JP4590213B2

JP4590213B2 - 露光装置及びデバイス製造方法

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Publication number: JP4590213B2
Application number: JP2004165878A
Authority: JP
Inventors: 信明大串; 光陽雨宮
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2024-06-03
Also published as: US20050270509A1; JP2005347544A

Description

本発明は、レチクルとウェハとを位置合わせをし、レチクルを介してウェハを露光する露光装置に関する。

近年の電子機器の小型化及び低価格化の要求に伴い、それに内蔵される大規模集積回路（ＬＳＩ）を製造する露光装置にも高精度な露光及び生産性の向上が望まれている。このため露光装置は、位置合わせ手段（レチクルステージに形成されたレチクル基準マーク、ウェハステージに形成されたウェハ基準マーク、光電検出器）及び駆動部を用いて、レチクルとウェハの位置合わせを行う。レチクル基準マークとウェハ基準マークは、一般に長方形状の単スリットのパターンから構成されている。これらのパターンの形状は相似関係になっており、例えば、ウェハパターンは、レチクルパターンの１／４もしくは１／５程度の大きさである。

位置合わせは、レチクル基準マークとウェハ基準マークとを透過又は反射する光を光電検出器によって検出し、マークから透過した光量に基づいて駆動部を使用してレチクル基準マークとウェハ基準マークとの位置を合わせている。この場合、駆動部は、光量が最も高い位置にレチクルとウェハを駆動させる（例えば、特許文献１を参照のこと）。しかし、高精度の露光が要求されるにつれて、高精度に位置合わせを行うためにスリットの幅を狭くさせる必要がある。スリットの幅を狭くすると光量もその分減少するため、Ｓ／Ｎ比が低下し、高精度な検出を実現することが難しくなっていた。その問題を解決するために、均等に配置された同一形状の複数のスリットを位置合わせマークとして用いて、光量を増やすことが行われている（例えば、特許文献２を参照のこと）。
特公平０２−５８７６６号公報特公平０４−３０７３５号公報

しかしながら、特許文献２の位置合わせマークは、ピークが複数存在するため最大ピークの検出に時間がかかる又は最大ピークでないピークを最大ピークと間違えてしまう場合があった。その結果、スループットが低下したり、解像度や重ね合わせが損なわれたりする場合があった。

そこで、本発明は、高精度な位置合わせが可能な露光装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての露光装置は、レチクルが載置され、かつ第１のマークを有するレチクルステージと、ウェハが載置され、かつ第２のマークを有するウェハステージとを有し、前記第１のマークと前記第２のマークとを位置合わせすることによって、前記レチクルと前記ウェハとを位置合わせし、前記レチクルを介して前記ウェハを露光する露光装置であって、第１のマーク及び第２のマークは、互いに相似の形状を有し、かつ位置合わせ用の検出光を透過又は反射する複数のパターンをそれぞれ含み、前記複数のパターンの幅および間隔の少なくとも一方は、互いに異なり、前記複数のパターンは、互いに高さの異なる２つの面それぞれに配列されていることを特徴とする。

本発明によれば、高精度な位置合わせが可能な露光装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の一側面である位置合わせ手段１００及びそれを有する露光装置２００を説明する。ここで、図１は露光装置２００の構成図である。位置合わせ手段１００は、位置合わせのために位置を検出する機能を有し、レチクル基準マーク１２０（第１のマーク）と、ウェハ基準マーク１３０（第２のマーク）と、光電検出器１６０とを有する。位置合わせ手段１００は、露光装置２００に配置され、後述する駆動部３５０と共同して位置合わせを行う。

レチクル基準マーク１２０は、光を反射及び吸収する機能を有している。レチクル基準マーク１２０は、後述するレチクルステージ２３０に配置され、図２（ａ）に示すように、位置合わせ用の検出光を透過又は反射させて、ずれ量に応じて光量を変化させるための幅又は間隔が異なるパターン１２１乃至１２８を有している。この場合、パターンの数は、少なくとも３つ以上が好ましい。ここで、図２（ａ）は、レチクル基準マーク１２０を示す平面図である。

