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JP6926596B2 - 露光装置および露光方法 - Google Patents

露光装置および露光方法 Download PDF

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Description

本発明は、露光装置および露光方法に関する。更に詳しくは、本発明は、ステップ・アンド・リピート方式にてショット毎にアライメントを行う露光装置および露光方法に関する。
従来、マスクに形成されているマスクパターンをワークに露光処理する際、ワーク上の露光領域を複数の領域に分割し、ワークが載置されたワークステージを所定量ずつ移動させながら、ワーク上の分割された各領域を順番に露光する方法が取られている。この方法は、一般に、逐次露光やステップ・アンド・リピート露光と呼ばれている（以下、「逐次露光」と呼ぶ。）。例えば、特許文献１には、マスクに形成されたパターンをワークに逐次露光する方法が開示されている。
特許第４５６１２９１号公報
ところで、逐次露光は、同一パターンを複数のショットに分けてワークステージを逐次動かしながらワーク上に露光していく。このような逐次露光においては、ショット毎にアライメントを行うこと（ウエハの場合、「ダイ・バイ・ダイ・アライメント」と呼ばれる。）が最も重ね合わせ精度が良い。しかしながら、この場合、ワーク上に、各ショット領域にそれぞれ対応して形成されたアライメントマークを、ショット毎に順次サーチする必要があるため、マークサーチに時間がかかり、スループットが低下してしまうという問題がある。
そこで、本発明は、逐次露光において、スループットを低下させることなく、ショット毎のアライメントを適切に行うことを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る露光装置の一態様は、マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して、ワーク上に形成された複数のショット領域に順次転写する露光装置であって、前記複数のショット領域は、前記ワーク上において第１の方向および該第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってそれぞれ配列されており、前記ワーク上に形成された、前記複数のショット領域の内の前記第１の方向に沿って配列された第１の列に属する複数のショット領域をそれぞれ第１のショット領域として、複数の前記第１のショット領域に対応するアライメントマークをそれぞれ検出する第１検出部と、前記ワーク上に形成された、前記第１の列に対して前記第２の方向に隣接する第２の列に属する複数のショット領域をそれぞれ第２のショット領域として、複数の前記第２のショット領域に対応するアライメントマークをそれぞれ検出する第２検出部と、前記複数のショット領域の前記転写を制御する制御部と、を備える。前記制御部は、前記第２の方向に隣接する１つの行に属する前記第１のショット領域と前記第２のショット領域について、前記第１検出部による前記アライメントマークの検出と、前記第２検出部による前記アライメントマークの検出とを同時に行い、前記第１検出部および前記第２検出部による検出結果に基づいて、前記第１のショット領域の位置情報および前記第２のショット領域の位置情報をそれぞれ算出して記憶し、続いて、算出された前記第１のショット領域の位置情報に基づいて、前記マスクと前記第１のショット領域との位置合わせを行って、前記第１のショット領域への前記転写を行う処理を、前記第１の方向に沿って１行ずつ順に繰り返し行い、前記第１の列に属するすべての前記第１のショット領域への前記転写を行った後、記憶された前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域の前記位置情報に基づいて、前記マスクと前記第２のショット領域との位置合わせを行って、前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域への前記転写を、前記第１の方向に順に連続して行う。
このように、異なる複数のショット領域にそれぞれ対応する複数のアライメントマークを同時に検出し、その検出結果に基づいて、これら複数のショット領域に対する逐次露光を行う。これにより、各ショット領域にそれぞれ対応して形成されたアライメントマークを、ショット領域毎に順次サーチする場合と比較して、マークサーチ時間を短縮することができる。したがって、スループットを低下させることなく、ショット毎のアライメントを適切に行うことができる。
また、第１の列と第２の列とについて、アライメントマークの同時サーチを行った結果に基づいてショット領域の位置情報を算出しながら、第１の列に対する露光を行う。そして、第１の列の露光が終了した後、第２の列について露光を行う。このとき、第２の列の各ショット領域については、第１の列への露光時に位置情報が算出、記憶されているため、記憶された位置情報を用いてショット露光を連続して行うことができる。したがって、適切にスループットを向上させることができる。
さらに、上記の露光装置において、前記制御部は、前記第２の方向に互いに隣接する各列において、前記第１の方向における反対方向に順に前記転写を行ってもよい。この場合、よりスループットを向上させることができる。
