(57)【要約】【課題】  位置合わせの対象となる対象物の位置の観測を、良好に行うことができる位置合わせ装置及び方法を提供する。【解決手段】  第１の検出手段が第１の観測座標系における第２の対象物の位置座標を得て、第２の検出手段が第２の観測座標系における第１の対象物の位置座標を得る。第１と第２の検出手段の双方がターゲットに形成された１つのマークを観測し、第１と第２の観測座標系におけるマークの位置座標を得ることにより、第１と第２の観測座標系を関連づける。第１と第２の対象物の位置関係がわかり、両者の位置合わせができる。ターゲット駆動機構が、第２の観測座標系に平行な面内のマークの位置が移動するように、ターゲットを移動することができる。第２の検出手段が第１の対象物を観測するとき、第２の検出手段の観測範囲に、マークが存在しないようにでき、第１の対象物の観測が良好に行われる。【選択図】  図１
2005116966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＸＹＺ直交座標系を考えたとき、可動部をＸＹ面に平行な方向に移動可能に保持する移動機構と、
前記移動機構の可動部に取り付けられ、第１の対象物を保持する第１の保持手段と、
前記第１の保持手段に保持された第１の対象物からＺ軸方向に微少間隙を隔てて、対向面同士を相互に対向させるように第２の対象物を保持する第２の保持手段と、
前記移動機構の可動部に取り付けられ、ＸＹ面に平行な第１の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出する第１の位置検出手段であって、前記移動機構の可動部をＸＹ面に平行な方向に移動させることによって前記第２の保持手段に保持された第２の対象物を観測可能な前記第１の位置検出手段と、
前記第２の保持手段に対する相対位置が拘束され、ＸＹ面に平行な第２の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出するための第２の位置検出手段であって、前記移動機構の可動部をＸＹ面に平行な方向に移動させることによって前記第１の保持手段に保持された第１の対象物を観測可能な前記第２の位置検出手段と、
マークが形成されたターゲットと、
前記第１の位置検出手段により観測可能であるとともに、前記第２の位置検出手段により観測可能である位置に前記マークが配置されるように、前記ターゲットを移動させることができ、かつ、前記ターゲットを、ＸＹ面に平行な成分を有する方向に移動させることができるターゲット駆動機構と、
前記第１の位置検出手段により検出された第１の観測座標系における前記マークの位置座標と、前記第２の位置検出手段により検出された第２の観測座標系における前記マークの位置座標とから、前記第１及び第２の観測座標系を相互に関連づける座標関連づけ手段と
を有する位置合わせ装置。
【請求項２】
前記移動機構が、可動部をＸ軸方向に並進移動可能に保持する直動機構である請求項１に記載の位置合わせ装置。
【請求項３】
さらに、前記ターゲット駆動機構が、前記ターゲットを、Ｚ軸に平行な成分を有する方向に移動させることができる請求項１または２に記載の位置合わせ装置。
【請求項４】
さらに、前記第２の位置検出手段が前記ターゲットを観測するときよりも、前記第１の保持手段に保持された第１の対象物を観測するときの方が、前記ターゲットが前記第２の位置検出手段の近くに配置されるように、前記ターゲット駆動機構を制御する制御装置を有する請求項３に記載の位置合わせ装置。
【請求項５】
（ａ）ＸＹＺ直交座標系を考えたとき、第１の対象物を第１の保持手段で保持し、第２の対象物を、前記第１の対象物からＺ軸方向のある間隙を隔てて第２の保持手段で保持する工程と、
