JP2003100599A - 露光装置の調整方法及び露光システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 調整に伴うスループットの低下を抑制すると
ともに、歩留まりの向上を図ることができる露光装置の
調整方法、及び露光システムを提供する。 【解決手段】 露光装置ＳＴＰｎで処理した基板を検査
した検査結果に基づいて、露光装置ＳＴＰｎの処理デー
タのうち、基板上の一部の領域に関する処理データを収
集し、この収集した処理データに基づいて露光装置ＳＴ
Ｐｎの調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘ
ッド等の電子デバイスを製造するために用いられる露光
装置の調整方法及び露光システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子等の電子デバ
イスを光リソグラフィ工程を用いて製造する際に、パタ
ーンが形成されたマスクあるいはレチクルのパターンの
像を投影光学系を介して感光材（レジスト）が塗布され
た基板上の各投影領域（ショット領域）に転写する露光
装置が使用されている。電子デバイスの回路は、回路パ
ターンが転写された基板上に後処理を施すことによって
形成され、多層にわたって繰り返し成層されることによ
り集積回路となる。

【０００３】近年、集積回路の高密度集積化、すなわち
回路パターンの微細化が進められており、これに伴い、
露光装置に対しても、性能や歩留まり、スループット等
に関してより一層の向上が望まれている。

【０００４】露光装置の性能を評価する際、一般に、パ
ターン寸法精度、及びパターンの重ね合わせ精度がその
代表的な指標として用いられる。そして、こうした重ね
合わせ精度及びパターン寸法精度を評価した結果に基づ
いて、制御パラメータや各種補正値の変更、各種駆動機
構の位置調整等の露光装置の調整が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】露光装置の調整は、プ
ロセス不良が発生した際や、定期点検時等において、露
光装置の処理を一旦停止させて行う場合が多い。そのた
め、露光装置の調整に長時間を要すると、スループット
の低下につながりやすい。また、上述した回路パターン
の微細化の進展に伴い、露光装置の調整の重要性が高ま
っている。

【０００６】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、調整に伴うスループットの低下を抑制する
とともに、歩留まりの向上を図ることができる露光装置
の調整方法、及び露光システムを提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、マスク（Ｍ）のパターンを基板（Ｗ）に
転写する露光装置（ＳＴＰｎ）を調整する方法であっ
て、前記露光装置（ＳＴＰｎ）で処理した前記基板
（Ｗ）を検査した検査結果に基づいて、前記露光装置
（ＳＴＰｎ）の処理データのうち、前記基板（Ｗ）上の
一部の領域に関する処理データを収集し、該収集した前
記処理データに基づいて前記露光装置（ＳＴＰｎ）の調
整を行うことを特徴とする。この露光装置の調整方法で
は、基板上の一部の領域に関する露光装置の処理データ
を収集し、その処理データに基づいて露光装置を調整す
ることにより、基板全体の処理データを用いた調整に比
べて、調整に要する時間を少なくできる。しかも、露光
装置で処理した基板を検査した検査結果に基づいて、そ
の一部の領域に関する処理データを収集することによ
り、調整を必要とする基板上の領域を特定し、その特定
された領域に絞って露光装置の調整を行うことができ
る。

【０００８】この場合において、前記基板（Ｗ）上の一
部の領域は、前記基板（Ｗ）上の他の領域と比較して前
記検査結果が良くない領域であってもよい。これによ
り、基板上の不良領域に絞って露光装置の調整を行うこ
とができる。

【０００９】また、前記収集した処理データのうち、前
記検査結果と相関する処理データに基づいて前記露光装
置（ＳＴＰｎ）の調整を行うとよい。これにより、検査
結果に影響を与えた要因に対して適切に露光装置の調整
を行うことができる。

【００１０】また、前記処理データは、露光時の基板
（Ｗ）の姿勢制御に関するデータ、露光時のマスク
（Ｍ）と基板（Ｗ）との同期移動の精度に関するデー
タ、及び露光時の露光量に関するデータのうちの少なく
とも１つを含んでもよい。この場合、該処理データに基
づいて、前記露光装置のパターン寸法制御性能を調整す
ることができる。

