JP2003031474A - 露光装置および露光方法 - Google Patents

露光装置および露光方法

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JP2003031474A
JP2003031474A JP2001215540A JP2001215540A JP2003031474A JP 2003031474 A JP2003031474 A JP 2003031474A JP 2001215540 A JP2001215540 A JP 2001215540A JP 2001215540 A JP2001215540 A JP 2001215540A JP 2003031474 A JP2003031474 A JP 2003031474A
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exposure
measured
unit area
area
sensor
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Norio Moriyama
徳生 森山
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各ショット内に段差部を有する場合であって
も，露光光のデフォーカス範囲を最小限に抑えることが
可能な露光装置および露光方法を提供する。 【解決手段】 ウェハ上に設定された複数のショット
（露光単位領域）から一のショットを選択する（Ｓ５
０）。選択ショットに４９個の測定ポイントを設け，各
測定ポイントについて３次元座標を求める（Ｓ７０）。
次に４９個の３次元座標データを用いて演算を行い，
「ショット内フォーカス面」を求める（Ｓ９０）。この
演算には例えば最小二乗法を用いる。選択ショットの表
面とショット内フォーカス面との位置ズレを求め，これ
を「調整値」として記憶する（Ｓ１１０）。露光処理を
施す露光ショットを選択し，露光ショットの表面段差を
計測する。この測定結果から調整値を差し引き，この計
算結果に応じてウェハを上下動させながら露光光を露光
ショットに照射する（Ｓ１３０）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，露光装置および露
光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造工程の一つ，フォトリ
ソグラフィ工程では縮小投影露光装置（ステッパ）が使
用される。近年の半導体装置の微細化に伴い，ステッパ
において露光光の短波長化および高ＮＡ(Numerical Ape
rture)化が進んでいる。
【０００３】ステッパの解像力Ｒ(Resolving power)と
焦点深度ＤＯＦ(Depth Of Focus)の関係は，次のレイリ
ーの式で表される。
【０００４】R=k1*λ/NA DOF=k2*λ/(NA)2
【０００５】この式から明らかなように，露光光の波長
λを短くして，あるいは，開口数ＮＡを大きくして解像
力Ｒを高めようとすると，焦点深度ＤＯＦが減少するこ
とになる。最近では，ステッパの焦点深度ＤＯＦが半導
体装置の表面段差と同一オーダとなっており，転写パタ
ーンの寸法精度を維持するためには，特に段差部（凹部
または凸部）における露光光のデフォーカスについて何
らかの対策を講じる必要があった。
【０００６】この問題の解消を図るため，露光の際，表
面段差に応じてウェハを上下動させ，場合によっては露
光面を傾斜させるいわゆるレベリング技術を用いること
が一般的となっている。表面段差は，ステッパに備えら
れたフォーカスセンサが半導体装置の表面と基準位置
（例えば露光源）との距離を測定することによって検出
され，３次元座標によって表すことができる。
【０００７】また，最近の露光工程では，ウェハ全体を
複数の単位領域（以下，「ショット」という）に分け
て，各ショット毎にスリット状の光をスキャニングさせ
ながら照射して露光する方式を採用することが主流とな
りつつある。スリット状の光が照射される範囲は，通常
１ショット全体の１／１０程度であり，この光がスキャ
ニングすることによってショット全体が露光されるので
ある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】露光工程にスキャニン
グ方式を採用したとき特に問題となるのは，回路構成上
生じる段差部が各ショット内にシステマティックに存在
する場合である。このような段差部は，その周辺部との
間に急激な高低差を成すことが多いため，露光動作の
際，この段差部にフォーカス距離を合わせてしまうと，
逆に周辺の広い範囲において露光光がデフォーカスする
可能性が高くなる。
【０００９】従来のスキャニング露光工程では，フォー
カスセンサの測定結果を直接的に用いてウェハのレベリ
ング動作が行われていたため，フォーカスセンサの測定
ポイントが段差部にヒットしてしまうと，広いデフォー
カス領域が生じてしまい，結果として転写パターンの寸
法精度が低下するおそれがあった。
【００１０】本発明は，上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり，その目的は，各ショット内に段差部
を有する場合であっても，露光光のデフォーカス範囲を
最小限に抑えることが可能な露光装置および露光方法を
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明の第１の観点によれば，ウェハの表面に予め
設定されている複数の単位領域を順次露光する露光方法
が提供される。
【００１２】本発明にかかる露光方法の第１の特徴は，
各単位領域に対する露光処理に先立ち，露光前工程を実
施する点にある。この露光前工程では，単位領域の中か
ら１または２以上の被測定単位領域が選択され，各被測
定単位領域の表面の３次元座標から「仮想平面」と「調
整値」が算出される。
【００１３】本発明にかかる第１の露光方法によれば，
露光前第１工程において，複数の単位領域の一が被測定
単位領域に設定され，露光前第２工程において，被測定
単位領域の表面の複数の測定箇所について３次元座標が
求められ，露光前第３工程において，各測定箇所の３次
元座標を用いて被測定単位領域の表面に近似する仮想平
面が求められる。この仮想平面の算出には例えば最小二
乗法を用いることが好ましい。
【００１４】続く露光前第４工程では，複数のセンサに
よって被測定単位領域の表面がスキャニングされ，各セ
ンサによってスキャニングされた被測定単位領域内の各
スキャニング領域と仮想平面との間の所定の座標軸方向
に関する位置ズレが求められる。各スキャニング領域の
位置ズレが，各スキャニング領域に対応する各センサの
調整値として例えば露光装置のコントローラに記憶され
る。なお，露光光の光軸をＺ軸にとった場合，位置ズレ
をＺ座標の差で表すことが可能である。
【００１５】これらの露光前工程が完了した後，センサ
選択工程が実施される。本発明にかかる第１の露光方法
によれば，複数のセンサの中から２個以上のセンサが選
択される。また，本発明にかかる第２の露光方法によれ
ば，複数のセンサの中から，調整値の絶対値が小さい順
に２個以上のセンサが選択される。
【００１６】本発明によれば，露光単位領域設定工程が
実施される。この工程では，複数の単位領域の中の一
が，露光処理を施す露光単位領域に設定される。そし
て，この工程の実施時期は，露光工程以前であればいつ
でもよい。例えば，露光前工程よりも前に，ウェハに複
数の単位領域を設定するとともに全ての単位領域を露光
単位領域に設定し，露光の順番を定めることも可能であ
る。
【００１７】本発明にかかる第２の露光方法によれば，
本発明にかかる第１の露光方法とは異なる工程を経て仮
想平面および調整値が求められる。すなわち，露光前第
１工程において，複数の単位領域の一が被測定単位領域
に設定され，露光前第２工程において，複数のセンサに
よって被測定単位領域の表面がスキャニングされ，各セ
ンサによってスキャニングされた被測定単位領域内の各
スキャニング領域について３次元座標が求められる。そ
して，露光前第３工程において，各スキャニング領域の
３次元座標を用いて被測定単位領域の表面に近似する仮
想平面が求められる。
【００１８】続く露光前第４工程では，露光前第２工程
において各センサによってスキャニングされた被測定単