パターン１２１乃至１２４は、パターン１２５乃至１２８と直交して形成されている。パターン１２１及びパターン１２３の幅Ａはパターン１２２及びパターン１２４の幅Ｂと異なり、パターン１２５及びパターン１２７の幅Ａ´はパターン１２６及び１２８の幅Ｂ´と異なる。また、パターン１２２とパターン１２３との間隔Ｄは、パターン１２１とパターン１２２との間隔Ｃ及びパターン１２３とパターン１２４との間隔Ｃと異なる。さらに、パターン１２６とパターン１２７との間隔Ｄ´は、パターン１２５とパターン１２６との間隔Ｃ´及びパターン１２７とパターン１２８との間隔Ｃ´と異なる。即ち、これらの幅及び間隔は、隣り合うマークの幅及び間隔と異なっている。また、パターン１２１及び１２３の幅Ａは、パターン１２２及び１２４の幅Ｂよりも広く、パターン１２５及び１２７の幅Ａ´は、パターン１２６及び１２８の幅Ｂ´よりも広い。

特許文献１の位置合わせマークは、単スリットのパターンを有していたため、ピーク位置の検出を容易にすることができたが、高精度にするためにパターン幅を狭くする必要があった。しかしながら、特許文献１は、パターン幅を狭くすると、高精度に位置合わせが行えるが、光量が減少してしまうため、最大ピークが低くなり、ピーク検出が難しくなる。そこで、特許文献２の位置合わせマークは、光量を増加させるために複数のパターンが設けられているが、ピーク位置が複数検出されてしまうため、検出が難しかった。

そのため、本実施形態のレチクル基準マーク１２０は、高精度のピーク検出を行うために幅の狭いパターン１２２、１２４、１２６及び１２８を設けている。また、レチクル基準マーク１２０は、光量を増加させるために、幅の広いパターン１２１、１２３、１２５及び１２７を設けている。これらのパターン１２１乃至１２８によって、露光装置２００は、誤ったピークに対して位置合わせしてしまう可能性をなくすことができる。そのため、露光装置２００は、高精度な位置合わせを行うことができるので、解像度を上げることが可能となる。また、急激に光量がピークに達するので、全てのスキャンする必要がなくなり、迅速な位置検出が可能となる。その結果、高精度で簡単な位置合わせが可能となり、スループットと生産性を向上させることができる。パターン１２１乃至１２４は、レチクル２２０及び被露光体２５０のｘ方向の位置検出の時に使用され、パターン１２５乃至１２８は、レチクル２２０及び被露光体２５０のｙ方向の位置検出の時に使用される。

レチクル基準マーク１２０は、更に、パターン１２１乃至１２８においては、露光光を反射し、マーク枠１２９においては露光光を吸収する。この場合、パターン１２１乃至１２８は、露光装置２００の構造に依存し、露光光を透過するスリットでも可能である。尚、レチクル基準マーク１２０は、上述の本数、間隔及び幅に限定されずに、例えば、本実施形態のようにＰＮ符号のパターンではなくても、マーク幅又はマーク間隔のどちらか一方のみを異ならせても上述した効果を達成することができる。

