(57)【要約】【課題】    スループットを確保しつつ、高精度な重ね合わせを行う位置検出装置を提供する。【解決手段】      マークが形成される基板を積載する基板ステージと、前記マークの位置を光検出する光検出手段と、前記基板ステージの位置を計測するステージ位置計測手段と、前記基板ステージの位置に対応する前記マークの位置を光検出する光検出回数、前記マークの位置の光検出の蓄積時間、前記基板ステージの位置の計測回数のいずれか１つ以上の計測条件を決定する計測条件決定手段と、前記計測条件に対応して、前記光検出手段により前記マークの位置の光検出を行うように制御する制御部と、を有することを特徴とする。【選択図】    図１
2009266904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マークが形成される基板を積載する基板ステージと、
前記マークの位置を光検出する光検出手段と、
前記基板ステージの位置を計測するステージ位置計測手段と、
前記基板ステージの位置に対応する前記マークの位置を光検出する光検出回数、前記マークの位置の光検出の蓄積時間、前記基板ステージの位置の計測回数のいずれか１つ以上の計測条件を決定する計測条件決定手段と、
前記計測条件に対応して、前記光検出手段により前記マークの位置の光検出を行うように制御する制御部と、を有することを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記ステージ位置計測手段は、前記基板ステージに取り付けられる固定ミラーと、
前記固定ミラーにレーザーを照射するレーザー干渉計と、を有することを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記計測条件決定手段は、前記固定ミラーと前記レーザー干渉計との間の距離に比例して、前記計測条件を決定することを特徴とする請求項２記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記計測条件決定手段は、前記計測条件を記憶するメモリ部と、
前記メモリ部に予め決定された前記計測条件を入力するインターフェイスと、を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項５】
回路パターンが形成される原版を積載する原版ステージと、
前記回路パターンが露光される基板を積載する基板ステージと、
前記原版と前記基板との相対的な位置決めをする位置決め手段と、
前記基板上に形成されているマークの位置を光検出する光検出手段と、を有し、
光源から射出された光束により、照明光学系を介し、前記回路パターンの一部を照明し、前記原版と前記基板を同期させて走査することにより、前記基板上に前記回路パターンを露光し、前記基板ステージを移動することにより前記基板上に前記回路パターンを逐次、露光する露光装置において、
前記基板ステージの位置に対応して露光走査速度を決定する露光条件決定手段と、
前記露光条件決定手段で決定された前記露光走査速度で露光を実施する制御部と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記露光条件決定手段は、前記基板ステージの位置に対応した前記露光走査速度を記憶するメモリ部と、
前記メモリ部に予め決定された前記露光走査速度を入力するインターフェイスと、を有することを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
回路パターンが形成された原版と、
前記原版を積載する原版ステージと、
前記回路パターンが露光される基板を積載する基板ステージと、
前記原版と前記基板との相対的な位置決めをする位置決め手段と、
前記基板上に形成されているマークの位置を光検出する光検出手段と、を有し、
光源から射出された光束により、照明光学系を介し、前記回路パターンを一括照明し、前記基板上に前記回路パターンを逐次、露光する露光装置において、
前記基板ステージの位置に対応して露光時間を決定する露光条件決定手段と、
前記露光条件決定手段で決定された前記露光時間で露光を実施する制御部と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記露光条件決定手段は、前記基板ステージの位置に対応した前記露光時間を記憶するメモリ部と、