（ｂ）ＸＹ面に平行な第１の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出する第１の位置検出手段及びＸＹ面に平行な第２の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出する第２の位置検出手段の双方により、ある位置に配置されたターゲットに形成された第１のマークを観測し、前記第１の観測座標系における前記第１のマークの位置座標と、前記第２の観測座標系における前記第１のマークの位置座標とを得ることにより、前記第１及び第２の観測座標系の相互の関連を求める工程と、
（ｃ）前記第１のマークのＸＹ面上の位置が、前記工程（ｂ）におけるそれとは異なるように、前記ターゲットを配置した状態で、または前記第２の位置検出手段で前記第１のマークを検出できないように前記ターゲットを配置した状態で、前記第２の位置検出手段が、前記第１の対象物を観測し、前記第２の観測座標系における前記第１の対象物の位置座標を得る工程と、
（ｄ）前記第１のマークのＸＹ面上の位置が、前記工程（ｂ）におけるそれとは異なるように、前記ターゲットを配置した状態で、または前記第１の位置検出手段で前記第１のマークを検出できないように前記ターゲットを配置した状態で、前記第１の位置検出手段が、前記第２の対象物を観測し、前記第１の観測座標系における前記第２の対象物の位置座標を得る工程と、
（ｅ）前記第１の観測座標系における前記第２の対象物の位置座標と、前記第２の観測座標系における前記第１の対象物の位置座標と、前記工程（ｂ）で求められた前記第１及び第２の観測座標系の相互の関連とに基づき、前記第１の対象物と前記第２の対象物との相対的位置関係を確定する工程と、
（ｆ）前記工程（ｅ）で確定された相対的位置関係に基づいて、前記第１の対象物及び第２の対象物の少なくとも一方を移動させて位置合わせを行う工程と
を有する位置合わせ方法。
【請求項６】
前記ターゲットに形成された第１のマークのＺ軸方向の位置が、前記工程（ｂ）と（ｃ）とで異なる請求項５に記載の位置合わせ方法。
【請求項７】
前記工程（ｃ）において、前記第２の位置検出手段が、前記第１の対象物に形成された第２のマークを観測し、このとき、該第２のマークと、前記ターゲットに形成された第１のマークとが、前記第２の観測座標系において重なりを持たないよう、前記ターゲットを配置する請求項５または６に記載の位置合わせ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、位置合わせ装置及び位置合わせ方法に関し、特に微小間隙（プロキシミティギャップ）を隔てて対向面同士を対向させた２つの対象物の対向面に平行な方向に関して、両者の位置合わせを行う装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造に用いられる近接露光装置において、マスクとウエハとの高精度な位置合わせを行う前に、粗い位置合わせが行われる。粗い位置合わせを行う位置合わせ装置は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された位置合わせ装置では、以下に説明するようにして位置合わせが行われる。
【０００３】
並進移動可能な可動部に取り付けられたウエハチャックに、ウエハが保持される。マスクチャックにマスクが保持され、ウエハの露光面とマスクの下面とが、微少間隙（プロキシミティギャップ）を隔てて、対向配置される。
【０００４】
可動部に取り付けられたマスク用カメラが、マスクの下に移動することにより、マスクマークが観測される。マスク用カメラの移動量とマスクマークの観測位置とから、マスク用カメラに関連づけられたマスク観測座標系におけるマスクマークの位置が特定される。
【０００５】
マスクチャックに対する相対位置が拘束されたウエハ用カメラの下にウエハが移動することにより、ウエハマークが観測される。ウエハの移動量とウエハマークの観測位置とから、ウエハ用カメラに関連づけられたウエハ観測座標系におけるウエハマークの位置が特定される。
