(57)【要約】      （修正有）【課題】検出光がフォトディテクタに入射されない暗状態の直後であっても高精度かつ簡便に基板の面位置を検出しうる露光装置を提供する。【解決手段】基板４の表面で反射された検出光のフォトディテクタ１３への入射位置に応じて基板の面位置を検出する面位置検出器を備え、検出された第１面位置情報を、検出光がフォトディテクタに入射しない暗状態の期間に応じて補正して、第２面位置情報を出力する補正部１５ｃを備える。または、検出光を検出領域に投光する投光系と検出領域で反射された検出光を検出するフォトディテクタとを有し、フォトディテクタへの検出光の入射位置に応じて検出領域の面位置を検出する面位置検出器を備える。そして、検出領域の外側に基板のショット領域が位置するときに、検出光を投光させ、検出領域で反射させた検出光をフォトディテクタに入射させて、フォトディテクタを所定の状態にセットする制御部１５を備える。【選択図】図７
2009117419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面で反射された検出光のフォトディテクタへの入射位置に応じて前記基板の面位置を検出する面位置検出器を備える露光装置であって、
前記面位置検出器によって検出された第１面位置情報を、検出光が前記フォトディテクタに入射しない暗状態の期間に応じて補正して、第２面位置情報を出力する補正部を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
検出光を検出領域に投光する投光系と前記検出領域で反射されて検出光を検出するフォトディテクタとを有し該フォトディテクタへの前記検出光の入射位置に応じて前記検出領域の面位置を検出する面位置検出器を備える露光装置であって、
前記検出領域の外側に基板のショット領域が位置するときに、前記投光系に検出光を前記検出領域に投光させ、当該検出領域で反射させた検出光を前記フォトディテクタに入射させて、前記フォトディテクタを所定の状態にセットする制御部を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記ショット領域外の面はショット領域外の基板の表面であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
基板の外周部に検出光を反射する反射部材をさらに備え
前記ショット領域外の面は前記反射部材の表面であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程とを備えることを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、超ＬＳＩの高集積化に応じて回路パターンの微細化が進んでおり、これに伴って投影露光装置で用いている投影レンズ系は、より高ＮＡ化されている。これに伴い回路パターンの転写工程におけるレンズ系の許容焦点深度がより狭くなっている。ゆえに、良好な回路パターンの転写を可能にするために、ウエハの被露光領域の全体が、投影レンズ系が許容する焦点深度に内に確実に位置付けられる必要がある。
【０００３】
半導体素子等を製造する際に、ステッパーのような一括露光型の投影露光装置の他に、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型の投影露光装置も使用されている。
【０００４】
生産性を向上させるために、複数のウエハステージを用いて、原版に形成されたパターンを露光する露光装置の場合も、処理効率向上の観点から、一方のウエハステージをスキャン動作させるの間に他方のウエハステージを面位置検出する方式が取られている。
【０００５】
ウエハ表面に光束を入射させ、ウエハ表面からの反射光をセンサ上の位置ずれとして検知する面位置検出の方式において、フォトディテクタとしてＣＣＤを用いた場合について以下で説明する。
【０００６】
図１に示される電荷蓄積型のCCDでは、フォトダイオード１０１が光を電荷に変えて蓄積する。転送ゲート１０３はフォトダイオード１０１の電荷を垂直ＣＣＤ１０２に転送する。垂直CCD１０２は、フォトダイオード１０１から移された電荷を１段ずつ垂直方向に転送する。水平CCD１０４は垂直ＣＣＤ１０２より転送されてくる電荷を水平方向へ転送する。出力アンプ１０５は電荷を電圧に変換する。
