(57)【要約】本発明は、投影光学系の結像特性を調整した場合でも高精度なアライメントを実施することを目的とする。本発明では、物体上に形成されたマークを投影光学系を介して撮像し、マークの位置情報を計測する。また、本発明の位置計測方法は、投影光学系の結像特性の調整量と前記位置情報の計測値の変化量との間の関係を、結像特性の調整前に予め求める第１工程と、投影光学系の結像特性を調整する第２工程と、第２工程後に、マークの位置情報を計測する第３工程と、第３工程で得られた計測結果を、第２工程で行った結像特性の調整量と第１工程で求めておいた関係とに基づき補正する第４工程とを有する。
2002047133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体上に形成されたマークを投影光学系を介して撮像し、前記マークの位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記投影光学系の結像特性の調整量と前記位置情報の計測値の変化量との間の関係を、前記結像特性の調整前に予め求める第１工程と、
前記投影光学系の結像特性を調整する第２工程と、
前記第２工程後に、前記マークの位置情報を計測する第３工程と、
前記第３工程で得られた計測結果を、前記第２工程で行った前記結像特性の調整量と前記第１工程で求めておいた前記関係とに基づき補正する第４工程と、
を有する位置計測方法。
【請求項２】
前記第１工程では、前記投影光学系の投影倍率と、前記計測値の変化量との関係を求める請求項１に記載の位置計測方法。
【請求項３】
前記物体が、基板、または前記基板を載置するステージ上に設けられた基準部材である請求項１に記載の位置計測方法。
【請求項４】
マスクと基板との相対的な位置関係情報を計測する位置計測方法であって、
前記マスクが、前記基板を載置する基板ステージ上に設けられた基準部材に対して所定の位置関係となるように、前記マスクの位置を調整する第１工程と、
前記ステージの移動座標系に対する前記マスクの相対的な回転量、および前記マスク上に形成された第１マークと前記基板上に形成された第２マークとの撮像結果に基づき、前記マスクと前記基板との相対的な位置関係情報を計測する第２工程と、
を有する位置計測方法。
【請求項５】
前記第２工程が、
前記第１マークを、マーク検出系の検出領域内に移動せしめるための移動量を前記回転量に基づき算出する第３工程と、
前記第３工程で得られた移動量だけ前記マスクを移動せしめた後に、前記第１マークと前記第２マークとを撮像する第４工程と、
を有する請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項６】
前記第２工程が、
前記回転量に基づき前記マスクの位置を補正する第３工程と、
前記第３工程後に、前記第１マークと前記第２マークとを撮像する第４工程とを含む請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項７】
前記第２工程が、
前記第１マークと前記第２マークとを撮像する第３工程と、
前記第３工程で撮像した結果により計測された前記マスクと前記基板との相対的な位置関係情報を、前記回転量に基づき補正する第４工程と、
を含む請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項８】
前記第１工程では、前記マスクを前記基準部材に対してほぼ平行な位置関係となるように、前記マスクの位置を調整し、
前記回転量が、前記ステージの移動座標系に対する前記基準部材の相対的な回転量である請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項９】
物体上に形成されたマークの二次元平面内での位置情報を、投影光学系を介して計測する位置計測方法であって、
前記投影光学系の光軸方向における前記物体の位置を、前記二次元平面内の複数の計測点において計測する第１工程と、
前記複数の計測点のうち、前記マークの位置に基づき選択された計測点における計測結果に基づき、前記基板の前記光軸方向の位置合わせを行う第２工程と、
前記第２工程後に、前記マークの前記二次元平面内での位置情報を計測する第３工程と、
を有する位置計測方法。
【請求項１０】
前記第２工程では、前記複数の計測点のうち、少なくとも計測対象のマークに最も近い位置に設定された計測点を選択する請求項９に記載の位置計測方法。
【請求項１１】
基板上の所定層に形成されたマークの位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記所定層よりも上部の層に形成された反射防止膜のうち、少なくとも前記マークの配置されている領域に対応する前記反射防止膜を除去する第１工程と、
前記第１工程後に、前記マークに照明ビームを照射して、前記マークから発生したビームを受光して、その受光結果に基づき前記マークの位置情報を計測する第２工程と、
を有する位置計測方法。
【請求項１２】
基板を露光するための露光用ビームとほぼ同一の波長を持つ検出ビームを前記マークに対して照射して、前記マークの像を撮像することにより、前記マークの位置情報を計測する請求項１に記載の位置計測方法。
【請求項１３】
基板を露光するための露光用ビームとほぼ同一の波長を持つ検出ビームを前記マークに対して照射して、前記マークの像を撮像することにより、前記マークの位置情報を計測する請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項１４】
マスク上に形成されたパターンを基板上に転写する露光方法であって、
請求項１乃至請求項１３のうちのいずれか一項に記載の位置計測方法を用いて計測された位置情報に基づき、前記マスクと前記基板との位置合わせを行う露光方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の露光方法を用いて、前記マスク上に形成されたデバイスパターンを前記基板上に転写する工程を含むデバイス製造方法。
【請求項１６】
物体上に形成されたマークを投影光学系を介して撮像し、前記マークの位置情報を計測する位置計測装置であって、
前記投影光学系の結像特性の調整前に予め求められた、前記投影光学系の結像特性の調整量と前記位置情報の計測値の変化量との間の関係を記憶する記憶装置と、
前記投影光学系の結像特性を調整する調整装置と、
前記調整装置による前記結像特性の調整後に、前記マークの位置情報を計測する計測装置と、
前記計測装置により計測された計測結果を、前記調整装置による前記結像特性の調整量と、前記記憶装置に記憶された前記関係とに基づき補正する補正装置と、
を有する位置計測装置。
【請求項１７】
前記記憶装置は、前記投影光学系の投影倍率と、前記計測値の変化量との関係を記憶する請求項１６に記載の位置計測装置。
【請求項１８】
マスクと基板との相対的な位置関係情報を計測する位置計測装置であって、
前記マスクが、前記基板を載置する基板ステージ上に設けられた基準部材に対して所定の位置関係となるように、前記マスクの位置を調整する第１調整装置と、
前記第１調整装置による調整後に、前記ステージの移動座標系に対する前記マスクの相対的な回転量に基づき前記マスクの位置を調整する第２調整装置と、
前記第２調整装置による調整後に、前記マスク上に形成された第１マークと前記基板上に形成された第２マークとを撮像して、前記マスクと前記基板との相対的な位置関係情報を計測する計測装置と、
を有する位置計測装置。
【請求項１９】
マスクと基板との相対的な位置関係情報を計測する位置計測装置であって、
前記マスクが、前記基板を載置する基板ステージ上に設けられた基準部材に対して所定の位置関係となるように、前記マスクの位置を調整する調整装置と、
前記マスク上に形成された第１マークと前記基板上に形成された第２マークとを撮像して、前記マスクと前記基板との相対的な位置関係情報を計測する計測装置と、
前記計測装置で計測された前記マスクと前記基板との相対的な位置関係情報を、前記ステージの移動座標系に対する前記マスクの相対的な回転量に基づき補正する補正装置と、
を有する位置計測装置。
【請求項２０】
物体上に形成されたマークの二次元平面内での位置情報を、投影光学系を介して計測する位置計測装置であって、
前記投影光学系の光軸方向における前記物体の位置を、前記二次元平面内の複数の計測点において計測する第１計測装置と、
前記複数の計測点のうち、前記マークの位置に基づき選択された計測点における計測結果に基づき、前記基板の前記光軸方向の位置合わせを行う合焦装置と、
前記合焦装置による合焦動作後に、前記マークの前記二次元平面内での位置情報を計測する第２計測装置と、
を有する位置計測装置。
【請求項２１】
マスク上に形成されたパターンに露光ビームを照射して、基板上に前記パターンの像を転写する露光装置であって、
請求項１５乃至請求項１９のうちいずれか一項に記載の位置計測装置を用い、前記露光ビームとほぼ同一の波長を持つ検出ビームを前記マークに対して照射して、前記マークの像を撮像することにより、前記マークの位置情報を計測し、
前記計測された位置情報に基づき、前記マスクと前記基板との位置合わせを行う露光装置。
【請求項２２】
所定層に形成されたマークと、
前記所定層よりも上部の層に形成された反射防止膜とを有し、
前記反射防止膜のうち、少なくとも前記マークが形成されている領域に対応する前記反射防止膜が除去されている基板。
【発明の詳細な説明】
背景技術
１．発明の技術分野
本発明は、半導体素子や液晶表示素子等のデバイス製造工程において、マスクのパターン像をウエハ等の感光基板上に投影露光する露光装置および露光方法、そして露光されたマーク位置等を計測する際に用いて好適な位置計測方法並びに位置計測装置、さらに上記マークが形成された基板、および基板にデバイスパターンを転写するデバイス製造方法に関する。
２．従来の技術
半導体デバイスまたは液晶表示デバイス等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）のパターン像を投影光学系を介して感光基板上の各ショット領域に投影する投影露光装置が使用されている。近年、この種の投影露光装置としては、感光基板を２次元的に移動自在なステージ上に載置し、このステージにより感光基板をステップ移動させて、レチクルのパターン像をウエハ等の感光基板上の各ショット領域に順次露光する動作を繰り返す、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の露光装置、例えば縮小投影型の露光装置（ステッパー）が多用されている。また、近年では、ウエハの露光中に、レチクルとウエハとを同期移動させることにより、ウエハ上の各ショット領域を順次露光していく、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置も使用されている。
例えば半導体デバイスなどのマイクロデバイスは、感光基板として感光材が塗布されたウエハ上に、多数層の回路パターンを重ねて形成されるので、２層目以降の回路パターンをウエハ上に投影露光する際には、ウエハ上の既に回路パターンが形成された各ショット領域と、これから露光するレチクルのパターン像との位置合わせ、即ちウエハとレチクルとの位置合わせ（アライメント）を正確に行う必要がある。