【０００６】
マスク用カメラ及びウエハ用カメラの双方が、ターゲット板に形成された１つのマークを同時に観測することにより、マスク観測座標系における該マークの位置と、ウエハ観測座標系における該マークの位置とが特定され、マスク観測座標系とウエハ観測座標系とが相互に関連づけられる。
【０００７】
マスク観測座標系とウエハ観測座標系とが相互に関連づけられることにより、ウエハマークとマスクマークとの相対的な位置関係が確定される。両マークの位置関係に基づいて、ウエハとマスクとの粗い位置合わせが行われる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−６５７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１において、マスク用カメラ及びウエハ用カメラの双方が観測するターゲット板は、ウエハ用カメラの支持台に移動可能に取り付けられている。ターゲット板は、マスク用カメラ及びウエハ用カメラの双方に観測されるときは、ウエハ用カメラとマスク用カメラの焦点深度の重なった領域内に配置される。ウエハ用カメラがウエハマークを観測するときは、ターゲット板は、ウエハ用カメラの対物レンズに向かって移動され、ウエハ用カメラの焦点深度からターゲット板のマークが外れた状態にされる。
【００１０】
しかし、ウエハ用カメラがウエハマークを観測するとき、ウエハ用カメラの視野内において、ウエハマークとターゲット板のピントのぼけたマークとが重なる。ウエハマークは、コントラストが低い場合が多い。よって、ウエハマークがピントのぼけた他のマークと重なると、ウエハマークの位置が特定できなくなり、ウエハとマスクとの位置合わせを行うことができなくなる。
【００１１】
本発明の一目的は、位置合わせの対象となる対象物の位置の観測を、良好に行うことができる位置合わせ装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一観点によれば、ＸＹＺ直交座標系を考えたとき、可動部をＸＹ面に平行な方向に移動可能に保持する移動機構と、前記移動機構の可動部に取り付けられ、第１の対象物を保持する第１の保持手段と、前記第１の保持手段に保持された第１の対象物からＺ軸方向に微少間隙を隔てて、対向面同士を相互に対向させるように第２の対象物を保持する第２の保持手段と、前記移動機構の可動部に取り付けられ、ＸＹ面に平行な第１の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出する第１の位置検出手段であって、前記移動機構の可動部をＸＹ面に平行な方向に移動させることによって前記第２の保持手段に保持された第２の対象物を観測可能な前記第１の位置検出手段と、前記第２の保持手段に対する相対位置が拘束され、ＸＹ面に平行な第２の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出するための第２の位置検出手段であって、前記移動機構の可動部をＸＹ面に平行な方向に移動させることによって前記第１の保持手段に保持された第１の対象物を観測可能な前記第２の位置検出手段と、マークが形成されたターゲットと、前記第１の位置検出手段により観測可能であるとともに、前記第２の位置検出手段により観測可能である位置に前記マークが配置されるように、前記ターゲットを移動させることができ、かつ、前記ターゲットを、ＸＹ面に平行な成分を有する方向に移動させることができるターゲット駆動機構と、前記第１の位置検出手段により検出された第１の観測座標系における前記マークの位置座標と、前記第２の位置検出手段により検出された第２の観測座標系における前記マークの位置座標とから、前記第１及び第２の観測座標系を相互に関連づける座標関連づけ手段とを有する位置合わせ装置が提供される。
【００１３】