また、上記の露光装置において、前記制御部は、前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域への前記転写を行った後、前記第２の列に対して前記第２の方向における前記第１の列とは反対側に隣接する列を、新たに前記第１の列として設定してもよい。これにより、ワーク上のすべてのショット領域に対し、スループットを低下させることなく、精度良く逐次露光を行うことができる。
さらにまた、上記の露光装置において、前記制御部は、新たに前記第１の列として設定した列が、前記第２の方向における最端の列である場合、前記第１検出部による前記アライメントマークの検出のみを行い、前記第２検出部による前記アライメントマークの検出を行わなくてもよい。これにより、ショット領域の列の数が、第１の列と第２の列とを合わせた組の数で割り切れないような場合にも適切に対応することができる。
また、上記の露光装置において、前記第２のショット領域は、前記第２の方向に隣接する複数のショット領域であってもよい。つまり、第２検出部は、第２の方向に隣接する複数のショット領域にそれぞれ対応するアライメントマークを検出してもよい。これにより、３列以上同時にアライメントマークをサーチすることができ、よりスループットを向上させることができる。
さらに、上記の露光装置において、前記第１検出部は、前記投影光学系の光軸に対して前記第１の方向における一方の側に配置され、前記第２検出部は、前記第１検出部に対して前記第２の方向に離間して配置されていてもよい。
このように、異なる複数のショット領域にそれぞれ対応する複数のアライメントマークを同時に検出可能な構成とすることで、異なる複数のショット領域にそれぞれ対応する複数のアライメントマークを同時に検出した結果に基づいて、これら複数のショット領域への逐次露光を行うことができる。したがって、スループットを低下させることなく、ショット毎のアライメントを適切に行うことができる。
また、本発明に係る露光方法の一態様は、マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して、ワーク上に形成された複数のショット領域に順次転写する露光方法であって、前記複数のショット領域は、前記ワーク上において第１の方向および該第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってそれぞれ配列されており、前記ワーク上に形成された、前記複数のショット領域の内の前記第１の方向に沿って配列された第１の列に属する複数のショット領域をそれぞれ第１のショット領域とし、前記ワーク上に形成された、前記第１の列に対して前記第２の方向に隣接する第２の列に属する複数のショット領域をそれぞれ第２のショット領域とし、前記第２の方向に隣接する１つの行に属する前記第１のショット領域と前記第２のショット領域について、対応するアライメントマークの検出を同時に行い、前記アライメントマークの検出結果に基づいて、前記第１のショット領域の位置情報および前記第２のショット領域の位置情報をそれぞれ算出して記憶し、続いて、算出された前記第１のショット領域の位置情報に基づいて、前記マスクと前記第１のショット領域との位置合わせを行って、前記第１のショット領域への前記転写を行う処理を、前記第１の方向に沿って１行ずつ順に繰り返し行う第１の転写ステップと、前記第１の列に属するすべての前記第１のショット領域への前記転写を行った後、前記第１の転写ステップにおいて記憶された前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域の前記位置情報に基づいて、前記マスクと前記第２のショット領域との位置合わせを行って、前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域への前記転写を、前記第１の方向に順に連続して行う第２の転写ステップと、を含む。
本発明によれば、逐次露光において、スループットを低下させることなく、ショット毎のアライメントを行うことができる。
本実施形態の露光装置を示す概略構成図である。 ワークアライメントマークの配置例である。 検出部の配置例である。 制御部が実行する露光処理手順を示すフローチャートである。 第１列および第２列の第１のワークマークの同時サーチを示す図である。 第１列および第２列の第２のワークマークの同時サーチを示す図である。 １番目のショット領域の露光を示す図である。 第１列の露光が完了した状態を示す図である。 ７番目のショット領域の露光を示す図である。 第３列および第４列の第１のワークマークの同時サーチを示す図である。 最終列の第１のワークマークのサーチを示す図である。 ３つのカメラを備える検出部の例を示す図である。 ３つのカメラを備える場合の動作を説明する図である。 ３つのカメラを備える場合の動作を説明する図である。 ３つのカメラを備える場合の動作を説明する図である。 ３つのカメラを備える場合の動作を説明する図である。 ３つのカメラを備える場合の動作を説明する図である。 ３つのカメラを備える場合の動作を説明する図である。 ３つのカメラを備える場合の動作を説明する図である。 ４つのカメラを備える検出部の例を示す図である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の露光装置１００を示す概略構成図である。露光装置１００は、ワークＷ上を複数のショット領域に分割し、各ショット領域を逐次露光する露光装置である。
（露光装置の構成）
露光装置１００は、光照射部１０と、マスクステージ２０と、投影光学系３０と、ワークステージ４０と、を備える。ここで、ワークＷは、例えばプリント基板やシリコンウエハ、ガラス基板等とすることができる。また、このワークＷは、例えばチップが搭載されたワークであってもよい。