例えば、回路パターンが露光されるショット領域をマトリックス状に配置した一枚のウエハに対して、重ね合わせ露光を行う際にウエハをアライメントする方式としては、例えば特開昭６１−４４４２９号公報に開示されている、いわゆるエンハンスド・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）が主流となっている。
ＥＧＡ方式では、ウエハ（物体）上に形成された複数のショット領域のうち、少なくとも三つの領域（以下ＥＧＡショットと称する）を指定し、各ショット領域に付随したアライメントマーク（マーク）の座標位置をアライメントセンサにて計測する。その後、計測値と設計値とに基づきウエハ上のショット領域の配列特性（位置情報）に関する誤差パラメータ（オフセット、スケール、回転、直交度）を最小二乗法等により統計演算処理して決定する。そして、この決定されたパラメータの値に基づき、ウエハ上の全てのショット領域に対してその設計上の座標値を補正し、この補正された座標値に従ってウエハステージをステッピングさせてウエハを位置決めする。その結果、レチクルパターンの投影像とウエハ上の複数のショット領域のそれぞれとが、ショット領域内に設定された加工点（座標値が計測、又は算出される基準点であり、例えばショット領域の中心）において正確に重ね合わされて露光される。
従来、ウエハ上のアライメントマークを計測するアライメントセンサとしては、投影光学系近傍に配設されたオフアクシス方式のアライメント系を用いる方法が知られている。この方法では、オフアクシス方式のアライメント系を用いてアライメントマーク位置を計測した後、投影光学系とオフアクシスアライメント系との間の距離であるベースライン量に関する一定量だけウエハステージを送り込むだけで、直ちにレチクルのパターンをウエハ上のショット領域に正確に重ね合わせて露光することができる。このように、ベースライン量は、フォトリソグラフィ工程において極めて重要な操作量であるため、厳密に正確な計測値が要求されている。
ところが、上記のベースライン量は、各種処理に伴って発生する熱でアライメント系等に熱膨張や熱変形が生じることで、露光中に変動（ベースラインドリフト）する可能性がある。その結果、ウエハの位置決めに誤差が生じ、重ね合わせ精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
そこで、アライメントセンサとして、レチクルに形成されたレチクルアライメントマークと投影光学系とを介してウエハステージ上に設けられた基準部材に形成された指標マーク、またはウエハ上に形成されたアライメントマークを検出する、いわゆるＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式センサの採用が検討されている。ＴＴＲセンサは、例えばレチクルアライメントマークと投影光学系を介して結像されたウエハアライメントマーク（または指標マーク）とを同一視野で重ねた状態で撮像し、マーク間の位置ずれ量を計測するものである。
この場合、投影光学系の光軸方向に対するウエハ（またはウエハステージ）の位置を調整する、いわゆるフォーカス調整を行って、ウエハ（またはウエハステージ）をアライメントセンサの光学系（および投影光学系）に合焦させた後、レチクル上のマークと指標マークとの位置関係を計測することで、レチクルを基準座標系であるウエハステージの移動座標系に対して位置合わせするとともに、レチクル上のアライメントマークとウエハアライメントマークとの位置関係を計測することでレチクルとウエハとを位置合わせする。この方式では、投影光学系を介してマークを直接計測するため、ベースライン自体が存在せず、熱変動等の影響を受けることなく高精度の位置計測（位置合わせ）を実施することができる。
しかしながら、上述したような従来の位置計測方法、位置計測装置、露光方法および露光装置には、以下のような問題が存在する。
投影光学系の結像特性、例えば投影倍率を調整した場合、投影倍率が等倍（１倍）である場合や、投影光学系のレンズ中心を用いて計測する場合は上記位置計測に支障を来さない。しかし、通常レチクル上のマーク（レチクルマーク）は、レチクル中心よりも外側に形成されており、一方、レチクルはレチクル中心が投影光学系の中心にくるように位置決めされるため、レチクルマークとウエハアライメントマークとのアライメントに用いるアライメント光は、投影光学系の中心を外れた光路を通ることになる。この場合、ウエハアライメントマークから発生した光（マーク光）は、投影光学系の結像特性（投影倍率）の影響を受けてしまう。ウエハアライメントマークが投影倍率の影響を受けて結像した場合は、マーク位置計測に支障を来す。
すなわち、撮像されたレチクルアライメントマークは投影倍率の影響を受けないものの、ウエハアライメントマークは投影倍率の影響を含んだ位置に撮像されるため、マーク間の相対位置関係に投影倍率に応じた誤差が含まれ、正確な位置計測に支障を来すという問題がある。
また、レチクルをウエハステージの移動座標系に位置合わせする際には、ウエハステージ上に設けられた指標マークを基準として位置合わせを行うため、もし指標マークが移動座標系に対して回転している状態でウエハステージ上に形成されていると、レチクル自体もこの回転誤差を有したまま位置決めされてしまう。そのため、レチクルアライメントマークとウエハアライメントマークとに対する位置計測の際に、マーク間の相対位置関係に回転誤差に応じた誤差が含まれ、正確な位置計測に支障を来すという問題がある。
一方、ウエハステージ側のフォーカス調整においては、送光系からウエハに対して検知光（ＡＦ検知光）を照射し、反射した検知光を受光系で受光することで、光軸方向におけるウエハの位置を計測している。ＡＦ検知光はウエハの表面に対して互いに間隔をあけた格子状に複数点照射され、複数の計測点でウエハの位置を計測可能（いわゆる多点ＡＦ）になっている。ところが、ウエハ上のアライメントマークの位置とＡＦ検知光による計測点とが離間している場合、この離間した計測点を基準にウエハの焦点制御（合焦制御）を行うと、アライメントマークが合焦位置にない状態でレチクルアライメントマークとの位置関係を計測してしまう可能性があり、この場合には正確な位置計測に支障を来すおそれがある。
さらに、図１７に示すように、表面にレジストＲＳが塗布されたウエハＷにレチクルのパターンを露光転写する際には、露光光がレジストＲＳを透過してウエハＷ（下地）で反射することにより、線幅のばらつき等、結像系に悪影響を与える。そのため、現状のプロセスではレジストＲＳとウエハＷとの間に反射防止膜ＡＲＣが成膜されることがしばしばある。この反射防止膜ＡＲＣは露光光を殆ど通過せず、また、ウエハアライメントマークＡＭ上に成膜されるため、ＡＲＣによりアライメントマークＡＭに到達する光量がまず低下し、わずかな光量がアライメントマークＡＭに到達したとしても、アライメントマークＡＭで反射したアライメント光の光量がマークＡＭの上部のＡＲＣを通る際に更に低下して、所定のコントラストで撮像できない可能性があり、正確な位置計測に支障を来す可能性がある。
このように、レチクルやウエハに対する位置計測が不十分であると、露光処理においては、レチクルとウエハとの位置合わせが高精度に行われないため、多数層に重ね合わされたパターンに重ね合わせ誤差が生じ、その結果、フォトリソグラフィ工程で製造されたデバイスの品質が低下する。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、投影光学系の結像特性を調整した場合でも高精度なアライメントを実施できる位置計測方法、位置計測装置、露光方法および露光装置並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。
本発明の別の目的は、指標マークが移動座標系に対して回転している場合でも、高精度なマーク位置計測を実施できる位置計測方法、位置計測装置、露光方法および露光装置並びにデバイス製造方法を提供することである。
また、本発明の別の目的は、投影光学系の光軸方向の位置合わせをした後に、高精度なマーク位置計測を実施できる位置計測方法、位置計測装置、露光方法および露光装置並びにデバイス製造方法を提供することである。
さらに、本発明の別の目的は、反射防止膜が成膜されていても高精度なマーク位置計測を実施できる基板、位置計測方法、位置計測装置、露光方法および露光装置並びにデバイス製造方法を提供することである。
発明の開示
上記の目的を達成するため、本発明では、以下の構成を採用している。
本発明に係る第一の発明は、物体上に形成されたマークを投影光学系を介して撮像し、このマークの位置情報を計測する位置計測方法であって、投影光学系の結像特性の調整量と前記位置情報の計測値の変化量との間の関係を、前記結像特性の調整前に予め求める第１工程と、投影光学系の結像特性を調整する第２工程と、第２工程後に、マークの位置情報を計測する第３工程と、第３工程で得られた計測結果を、第２工程で行った前記結像特性の調整量と第１工程で求めておいた前記関係とに基づき補正する第４工程と、を有することを特徴とする。
この位置計測方法では、結像特性の調整に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
この位置計測方法において、第１工程では、投影光学系の投影倍率と、前記計測値の変化量との関係を求めることが好ましい。
この位置計測方法では、投影倍率の調整に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
また、この位置計測方法において、前記物体が、基板、または基板を載置するステージ上に設けられた基準部材であることが好ましい。
この位置計測方法では、基板または基準部材上に形成されたマークに対して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
本発明に係る第二の発明は、マスクと基板との相対的な位置関係情報を計測する位置計測方法であって、マスクが、基板を載置するステージ上に設けられた基準部材に対して所定の位置関係となるように、マスクの位置を調整する第１工程と、ステージの移動座標系に対する前記マスクの相対的な回転量、およびマスク上に形成された第１マークと基板上に形成された第２マークとの撮像結果に基づき、マスクと基板との相対的な位置関係情報を計測する第２工程と、を有することを特徴とする。
この位置計測方法では、基準部材の設置誤差に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
この位置計測方法において、第２工程が、第１マークを、マーク検出系の検出領域内に移動せしめるための移動量を前記回転量に基づき算出する第３工程と、第３工程で得られた移動量だけ前記マスクを移動せしめた後に、第１マークと第２マークとを撮像する第４工程と、を有することが好ましい。
この位置計測方法では、移動量を補正することにより、基準部材の設置誤差に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