前記メモリ部に予め決定された前記露光時間を入力するためのインターフェイスと、を有することを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか記載の位置検出装置を有することを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項５から９のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記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、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイス、液晶デバイス、ＣＣＤ等の撮像デバイス、磁気ヘッド等のデバイスを製造する工程の内、リソグラフィー工程で用いられる露光装置の位置検出装置および露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなってきている。
従来、半導体素子を製造するための焼付け（リソグラフィー）方法としては紫外線を用いた縮小投影露光が行われているが、縮小投影露光で転写できる最小の寸法は転写に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反比例する。
このため、より微細な回路パターンを転写するために水銀ランプｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）というように用いられる露光光の短波長化が進んできた。
また、最小寸法の微細化に伴い、重ね合わせ精度も高精度化が進んできている。
露光装置の重ね合わせは、ウェハステージ上に積載されているウェハ上に形成されているマークを光検出手段のある位置までウェハステージを駆動し、計測を行う。
ウェハ上に複数あるマークを同様に光検出手段で計測し、ウェハステージの位置計測と光検出手段でのマーク位置計測結果から、ウェハ上に形成されているパターン配置を算出し、露光目標位置を決定する位置検出工程（アライメント）を行う。
さらに、前記目標位置に対してウェハステージを駆動し、実際に露光光を照射する工程（露光）を行う。
ウェハステージの位置計測は、ウェハステージ上に固定されている平面鏡（固定ミラー）と、露光装置計測基準に配置されているレーザー干渉計とによって行われるが、ステージ位置計測精度に最も大きな影響を与える要因が空気揺らぎである。
空気揺らぎの影響が大きい場合には、ステージ位置計測精度が悪化し、そのために位置検出精度が悪化し、大きな誤差を含んだ計測結果となる。
従って、その大きな誤差を含んだ計測結果を用いてウェハ上に形成されているパターン配置を算出し、その段階で大きな誤差が含まれ、大きな誤差が含まれた露光目標位置に対して露光するため、重ね合わせ精度の劣化を引き起こす場合がある。
そこで、特開平１０−１０３９１９号公報（特許文献１）において、ステージの位置を計測しながらステージ上のマークの位置計測を行うとき、複数回（Ｎ回）計測を実行して空気ゆらぎによる計測誤差を低減する位置検出装置及びマーク検出方法が提案されている。  
【特許文献１】特開平１０−１０３９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
露光装置の重要な性能指標の一つである生産性を考慮した場合に、ウェハ処理枚数であるスループットをできるだけ落とさず、かつ重ね合わせ精度を所定の精度に確保する必要がある。
しかし、従来例の位置検出過程（アライメント）の計測精度を向上させるために、マーク位置を光検出手段で複数回（Ｎ回）計測を行い、及びウェハステージの位置を複数回（Ｎ回）計測行うが、ウェハのどの部分においても同じＮ回で計測することになる。
このため、必ずしも生産性と重ね合わせ精度の両立がなされてはいない。
具体的には、位置検出過程（アライメント）においては、上記のようにウェハ上の複数マークを計測するためにウェハステージ位置を光検出手段の場所に駆動する。
ここで、重ね合わせ精度を重視すると、ウェハ面内のマークを計測する時に最も空気揺らぎの影響を受けているマーク位置において、所定の計測精度となるように計測回数Ｎを決めることになる。
即ち、前記マークが光検出手段の位置に来るようにウェハステージが駆動された状態において、所定の計測精度となるように計測回数Ｎを決めることになる。
