【手続補正書】
【提出日】平成20年5月19日(2008.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  反射型原版上のパターンを基板上に露光転写する際に、当該原版及び基板に非露光光を照明し、当該原版及び基板からの反射光を受光することにより原版及び基板の位置を検出する位置検出方法において、
前記原版を保持しつつ移動可能な原版保持部に設けられ、前記非露光光に対して所定の反射特性を有する原版保持部マークと、前記基板を保持しつつ移動可能な基板保持部に設けられ、当該非露光光に対して所定の反射特性を有する基板保持部マークとの相対位置を、検出する第１位置検出工程と、
前記原版に設けられた原版アライメントマークと前記原版保持部マークとの相対位置を検出する第２位置検出工程と、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記基板保持部マークとの相対位置を検出する第３位置検出工程と、を有し、
前記第１位置検出工程では、前記原版保持部マーク，前記基板保持部マーク，及び前記原版のパターンを基板上に投影する多層膜ミラー光学系，で反射した前記非露光光を検出することにより、前記原版保持部マークと前記基板保持部マークとの相対位置を検出し、
前記原版と前記基板との相対位置は、前記第１位置検出工程で検出された前記原版保持部マークと前記基板保持部マークとの相対位置，前記第２位置検出工程で検出された前記原版保持部マークと前記原版アライメントマークの相対位置，及び前記第３位置検出工程で検出された前記基板保持部マークと前記基板アライメントマークの相対位置，から検出されることを特徴とする位置検出方法。
【請求項２】  前記露光光は波長１０〜１５ｎｍの間の極端紫外光であり、前記所定の反射特性は前記非露光光に対する反射率が９５％以上に設定されることを特徴とする請求項１に記載の位置検出方法。
【請求項３】  前記反射型原版は、反射部が多層膜構成を持つことを特徴とする請求項１または２に記載の位置検出方法。
【請求項４】 
前記基板保持部は前記基板を保持する基板チャックを備え、前記基板チャックに前記基板保持部マークが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の位置検出方法。
【請求項５】  反射型原版上のパターンを基板上に露光転写する際に、当該原版及び基板に非露光光を照明し、当該原版及び基板からの反射光を受光することにより原版及び基板の位置を検出する位置検出装置において、
前記原版を保持しつつ移動可能な原版保持部に設けられ、前記非露光光に対して所定の反射特性を有する原版保持部マークと、前記基板を保持しつつ移動可能な基板保持部に設けられ、当該非露光光に対して所定の反射特性を有する基板保持部マークとを検出する第１位置検出ユニットと、
前記原版に設けられた原版アライメントマークと前記原版保持部マークとの相対位置を検出する第２位置検出ユニットと、
前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記基板保持部マークとの相対位置を検出する第３位置検出ユニットと、を備え、
前記第１位置検出ユニ-ットは、前記原版保持部マーク，前記基板保持部マーク，及び前記原版のパターンを前記基板上に投影する多層膜ミラー光学系，で反射した前記非露光光を検出することにより、前記原版保持部マークと前記基板保持部マークとの相対位置を検出し、
前記原版と前記基板との相対位置は、前記第１位置検出工程で検出された前記原版保持部マークと前記基板保持部マークとの相対位置，前記第２位置検出工程で検出された前記原版保持部マークと前記原版アライメントマークの相対位置，及び前記第３位置検出工程で検出された前記基板保持部マークと前記基板アライメントマークの相対位置，から検出されることを特徴とする位置検出装置。
【請求項６】  前記露光光は波長１０〜１５ｎｍの間の極端紫外光であり、前記所定の反射特性は前記非露光光に対する反射率が９５％以上に設定されることを特徴とする請求項５に記載の位置検出装置。
【請求項７】  前記反射型原版は、反射部が多層膜構成を持つことを特徴とする請求項５または６に記載の位置検出装置。
【請求項８】 
前記基板保持部は前記基板を保持する基板チャックを備え、前記基板チャックに前記基板保持部マークが設けられていることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項９】 
請求項１〜４のいずれかに記載の位置検出方法により検出された前記原版と前記基板との相対位置に基づいて当該原版と基板との位置合わせを行い、原版上のパターンを基板上に露光転写することを特徴とする露光方法。
【請求項１０】  請求項５〜８のいずれかに記載の位置検出装置と、
前記位置検出装置により検出された原版と前記基板との相対位置に基づいて前記原版保持部及び基板保持部を移動制御することにより当該原版と基板との位置合わせを行う移動制御ユニットと、