【０００７】
特許文献１に記載される通り、このような電荷蓄積型のＣＣＤは、フォトダイオード１０１に蓄積された電荷を１度に全て読み出すことができず、一部の電荷がフォトダイオード１０１に残り、残像となって現れる。
【０００８】
図２は、フォトダイオード１０１から垂直ＣＣＤ１０２に電荷を転送する部分の構造と残像の発生を説明する図である。１１１はP層であり、１１２は垂直ＣＣＤ１０２を形成するN層であり、１１３はフォトダイオードを形成するN層である。１１４は画素を電気的に分離する為のP層である。１１５は垂直ＣＣＤ１０２を遮光する為の遮光アルミ層である。
【０００９】
図２（ａ）に示されるように、フォトダイオード部に電荷１２３が蓄積されて蓄積電荷となる。図２（ｂ）に示されるように、垂直ＣＣＤ部の電位を１２１からと最も深い電位１２２にすると、転送ゲートが開いた状態になり、電荷１２５が垂直ＣＣＤ部へ読み出され、読出し電荷となる。このときフォトダイオード部に残った電荷１２４が残像に関与する残像電荷（暗電荷）となる。蓄積電荷１２３をQa、残像電荷１２４をQbとすると、読出し電荷１２５はQa−Qbと表せる。
【００１０】
図２（ｂ）の状態で蓄光すると、図３（ａ）に示されるように、蓄積電荷１２３が発生し、次いで読み出すと、図３（ｂ）に示されるように、読出し電荷１２３が垂直ＣＣＤ部へ読み出され、１２４が残像電荷となる。このように蓄積１回に付き読出し１回など、一定の蓄積、読出しが繰り返される限りにおいては、安定した出力がCCDから得られる。
【００１１】
残像電荷は蓄積電荷に対し、相関を持って発生する。例えば、蓄積電荷が大きいと残像電荷は大きくなり、小さい場合は小さくなるなどの傾向がある。そのため、遮光状態（暗状態）で読み出しが繰り返し行われると、蓄積電荷が補充されずに残像電荷１２４が読み出されるため、更に残像電荷は１２４よりも小さくなる。その状態を図４に示す。図２（ｂ）の状態の後、遮光状態で蓄光した状態を図４（ａ）に示す。このときフォトダイオード１０１には残像電荷１２４が貯まっているとする。図４（ａ）の状態から読み出しを行うと、図４（ｂ）に示されるように、読み出し電荷１２７が垂直ＣＣＤ部へ読み出され、残像電荷は１２６となる。ここで、読み出し電荷１２７をQcとすれば、残像電荷１２６はQb−Qcと表せる。このように、図４（ａ）と図４（ｂ）の動作を繰り返し実行する度に、残像電荷の量は減少していく。
【００１２】
暗状態ではこのような現象が起こるため、暗状態以外の場合と同一の光量をCCDで受光しても蓄積電荷１２３は直前の残像電荷量により変化し、読み出し電荷が異なることとなる。また、蓄積電荷量に対する読出し電荷量の効率はCCD画素毎に違うため、この影響により、ＣＣＤの出力結果が画素毎にばらつくこととなる。
【００１３】
特許文献１には、このようなＣＣＤの出力結果のばらつきをために以下の１〜３を繰り返す方法が開示されている。
１．遮光状態で、読出しにより残像電荷を掃き出す。
２．照明手段を点灯し、その後、電荷を掃き出す。
３．対象となる光を蓄光することによって、電荷を受光素子に残し、信号電荷をすべて読み出す。
特許文献１記載の方法では、ウエハ表面に光束を入射させる光源の他に、ＣＣＤへ光を照射する照明手段を設けている。
【００１４】
なお、ここではCCDの例をあげたが、光電子の素子からの読出し効率が１００％でない限りにおいては、出力結果のばらつきの発生は不可避である。また、暗状態での読出しにより暗電荷量が変化する現象について述べたが、暗電荷量は自然放電するため、暗状態での時間により暗電荷が変化する現象も発生する。本発明において課題とする暗電荷の変化には、この自然放電による暗電荷の変化も含まれる。
【特許文献１】特開平３−８２２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