また、この位置計測方法において、第２工程が、前記回転量に基づきマスクの位置を補正する第３工程と、第３工程後に、第１マークと第２マークとを撮像する第４工程とを含むことが好ましい。
この位置計測方法では、マスクの位置を補正することにより基準部材の設置誤差に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
また、この位置計測方法において、第２工程が、第１マークと第２マークとを撮像する第３工程と、第３工程で撮像した結果により計測されたマスクと基板との相対的な位置関係情報を、前記回転量に基づき補正する第４工程とを含むことが好ましい。
この位置計測方法では、相対的な位置関係情報を補正することにより基準部材の設置誤差に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
また、この位置計測方法において、第１工程にて、マスクを基準部材に対してほぼ平行な位置関係となるようにマスクの位置を調整し、前記回転量が、ステージの移動座標系に対する基準部材の相対的な回転量であることが好ましい。
この位置計測方法では、基準部材のステージの移動座標系に対する相対的な回転量に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
本発明に係る第三の発明は、物体上に形成されたマークの二次元平面内での位置情報を、投影光学系を介して計測する位置計測方法であって、投影光学系の光軸方向における物体の位置を、前記二次元平面内の複数の計測点において計測する第１工程と、複数の計測点のうち、マークの位置に基づき選択された計測点における計測結果に基づき、基板の前記光軸方向の位置合わせを行う第２工程と、第２工程後に、マークの前記二次元平面内での位置情報を計測する第３工程と、を有することを特徴とする。
この位置計測方法では、より高精度にマークを合焦位置に位置決めすることができ、光軸方向の位置決め誤差に起因する悪影響を排除して、マークの二次元平面内での位置情報を高精度に求められるという効果が得られる。
この位置計測方法において、第２工程では、前記複数の計測点のうち、少なくとも計測対象のマークに最も近い位置に設定された計測点を選択することが好ましい。
この位置計測方法では、より高精度にマークを合焦位置に位置決めすることができるとともに、マークを計測点に移動させる場合でもステージの移動距離を最短にすることができ、スループットの低下を防ぐことができるという効果が得られる。
本発明に係る第四の発明は、基板上の所定層に形成されたマークの位置情報を計測する位置計測方法であって、前記所定層よりも上部の層に形成された反射防止膜のうち、少なくともマークの配置されている領域に対応する反射防止膜を除去する第１工程と、第１工程後に、マークに照明ビームを照射して、マークから発生したビームを受光して、その受光結果に基づきマークの位置情報を計測する第２工程と、を有することを特徴とする。
この位置計測方法では、照明ビームの光量が低下する事態を未然に防ぐことができ、結像系に悪影響を与えないために反射防止膜が成膜された基板に対しても高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
また、上記した各位置計測方法において、基板を露光するための露光用ビームとほぼ同一の波長を持つ検出ビームをマークに対して照射して、マークの像を撮像することにより、マークの位置情報を計測することが好ましい。
この位置計測方法では、色収差に対する補正光学素子を設ける必要がなく、装置の小型化、低価格化を実現できるという効果が得られる。
本発明に係る第五の発明は、マスク上に形成されたパターンを基板上に転写する露光方法であって、上記した何れかの位置計測方法を用いて計測された位置情報に基づき、前記マスクと前記基板との位置合わせを行うことを特徴とする。
この露光方法では、マスクと基板とを高精度に位置合わせすることで、基板上に複数層に亙ってパターンを重ね合わせるときでも、重ね合わせ精度が向上するという効果が得られる。
本発明に係る第六の発明は、前記露光方法を用いて、マスク上に形成されたデバイスパターンを基板上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方法である。
このデバイス製造方法では、重ね合わせ誤差に起因するデバイス品質の低下を大幅に抑制できるという効果が得られる。
本発明に係る第七の発明は、物体上に形成されたマークを投影光学系を介して撮像し、マークの位置情報を計測する位置計測装置であって、投影光学系の結像特性の調整前に予め求められた、投影光学系の結像特性の調整量とマークの位置情報の計測値の変化量との間の関係を記憶する記憶装置と、投影光学系の結像特性を調整する調整装置と、調整装置による前記結像特性の調整後に、マークの位置情報を計測する計測装置と、計測装置により計測された計測結果を、調整装置による前記結像特性の調整量と、記憶装置に記憶された前記関係とに基づき補正する補正装置と、を有することを特徴とする。
この位置計測装置では、結像特性の調整に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
この位置計測装置において、記憶装置が、投影光学系の投影倍率と計測値の変化量との関係を記憶することが好ましい。
この位置計測装置では、投影倍率の調整に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
本発明に係る第八の発明は、マスクと基板との相対的な位置関係情報を計測する位置計測装置であって、マスクが、基板を載置するステージ上に設けられた基準部材に対して所定の位置関係となるように、マスクの位置を調整する第１調整装置と、第１調整装置による調整後に、テージの移動座標系に対するマスクの相対的な回転量に基づきマスクの位置を調整する第２調整装置と、第２調整装置による調整後に、マスク上に形成された第１マークと基板上に形成された第２マークとを撮像して、マスクと基板との相対的な位置関係情報を計測する計測装置と、を有することを特徴とする。
この位置計測装置では、基準部材の設置誤差に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
本発明に係る第九の発明は、マスクと基板との相対的な位置関係情報を計測する位置計測装置であって、マスクが、基板を載置するステージ上に設けられた基準部材に対して所定の位置関係となるように、マスクの位置を調整する調整装置と、マスク上に形成された第１マークと基板上に形成された第２マークとを撮像して、マスクと基板との相対的な位置関係情報を計測する計測装置と、計測装置で計測されたマスクと基板との相対的な位置関係情報を、ステージの移動座標系に対する前記マスクの相対的な回転量に基づき補正する補正装置と、を有することを特徴とする。
この位置計測装置では、相対的な位置関係情報を補正することにより、基準部材の設置誤差に起因する悪影響を排除して高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
本発明に係る第九の発明は、物体上に形成されたマークの二次元平面内での位置情報を、投影光学系を介して計測する位置計測装置であって、投影光学系の光軸方向における物体の位置を、二次元平面内の複数の計測点において計測する第１計測装置と、前記複数の計測点のうち、マークの位置に基づき選択された計測点における計測結果に基づき、基板の前記光軸方向の位置合わせを行う合焦装置と、合焦装置による合焦動作後に、マークの前記二次元平面内での位置情報を計測する第２計測装置と、を有することを特徴とする。
この位置計測装置では、より高精度にマークを合焦位置に位置決めすることができ、光軸方向の位置決め誤差に起因する悪影響を排除して、マークの二次元平面内での位置情報を高精度に求められるという効果が得られる。
本発明に係る第十の発明は、マスク上に形成されたパターンに露光ビームを照射して、基板上に前記パターンの像を転写する露光装置であって、上記した何れかの位置計測装置を用いて、露光ビームとほぼ同一の波長を持つ検出ビームをマークに対して照射して、マークの像を撮像することにより、マークの位置情報を計測し、計測された位置情報に基づき、マスクと基板との位置合わせを行うことを特徴とする。
この露光装置では、マスクと基板とを高精度に位置合わせすることで、基板上に複数層に亙ってパターンを重ね合わせるときでも、重ね合わせ精度が向上するとともに、色収差に対する補正光学素子を設ける必要がなく、装置の小型化、低価格化を実現できるという効果が得られる。
本発明に係る第十一の発明は、所定層に形成されたマークと、前記所定層よりも上部の層に形成された反射防止膜とを有し、反射防止膜のうち、少なくともマークが形成されている領域に対応する反射防止膜が除去されていることを特徴とする基板である。
この基板では、照明ビームの光量が低下する事態を未然に防ぐことができ、結像系に悪影響を与えないために反射防止膜が成膜されていても高精度なアライメントを実現できるという効果が得られる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の基板、位置計測方法、位置計測装置、露光方法および露光装置並びにデバイス製造方法の実施の形態を、図１ないし図１６を参照して説明する。ここでは、例えば、ステップ・アンド・スキャン型の露光装置を用い、半導体デバイス製造用のウエハ上にレチクル上の回路パターンを露光する場合の例を用いて説明する。また、本発明の位置計測装置を、レチクルとウエハとを位置合わせする際にウエハ上に形成されたアライメントマークの位置計測に用いるものとして説明する。
図１は、コーティング装置及び現像装置１００（以下、Ｃｏ／Ｄｅｖ１００と称する）と、ウエハ搬送路１２０を介してインライン接続された露光装置１の概略構成図である。Ｃｏ／Ｄｅｖ１００は、露光前のウエハ上にレジストをコーティングしたり、露光済みのウエハを現像処理したりするものである。露光装置１とＣｏ／Ｄｅｖ１００とは、上位ＣＰＵ１１０により統括管理されるようになっている。なお、本実施の形態では、露光装置１とＣｏ／Ｄｅｖ１００とがインライン接続されたものとして説明するが、本発明はこのようにインライン接続されていない露光装置にも適用されることは言うまでもない。なお、インライン接続されていない場合には、ウエハ搬送路１２０の部分（露光装置１とＣｏ／Ｄｅｖ１００との間のウエハの受け渡し）は、作業者が手持ちでウエハを運搬することになる。
超高圧水銀ランプやエキシマレーザ等の光源２から射出された照明光（露光用ビーム）は、反射鏡３で反射されて、露光に必要な波長の光のみを透過させる波長選択フィルタ４に入射する。波長選択フィルタ４を透過した照明光は、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、又はロッド）５によって均一な強度分布の光束に調整され、レチクルブラインド（視野絞り）６に到達する。レチクルブラインド６は、駆動系６ａによって開口Ｓを規定する複数のブレードをそれぞれ駆動し、開口Ｓの大きさを変化させることで、照明光によるレチクル（マスク）Ｒ上の照明領域を設定するものである。
