JP5006761B2 - 位置合わせ方法、位置合わせ装置、露光方法、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置合わせ方法、位置合わせ装置、露光方法、露光装置及びデバイス製造方法に関する。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて液晶パネル等の表示素子や半導体素子を製造する際に、従来から露光装置が使用されている。露光装置は、マスクやレチクルなどの原版に描画されたパターンを投影光学系によって基板（例えば、ガラス基板、ウエハ等）に投影してパターンを転写する。

近年では、液晶テレビ等の普及に伴い、液晶パネル等の生産性がこれまで以上に重要視されてきている。露光装置では、例えば、原版と基板との位置合わせにおいて、基板に設けられた全ての計測マークを計測するのではなく、代表的な計測マークのみを計測する（即ち、計測数を減らす）ことでスループット（生産性）を向上させることが可能である。一方、計測数を減らすことで位置合わせ精度が劣化してしまうという問題が生じるように、スループットと位置合わせ精度との間にはトレードオフの関係がある。

そこで、位置合わせ精度の劣化を抑えながらスループットを向上させる技術が幾つか提案されている。例えば、最初の数枚の基板に対しては全ての計測マークを計測し、かかる計測から得られる各基板の補正量の平均値を用いることでその後の基板の計測数を減らす技術や要求される位置合わせ精度を満たすまで計測マークを選択する技術が提案されている。

また、隣接する複数のショット領域についての配列誤差の特徴を用いて基板上のショット配列に最適なアライメントモードを決定する（即ち、計測位置の数を減らす）技術も提案されている（特許文献１参照）。ここで、配列誤差の特徴とは、例えば、隣接ショット間における配列誤差の変化量及び標準偏差である。
特許第３５１３８９２号公報

しかしながら、全ての計測マークを計測した基板の補正量の平均値を用いるだけでは、全ての計測マークを計測していない基板の基板倍率やショット倍率の変動を検知することができないため、位置合わせ精度の劣化の原因となる。また、液晶パネル用の基板は大型化されているため、液晶パネルの製造工程において基板の拡大又は縮小が生じて基板毎にショット配列の形状が変化してしまう場合がある。このような場合、常に同じ計測マークを計測してもショット配列の形状変化を検知することができないため、位置合わせ精度の劣化を招いてしまう。

また、特許文献１では、ショット配列（位置や倍率など）が基板によって変化することを考慮して計測数を減らせるかどうかを評価し、アライメントモードを決定していないため、位置合わせ精度の劣化の原因となる。

そこで、本発明は、このような従来技術の課題に鑑みて、位置合わせ精度の劣化の抑制とスループットの向上を両立することができる位置合わせ方法を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての位置合わせ方法は、原版と、前記原版のパターンが形成される基板のショット領域との位置を合わせる位置合わせ方法であって、少なくとも１つの基板に形成された複数の計測マークのうち第１の数の計測マークを計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測された前記第１の数の計測マークに基づいて前記基板のショット領域の格子情報を算出する算出ステップと、前記算出ステップで算出された格子情報と前記複数の計測マークのうち前記第１の数よりも少ない第２の数の計測マークを計測した場合に算出される前記基板のショット領域の格子情報を予測する予測ステップと、前記算出ステップで算出された格子情報と前記予測ステップで予測された格子情報とのずれ量が許容範囲内であるかどうかを判定する第１の判定ステップと、前記第１の判定ステップで前記ずれ量が許容範囲内であると判定された場合に、前記複数の計測マークのうち前記第２の数の計測マークを計測する計測モードに移行させる移行ステップとを有することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、位置合わせ精度の劣化の抑制とスループットの向上を両立することができる位置合わせ方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略ブロック図である。露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式で原版２０のパターンを基板４０に露光する投影露光装置（所謂、スキャナー）である。露光装置１は、図１に示すように、照明光学系１０と、原版２０を載置する原版ステージ２５と、投影光学系３０と、基板４０を載置する基板ステージ４５と、搬送ユニット５０と、観察光学系６０と、制御部７０とを有する。なお、露光装置１において、各構成部材（特に、観察光学系６０及び制御部７０）は、原版２０と基板４０のショット領域との位置を合わせる位置合わせ装置としても機能する。