図８に、位置検出素子としてのフォトディテクタ１３を１次元ＣＣＤセンサ（以下、ＣＣＤ）とした場合の簡単な動作タイミングを示す。ＣＣＤの電子シャッタ区間１３１の間、光源６から光量１３３の検出光を出射し、ＣＣＤで受光した場合、次の電子シャッタ区間１３２内でＣＣＤの出力信号１３４を読み出している。ここで光源６から出射される検出光の光量１３３の意味を、ＣＣＤが受ける検出光の光量と置き換えても良い。なお、電子シャッタ区間１３１でも１３１の前の電子シャッタ区間で受光した光量を読み出しているが、ここでは記述しない。今、マスク８の１つのピンホールを通過し、ＣＣＤ上で受光した部分の画素を抜き出した場合について考える。このとき、ＣＣＤの画素位置に対するＣＣＤ出力信号１３４は、図９のようになる。基板表面の面位置はこの信号の波形特徴量から算出される。波形特徴量としては、波形の重心位置や波形の最大位置があげられるが、以降は重心位置を例として記述する。
【００１６】
光源６から光量１３３をＣＣＤへ与えるタイミングと、電子シャッタ区間１３１の間、ＣＣＤで受光した光量を電子シャッタ区間１３２でＣＣＤの出力信号を読み出す３通りの例を図１０に示す。また、そのときに読み出したＣＣＤの画素位置に対するＣＣＤ出力信号を図１１に示す。このとき、ウエハ４の同一の場所に光源６を照射し、ウエハ４より反射した光をＣＣＤで受光したものと考える。なお、ＣＣＤ出力は、１３２の区間以外のシャッタ区間でも出力されているが、ここでは記述しない。
【００１７】
図１０（ａ）のＣＣＤ出力信号１３５は、ＣＣＤへ光量１３３を、電子シャッタ区間１３１の直前まで任意の区間与え続け、電子シャッタ区間１３１で受光した光量を電子シャッタ区間１３２内で読み出した場合を示す。
【００１８】
図１０（ｂ）のＣＣＤ出力信号１３６は、時間１３８だけ光源６を消灯させた状態（暗状態）から、電子シャッタ区間１３１で受光した光量１３３を電子シャッタ区間１３２内で読み出した場合を示す。
【００１９】
図１０（ｃ）のＣＣＤ出力信号１３７は、時間１３９だけ光源６を消灯させた状態（暗状態）から、電子シャッタ区間１３１で受光した光量１３３を電子シャッタ区間１３２内で読み出した場合を示す。
【００２０】
このとき、ＣＣＤの画素位置に対するＣＣＤ出力信号は、それぞれ、図１１（ａ）における１３５、１３６、１３７となる。ここで、暗時間１３８をＴ１、暗時間１３９をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２である。
【００２１】
図１０（ａ）の方法で読み出したＣＣＤの画素位置に対するＣＣＤ出力信号１３５を基準として、１３６、１３７の差分を取ると図１１（ｂ）のような結果となる。ＣＣＤ出力信号１３５をＱd、１３６をＱe、１３７をＱfとすると、差分１４３はＱd−Ｑeであり、差分１４４はＱd−Ｑfである。
【００２２】
このときのＣＣＤ出力信号１３５の重心位置は１４０、ＣＣＤ出力信号１３６の重心位置は１４１、また、ＣＣＤ出力信号１３７の重心位置は１４２となり、ウエハの面位置がずれて検出されることになる。原因は差分１４３、１４４が対称形でないため、重心がずれるためである。この現象は、暗状態の期間により、暗電荷が発生し、画素毎に暗電荷残存効率が違うことに起因する。このとき、暗時間による暗電荷量、画素毎の暗電荷残存効率はＣＣＤ毎に一定であるため、図１２に示すとおり、ＣＣＤ毎に暗時間に対する重心位置の変化量は、ある相関を持って変化することになる。
【００２３】
出力信号の重心位置がずれ面位置がずれる現象が半導体露光装置に及ぼす影響を次に説明する。
【００２４】
半導体露光装置では、図６は図５のウエハ上のショット１５１と１５２を拡大した図で、矢印は、ウエハ上の検出順を表している。つまり、１５１から１５２へ面位置を検出すべきショットが切り替わっている状態を表している。
【００２５】
今、ショット１５１の最後の面位置検出位置１６１から、ショット１５２の最初の面位置検出位置１６２１へ切り替わっている間は、光源６を点灯させても、反射面が存在しない為ＣＣＤに光は当たらない。したがって、図４のように暗電荷が掃き出されてしまう。そのため、面位置検出位置１６２１のみＣＣＤ出力結果が小さくなる。このときのショット１５１の面位置検出位置１６２１〜１６２５での面位置検出値の関係を図１７（ａ）に示す。
【００２６】
逆に、ウエハ外周部のショットにおいて、ウエハ外から内への面位置検出をせずに、常にウエハ内から外（面位置検出位置１６２５〜１６２１の順）にスキャンして面位置検出すると、面位置の検出値は図１７（ｂ）になる。