レチクルブラインド６の開口Ｓを通過した照明光は、反射鏡７で反射されてレンズ系８に入射する。このレンズ系８によって、レチクルブラインド６の開口Ｓの像がレチクルステージ２０上に保持されたレチクルＲ上に結像され、レチクルＲの所望領域が照明される。なお、図１では、これら波長選択フィルタ４、オプティカルインテグレータ５、レチクルブラインド６、レンズ系８により照明光学系が構成される。また、レチクルステージ２０は、リニアモータ等の駆動装置１７によって、投影光学系９の光軸方向（Ｚ方向）と垂直で互いに直交するＸ方向及びＹ方向、さらにＺ軸回りの回転方向に移動されるとともに、レチクルステージ２０（ひいてはレチクルＲ）の位置及び回転量が不図示のレーザ干渉計によって検出される。このレーザ干渉計の計測値は、後述するステージ制御系１４、主制御系１５、及びアライメント制御系１９にそれぞれ出力される。なお、スキャン露光時には、レチクルステージ２０は駆動装置により＋Ｙ方向（図１中の紙面奥方向）に駆動されることになる。
レチクルＲの照明領域に存在する回路パターン（デバイスパターン）ＰＴ及び／又はウエハＷに転写されるアライメントマーク（不図示）の像は、レジストが塗布されたウエハ（物体、基板）Ｗ上に投影光学系９によって結像される。これにより、ウエハステージ（基板ステージ）１０上に載置されるウエハＷ上の特定領域（ショット領域）にレチクルＲのパターンＰＴの像及び／又はアライメントマークの像が露光される。なお、レチクルＲに形成されたマークについては後述する。
投影光学系９は、鏡筒内に光軸方向に沿って所定間隔をあけて配置され、群構成を有する複数のレンズエレメントによって、例えば１／４縮小倍率でパターンＰＴの像及び／又はアライメントマークの像をウエハＷ上に投影するものである。そして、このレンズエレメントが、周方向に複数配置された伸縮可能な駆動素子の駆動によって光軸方向に移動することで、投影光学系９の種々の結像特性が調整可能である。例えば、レンズエレメントを光軸方向に移動させた場合には、光軸を中心として倍率を変化させることができる。また、光軸に垂直に交わる軸を中心にレンズエレメントを傾斜させた場合には、ディストーションを変化させることができる。また、レンズエレメントを動かすのではなく、レンズエレメント間に密閉された空間の気圧を制御することによっても、投影光学系の結像特性を調整することができる。この投影光学系９の結像特性は、上記主制御系１５により統括的に制御される結像特性調整装置（調整装置）２２によって調整される。
ウエハステージ１０は、ウエハＷを真空吸着するウエハホルダ（不図示）を有するとともに、リニアモータ等の駆動装置１１によって、投影光学系９の光軸方向（Ｚ方向）と垂直で互いに直交するＸ方向及びＹ方向に移動される。これにより、投影光学系９に対し、その像面側でウエハＷが２次元移動され、例えばステップ・アンド・スキャン方式で、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が転写されることになる。なお、ウエハホルダがＺ方向に移動することで、ウエハＷの光軸方向の位置が調整される構成になっている。このウエハホルダのＺ方向の移動も、駆動装置１１により行われる。スキャン露光時には、ウエハステージ１０は、駆動装置１１により、−Ｙ方向（図１中の紙面手前方向）にレチクルステージ２０と同期して（レチクルステージ２０とは反対方向に）駆動されることになる。
また、ステージ移動座標系（直交座標系）ＸＹ上でのウエハステージ１０（ひいてはウエハＷ）のＸ、Ｙ方向の位置、及び回転量（ヨーイング量、ピッチング量、ローリング量）は、ウエハステージ１０の端部に設けられた移動鏡（反射鏡）１２にレーザ光を照射するレーザ干渉計１３によって検出される。レーザ干渉計１３の計測値（位置情報）は、ステージ制御系１４、主制御系１５、及びアライメント制御系１９にそれぞれ出力される。
ウエハステージ１０の上方には、送光系３０ａおよび受光系３０ｂを有し、ウエハＷのＸＹ平面（二次元平面）内の光軸方向の位置を計測する斜入射型のオートフォーカス系（第１計測装置）３０が配置されている。送光系３０ａは、ウエハＷ上の複数の計測点に対して検知光を照射するものである。これらの計測点としては、例えば互いに間隔をあけて７×７の格子状に配列された４９箇所が設定される。受光系３０ｂは、各計測点で反射した検知光を受光するものであって、受光した信号は合焦装置としての主制御系１５に出力される。主制御系１５は、出力された信号に基づきステージ制御系１４および駆動装置１１を介してウエハステージ１０（ウエハホルダ）をＺ方向に移動させることにより、ウエハＷを投影光学系９およびアライメントセンサ（後述）の焦点位置に位置決めする。ステージ制御系１４は、主制御系１５及びレーザ干渉計１３等から出力される位置情報に基づき、駆動装置１１、１７等を介してレチクルステージ２０及びウエハステージ１０の移動をそれぞれ制御する。
ここで、本実施の形態のレチクルＲおよびウエハＷについて説明する。
図２に示すように、レチクルＲには、上記回路パターンＰＴ及び／又はアライメントマークＲＭ（ＰＴ、ＲＭは図２では図示略）が形成されるパターン領域ＰＡの周辺領域上に、レチクルマークＲＭおよびレチクルアライメントマーク（第１マーク）ＲＡＭが形成されている。
レチクルマークＲＭは、ウエハステージ１０の移動座標系に対してレチクルＲを位置合わせする際に用いるもので、レチクルＲの各コーナーに、Ｙ方向に沿って３つずつそれぞれ形成されている。これらレチクルマークＲＭは、後述するレチクルアライメントセンサ１６、２４で計測される。なお、図２では、レチクルマークＲＭとして、十字形状として簡略して図示した２次元マークを用いている。なお、レチクルマークＲＭには、２次元マークに限られず１次元マークを用いてもよい。
レチクルアライメントマークＲＡＭは、レチクルＲとウエハＷとを位置合わせする際に後述するアライメントセンサ１６を用いて計測されるものであって、パターン領域ＰＡの＋Ｘ側に、Ｙ方向に沿って複数形成されている。このアライメントマークＲＡＭは、Ｘ方向に関する計測で用いられる１次元のマークＲＡＭｘとＲＡＭｙとが交互に配置された構成になっている。図３に示すように、各アライメントマークＲＡＭは、矩形の透過領域内にクロム等によるライン・アンド・スペースパターンが計測方向に沿って形成された構成になっており、矩形透過領域の外側は、ウエハＷ上のレジストの感光を防止するため、Ｃｒ等、露光光を透過させない材料で遮光された禁止帯２３になっている。この禁止帯２３の大きさは、ウエハＷ上のアライメントマークＡＭに設定される禁止帯（不図示）の大きさよりも狭く設定され、アライメントマークＡＭがずれた状態で計測されてもウエハＷ上の回路パターンが露光されないようになっている。なお、レチクルアライメントマークＲＡＭには、１次元マークに限られず、２次元マークを用いてもよい。
図４に示すように、ウエハＷ上には、複数のショット領域、つまりレチクルＲに形成された回路パターンＰＴの像が転写される領域Ｄ、Ｄ、…が設定され、各ショット領域Ｄ、Ｄ、…に対応してウエハ上の位置計測のためのウエハアライメントマーク（マーク、第２マーク）ＡＭ、ＡＭ、…が所定層（例えば第１層）に形成されている。アライメントマークＡＭは、ウエハＷのＸ方向の位置を計測するＡＭｘとＹ方向の位置を計測するＡＭｙとからなるライン・アンド・スペースのマークである。なお、ウエハＷ上には、各ショット領域に対応してサーチアライメント用のサーチマークも形成されているが、ここでは図示を省略している。
また、図１７で示したように、ウエハＷ上のアライメントマークＡＭ形成層よりも上部の層には、露光光をウエハＷで反射させてレジストＲＳの感光を防止するために反射防止膜ＡＲＣが、レジストＲＳとアライメントマークＡＭ形成層との間に例えば０．１５μｍの厚さで成膜されている。なお、実際には、反射防止膜ＡＲＣとウエハＷとの間には、ＳｉＯ２等で形成された透明絶縁層が介在しているが、ここでは便宜上図示を省略している。
図１に戻り、露光装置１には、レチクルＲとウエハＷとの位置合わせを行うために、ＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）方式のアライメントセンサ（マーク検出系、計測装置、第２計測装置）１６と、レチクルＲの位置合わせを行うためのアライメントセンサ１６、２４が備えられている（アライメントセンサ１６はＴＴＲアライメントセンサとレチクルアライメントセンサの両方のセンサとして機能する）。なお、露光装置１には、公知のオフアクシス方式で且つ画像処理方式のＦＩＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｉｍａｇｅ　Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）アライメント系２００も設けられているが、本発明と直接関係するものではないので説明を省略する。
アライメントセンサ１６、２４は、投影光学系９の光軸を挟んで、Ｘ方向に沿った両側にほぼ対称となるように配置されており、アライメント光源２５、ＣＣＤ等の撮像素子２６、ビームスプリッタ２７、コンデンサレンズや対物レンズ等の光学素子２８、２９からそれぞれ構成されている。アライメント光源２５は、ライトガイドで露光用照明光を導くなど、光源２から照射される露光用照明光とほぼ同一の波長の検出ビームを出射する構成になっている。
アライメント光源２５からビームスプリッタ２７、光学素子２８を介して出射された検出ビーム（照明ビーム）は、反射ミラー３１で反射した後、レチクルＲ上のアライメントマークＲＭ（またはレチクルマーク）を照明し、アライメントマークＲＭ（またはレチクルマーク）で反射した反射光は、反射ミラー３１、光学素子２８、ビームスプリッタ２７、光学素子２９を介して撮像素子２６に入射する。
一方、レチクルＲを透過した検出ビームは、投影光学系９を介してウエハＷ上のアライメントマークＡＭまたはウエハステージ１０上に固定された基準部材（物体）１８（図１参照）を照明する。この基準部材１８には、ウエハＷの表面と同じ高さに公知の指標マーク（不図示）が形成されている。この指標マークとしては、例えばレチクルマークＲＭを挟み込む中抜きマークが採用される。アライメントマークＡＭまたは指標マークで反射した反射光は、投影光学系９、レチクルＲを透過した後、反射ミラー３１、光学素子２８、ビームスプリッタ２７、光学素子２９を介して撮像素子２６に入射する。
なお、アライメントセンサ１６、２４は、ほぼ同様の構成を有しているが、アライメントセンサ１６は、ウエハＷとの位置合わせに用いられるため、光学素子２８、２９の収差をより厳格に管理する等、アライメントセンサ２４に対し、より高精度な位置計測が可能になっている。