照明光学系１０は、図示しない光源からの光を用いて原版２０を照明する光学系である。

原版２０は、基板４０に転写すべきパターンを有し、マスクやレチクルを含む。原版２０は、原版ステージ２５に支持及び駆動される。原版２０と基板４０は、光学的に共役の関係に配置される。露光装置１はスキャナーであるため、原版２０と基板４０とを同期走査することによって、原版２０のパターンを基板４０に転写する。

原版ステージ２５は、例えば、静電チャックを介して原版２０を支持し、Ｙ軸駆動モータ２７に接続されている。なお、図１では図示していないが、原版ステージ２５は、Ｘ軸方向に原版ステージ２５を駆動するＸ軸駆動モータ、Ｚ軸方向に原版ステージ２５を駆動するＺ軸駆動モータなどにも接続されている。

Ｙ軸駆動モータ２７は、例えば、リニアモータなどで構成され、Ｙ軸方向に原版ステージ２５を駆動する。

レーザ干渉計２９は、原版ステージ２５の位置を検出して制御部７０に出力する。

投影光学系３０は、原版２０のパターンを基板４０に投影する光学系である。投影光学系３０は、本実施形態では、反射光学系であるが、屈折光学系や反射屈折光学系を使用することもできる。

基板４０は、原版２０のパターンが投影（転写）される基板であって、ガラスプレートやウエハなどを含む。

基板ステージ４５は、基板４０を支持し、Ｙ軸駆動モータ４７に接続されている。なお、図１では図示していないが、基板ステージ４５は、Ｘ軸方向に基板ステージ４５を駆動するＸ軸駆動モータ、Ｚ軸方向に基板ステージ４５を駆動するＺ軸駆動モータなどにも接続されている。

Ｙ軸駆動モータ４７は、例えば、リニアモータなどで構成され、Ｙ軸方向に基板ステージ４５を駆動する。

レーザ干渉計４９は、基板ステージ４５の位置を検出して制御部７０に出力する。

搬送ユニット５０は、基板４０を搬送する機能を有し、基板４０を露光装置１に搬入したり、基板４０を露光装置１から搬出したりする。

観察光学系６０は、後述するように、基板４０に形成された複数の計測マークを計測して、複数の計測マークの計測結果を制御部７０に出力する計測部として機能する。

制御部７０は、ＣＰＵ、メモリなどの記憶装置、キーボードやマウスなどを含む入力部、ディスプレイなどを含む出力部で構成される。制御部７０は、レーザ干渉計２９及び４９の検出結果に基づいて、Ｙ軸駆動モータ２７及び４７を介して原版ステージ２５及び基板ステージ４５の駆動を制御する。また、制御部７０は、本実施形態では、観察光学系６０で計測された複数の計測マークの計測結果に基づいて基板４０のショット領域の格子情報を算出し、算出された格子情報に基づいて第１の計測モードと第２の計測モードとの移行を制御する。ここで、格子情報とは、原版２０と基板４０のショット領域との相対的な位置ずれ量を含み、例えば、基板４０の倍率（平均倍率）や回転成分（平均回転成分）などで表される。また、第１の計測モードとは、基板４０に形成された複数の計測マークのうち設定された第１の数の計測マークを計測する計測モードである。第２の計測モードとは、基板４０に形成された複数の計測マークのうち第１の数よりも少ない第２の数の計測マークを計測する計測モードである。

以下、図２を参照して、露光装置１における露光シーケンスについて、特に、原版２０と基板４０との位置合わせに注目して説明する。基板４０は、本実施形態では、図３に示すように、４つのショット領域Ｓ１乃至Ｓ４を有し、ショット領域Ｓ１乃至Ｓ４のそれぞれに６つの計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２が形成されているものとする。また、基板４０に形成された複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２の全てを計測する（即ち、第１の計測モードで計測する）基板の数を２枚とする。ここで、図３は、４つのショット領域Ｓ１乃至Ｓ４を有し、ショット領域Ｓ１乃至Ｓ４のそれぞれに６つの計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２が形成された基板４０を示す図である。