位領域内の各スキャニング領域と仮想平面との間の所定
の座標軸方向に関する位置ズレが求められる。この各ス
キャニング領域の位置ズレが，各スキャニング領域に対
応する各センサの調整値として記憶される。
【００１９】また，本発明にかかる第３の露光方法によ
れば，本発明にかかる第１，２の露光方法とは異なる工
程を経て仮想平面および調整値が求められる。すなわ
ち，露光前第１工程において，複数の単位領域の一が被
測定単位領域に設定され，露光前第２工程において，被
測定単位領域の表面の複数の測定箇所について３次元座
標が求められ，露光前第３工程において，各測定箇所の
３次元座標を用いて被測定単位領域の表面に近似する仮
想平面が求められる。
【００２０】続く露光前第４工程では，すくなくとも２
個のセンサの被測定単位領域との相対位置が調整され
る。３個以上のセンサが存在する場合でも，露光工程に
おけるウェハのレベリングに必要とされる２個のセンサ
の位置を調整することが重要である。なお，３個以上の
センサの位置調整が実施されても後の露光処理に問題は
生じない。２個以上のセンサの位置は，これら２個以上
のセンサが被測定単位領域の表面をスキャニングしたと
き，各センサによってスキャニングされた各スキャニン
グ領域と仮想平面との間の所定の座標軸方向に関する位
置ズレがより小さくなるように調整される。そして，露
光前第５工程では，位置調整済みの２個以上のセンサに
よってスキャニングされた各スキャニング領域の位置ズ
レが，各センサの調整値として記憶される。
【００２１】以上のように，本発明にかかる第１，２，
３の露光方法によれば，露光前工程を経ることによって
「調整値」が得られる。一方，本発明にかかる第４，５
の露光方法によれば，複数の単位領域から複数の被測定
単位領域が選択設定され，各被測定単位領域について露
光前第２工程〜露光前第４工程が実施され，各被測定単
位領域毎に「調整値」が求められる。そして，露光前第
５工程において，各調整値を基に「平均調整値」が算出
される。露光工程では，調整値がウェハのレベリング制
御に用いられるため，調整値の精度はウェハのレベリン
グ精度に関係してくる。この点，複数の被測定単位領域
を測定することによって得られた「平均調整値」は，含
まれる測定誤差が小さく，ウェハのレベリング制御に平
均調整値を用いれば，レベリング精度が向上することに
なる。
【００２２】本発明にかかる露光方法の第２の特徴は，
露光前工程で求められた「調整値」を用いてウェハをレ
ベリングする露光工程を備えた点にある。
【００２３】本発明にかかる第１，２，４，５に記載の
露光方法によれば，センサ選択工程において選択された
２個以上のセンサのうちの一部または全てのセンサによ
って露光単位領域の表面の３次元座標が測定される。本
発明にかかる第３の露光方法によれば，露光前第４工程
において位置が調整された２個以上のセンサのうちの一
部または全てのセンサによって露光単位領域の表面の３
次元座標が測定される。そして，いずれの露光方法にお
いても，各センサの測定結果に各調整値を適用（例えば
減算）することによって調整結果が求められる。
【００２４】露光単位領域に対して露光光を照射するに
あたり，露光光のデフォーカスの軽減を目的としてウェ
ハのレベリングが実施されるが，センサによって測定さ
れた結果をそのままレベリング動作に反映させると，高
段差部につられてウェハが過剰に傾いてしまい，逆にデ
フォーカス範囲が広くなる場合がある。この点，本発明
によれば，センサによる測定結果と調整値によって求め
られた調整結果を用いてウェハのレベリング動作が行わ
れる。調整値は仮想平面から求められた値であることか
ら，ウェハは，露光の際，実際の露光単位領域の表面形
状に合わせてレベリングされるのではなく，計算によっ
て求められた仮想平面に応じてレベリングされる。この
ため，露光単位領域に高段差部が存在しても，ウェハが
過剰に傾くことはなく，露光光のデフォーカスも最小限
に抑えられる。
【００２５】本発明によれば，露光工程において，２個
以上のセンサによって同時に露光単位領域の表面の３次
元座標を測定することが不可能な場合であっても，露光
単位領域の表面の３次元座標を測定することが可能な一
部のセンサによる測定結果から得られた調整結果にのみ
基づいてウェハのレベリングが行われる。したがって，
露光単位領域における露光光のデフォーカスが軽減され
る。また，センサ選択工程では，露光工程において露光
単位領域に対して露光光が照射されている間は常に露光
単位領域の表面の３次元座標を計測することが可能であ
り，かつ，間隔が最も広くなる２個またはそれ以上のセ
ンサを選択することが好ましい。かかる方法によれば，
露光処理中におけるウェハのレベリング動作の安定化が
図られる。
【００２６】本発明によれば，被測定単位領域に計算除
外領域が設定される。単位領域に存在する高段差部を含
むように計算除外領域を設定すれば，露光前工程におい
て求められる仮想平面が，実際の被測定単位領域（計算
除外領域を除く）の表面にほぼ一致することになり，調
整値もゼロに近くなる。調整値が小さい場合，そこに含
まれる計算誤差や測定誤差も小さくなり，結果として，
露光工程におけるウェハのレベリング制御の精度も向上
することになる。
【００２７】露光前工程において，一旦暫定仮想平面を
求め，その暫定仮想平面と実測値を比較して，大きなズ
レをもたらす測定箇所を除いて再度仮想平面を求めるこ
とが好ましい。こうして求められた仮想平面は，実際の
被測定単位領域の表面にほぼ一致することになり，調整
値もゼロに近くなる。調整値が小さい場合，そこに含ま
れる計算誤差や測定誤差も小さくなり，結果として，露
光工程におけるウェハのレベリング制御の精度も向上す
ることになる。この方法によれば，計算除外領域を設定
する必要がなくなる。
【００２８】複数のウェハを露光する場合，露光前工程
をウェハ１枚毎に行うようにしてもよいが，露光前工程
をウェハ２枚以上毎に，または，所定の時間をおいて行
うようにしてもよい。前者の場合，ウェハ毎の製造ばら
つきにも対応可能となり，後者の場合，ウェハのロット
全体としての露光処理にかかる時間短縮が図られる。
【００２９】本発明の第２の観点によれば，ウェハを露
光する露光装置が提供される。この露光装置は，ウェハ
の表面の複数の測定箇所について３次元座標を求めるこ
とが可能な１または２以上のセンサと，各測定箇所の３
次元座標を用いて，ウェハの表面に近似する仮想平面を
求める事が可能なコントローラを備えたことを特徴とし
ている。かかる構成によれば，ウェハを露光する際に，
仮想平面に応じてウェハをレベリング動作させることが
可能となる。
【００３０】１または２以上のセンサが，ウェハ表面を
スキャニング可能なように構成されていれば，ウェハ上
のより多くの測定箇所の３次元座標が効率よく求められ
ることになる。そして，測定箇所が多ければ多いほど，
測定結果から計算（例えば最小二乗法）によって求めら
れる仮想平面の信頼性が高くなる。
【００３１】コントローラは，各センサによってスキャ
ニングされたウェハ上の各スキャニング領域と仮想平面
との間の所定の座標軸方向についての位置ズレを求め，
各スキャニング領域の位置ズレを各スキャニング領域に
対応する各センサの調整値として記憶する。そして，各
センサによってウェハの所定の範囲の３次元座標を測定
しながら所定の範囲を露光するとき，各センサによって
測定された所定の範囲の３次元座標に各センサの調整値
を適用することによって調整結果を求める。本発明によ
れば，この調整結果に基づいてウェハがレベリングされ
るため，露光動作中にセンサがウェハの表面凹凸を検出
しても，ウェハが過剰に傾斜してしまうことはない。し
たがって，ウェハ上における高段差部に起因する露光光
のデフォーカス発生範囲を最小限に抑えることが可能と
なる。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下，添付図面を参照しながら，
本発明にかかる露光装置および露光方法の好適な実施の
形態について詳細に説明する。なお，以下の説明および
添付された図面において，略同一の機能および構成を有
する構成要素については，同一符号を付することによっ
て重複説明を省略する。
【００３３】まず，スキャニング露光方式の露光装置
（ステッパ）の基本構造およびステッパとウェハとの関
係について，図１〜図３を用いて説明する。
【００３４】露光を行うウェハ１は，その表面が予め複