しかし、ウェハ面内の別のマーク位置においては、計測回数はＮ回以下で十分、所定の計測精度を確保でき、ここでは不必要な計測時間を費やすことになる。
このため、ウェハ処理枚数の低下、いわゆるスループットの低下につながり、露光装置の生産性を低下する。
一方、位置検出過程（アライメント）によって決定された目標位置に対して露光光を露光する過程においては、空気揺らぎそのものの根本的な低減を行う以外に、上記空気揺らぎの要因を減らして高精度な露光を行う具体的な方法についての開示がなされていない。
そこで、本発明は、スループットを確保しつつ、高精度な重ね合わせを行う位置検出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】
【０００４】
上記課題を解決するための本発明の位置検出装置は、マークが形成される基板を積載する基板ステージと、前記マークの位置を光検出する光検出手段と、前記基板ステージの位置を計測するステージ位置計測手段と、前記基板ステージの位置に対応する前記マークの位置を光検出する光検出回数、前記マークの位置の光検出の蓄積時間、前記基板ステージの位置の計測回数のいずれか１つ以上の計測条件を決定する計測条件決定手段と、前記計測条件に対応して、前記光検出手段により前記マークの位置の光検出を行うように制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００５】
さらに、本発明の露光装置は、回路パターンが形成される原版を積載する原版ステージと、前記回路パターンが露光される基板を積載する基板ステージと、前記原版と前記基板との相対的な位置決めをする位置決め手段と、前記基板上に形成されているマークの位置を光検出する光検出手段と、を有し、光源から射出された光束により、照明光学系を介し、前記回路パターンの一部を照明し、前記原版と前記基板を同期させて走査することにより、前記基板上に前記回路パターンを露光し、前記基板ステージを移動することにより前記基板上に前記回路パターンを逐次、露光する露光装置において、前記基板ステージの位置に対応して露光走査速度を決定する露光条件決定手段と、前記露光条件決定手段で決定された前記露光走査速度で露光を実施する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００６】
さらに、本発明の露光装置は、回路パターンが形成された原版と、前記原版を積載する原版ステージと、前記回路パターンが露光される基板を積載する基板ステージと、前記原版と前記基板との相対的な位置決めをする位置決め手段と、前記基板上に形成されているマークの位置を光検出する光検出手段と、を有し、光源から射出された光束により、照明光学系を介し、前記回路パターンを一括照明し、前記基板上に前記回路パターンを逐次、露光する露光装置において、前記基板ステージの位置に対応して露光時間を決定する露光条件決定手段と、前記露光条件決定手段で決定された前記露光時間で露光を実施する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スループットを確保しつつ、高精度な重ね合わせを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図１を参照して、本発明の実施例の位置検出装置を説明する。
不図示のマークが形成されるウェハ１０１は、基板ステージであるウェハテージ１０２に積載される。
ステージ位置計測手段は、固定ミラー１０５およびレーザー干渉計１０６とから成り、ウェハテージ１０２の位置を計測する手段である。
固定ミラー１０５は、ウェハテージ１０２に取り付けられる平面鏡から成り、レーザー干渉計１０６は、固定ミラー１０５にレーザーを照射することにより、ウェハテージ１０２の位置を計測し、その位置計測情報は制御部１０３に送られる。
ウェハテージ１０２の駆動は、制御部１０３から駆動制御部１０４を介して行われ、ウェハテージ１０２の位置計測情報に対応してウェハテージ１０２の位置が制御される。
光検出手段１０７は、ウェハ１０１に形成されたマークの位置を光検出する手段である。
計測条件決定手段１０８は、ウェハテージ１０２の位置に対応するウェハ１０１に形成されたマークの位置を光検出する光検出回数、このマークの位置の光検出の蓄積時間、ウェハテージ１０２の位置の計測回数のいずれか１つ以上の計測条件を決定する手段である。