【００１１】また、前記処理データは、露光時のマスク
（Ｍ）と基板（Ｗ）との同期移動の精度に関するデー
タ、マスク（Ｍ）と基板（Ｗ）とを位置合わせする際に
用いられる統計演算に関するデータ、及びパターンの重
ね合わせに関するデータのうちの少なくとも１つを含ん
でもよい。この場合、該処理データに基づいて、前記露
光装置の重ね合わせ制御性能を調整することができる。

【００１２】また、本発明は、マスク（Ｍ）のパターン
を基板（Ｗ）に転写する露光装置（ＳＴＰｎ）と、該露
光装置（ＳＴＰｎ）で処理した前記基板（Ｗ）を検査す
る検査装置（１２）とを備える露光システム（１０）で
あって、前記検査装置（１２）による検査結果に基づい
て、前記露光装置（ＳＴＰｎ）の処理データのうち、前
記基板（Ｗ）上の一部の領域に関する処理データを収集
する情報収集手段（１４）を有することを特徴とする。
この露光システムでは、基板上の一部の領域に関する処
理データを収集する情報収集手段を有することにより、
上記露光装置の調整方法を実施できる。

【００１３】この場合において、前記基板（Ｗ）上の一
部の領域は、前記基板（Ｗ）上の他の領域と比較して前
記検査結果が良くない領域であってもよい。これによ
り、基板上の不良領域に絞って露光装置の調整を行うこ
とができる。

【００１４】また、前記検査装置（１２）は、前記基板
（Ｗ）を外観から検査する欠陥検査装置（１７）、及び
前記基板（Ｗ）に形成された回路パターンを電気的に検
査するテスター（１８）のうちの少なくとも一方を含ん
でもよい。検査装置が欠陥検査装置あるいはテスターを
含むことにより、基板上の不良領域を特定することがで
きる。

【００１５】また、前記収集した処理データの中から、
前記検査結果と相関する処理データを解析する解析手段
（１５）を有するとよい。これにより、検査結果に影響
を与えた要因を特定することが可能となる。

【００１６】また、前記収集した処理データに基づい
て、前記露光装置（ＳＴＰｎ）を調整する調整手段（１
６）を有するとよい。これにより、自動かつ迅速に露光
装置を調整することが可能となる。

【００１７】また、前記収集した処理データに基づい
て、複数の中から使用する前記露光装置（ＳＴＰｎ）を
選定する選定手段（１６）を有してもよい。これによ
り、使用する露光装置を適切に選定できる。

【００１８】また、前記収集した処理データに基づい
て、前記露光装置（ＳＴＰｎ）の調整に必要な情報を表
示する表示手段（１６ａ）を有してもよい。これによ
り、この表示手段に表示された情報に基づいて、露光装
置を適切に調整できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の露光装置の調整方
法及び露光システムの実施例について図面を参照して説
明する。図１は、本発明の露光システムの全体構成の一
例を模式的に示している。

【００２０】この露光システム１０は、半導体素子製造
用であり、複数台の露光装置（ステッパ）ＳＴＰ１，Ｓ
ＴＰ２，…ＳＴＰｎを有している。各露光装置ＳＴＰｎ
は、通信機能を備えた本体制御用の制御系を含み、ＬＡ
Ｎ等の通信ネットワーク１１に接続されている。通信ネ
ットワーク１１には、上記複数台の露光装置ＳＴＰｎの
他に、露光処理後の基板を検査する検査装置１２、及び
露光装置ＳＴＰｎの管理を行う管理装置１３が接続され
ている。

【００２１】図２及び図３は、上記露光装置ＳＴＰｎの
構成例として、半導体素子製造用の縮小投影型露光装置
を概略的に示している。この露光装置ＳＴＰｎは、回路
パターンが形成されたマスク（レチクル）Ｍと、感光材
が塗布された基板としてのウエハＷとを１次元方向に同
期移動させつつ、マスクＭに形成された回路パターン
を、ウエハＷ上の各ショット領域に転写する、ステップ
・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、いわゆるス
キャニング・ステッパである。なお、この露光装置ＳＴ
Ｐｎの具体的な構成例や動作の詳細については後述す
る。