数のショット３−１〜３−ｎに区分されており，各ショ
ット３毎に露光処理が行われる。
【００３５】このステッパは，基準位置（例えば露光
源）からウェハ１の露光面までの距離を測定するため
に，複数のフォーカスセンサヘッド（４個のフォーカス
センサヘッド１１−１，１１−２，１２−１，１２−
２）とフォーカス・レベリング位置検出部２１を備えて
いる。各フォーカスセンサヘッド（以下，「センサヘッ
ド」という）１１−１，１１−２，１２−１，１２−２
は，図３に示すように，露光スリット９に固定されてい
る。センサヘッド１１−１，１１−２が一対として，ま
た，センサヘッド１２−１，１２−２が一対として機能
する。フォーカス・レベリング位置検出部２１は，セン
サヘッド１１−１，１１−２，または，センサヘッド１
２−１，１２−２から得られる情報に基づいて，露光面
と露光源との間の距離およびウェハ１全体における露光
面の位置，すなわち露光面の３次元座標を算出し，その
結果をコントローラ３１に与える。
【００３６】コントローラ３１は，フォーカス・レベリ
ング位置検出部２１の演算結果に従ってアクチュエータ
５１−１，５１−２，５１−３の動作を制御し，ウェハ
１を，それを保持するウェハチャック２ごと上下動させ
る。
【００３７】露光源から発せられレチクル５を透過した
露光光７は，投影レンズ８，露光スリット９を介してウ
ェハ１の露光範囲４１に達する。そして，露光源側ある
いはウェハ１側がスライドすることによって，露光範囲
４１が図１中矢印方向に移動する。露光範囲４１がショ
ット３の一端から対向する他端に移動すると，このショ
ット３の露光が完了する。
【００３８】センサヘッド１１−１，１１−２およびセ
ンサヘッド１２−１，１２−２は，露光範囲４１の移動
方向前２カ所の３次元座標について，露光スキャニング
動作中連続的に測定するようにセットされている。図３
に示すように，スキャン方向がＡの場合，センサヘッド
１１−１，１１−２が機能し，スキャン方向がＢの場
合，センサヘッド１２−１，１２−２が機能する。これ
らのセンサヘッド１１−１，１１−２，１２−１，１２
−２を備えることによって，ステッパは，露光する面の
形状に応じて露光直前にアクチュエータ５１−１，５１
−２，５１−３の動作を制御してウェハ１を上下動さ
せ，場合によってはウェハ１を傾斜させることが可能と
なる。露光範囲４１の表面形状に応じてウェハ１が上下
動し，かつ傾斜すれば，焦点深度ＤＯＦが極めて浅い場
合であっても，露光範囲４１の大部分を焦点深度に一致
させることが可能になる。
【００３９】ところで，図１に示すように，各ショット
３−１〜３−ｎには，回路構成上，周辺部との間に段差
を有する凸部４が存在する場合がある。特に，この凸部
４の上面がその周辺部の表面に対して不連続的であると
き，次のような問題が起こり得る。図４を用いて説明す
る。
【００４０】センサヘッド１１−１の測定ポイントが周
辺部１０ａの表面を通過し，これと同時にセンサヘッド
１１−２の測定ポイントが凸部４の上面を通過したと
き，ステッパは，周辺部１０ａの表面と凸部４の上面が
焦点深度に合致するようにウェハ１を傾斜させ，露光に
備える。このとき，凸部４の近傍の周辺部１０ｂおよび
周辺部１０ｃは，焦点深度よりも深いレベルに位置する
ことになり，これら周辺部１０ｂ，１０ｃにおいて露光
光が著しくデフォーカスしてしまう。周辺部１０ｂ，１
０ｃに微細なパターンが形成される場合には，この露光
光のデフォーカス現象が即，半導体装置の製品不具合に
繋がってしまう。なお，凸部４の他，凹部がショット内
に存在する場合も同様である。
【００４１】さらに，図１に示すように，各ショット３
−１〜３−ｎは，原則として相互同一の長方形となるよ
うに設定されるが，ウェハ１のエッジ部に位置するショ
ット３−ｉは，長方形の一部が欠けた形状（いわゆる
「欠けショット」）となってしまう。欠けショットの場
合，その露光動作中に２個のセンサヘッド１１−１，１
１−２のうち片方のセンサヘッドの測定ポイントがウェ
ハ１から外れてしまい，ウェハ１のレベリング動作が不
可能となるおそれがある。ショット３−ｉの露光中にウ
ェハ１のレベリングができなければ，ショット３−ｉに
おいて露光光がデフォーカスする可能性が高くなる。
【００４２】かかる問題は本発明によって解消される。
以下，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００４３】［第１の実施の形態］本発明の第１の実施
の形態にかかるステッパおよび露光方法について説明す
る。なお，本実施の形態にかかるステッパは，以下で説
明する構成要素を除き，図１〜図３に示したステッパと
同等の構成を有するものである。
【００４４】図５は，本実施の形態にかかる露光方法の
各工程を示すフローチャートである。以下，工程毎に本
実施の形態にかかる露光方法を説明する。
【００４５】まず，ウェハ１をステッパにロードし（ス
テップＳ１０），アライメントする（ステップＳ３
０）。
【００４６】次に，ショット３−１〜３−ｎの中から一
のショット（被測定単位領域）３−ｋを選択する（ステ
ップＳ５０）。このとき，ショット３−ｉ等の欠けショ
ットは選択の対象から除外される。
【００４７】露光スリット９に固定されている４個のセ
ンサヘッド１１−１，１１−２，１２−１，１２−２の
中から一のセンサヘッド，例えばセンサヘッド１１−１
を選択する。このセンサヘッド１１−１を用いて，ショ
ット３−ｋについてその表面段差を計測する（ステップ
Ｓ７０）。例えば，ショット３−ｋを７行７列からなる
マトリックス状の計測領域（４９個）に細分する。そし
て，基準位置（例えば露光源）から各計測領域の中央部
までの距離をセンサヘッド１１−１によって測定する。
この結果，フォーカス・レベリング位置検出部２１にお
いて，４９個の測定ポイントについての３次元座標デー
タが算出される。これらのデータはコントローラ３１に
入力される。
【００４８】コントローラ３１は，４９個の３次元座標
データを用いて演算を行い，「ショット内フォーカス
面」を求める（ステップＳ９０）。この演算には例えば
最小二乗法を適用することが好ましい。ここで求めた仮
想的なショット内フォーカス面は，コントローラ３１に
格納される。
【００４９】次に，通常の露光動作の際と同様に，セン
サヘッド１１−１，１１−２（またはセンサヘッド１２
−１，１２−２）を選択ショット３−ｋの一端から対向
する他端まで直線的に移動させながら選択ショット３−
ｋの表面段差を計測する。具体的には，センサヘッド１
１−１，１１−２がスキャニングする直線状の領域（以
下，「線状領域」という）について，基準位置からの距
離を計測する。そして，コントローラ３１は，線状領域
の基準位置からの距離と，この線状領域に対応するショ
ット内フォーカス面の中の領域の基準位置からの距離と
の差を算出し，計算結果を「調整値」として記憶する
（ステップＳ１１０）。露光光の光軸をＺ軸とすれば，
この調整値は，線上領域とショット内フォーカス面との
Ｚ軸方向の位置ズレ量に相当する。
【００５０】全ショット３−１〜３−ｎに対して順次露
光処理を行う。各ショット３の露光動作は，通常の露光
動作と同様に，センサヘッド１１−１，１１−２（また
はセンサヘッド１２−１，１２−２）をショット３の一
端から対向する他端まで直線的に移動させてショット３
の表面段差（３次元座標）を計測し，その測定結果に応
じてウェハ１をレベリングさせながら行われる。ただ
し，コントローラ３１は，センサヘッド１１−１，１１
−２による測定結果からステップＳ１１０で求めた調整
値を差し引いて，その結果に従ってウェハ１を上下動さ
せる（ステップＳ１３０）。
【００５１】全ショット３−１〜３−ｎの露光処理が完
了した後，ウェハ１をステッパからアンロードする（ス
テップＳ１５０）。
【００５２】以上のように第１の実施の形態にかかるス
テッパおよび露光方法によれば，各ショット３−１〜３
−ｎに対する露光の際，センサヘッド１１−１，１１−
２によって測定された線状領域の表面段差に応じてウェ
ハ１が直接的に上下動することはなくなる。すなわち，
まず調整値を用いて測定結果を調整し，その調整結果に
従ってウェハ１が上下動することになる。したがって，
ショット３内に段差部（凸部４または凹部）が存在する
場合であっても，露光の際にウェハ１がこの段差部の上
面に合わせてレベリングされることはなく，この結果，