アライメントセンサ１６、２４は、投影光学系９を介して入射したマークの像とレチクルＲ上のマークの像とを同時に撮像し、この撮像信号を補正装置であるアライメント制御系１９に出力する。アライメント制御系１９は、入力された撮像信号に基づき両マークの位置ずれ量を検出するとともに、レチクルステージ２０及びウエハステージ１０の位置をそれぞれ検出するレーザ干渉計１３などの測定値、記憶装置２１に記憶された情報も入力してこの位置ずれ量を補正し、補正した両マークの位置ずれ量が所定値、例えば零となるときのレチクルステージ２０及びウエハステージ１０の各位置を求める。これにより、ウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのレチクルＲの位置が検出される。換言すれば、レチクルステージ移動座標系とウエハステージ移動座標系ＸＹとの対応付け（即ち、相対位置関係の検出）が行われ、アライメント制御系１９は、その結果（位置情報）を主制御系１５に出力する。
主制御系１５は、駆動系６ａを介してレチクルブラインド６の開口Ｓの大きさや形状を制御するとともに、アライメント制御系１９から出力されるウエハＷ上のアライメントマークＡＭの位置情報（座標値）に基づきＥＧＡ計算を行う他、ＥＧＡ計算により算出された誤差パラメータに基づき、投影光学系９の投影倍率を算出する。また、主制御系１５は、アライメント制御系１９が算出した座標値を補正し、この補正した座標値をステージ制御系１４に出力する。ステージ制御系１４は、主制御系１５からの位置情報に基づき、駆動装置１１、１７を介してウエハステージ１０、レチクルステージ２０の移動を（露光中の両ステージの同期移動も含めて）それぞれ制御する。これにより、例えばステップ・アンド・スキャン方式で、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が転写されることになる。
また、主制御系１５には、ショット領域の配列位置や露光順序等の露光データ（レシピ）を記憶する記憶装置２１が付設されており、主制御系１５はこの露光データに基づき、装置全体を統括制御する。上記アライメントセンサ１６、２４、結像特性調整装置２２、レーザ干渉計１３、オートフォーカス系３０、駆動装置１１、１７、ステージ制御系１４、アライメント制御系１９、主制御系１５等により、本発明の位置計測装置が構成される。
なお、記憶装置２１には、露光データととともに、予め計測された基準部材１８の指標マークのステージ移動座標系に対する回転量θ、および投影光学系９の投影倍率と当該投影倍率に対応するアライメントマークＡＭの計測値の変化量との関係も記憶されている。以下、この関係について説明する。
アライメントセンサ１６でレチクルアライメントマークＲＡＭとウエハアライメントマークＡＭとを撮像した場合、ウエハアライメントマークＡＭの像は投影光学系９を介して結像する。そのため、投影光学系９の投影倍率が等倍（もしくはレンズ中心を用いた計測）でない場合、ウエハアライメントマークＡＭは投影倍率の影響で移動した位置に撮像される。一方、レチクルアライメントマークＲＡＭは、投影倍率に関係なく一定の位置に撮像される。従って、同時に撮像されたマーク間の位置ずれ量は、本来の相対位置ずれと、投影倍率によるアライメントマークＡＭ位置の変化量、いわゆる「だまされ量」とが加わったものになる。このだまされ量は、投影倍率に応じた関数として求められるので、露光処理に先だち、予め投影倍率に応じただまされ量をオフセット値（補正値）として求め、記憶装置２１に記憶しておく。
このオフセット値としては、投影倍率をαとしたときに、オフセット値＝ｆ（α）となる関数ｆ（α）を記憶装置２１に記憶しておいたり、予め投影倍率を所定ピッチで変えながら、そのときに計測されるオフセット値を求め、求められた投影倍率とオフセット値との対応関係を補正テーブルとして記憶装置２１に記憶しておいてもよい。
続いて、例えば１層目に回路パターンおよびアライメントマークＡＭが形成されたウエハＷに対して、上記の構成の投影露光装置１により２ｎｄ露光を行う動作の概略について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
図６は、露光装置１とコーティング／現像装置（Ｃｏ／Ｄｅｖ）１００とをウエハ搬送路１２０を介して接続した場合における、上位ＣＰＵの制御順序（主制御系１５及び装置１００内の不図示のＣＰＵを介して露光装置１及びＣｏ／Ｄｅｖ１００を制御する制御順序）を示したものである。ただし、ステップＳ１、Ｓ２の計測／記憶動作に関しては、露光装置１が出荷される前の段階（製造段階）に、予め測定／記憶しておくようにすることが望ましい。なお、インライン接続で使用する場合、後述するステップＳ１０の一部（Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１５）とＳ４０〜Ｓ９０における処理動作を、露光装置１が主制御系１５の指示に基づき実行し、ステップＳ２０における処理動作とステップＳ１０内の一部の処理動作（Ｓ１３とＳ１４）、Ｃｏ／Ｄｅｖ１００内のＣＰＵ（不図示）の指示に基づき実行する。Ｓ３０の動作のうち、露光装置１内におけるウエハの搬送（ウエハステージまでの搬送）は、主制御系１５の指示に基づき、露光装置１が実行する。
まず、ステップＳ１（第１工程）では、上述したように、投影光学系９の投影倍率とウエハアライメントマークＡＭ計測値の変化量との関係を予め求め、記憶装置２１に記憶する。また、ウエハステージ１０上の基準部材１８に対して、指標マークのステージ移動座標系に対する回転量を計測し、記憶装置２１に記憶しておく（ステップＳ２）。
そして、図１７に示したように、Ｃｏ／Ｄｅｖ１００にて上記反射防止膜ＡＲＣが成膜されレジストＲＳが塗布されたウエハＷに対しては、ステップＳ１０で、露光装置１及びＣｏ／Ｄｅｖ１００を用い、アライメントマークＡＭの配置されている領域に対応する反射防止膜ＡＲＣを除去する。そして、Ｃｏ／Ｄｅｖ１００は、ＡＲＣの除去がなされたウエハ上に、ステップＳ２０で再度レジストＲＳを塗布する。その後、ウエハＷは、ウエハステージ１０上に搬送される（ステップＳ３０）。また、ステップＳ４０では、露光装置１がレチクルステージ２０上のレチクルＲをステージの移動座標系（投影光学系９）に対して位置合わせ（アライメント）する。なお、ステップＳ４０におけるレチクル・アライメントは、後述するステップＳ１５のプロセス用レチクルへの交換処理後からステップＳ３０のウエハ搬送処理の完了までの間であれば、どこで実施してもよい。
ウエハＷが搬送されると、露光装置１は、ステップＳ５０においてフォーカス調整を行い、ウエハＷの光軸方向の位置決めを実施する。フォーカス調整が完了したら、露光装置１は、ステップＳ６０においてウエハ・アライメントを実施して、レチクルＲとウエハＷとの位置合わせを行う。ウエハ・アライメント後、露光装置１は、ステップＳ８０で、後述するステップＳ６６で算出されたＥＧＡパラメータ（スケーリングパラメータ）に基づき、投影光学系９の投影倍率等、結像特性を調整する。そして、ステップＳ９０において、そのＥＧＡパラメータと各ショットの設計上の座標値とに基づき算出されたウエハ上の各ショットの位置情報（座標値）に応じてウエハを順次露光位置に位置決めして、その位置決めされた各ショット領域上に、マスク上に形成されたパターンを順次転写（露光）するという露光処理を実施する。
次に、図７に示すフローチャートを用いて、上記ステップＳ１０の反射防止膜除去について詳述する。まず、露光装置１がレチクルステージ２０上のレチクルを膜除去専用レチクルに交換する（ステップＳ１１）。この専用レチクルは、アライメントマークＡＭの大きさよりも若干広い露光光透過領域を有するものである。この専用レチクルを用いて、露光装置１がウエハＷに対して露光処理を実施すると（ステップＳ１２）、図８に示すように、レジストＲＳのうち、アライメントマークＡＭよりも広い範囲のレジストＲＳ’が露光される。なお、ここではレジストＲＳを露光する際に、上述した専用レチクルを用いているが、本発明はこれに限られず、例えばレチクルステージ２０上に専用レチクルに設けられている露光光透過領域と同サイズ（同形状）の露光光透過領域を形成しておき、このレチクルステージ２０上の透過領域を用いてレジストＲＳを露光するように構成してもよい。次に、この露光されたウエハを搬送路１２０を介してＣｏ／Ｄｅｖ１００に搬送し、Ｃｏ／Ｄｅｖ１００において、このウエハＷを現像処理する（ステップＳ１３）ことによって、図９に示すように、レジストＲＳ’を除去する。
さらに、Ｃｏ／Ｄｅｖ１００は、このウエハＷに対してエッチング処理を施す（ステップＳ１４）ことにより、反射防止膜ＡＲＣのうち、露出している反射防止膜ＡＲＣ’を除去する。これにより、図１０に示すように、アライメントマークＡＭの上部に位置する反射防止膜のみが除去され、アライメントマークＡＭが露出する。この後、露光装置１は、膜除去専用レチクルをプロセス用レチクルＲに交換する（ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１５の処理動作は、ウエハ上のレジストＲＳの露光処理（ステップＳ１２）の後であれば、ステップＳ１４の処理動作完了までのどこで実行してもよい。そして、Ｃｏ／Ｄｅｖ１００は、ステップＳ２０において、アライメントマークＡＭおよび反射防止膜ＡＲＣ上にレジストＲＳを塗布する。
続いて、図１２に示すフローチャートを用いて、上記ステップＳ４０におけるレチクル・アライメント（露光装置１における処理）について詳述する。
まず、ステップＳ４１において、ステージ制御系１４が駆動装置１７を駆動することで、レチクルマークＲＭの１つ（又は複数）をアライメントセンサ１６（及び／または２４）の検出領域（計測位置）に移動させるとともに、駆動装置１１を駆動することで、ウエハステージ１０上の基準部材１８の指標マークを、この検出領域に移動させる。そして、上述したように、アライメントセンサ１６（または２４）は、検出ビームで照明されたレチクルマークＲＭの像と、投影光学系９を介して入射した指標マークの像とを同時に撮像し、アライメント制御系１９に出力する。アライメント制御系１９は、出力された撮像信号に対して１次元圧縮等の処理を行って、両マーク間の位置ずれ量を計測し（ステップＳ４２）、計測結果を主制御系１５に出力する。
そして、駆動装置１７を介してレチクルＲを移動させることで、他のレチクルマークＲＭをアライメントセンサ１６（及び／または２４）の検出領域に位置させるとともに、駆動装置１１を介してウエハステージ１０を移動させることで、指標マークをこの検出領域に位置させて、上記と同様の手順で順次レチクルマークＲＭの位置情報を計測する。この場合、全てのレチクルマークＲＭを計測してもよいし、各コーナー毎に１つずつレチクルマークＲＭを計測してもよい。
レチクルマークＲＭの計測が完了すると、調整装置および第１調整装置並びに第２調整装置としての主制御系１５は、各マークの設計座標値と、計測された位置ずれ量とに基づき所定のアルゴリズム処理を行い、ＸＹシフト、回転等の補正パラメータを算出し（ステップＳ４３）、このパラメータに基づきステージ制御系１４を制御することで、レチクルステージ２０がＸ方向、Ｙ方向、θＺ方向に所定量駆動され（ステップＳ４４）、レチクルＲが位置決めされる。
このとき、レチクルＲは、指標マークに対してほぼ平行となるように位置合わせされるため、指標マーク（基準部材１８）がウエハステージ１０の移動座標系に対して回転量θだけ相対的に回転して設置されていると、レチクルＲも移動座標系に対して回転量θだけ回転した状態で位置合わせされる。なお、このレチクルマークＲＭと指標マークとを用いたアライメントにおいても、投影光学系９の投影倍率の影響を受けるが、この場合、レチクルマークＲＭをＸ方向両側に対称配置されたアライメントセンサ１６、２４（両眼）で計測するので、投影倍率の影響が相殺され、所定のアライメントが実施可能である。