前記原版と基板とが位置合わせされた状態で原版上のパターンを基板上に露光転写する露光制御ユニットとを備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】  請求項１０に記載の露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによって半導体デバイスを製造する工程とを有することを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の位置検出方法は、反射型原版上のパターンを基板上に露光転写する際に、当該原版及び基板に非露光光を照明し、当該原版及び基板からの反射光を受光することにより原版及び基板の位置を検出する位置検出方法において、前記原版を保持しつつ移動可能な原版保持部に設けられ、前記非露光光に対して所定の反射特性を有する原版保持部マークと、前記基板を保持しつつ移動可能な基板保持部に設けられ、当該非露光光に対して所定の反射特性を有する基板保持部マークとの相対位置を、検出する第１位置検出工程と、前記原版に設けられた原版アライメントマークと前記原版保持部マークとの相対位置を検出する第２位置検出工程と、前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記基板保持部マークとの相対位置を検出する第３位置検出工程と、を有し、前記第１位置検出工程では、前記原版保持部マーク，前記基板保持部マーク，及び前記原版のパターンを基板上に投影する多層膜ミラー光学系，で反射した前記非露光光を検出することにより、前記原版保持部マークと前記基板保持部マークとの相対位置を検出し、前記原版と前記基板との相対位置は、前記第１位置検出工程で検出された前記原版保持部マークと前記基板保持部マークとの相対位置，前記第２位置検出工程で検出された前記原版保持部マークと前記原版アライメントマークの相対位置，及び前記第３位置検出工程で検出された前記基板保持部マークと前記基板アライメントマークの相対位置，から検出されることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
また、本発明の位置検出装置は、反射型原版上のパターンを基板上に露光転写する際に、当該原版及び基板に非露光光を照明し、当該原版及び基板からの反射光を受光することにより原版及び基板の位置を検出する位置検出装置において、前記原版を保持しつつ移動可能な原版保持部に設けられ、前記非露光光に対して所定の反射特性を有する原版保持部マークと、前記基板を保持しつつ移動可能な基板保持部に設けられ、当該非露光光に対して所定の反射特性を有する基板保持部マークとを検出する第１位置検出ユニットと、前記原版に設けられた原版アライメントマークと前記原版保持部マークとの相対位置を検出する第２位置検出ユニットと、前記基板に設けられた基板アライメントマークと前記基板保持部マークとの相対位置を検出する第３位置検出ユニットと、を備え、前記第１位置検出ユニ-ットは、前記原版保持部マーク，前記基板保持部マーク，及び前記原版のパターンを前記基板上に投影する多層膜ミラー光学系，で反射した前記非露光光を検出することにより、前記原版保持部マークと前記基板保持部マークとの相対位置を検出し、前記原版と前記基板との相対位置は、前記第１位置検出工程で検出された前記原版保持部マークと前記基板保持部マークとの相対位置，前記第２位置検出工程で検出された前記原版保持部マークと前記原版アライメントマークの相対位置，及び前記第３位置検出工程で検出された前記基板保持部マークと前記基板アライメントマークの相対位置，から検出されることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
本発明では、具体的には、ＴＴＬアライメントでのアライメント信号を高くして高精度を達成し、ベースライン安定性によらない高精度アライメントを可能とする方法を提案する。ＴＴＬアライメントは、レチクルステージ基準マークとチャックマークとで行う。レチクルステージ基準マークは、レチクルステージ上に構成し、アライメント光に対して反射率が９５％以上と十分高反射率なものとし、レチクルステージ基準マークとレチクルとの相対関係はレチクルステージの駆動精度により保証する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
チャックマークは、ウエハステージ上にウエハを保持するチャック上に構成し、アライメント光に対して反射率が９５％以上と十分高反射率なものとし、チャックマークとウエハとの相対関係はウエハ露光の為の、または別のウエハステージの駆動精度により保証する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
この様に、レチクルの代わりにレチクルステージ基準マークを用いてＴＴＬアライメントを行う。このため、アライメント信号の光量低下が生じることなく、かつチャックマークをＴＴＬアライメント系で計測するので、ベースラインが存在しない高精度なアライメントが可能となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
尚、ここで通常の投影露光装置においては、投影レンズを介してレチクルとウエハのアライメントを行う方式をＴＴＬアライメントと呼んでいるが、ＥＵＶ露光装置では、投影光学系がレンズではなく多層膜ミラー光学系により構成されているので、ＴＴＬとは言い難い。しかし本明細書においては、説明の容易さの関係から、多層膜ミラー光学系を介してのアライメント方式のこともＴＴＬアライメントと定義している。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図１において、この露光装置は、第１の位置検出手段（第1の位置検出ユニット）を構成するアライメント検出光学系１及び照明光学系２を有し、原版としてのレチクル５を保持する原版保持部であるレチクルステージ４、多層膜ミラー光学系７、ウエハステージ１２、並びに第２の位置検出手段（第２の位置検出ユニット）を構成する撮像素子１６と結像光学系１７を含む検出光学系３０等を備えている。照明光学系２は、非露光光を発する光源２ａと集光レンズ２ｂから構成されている。照明光学系２からの照明光は、ハーフミラー１３とミラー１４を反射して、レチクルステージ４の上に配置されている原版保持部マークである反射型のアライメントマーク（以下、レチクルステージ基準マーク３と呼ぶ）を照明する。更にレチクルステージ基準マーク３を反射した照明光は、多層膜ミラー光学系７を通過し、基板としてのウエハ１０を保持するウエハチャック１１上の基板保持部マークであるチャックマーク８を照射する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