段差部の周辺におけるデフォーカスが抑えられる。
【００５３】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
の形態にかかるステッパおよび露光方法について説明す
る。
【００５４】第２の実施の形態にかかるステッパは，第
１の実施の形態にかかるステッパに対して，フォトセン
サヘッドの数が多くなっている。具体的には，スキャン
方向がＡのときに動作するｍ個のセンサヘッド１１−１
〜１１−ｍ，および，スキャン方向がＢのときに動作す
るｍ個のセンサヘッド１２−１〜１２−ｍが露光スリッ
ト９に備えられている。なお，センサヘッド１１−１と
センサヘッド１２−１は，スキャン方向の同一線上に並
んでおり，他のセンサヘッド１１−２〜１１−ｍとセン
サヘッド１２−２〜１２−ｍも同様の関係にある。
【００５５】図７は，本実施の形態にかかる露光方法の
各工程を示すフローチャートである。以下，工程毎に本
実施の形態にかかる露光方法を説明する。
【００５６】まず，ウェハ１をステッパにロードし（ス
テップＳ１０），アライメントする（ステップＳ３
０）。
【００５７】次に，ショット３−１〜３−ｎの中から一
のショット３−ｋを選択する（ステップＳ５０）。この
とき，ショット３−ｉ等の欠けショットは選択の対象か
ら除外される。
【００５８】選択ショットの表面段差の計測（ステップ
Ｓ７０）を行う。この工程は，第１の実施の形態にかか
る露光方法でも実行されるものであるが，第２の実施の
形態ではその計測方法が異なる。具体的には，ｍ個のセ
ンサヘッド１１−１〜１１−ｍ（またはｍ個のセンサヘ
ッド１２−１〜１２−ｍ）全てを用いて選択ショット３
−ｋをスキャニングする。このとき，各センサヘッド１
１−１〜１１−ｍは，それぞれに対応する線状領域と基
準位置（例えば露光源）からの距離を連続的に計測する
ことになる。そして，フォーカス・レベリング位置検出
部２１において，ｍ個の線上領域についての３次元座標
データが算出される。これらのデータはそれぞれ，スキ
ャン方向に連続的な曲線で表すことができるものであっ
て，コントローラ３１に入力される。
【００５９】コントローラ３１は，ｍ個の３次元座標デ
ータを用いて演算を行い，「ショット内フォーカス面」
を求める（ステップＳ９０）。この演算には例えば最小
二乗法を適用することが好ましい。ここで求めた仮想的
なショット内フォーカス面は，コントローラ３１に格納
される。第１の実施の形態にかかる露光方法によれば，
ステップＳ９０において４９個の「点データ」から仮想
平面（ショット内フォーカス面）が求められていたが，
本実施の形態にかかる露光方法によれば，ｍ個の「曲線
データ」から仮想平面が求められる。このため，計算に
よって求めた仮想平面の信頼性が向上する。
【００６０】次に，コントローラ３１は，ｍ個の線状領
域の基準位置からの距離と，このｍ個の線状領域に対応
するショット内フォーカス面の中の領域の基準位置から
の距離との差を算出し，計算結果を「調整値」として記
憶する（ステップＳ１１０）。
【００６１】次に，センサヘッドの選択工程（ステップ
Ｓ１２０）を実施する。この工程は，第１の実施の形態
にかかる露光方法には存在しなかったものである。この
選択方法は，次の通りである。
【００６２】まず，ステップＳ７０において得られたｍ
個の３次元座標データ（曲線データ）と，ステップＳ９
０において得られたショット内フォーカス面とを比較す
る。露光光の光軸をＺ軸とした場合，ショット内フォー
カス面に対して，Ｚ座標が一致しているもの，または，
Ｚ座標について最も接近しているものから順に２個の３
次元座標データを選ぶ。そして，この２個の３次元座標
データに対応するセンサヘッドを，選択センサヘッドと
して設定する。仮に３個以上の３次元座標データがショ
ット内フォーカス面に対して同等に接近している場合に
は，各３次元座標データに対応するセンサヘッドのう
ち，最も間隔が大きくなる２個のセンサヘッドを，選択
センサヘッドとして設定する。例えば，３個センサヘッ
ド１１−１，１１−４，１１−ｍであれば，センサヘッ
ド１１−１およびセンサヘッド１１−ｍが選択される。
なお，ここでは，センサヘッド１１−１〜１１−ｍを用
いて説明したが，センサヘッド１１−１〜１１−ｍとセ
ンサヘッド１２−１〜１１−ｍは，スキャニング方向に
応じて使い分けられるものであるため，例えば，センサ
ヘッド１１−１およびセンサヘッド１１−ｍが選択され
るということは，センサヘッド１２−１およびセンサヘ
ッド１２−ｍも同時に選択されたことを意味する。
【００６３】全ショット３−１〜３−ｎに対して順次露
光処理を行う。各ショット３の露光動作は，ステップＳ
１２０において選択されたセンサヘッド，例えばセンサ
ヘッド１１−１，１１−ｍ（またはセンサヘッド１２−
１，１２−ｍ）をショット３の一端から対向する他端ま
で直線的に移動させてショット３の表面段差を計測し，
その測定結果に応じてウェハ１をレベリングさせながら
行われる。ただし，コントローラ３１は，センサヘッド
１１−１，１１−ｍによる測定結果からステップＳ１１
０で求めた調整値を差し引いて，その結果に従ってウェ
ハ１を上下動させる（ステップＳ１３０）。
【００６４】全ショット３−１〜３−ｎの露光処理が完
了した後，ウェハ１をステッパからアンロードする（ス
テップＳ１５０）。
【００６５】以上の第２の実施の形態にかかるステッパ
および露光方法によれば，第１の実施の形態にかかるス
テッパおよび露光方法と同様の効果を得ることができ
る。
【００６６】ところで，ステップＳ９０で求められるシ
ョット内フォーカス面は，３次元空間において実際のシ
ョット表面にほぼ一致するが，ショット内に段差部があ
る場合，その段差周辺では例外的にショット内フォーカ
ス面と実際のショット表面とのズレが大きくなる可能性
がある。逆に言えば，ズレが大きい箇所には段差部が存
在すると推測することができる。
【００６７】ステップＳ１３０において，ショット３内
の段差部に重なる線状領域をスキャニングするセンサヘ
ッドを用いてショット３の表面段差を測定しながら露光
動作を行うと，ウェハ１のレベリング動作に適用する調
整値も大きくなってしまう。調整値が大きくなれば，そ
の分ウェハ１のレベリング動作にも位置的な誤差が生じ
やすくなる。
【００６８】この点，本実施の形態にかかる露光方法に
よれば，ステップＳ１２０において，ズレが小さい領域
すなわち段差部が存在しない線状領域をスキャンするセ
ンサヘッドが選択され，続くステップＳ１３０におい
て，選択されたセンサヘッドの測定結果と調整値に従っ
てウェハ１がレベリングされる。したがって，露光動作
におけるウェハ１のレベリング精度が向上し，段差部の
周辺における露光光のデフォーカスがより軽減されるこ
とになる。
【００６９】［第３の実施の形態］本発明の第３の実施
の形態にかかるステッパおよび露光方法について説明す
る。
【００７０】第３の実施の形態にかかるステッパは，第
１の実施の形態にかかるステッパと同様に，露光スリッ
ト９に４個のセンサヘッド１１−１，１１−２，１２−
１，１２−２を備えている。ただし，これらのセンサヘ
ッド１１−１，１１−２，１２−１，１２−２はそれぞ
れ，図８に示すようにスキャニング方向と直角を成す方
向に移動可能なように構成されている。
【００７１】図９は，本実施の形態にかかる露光方法の
各工程を示すフローチャートである。以下，工程毎に本
実施の形態にかかる露光方法を説明する。
【００７２】まず，ウェハ１をステッパにロードし（ス
テップＳ１０），アライメントする（ステップＳ３
０）。
【００７３】次に，ショット３−１〜３−ｎの中から一
のショット３−ｋを選択する（ステップＳ５０）。この
とき，ショット３−ｉ等の欠けショットは選択の対象か
ら除外される。
【００７４】露光スリット９に備えられている４個のセ
ンサヘッド１１−１，１１−２，１２−１，１２−２の
中から一のセンサヘッド，例えばセンサヘッド１１−１
を選択する。このセンサヘッド１１−１を用いて，ショ
ット３−ｋについてその表面段差を計測する（ステップ
Ｓ７０）。例えば，ショット３−ｋを７行７列からなる
マトリックス状の計測領域（４９個）に細分する。そし
て，基準位置（例えば露光源）から各計測領域の中央部
までの距離をセンサヘッド１１−１によって測定する。
この結果，フォーカス・レベリング位置検出部２１にお
いて，４９個の測定ポイントについての３次元座標デー
タが算出される。これらのデータはコントローラ３１に