ここで、ＰＮ符号のＰＮとは、擬似ランダム雑音（ＰｓｅｕｄｏｒａｎｄｏｍＮｏｉｓｅ）の頭文字であって、ランダム雑音を模擬するビット列を表す。即ち、ＰＮ符号は、ランダムに配置（配列）されたビット列を周期的に繰り返すものをいう。例えば、ＰＮ符号は“１１１０１００”を周期的に繰り返す。ＰＮ符号の特徴は、図３に示すように、ＰＮ符号を符号長７の“１１１０１００”がシフトしたとき、全ての符号が重なる点にのみ、即ち、位相シフト０と７ときにのみ、符号位相がピークとなる。レチクル基準マーク１２０は、このようなＰＮ符号の特徴を適用して、レチクル基準マーク１２０の投光（パターン１２１乃至１２４又はパターン１２５乃至１２８）を“１”、遮光（マーク枠１２９）を“０”とする。そうした場合において、全てのパターン１２１乃至１２４又はパターン１２５乃至１２８が後述するウェハ基準マーク１３１乃至１３４又はマーク１３５乃至１３８と重なる場合にのみ強い光量を示すようになっている。それによって、ピークの判断が容易になり、位置検出手段１００は、誤ったピークに対して位置合わせしてしまう可能性をなくすことができる。そのため、位置検出手段１００を有する露光装置２００は、高精度な位置合わせを行うことができるので、微細加工が可能となる。また、急激に光量がピークに達するので、全てのピークをスキャンする必要がなくなり、迅速な位置検出が可能となる。その結果、高精度で簡単な位置合わせが可能となり、スループットと生産性を向上させることができる。ここで、図３は、符号長が７のＰＮ符号を説明するための表及びグラフであり、図３（ａ）は、位相シフトと符号相関とを示す表であって、図３（ｂ）は、符号相関とビットシフトとを示すグラフである。

ウェハ基準マーク１３０は、光を透過及び吸収する機能を有している。ウェハ基準マーク１３０は、後述するウェハステージ２６０に配置され、図２（ｂ）に示すように、位置合わせ用の検出光を透過又は反射させて、ずれ量に応じて光量を変化させるための幅又は間隔が異なるパターンを有する。ここで、図２（ｂ）は、ウェハ基準マーク１３０を示す平面図である。ウェハ基準マーク１３０は、上述したレチクル基準マーク１２０と相似する形状であるが、パターン１３１乃至１３８は光を反射せずに透過する。また、ウェハ基準マーク１３０のサイズは、レチクル基準マーク１２０の１／４若しくは１／５程度である。その他の点に関しては、ウェハ基準マーク１３０は、レチクル基準マーク１２０と同一のため説明は省略する。尚、ウェハ基準マーク１３０は、光を反射する構成でも可能である。

光電検出器１６０は、入射する光量を検出する機能を有する。光電検出器１６０は、ウェハ基準マーク１３０を透過した光量を検出するため、ウェハ基準マーク１３０下部に光量検出部１６２が配置されている。光量検出部１６２は、一方向分のマークを検出程度の大きさ、つまり、パターン１２１乃至１２４又はパターン１２５乃至１２８を測定できる程度の大きさを有している。そのため、光電検出器１６０は、レチクル２２０及び被露光体２５０のｘ方向の位置検出とｙ方向の位置検出を別々の工程で行っている。また、光電検出器１６０による光量の測定結果を図４に示す。ここで、図４（ａ）及び（ｂ）は、光電検出器１６０によってウェハ基準マーク１３０を透過した光量を示すグラフである。図４（ａ）は、符号長１２７のＰＮ符号をパターンに適用したときのものである。図４（ａ）は、１００μｍのエリアに最小線幅１μｍでパターンを描画したとき、１００ビット分が描画され、スキャンさせると1つのピークのみが検出されるため、ピークを間違えてしまう恐れがない。その結果、位置合わせ手段１００を有する露光装置２００は、高精度な位置合わせを行うことができるので、解像度を向上させることが可能となる。また、急激に光量がピークに達するので、全てのピークをスキャンしなくても最大ピークの検出ができ、迅速な位置検出が可能となる。その結果、高精度で簡単な位置合わせが可能となり、スループットと生産性を向上させることができる。また、少しずれている場合でも、透過光量があり、光量が大きくなる方向にウェハステージ２６０を駆動すれば、ピークの探索も容易である。ピークの検出は、カーブフィッティングや重心検知を行うことで、パターンの最小線幅よりも分解能を高めることが可能である。