本発明の他の観点によれば、（ａ）ＸＹＺ直交座標系を考えたとき、第１の対象物を第１の保持手段で保持し、第２の対象物を、前記第１の対象物からＺ軸方向のある間隙を隔てて第２の保持手段で保持する工程と、（ｂ）ＸＹ面に平行な第１の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出する第１の位置検出手段及びＸＹ面に平行な第２の観測座標系における観測対象物の位置座標を検出する第２の位置検出手段の双方により、ある位置に配置されたターゲットに形成された第１のマークを観測し、前記第１の観測座標系における前記第１のマークの位置座標と、前記第２の観測座標系における前記第１のマークの位置座標とを得ることにより、前記第１及び第２の観測座標系の相互の関連を求める工程と、（ｃ）前記第１のマークのＸＹ面上の位置が、前記工程（ｂ）におけるそれとは異なるように、前記ターゲットを配置した状態で、または前記第２の位置検出手段で前記第１のマークを検出できないように前記ターゲットを配置した状態で、前記第２の位置検出手段が、前記第１の対象物を観測し、前記第２の観測座標系における前記第１の対象物の位置座標を得る工程と、（ｄ）前記第１のマークのＸＹ面上の位置が、前記工程（ｂ）におけるそれとは異なるように、前記ターゲットを配置した状態で、または前記第１の位置検出手段で前記第１のマークを検出できないように前記ターゲットを配置した状態で、前記第１の位置検出手段が、前記第２の対象物を観測し、前記第１の観測座標系における前記第２の対象物の位置座標を得る工程と、（ｅ）前記第１の観測座標系における前記第２の対象物の位置座標と、前記第２の観測座標系における前記第１の対象物の位置座標と、前記工程（ｂ）で求められた前記第１及び第２の観測座標系の相互の関連とに基づき、前記第１の対象物と前記第２の対象物との相対的位置関係を確定する工程と、（ｆ）前記工程（ｅ）で確定された相対的位置関係に基づいて、前記第１の対象物及び第２の対象物の少なくとも一方を移動させて位置合わせを行う工程とを有する位置合わせ方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
第１の位置検出手段が第２の対象物を観測することにより、第１の観測座標系における第２の対象物の位置座標を得ることができる。第２の位置検出手段が第１の対象物を観測することにより、第２の観測座標系における第１の対象物の位置座標を得ることができる。第１及び第２の位置検出手段の双方が、ターゲットに形成されたマークを観測し、第１及び第２の観測座標系におけるマークの位置座標が得られる。よって、第１の観測座標系と第２の観測座標系とを相互に関連づけることができ、第１の対象物と第２の対象物との位置関係を知ることができる。これにより、両者の位置合わせを行うことが可能になる。
【００１５】
第２の位置検出手段は、ターゲットに形成されたマークと第１の対象物とを観測する。第２の位置検出手段が、第１の対象物を観測するとき、ターゲットのマークが第１の対象物の観測箇所と重ならないように、ターゲットを、第２の位置検出手段に対し、ＸＹ面（第２の観測座標系に平行な面）に平行な成分を有する方向に移動させることができる。これにより、第１の対象物の観測が良好に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１（Ａ）に、本発明の実施例による位置合わせ装置の概略断面図を示す。基台１が、ＸＹ面に平行な上面を画定する。ＸＹ面に垂直な方向をＺ軸と定義する。基台１の上面に、直動機構２が取り付けられている。直動機構２は、移動テーブル３をＸ軸に平行な方向に移動させる。移動テーブル３に、回転駆動機構４及びマスク用カメラ５が取り付けられている。回転駆動機構４は、θＺテーブル９を支持するとともに、Ｚ軸に平行な軸を中心として回転させる。直動機構２及び回転駆動機構４は、制御装置７により制御される。
【００１７】