入力される。なお，このステップＳ７０については，本
実施の形態にかかる露光方法と第１の実施の形態にかか
る露光方法は略同一である。
【００７５】コントローラ３１は，４９個の３次元座標
データを用いて演算を行い，「ショット内フォーカス
面」を求める（ステップＳ９０）。この演算には例えば
最小二乗法を適用することが好ましい。ここで求めた仮
想的なショット内フォーカス面は，コントローラ３１に
格納される。
【００７６】次に，ステップＳ７０において３次元座標
が求められた４９個の各測定ポイントを通り，かつ，セ
ンサヘッドのスキャニング方向に平行な仮想的な軌跡を
求める。ここでは，各測定ポイントはスキャニング方向
に沿って７行７列に配置されているため，７本の軌跡が
存在することになる。コントローラ３１は，これら７本
の軌跡と，ステップＳ９０で求められたショット内フォ
ーカス面とのＺ軸方向（露光光の光軸方向）のズレを計
算する。そして，最もズレが小さい（好ましくはズレの
ない）２本の軌跡を選択し，そのズレを「調整値」とし
て記憶する（ステップＳ１１０）。なお，ショット内フ
ォーカス面とのズレに関して３本以上の軌跡が同等であ
る場合には，最も位置間隔が開くように２本の軌跡を選
択する。
【００７７】センサヘッド１１−１，１１−２，１２−
１，１２−２がスキャニングしたとき，測定ポイントが
ステップＳ１１０で選択された２本の軌跡に重なるよう
に，各センサヘッド１１−１，１１−２，１２−１，１
２−２をスライドさせて位置決めを行う（ステップＳ１
２２）。これによって，センサヘッド１１−１，１１−
２，１２−１，１２−２がスキャニングする線状領域
と，ショット内フォーカス面との位置ズレは極めて小さ
くなる。
【００７８】全ショット３−１〜３−ｎに対して順次露
光処理を行う。各ショット３の露光動作は，ステップＳ
１２０において位置が調整されたセンサヘッド１１−
１，１１−２（またはセンサヘッド１２−１，１２−
２）をショット３の一端から対向する他端まで直線的に
移動させてショット３の表面段差を計測し，その測定結
果に応じてウェハ１をレベリングさせながら行われる。
ただし，コントローラ３１は，センサヘッド１１−１，
１１−２による測定結果からステップＳ１１０で求めた
調整値を差し引いて，その結果に従ってウェハ１を上下
動させる（ステップＳ１３０）。
【００７９】全ショット３−１〜３−ｎの露光処理が完
了した後，ウェハ１をステッパからアンロードする（ス
テップＳ１５０）。
【００８０】以上の第３の実施の形態にかかるステッパ
および露光方法によれば，第２の実施の形態にかかるス
テッパおよび露光方法と同様の効果を得ることができ
る。しかも，センサヘッドの数が少ないことから，コス
ト面での効果が期待できる。
【００８１】［第４の実施の形態］第１，２，３の実施
の形態にかかる露光方法に対して，図１０に示すように
選択ショット３−ｋの中に存在する段差部（凸部４また
は凹部）を含む「ショット内フォーカス面計算除外領域
（以下，「計算除外領域」という）」６１を設定する工
程を追加する。
【００８２】上述のように，第１，３の実施の形態にか
かる露光方法によれば，ステップＳ７０において４９個
のポイントを測定することによって選択ショット３−ｋ
の表面段差が求められていたが，この４９個の測定ポイ
ントのいくつかが段差部の上面に位置する可能性があ
る。この場合，ステップＳ９０で算出されるショット内
フォーカス面に大きな誤差が含まれるおそれがある。
【００８３】回路設計上，半導体装置に形成される段差
部の位置情報は製造前に得られるものである。この段差
部の位置情報をコントローラ３１に与えることによっ
て，計算除外領域６１をショット３−ｋに設定し，計測
ポイントを段差部から除外することが可能となる。
【００８４】この他，第１，３の実施の形態にかかる露
光方法と同様に複数の測定ポイントを均等に選択ショッ
ト３−ｋの表面に設定した場合でも，ステップＳ９０に
おいてショット内フォーカス面を算出するときに，計算
除外領域６１内から得られた３次元座標データを無視す
るようにしてもよい。この方法は，第２の実施の形態に
かかる露光方法に対しても適用可能である。
【００８５】以上のように，計算除外領域６１を設定す
ることによって，ショット内フォーカス面を得るための
計算精度が向上する。この結果，各ショット３−１〜３
−ｎに存在する段差部の周辺において，露光光のデフォ
ーカスの発生が一層抑えられる。
【００８６】［第５の実施の形態］第１，２，３の実施
の形態にかかる露光方法と同様にステップＳ９０におい
てショット内フォーカス面を算出し，ステップＳ１１０
において調整値を算出した後，次の工程を実施する。
【００８７】図１１は，ステップＳ９０において算出さ
れたショット内フォーカス面（暫定仮想平面）と，ステ
ップＳ７０において設定された複数の測定ポイントとの
Ｚ軸方向についてのズレ（偏差）をグラフ化した一例を
示している。一般的には，最小二乗法を用いて得られた
仮想的なショット内フォーカス面にほぼ一致する測定ポ
イントの数（度数）が最も多くなり，＋方向および−方
向の偏差が大きくなるにつれて度数が小さくなってい
く。ただし，ショット内に段差部が存在する場合には，
図１１に示すように中心値から離れた位置にピークＰが
現れる。このことから分布にピークＰが現れた場合，こ
のピークＰを形成している測定ポイントは段差部に位置
していると推測することができる。
【００８８】次に，図１１の分布において，例えば標準
偏差を用いてスレショルド値を設定する。そして，スレ
ショルド内（ここでは中心値±標準偏差σの範囲）に属
するデータのみを用いて，再度，最小二乗法を用いてシ
ョット内フォーカス面を算出する。以後，再計算された
ショット内フォーカス面（仮想平面）を用いて，露光動
作等を行う。
【００８９】以上のように，第５の実施の形態にかかる
露光方法によれば，第４の実施の形態にかかる露光方法
と同様に，精度の高いショット内フォーカス面を得るこ
とが可能となる。また，この方法によれば，予め設計情
報を得なくとも，ショット内の段差部に起因するショッ
ト内フォーカス面の計算誤差を取り除くことが可能とな
る。
【００９０】［第６の実施の形態］図１に示したよう
に，全ショット３−１〜３−ｎの中には，長方形の一部
が欠けた形状を有する欠けショット３−ｉが含まれる。
欠けショット３−ｉ以外のショットについての露光動作
は，第１〜５の実施の形態の中で説明したステップＳ１
３０の通りで何ら問題はない。しかし，露光対象が欠け
ショット３−ｉの場合，ステップＳ１３０におけるスキ
ャニング動作中，全てのセンサヘッドの測定ポイントが
常にウェハ１の表面に位置するとは限らず，はみ出てし
まうこともあり得る。この場合，ウェハ１のレベリング
動作が露光途中にも関わらず制御不能に陥り，欠けショ
ット３−ｉの広い範囲で露光光のデフォーカスが発生す
るおそれがある。
【００９１】欠けショット３−ｉを露光する場合，その
露光動作の開始に先だって，露光のためのスキャニング
動作中測定ポイントが終始ウェハ１上に存在する一のセ
ンサヘッド，例えばセンサヘッド１１−１を選択する。
そして，ステップＳ１３０では，この選択されたセンサ
ヘッド１１−１のみを用いて欠けショット３−ｉの表面
段差を計測し，その測定結果に応じてウェハ１をレベリ
ングさせながらショット３−ｉに露光光を照射する。た
だし，コントローラ３１は，センサヘッド１１−１によ
る測定結果からステップＳ１１０で求めた調整値を差し
引いて，その結果に従ってウェハ１を上下動させる。
【００９２】本実施の形態にかかる露光方法によれば，
露光対象が欠けショットであってもウェハ１のレベリン
グ動作が可能となるため，他のショットと同様に露光光
のデフォーカスの発生が抑えられる。
【００９３】［第７の実施の形態］第２の実施の形態に
かかるステッパのように，露光スリット９に２×ｍ個の
センサヘッド１１−１〜１１−ｍ，１２−１〜１２−ｍ
が備えられている場合（図７），欠けショット３−ｉの
露光動作については，次の方法を採用する。
【００９４】すなわち，欠けショット３−ｉの露光動作
については，その露光動作の開始に先だって，ｍ個のセ
ンサヘッド１１−１〜１１−ｍ（またはセンサヘッド１
２−１〜１２−ｍ）の中から露光のためのスキャニング
動作中測定ポイントが終始ウェハ１上に存在する複数の
センサヘッドを選択する。さらに，選択された複数のセ