光照射部１０は、光源であるランプ１１と、ランプ１１からの光を反射して集光する集光鏡１２とを備え、露光光Ｌを出射する。
マスクステージ２０は、ワークＷに露光（転写）されるマスクパターンが形成されたマスクＭを、水平状態を保つように保持する。このマスクステージ２０は、不図示のマスクステージ制御部によって駆動されてＸＹ方向（Ｘ，Ｙ：マスクステージ２０面に平行で互いに直交する方向）に移動可能であるとともに、ＸＹ平面に対して垂直な軸（Ｚ軸）を中心としたθ方向に回転可能に構成されている。また、マスクＭには、マスクアライメントマーク（以下、「マスクマーク」という。）ＭＡＭが形成されている。
投影光学系３０は、投影レンズと倍率変更機構とを有し、マスクＭに形成されたマスクパターンをワークＷ上に投影する。ここで、倍率変更機構は、縦横同率の変更の他、例えば縦方向や横方向での変更や特定の角度方向での変更が可能であってもよい。
ワークステージ４０は、ワークＷを載置し、そのワークＷを保持する。このワークステージ４０は、後述するワークステージ制御部６３によって駆動されて、ＸＹ方向に移動可能である。また、ワークＷには、ワークアライメントマーク（以下、「ワークマーク」という。）ＷＡＭが形成されている。
図２は、ワークマークＷＡＭの一例である。この図２に示すワークＷ上には、Ｘ方向およびＸ方向に直交するＹ方向に沿ってそれぞれ所定の間隔で配列された、複数のショット領域Ａiが形成されている。ここで、添え字ｉは、逐次露光における各ショット領域の露光（ショット露光）の順番を示す番号であり、図２に示すワークＷの場合、ｉ＝１〜３０である。
ワークＷは、例えば、Ｘ方向に（図２の左側から右側へ）露光装置１００に搬入され、露光装置１００によって、まず、図２の一番右上のショット領域Ａ1に対してショット露光が施される。次に、ワークＷは、Ｙ方向（図２の下側から上側）に移動され、ショット領域Ａ2に対してショット露光が施される。このように、露光装置１００は、ワークＷをＹ方向に移動させながら、第１列に属するすべてのショット領域Ａ1〜Ａ6に対してショット露光を行う。
そして、第１列の露光が完了すると、露光装置１００は、ワークＷをＸ方向（図２の左側から右側へ）移動し、第２列に属するショット領域Ａ7に対してショット露光を行う。その後は、露光装置１００は、ワークＷをＹ方向（図２の上側から下側）に移動させながら、第２列に属する残りのショット領域Ａ8〜Ａ12に対してショット露光を行う。露光装置１００は、以上の処理を繰り返し、ＸＹ方向へワークＷを移動させながら、ワークＷ上のすべてのショット領域Ａiについて逐次露光していく。そして、最終列のショット露光が終了すると、ワークＷは露光装置１００から搬出される。
なお、以下の説明では、Ｘ方向をワークＷの搬送方向、Ｙ方向を露光方向ともいう。ここで、Ｙ方向が第１の方向に対応し、Ｘ方向が第２の方向に対応している。
本実施形態では、各ショット領域Ａiにそれぞれ２個のワークマークＷＡＭが形成されている場合について説明する。ここで、２個のワークマークＷＡＭは、各ショット領域ＡiのＸ方向における略中央位置に、それぞれＹ方向に離間して形成されているものとする。以下の説明では、２個のワークマークＷＡＭのうち、第１列における露光方向下流側（図２の上側）に形成されたワークマークＷＡＭを第１のワークマークＷＡＭ、第１列における露光方向上流側（図２の下側）に形成されたワークマークＷＡＭを第２のワークマークＷＡＭという。
さらに、本実施形態における露光装置１００は、図１に示すように、ワークマークＷＡＭを検出するための複数（本実施形態では２つ）の検出部５１および５２を備える。検出部５１、５２は、投影光学系３０に設けられており、投影光学系３０とともにＸＹ方向に移動可能である。図３に示すように、検出部５１は、カメラ５１ａとレベラ５１ｂとを備え、検出部５２は、カメラ５２ａとレベラ５２ｂとを備える。カメラ５１ａおよび５２ａは、例えばＣＭＯＳカメラとすることができる。また、レベラ５１ｂおよび５２ｂは、例えばレーザー変位計とすることができる。
カメラ５１ａとカメラ５２ａとは、投影光学系３０の光軸に対して、露光装置１００の正面側（第１列における露光方向上流側）に配置されている。また、カメラ５１ａのＸ方向における位置は、投影光学系３０の光軸のＸ方向における位置と一致させることができる。さらに、カメラ５１ａとカメラ５２ａとのＸ方向における距離は、可変であってよい。この場合、カメラ５１ａが固定され、カメラ５２ａが可変に構成されていてもよいし、カメラ５１ａとカメラ５２ａとが共に可変に構成されていてもよい。
図１に戻って、画像処理部６１は、カメラ５１ａ、５２ａが出力する画像を処理し、ワークマークＷＡＭの位置を検出する。制御部６２は、画像処理部６１によって検出されたワークマークＷＡＭの位置情報をもとに、各ショット領域の位置情報（例えば、マーク検出系の検出基準位置に対するずれ）を算出し、算出した各ショット領域の位置情報を記憶する。ワークステージ制御部６３は、制御部６２によって算出、記憶された各ショット領域の位置情報をもとに、各ショット領域の露光位置にワークステージ４０を移動させる。これにより、各ショット領域とマスクＭとの位置合わせが行われ、露光装置１００は、この状態でショット露光する。