まず、ステップＳ１０２では、搬送ユニット５０が基板４０を露光装置１に搬入し、基板ステージ４５に基板４０が載置される。なお、搬送ユニット５０は第１のロットの１番目の基板４０から順に搬送する。ここでの説明では、第１のロットの１番目の基板４０が搬送され、基板ステージ４５に載置されたものとする。

次いで、ステップＳ１０４では、制御部７０が複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２の全てを計測する基板の数が所定の数に達したかどうかを判定する。基板の数が所定の数に達したと判定された場合にはステップＳ１０６に進み、基板の数が所定の数に達していないと判定された場合にはステップＳ１０８に進む。ここでの説明では、第１のロットの１番目の基板４０が基板ステージ４５に載置されており、基板の数が所定の数に達していないため、ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、基板４０に形成された計測マークが観察光学系６０の視野範囲内（計測範囲内）に位置するように、制御部７０がＸ軸駆動モータ、Ｙ軸駆動モータ４７及びＺ軸駆動モータを介して基板ステージ４５を駆動する。換言すれば、制御部７０は、基板に形成された計測マークを観察光学系６０が計測できるように、基板４０（計測マーク）をステップ移動させる。ここでは、制御部７０は、計測マークＭｌ１及びＭｒ１を観察光学系６０の視野範囲内に位置させる。

次に、ステップＳ１１０では、観察光学系６０が視野範囲内に位置している計測マークを計測する。観察光学系６０の計測結果は、制御部７０に出力される。ここでは、観察光学系６０は、計測マークＭｌ１及びＭｒ１を同時に計測する。

次いで、ステップＳ１１２では、制御部７０が観察光学系６０の計測結果に基づいてステップＳ１１０で計測した計測マークでの原版２０と基板４０との相対的なずれ量（Ｘ方向及びＹ方向）を算出する。また、制御部７０は、算出結果（原版２０と基板４０との相対的なずれ量）を計測マークの位置情報と共に記憶装置に記憶させる。ここでは、制御部７０は、観察光学系６０による計測マークＭｌ１及びＭｒ１の計測結果に基づいて原版２０と基板４０との相対的なずれ量ｘｌ１、ｙｌ１、ｘｒ１、ｙｒ１を算出して記憶装置に記憶させる。

次に、ステップＳ１１４では、制御部７０が計測マークの計測が終了したかどうかを判定する。計測マークの計測が終了していると判定された場合にはステップＳ１１６に進み、計測マークの計測が終了していないと判定された場合にはステップＳ１０８に戻る。

ステップＳ１０８乃至Ｓ１１４により、制御部７０は、ショット領域Ｓ１乃至Ｓ４に形成されている計測マークを計測マークＭｌ２及びＭｒ２、・・・、計測マークＭｌ１２及びＭｒ１２の順に観察光学系６０の視野範囲内に位置させ、観察光学系６０に計測させる。そして、制御部７０は、観察光学系６０の計測結果に基づいて、それぞれの計測マークの位置での原版２０と基板４０との相対的なずれ量ｘｌｉ、ｙｌｉ、ｘｒｉ、ｙｒｉ（ｉ＝１、２、・・・、１２）を算出し、記憶装置に記憶させる。

ステップＳ１１６では、制御部７０がステップＳ１１２で得られた原版２０と基板４０との相対的なずれ量ｘｌｉ、ｙｌｉ、ｘｒｉ、ｙｒｉに基づいて基板４０の配列補正量、倍率補正量及び回転補正量を算出する。