ンサヘッドの中から，間隔が最も広くなる２個のセンサ
ヘッドを選択する。そして，ステップＳ１３０では，こ
の選択された２個のセンサヘッドを用いて欠けショット
３−ｉの表面段差を計測し，その測定結果に応じてウェ
ハ１をレベリングさせながら欠けショット３−ｉの露光
を実施する。ただし，コントローラ３１は，２個のセン
サヘッドによる測定結果からステップＳ１１０で求めた
調整値を差し引いて，その結果に従ってウェハ１を上下
動させる。
【００９５】上述の第６の実施の形態にかかる露光方法
によれば，欠けショット３−ｉに対する露光動作中にウ
ェハ１をレベリングすることは可能となるが，一のセン
サヘッドのみを基準としてレベリングする関係上，ウェ
ハ１はＺ軸方向にのみ移動し，チルト方向への傾き動作
は行わない。この点，本実施の形態にかかる露光方法に
よれば，ウェハ１をチルト方向に傾けることも可能にな
る。したがって，欠けショット３−ｉにおける露光光の
デフォーカスの発生を一層抑制することが可能となる。
【００９６】［第８の実施の形態］第３の実施の形態に
かかるステッパのように，露光スリット９にスライド可
能な２×２個のセンサヘッド１１−１，１１−２，１２
−１，１２−２が備えられている場合（図８），欠けシ
ョット３−ｉの露光動作については，次の方法を採用す
る。
【００９７】すなわち，欠けショット３−ｉの露光動作
については，その露光動作の開始に先だって，２個のセ
ンサヘッド１１−１，１１−２（またはセンサヘッド１
２−１，１２−２）の位置を，露光のためのスキャニン
グ動作中測定ポイントが終始ウェハ１上に存在するよう
にスライドさせる。このとき，センサヘッド１１−１，
１１−２（またはセンサヘッド１２−１，１２−２）の
間隔が最大となるように位置決めすることが好ましい。
そして，ステップＳ１３０では，位置決めされた２個の
センサヘッド１１−１，１１−２（またはセンサヘッド
１２−１，１２−２）を用いて欠けショット３−ｉの表
面段差を計測し，その測定結果に応じてウェハ１をレベ
リングさせながらショット３−ｉの露光を実施する。た
だし，コントローラ３１は，２個のセンサヘッド１１−
１，１１−２（またはセンサヘッド１２−１，１２−
２）による測定結果からステップＳ１１０で求めた調整
値を差し引いて，その結果に従ってウェハ１を上下動さ
せる。
【００９８】第８の実施の形態にかかる露光方法によれ
ば，第７の実施の形態にかかる露光方法と同様に，欠け
ショット３−ｉにおける露光光のデフォーカスが抑制さ
れる。
【００９９】［第９の実施の形態］一般的に，半導体装
置の製造については，複数枚のウェハが１ロットとして
まとめられ，各ロット毎に製造プロセスの管理が行われ
る。このようなプロセス管理の視点に立てば，第１〜８
の実施の形態にかかる露光方法を構成する「ショットの
選択（ステップＳ５０）」，「選択ショットの表面段差
の計測（ステップＳ７０）」，「ショット内フォーカス
面の算出（ステップＳ９０）」，「調整値の算出（ステ
ップＳ１１０）」，第２の実施の形態にかかる露光方法
を構成する「センサヘッドの選択（ステップＳ１２
０）」，および第３の実施の形態にかかる露光方法を構
成する「センサヘッドの位置調整（ステップＳ１２
２）」の各工程（以下「露光前工程」という）をウェハ
毎に実施せず，ロット単位で実施することも妥当な方法
と言える。
【０１００】例えば，ロットの先頭に位置するウェハに
対してのみこれら露光前工程を実施する。また，１ロッ
トを構成するウェハ枚数が多い場合には，ウェハのレベ
リング精度を維持するため，露光前工程を所定のインタ
ーバルをおいて実施するようにしてもよい。このインタ
ーバルは，例えば時間またはウェハの枚数を基準に設定
することが可能である。なお，一旦，あるウェハの選択
ショットにおいて露光前工程を実施してショット内フォ
ーカス面と調整値を得た後は，次の露光前工程を実施す
るまで，異なるウェハに対してもそのショット内フォー
カス面と調整値に基づいてウェハのレベリングを行う。
【０１０１】本実施の形態にかかる露光方法によれば，
第１〜第８の実施の形態にかかる露光方法と同様の効果
が得られ，さらに，露光前工程を行うことによるステッ
パの処理能力の低下を最小限に止めることが可能とな
る。
【０１０２】［第１０の実施の形態］第１〜第９の実施
の形態にかかる露光方法によれば，ウェハ内の複数のシ
ョットの中から一のショットが選択され，これが選択シ
ョットとして設定されるが，一のウェハにおいて複数の
選択ショットを設定するようにしてもよい。この場合，
複数の選択ショット毎に露光前工程が実施され，選択シ
ョット毎にショット内フォーカス面と調整値が得られる
ことになる。そして，調整値の平均値（平均調整値）を
露光動作（ステップＳ１３０）の前に求める。
【０１０３】ステップＳ１３０では，平均調整値を用い
て全ショット３−１〜３−ｎに対して順次露光処理を行
う。
【０１０４】本実施の形態にかかる露光方法によれば，
各露光前工程の中で実施される各種計測・演算に誤差が
含まれる場合であっても，結果として得られる平均調整
値には高い信頼性が付随することになる。そして，各シ
ョット３−１〜３−ｎにおける露光光のデフォーカスの
発生頻度を低下させることが可能となる。
【０１０５】添付図面を参照しながら本発明の好適な実
施の形態について説明したが，本発明はかかる実施の形
態に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に
記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例ま
たは修正例に想到し得ることは明らかであり，それらに
ついても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解
される。
【０１０６】
【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
ウェハの各ショット内に段差部を有する場合であって
も，露光光のデフォーカスが軽減され，かつその範囲も
最小限に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステッパの基本構造およびステッパとウェハと
の位置関係を示す斜視図である。
【図２】ステッパの基本構造およびステッパとウェハと
の位置関係を示す側面図である。
【図３】一般的なセンサヘッドと露光スリットとの位置
関係を示す平面図である。
【図４】レベリングされたウェハに生じるデフォーカス
領域を示す側面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態にかかる露光方法の
工程を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかるステッパが
備えるセンサヘッドと露光スリットとの位置関係を示す
平面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態にかかる露光方法の
工程を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態にかかるステッパが
備えるセンサヘッドと露光スリットとの位置関係を示す
平面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる露光方法の
工程を示すフローチャートである。
【図１０】ショット内に設定された計算除外領域を示す
平面図である。
【図１１】ショット内の各測定ポイントのショット内フ
ォーカス面に対する偏差を示す分布図である。
【符号の説明】
１：ウェハ ３：ショット ３−ｉ：欠けショット ４：凸部 ５：レクチル ７：露光光 ８：投影レンズ ９：露光スリット １１−１，１１−２：フォーカスセンサヘッド ２１：フォーカス・レベリング位置検出部 ３１：コントローラ ４１：露光範囲 ５１−１，５１−２，５１−３：アクチュエータ ６１：計算除外領域

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウェハの表面に予め設定されている複数
    の単位領域の一を被測定単位領域に設定する露光前第１
    工程と；前記被測定単位領域の表面の複数の測定箇所に
    ついて３次元座標を求める露光前第２工程と；前記各測
    定箇所の３次元座標を用いて，前記被測定単位領域の表