続いて、上記ステップＳ５０におけるフォーカス調整（露光装置１における処理）について詳述する。
露光装置１においてウエハステージ１０上に搬送されたウエハＷに対しては、オートフォーカス系３０の送光系３０ａから４９箇所の計測点に検知光が照射され、各計測点で反射した検知光は受光系３０ｂで受光され、各計測点に対応する受光信号は主制御系１５に出力される。そして、主制御系１５において、各計測点における計測結果からウエハＷのＺ方向の位置が求められるが、主制御系１５は、複数の計測点のうち、計測対象となるウエハアライメントマークＡＭに最も近い計測点を選択し、選択した計測点の計測結果を用いて、この計測点がアライメントセンサ１６および投影光学系９の合焦位置に配置されるように、ステージ制御系１４を介して駆動装置１１を駆動する。これにより、計測対象となるアライメントマークＡＭが合焦位置となるようにウエハＷがＺ方向で位置合わせされる。なお、マーク位置計測処理については、ステップＳ６０のウエハ・アライメント（後述）で説明する。
なお、アライメントマークＡＭの位置が複数の計測点の中間である場合には、これら複数の計測点の平均値を用いてウエハＷをＺ方向に位置決めすればよい。また、アライメントマークＡＭに最も近い計測点であっても、アライメントマークＡＭとの距離が大きい場合は、ウエハステージ１０を駆動して、計測対象のアライメントマークＡＭを直近の計測点に移動させた後に、ウエハＷのＺ方向の位置を計測してもよい。
次に、フォーカス調整が完了したウエハＷに対して露光装置１が実行するアライメント（上記ステップＳ６０）の手順について、図１３および図１４に示すフローチャートを用いて詳述する。ここでは、レチクル・アライメント（ステップＳ４０）において、ウエハステージ１０の移動座標系に対して回転量θだけ回転した状態で位置合わせされたレチクルＲとウエハＷとを位置合わせする方法として、二通りの手順を説明する。
〈第一法〉
まず、図１３に示すように、ステップＳ６１（第２工程）において、投影倍率等、投影光学系９の結像特性を設計値でセットする。次に、ステップＳ６２において、ウエハＷのサーチアライメントを実施する。すなわち、ウエハステージ１０上にロードされるウエハＷは、プリアライメントされた状態で載置されるが、ファインアライメントとしてのＥＧＡ計測を実行できるレベルでの位置決めはされていない。そのため、通常、ＥＧＡ計測を実行する前にＥＧＡ計測に支障を来さない程度にウエハＷを粗調整する、いわゆるサーチアライメントが行われている。このサーチアライメントでは、予め指定されたショット領域（例えば２箇所）においてサーチアライメント用マークを計測し、この計測結果に基づきショット領域の座標値を補正する。
具体的には、ステージ制御系１４が駆動装置１７を介してレチクルステージ２０を駆動することで、アライメントセンサ１６の検出領域にレチクルアライメントマークＲＡＭｘ（またはＲＡＭｙ）を移動させるとともに、駆動装置１１を介してウエハステージ１０を駆動することで、アライメントセンサ１６の検出領域にサーチショットのサーチマークを移動させ、アライメントセンサ１６を用いて両マークの位置ずれ量を計測する。そして、全てのサーチショットにおいて得られたサーチマークの計測結果に基づき、ウエハＷ上に設定されているＥＧＡ計測を実行するショット領域（ＥＧＡショット）のアライメントマークＡＭの位置を補正する。即ち、主制御系１５は、この計測されたサーチマークのウエハステージ移動座標系ＸＹ上での座標値、及び対応する設計上の座標値とに基づき、ＥＧＡショット毎に、ウエハステージ移動座標系ＸＹ上でのアライメントマークＡＭｘ、ＡＭｙの設計上の座標値を補正する。
続いて、ステップＳ６３では、ステージ制御系１４が、上記補正された座標値を目標値とし、レーザ干渉計１３の測定値に基づきウエハステージ１０を移動させ、ＥＧＡショット毎にアライメントマークＡＭｘ（またはＡＭｙ）をそれぞれアライメントセンサ１６の検出領域内に位置決めするとともに、レチクルステージ２０を移動させ、この検出領域にアライメントマークＲＡＭｘ（またはＲＡＭｙ）を位置決めする。なお、ここでは、アライメントマークＲＡＭｘ、ＡＭｘによりＸ方向の位置計測を行う場合について説明する。
このレチクルステージ２０の移動、すなわちレチクルＲの移動に際しては、図１５に示すように、レチクルＲがウエハステージ１０の移動座標系に対して回転量θで回転しているため、アライメントマークＲＡＭｘの設計値に基づきレチクルＲを移動させると、アライメントマークＲＡＭｘは、回転量θに応じてずれた位置に位置決めされる。ライメントマークＲＡＭｘが、Ｘ＝ａ、Ｙ＝ｂの設計座標値である場合、本来、レチクルＲを−Ｙ方向に移動量ｂで移動させれば、アライメントマークＲＡＭｘをアライメントセンサ１６の直下に位置決めすることができるが、実際には、次式で得られる移動量で移動させる必要がある。
ｘ＝ｂ×ｓｉｎθ＋ａ×（１−ｃｏｓθ）≒ｂ×θ　　…（１）
ｙ＝ｂ×ｃｏｓθ＋ａ×ｓｉｎθ≒ｂ＋ａ×θ　　　　…（２）
なお、上式では、θが微小であるものとして、ｓｉｎθ≒θ、ｃｏｓθ＝１とした。
そこで、主制御系１５は、レチクルステージ２０を移動させる前に、記憶装置２１に記憶されている回転量θと、式（１）、（２）とを用いて、レチクルＲの移動量をＸ方向、Ｙ方向毎に算出し、算出した移動量に基づきステージ制御系１４を介してレチクルステージ２０を移動させる。これにより、アライメントマークＲＡＭｘを、指標マークの回転に起因する誤差を排除した状態で位置決めすることができる。
このように、アライメントセンサ１６の検出領域にアライメントマークＲＡＭｘ、ＡＭを位置決めした後、ステップＳ６４において、アライメントセンサ１６により両マークＲＡＭｘ、ＡＭを、図３に示すように、同一の視野に重ねた状態で撮像し、ＸＹ平面内におけるマーク間の位置ずれ量を、アライメント制御系１９により計測する。
ここで、投影光学系９を介して結像されたアライメントマークＡＭの像は、投影倍率の影響を受けた状態で撮像されている。そのため、計測されたマーク（ＲＡＭｘとＡＭ）間の位置ずれ量には、この投影倍率によるだまされ量が含まれている。より正確に言うと、マークＡＭの位置情報の計測値に、このだまされ量が含まれている。そこで、ステップＳ６５において、アライメント制御系１９は、ステップＳ６１でセットした投影光学系９の投影倍率と、記憶装置２１に記憶されている投影倍率とウエハアライメントマークＡＭ計測値の変化量との関係に基づき、計測されたマーク間の位置ずれ量（又は、マークＡＭの計測位置情報）を補正する。
そして、ＥＧＡショット（計測対象ショットとなるサンプルショット）毎にアライメントマークＡＭｘ、ＡＭｙの位置ずれ量を上記と同様の手順で順次計測する。この後、ステップＳ６６において、得られた計測値（ステップＳ６５で補正された計測値）と設計値とに基づき、最小二乗法等の統計演算処理により、ウエハＷ上のショット領域の配列特性に関する位置情報として、Ｘシフト、Ｙシフト、Ｘスケール、Ｙスケール、回転、直交度の６個のショット配列誤差パラメータ（ＥＧＡパラメータ）を算出する。そして、これらのＥＧＡパラメータに基づき、ウエハＷ上の全てのショット領域に対して設計上の座標位置を補正するとともに、特にスケーリングパラメータ（Ｘスケール、Ｙスケール）に基づき、投影光学系９の結像特性を上述のステップＳ８０で調整する。
なお、第一法では、レチクルＲの回転量θに基づき、レチクルステージ２０の移動量を補正する手順としたが、アライメントマークＲＡＭの設計値に基づきレチクルステージ２０を移動させた後、アライメントマークＲＡＭ、ＡＭを撮像してマーク間の位置ずれ量を計測し、計測した相対位置ずれ量を回転量θに基づき補正する手順としてもよい。ただし、この場合、撮像時に、アライメントマークＲＡＭ、ＡＭのラインが重なったり、装置毎の回転量を考慮しなければならないため、上述した第一法の方が好ましい。
〈第二法〉
ここでは、第一法と同一の工程については、同一符号を付しその説明を簡略化する。
まず、図１４に示すように、ステップＳ６１において、投影倍率等、投影光学系９の結像特性を設計値でセットする。次に、ステップＳ６７において、主制御系１５が、レチクルＲの回転量θを補正するように、ステージ制御系１４を介してレチクルステージ２０を回転させる。これにより、ウエハステージ１０の移動座標系とレチクルＲとの座標系が一致することになる。
続いて、ステップＳ６２において、サーチアライメントを実施し、ステップＳ６８においてレチクルステージ２０を移動させることにより、アライメントマークＲＡＭをアライメントセンサ１６の検出領域に位置決めする。ここでは、予めレチクルＲの回転が補正されているため、レチクルＲの移動量は、設計値であるｘ＝ａ、ｙ＝ｂとなる。この後、ステップＳ６４において、アライメントマークＲＡＭ、ＡＭの像を撮像して両マーク間の相対位置ずれ量を計測し、ステップＳ６５において、計測した位置ずれ量を投影倍率の調整量に応じた変化量で補正する。そして、ステップＳ６６において、補正した相対位置ずれ量と設計値とを用いた統計演算処理により、既述したようなショット配列誤差パラメータを算出する。
なお、回路パターンＰＴが形成された上記ウエハＷを用いて半導体デバイス等のデバイスが製造されるが、このデバイスは、図１６に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置１によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
以上説明したように、本実施の形態の位置計測方法、位置計測装置および露光方法並びに露光装置では、投影倍率調整後にアライメントマークＡＭの位置情報を計測した場合でも、計測結果を投影倍率と計測値の変化量との関係に基づき補正するので、投影倍率に応じただまされ量等、結像特性の調整に起因する悪影響を排除して高精度なマーク位置計測（高精度なアライメント）を実現することができる。また、本実施の形態では、レチクルＲの移動量補正やレチクルＲの回転補正、相対ずれ量補正等、この回転量に基づきレチクルアライメントマークＲＡＭとウエハアライメントマークＡＭとの相対位置関係を補正しているので、レチクルアライメントの結果、レチクルＲがウエハステージ１０の移動座標系に対して回転して位置決めされた場合でも、基準部材１８の回転に起因する悪影響を排除して高精度なマーク位置計測（高精度なアライメント）を実現することができる。
さらに、本実施の形態では、ウエハＷに対するフォーカス調整において、オートフォーカス系３０による複数の計測点の中、計測対象となるアライメントマークＡＭに最も近い計測点の計測結果に基づきウエハＷをＺ方向に位置決めしているので、より高精度にアライメントマークＡＭを投影光学系９およびアライメントセンサ１６の合焦位置に位置決めすることができ、投影光学系９の光軸方向の位置決め誤差に起因する悪影響を排除して、アライメントマークＡＭの二次元平面内での位置情報を高精度に求めることができる。また、フォーカス調整の精度を一層向上させるために、オートフォーカス系３０の計測点にアライメントマークＡＭを移動させる場合には、直近の計測点にアライメントマークＡＭを位置決めすればよいので、ウエハステージ１０の移動距離を最短にすることができ、スループットの低下を防ぐことができる。