次に、ステップＳ１１８では、制御部７０が複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２の全てを計測した基板（即ち、第１の計測モードで計測された基板）であるかどうかを判定する。複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２の全てを計測した基板ではない（即ち、後述する第２の計測モードで計測された基板である）と判定された場合にはステップＳ１２０に進む。一方、複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２の全てが計測された基板であると判定された場合にはステップＳ１２２に進む。ここでの説明では、基板４０は第１のロットの１番目の基板であり、複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２の全てが計測された基板であるため、ステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２では、制御部７０が露光処理を実行する。具体的には、ステップＳ１１６で得られた基板４０の配列補正量、倍率補正量及び回転補正量に基づいて位置ずれを補正しながら原版２０のパターンを基板４０のショット領域Ｓ１乃至Ｓ４のそれぞれに露光する。

次に、ステップＳ１２４では、制御部７０が露光処理が終了したかどうか（即ち、基板４０のショット領域Ｓ１乃至Ｓ４の全てに原版２０のパターンが露光されたかどうか）を判定する。露光処理が終了していないと判定された場合には、ステップＳ１２２に戻り、原版２０のパターンを次のショット領域に露光する。一方、露光処理が終了したと判定された場合には、ステップＳ１２６に進み、搬送ユニット５０が露光装置１から基板４０を搬出する。

そして、第１のロットの２番目の基板が露光装置１に搬入されるが、複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２の全てを計測する基板の数が所定の数に達していないため、２番目の基板も１番目の基板と同様に処理される。

第１のロットの３番目の基板が露光装置１に搬入されると、複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２の全てを計測する基板の数が所定の数に達しているため、制御部７０は、ステップＳ１０６において、計測モード移行処理を実行する。

図４を参照して、ステップＳ１０６の計測モード移行処理について詳細に説明する。まず、ステップＳ２０２では、記憶装置に記憶させたそれぞれの計測マークの位置での原版２０と基板４０との相対的なずれ量から平均値ｘｌｉ_ａｖｅ、ｙｌｉ_ａｖｅ、ｘｒｉ_ａｖｅ、ｙｒｉ_ａｖｅ（ｉ＝１、２、・・・、１２）を算出する。

次いで、ステップＳ２０４では、ステップＳ２０２で得られた平均値及び記憶装置に記憶させた計測マークの位置情報に基づいて複数の計測マークの全てを計測した基板４０の平均倍率Ｍｐ_ａｖｅ及び回転成分Ｒｐ_ａｖｅを算出する。更に、複数の計測マークの全てを計測した基板４０のショット領域毎の平均倍率Ｍｓ_ａｖｅ及び回転成分Ｒｓ_ａｖｅを算出する。なお、複数の計測マークの全てを計測した基板４０は、本実施形態では、第１のロットの１番目及び２番目の基板である。

次に、ステップＳ２０６では、第１のロットの１番目の基板４０について、複数の計測マークのうち一部の計測マークのみを計測した場合に算出される基板４０の倍率Ｍｐ及び回転成分Ｒｐを求める。なお、一部の計測マークのみを計測した場合とは、ステップＳ２０６では、例えば、図５に示すように、計測マークＭｒ１及びＭｌ１、Ｍｒ８及びＭｌ８のみを計測する場合である。そして、以下の式１から計測マークのそれぞれの位置でのずれ量（予測値）を予測する。ここで、図５は、複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２のうち一部の計測マークのみを計測する第２の計測モードの一例を説明するための図である。