本実施形態では、カメラ５１ａとカメラ５２ａとのＸ方向における距離を、ワークＷのＸ方向に隣り合う２列（第ｎ列、第ｎ＋１列）のショット間距離に設定する。なお、本実施形態では、ｎは奇数（ｎ＝１，３，５，…）とする。そして、カメラ５１ａとカメラ５２ａとは、第ｎ列と第ｎ＋１列とにおいて、Ｘ方向に隣り合う２つのショット領域に形成されたワークマークＷＡＭをそれぞれ同時に検出する。ここで、検出部５１が第１検出部に対応し、検出部５２が第２検出部に対応している。また、上記第ｎ列が第１の列に対応し、上記第ｎ＋１列が第２の列に対応している。
制御部６２は、カメラ５１ａおよび５２ａの検出結果から、それぞれ第ｎ列に属するショット領域の位置情報と第ｎ＋１列に属するショット領域の位置情報とを算出し、第ｎ列に属するショット領域の位置情報をもとに第ｎ列に属するショット領域の露光を制御する。このとき、制御部６２は、第ｎ＋１列に属するショット領域の位置情報は記憶しておく。制御部６２は、第ｎ列および第ｎ＋１列のショット領域の位置情報の算出と、第ｎ列のショット領域への露光とを繰り返し行い、第ｎ列に属するすべてのショット領域の露光が終了すると、記憶された第ｎ＋１列に属するショット領域の位置情報に基づき、第ｎ＋１列に属するすべてのショット領域への露光を連続して行う。
このように、本実施形態では、複数のカメラによって複数のショット領域のワークマークＷＡＭを同時に検出することで、全ショット領域にそれぞれ形成されたワークマークＷＡＭのマークサーチに要する時間を削減する。
以下、ワークＷに対する露光処理手順について具体的に説明する。
図４は、ワークＷに対する露光処理手順を示すフローチャートである。ここでは、図５〜図１１に示すように、ワークＷ上にＸ方向に７個、Ｙ方向に６個のショット領域が形成され、各ショット領域にそれぞれ図２に示すような第１のワークマークＷＡＭおよび第２のワークマークＷＡＭが形成されている場合について説明する。
先ずステップＳ１において、露光装置１００は、ワークＷを交換する交換処理を行う。これにより、露光処理前のワークＷがワークステージ４０に載置され、保持される。次にステップＳ２では、露光装置１００は事前測定を行う。ここで、事前測定は、基準高さ測定やベースラインサーチ、ワークＰＡ（プリアライメント）マークサーチを含む。
基準高さ測定では、露光装置１００は、レベラ５１ｂ、５２ｂによって、それぞれ予め設定された基準面の高さを測定する。ここで、基準面は、例えばワークステージ４０に設けられたゲージブロック（ブロックゲージ）の表面とすることができる。また、ベースラインサーチでは、露光装置１００は、カメラ５１ａ、５２ａによって、それぞれ予め基準マークが設けられた基準部材を用いてベースライン計測を行う。ここで、基準部材は、例えばワークステージ４０に設けられた基準マーク板とすることができる。また、ＰＡマークサーチでは、露光装置１００は、ワークＷに形成された複数個（例えば２個）のＰＡマークを、例えばカメラ５１ａによってサーチすることでワークＷのずれ（中心ずれ、回転など）を測定する。このＰＡマークサーチ結果は、マスクＭ側の位置補正に用いることができる。
次にステップＳ３では、露光装置１００は、マスクマークＭＡＭを検出する。マスクマークＭＡＭは、例えば、ワークステージ４０に設けられたマスク顕微鏡を用いて検出することができる。
ステップＳ４では、制御部６２は、露光対象の第ｎ列に対し、隣接する第ｎ＋１列が存在するか否かを判定する。ここで、初期状態ではｎ＝１である。つまり、このステップＳ４では、第ｎ列が最終列（最端の列）であるか否かを判定している。そして、制御部６２は、第ｎ＋１列が存在する（第ｎ列が最終列ではない）と判定するとステップＳ５に移行し、第ｎ＋１列が存在しない（第ｎ列が最終列である）と判定するとステップＳ１７に移行する。
ステップＳ５では、制御部６２は、ワークステージ制御部６３を制御し、ワークステージ４０を、カメラ５１ａが第ｎ列のｉ番目ショット領域Ａiの第１のワークマークＷＡＭを検出可能な位置に移動する。ここで、初期状態ではｉ＝１である。このとき、カメラ５２ａの視野内には、ｉ番目ショット領域ＡiにＸ方向に隣接する第ｎ＋１列のショット領域の第１のワークマークＷＡＭが入ることになる。そして、カメラ５１ａによってｉ番目ショット領域Ａiの第１のワークマークＷＡＭを検出するとともに、カメラ５２ａによって、ｉ番目ショット領域ＡiにＸ方向に隣接する第ｎ＋１列のショット領域の第１のワークマークＷＡＭを検出する。
例えば、ｎ＝１、ｉ＝１である場合、図５に示すように、カメラ５１ａとカメラ５２ａとによって、第１列の１番目ショット領域Ａ1の第１のワークマークＷＡＭと、第２列の１２番目ショット領域Ａ12の第１のワークマークＷＡＭとを同時に検出することになる。また、このステップＳ５では、制御部６２は、第１のワークマークＷＡＭの検出と同時に、レベラ５１ｂにより第ｎ列のｉ番目ショット領域Ａiにおける高さ位置を測定するとともに、レベラ５２ｂによりｉ番目ショット領域Ａiに隣接する第ｎ＋１列のショット領域の高さ位置を測定する。そして、制御部６２は、高さ位置の測定結果をもとに、各ショット領域におけるワークＷの厚みを算出し、記憶する。
ステップＳ６では、制御部６２は、ワークステージ制御部６３を制御し、ワークステージ４０を、カメラ５１ａがｉ番目ショット領域Ａiの第２のワークマークＷＡＭを検出可能な位置に移動する。このとき、カメラ５２ａの視野内には、ｉ番目ショット領域ＡiにＸ方向に隣接する第ｎ＋１列のショット領域の第２のワークマークＷＡＭが入ることになる。そして、カメラ５１ａによって第ｎ列のｉ番目ショット領域Ａiの第２のワークマークＷＡＭを検出するとともに、カメラ５２ａによって、ｉ番目ショット領域ＡiにＸ方向に隣接する第ｎ＋１列のショット領域の第２のワークマークＷＡＭを検出する。例えば、ｎ＝１、ｉ＝１である場合、図６に示すように、カメラ５１ａとカメラ５２ａとによって、第１列の１番目ショット領域Ａ1の第１のワークマークＷＡＭと、第２列の１２番目ショット領域Ａ12の第２のワークマークＷＡＭとを同時に検出することになる。