θＺテーブル９に、３個のリニアアクチュエータ１１が取り付けられている。各リニアアクチュエータ１１は、その作用点をＺ軸方向に変位させる。ＸＹ駆動機構１３が、弾性ヒンジ１２を介して各リニアアクチュエータ１１に取り付けられている。ＸＹ駆動機構１３が、ウエハチャック１５をＸＹ面に平行な方向に移動させる。ウエハチャック１５が、その上面に露光すべきウエハ１６を吸着し固定する。リニアアクチュエータ１１及びＸＹ駆動機構１３は、制御装置７により制御される。
【００１８】
３個のリニアアクチュエータ１１の作用点を同一方向に同じ量だけ変位させることにより、ウエハ１６をＺ軸方向に平行移動させることができる。３個のリニアアクチュエータ１１の各々の作用点の変位量を調節することにより、ウエハ１６をＸ軸に平行な軸、及びＹ軸に平行な軸を中心として微少角度回転させ、傾き角を調節することができる。
【００１９】
マスクチャック３０が、その下面にマスク３１を吸着し、固定する。マスク３１の下面と、ウエハ１６の露光面とが、微少な間隙（プロキシミティギャップ）を隔てて対向配置される。
【００２０】
エネルギビーム源４０が、マスク３１を通してウエハ１６の露光面にエネルギビームを照射する。エネルギビームの通過する経路の脇の支持台３７に、ウエハ用カメラ３６が取り付けられている。後に説明するウエハ１６とマスク３１との位置合わせを行う期間、ウエハ用カメラ３６の位置は、マスクチャック３０に対して相対的に固定される。
【００２１】
ターゲット板２５が、ターゲット駆動機構２６により、支持台３７に取り付けられている。ターゲット駆動機構２６は、Ｚ軸に対して傾いて支持台３７に固定されたレール２６ａとレール２６ａに沿って移動する移動部２６ｂとを含んで構成される。ターゲット板２５は、移動部２６ｂに固定され、Ｚ軸にほぼ垂直に支持されている。マーク２５Ａがターゲット板２５に形成されている。ターゲット板２５は、ターゲット駆動機構２６により、Ｚ軸に対して傾いた直線に平行な方向に移動可能である。ターゲット駆動機構２６は、制御装置７により制御される。
【００２２】
図１（Ｂ）に、ターゲット板２５及びマーク２５Ａの一構成例を示す。ターゲット板２５は、直交する２辺の長さがそれぞれ４０ｍｍ及び２０ｍｍの矩形で、厚さが３ｍｍのガラスからなる透明板である。ターゲット板２５にクロムからなるマーク２５Ａが形成されている。マーク２５Ａの形状は、Ｘ軸に平行な線４０ａとＹ軸に平行な線４０ｂとが相互に交差してなる十字形である。線４０ａ及び線４０ｂは、ともに長さが１０ｍｍ、幅が１０μｍである。
【００２３】
図１（Ａ）に戻って説明を続ける。マスク用カメラ５に、マスク観測座標系が関連づけられている。マスク観測座標系は、ＸＹ平面に平行である。マスク用カメラ５をＸ軸上の基準位置まで移動させて対象物を観測することにより、マスク観測座標系における対象物の位置座標を特定することができる。マスク用カメラ５が基準位置にあるときに、対象物が観測可能範囲内に収まらない場合には、マスク用カメラ５をＸ軸方向に移動させて観測を行うことができる。マスク用カメラ５を移動させて観測した時の観測結果、及びマスク用カメラ５の基準位置からの移動距離に基づいて、マスク観測座標系における対象物の位置座標を特定することができる。マスク用カメラ５の焦点距離は、マスクチャック３０に固定されたマスク３１の下面に形成されたマスクマークを観測できるように調節されている。
【００２４】
ウエハ用カメラ３６に、ウエハ観測座標系が関連づけられている。ウエハ観測座標系は、ＸＹ平面に平行である。ウエハ用カメラ３６で対象物を観測することにより、ウエハ観測座標系における対象物の位置座標を特定することができる。ウエハ用カメラ３６の焦点距離は、ウエハチャック１５に固定されたウエハ１６の露光面上に形成されたウエハマークを観測できるように調節されている。
【００２５】
なお、マスク観測座標系のＸ軸及びウエハ観測座標系のＸ軸とは、ともに直動機構２の駆動方向に平行になるように、予め設定されている。