制御部１０３は、この計測条件に対応して、光検出手段１０７により、このマークの位置の光検出を行うように制御する手段である。
【０００９】
まず、制御部１０３により、このマークが光検出手段１０７で観察、計測可能な位置へ、ウェハテージ１０２を駆動する。  
次に、計測条件決定手段１０８により決定された前記計測条件である計測パラメータに対応して、制御部１０３は、光計測手段１０７によりウェハ１０１に形成されたマークの位置の光検出を精密に行う。
この光検出による計測は、ウェハ１０１のウェハテージ１０２への積載時のズレ誤差、基板１０２に形成されたマークの基板１０２に対するズレ誤差などを、計測していることに相当する。
従って、光計測手段１０７で光検出されたマークの位置情報と、その時のウェハテージ１０２の位置の計測情報からウェハ１０１上のマークの位置が精密に求められる。
ウェハ１０１上の１つのマーク位置計測だけではシフト方向だけの情報しか得られないため、複数のマークの位置を光検出することにより、ウェハ１０１のシフト、回転、伸縮（倍率）のいわゆる線形成分情報を得て、マークの位置の検出を行う。
場合によっては更に高次の形状成分情報を得て、マークの位置検出を行う。
【００１０】
次に、図２を参照して、ステージ位置計測手段であるレーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５との間の距離Ｌと、その空間内での空気揺らぎの関係について説明する。
レーザー干渉計１０６としては、一般的にはＨｅ−Ｎｅレーザーがよく用いられ、計測原理としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザーの波長を、基に固定ミラー１０５までの距離Ｌを算出している。
一方、前記波長は、温度、湿度、気圧の環境によって変動するため、レーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５間の空間は温度、湿度、気圧の環境に対して高精度に管理されていなければ、高精度な位置計測ができない。
この空気揺らぎとは、ここで説明した温度、湿度、気圧の変動を意味し、その結果としてのレーザー波長の変動、揺らぎのことを意味する。
上述したように、レーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５間の空間環境を高精度に管理する必要はあるが、ｎｍオーダーの精度を求める場合においては、実際には少なからずの環境変動が残存する。
【００１１】
次に、簡略化して、その環境変動、つまり、空気揺らぎが、レーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５間の空間で環境変動が一様なランダム性をもって発生している場合を考える。
この場合、空間内の各点で波長が異なることになり、レーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５の計測される距離は前記空間の各点での波長の加算に相当するものになり、完全にランダムな空間の距離加算は距離Ｌの１／２乗に比例する。
図２は、横軸にレーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５との距離Ｌをとり、縦軸に完全に環境変動がランダムな空間によって発生するレーザー干渉計１０６による計測誤差、つまり標準偏差σをとり、前記関係を模式的に表した図であり、σ∝√Ｌとなる。
さて、前述した通りウェハ１０１上のマークの位置の計測は、ウェハテージ１０２の位置を移動しながら複数のマークを計測する必要がある。
ウェハテージ１０２の位置、すなわちレーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５間の距離Ｌに対応して、図２に示されるようなレーザー干渉計１０６による計測誤差σが発生する。
このため、本実施例においては、計測条件決定手段１０８は、ウェハテージ１０２の位置に対応して、光検出を行う時の計測条件である計測パラメータを適切に決定することにより、計測誤差σの影響を軽減する。
この計測条件は、マークの位置を光検出する光検出回数、マークの位置の光検出の蓄積時間、ウェハテージ１０２の位置の計測回数のいずれか１つ以上である。