しかも、本実施の形態の位置計測方法および位置計測装置並びに基板では、ウエハＷ上に成膜された反射防止膜ＡＲＣの中、アライメントマークＡＭの上部領域の反射防止膜ＡＲＣ’を予め除去しているので、アライメントマークＡＭで反射してアライメントセンサ１６に入射するアライメント光の光量が低下する事態を未然に防ぐことができる。その結果、結像系に悪影響を与えないために反射防止膜が成膜されたウエハＷに対しても、高精度なマーク位置計測を実施することができる。
さらに、本実施の形態では、ウエハＷ上のアライメントマークＡＭを投影光学系９を介して計測しているので、オフアクシス方式のアライメントセンサを用いた場合のように、露光中（またはマーク位置計測中）にベースラインドリフトが発生してウエハの位置決め誤差になるといった不具合も生じない。ただし、上記ステップＳ５０におけるフォーカス調整で説明した直近の計測点の選択に関しては、オフアクシス系のアライメントセンサを用いた場合にも適用可能である。
また、露光光と異なる波長の検出ビームをアライメント照明光として用いる場合には、投影光学系で発生する色収差を補正する補正光学素子を、レチクルＲと投影光学系９との間、または投影光学系９の瞳面近傍に配置する必要があるが、本実施の形態では、露光光と略同一波長の検出ビームでマーク位置を計測しているので、このような光学素子を設ける必要がなく、装置の小型化、低価格化を実現することができる。
そして、このような位置計測方法および位置計測装置を用いた露光方法および露光装置にあっては、レチクルＲとウエハＷとを高精度に位置合わせすることで、ウエハＷ上に複数層に亙って回路パターンを重ね合わせるときでも、重ね合わせ精度を向上させることができる。従って、この露光処理を経て製造されたデバイスでは、重ね合わせ誤差に起因する品質の低下を大幅に抑制することができる。
なお、上記実施の形態において、アライメント光として露光光と略同一波長の検出ビームを用いる構成としたが、本発明は必ずしもこれに限定されることなく、上述したように、補正光学素子を用いることにより、他の波長を有するビームを用いてもよい。
また、上記実施の形態では、アライメントマークＡＭの上部に位置する反射防止膜をエッチングで除去する構成としたが、この方法以外にも、反射防止膜の蒸着時に、この部分をマスキングすることで除去してもよい。
また、上記実施の形態では、アライメントセンサがレチクルＲを介してウエハＷ上のアライメントマークおよびウエハステージ１０上の指標マークを計測する構成としたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、投影光学系９を介して計測する方式、いわゆるＴＴＬ（スルー・ザ・レンズ）方式の場合、必ずしもレチクルＲを介して計測を行う必要はない。
なお、各ショット領域におけるＥＧＡ計測用のアライメントマークをＸ方向用、Ｙ方向用とそれぞれ２組以上設けたり、Ｘ方向およびＹ方向の位置情報を計測するための２次元のＸＹマークを２個以上設けてもよい（いわゆるショット内多点計測）。この場合、これらのマークを計測することで各ショット領域の位置情報も得ることができる。具体的には、各ＥＧＡショットで３組以上のＸマーク及びＹマーク（２次元マークの場合は３個以上のＸＹマーク）を検出してその位置情報を得ることで、各ショット領域のＸスケール、Ｙスケール、回転、直交度の４個の誤差パラメータを算出することが可能になり、ショット領域の配列特性に関する（ウエハに関する）６個の誤差パラメータと併せて１０個の誤差パラメータを求めることができ、各ショット領域の重ね合わせを一層高精度に行うことができる。また、ショット領域の４個の誤差パラメータを全て算出しなくてもよく、その誤差パラメータの数は１個〜３個のいずれであってもよい。例えば、各ＥＧＡショットで２組のアライメントマーク（２次元マークの場合は２個のＸＹマーク）を検出してその位置情報を得ることで、ショット領域のＸスケール、Ｙスケール、及び回転の３個の誤差パラメータを算出するようにしてもよい。なお、Ｘスケール及びＹスケールはそれぞれＸ方向及びＹ方向に関するショット領域の倍率誤差である。
なお、本実施の形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハＷのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
露光装置１としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；米国特許Ｎｏ．５，４７３，４１０）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
露光装置１の種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
また、光源２として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）のみならず、電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高調波を用いてもよい。
例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を露光光として用いでもよい。なお、単一波長レーザの発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光光として用いてもよい。ＥＵＶ露光装置では、反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミラー）のみからなる縮小系となっている。
投影光学系９は、縮小系のみならず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系９は屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれであってもよい。なお、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下であるときは、露光光が通過する光路を、露光光の吸収が少ない気体（窒素、ヘリウムなどの不活性ガス）でパージすることが望ましい。また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。
ウエハステージ１０やレチクルステージ２０にリニアモータ（米国特許Ｎｏ．５，６２３，８５３または米国特許Ｎｏ．５，５２８，１１８参照）を用いる場合には、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージ１０、２０は、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
各ステージ１０、２０の駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージ１０、２０を駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージ１０、２０に接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージ１０、２０の移動面側に設ければよい。
ウエハステージ１０の移動により発生する反力は、投影光学系９に伝わらないよう、特開平８−１６６４７５号公報（米国特許Ｎｏ．５，５２８，１１８）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
レチクルステージ２０の移動により発生する反力は、投影光学系９に伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
以上のように、本願実施形態の露光装置１は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するため、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程には、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施形態を示す、露光装置の概略構成図である。
図２は、本発明の実施形態に用いられるレチクルの平面図である。
図３は、レチクルアライメントマークとウエハアライメントマークが同一視野内に撮像された状態を示す平面図である。
図４は、本発明の実施形態に用いられるウエハの平面図である。
図５は、本発明の露光装置を構成するアライメントセンサの例の概略構成図である。
図６は、本発明の実施形態を説明するフローチャート図である。
図７は、反射防止膜の除去に関するフローチャート図である。
図８は、アライメントマーク上のレジストが感光したウエハの部分断面図である。
図９は、アライメントマーク上のレジストが現像されたウエハの部分断面図である。
図１０は、アライメントマーク上の反射防止膜が除去されたウエハの部分断面図である。
図１１は、図１０に示すウエハにレジストが塗布された部分断面図である。
図１２は、レチクル・アライメントに関するフローチャート図である。
図１３は、ウエハ・アライメントの第一法に関するフローチャート図である。
図１４は、ウエハ・アライメントの第二法に関するフローチャート図である。
図１５は、ウエハステージの移動座標系に対して回転した状態で位置決めされたレチクルの平面図である。
図１６は、半導体デバイスの製造工程の例を説明するフローチャート図である。
図１７は、従来技術によるウエハの部分断面図である。
【図１】
2002047133.tif 000003
【図２】
2002047133.tif 000004
【図３】
2002047133.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2002047133.tif 000009
【図８】
2002047133.tif 000010
【図９】
2002047133.tif 000011
【図１０】
2002047133.tif 000012
【図１１】
2002047133.tif 000013
【図１２】
2002047133.tif 000014
【図１３】
2002047133.tif 000015
【図１４】
2002047133.tif 000016
【図１５】
2002047133.tif 000017
【図１６】
2002047133.tif 000018
【図１７】
2002047133.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成15年2月24日(2003.2.24)
【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】