ｘｌｉ＝ｘｌｉ_ａｖｅ＋（Ｍｐ−Ｍｐ_ａｖｅ）×Ｘ＋（Ｒｐ−Ｒｐ_ａｖｅ）×Ｙ＋Ｓ_ｘ
ｙｌｉ＝ｙｌｉ_ａｖｅ＋（Ｍｐ−Ｍｐ_ａｖｅ）×Ｙ＋（Ｒｐ−Ｒｐ_ａｖｅ）×Ｘ＋Ｓ_ｙ
ｘｒｉ＝ｘｒｉ_ａｖｅ＋（Ｍｐ−Ｍｐ_ａｖｅ）×Ｘ＋（Ｒｐ−Ｒｐ_ａｖｅ）×Ｙ＋Ｓ_ｘ
ｙｒｉ＝ｙｒｉ_ａｖｅ＋（Ｍｐ−Ｍｐ_ａｖｅ）×Ｙ＋（Ｒｐ−Ｒｐ_ａｖｅ）×Ｘ＋Ｓ_ｙ
・・・（式１）
但し、式１において、（Ｘ、Ｙ）は、Ｓ１のショット領域の中心位置から各計測マークの位置までの距離である。また、（Ｓ_ｘ、Ｓ_ｙ）は、１番目の基板のＳ１のショット領域の中心位置ずれ量−Ｓ１のショット領域の平均値の中心位置ずれ量である。

ステップＳ２０８では、ステップＳ２０６で得られた各計測マークの位置でのずれ量（予測値）とステップＳ１１２で得られた実際のずれ量（計測値）との差分の最大値ｄ_ｍａｘが許容範囲内であるかどうかを判定する（第１の判定ステップ）。予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘが許容範囲内であると判定された場合にはステップＳ２１０に進み、予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘが許容範囲内ではないと判定された場合にはステップＳ２１４に進む。

ステップＳ２１０では、複数の計測マークの全てを計測した基板（第１の計測モードで計測した基板）の全てについて、予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘの評価（即ち、ステップＳ２０８の判定）を行ったかどうかを判定する。複数の計測マークの全てを計測した基板の全てについて、予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘの評価を行ったと判定された場合には、ステップＳ２１２に進む。一方、複数の計測マークの全てを計測した基板の全てについて、予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘの評価を行っていないと判定された場合には、ステップＳ２０６に戻り、次の基板（第１のロッドの２番目の基板）を同様に処理する。

ステップＳ２１２では、複数の計測マークの全てを計測する計測モードから図５に示す計測マークＭｒ１及びＭｌ１、Ｍｒ８及びＭｌ８のみを計測する計測モード（第２の計測モード）に移行させる。

ステップＳ２１４では、第１のロットの１番目の基板４０について、複数の計測マークのうち一部の計測マークのみを計測した場合に算出される基板４０の倍率Ｍ’ｐ及び回転成分Ｒ’ｐ、基板４０のショット領域の倍率Ｍ’ｓ及び回転成分Ｒ’ｓを求める。なお、一部の計測マークのみを計測した場合とは、ステップＳ２１４では、例えば、図６に示すように、計測マークＭｒ１及びＭｌ１、Ｍｒ５及びＭｌ５、Ｍｒ８及びＭｌ８、Ｍｒ１１及びＭｌ１１のみを計測する場合である。そして、以下の式２から計測マークのそれぞれの位置でのずれ量（予測値）を予測する。ここで、図６は、複数の計測マークＭｒ１乃至Ｍｒ１２、Ｍｌ１乃至Ｍｌ１２のうち一部の計測マークのみを計測する第２の計測モードの一例を説明するための図である。

ｘｌｉ＝ｘｌｉ_ａｖｅ＋（Ｍ’ｓ−Ｍｓ_ａｖｅ）＋（Ｒ’ｐ−Ｒｐ_ａｖｅ）×Ｙ＋Ｓ_ｘｊ
ｙｌｉ＝ｙｌｉ_ａｖｅ＋（Ｍ’ｐ−Ｍｐ_ａｖｅ）×Ｙ＋（Ｒ’ｓ−Ｒｓ_ａｖｅ）＋Ｓ_ｙｊ
ｘｒｉ＝ｘｒｉ_ａｖｅ＋（Ｍ’ｓ−Ｍｓ_ａｖｅ）＋（Ｒ’ｐ−Ｒｐ_ａｖｅ）×Ｙ＋Ｓ_ｘｊ
ｙｒｉ＝ｙｒｉ_ａｖｅ＋（Ｍ’ｐ−Ｍｐ_ａｖｅ）×Ｙ＋（Ｒ’ｓ−Ｒｐ_ａｖｅ）＋Ｓ_ｙｊ
・・・（式２）
但し、式２において、Ｙは各ショット領域の中心位置からの各計測マークまでの距離である。また、（Ｓ_ｘｊ、Ｓ_ｙｊ）（ｊ＝１、２、３、４）は、１番目の基板のｊのショット領域の中心位置ずれ量−ｊのショット領域の平均値の中心位置ずれ量である。