【００２７】
図１７で示すように、面位置検出直前のCCDの状態によっては、図１７（ａ）に示す面位置検出位置１６２１のように、面位置検出値に誤差が生じてしまう。一方、図１７（ｂ）の方法だと、ショット１５１のようにウエハ内から外へスキャンした後に、ウエハ内側へ戻って、ショット１５２をウエハ内から外へスキャンする必要があり、生産性を落としてしまう。
【００２８】
図６の面位置検出位置が１６１から１６２１へと切り替わっている間でもＣＣＤを暗状態にさせない為に、第二光源からの光をＣＣＤ上に投光することで暗状態を無くし、感度のバラツキを抑える方法が提案されている（特許文献１）。しかし、第二光源及びそのための光学系を構成することは、スペース確保、コストアップの点で実現が困難である。
【００２９】
本発明は、検出光がフォトディテクタに入射されない暗状態の直後であっても高精度かつ簡便に基板の面位置を検出しうる露光装置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】
【００３０】
本発明の第１の側面は、基板の表面で反射された検出光のフォトディテクタへの入射位置に応じて基板の面位置を検出する面位置検出器を備える露光装置であって、面位置検出器によって検出された第１面位置情報を、検出光が前記フォトディテクタに入射しない暗状態の期間に応じて補正して、第２面位置情報を出力する補正部を備えることを特徴とする。
【００３１】
本発明の第2の側面は、検出光を検出領域に投光する投光系と検出領域で反射されて検出光を検出するフォトディテクタとを有し該フォトディテクタへの検出光の入射位置に応じて検出領域の面位置を検出する面位置検出器を備える露光装置であって、検出領域の外側に基板のショット領域が位置するときに、投光系に検出光を検出領域に投光させ、当該検出領域で反射させた検出光をフォトディテクタに入射させて、フォトディテクタを所定の状態にセットする制御部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、検出光がフォトディテクタに入射されない暗状態の直後であっても高精度かつ簡便に基板の面位置を検出しうる露光装置を提供ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を用いて本発明に係る実施例を説明する。
【００３４】
［実施例１］
図７は本発明に係る基板の面位置を検出する斜入射面位置検出器を備えた縮小型投影露光装置の一部分の概略図である。基板の面位置は、基板の表面位置及び傾きを含む。光軸２３を有する投影光学系１は原版（レチクル）２の回路パターンを、例えば１／４倍に縮小して投影し、その焦平面に回路パターン像を形成している。光軸２３は図中のｚ軸方向と平行である。
【００３５】
レチクルステージ３は、原版（レチクル）２を保持してＹ軸方向に水平移動可能であり、且つＺ軸方向に平行な軸の周りに回転可能となっている。表面にレジストを塗布した基板としてのウエハ４の上に形成されたショット領域には、先の露光工程で互いに同じパターンが形成された多数個のショットが配列されている。ウエハステージ５の上に載置されたウエハ４は、ウエハステージ５によって吸着され、固定されている。ウエハステージ５はＸ軸方向及びＹ軸方向に各々水平移動可能なＸＹステージと、Ｚ軸方向及びＸ、Ｙ軸方向に平行な軸の周りに回転するレベリングステージと、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回転する回転ステージとで構成されている。Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は互いに直交するように設定されている。
【００３６】
したがって、ウエハステージ５を駆動することにより、ウエハ４の表面の位置を投影光学系１の光軸２３方向、及び光軸２３に直交する平面に沿った方向に調整し、更に焦平面、即ち回路パターン像に対する傾きも調整される。
【００３７】