    面に近似する仮想平面を求める露光前第３工程と；複数
    のセンサによって前記被測定単位領域の表面をスキャニ
    ングし，前記各センサによってスキャニングした前記被
    測定単位領域内の各スキャニング領域と前記仮想平面と
    の間の所定の座標軸方向に関する位置ズレを求め，前記
    各スキャニング領域の位置ズレを各スキャニング領域に
    対応する前記各センサの調整値として記憶する露光前第
    ４工程と；前記複数のセンサの中から２個以上のセンサ
    を選択するセンサ選択工程と；前記複数の単位領域の中
    の一を，露光処理を施す露光単位領域に設定する露光単
    位領域設定工程と；前記センサ選択工程において選択さ
    れた２個以上のセンサのうちの一部または全てのセンサ
    によって前記露光単位領域の表面の３次元座標を測定
    し，前記各センサの測定結果に前記各調整値を適用する
    ことによって調整結果を求め，前記調整結果に基づいて
    前記ウェハのレベリングを行うとともに前記露光単位領
    域に対して露光光を照射する露光工程と；を含むことを
    特徴とする，露光方法。
  2. 【請求項２】 ウェハの表面に予め設定されている複数
    の単位領域のうち複数の単位領域を被測定単位領域に設
    定する露光前第１工程と；前記複数の被測定単位領域の
    うち第１被測定単位領域の表面の複数の測定箇所につい
    て３次元座標を求める露光前第２工程と；前記各測定箇
    所の３次元座標を用いて，前記第１被測定単位領域の表
    面に近似する仮想平面を求める露光前第３工程と；複数
    のセンサによって前記第１被測定単位領域の表面をスキ
    ャニングし，前記各センサによってスキャニングした前
    記第１被測定単位領域内の各スキャニング領域と前記仮
    想平面との間の所定の座標軸方向に関する位置ズレを求
    め，前記各スキャニング領域の位置ズレを各スキャニン
    グ領域に対応する前記各センサの前記第１被測定単位領
    域に関する調整値として記憶する露光前第４工程と；前
    記第１被測定単位領域以外の１または２以上の被測定単
    位領域それぞれについて，前記露光前第２工程，露光前
    第３工程，および露光前第４工程を実施し，前記各セン
    サの前記各被測定単位領域に関する調整値を記憶する露
    光前第５工程と，前記第１被測定単位領域を含む複数の
    被測定単位領域それぞれの調整値を平均化して平均調整
    値を求める露光前第６工程と，前記複数のセンサの中か
    ら２個以上のセンサを選択するセンサ選択工程と；前記
    複数の単位領域の中の一を，露光処理を施す露光単位領
    域に設定する露光単位領域設定工程と；前記センサ選択
    工程において選択された２個以上のセンサのうちの一部
    または全てのセンサによって前記露光単位領域の表面の
    ３次元座標を測定し，前記各センサの測定結果に前記各
    平均調整値を適用することによって調整結果を求め，前
    記調整結果に基づいて前記ウェハのレベリングを行うと
    ともに前記露光単位領域に対して露光光を照射する露光
    工程と；を含むことを特徴とする，露光方法。
  3. 【請求項３】 前記露光工程において前記２個以上のセ
    ンサによって同時に前記露光単位領域の表面の３次元座
    標を測定することが不可能な場合，前記露光単位領域の
    表面の３次元座標を測定することが可能な一部のセンサ
    による測定結果から得られた調整結果にのみ基づいて前
    記ウェハのレベリングを行うことを特徴とする，請求項
    １または２に記載の露光方法。
  4. 【請求項４】 前記センサ選択工程では，前記露光工程
    において前記露光単位領域に対して露光光が照射されて
    いる間は常に前記露光単位領域の表面の３次元座標を計
    測することが可能であり，かつ，間隔が最も広くなる２
    個のセンサを含んで選択されることを特徴とする，請求
    項１または２に記載の露光方法。
  5. 【請求項５】 ウェハの表面に予め設定されている複数
    の単位領域の一を被測定単位領域に設定する露光前第１
    工程と；複数のセンサによって前記被測定単位領域の表
    面をスキャニングし，前記各センサによってスキャニン
    グした前記被測定単位領域内の各スキャニング領域につ
    いて３次元座標を求める露光前第２工程と；前記各スキ
    ャニング領域の３次元座標を用いて，前記被測定単位領
    域の表面に近似する仮想平面を求める露光前第３工程
    と；前記露光前第２工程において前記各センサによって
    スキャニングした前記被測定単位領域内の各スキャニン
    グ領域と前記仮想平面との間の所定の座標軸方向に関す
    る位置ズレを求め，前記各スキャニング領域の位置ズレ
    を各スキャニング領域に対応する前記各センサの調整値
    として記憶する露光前第４工程と；前記複数のセンサの
    中から，前記調整値の絶対値が小さい順に２個以上のセ
    ンサを選択するセンサ選択工程と；前記複数の単位領域
    の中の一を，露光処理を施す露光単位領域に設定する露
    光単位領域設定工程と；前記センサ選択工程において選
    択された２個以上のセンサのうちの一部または全てのセ
    ンサによって前記露光単位領域の表面の３次元座標を測
    定し，前記各センサの測定結果に前記各調整値を適用す
    ることによって調整結果を求め，前記調整結果に基づい
    て前記ウェハのレベリングを行うとともに前記露光単位
    領域に対して露光光を照射する露光工程と；を含むこと
    を特徴とする，露光方法。
  6. 【請求項６】 ウェハの表面に予め設定されている複数
    の単位領域のうち複数の単位領域を被測定単位領域に設
    定する露光前第１工程と；複数のセンサによって前記複
    数の被測定単位領域のうち第１被測定単位領域の表面を
    スキャニングし，前記各センサによってスキャニングし
    た前記第１被測定単位領域内の各スキャニング領域につ
    いて３次元座標を求める露光前第２工程と；前記各スキ
    ャニング領域の３次元座標を用いて，前記第１被測定単
    位領域の表面に近似する仮想平面を求める露光前第３工
    程と；前記露光前第２工程において前記各センサによっ
    てスキャニングした前記第１被測定単位領域内の各スキ
    ャニング領域と前記仮想平面との間の所定の座標軸方向
    に関する位置ズレを求め，前記各スキャニング領域の位
    置ズレを各スキャニング領域に対応する前記各センサの
    前記第１被測定単位領域に関する調整値として記憶する
    露光前第４工程と；前記第１被測定単位領域以外の１ま
    たは２以上の被測定単位領域それぞれについて，前記露
    光前第２工程，露光前第３工程，および露光前第４工程
    を実施し，前記各センサの前記各被測定単位領域に関す
    る調整値を記憶する露光前第５工程と，前記第１被測定
    単位領域を含む複数の被測定単位領域それぞれの調整値
    を平均化して平均調整値を求める露光前第６工程と，前
    記複数のセンサの中から，前記調整値の絶対値が小さい
    順に２個以上のセンサを選択するセンサ選択工程と；前
    記複数の単位領域の中の一を，露光処理を施す露光単位
    領域に設定する露光単位領域設定工程と；前記センサ選
    択工程において選択された２個以上のセンサのうちの一
    部または全てのセンサによって前記露光単位領域の表面
    の３次元座標を測定し，前記各センサの測定結果に前記
    各平均調整値を適用することによって調整結果を求め，
    前記調整結果に基づいて前記ウェハのレベリングを行う
    とともに前記露光単位領域に対して露光光を照射する露
    光工程と；を含むことを特徴とする，露光方法。
  7. 【請求項７】 前記露光工程において前記２個以上のセ
    ンサによって同時に前記露光単位領域の表面の３次元座
    標を測定することが不可能な場合，前記露光単位領域の
    表面の３次元座標を測定することが可能な一部のセンサ
    による測定結果から得られた調整結果にのみ基づいて前
    記ウェハのレベリングを行うことを特徴とする，請求項