【００２６】
次に、図２を参照して、図１（Ａ）に示した位置合わせ装置を用いた位置合わせ方法について説明する。
【００２７】
ウエハ１６をウエハチャック１５に固定し、マスク３１をマスクチャック３０に固定する。ステップＳＴ１に進み、ターゲット駆動機構２６により、ターゲット板２５を第１の位置に移動させる。第１の位置は、ターゲット板２５に形成されたマーク２５Ａが、ウエハ用カメラ３６の視野内に存在するような位置である。第１の位置はまた、ターゲット板２５のＺ軸方向の位置（高さ）が、ウエハ１６の露光面とマスク３１の下面との間になるような位置である。
【００２８】
ステップＳＴ２に進み、ウエハ用カメラ３６でターゲット板２５に形成されたマーク２５Ａを観測する。さらに、直動機構２を駆動して、マスク用カメラ５を、マーク２５Ａの観測が可能な位置に移動させ、マスク用カメラ５でもマーク２５Ａを観測する。
【００２９】
ウエハ用カメラ３６の焦点（ピント）はウエハ１６の露光面に合い、マスク用カメラ５の焦点はマスク３１の下面に合っているが、両者の焦点深度の重なった領域内にターゲット板２５を配置することにより、ウエハ用カメラ３６とマスク用カメラ５で、同時にマーク２５Ａを観測することができる。
【００３０】
ウエハ観測座標系におけるマーク２５Ａの位置座標、マスク観測座標系におけるマーク２５Ａの位置座標、及び基準位置からＸ軸方向へのマスク用カメラ５の移動量に基づいて、ウエハ観測座標系とマスク観測座標系とを、相互に座標変換可能に関連づけることができる。この２つの座標系の関連づけは、制御装置７で行われる。これにより、一方の座標系で表された位置座標を、他方の座標系の位置座標に変換することが可能になる。
【００３１】
ステップＳＴ３に進み、ターゲット駆動機構２６により、ターゲット板２５を第２の位置まで上昇させる（ウエハ用カメラ３６に近づける）。ターゲット板２５が第２の位置にあるとき、ターゲット板２５に形成されたマーク２５Ａが、ウエハ用カメラ３６の視野から外れる。また、ターゲット板２５が第２の位置にあるとき、後に説明するように直動機構２を駆動してウエハ１６をウエハ用カメラ３６に対向する位置まで移動させたときに、ターゲット板２５とウエハ１６とが接触しないように、両者の高さが調節されている。
【００３２】
図３を参照して、ターゲット板２５が第１の位置から第２の位置まで上昇するのに伴い、マーク２５ＡのＸＹ平面上の位置がどのように変化するか説明する。図３は、第１及び第２の位置にあるターゲット板２５のマーク２５Ａを、ＸＹ平面に正投影した図である。
【００３３】
ターゲット２５が第１の位置にあるとき、マーク２５Ａが図３に示したマーク２５Ａａの位置に配置される。マーク２５Ａａの十字形の中心（２本の線の交差箇所）が、ウエハ用カメラ３６の視野３６ａ内に入っている。視野３６ａは、Ｘ軸に平行な一対の辺とＹ軸に平行な一対の辺とを有する矩形であり、例えば、Ｘ軸方向の長さが１００μｍであり、Ｙ軸方向の長さが７５μｍである。
【００３４】
ターゲット駆動機構２６がターゲット板２５をレール２６ａに沿って上昇させると、ターゲット板２５はＸＹ面に平行な方向にも移動する。レール２６ａをＸＹ面上に正投影した像がＸ軸及びＹ軸のいずれからも傾いている場合、ターゲット板２５に形成されたマーク２５Ａは、Ｘ軸及びＹ軸の双方に対して斜めの方向に移動し、図３に示したマーク２５Ａｂの位置に来る。Ｘ軸方向及びＹ軸方向への移動量は、ターゲット板２５の移動量及びレール２６ａのＺ軸からの傾き角の大きさにより調節することができる。レール２６ａの傾きの方位により、ＸＹ面内における移動方向（Ｘ軸方向の移動量とＹ軸方向の移動量の比）を調節することができる。
【００３５】
マーク２５ＡａのＹ軸に平行な線４０ｂは、Ｘ軸方向に１００μｍ程度以上移動すれば、ウエハ用カメラ３６の視野３６ａから出すことができる。また、マーク２５ＡａのＸ軸に平行な線４０ａは、Ｙ軸方向に７５μｍ程度以上移動すれば、ウエハ用カメラ３６の視野３６ａから出すことができる。