図４（ｂ）は、符号長３１のＰＮ符号を３周期＋α描画したときのパターンで、スキャンさせたときに等間隔の５つのピークが存在する。ピークが複数存在することで、探索の容易性は多少犠牲にしているが、複数のピークに対してピーク検出を行うことができるので、平均化やピーク間隔を演算することにより、さらなる高精度化が実現できる。その結果、位置合わせ手段１００を有する露光装置２００は、高精度な位置合わせを行うことができるので、微細加工が可能となる。ピークの個数は、符号長で決めることができ、符号長は２^ｎ−１（ｎ:整数）で選ぶことができるので、設計時に選択が可能である。尚、光電検出器１６０は、この他にも様々な種類の光電検出器を使用することが可能である。

以下、図５を参照して、位置合わせ手段１００Ａについて説明する。図５は、ウェハ基準マーク１３０の第２の実施形態であるウェハ基準マーク１３０Ａを示す斜視図である。図５は、ｘ方向とｙ方向を検出するパターンそれぞれに受光面があるウェハ基準マーク１３０Ａと二分割光電検出器１６０Ａである。二分割光電検出器１６０Ａが二素子であることで、ｘ、ｙ方向に独立にピークを検出することができるため、一素子のときのように繰り返す必要が無くなり、迅速な計測及び位置合わせが可能となる。その結果、高精度で簡単な位置合わせが可能となり、スループットと生産性を向上させることができる。尚、ウェハ基準マーク１３０Ａと同様にレチクル基準マーク１２０も変更することが可能である。

以下、図６を参照して、位置合わせ手段１００Ｂについて説明する。図６は、ウェハ基準マーク１３０の第３の実施形態であるウェハ基準マーク１３０Ｂを示す斜視図である。図６は、ｘ方向とｙ方向を検出するパターンがそれぞれ二素子づつのウェハ基準マーク１３０Ｂと四分割光電検出器１６０Ｂである。ウェハ基準マーク１３０Ｂのｘａとｘｂは、レチクル基準マーク１２０と最小線幅の半ピッチ分ずらされて形成されている。こうすることにより、ｘ方向にスキャン駆動しなくても、図７（ａ）のように、ｘａとｘｂの信号強度がつり合うところが、合致位置ということになり、さらに迅速な位置合わせが可能となる。またｙ方向に関しても同様で、図７（ｂ）のようになる。それによって、ピークの判断が容易になり、位置合わせ手段１００Ｂは、誤ったピークに対して位置合わせしてしまう可能性をなくすことができる。そのため、位置合わせ手段１００Ｂを有する露光装置２００は、高精度な位置合わせを行うことができるので、解像度を向上させることが可能となる。また、急激に光量がピークに達するので、全てのピークをスキャンする必要がなくなり、迅速な位置検出が可能となる。その結果、高精度で簡単な位置合わせが可能となり、スループットと生産性を向上させることができる。ここで、図７は、第３の実施形態であるレチクル基準マーク１２０Ｂ（不図示）又はウェハ基準マーク１３０Ｂに係る光電検出器の信号のグラフである。尚、ウェハ基準マーク１３０Ｂと同様にレチクル基準マーク１２０も変更することが可能である。

以下、図８を参照して、位置合わせ手段１００Ｃについて説明する。図８は、ウェハ基準マーク１３０の第４の実施形態であるウェハ基準マーク１３０Ｃを示す斜視図である。

図８は、第３の実施形態同様、ｘ方向とｙ方向を検出するパターンがそれぞれ二素子づつあって、受光面もそれに対応して、四分割光電検出器１６０Ｃを設けている。第３の実施形態との違いは、ｘもしくはｙ方向に感度のある二つのパターンに段差があることである。これにより、ｚ（フォーカス）方向にスキャン動作をしなくても二素子の信号が釣り合うところが、合致位置ということになり、第３の実施形態よりもさらに迅速な位置合わせが可能となる。それによって、ピークの判断が容易になり、位置合わせ手段１００Ｃは、誤ったピークに対して位置合わせしてしまう可能性をなくすことができる。そのため、位置合わせ手段１００Ｃを有する露光装置２００は、高精度な位置合わせを行うことができるので、解像度が可能となる。また、急激に光量がピークに達するので、全てのピークをスキャンする必要がなくなり、迅速な位置検出が可能となる。その結果、高精度で簡単な位置合わせが可能となり、スループットと生産性を向上させることができる。また、この場合、段差は露光光の波長λ及び投影光学系２４０の開口数ＮＡから決まる焦点深度ＤＯＦ(=ｋλ/(ＮＡ^２) ｋ:定数)よりも小さくする必要がある。尚、本実施形態では、２つのｘ又はｙ方向のマークの一方に段差を加えることにより、ｘ、ｙ及びｚ方向の位置を測定しているが、ｘ及びｚ方向のみ又はｙ及びｚ方向のみの測定を行ってもよい。更に、ウェハ基準マーク１３０Ｃと同様にレチクル基準マーク１２０も変更することが可能である。