本実施例においては、計測条件決定手段１０８は、ウェハテージ１０２の位置、すなわち固定ミラー１０５とレーザー干渉計１０６と間の距離Ｌに比例して計測条件を決定し、例えば、光検出回数を増やす。
【００１２】
次に、図３を参照して、本実施例の位置検出装置を、より詳しく説明する。
図３（ａ）、図３（ｂ）は、図１に示される本実施例の部分平面図で、ＸＹ方向に移動可能なウェハテージ１０２上に、複数のマーク１１１が形成されているウェハ１０１が積載されている。
ウェハテージ１０２の位置の計測は、ステージ位置計測手段である固定ミラー１０５とレーザー干渉計１０６とにより行われる。
固定ミラー１０５は、ウェハテージ１０２上にＸＹ各々の方向に取り付けられ、レーザー干渉計１０６もＸＹ各々の方向に対して設置される。
各々のマーク１１１の位置は、光検出手段１０７によって精密に計測される。
さて、図３（ａ）に示されるようにウェハ１０１上の左下のマークを計測する場合には、レーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５の距離Ｌ１は最も短い状態となる。
このときの光検出の計測誤差は、ウェハテージ１０２の位置計測の誤差要因で、図２に示されるように標準偏差σ１と表わされる。
【００１３】
一方、図３（ｂ）に示されるようにウェハ１０１の右上のマークを計測する場合には、レーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５の距離Ｌ２は最も長い状態となる。
このときの光検出の計測誤差は、図２に示されるように標準偏差σ２と表わされる。
ここで、図２を用いて前記したように、レーザー干渉計１０６による計測誤差σは距離Ｌの１／２乗に比例する。
このため、σ２＝σ１×√（Ｌ２／Ｌ１）となり、図３（ｂ）の状態の方が、図３（ａ）に示される状態よりも計測誤差として、√（Ｌ２／Ｌ１）分悪化することになる。
一方、光検出計測Ｎ回で平均化した１つの計測値における計測誤差σは、前記ステージ位置計測誤差が完全にランダムな要因で発生しているとすると計測回数の１／２乗に反比例するので、σ／√Ｎに向上する。
従って、図３（ａ）に示される状態での光検出計測回数をＮ１とし、図３（ｂ）に示される状態での光検出計測回数をＮ２とする。
この場合に、Ｎ２＝Ｎ１×（Ｌ２／Ｌ１）のように図３（ｂ）に示される状態では、図３（ａ）に示される状態と比較して光検出計測回数を増加させると、光検出回数を増加させたことにより計測再誤差は、１／√（Ｌ２／Ｌ１）向上する。
先の距離が長くなることによる計測誤差の悪化分√（Ｌ２／Ｌ１）と計測回数増加による向上分１／√（Ｌ２／Ｌ１）が相殺することができる。
このため、結果として図３（ｂ）に示される状態で計測回数をＮ２＝Ｎ１×（Ｌ２／Ｌ１）のように設定すれば、図３（ａ）に示される状態と同等の計測誤差を得ることができる。
ここでは、光検出回数で平均化する場合について説明したが、距離Ｌに比例して、ウェハステージ１０２の位置の計測回数が平均化する場合でも同様な効果を得ることができる。
また、光検出としてＣＣＤなどの光蓄積型のセンサーを用いる場合はその光検出の蓄積時間を距離Ｌに比例させることでも同様な効果を得ることができる。
さらには、ウェハステージ１０２の位置の計測誤差が全くない場合でも、電気的なノイズなどに起因した光検出計測自体の計測再現性も全くゼロではない。
このため、光検出回数の平均化、ウェハステージ１０２の位置の計測回数の平均化、光検出の蓄積時間の調整のいずれか１つ以上の計測条件で、ウェハステージ１０２の位置に対応せずにマーク１１１の位置情報を所定の誤差内で得ることができる。
【００１４】
本実施例では、上述のようにウェハステージ１０２の位置に対応して、計測条件決定手段１０８で最適な計測条件である計測パラメータを設定して複数のマーク１１１の位置情報を取得する。
このため、ウェハ１０１上の複数のマーク１１１を所定の精度で、かつ複数マーク１１１の計測時間をより短くすることができる。
以上では、レーザー干渉計１０６と固定ミラー１０５間の空間が完全に環境変動がランダムな場合を前提に説明したが、本実施例の装置においては前記空間の環境変動は完全なランダム変動ではない。
しかし、概ね完全なランダム変動とみなしても許容できる場合もあるので、その場合は上述の内容をそのまま適用することができる。
【００１５】
一方、ランダムな変動から明らかに逸脱する場合がある。