ステップＳ７では、制御部６２は、ステップＳ５およびＳ６における検出結果に基づいて、第ｎ列のｉ番目ショット領域Ａiの位置情報と、ｉ番目ショット領域ＡiにＸ方向に隣接する第ｎ＋１列のショット領域の位置情報とを算出し、記憶する。そして、制御部６２は、ワークステージ制御部６３を制御し、ワークステージ４０を、ｉ番目ショット領域Ａiの露光位置に移動する。このとき、制御部６２は、ｉ番目ショット領域Ａiの位置情報をもとにｉ番目ショット領域ＡiとマスクＭとの位置合わせを行うと共に、ｉ番目ショット領域Ａiのレベラ測定結果をもとにフォーカス調整を行う。
そして、ステップＳ８において、制御部６２は、ｉ番目ショット領域Ａiをショット露光する。例えば、ｉ＝１である場合、このステップＳ８では、図７に示すように、１番目ショット領域Ａ1がショット露光される。ステップＳ９では、制御部６２は、ショット露光の番号ｉをインクリメントする。
ステップＳ１０では、制御部６２は、第ｎ列に属するすべてのショット領域について露光が終了したか否かを判定する。そして、制御部６２は、第ｎ列に属するすべてのショット領域の露光が終了していないと判定した場合にはステップＳ５に戻り、第ｎ列に属するすべてのショット領域の露光が終了したと判定した場合にはステップＳ１１に移行する。
例えば、ｎ＝１である場合、制御部６２は、ステップＳ１０において、第１列に属するすべてのショット領域Ａ1〜Ａ6の露光が終了したか否かを判定する。そして、制御部６２は、ショット領域Ａ6まで露光が終了していないと判定した場合、ステップＳ５〜Ｓ１０の処理を繰り返す。これにより、図７の矢印に示す方向に第１列のショット露光が行われ、図８に示すように、第１列に属するすべてのショット領域Ａ1〜Ａ6が露光される。
ステップＳ１１では、制御部６２は、ワークステージ制御部６３を制御し、ワークステージ４０を、ｉ番目ショット領域Ａiの露光位置に移動する。このｉ番目ショット領域Ａiは、第ｎ＋１列に属するショット領域である。制御部６２は、ステップＳ７において記憶された第ｎ＋１列のショット領域の位置情報をもとにｉ番目ショット領域ＡiとマスクＭとの位置合わせを行うと共に、ステップＳ５において記憶されたｉ番目ショット領域Ａiのレベラ測定結果をもとにフォーカス調整を行う。次にステップＳ１２では、ｉ番目ショット領域Ａiを露光し、ステップＳ１３に移行してショット露光の番号ｉをインクリメントする。例えば、第１列のショット露光が終了した直後は、ｎ＝１、ｉ＝７であるため、ステップＳ１２では、図９に示すように第２列のショット領域Ａ7が露光される。
ステップＳ１４では、制御部６２は、第ｎ＋１列に属するすべてのショット領域について露光が終了したか否かを判定する。そして、制御部６２は、第ｎ＋１列に属するすべてのショット領域の露光が終了していないと判定した場合にはステップＳ１１に戻り、第ｎ＋１列に属するすべてのショット領域の露光が終了したと判定した場合にはステップＳ１５に移行する。
例えば、ｎ＝１である場合、制御部６２は、ステップＳ１４において、第２列に属するすべてのショット領域Ａ7〜Ａ12の露光が終了したか否かを判定する。そして、制御部６２は、ショット領域Ａ12まで露光が終了していないと判定した場合、ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を繰り返す。これにより、図９に示す矢印の方向に、第２列に属するショット領域Ａ7〜Ａ12が順に露光される。
上記のステップＳ１４までの処理によって、例えば、ｎ＝１である場合、第１列および第２列のショット露光が終了する。このとき、互いに隣接する第１列および第２列において、Ｙ方向における反対方向に順にショット露光が行われる。つまり、第１列および第２列において、露光方向上流側はＹ方向において反対側となる。
ステップＳ１５では、制御部６２は、第ｎ＋１列が最終列であるか否かを判定する。そして、制御部６２は、第ｎ＋１列が最終列であると判定すると、ワークＷ上のすべてのショット領域に対する露光処理が終了したと判断してステップＳ２３に移行し、第ｎ＋１列が最終列ではないと判定するとステップＳ１６に移行する。ステップＳ１６では、制御部６２は、露光対象の列番号ｎ＝ｎ＋２に設定し、ステップＳ４に戻る。
例えば、ｎ＝１であった場合、このステップＳ１６においてｎ＝３に設定される。そのため、Ｓ４以降の処理においては、第３列および第４列について、第１列および第２列と同様のアライメント処理および露光処理が実施される。つまり、例えばステップＳ５においては、制御部６２は、図１０に示すように、カメラ５１ａとカメラ５２ａとによって、第３列の１３番目ショット領域Ａ13の第１のワークマークＷＡＭと、第４列の２４番目ショット領域Ａ24の第１のワークマークＷＡＭとを同時に検出する。また、このステップＳ５では、制御部６２は、第１のワークマークＷＡＭの検出と同時に、レベラ５１ｂにより１３番目ショット領域Ａ13における高さ位置を測定するとともに、レベラ５２ｂにより２４番目ショット領域Ａ24における高さ位置を測定する。
ステップＳ１７〜ステップＳ２２の処理は、第ｎ列目（本実施形態では、奇数列目）が最終列である場合における最終列に対する処理である。ステップＳ１７では、制御部６２は、ワークステージ制御部６３を制御し、ワークステージ４０を、カメラ５１ａがｉ番目ショット領域Ａiの第１のワークマークＷＡＭを検出可能な位置に移動する。そして、カメラ５１ａによってｉ番目ショット領域Ａiの第１のワークマークＷＡＭを検出するとともに、レベラ５１ｂによりｉ番目ショット領域Ａiにおける高さ位置を測定する。第ｎ列は最終列であるため、このステップＳ１７では、図１１に示すように、第１のワークマークＷＡＭの同時サーチは行われない。