以下、図１を参照して、本発明の例示的な露光装置２００について説明する。露光装置２００は、図１に示すように、回路パターンが形成されたマスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）２２０を照明する照明装置２１０と、レチクル２２０を支持するレチクルステージ２３０と、照明された回路パターンを被露光体２５０に投影する投影光学系２４０と、被露光体２５０を支持するウェハステージ２６０とを有する。

露光装置２００は、例えば、ステップアンドリピート方式やステップアンドスキャン方式でレチクル２２０に形成された回路パターンを被露光体２５０に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィ工程に好適であり、以下、本実施形態ではステップアンドスキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）を例に説明する。ここで、「ステップアンドスキャン方式」は、レチクルに対して被露光体を連続的にスキャンしてレチクルパターンを被露光体に露光すると共に、１ショットの露光終了後被露光体をステップ移動して、次のショットの露光領域に移動する露光方法である。「ステップアンドリピート方式」は、被露光体のショットの一括露光ごとに被露光体をステップ移動して次のショットを露光領域に移動する露光方法である。

照明装置２１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２２０を照明し、光源部２１２と照明光学系２１４とを有する。

光源部２１２は、例えば、光源としてレーザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ_２レーザーなどを使用することができる。しかし、レーザーの種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用してもよいし、そのレーザーの個数も限定されない。例えば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固体レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンスに起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペックルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動させてもよい。また、光源部２１２にレーザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部２１２に使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明光学系２１４は、レチクル２２０を照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光学系２１４は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。

レチクル２２０は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、図示しないレチクルステージに支持及び駆動される。レチクル２２０から発せられた回折光は投影光学系２４０を通り被露光体２５０上に投影される。被露光体２５０は、被露光体や液晶基板などの被露光体でありレジストが塗布されている。レチクル２２０と被露光体２５０とは共役の関係にある。スキャナーの場合は、レチクル２２０と被露光体２５０を走査することによりレチクル２２０のパターンを被露光体２５０上に転写する。ステッパーの場合は、レチクル２２０と被露光体２５０を静止させた状態で露光が行われる。

レチクルステージ２３０は、図示しないレチクルチャックを介してレチクル２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にレチクルステージ３０を駆動することでレチクル２０を移動することができる。ここで、レチクル２０又は被露光体５０の面内で走査方向をＹ軸、それに垂直な方向をＸ軸、レチクル２０又は被露光体５０の面に垂直な方向をＺ軸とする。

投影光学系２４０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方法の分散が生じるように構成したりする。

被露光体２５０にはフォトレジストが塗布されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プリベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地との密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶剤を除去する。

ウェハステージ２６０は、被露光体２５０を支持する。ウェハステージ２６０は、当業界で周知のいかなる構成をも適用することができるので、ここでは詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、ウェハステージ２６０は、リニアモーターを利用してＸＹ方向に被露光体２５０を移動することができる。レチクル２２０と被露光体２５０は、例えば、同期走査され、ウェハステージ２６０と図示しないレチクルステージの位置は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウェハステージ２６０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられる。レチクルステージ及び投影光学系２４０は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置されたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。