例えば、ウェハテージ１０２が可動する空間内に配置される不図示のセンサー、アンプ基板、モータなどの熱源の影響、環境を一定にするための不図示の温調エアーの制御誤差などにより、ウェハステージ１０２の位置に対応して空気揺らぎの分布が発生する。
このような場合は予めウェハステージ１０２の位置に対応して、光検出計測回数の平均化、ステージ位置計測回数の平均化、光検出の蓄積時間の調整のいずれか１つ以上の計測条件である計測パラメータを決定する。
この計測パラメータは、入力インターフェイス１０９によりメモリ部１１０に入力され記憶され、計測条件決定手段１０８はメモリ部１１０に記憶された計測条件であるパラメータに従い、制御部１０３を介して光検出を行う。
なお、この計測パラメータは、予めシミュレーションによって決定されてもよいし、予め実験的に決定されてもよい。
【００１６】
次に、図４を参照して、本発明の実施例のステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置を説明する。
なお、図４中番号の下二桁で示される構成要素と、図１中番号の下二桁で示される構成要素は対応する。
本実施例の走査型露光装置は、光源４２１から射出された光束４２１ａにより、照明光学系を介し、原版であるマスク４３０に形成される回路パターンの一部を照明し、マスク４３０と基板であるウェハ４０１を同期させて走査する。
さらに、基板上であるウェハ４０１上に回路パターンを露光し、基板ステージであるウェハステージ４０２を移動することによりにウェハ４０１上に回路パターンを逐次、露光する。
エキシマレーザー等のパルスレーザから成る光源４２１から射出された光束４２１ａは、ビーム整形光学系４２２によって所定の形状に整形され、オプティカルインテグレータ４２３へ入射させる。
オプティカルインテグレータ４２３は複数の微少なレンズからなる蝿の目レンズ等によって構成されおり、その光射出面の近傍に複数の２次光源を形成する。
オプティカルインテグレータ４２３の光射出面近傍の２次光源からの光束はコンデンサーレンズ４２４より開口形状が可変の可動スリット４２６を照明している。
また、露光量検出器４３２は、ハーフミラー４２５によって分割された照明光の一部の光量を検出し、露光量演算器４３６へ信号を出力する。
原版ステージであるマスクステージ４２９は、回路パターンが形成される原版であるマスク４３０を積載する。
可動スリット４２６を照明した光束は、結像レンズ４２７、ミラー４２８を介して、マスク４３０の上に形成された回路パターンの一部をスリット状に照明する。
また、可動スリット４２６の近傍に不図示のマスキングブレードがあり、マスク４３０の露光領域を設定する。
マスク４３０を通過したスリット状の光束は、投影レンズ４３１によりマスク４３０上の回路パターンを表面上に感光体であるレジストが塗布されたウェハ４０１上に縮小投影する。
ウェハステージ４０２は、回路パターンが露光されるウェハ４０１を積載し、ウェハステージ４０２は、ＸＹＺθおよびチルト方向に駆動可能である。
ウェハステージ４０２は、露光量検出器４３３が設置され、露光量検出器４３３により投影レンズ４３１を介して露光量のモニターをしている。
【００１７】
露光工程の最初において、投影レンズ４３１を通過したウェハステージ４０２上の露光量検出器４３３で検出される露光量と、露光量検出器４３２で検出される露光量の相関を求め、露光中は、露光量検出器４３２で検出される露光量にて制御を行う。
レーザー制御系４３５は、所定の設定露光量に対応してトリガー信号、充電電圧信号を出力して、光源４２１の出力エネルギーおよび発振周波数を制御している。
また、不図示の減光手段があり、光源４２１からの光束４２１ａの光量を調整する。
マスク４３０とウェハ４０１との相対的な位置決めをする位置決め手段は、固定ミラー４４０、４０５とレーザー干渉計４３４、４０６、制御部４０３、マスクステージ駆動制御部４３７、ウェハステージ駆動制御部４０４から成る。
マスクステージ４２９の位置、ウェハステージ４０２の位置は、それぞれのステージに設置されている平面鏡である固定ミラー４４０、４０５とレーザー干渉計４３４、４０６によって計測される。
制御部４０３からの指令に基づき、マスクステージ駆動制御部４３７、ウェハステージ駆動制御部４０４により、マスクステージ４２９とウェハステージ４０２とを制御する。