ステップＳ１８では、制御部６２は、ワークステージ制御部６３を制御し、ワークステージ４０を、カメラ５１ａがｉ番目ショット領域Ａiの第２のワークマークＷＡＭを検出可能な位置に移動する。そして、カメラ５１ａによってｉ番目ショット領域Ａiの第２のワークマークＷＡＭを検出する。この場合にも、第２のワークマークＷＡＭの同時サーチは行われない。
ステップＳ１９では、制御部６２は、ワークステージ制御部６３を制御し、ワークステージ４０を、ｉ番目ショット領域Ａiの露光位置に移動し、ステップＳ２０において、ｉ番目ショット領域Ａiを露光する。ステップＳ２１では、制御部６２は、ショット露光の番号ｉをインクリメントする。ステップＳ２２では、制御部６２は、第ｎ列に属するすべてのショット領域について露光が終了したか否かを判定する。そして、制御部６２は、第ｎ列に属するすべてのショット領域の露光が終了していないと判定した場合にはステップＳ１７に戻り、第ｎ列に属するすべてのショット領域の露光が終了したと判定した場合には、ワークＷ上のすべてのショット領域に対する露光処理が終了したと判断してステップＳ２３に移行する。
ステップＳ２３では、制御部６２は、ワークステージ制御部６３を制御し、ワークステージ４０を、ワークＷを交換可能な位置へ移動する。これにより、露光済みのワークＷが交換可能な状態となる。
以上のように、本実施形態における露光装置１００は、異なる複数のショット領域にそれぞれ対応する複数のワークマークＷＡＭを同時に検出し、その検出結果に基づいて、これら複数のショット領域へ逐次露光を行う。これにより、各ショット領域にそれぞれ対応して形成されたワークマークＷＡＭを、ショット領域毎に順次サーチする場合と比較して、マークサーチ時間を短縮することができる。したがって、スループットを低下させることなく、ショット毎のアライメントを適切に行うことができる。
具体的には、露光装置１００は、Ｙ方向に沿って配列された第ｎ列に属するショット領域（第１のショット領域）のワークマークＷＡＭを検出するカメラ５１ａと、第ｎ列に対してＸ方向に隣接する第ｎ＋１列に属するショット領域（第２のショット領域）のワークマークＷＡＭを検出するカメラ５２ａとを備える。そして、カメラ５１ａによる第１のショット領域のワークマークＷＡＭの検出と、カメラ５２ａによる第２のショット領域のワークマークＷＡＭの検出とを同時に行い、その検出結果に基づいて、第１のショット領域の位置情報と第２のショット領域の位置情報とを算出し、記憶する。また、このとき露光装置１００は、第ｎ列に属するショット領域の位置情報に基づいて、当該第ｎ列に属するショット領域を露光する。
露光装置１００は、上記の第１のショット領域の位置情報および第２のショット領域の位置情報の算出と、第ｎ列に属するショット領域への露光とを、Ｙ方向に沿って順に繰り返し行う。このように、露光装置１００は、第ｎ列および第ｎ＋１列についてそれぞれショット領域の位置情報を算出しながら、第ｎ列に属するショット領域に対する逐次露光を行う。
第ｎ列に属するすべてのショット領域への露光が終了すると、露光装置１００は、第ｎ列に属するショット領域への露光時に算出、記憶された第ｎ＋１列に属するショット領域の位置情報に基づいて、第ｎ＋１列に属するショット領域を露光する。このとき、第ｎ＋１列の各ショット領域については、第ｎ列への露光時に位置情報が算出、記憶されているため、記憶された位置情報を用いてショット露光を連続して行うことができる。このように、異なる複数のショット領域にそれぞれ対応する複数のワークマークＷＡＭの同時サーチを行うことで、タクトタイムを短縮し、適切にスループットを向上させることができる。
また、露光装置１００は、Ｘ方向に互いに隣接する第ｎ列および第ｎ＋１列において、Ｙ方向における反対方向に順にショット露光を行う。したがって、第ｎ列の露光が終了した後、ワークステージ４０の移動を最小限にして第ｎ＋１列の露光を開始することができる。そのため、効果的にタクトタイムを短縮することができる。
さらに、露光装置１００は、ショット領域毎に２つのワークマーク（第１のワークマークＷＡＭと第２のワークマークＷＡＭ）を検出するので、各ショット領域の回転を含めたアライメントが可能である。例えば、チップが搭載されたワークＷにおいて、当該チップの上にさらにパターンを転写する場合などにおいては、チップの実装精度によってチップの向きがそれぞれ異なり、ワークＷ上の複数のショット領域の傾きがそれぞれ異なる場合がある。このような場合であっても、ショット領域毎に適切なアライメントが可能となり、重ね合わせ精度を向上させることができる。
また、図２に示すように、第ｎ列および第ｎ＋１列において、同時サーチする２つのワークマークＷＡＭのＸ方向における距離をそれぞれ一定とすれば、マークサーチの際に都度カメラ５２ａのＸ方向位置を調整する必要がなく、その分のタクトタイムを短縮することができる。
さらに、本実施形態における露光装置１００においては、カメラ５１ａが、Ｘ方向において投影光学系の光軸の位置に配置されている。そのため、図２に示すように、第ｎ列に属するショット領域に対応するワークマークＷＡＭを、当該ショット領域のＸ方向中央位置においてＹ方向に一列に配列すれば、ワークマークＷＡＭの同時サーチと第ｎ列のショット露光とを行う際のタクトタイムを出来る限り短縮することができる。