マスク上に形成されたマスクマークを投影光学系を介さずに撮像し、かつ物体上に形成された物体マークを前記投影光学系を介して前記マスクマークとともに撮像し、その撮像結果に基づいて前記マスクマークと前記物体マークとの相対的な位置関係を求める位置計測方法であって、
前記投影光学系の結像特性の調整量と、前記物体マークを撮像した時にその撮像結果の中に含まれる前記物体マークの像の位置変化量との間の関係を、前記結像特性の調整前に予め求める第１工程と、
前記投影光学系の結像特性を調整する第２工程と、
前記第２工程後に、前記マスクマークと前記物体マークとを同時に撮像して、両マーク間の相対的な位置関係情報を計測する第３工程と、
前記第３工程で得られた計測結果を、前記第２工程で行った前記結像特性の調整量と、前記第１工程で求めておいた前記関係とに基づき補正する第４工程と、
を有する位置計測方法。
【請求項２】
前記投影光学系の結像特性は、前記投影光学系の投影倍率を含む請求項１に記載の位置計測方法。
【請求項３】
前記物体が、基板、または前記基板を載置するステージ上に設けられた基準部材である請求項１に記載の位置計測方法。
【請求項４】
マスク上に形成されたマスクマークと、基板上の複数の計測対象ショット領域にそれぞれ付随して形成された個々の基板マークとを同時に撮像し、その撮像結果に基づいて前記マスクと前記基板との相対的な位置関係を求める位置計測方法であって、
前記基板を載置する基板ステージ上に設けられた基準部材と、前記基板ステーの移動座標系との相対的な回転量を、予め求める第１工程と、
前記基準部材に対して前記マスクが所定の位置関係となるように、前記基準部材を基準として前記マスクの位置を調整する第２工程と、
前記第２工程後に、前記基板上に形成された粗調整用マークと前記マスクマークとを同時に撮像し、その結像結果と前記第１工程で求めた回転量とを用いながら、前記基板と前記マスクとの相対的な位置関係情報を求める第３工程と、
前記第３工程後に、前記第３工程で求めた位置関係情報を用いながら、前記基板上に形成された前記個々の基板マークと前記マスクマークとの相対的な位置関係を計測する第４工程と、
を有する位置計測方法。
【請求項５】
前記第３工程は、
前記マスクマークを、前記粗調整用マークと前記マスクマークとを同時に撮像するマーク検出系の検出領域内に移動せしめるために必要な前記マスクの移動量を、前記回転量に基づき算出する第５工程と、
前記第５工程で検出された移動量だけ前記マスクを移動せしめた後に、前記マスクマークと前記粗調整用マークとを同時に撮像する第６工程と、
を含む請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項６】
前記第３工程は、
前記回転量に基づき前記マスクの位置を補正する第５工程と、
前記第５工程後に、前記粗調整用マークと前記マスクマークとを同時に撮像する第６工程と、
を含む請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項７】
前記第３工程は、
前記マスクマークと前記粗調整用マークとを同時に撮像する第５工程と、
前記第５工程で撮像した結果から求められた前記マスクと前記基板との相対的な位置関係情報を、前記回転量に基づき補正する第６工程と、
を含む請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項８】
前記第１工程では、前記マスクを前記基準部材に対してほぼ平行な位置関係となるように、前記マスクの位置を調整し、
前記回転量が、前記ステージの移動座標系に対する前記基準部材の相対的な回転量である請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項９】
物体上に形成されたマークの二次元平面内での位置情報を、投影光学系を介して計測する位置計測方法であって、
前記投影光学系の光軸方向における前記物体の位置を、前記二次元平面内の複数の計測点において計測する第１工程と、
前記複数の計測点のうち、前記マークの位置に基づき選択された計測点における計測結果に基づき、前記基板の前記光軸方向の位置合わせを行う第２工程と、
前記第２工程後に、前記マークの前記二次元平面内での位置情報を計測する第３工程と、
を有する位置計測方法。
【請求項１０】
前記第２工程では、前記複数の計測点のうち、少なくとも計測対象のマークに最も近い位置に設定された計測点を選択する請求項９に記載の位置計測方法。
【請求項１１】
マスクステージ上に載置された第１マスク上のパターンに露光ビームを照射して、レジストが塗布された基板上に転写するのに先立ち、前記基板上の所定層に形成された基板マークの位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記基板上における前記基板マークの大きさより大きい露光ビームの透過領域を備える第２マスクを前記マスクステージ上に載置し、かつ前記基板マークと前記透過領域とを位置合わせする第１工程と、
前記第１工程後に、前記第２マスクに前記露光ビームを照射し、前記透過領域を介して、前記基板マーク上に塗布されているレジストを露光する第２工程と、
前記第２工程後に、前記所定層よりも上部の層に形成された反射防止膜のうち、少なくとも前記基板マークの配置されている領域に対応する前記反射防止膜を除去する第３工程と、
前記第３工程後に、前記マスクステージ上に載置するマスクを、前記第２マスクから前記第１マスクに交換する第４工程と、
前記第４工程後に、前記基板マーク及び前記第１マスク上に形成されているマスクマークのそれぞれに対して、前記露光ビームとほぼ同一波長の検出ビームを照射し、前記両マークから発生したビームを受光して、その受光結果に基づき前記両マーク間の相対位置関係を計測する第５工程と、
を有する位置計測方法。
【請求項１２】
基板を露光するための露光用ビームとほぼ同一の波長を持つ検出ビームを前記マークに対して照射して、前記マークの像を撮像することにより、前記マークの位置情報を計測する請求項１に記載の位置計測方法。
【請求項１３】
基板を露光するための露光用ビームとほぼ同一の波長を持つ検出ビームを前記マークに対して照射して、前記マークの像を撮像することにより、前記マークの位置情報を計測する請求項４に記載の位置計測方法。
【請求項１４】
マスク上に形成されたパターンを基板上に転写する露光方法であって、
請求項１乃至請求項１３のうちのいずれか一項に記載の位置計測方法を用いて計測された位置情報に基づき、前記マスクと前記基板との位置合わせを行う露光方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の露光方法を用いて、前記マスク上に形成されたデバイスパターンを前記基板上に転写する工程を含むデバイス製造方法。
【請求項１６】
マスク上に形成されたマスクマークを投影光学系を介さずに撮像し、かつ物体上に形成された物体マークを前記投影光学系を介して前記マスクマークとともに撮像し、その撮像結果に基づいて前記マスクマークと前記物体マークとの相対的な位置関係を求める位置計測装置であって、
前記投影光学系の結像特性の調整前に予め求められた、前記投影光学系の結像特性の調整量と、前記物体マークを撮像した時にその撮像結果の中に含まれる前記物体マークの像の位置変化量との間の関係を記憶する記憶装置と、
前記投影光学系の結像特性を調整する調整装置と、
前記調整装置による前記結像特性の調整後に、前記マスクマークと前記物体マークとを同時に撮像して、両マーク間の相対的な位置関係情報を計測する計測装置と、
前記計測装置により計測された計測結果を、前記調整装置による前記結像特性の調整量と、前記記憶装置に記憶された前記関係とに基づき補正する補正装置と、
を有する位置計測装置。
【請求項１７】
前記投影光学系の結像特性は、前記投影光学系の投影倍率を含む請求項１６に記載の位置計測装置。
【請求項１８】
マスク上に形成されたマスクマークと、基板上の複数の計測対象ショット領域にそれぞれ付随して形成された個々の基板マークとを同時に撮像し、その撮像結果に基づいて前記マスクと前記基板との相対的な位置関係を求める位置計測装置であって、
前記基板を載置する基板ステージ上に設けられた基準部材と、前記基板ステージの移動座標系との相対的な回転量を記憶する記憶装置と、
前記マスクが、前記基準部材に対して所定の位置関係となるように、前記基準部材を基準として前記マスクの位置を調整する第１調整装置と、
前記第１調整装置による調整後に、前記記憶装置に記憶されている前記回転量に基づき前記マスクの位置を調整する第２調整装置と、
前記第２調整装置による調整後に、前記基板上に形成された粗調整用マークと前記マスクマークとを同時に撮像して、前記基板と前記マスクとの相対的な位置関係情報を計測する第１計測装置と、
第１計測装置で計測された前記位置関係情報を用いながら、前記基板上に形成された前記個々の基板マークと前記マスクマークとの相対的な位置関係を計測する第２計測装置と、
を有する位置計測装置。
【請求項１９】
マスク上に形成されたマスクマークと、基板上の複数の計測対象ショット領域にそれぞれ付随して形成された個々の基板マークとを同時に撮像し、その撮像結果に基づいて前記マスクと前記基板との相対的な位置関係を求める位置計測装置であって、
前記基板を載置する基板ステージ上に設けられた基準部材と、前記基板ステージの移動座標系との相対的な回転量を記憶する記憶装置と、
前記マスクが、前記基準部材に対して所定の位置関係となるように、前記基準部材を基準として前記マスクの位置を調整する調整装置と、
前記調整装置による調整後に、前記基板上に形成された粗調整用マークと前記マスクマークとを同時に撮像して、前記基板と前記マスクとの相対的な位置関係情報を計測する第１計測装置と、
前記第１計測装置で計測された前記位置関係情報を、前記記憶装置に記憶されている前記回転量に基づき補正する補正装置と、
前記補正装置で補正された前記位置関係情報を用いながら、前記基板上に形成された前記個々の基板マークと前記マスクマークとの相対的な位置関係を計測する第２計測装置と、
を有する位置計測装置。
【請求項２０】
物体上に形成されたマークの二次元平面内での位置情報を、投影光学系を介して計測する位置計測装置であって、
前記投影光学系の光軸方向における前記物体の位置を、前記二次元平面内の複数の計測点において計測する第１計測装置と、
前記複数の計測点のうち、前記マークの位置に基づき選択された計測点における計測結果に基づき、前記基板の前記光軸方向の位置合わせを行う合焦装置と、
前記合焦装置による合焦動作後に、前記マークの前記二次元平面内での位置情報を計測する第２計測装置と、
【請求項２１】
マスク上に形成されたパターンに露光ビームを照射して、基板上に前記パターンの像を転写する露光装置であって、
請求項１５乃至請求項１９のうちいずれか一項に記載の位置計測装置を用い、前記露光ビームとほぼ同一の波長を持つ検出ビームを前記マークに対して照射して、前記マークの像を撮像することにより、前記マークの位置情報を計測し、
前記計測された位置情報に基づき、前記マスクと前記基板との位置合わせを行う露光装量。
【国際調査報告】
2002047133.tif 000020
2002047133.tif 000021
2002047133.tif 000022