即ち、マスク４３０の回路パターンの一部をスリット状に照明した光束を、投影レンズ４３１の投影倍率βと同じ比率の速度で正確に一定速度で走査させるように、マスクステージ４２９とウェハステージ４０２とを制御する。
このようにして、スリット状の光束がマスク４３０の回路パターンが露光されるウェハ４０１上での露光領域（以下「ショット領域」とする）全体を連続的に走査露光し、全ての回路パターンをウェハ４０１上に露光転写する。
【００１８】
ウェハ４０１上の所定のショット領域全部に対する露光が終了した後、ウェハ４０１はウェハステージ４０２からウェハ回収搬送系４３８を介して、露光装置外へ搬送される。
同時に、次のウェハ４０１が同じくウェハ供給搬送系４３９（図中、ウェハ回収搬送系４３８と同一としている）を介して、ウェハステージ４０２上に供給される。
その後、ウェハ４０１上に形成されているマーク（アライメントメーク）の位置を光検出する光検出手段であるアライメント光学系４０７により、既にウェハ４０１に形成されたアライメントメークとの位置決めが行われる。
ウェハ４０１上で選択された複数のショット領域の主として周辺に設けられたアライメントマークの位置を計測して、ウェハ４０１の回転、伸縮、シフトのオフセットなどを求め、ウェハ４０１の全てのショット領域の位置決めをする。
また、この精密なアライメントに先立って、アライメントマークを検出するためのラフなアライメントを行うこともある。
このようにして各ショット領域の位置決めが行われた後、上記露光動作が繰り返し行われる。
【００１９】
本実施例の露光装置のアライメントは、本実施例の位置検出装置と同様で、計測条件決定手段４０８で定められた計測パラメータに従い、制御部４０３を介して、アライメント光学系４０７によってウェハ４０１に形成されたマーク位置を精密に計測する。
計測条件である計測パラメータは、ウェハステージ４０２の位置に比例して、光検出計測回数の平均化、ステージ位置計測回数の平均化、光検出の蓄積時間の調整の何れか、またはそれらを組み合せて決定される。
別の決定方法として、ウェハステージ４０２の位置に対応して、光検出計測回数の平均化、ステージ位置計測回数の平均化、光検出の蓄積時間の調整の何れか、またはそれらを組み合せた計測パラメータを予めシミュレーションや実験的に求めて決定する。
この予め決定された計測条件は、入力インターフェイス４０９を介してメモリ部４１０に入力され、メモリ部４１０に記憶されることで計測条件である計測パラメータを設定する。
計測条件決定手段４０８は、メモリ部４１０に記憶された計測条件である計測パラメータに従い、制御部４０３を介してアライメントを行う。
何れの場合も、結果としてウェハステージ４０２の位置に対応せずに、複数のアライメントマーク位置情報を所定の誤差内で得ることができ、かつ、その計測パラメータが最適化される。
このため、より短時間での計測が可能となることは、既に、本実施例の位置検出装置で詳しく説明した通りであり、アライメントを所定の精度で、かつより短時間で行うことができ、ウェハ４０１の単位時間の処理枚数、すなわちスループットを向上させる。
【００２０】
次に、アライメントが実施された後に、露光光による露光時の露光条件である走査露光速度の設定方法について説明する。
露光条件決定手段４１１は、ウェハステージ４０２の位置に対応して露光走査速度を決定し、制御部４０３は、露光条件決定手段４１１で決定された露光走査速度で露光を実施する手段である。
メモリ部４１０は、ウェハステージ４０２の位置に対応した露光走査速度を記憶し、
インターフェイス４０９は、メモリ部４１０に予め決定された露光走査速度を入力する。
露光条件決定手段４１１は、メモリ部１１０に記憶された露光走査速度に従い、制御部４０３、ウェハステージ駆動制御部４０４、マスクステージ駆動制御部４３７を介して、走査露光を行う。
本実施例の走査型露光装置においては、前述のように、マスクステージ４２９とウェハステージ４０２とが、投影レンズ４３１の投影倍率βと同じ比率の速度で正確に一定速度で互いに逆方向へ走査させるように制御する。
この制御によりマスク４３０の回路パターンの一部をスリット状に照明した光束を、露光する。
【００２１】
露光転写されるパターン像の形成は、ウェハ４０１の着目した1点を通過する時間、つまりスリット状光束の走査方向の幅をＳとし、走査速度をＶとすると、Ｔ＝Ｓ／Ｖの時間で行われる。