制御部３００は、後述する測定部３３０の測定結果に基づいて、後述する駆動部３５０の駆動を制御する。

測定部３３０は、レチクルステージ２３０及びウェハステージ２６０の位置を測定し、制御部３００に伝達する機能を有する。

駆動部３５０は、制御部３００からの指令によってレチクルステージ２３０及びウェハステージ２６０を駆動させる機能を有する。

以下、図９を参照して、位置検出方法及び位置合わせ方法を説明する。ここで、図９は、位置合わせ手段を用いた位置検出方法及び位置合わせ方法を示すフローチャートである。

まず、レチクルステージ２３０とウェハステージ２６０を駆動させる（ステップ１００２）。ここでは、制御部３００が測定部３３０によって位置情報を読み取って、駆動部３５０を駆動させ、レチクルステージ２３０とウェハステージ２６０をＸ、Ｙ軸方向に駆動させる。その後、測定部３３０は、レチクルステージ２３０とウェハステージ２６０の高さの測定も行い、レチクルステージ２３０とウェハステージ２６０をＺ軸方向に駆動させる。この場合、駆動部３５０は、投影光学系２４０の結像面に焦点が合うようにレチクルステージ２３０とウェハステージ２６０を駆動する。

次に、光電検出器１６０がウェハ基準マーク１３０を透過した光をｘ方向にスキャンして、光量のピークを検出する（ステップ１００４）。そして、検出されたピークは、制御部３００に伝達される（ステップ１００６）。ここでは、スキャン方向は、ｘ方向であれば左右のどちらからでも良い。また、ｘ方向にスキャンするとき、制御部３００は、ピーク位置（位置情報）を光電検出器１６０から読み取って、ウェハステージ２６０のスキャン位置を記憶する。そして、スキャンにより発生するピーク位置は順次制御部３００によって記憶される。

次に、光電検出器１６０がウェハ基準マーク１３０を透過した光をｙ方向にスキャンして、光量のピークを検出する（ステップ１００８）。そして、検出されたピークは、制御部３００に伝達される（ステップ１０１０）。ここでも、ステップ１００４及び１００６同様に、スキャン方向は、ｙ方向であれば左右のどちらからでも良い。また、ｙ方向にスキャンするとき、制御部３００は、ピーク位置を光電検出器１６０から読み取って、ウェハステージ２６０のスキャン位置を記憶する。そして、スキャンにより発生するピーク位置は順次、制御部３００によって記憶される。この場合、実施形態の位置合わせ手段１００Ａ乃至Ｃを使用することで、ｘ、ｙ方向のスキャンが同時に行うことができるので、迅速な位置検出が可能となる。それにより、高精度で簡単な位置合わせが可能となり、スループットと生産性を向上させることができる。

ｘ、ｙ方向のピーク位置に基づいて、レチクルステージ２３０とウェハステージ２６０を調整する（ステップ１０１２）。ここでは、制御部３００は記憶されたピーク位置を調べて、ｘ、ｙ方向でそれぞれ最大となるピーク位置を求める。これは、レチクルステージ２３０とウェハステージ２６０のスキャン開始位置が分かっているため、その開始位置から最大ピークが現れるまでの距離を求めることにより簡単に計算できる。その後、最大のピーク位置が求まると、レチクルステージ２３０とウェハステージ２６０をピーク位置へ駆動させる。

ｚ方向へレチクルステージ２３０とウェハステージ２６０を駆動させる（ステップ１０１４）。ここでは、z方向の位置合わせは、図示しない測定部によって、フォーカスを測定して、フォーカスが合ったところで、唯一のピークを検出し、ピークのｚ座標及びピーク位置を制御部３００に記憶させる。

ｘ、ｙ、ｚ方向のピーク位置が所望の閾値の信号レベルよりも高いかどうかを判断する（ステップ１０１６）。ｘ、ｙ、ｚ方向のピーク位置が所望の閾値の信号レベルが高ければ位置合わせを終了する（ステップ１０１８）。ｘ、ｙ、ｚ方向のピーク位置が所望の閾値の信号レベルが低ければ、ｘ、ｙ、ｚのピーク位置を初期位置として更新して、ステップ１００２へ戻る（ステップ１０２０）。この方式は他の軸がある程度合っていないと十分な信号レベルが得られないので、位置ずれが大きい場合は、このように繰り返すことが必要となる。