ステップＳ２１６では、ステップＳ２１４で得られた各計測マークの位置でのずれ量（予測値）とステップＳ１１２で得られた実際のずれ量（計測値）との差分の最大値ｄ_ｍａｘが許容範囲内であるかどうかを判定する（第１の判定ステップ）。予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘが許容範囲内であると判定された場合にはステップＳ２１８に進み、予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘが許容範囲内ではないと判定された場合にはステップＳ２２２に進む。

ステップＳ２１８では、複数の計測マークの全てを計測した基板（第１の計測モードで計測した基板）の全てについて、予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘの評価（即ち、ステップＳ２１６の判定）を行ったかどうかを判定する。複数の計測マークの全てを計測した基板の全てについて、予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘの評価を行ったと判定された場合には、ステップＳ２２０に進む。一方、複数の計測マークの全てを計測した基板の全てについて、予測値と計測値との差分の最大値ｄ_ｍａｘの評価を行っていないと判定された場合には、ステップＳ２２２に進む。

ステップＳ２２０では、複数の計測マークの全てを計測する計測モード（第１の計測モード）から図６に示す計測マークＭｒ１及びＭｌ１、Ｍｒ５及びＭｌ５、Ｍｒ８及びＭｌ８、Ｍｒ１１及びＭｌ１１のみを計測する計測モード（第２の計測モード）に移行させる。

ステップＳ２２２では、複数の計測マークの全てを計測する計測モード（第１の計測モード）を維持する。このとき、記憶装置に記憶させた第１のロットの１番目及び２番目の基板４０についてのずれ量を破棄してもよいし、第１のロットの１番目又は２番目の基板４０についてのずれ量のみを破棄してもよい。換言すれば、第１のロットの３番目の基板と４番目の基板を複数の計測マークの全てを計測する新たな基板としてもよいし、第１のロットの１番目又は２番目の基板と３番目の基板を複数の計測マークの全てを計測する基板としてもよい。

ステップＳ２１２又はＳ２２０で計測モードが移行された場合にも、制御部７０は、ステップＳ１０８において、移行した計測モードで計測する計測マークが観察光学系６０の視野範囲内に位置するように基板ステージ４５を駆動する。例えば、ステップＳ２１２で計測モードが移行された場合には、まず、計測マークＭｒ１及びＭｌ１が観察光学系６０の視野範囲内に位置するように、次に、計測マークＭｒ８及びＭｌ８が観察光学系６０の視野範囲内に位置するように基板ステージ４５を駆動する。そして、観察光学系６０の視野範囲内に位置している計測マークを計測し（ステップＳ１１０）、かかる計測結果に基づいて原版２０と基板４０との相対的なずれ量を算出する（ステップＳ１１２）。

なお、ステップＳ２１２又はＳ２２０で計測モードが移行された場合には、ステップＳ１１８において、複数の計測マークの全てを計測した基板ではないと判定されるため、上述したように、ステップＳ１２０に進む。

ステップＳ１２０では、制御部７０は、式１に基づいて全ての計測マークの位置でのずれ量を算出し、計測した計測マークの位置でのずれ量の計測値と予測値との差分が許容範囲内であるかどうかを判定する（第２の判定ステップ）。予測値と計測値との差分が許容範囲内であると判定された場合には、ステップＳ１２２に進み、露光処理が実行される。一方、予測値と計測値との差分が許容範囲内ではないと判定された場合には、ステップＳ１２８に進み、複数の計測マークのうち一部を計測する計測モード（第２の計測モード）から複数の計測マークの全てを計測する計測モード（第１の計測モード）に移行させる。このとき、ステップＳ２２２と同様に、記憶装置に記憶させたずれ量を破棄する。