【００３６】
例えば、レール２６ａの、Ｚ軸からの傾き角を４５度に設定し、傾きの方位を、Ｘ軸及びＹ軸から４５度の方向とすると、ターゲット板２５を３ｍｍ移動させれば、マーク２５Ａａを、Ｘ軸方向及びＹ軸方向にともに１．５ｍｍ移動させられるので、ウエハ用カメラ３６の視野３６ａの外へ出すことができる。
【００３７】
なお、レール２６ａの傾きの方位を、Ｘ軸またはＹ軸に平行にした場合であっても、以下に説明するように、マーク２５Ａａを視野３６ａの外に出すことは可能である。このような場合、ターゲット板２５が第１から第２の位置に移動するのに伴い、マーク２５ＡａはＸ軸方向またはＹ軸方向に平行な方向に移動する。以上説明した位置合わせ装置の構成例では、マーク２５Ａａを構成する線４０ａ及び４０ｂの長さは１０ｍｍである。したがって、マーク２５Ａａを５ｍｍ程度以上Ｘ軸方向またはＹ軸方向に移動させれば、視野３６ａの外に出すことができる。
【００３８】
レール２６ａの傾きの方位を、Ｘ軸及びＹ軸から傾いた方向とする場合と比べると、ターゲット板２５の移動量を長くする必要があるが、線４０ａ及び４０ｂの長さを短くすれば、マーク２５Ａａをウエハ用カメラ３６の視野外に出すための移動量を小さくできる。
【００３９】
図２に戻って説明を続ける。ステップＳＴ４に進み、直動機構２を駆動して、ウエハ１６をウエハ用カメラ３６に対向する位置まで移動させ、ウエハマークを観測する。ウエハマークの観測された位置、及び基準位置からＸ軸方向への移動テーブル３の移動量に基づいて、移動テーブル３が基準位置にあるときの、ウエハ観測座標系におけるウエハマークの位置座標が得られる。
【００４０】
ウエハマークを観測するとき、ターゲット板２５は第２の位置にあり、マーク２５Ａがウエハ用カメラ３６の視野に入らないので、ウエハマークの観測が良好に行える。例えばウエハマークのコントラストが低い場合でも、ウエハマークがターゲット板２５のマーク２５Ａと重なって観測しづらくなることがない。なお、マーク２５Ａを、ウエハ用カメラ３６の視野の外（つまり、ウエハ用カメラ３６に検出されない範囲）に出さなくとも、ウエハ用カメラ３６の視野内で、マーク２５Ａがウエハマークと重なりを持たないような位置に、ターゲット板２５を配置させれば、ウエハマークの観測を良好に行うことができる。
【００４１】
ステップＳＴ５に進み、直動機構２を駆動して、マスク用カメラ５をマスク３１の下方まで移動させ、マスクマークを観測する。マスクマークの観測された位置、及び基準位置からのマスク用カメラ５の移動量に基づいて、マスク観測座標系におけるマスクマークの位置座標が得られる。なお、マスク用カメラ５がマスクマークを観測するとき、マスク用カメラ５はマスク３１と対向する位置に移動しており、ターゲット板２５のマーク２５Ａを検出することはできない。
【００４２】
ステップＳＴ６に進み、マスク観測座標系で表されたマスクマークの位置座標を、ウエハ観測座標系における位置座標に変換する。マスクマークとウエハマークとの位置が、ウエハ観測座標系で表されるため、両者の相対的な位置関係が確定される。ステップＳＴ７に進み、両者の位置関係に基づいて、直動機構２、回転駆動機構４、及びＸＹ駆動機構１３を駆動することにより、ウエハ１６とマスク３１との粗い位置合わせを行う。なお、マスクマークとウエハマークとの位置を、マスク観測座標系で表してもよいし、いずれかの座標系との対応関係が既知の基準座標系で表してもよい。
【００４３】
上述のマスク観測座標系とウエハ観測座標系との対応関係、及びマスクマークやウエハマークの位置座標は、制御装置７に記憶され、座標変換は、制御装置７で行われる。
【００４４】
なお、第１の位置に移動したターゲット板２５のマークを、ウエハ用カメラ３６及びマスク用カメラ５で観測した後に、ターゲット板２５を第２の位置に移動して、ウエハ用カメラ３６でウエハマークを観測する手順を例に説明したが、ターゲット板２５を第２の位置に移動してウエハマークが観測された後に、第１の位置に移動したターゲット板２５のマークを両カメラで観測する手順でも構わない。