レチクルステージ３の移動はレチクルステージ駆動部１８により制御され、ウエハステージ５の移動はウエハステージ駆動部１４により制御されている。レチクルステージ駆動部１８はレチクル２を光軸２３と直交する平面における位置（ｙ）と回転（θ）とを調整しうる。ウエハステージ駆動部１４はウエハ４の光軸２３と直交する面における位置（ｘ、ｙ）と回転（θ）とを調整するとともに、ウエハ４の光軸２３方向の位置（ｚ）と傾き（α、β）とを調整しうる。レチクルステージ駆動部１８とウエハステージ駆動部１４とはそれぞれ、信号線を介して制御部１５から指令信号を受け、この信号に応答してレチクルステージ３及びウエハステージ５を各々サーボ駆動している。
【００３８】
制御器１５は、レチクルステージ駆動部１８、ウエハステージ駆動部１４の他、後述する光源６、フォトディテクタ１３、露光光源２１に対しても、信号線を介して各々独立した指令信号を送り制御する制御部１５ａを含んでいる。また、制御器１５は、後述する処理部１５ｂ、補正部１５ｃ及び記憶部１５ｄを含んでいる。
【００３９】
図７における符番６〜１３はウエハ４の面位置を検出する為に設けた斜入射光学系を含む面位置検出器の各要素を示している。照明用光源６は、例えば半導体レーザ等の高輝度な光源である。照明用光源６から出射された光は照明用レンズ７によって平行な光束となり、複数個のピンホールを形成した開口マスク（以下「マスク」という）８を照明する。マスク８の各ピンホールを通過した複数個のスポット光は、結像レンズ９を経てミラー１０に入射し、ミラー１０で方向を変えた後、ウエハ４の表面に斜入射する。このときマスク８を介した複数のスポット光でウエハ４の被露光領域の中央部（投影光学系１の光軸上）を含む複数の箇所を照明する。
【００４０】
本実施例ではウエハ４の露光領域内の複数箇所にマスク８の複数のピンホールを形成している。結像レンズ９とミラー１０はウエハ４上にマスク８の複数個のピンホールの像を形成する。マスク８の複数個のピンホールを通過した光束は、ウエハ４の被露光領域の中央部を含む複数箇所を斜め方向から照射し、各々の箇所で斜め方向に反射される。即ち、本実施例ではマスク８にピンホールを複数個形成し、被露光領域内で中央部を含む複数箇所の面位置情報を検出している。
【００４１】
ウエハ４の各検出点で斜め方向に反射した光束はミラー１１により方向を変えた後、検出レンズ１２を介して、面位置検出素子としてのフォトディテクタ１３上に入射する。検出レンズ１２は結像レンズ９、ミラー１０、ウエハ４、ミラー１１と共同してマスク８のピンホールの像をフォトディテクタ１３上に形成する。即ちマスク８とフォトディテクタ１３とは互いに光学的に共役な関係にある。そのような光学配置が困難な場合にはフォトディテクタ１３を各ピンホールに対応して各々、別個に複数個配置しても良い。
【００４２】
本実施例では、マスク８のピンホールは複数個形成されているが、１個としても良い。
【００４３】
フォトディテクタ１３は１次元センサ又は２次元センサ等（ＣＣＤ等の位置検出素子）から成り、複数個のピンホールを介した複数の光束がフォトディテクタ１３の受光面に対して入射する位置を各々独立に検知することが可能となっている。
【００４４】
投影光学系１の光軸２３方向におけるウエハ４の位置の変化は、複数の光束のフォトディテクタ１３上における入射位置のずれとして検出できる。つまり、ウエハ４上の被露光領域内に位置する複数の点における、ウエハ表面の光軸２３方向の位置が、フォトディテクタ１３の出力信号に基づいて検出できる。この出力信号は、ウエハの位置決めに使用される面位置情報の基となる、フォトディテクタ１３が出力する第１面位置情報である。この第１面位置情報としてのフォトディテクタ１３からの出力信号は、制御器１５の中の処理部１５ｂへ入力され、処理部１５ｂによって信号の波形の特徴量に処理される。波形の特徴量は、波形の重心位置、波形の最大位置等でありうる。
【００４５】
ｘ軸及びｙ軸方向におけるウエハステージ５の変位は、ウエハステージ５上に設けた基準ミラー１７とレーザ干渉計１６とを用いて測定される。ウエハステージ５の変位量を示す信号は、レーザ干渉計１６から信号線を介して制御部１５へ入力される。ウエハステージ５の移動はウエハステージ駆動部１４により制御され、ウエハステージ駆動部１４は、信号線を介して制御部１５ａから指令信号を受け、この信号に応答してウエハステージ５をサーボ駆動する。