【００２２】図１に戻り、検査装置１２は、露光処理後
の基板を検査することにより、基板の加工状態を計測し
たり評価したりするものである。例えば、検査装置１２
は、基板内における所定の領域あるいは所定のパターン
ごとに加工状態の良・不良を検査する。この場合、検査
装置１２による検査データには、加工状態の良・不良に
関するデータとともに、そのデータを取得した基板上の
位置情報（位置座標）等が含まれる。また、この検査装
置１２の検査データは、管理装置１３に供給される。

【００２３】管理装置１３は、検査装置１２からの検査
データや露光装置ＳＴＰｎからの処理データに基づい
て、露光装置ＳＴＰｎの性能を解析し、その結果に基づ
いて、露光装置ＳＴＰｎの調整を行うものである。管理
装置１３は、検査装置１２による検査結果に基づいて、
露光装置ＳＴＰｎの処理データのうち、ウエハ上の一部
の領域に関する処理データを収集する情報収集部１４、
情報収集部１４で収集した処理データの中から、検査装
置１２からの検査結果と相関する処理データを解析する
解析部１５、及びその解析結果に基づいて露光装置ＳＴ
Ｐｎの調整を指示する調整部１６等を有する。また、調
整部１６は、複数の中から使用する露光装置ＳＴＰｎを
選定する機能を有するとともに、露光装置ＳＴＰｎの調
整に必要な情報を表示するＣＲＴ等の表示部１６ａを含
む。なお、図１において、管理装置を露光装置と別体と
して描いているが、管理装置の設置場所は、露光装置内
でもよく外部でもよい。

【００２４】図４は、上述した露光システム１０におけ
る露光装置ＳＴＰｎを調整する際の制御ブロック図を示
している。以下、図４を参照して、本発明の露光装置の
調整方法の一例について説明する。

【００２５】図４において、半導体素子は、デバイスの
機能・性能設計を行う設計工程、この設計工程に基づい
たマスク（レチクル）を製作するマスク製作工程、シリ
コン材料からウエハを製造するウエハ製造工程、ウエハ
上に回路パターンを形成するウエハ処理工程、デバイス
組み立て工程（ダイシング工程、パッケージング・ボン
ディング工程を含む）、検査工程等を経て製造される。
ウエハ処理工程では、例えば、感光材をウエハ上に塗布
するフォトレジスト処理工程、前述した露光装置ＳＴＰ
ｎによりマスクのパターンをウエハに露光する露光処理
工程、フォトレジストを除去するとともに気相成長法等
により層間絶縁膜を形成するフォトエッチング・気相成
長処理工程、欠陥検査装置１７により外観上のウエハの
欠陥検査を行うウエハ欠陥検査処理工程、及び素子形成
用の不純物をウエハに拡散（ドーピング）する不純物拡
散処理工程、等を含む。ウエハ処理工程では、これらの
工程が複数回繰り返し実行される。

【００２６】ウエハ処理工程で回路パターンが形成され
たウエハは、テスター１８によって電気的な検査が実施
される（プロ−ビング処理）。すなわち、テスター１８
は、ウエハ上に形成された回路内に、電気的に不良箇所
が存在しないかを検出し、不良箇所が検出された場合は
その不良箇所の位置情報を検査データとして記憶する。
この検査データはリペア装置１９に送られ、リペア装置
１９はテスター１８からの検査データに基づいて、回路
内に予め設けられたヒューズと呼ばれる配線の一部をレ
ーザ光等を用いて切断することにより、ウエハ上の回路
内の不良箇所を電気的に修復する（リペア処理）。例え
ば、リペア装置１９は、配線の一部（ヒューズ）を切断
することにより、欠陥のメモリセルを予め用意された予
備セルに置き換え、不良メモリセルを救済する。