以上のように、本実施形態における露光装置１００は、スループットを低下させることなく、ショット毎のアライメントを適切に行って高精度な逐次露光を行うことができる。
（変形例）
上記実施形態においては、図２に示すワークマークＷＡＭを例に説明したが、ワークマークＷＡＭは図２に示す配置に限定されない。各ショット領域に対応するワークマークＷＡＭは、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、ワークマークＷＡＭは、図２に示すよう各ショット領域内に形成されているものに限定されるものではなく、各ショット領域外に形成されていてもよい。また、ワークマークＷＡＭは、複数のショット領域で共用であってもよい。
さらに、上記実施形態においては、ワークＷ上に複数のショット領域が碁盤目状に形成されている場合について説明したが、ショット領域の配置は上記に限定されるものではなく、任意の配置とすることができる。
また、上記実施形態においては、ワークマークＷＡＭを検出するために２つの検出部５１および５２を備える場合について説明したが、例えば図１２に示すように、３つの検出部５１〜５３を備えるようにしてもよい。なお、検出部５３は、検出部５１および５２と同様の構成を有することができる。この場合、露光装置１００は、３つの検出部５１〜５３がそれぞれ備えるカメラによって、３列同時にワークマークＷＡＭを検出することができる。３列同時サーチを行う場合の動作について、以下に説明する。
例えば、図１３に示すように、ワークＷ上にＸ方向に６個、Ｙ方向に６個のショット領域が形成されている場合、まず、第１列〜第３列の３列同時に図中矢印の方向に順にマークサーチしていく。このとき、第１列については、図１４に示すように、マークサーチをしながらショット露光を施す。第１列に属するすべてのショット領域に対する露光が終了すると、次に、図１５に示すように、第２列に属するショット領域に対するショット露光を行う。このとき、第２列については、図１５の矢印の方向にショット露光を連続して行う。
図１６に示すように、第２列に属するすべてのショット領域に対する露光が終了すると、次に、第３列に属するショット領域に対して、上記の第２列と同様にショット露光を連続して行う。ただし、第２列と第３列とでは、露光方向上流側はＹ方向において反対側となる。つまり、第３列については、図１７の矢印に示す方向にショット露光が行われる。そして、第３列に属するすべてのショット領域に対する露光が終了すると、ワークＷをＹ方向に移動し、ワークＷに対する各カメラの位置を図１８に示す位置へ戻す。
その後は、第４列〜第６列について、上述した第１列〜第３列と同様のアライメント処理および露光処理が実施される。つまり、まず図１９に示すように、第４列〜第６列の３列同時に図中矢印の方向に順にマークサーチしていく。
また、図２０に示すように、４つの検出部５１〜５４を備えるようにしてもよい。この場合、露光装置１００は、４つの検出部５１〜５４がそれぞれ備えるカメラによって、４列同時にワークマークＷＡＭを検出することができる。なお、このように検出部（カメラ）が偶数個である場合、第４列に属するすべてのショット領域に対する露光が終了した後、図１８に示すようなワークＷのＹ方向への移動（カメラを戻す動作）は必要なく、第５列以降のマークサーチに直接移行することができる。
以上のように、検出部（カメラ）は３つ以上であってもよい。ワークマークＷＡＭの同時サーチを行う列数が増えるほど、ワークＷ上のすべてのワークマークＷＡＭのサーチに要する時間を短縮することができるので、その分スループットを向上させることができる。
さらに、上記実施形態においては、第ｎ列の露光において、第１のワークマークＷＡＭおよび第２のワークマークＷＡＭを順に検出してショット領域の位置情報を算出した後、当該ショット領域に対してショット露光を施してから次のショット領域に対応する第１のワークマークＷＡＭを検出する場合について説明した。しかしながら、第２のワークマークＷＡＭの検出時に、次のショット領域に対応する第１のワークマークＷＡＭがカメラ視野内に入っている場合には、当該第１のワークマークＷＡＭも同時に検出するようにしてもよい。これにより、マークサーチに要する時間をより短縮することができ、スループットを向上させることができる。
また、上記実施形態においては、１つのカメラで第１のワークマークＷＡＭと第２のワークマークＷＡＭとを順にサーチする場合について説明した。しかしながら、配置スペースやメンテナンス上の制約がなければ、第１のワークマークＷＡＭを検出するカメラと、第２のワークマークＷＡＭを検出するカメラとを設け、第１のワークマークＷＡＭと第２のワークマークＷＡＭとを同時に検出するようにしてもよい。この場合にも、マークサーチに要する時間をより短縮することができ、よりスループットを向上させることができる。
１００…露光装置、１０…光照射部、２０…マスクステージ、３０…投影光学系、４０…ワークステージ、５１，５２…検出部、５１ａ，５２ａ…カメラ、５１ｂ，５２ｂ…レベラ、Ｍ…マスク、ＭＡＭ…マスクアライメントマーク、Ｗ…ワーク、ＷＡＭ…ワークアライメントマーク

Claims (7)

  1. マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して、ワーク上に形成された複数のショット領域に順次転写する露光装置であって、
    前記複数のショット領域は、前記ワーク上において第１の方向および該第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってそれぞれ配列されており、