    ５または６に記載の露光方法。
  8. 【請求項８】 前記センサ選択工程では，前記露光工程
    において前記露光単位領域に対して露光光が照射されて
    いる間は常に前記露光単位領域の表面の３次元座標を計
    測することが可能であり，かつ，間隔が最も広くなる２
    個のセンサを含んで選択されることを特徴とする，請求
    項５または６に記載の露光方法。
  9. 【請求項９】 ウェハの表面に予め設定されている複数
    の単位領域の一を被測定単位領域に設定する露光前第１
    工程と；前記被測定単位領域の表面の複数の測定箇所に
    ついて３次元座標を求める露光前第２工程と；前記各測
    定箇所の３次元座標を用いて，前記被測定単位領域の表
    面に近似する仮想平面を求める露光前第３工程と；２個
    以上のセンサが前記被測定単位領域の表面をスキャニン
    グしたとき，前記各センサによってスキャニングされた
    前記被測定単位領域内の各スキャニング領域と前記仮想
    平面との間の所定の座標軸方向に関する位置ズレがより
    小さくなるように，前記２個以上のセンサの前記被測定
    単位領域との相対位置を調整する露光前第４工程と；前
    記露光前第４工程において位置が調整された前記２個以
    上のセンサによってスキャニングされる各スキャニング
    領域の前記位置ズレを前記各センサの調整値として記憶
    する露光前第５工程と；前記複数の単位領域の中の一
    を，露光処理を施す露光単位領域に設定する露光単位領
    域設定工程と；前記露光前第４工程において位置が調整
    された前記２個以上のセンサのうちの一部または全ての
    センサによって前記露光単位領域の表面の３次元座標を
    測定し，前記各センサの測定結果に前記各調整値を適用
    することによって調整結果を求め，前記調整結果に基づ
    いて前記ウェハのレベリングを行うとともに前記露光単
    位領域に対して露光光を照射する露光工程と；を含むこ
    とを特徴とする，露光方法。
  10. 【請求項１０】 前記露光工程において前記２個以上の
    センサによって同時に前記露光単位領域の表面の３次元
    座標を測定することが不可能な場合，前記露光単位領域
    の表面の３次元座標を測定することが可能な一部のセン
    サによる測定結果から得られた調整結果にのみ基づいて
    前記ウェハのレベリングを行うことを特徴とする，請求
    項９に記載の露光方法。
  11. 【請求項１１】 前記露光前第４工程では，前記露光工
    程において前記露光単位領域に対して露光光が照射され
    ている間は常に前記露光単位領域の表面の３次元座標を
    計測することが可能であり，かつ，間隔が最も広くなる
    ように，前記２個以上のセンサの位置が調整されること
    を特徴とする，請求項９に記載の露光方法。
  12. 【請求項１２】 前記被測定単位領域に計算除外領域を
    設定し，前記露光前第２工程において，前記計算除外領
    域以外に前記複数の測定箇所を設定することを特徴とす
    る，請求項１，２，３，４，９，１０，または１１に記
    載の露光方法。
  13. 【請求項１３】 前記被測定単位領域に計算除外領域を
    設定し，前記露光前第２工程において，前記計算除外領
    域以外を前記複数のセンサによってスキャニングするこ
    とを特徴とする，請求項５，６，７，または８に記載の
    露光方法。
  14. 【請求項１４】 前記被測定単位領域に計算除外領域を
    設定し，前記露光前第３工程において前記仮想平面を求
    める際，前記計算除外領域における３次元座標を無視す
    ることを特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，
    ７，８，９，１０，または１１に記載の露光方法。
  15. 【請求項１５】 前記露光前第３工程は，前記露光前第
    ２工程において測定された全ての測定箇所の３次元座標
    を用いて，暫定仮想平面を求める露光前第３−１工程
    と，前記全ての測定箇所と前記暫定仮想平面との間の所
    定の座標軸方向に関する位置ズレを求め，所定値よりも
    大きい位置ズレを有する１または２以上の測定箇所を特
    定する露光前第３−２工程と，前記特定された測定箇所
    以外の測定箇所の３次元座標のみを用いて，前記被測定
    単位領域の表面に近似する前記仮想平面を求める露光前
    第３−３工程と，を含むことを特徴とする，請求項１，
    ２，３，４，９，１０，または１１に記載の露光方法。
  16. 【請求項１６】 前記露光前第３工程は，前記露光前第
    ２工程において測定された全てのスキャニング領域の３
    次元座標を用いて，暫定仮想平面を求める露光前第３−
    １工程と，前記全てのスキャニング領域と前記暫定仮想
    平面との間の所定の座標軸方向に関する位置ズレを求
    め，所定値よりも大きい位置ズレを有する１または２以
    上のスキャニング領域を特定する露光前第３−２工程
    と，前記特定されたスキャニング領域以外のスキャニン
    グ領域の３次元座標のみを用いて，前記被測定単位領域
    の表面に近似する前記仮想平面を求める露光前第３−３
    工程と，を含むことを特徴とする，請求項５，６，７ま
    たは８に記載の露光方法。
  17. 【請求項１７】 複数のウェハを露光する場合，前記露
    光前第１工程〜露光前第４工程または露光前第１工程〜
    露光前第６工程は，ウェハ１枚毎に行われることを特徴
    とする，請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，
    １０，１１，１２，１３，１４，１５，または１６に記
    載の露光方法。
  18. 【請求項１８】 複数のウェハを露光する場合，前記露
    光前第１工程〜露光前第４工程または露光前第１工程〜
    露光前第６工程は，ウェハ２枚以上毎に行われることを
    特徴とする，請求項１，２，３，４，５，６，７，８，
    ９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，または１６
    に記載の露光方法。
  19. 【請求項１９】 前記露光前第１工程〜露光前第４工程
    または露光前第１工程〜露光前第６工程は，所定の時間
    をおいて行われることを特徴とする，請求項１，２，
    ３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１
    ３，１４，１５，または１６に記載の露光方法。
  20. 【請求項２０】 ウェハを露光する露光装置であって，
    前記ウェハの表面の複数の測定箇所について３次元座標
    を求めることが可能な１または２以上のセンサと；前記
    各測定箇所の３次元座標を用いて，前記ウェハの表面に
    近似する仮想平面を求める事が可能なコントローラと；
    を備えたことを特徴とする，露光装置。
  21. 【請求項２１】 前記１または２以上のセンサは，前記
    ウェハ表面をスキャニングすることによって前記複数の
    測定箇所の３次元座標を求めることを特徴とする，請求
    項２０に記載の露光装置。
  22. 【請求項２２】 さらに前記コントローラは，前記各セ
    ンサによってスキャニングされた前記ウェハ上の各スキ
    ャニング領域と前記仮想平面との間の所定の座標軸方向
    についての位置ズレを求め，前記各スキャニング領域の
    位置ズレを各スキャニング領域に対応する前記各センサ
    の調整値として記憶し，前記各センサによって前記ウェ
    ハの所定の範囲の３次元座標を測定しながら前記所定の
    範囲を露光するとき，前記各センサによって測定された
    前記所定の範囲の３次元座標に前記各センサの調整値を
    適用することによって調整結果を求め，前記調整結果に
    基づいて前記ウェハのレベリングを行うことを特徴とす
    る，請求項２０または２１に記載の露光装置。
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