【００４６】
本実施例において各要素６〜１０は検出光を検出領域に投光する投光系を構成し、各要素１１〜１３は検出光の受光系を構成している。
【００４７】
制御部１５ａは、ｘ軸及びｙ軸方向におけるウエハステージ５の変位量から、照明用光源６をウエハステージ５の移動中に動作させて、光束の射出を開始させている。ウエハ４上の被露光領域が、投影光学系１の光軸２３の真下でレチクルパターンと位置合わせする目標位置に送り込まれるように、処理部１５ｂは、フォトディテクタ１３からの出力信号を処理し、ウエハ４の面位置を検出する。
【００４８】
次に、本実施例における、暗状態直後に検出した面位置のバラツキを補正する方法について説明する。本発明において、「暗状態」は、検出光が面位置検出素子であるフォトディテクタに入射されない状態を意味する。
【００４９】
まず、事前に、フォトディテクタとなるＣＣＤ毎に、図１２のように暗時間、或いは、暗状態の期間中の電荷読み出し回数に対する重心位置(面位置)の変化量を補正用のテーブルとして制御器１５内の記憶部１５ｄに記憶しておく。
【００５０】
図１２に示される補正用のテーブルの作成方法の一例を、図１６のフローチャートを用いて説明する。制御部１５ａは、ｓｔｅｐ２０１でスタート指令を受け、ｓｔｅｐ２０２でウエハステージ５を面位置の検出が可能な位置へ移動させるよう指令する。面位置の検出が可能な位置は、ウエハ４の表面や、ウエハステージ５上における面位置のキャリブレーションを行う為の不図示の基準板表面（基準反射面）等、光源６からの光をフォトディテクタ１３が受光できる位置であれば良い。ｓｔｅｐ２０３で、制御部１５ａは、位置検出素子であるＣＣＤの出力が図１１の１３５となる期間以上、照明用光源６を点灯させる。つまり残像電荷は、図３（ｂ）の１２４の状態にされる。
【００５１】
ｓｔｅｐ２０４で、制御部１５ａは光源６を任意時間消灯させる。ｓｔｅｐ２０５で、制御部１５ａは照明用光源６を点灯させる。ｓｔｅｐ２０６で、制御部１５ａは、ｓｔｅｐ２０５での光量をＣＣＤ出力信号として読み出し、重心位置の変化量を算出し、算出した重心位置の変化量を記憶部１５ｄに記憶すると同時に光源６を消灯させる。
【００５２】
制御部１５ａは、ｓｔｅｐ２０４の光源６を消灯させる期間を変更しながら任意必要なサンプル数分、このｓｔｅｐ２０３からｓｔｅｐ２０６の動作を繰り返す。ｓｔｅｐ２０６では照明用光源６を消灯せずに、続けてｓｔｅｐ２０３、若しくはｓｔｅｐ２０４に移っても良い。
【００５３】
制御部１５ａは、ｓｔｅｐ２０７で、必要なサンプル数、重心位置の変化量を記憶部１５ｄに記憶したか判定し、ｓｔｅｐ２０８で終了する。
【００５４】
図１２の補正テーブルの取得方法は図１６のフローチャートの方法に限定されず、装置組立前に、補正テーブルを取得しても良い。
【００５５】
図５のウエハ内側のショット１５３からショット１５４へウエハステージ５が移動するとき、照明用光源６は消灯されるので、この移動時間は暗状態の期間となる。そのため、補正部１５ｃは、暗状態の期間を計測し、当該暗状態の期間と記憶部１５ｄに記憶された補正テーブルとに基いて、処理部１５ｂによって処理された重心位置を補正し、補正された面位置情報を提供する。暗状態の期間としては、ショット間の移動時間ではなく、その期間中に電荷が読み出した回数すなわちフォトディテクタからの出力が読み出された回数を用いることができる。補正部１５ｃによって補正された重心位置は、そのまま基板の位置決めに用いられる第２面位置情報を構成する。
【００５６】
また、図６のように、ショット１５１の面位置検出点１６１からショット１５２の面位置検出点１６２１へウエハステージ５が移動する場合はＣＣＤ上に検出光が照射されない暗状態となる。このときもステージの移動時間を暗状態の期間とし、補正テーブルに基づいて、検出点１６２１の重心位置（面位置）が補正部１５ｃによって補正される。そうすると、図１７（ａ）の様に外れていた面位置を、図１７（ｂ）のように補正することが可能となる。
【００５７】