さて、この時間Ｔにおける空気揺らぎによるウェハステージ４０１の位置計測誤差σが露光精度に影響を与えることになるが、空気揺らぎの周波数は一般的に数Ｈｚ以下であり、時間Ｔと比較して緩やかな変化である。このため、転写像の位置ずれとなり、相当数の露光されたウェハで考えると前記転写像の位置ズレはウェハステージ４０１の位置に依存し、レーザー干渉計４０６と固定ミラー４０５との距離Ｌと概ね正の相関をもつ。
位置ズレが大きな場所では上記時間Ｔを大きくし、平均化することで位置ズレを緩和させるように露光走査速度を決定する。
ウェハステージ４０１の位置ごとの露光走査速度は、予めシミュレーションによって決定されてもよいし、予め実験的に決定されてもよい。
このように露光走査速度をウェハステージ４０２の位置に対応して適切に決定することでウェハステージ４０２の位置に対応せずにウェハ４０１の全域において高精度な露光を行うことができる。
【００２２】
以上、本実施例の走査型露光装置について説明したが、本実施例の一括型露光装置を説明する。
本実施例の一括型露光装置の構成は、図４の本実施例の走査型露光装置と構成は共通するが、光源４２１から射出された光束４２１ａにより、照明光学系を介し、マスク４３０の回路パターンを一括照明し、ウェハ４０１上に回路パターンを逐次、露光する。
露光条件決定手段４１１は、ウェハステージ４０２の位置に対応して露光時間を決定し、制御部４０３は、露光条件決定手段４１１で決定された露光時間で露光を実施する。
露光条件決定手段４１１は、ウェハステージ４０２の位置の１／２乗に比例して、露光時間Ｔを決定する。
メモリ部４１０は、ウェハステージ４０２の位置に対応した露光時間Ｔを記憶し、
インターフェイス４０９は、メモリ部４１０に予め決定された露光時間Ｔを入力する。
アライメントに関しては、本実施例の一括型露光装置と本実施例の走査型露光装置と全く同一であるため説明を省略する。
また、アライメントが実施された後の露光光による露光時の露光条件の設定方法についても、本実施例の一括型露光装置では、露光時間Ｔそのもので露光量を制御している点が、本実施例の走査型露光装置と異なるのみで、基本的に同一である。
再度、説明すると、この露光時間Ｔにおける空気揺らぎによるウェハステージ４０１の位置誤差σが露光精度に影響を与えることになるが、空気揺らぎの周波数は一般的に数Ｈｚ以下であり、時間Ｔと比較して緩やかな変化である。このため、転写像の位置ずれとなり、相当数の露光されたウェハで考えると前記転写像の位置ズレはウェハステージ４０１の位置に依存し、レーザー干渉計４０６と固定ミラー４０５との距離Ｌと概ね正の相関をもつ。
位置ズレが大きな場所では上記露光時間Ｔを大きくし、平均化することで位置ズレを緩和させるように露光時間を決定する。ウェハステージ４０１の位置ごとの露光時間は、予めシミュレーションによって決定されてもよいし、予め実験的に決定されてもよい。
露光される時間Ｔを変更するため、ウェハ４０１に塗布されているレジストへの露光量は一定となるように減光手段で光源からの光束の光量を調整する必要がある。
【００２３】
（デバイス製造方法の実施例）
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して、感光剤を塗布した基板（ウェハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例の位置検出装置の概略構成図である。
【図２】空気揺らぎと計測誤差の関係を説明する概略図である。
【図３】本発明の実施例の位置検出装置の部分平面図である。
【図４】本発明の実施例の露光装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０１、４０１  ウェハ
１０２、４０２  ウェハステージ
１０３、４０３  制御部
１０４、４０４  駆動制御部、ウェハステージ駆動制御部
１０５、４０５  固定ミラー
１０６、４０６  レーザー干渉計
１０７、４０７  光検出手段、アライメント光学系
１０８、４０８  計測条件決定手段
１０９、４０９  入力インターフェイス
１１０、４１０  メモリ部
４１１          露光条件決定手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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