【００４５】
粗い位置合わせが終了すると、例えば特願平７−２２５１６５号公報に開示された位置検出方法を用いてウエハ１６とマスク３１との高精度の位置合わせを行う。その後、マスク３１を介してウエハ１６の露光を行う。
【００４６】
上記実施例では、第１の位置から第２の位置へターゲット板２５を移動させるとき、その高さ（Ｚ軸方向の位置）を変化させた。しかし、ターゲット板２５のＺ軸方向の位置を変えずとも（ターゲット板２５を、ＸＹ平面に平行な面内のみで移動させても）、ターゲット板２５のマーク２５Ａがウエハ用カメラ３６の視野から外れるようにすることは可能である。
【００４７】
例えば、ターゲット板２５を、Ｘ軸負方向に並進移動させることや、ＸＹ平面に垂直な軸の回りに回転移動させることにより、マーク２５Ａをウエハ用カメラ３６の視野から外すことができる。
【００４８】
ただし、ウエハマークを観測するために、直動機構２を駆動して、ウエハ１６をウエハ用カメラ３６の下方まで移動させる必要がある。このとき、ターゲット板２５が第１の位置と同じ高さにあると、ウエハ１６等とぶつかる可能性がある。ターゲット板２５の高さを変えずに、この問題を回避するためには、ターゲット板２５の移動距離を長くしなければならない。よって、装置の小型化という観点からは好ましくない。一方、上記実施例で説明した方法は、ターゲット板２５を上昇させ、支持台３７とウエハ１６等の間の空間に退避させることができる。
【００４９】
また上記実施例では、ターゲット板２５を所定方向に（所定の１軸方向に）直線的に移動させた。しかし、ターゲット板２５のＺ軸方向の位置及びＸＹ平面上の位置を移動させるために、他の方法も考えられる。例えば、ターゲット板２５をＺ軸に平行なある軸に沿って移動させるとともに、その軸の回りに回転させればよい。ただし、この方法では駆動軸が２軸になってしまう。一方、上記実施例で説明した方法は、１軸の駆動のみでよいので、ターゲット板２５の駆動機構が簡単になる。
【００５０】
なお、上記実施例では、直動機構２が、移動テーブル３をＸ軸方向に移動させた。移動テーブル３を、Ｘ軸方向に限らず、ＸＹ面に平行に移動可能な移動機構を用いても、位置合わせは可能である。移動テーブル３が、ＸＹ面に平行な２次元方向に移動する場合、移動テーブル３（及びマスク用カメラ５）の基準位置からのＸ軸及びＹ軸方向の移動量に基づいて、位置合わせが行われる。
【００５１】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１（Ａ）】本発明の実施例による位置合わせ装置の概略断面図である。
【図１（Ｂ）】ターゲット板及びマークの構成例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施例による位置合わせ方法を示したフローチャートである。
【図３】ターゲット板に形成されたマークのＸＹ平面への投影図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  基台
２  直動機構
３  移動テーブル
４  回転駆動機構
５  マスク用カメラ
７  制御装置
９  θＺテーブル
１１  リニアアクチュエータ
１２  弾性ヒンジ
１３  ＸＹ駆動機構
１５  ウエハチャック
１６  ウエハ
２５  ターゲット板
２５Ａ  マーク
２６ａ  レール
２６ｂ  移動部
２６  ターゲット駆動機構
３０  マスクチャック
３１  マスク
３６  ウエハ用カメラ
３７  支持台
４０  エネルギビーム源
【図１】
2005116966.tif 000003
【図２】
2005116966.tif 000004
【図３】
2005116966.tif 000005