図７において図示していないが、レチクル２の表面位置及び傾き等、面位置の情報を検出する為に、符番６〜１３と同様の斜入射光学系を含む面位置検出器がレチクル下面側に存在している場合も、同様の問題が発生する。この場合もレチクル端での面位置の検出結果に暗状態に起因する誤差が発生するため、暗状態の時間又は読み出し回数と誤差との関係を保存し、補正することができる。
【００５８】
［実施例２］
図１３は、図５におけるショット１５５、１５６を拡大した図であって、３×２＝６チップを１ショットとした場合を示している。網掛けしたチップは、その一部が欠如した無効チップである。図１３の×印は無効チップ上での面位置の検出が無効な位置すなわちショット領域外で、ショット領域が検出領域の外側に位置することを示している。○印は有効チップ上での面位置の検出が有効な位置すなわちショット領域内で、ショット領域が検出領域の内側に位置することを示している。また、面位置の検出位置をＡ列〜Ｆ列及び１行〜６行で表す。例えば、図１３のＰ点は、（Ａ、５）と表現する。矢印は、面位置を検出する順を示し、ショット１５５は、６行目から１行目の方向に順に面位置が検出される。ショット１５６は、１行目から６行目の方向に順に面位置が検出される。
【００５９】
ショット１５６において、面位置の検出が有効なショット領域内の最初の位置は、４行目である。ショット１５５の１行目を検出してから、ショット１５６の４行目の面位置を検出するまでの間、検出が行われないため、暗状態となりショット１５６の４行目の面位置を検出すると、検出結果にずれが生じる。
【００６０】
この場合は、面位置の検出が有効な位置における検出の前に、面位置の検出が無効なショット領域外の位置で光源６をウエハへ照射し、その反射光をＣＣＤへ受光させることで検出結果のずれを防止できる。
【００６１】
すなわち、ショット１５６の面位置の検出が有効な位置の少なくとも１位置前の検出が無効なショット領域外の位置（（Ｄ、３）、（Ｅ、３）、（Ｆ、３））に照明用光源６から照射し、その反射光をＣＣＤへ受光させる。このとき、（Ｄ、２）、（Ｅ、２）、（Ｄ、１）の段階で照明用光源６から照射し、その反射光をＣＣＤへ受光させ始めても良い。
【００６２】
このように、ショット領域外の位置からの反射光をフォトディテクタ１３に入射させ、残像電荷量をリセットすることにより、面位置の検出結果のずれを回避しうる所定の状態にフォトディテクタをセットすることが可能となる。
【００６３】
［実施例３］
図１４は、図７の構成に加え、面位置検出器で検出可能な反射部材としての反射板２２をウエハステージ５におけるウエハ４の外周部に備えた半導体露光装置の概略図である。本実施例では、ＣＣＤの同一画素に光を照射させる為、反射板２２は、ウエハ４の表面高さと同程度の表面高さに設けられることが望ましい。更に、照明用光源６を反射板２２に照射し、その反射光をＣＣＤで受光させる為に、反射板２２は、ウエハ４と同程度の反射率を有していることが望ましい。
【００６４】
図１５は、ウエハ４のショット１５１、１５２を拡大して、３×２＝６チップを１ショットとした場合の例である。図１３と同様、○印は有効位置を示している。また、面位置を検出する位置をＡ列〜Ｆ列、１行〜６行で表す。矢印は、面位置を検出する順を示し、ショット１５１は、６行目から１行目の方向に順に面位置を検出していく。ショット１５２は、１行目から６行目の方向に順に面位置を検出していく。網掛けした部分は、ウエハ周辺に配置されている反射板２２を表している。
【００６５】
ショット１５２における面位置の検出が有効な最初の位置は、１行目である。ショット１５１の１行目の面位置を検出してから、ショット１５２の１行目の面位置を検出するまでの間に暗電荷が掃き出されてしまい、ショット１５２の１行目の面位置を検出すると、検出結果にずれが生じる。
【００６６】
この場合、面位置検出の有効位置を検出する前に、照明用光源６から反射板２２へ照射した反射光をＣＣＤへ受光させることで検出結果のずれを防止できる。
【００６７】
例えば、図１５の反射板２２上の×印へ照明用光源６から照射し、その反射光をＣＣＤへ受光させる。図１５では、×印はy方向に１点しか図示していないが、1点以上とすることも可能である。更には、反射板２２へ照射し、ショット１５１の１行目の面位置を検出してから、ショット１５２の１行目の面位置を検出するまでの間、照明用光源６を消灯せずに、その反射光をＣＣＤへ受光させ続けても良い。