また、本実施例はレチクルが反射型のＥＵＶ露光装置への適用例を示したが、レチクルが透過型のｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ_２を光源とした露光装置にも有用であることは言うまでも無い。この位置合わせ方法によって、ピークの判断が容易になり、位置合わせ手段１００は、誤ったピークに対して位置合わせしてしまう可能性をなくすことができる。そのため、位置合わせ手段１００を有する露光装置２００は、高精度な位置合わせを行うことができるので、解像度を向上させることが可能となる。また、急激に光量がピークに達するので、全てのスキャンする必要がなくなり、迅速な位置検出が可能となる。その結果、高精度で簡単な位置合わせが可能となり、スループットと生産性を向上させることができる。

露光において、光源部２１２から発せられた光束は、照明光学系２１４によりレチクル２２０を、例えば、ケーラー照明する。レチクル２２０を通過してレチクルパターンを反映する光は投影光学系２４０により被露光体２５０に結像される。露光装置２００が使用する照明光学系２１４及び投影光学系２４０は、本発明によるかかる照明光学系２１４のレンズなどを含んで紫外光、遠赤外光及び真空紫外光を高い透過率で透過する。したがって、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置２００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１０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を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（被露光体製造）では、シリコンなどの材料を用いて被露光体を製造する。ステップ４（被露光体プロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクと被露光体を用いてリソグラフィ技術によって被露光体上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成された被露光体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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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７）される。

図１１は、ステップ４の被露光体プロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、被露光体の表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、被露光体の表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、被露光体上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、被露光体にイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、被露光体に感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置２００によってマスクの回路パターンを被露光体に露光する。ステップ１７（現像）では、露光した被露光体を現像する。ステップ１８（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１９（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被露光体上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

本発明の位置合わせ手段を有する露光装置を示す概略構成図である。図１に示すレチクル基準マーク及びウェハ基準マークを示す概略平面図である。図２に示すレチクル基準マーク及びウェハ基準マークに使用される符号長が７のＰＮ符号を説明するための表及びグラフである。図１に示す本発明の位置合わせ手段のウェハ基準マークを光電検出器によって透過した光量を示すグラフである。図２に示すウェハ基準マークの第２の実施形態を示す概略斜視図である。図２に示すウェハ基準マークの第３の実施形態を示す概略斜視図である。図６に示す第３の実施形態であるウェハ基準マークに係る光電検出器の信号のグラフである。図２にウェハ基準マークの第４の実施形態を示す概略斜視図である。図１に示す位置合わせ手段を用いた位置合わせ方法を示すフローチャートである。図１に示す本発明のＥＵＶ露光装置を使用したデバイス（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。図１０に示すフローチャートのステップ４の被露光体プロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１００位置合わせ手段
１２０レチクル基準マーク
１３０ウェハ基準マーク
１６０光電検出器
２００露光装置
２１０照明装置
２２０レチクル
２３０レチクルステージ
２４０投影光学系
２５０被露光体
２６０ウェハステージ
３００制御部
３３０測定部
３５０駆動部

Claims

レチクルが載置され、かつ第１のマークを有するレチクルステージと、
ウェハが載置され、かつ第２のマークを有するウェハステージとを有し、
前記第１のマークと前記第２のマークとを位置合わせすることによって、前記レチクルと前記ウェハとを位置合わせし、前記レチクルを介して前記ウェハを露光する露光装置であって、
第１のマーク及び第２のマークは、互いに相似の形状を有し、かつ位置合わせ用の検出光を透過又は反射する複数のパターンをそれぞれ含み、前記複数のパターンの幅および間隔の少なくとも一方は、互いに異なり、
前記複数のパターンは、互いに高さの異なる２つの面それぞれに配列されている
ことを特徴とする露光装置。
請求項１に記載の露光装置を用いてウェハを露光するステップと、
該露光されたウェハを現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。