    前記ワーク上に形成された、前記複数のショット領域の内の前記第１の方向に沿って配列された第１の列に属する複数のショット領域をそれぞれ第１のショット領域として、複数の前記第１のショット領域に対応するアライメントマークをそれぞれ検出する第１検出部と、
    前記ワーク上に形成された、前記第１の列に対して前記第２の方向に隣接する第２の列に属する複数のショット領域をそれぞれ第２のショット領域として、複数の前記第２のショット領域に対応するアライメントマークをそれぞれ検出する第２検出部と、
    前記複数のショット領域の前記転写を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記第２の方向に隣接する１つの行に属する前記第１のショット領域と前記第２のショット領域について、前記第１検出部による前記アライメントマークの検出と、前記第２検出部による前記アライメントマークの検出とを同時に行い、前記第１検出部および前記第２検出部による検出結果に基づいて、前記第１のショット領域の位置情報および前記第２のショット領域の位置情報をそれぞれ算出して記憶し、続いて、算出された前記第１のショット領域の位置情報に基づいて、前記マスクと前記第１のショット領域との位置合わせを行って、前記第１のショット領域への前記転写を行う処理を、前記第１の方向に沿って１行ずつ順に繰り返し行い、
    前記第１の列に属するすべての前記第１のショット領域への前記転写を行った後、記憶された前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域の前記位置情報に基づいて、前記マスクと前記第２のショット領域との位置合わせを行って、前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域への前記転写を、前記第１の方向に順に連続して行うことを特徴とする露光装置。
  2. 前記制御部は、
    前記第２の方向に互いに隣接する各列において、前記第１の方向における反対方向に順に前記転写を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
  3. 前記制御部は、
    前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域への前記転写を行った後、前記第２の列に対して前記第２の方向における前記第１の列とは反対側に隣接する列を、新たに前記第１の列として設定することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
  4. 前記制御部は、
    新たに前記第１の列として設定した列が、前記第２の方向における最端の列である場合、前記第１検出部による前記アライメントマークの検出のみを行い、前記第２検出部による前記アライメントマークの検出を行わないことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
  5. 前記第２のショット領域は、前記第２の方向に隣接する複数のショット領域であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の露光装置。
  6. 前記第１検出部は、前記投影光学系の光軸に対して前記第１の方向における一方の側に配置され、
    前記第２検出部は、前記第１検出部に対して前記第２の方向に離間して配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の露光装置。
  7. マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介して、ワーク上に形成された複数のショット領域に順次転写する露光方法であって、
    前記複数のショット領域は、前記ワーク上において第１の方向および該第１の方向とは異なる第２の方向に沿ってそれぞれ配列されており、
    前記ワーク上に形成された、前記複数のショット領域の内の前記第１の方向に沿って配列された第１の列に属する複数のショット領域をそれぞれ第１のショット領域とし、
    前記ワーク上に形成された、前記第１の列に対して前記第２の方向に隣接する第２の列に属する複数のショット領域をそれぞれ第２のショット領域とし、
    前記第２の方向に隣接する１つの行に属する前記第１のショット領域と前記第２のショット領域について、対応するアライメントマークの検出を同時に行い、前記アライメントマークの検出結果に基づいて、前記第１のショット領域の位置情報および前記第２のショット領域の位置情報をそれぞれ算出して記憶し、続いて、算出された前記第１のショット領域の位置情報に基づいて、前記マスクと前記第１のショット領域との位置合わせを行って、前記第１のショット領域への前記転写を行う処理を、前記第１の方向に沿って１行ずつ順に繰り返し行う第１の転写ステップと、
    前記第１の列に属するすべての前記第１のショット領域への前記転写を行った後、前記第１の転写ステップにおいて記憶された前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域の前記位置情報に基づいて、前記マスクと前記第２のショット領域との位置合わせを行って、前記第２の列に属するすべての前記第２のショット領域への前記転写を、前記第１の方向に順に連続して行う第２の転写ステップと、を含むことを特徴とする露光方法。
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