このように、本実施形態によれば、各計測マークの位置でのずれ量（予測値と計測値との差分）に基づいて複数の計測マークの全てを計測する計測モードと複数の計測マークのうち一部を計測する計測モードとを切り替えることができる。また、複数の計測マークのうち一部を計測する計測モードにおいても、予測値と計測値との差分に応じて計測する計測マークの数を変更することができる。また、複数の計測マークのうち一部を計測する計測モードに移行した場合でも、ずれ量の異なる基板に対しては複数の計測マークの全てを計測する計測モードに戻すことができる。従って、位置合わせ精度の劣化の抑制とスループットの向上を両立させることができる。

なお、ステップＳ１１２の露光処理の実行においては、計測モードに応じてスループットが最も向上する露光方向及び順序を決定することが好ましい。例えば、図３に示すように複数の計測マークの全てを計測する場合には、露光方向を矢印方向とし、露光順序をショット領域Ｓ４、Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１とするとよい。但し、計測マークＭｒ１及びＭｌ１、計測マークＭｒ２及びＭｌ２、・・・、計測マークＭｒ１２及びＭｌ１２の順に計測する。また、図５に示すように複数の計測マークのうち計測マークＭｒ１及びＭｌ１、Ｍｒ８及びＭｌ８を計測する場合には、露光方向を矢印方向とし、露光順序をショット領域Ｓ３、Ｓ４、Ｓ１、Ｓ２とするとよい。但し、計測マークＭｒ１及びＭｌ１、計測マークＭｒ８及びＭｌ８の順に計測する。また、図６に示すように複数の計測マークのうち計測マークＭｒ１及びＭｌ１、Ｍｒ５及びＭｌ５、Ｍｒ８及びＭｌ８、Ｍｒ１１及びＭｌ１１を計測する場合には、露光方向を矢印方向とし、露光順序をショット領域Ｓ４、Ｓ３、Ｓ２、Ｓ１とするとよい。但し、計測マークＭｒ１及びＭｌ１、計測マークＭｒ５及びＭｌ５、計測マークＭｒ８及びＭｌ８、計測マークＭｒ１１及びＭｌ１１の順に計測する。

本実施形態では、図７に示すように、第１のロットの１番目及び２番目の基板に対しては複数の計測マークの全てを計測し、ずれ量の予測値と計測値との差分が許容範囲内であれば、３番目以降の基板に対しては複数の計測マークの一部のみを計測する。また、例えば、１０番目の基板において予測値と計測値との差分が許容範囲内でなくなった場合には、１０番目及び１１番目の基板に対して複数の計測マークの全てを計測する。そして、ずれ量の予測値と計測値との差分が許容範囲内であれば、１２番目以降の基板に対しては複数の計測マークの一部のみを計測する。なお、ロット間で基板の格子情報のばらつきが小さい場合には、ロット毎に所定の数の基板に対して複数の計測マークの全てを計測する必要はなく、図７に示すように、ロットの最初の基板のみに対して複数の計測マークの全てを計測してもよい。これにより、ロット単位でのスループットを向上させることができる。但し、予測値と計測値との差分が許容範囲内ではない場合には、所定の数の基板に対して複数の計測マークの全てを計測する必要がある。ここで、図７は、露光装置１において、原版２０と基板４０との位置合わせでの計測モードの移行を概念的に示す図である。

また、本実施形態では、計測マークの位置でのずれ量の予測値と実測値との差分に基づいて計測モードを移行させている。但し、複数の計測マークの全てを計測した基板のショット領域毎の倍率Ｍｓ_ｉｊ（ｉ＝１、２、３、４：ｊ＝１、２、・・・）から各ショット領域の倍率変動の指標として分散を求め、かかる分散に基づいて計測モードを移行させてもよい。但し、ｉはショット領域の番号、ｊは複数の計測マークの全てを計測した基板の番号である。