第1位置検出工程であるレチクルステージ基準マーク３とチャックマーク８の相対位置決め（相対位置関係の検出）は、照明光学系２によって照明されたレチクルステージ基準マーク３、チャックマーク８の画像を、結像レンズ１ａと撮像素子１ｂから構成されるアライメント検出光学系１（第１位置検出ユニット）によって検出し、各種画像処理検出方法により行う。即ち、第1位置検出は、レチクルステージ基準マーク３（原版）及びチャックマーク８（基板）に非露光光を照明し、当該原版及び基板からの反射光を第1位置検出ユニットが受光することによって行う。より具体的には、原版保持部マーク３，基板保持部マーク８，及び原版のパターンを基板上に投影する多層膜ミラー光学系７，で反射した非露光光を第1位置検出ユニットが検出することにより、原版保持部マーク３と基板保持部マーク８との相対位置を検出して行う。ここに、レチクルステージ基準マーク３は原版保持部マークであって、原版５を保持しつつ移動可能な原版保持部４に設けられ、非露光光に対して所定の反射特性を有している。またチャックマーク８は基板保持部マークであって、基板１０を保持しつつ移動可能な基板保持部１１に設けられ、非露光光に対して所定の反射特性を有している。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
レチクルステージ基準マーク３とレチクルアライメントマーク６との相対位置関係は、図２及び図３において説明する方法（第２位置検出工程）によって相対位置関係を予め検出しておく。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
チャックマーク８とウエハアライメントマーク９との相対位置関係は、図４及び図５において説明する方法（第３位置検出工程）によって相対位置関係を予め検出しておく。
このことで、レチクルステージ基準マーク３とチャックマーク８の相対位置決めを行えば、レチクル５とウエハ１０の相対位置合わせが行えることとなる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
まず、図２及び図３を使用してレチクルステージ基準マーク３とレチクルアライメントマーク６との相対位置関係を予め検出する方法について述べる。
図２は、レチクルステージ４上に配置されたレチクルステージ基準マーク３と、レチクル５上に配置されたレチクルアライメントマーク６の相対位置計測を行う方法（第２位置検出工程）を示す図であって、レチクル５上のレチクルアライメントマーク６を検出している状態を示すものである。これは、図１に比較してレチクルステージ４の駆動により、レチクル５及びレチクルステージ基準マーク３が移動して、検出系の撮像素子１６にレチクルアライメントマーク６の画像が受光されているところである。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図３も図２と同様に、レチクルステージ４上に配置されたレチクルステージ基準マーク３と、レチクル５上に配置されたレチクルアライメントマーク６の相対位置計測を行う方法（第２位置検出工程）を示す図であって、レチクルステージ４上のレチクルステージ基準マーク３を検出している状態を示すものである。図１及び図２に比較してレチクルステージ４の駆動が更に矢印方向に行われ、レチクル５及びレチクルステージ基準マーク３が更に移動して検出光学系３０の撮像素子１６にレチクルステージ基準マーク３の画像が受光されているところである。以上のように第２位置検出は、原版（レチクル５、レチクルステージ基準マーク３）に非露光光を照明し、当該原版からの反射光を第２位置検出ユニット３０が受光することによって行う。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
次に、基板保持部マークであるチャックマーク８とウエハアライメントマーク９との相対位置関係を検出する方法（第３位置検出工程）について、図４及び図５を使用して説明を行う。本方法は、本出願人により、特開昭６１−２６３１２７号として提案されている。
原版アライメントマーク６の位置は原版５に対して固定され、基板アライメントマーク９の位置は基板１０に対して固定されているので、原版（レチクル５）と基板（ウエハ１０）との相対位置は、前記第１位置検出工程で検出された原版保持部マーク３と基板保持部マーク８との相対位置，前記第２位置検出工程で検出された原版保持部マーク３と原版アライメントマーク６の相対位置及び前記第３位置検出工程で検出された基板保持部マーク８と基板アライメントマーク９の相対位置，から検出されることは明らかである。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
図４及び図５は、図１で示した本発明の実施形態に示すアライメント検出光学系１を含む半導体露光装置における、ウエハステージ１２上に配置されているチャック１１の上に構成しているチャックマーク８（基板保持部マーク８）とウエハ１０上に配置されているウエハアライメントマーク９の相対位置関係を検出する光学系（第３位置検出ユニット３１）で各マークを計測している状態を示す図である。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
ここでは、第３の位置検出手段（第３位置検出ユニット）として、撮像素子２４と結像光学系２５で構成される検出光学系３１により、画像処理検出を行い、チャックマーク８とウエハアライメントマーク９の相対位置関係を検出する。即ち、第３位置検出は、基板（ウエハ１０、チャックマーク８）に非露光光を照明し、当該基板からの反射光を第３位置検出ユニット３１が受光することによって行う。