【００６８】
このように、フォトダイオードの電荷状態を、図２（ｂ）或いは図３（ｂ）の状態にしてから、ショット１５２の１行目の面位置を検出することで、暗電荷の影響による面位置の検出結果のずれを回避することが可能である。
【００６９】
［デバイス製造の実施例］
次に、図１８及び図１９を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１８は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
【００７０】
ステップＳ１（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Ｓ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスク（レチクル）を製作する。ステップＳ３（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Ｓ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４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Ｓ６（検査）では、ステップＳ５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、それが出荷（ステップＳ７）される。
【００７１】
図１９は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップＳ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップＳ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。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が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】ＣＣＤの概略構成図
【図２】ＣＣＤの概略構造と残像の説明図
【図３】残像電荷の影響の説明図
【図４】残像電荷の影響の説明図
【図５】ウエハ上のショットレイアウトの例を示す説明図
【図６】図５におけるウエハの一部拡大図
【図７】露光装置の概略構成図
【図８】ＣＣＤの動作の説明図
【図９】ＣＣＤの出力信号の説明図
【図１０】ＣＣＤへ光の与え方と出力タイミングの説明図
【図１１】図１におけるＣＣＤの出力信号の説明図
【図１２】ＣＣＤの暗電荷と重心変化量との関係の説明図
【図１３】図５におけるウエハの一部拡大図
【図１４】露光装置の概略構成図
【図１５】図５におけるウエハの一部拡大図
【図１６】補正テーブルを取得するフローチャート
【図１７】面位置検出における補正テーブルの影響を説明する図
【図１８】露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャート
【図１９】図１８に示すフローチャートにおけるステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャート
【符号の説明】
【００７３】
１：投影光学系、２：レチクル、３：レチクルステージ、４：ウエハ（基板）、５：ウエハステージ、６：照明用光源、７：照明用レンズ、８：ピンホールをもつマスク、９：結像レンズ、１０， １１：折り曲げミラー、１２：検出レンズ、１３：ＣＣＤ（フォトディテクタ）、１４：ウエハステージ駆動装置、１５：制御器、１５ａ：制御部、１５ｂ：処理部、１５ｃ：補正部、１５ｄ：記憶部、１６：レーザ干渉計、１７：基準バーミラー、１８：レチクルステージ駆動装置、１９：Ｙバーミラー、２０：レーザ干渉計、２１：露光光源、２２：反射板（反射部材）、２３：投影光学系の光軸、
【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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