次に、図８及び図９を参照して、露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。上述したように、露光装置１は、原版２０と基板４０との位置合わせ精度の劣化の抑制とスループットの向上を両立させることができ、優れた露光性能を発揮することができる。従って、露光装置１は、高いスループットで経済性よくデバイス（半導体デバイス、液晶デバイスなど）を提供することが可能である。

図８は、デバイス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、半導体デバイス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（原版製作）では、設計した回路パターンを形成した原版を製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は、前工程と呼ばれ、原版とウエハを用いてリソグラフィー技術によってウエハ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、これが出荷（ステップ７）される。

図９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１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ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、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によって原版の回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。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ウエハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略ブロック図である。 図１に示す露光装置の露光シーケンスを説明するためのフローチャートである。 ４つのショット領域を有し、かかる４つのショット領域のそれぞれに６つの計測マークが形成された基板を示す図である。 図２に示すステップＳ１０６の計測モード移行処理の詳細なフローチャートである。 複数の計測マークのうち一部の計測マークのみを計測する第２の計測モードの一例を説明するための図である。 複数の計測マークのうち一部の計測マークのみを計測する第２の計測モードの一例を説明するための図である。 図１に示す露光装置において、原版と基板との位置合わせでの計測モードの移行を概念的に示す図である。 デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。 図８に示すステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１ 露光装置
１０ 照明光学系
２０ 原版
２５ 原版ステージ
２７ Ｙ軸駆動モータ
２９ レーザ干渉計
３０ 投影光学系
４０ 基板
４５ 基板ステージ
４７ Ｙ軸駆動モータ
４９ レーザ干渉計
５０ 搬送ユニット
６０ 観察光学系
７０ 制御部

Claims (5)

1. 原版と、前記原版のパターンが形成される基板のショット領域との位置を合わせる位置合わせ方法であって、
   少なくとも１つの基板に形成された複数の計測マークのうち第１の数の計測マークを計測する計測ステップと、
   前記計測ステップで計測された前記第１の数の計測マークに基づいて前記基板のショット領域の格子情報を算出する算出ステップと、
   前記算出ステップで算出された格子情報に基づいて前記複数の計測マークのうち前記第１の数よりも少ない第２の数の計測マークを計測した場合に算出される前記基板のショット領域の格子情報を予測する予測ステップと、
   前記算出ステップで算出された格子情報と前記予測ステップで予測された格子情報とのずれ量が許容範囲内にある場合に、前記複数の計測マークのうち前記第２の数の計測マークを計測する計測モードに移行させる移行ステップとを有することを特徴とする位置合わせ方法。
2. 前記格子情報は、前記基板の平均倍率及び平均回転成分を含むことを特徴とする請求項１記載の位置合わせ方法。
3. 前記複数の計測マークのうち前記第２の数の計測マークを計測する計測モードに移行した場合に、前記第２の数の計測マークの計測結果に基づいて算出された前記基板のショット領域の格子情報と前記予測ステップで予測された格子情報とのずれ量が許容範囲内にない場合に、前記複数の計測マークのうち前記第１の数の計測マークを計測する計測モードに移行させる移行ステップを更に有することを特徴とする請求項１記載の位置合わせ方法。
4. 原版を介して基板を露光する露光装置であって、
   前記基板に形成された計測マークを計測する計測部と、
   前記計測部の計測モードを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記計測部で計測された複数の計測マークのうち第１の数の計測マークに基づいて前記基板のショット領域の格子情報を算出し、
   前記算出された格子情報に基づいて前記複数の計測マークのうち前記第１の数よりも少ない第２の数の計測マークを計測した場合に算出される前記基板のショット領域の格子情報を予測し、
   前記算出された格子情報と前記予測された格子情報とのずれ量が許容範囲内にある場合に、前記計測部の計測モードを、前記複数の計測マークのうち前記第２の数の計測マークを計測する計測モードに移行させる、ことを特徴とする露光装置
5. 請求項４記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
   前記ステップで露光された基板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。

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