【００２７】さて、上記欠陥検査装置１７、及び上記テ
スター１８による検査データは、管理装置１３に供給さ
れる。管理装置１３は、上記検査データに基づいて、ウ
エハ上のショット領域のうち、他の領域と比較して検査
結果が良くないショット領域を特定する。例えば、管理
装置１３は、テスター１８からの検査データに基づい
て、不良箇所の数が許容値を超えるショット領域を選定
する。この場合、選定の基準となる許容値は、例えば、
予めオペレータにより入力されたり、あるいはウエハ全
体の不良箇所の数から算出したりするとよい。なお、こ
こで特定されるショット領域は１つに限らず、複数でも
よい。

【００２８】上記ショット領域の特定を行うと、管理装
置１３（情報収集部１４）は、露光装置ＳＴＰｎの処理
データのうち、上記特定ショット領域に関する処理デー
タを収集する。すなわち、管理装置１３は、情報収集の
対象となる特定ショット領域の位置情報を露光装置ＳＴ
Ｐｎにロードし、露光装置ＳＴＰｎは、以後の露光処理
中における特定ショット領域に関する処理データを管理
装置１３にロードする。

【００２９】ここで、情報収集する処理データとして
は、例えば、（ａ）フォーカストレースデータ、（ｂ）
同期精度トレースデータ、（ｃ）露光量トレースデー
タ、（ｄ）ＥＧＡ計算結果データ、（ｅ）重ね合わせ計
測データ、等を含む。なお、情報収集の対象となる処理
データは上述したデータに限定されず、他のデータを収
集してもよい。

【００３０】フォーカストレースデータは、露光時のウ
エハの姿勢制御（焦点合わせ制御）に関する情報であ
り、上記特定ショット領域を対象にウエハの姿勢制御を
行った際のデータが収集対象となる。より具体的には、
管理装置１３は、露光時における特定ショット領域の光
軸方向の高さ（Ｚ）、Ｘ軸周りの傾き（ロールθｘ）、
及びＹ軸周りの傾き（ピッチθｙ）を収集する。そし
て、管理装置１３は、このフォーカストレースデータか
ら、パターン寸法（パターン線幅）を予測する。このパ
ターン線幅の予測手法については後で詳しく述べるの
で、ここでは簡単に説明する。まず、ウエハ上の各ショ
ット領域の表面形状情報（フラットネスデータ）を露光
中あるいは露光前に計測しておく。また、各ショット領
域の姿勢に関する所定情報とパターン線幅との関係を像
高（像面湾曲を主とした光学収差の影響を考慮）ごと及
び露光条件ごとに予め求め、テーブル（蓄積データ）を
作成しておく。そして、フォーカストレースデータをフ
ラットネスデータに反映させて、ショット領域の姿勢に
関する所定情報を算出し、この算出結果と上記テーブル
（蓄積データ）とに基づいて、パターン線幅を予測す
る。

【００３１】同期精度トレースデータは、露光時のマス
ク（マスクステージ）とウエハ（ウエハステージ）との
同期移動（同期走査）の精度に関する情報であり、上記
特定ショット領域を露光する際のマスクステージとウエ
ハステージとの動作データや制御データ等が収集対象と
なる。具体的には、管理装置１３は、走査露光時のウエ
ハステージに対するレチクルステージの追従ずれ量
（Ｘ、Ｙ、θ）のデータを収集し、このデータから移動
平均値（Ｘｍｅａｎ，Ｙｍｅａｎ）と移動標準偏差値
（Ｘｍｓｄ，Ｙｍｓｄ）とを算出する。

【００３２】露光量トレースデータは、露光量に関する
情報であり、上記特定ショット領域を露光する際の露光
量の計測データが収集対象となる。具体的には、露光装
置では一定時間間隔ごとに露光量が計測されており、管
理装置１３は、上記特定ショット領域内の一部の領域
（又は位置）をスリット状の照明領域が通過する際の露
光量を収集し、その平均値（露光量平均）を算出する。

【００３３】ＥＧＡ計算結果データは、ウエハとマスク
とを位置合わせする際に用いられる統計演算に関する情
報である。管理装置１３は、ウエハ上でのショット配列
を表すモデル関数のパラメータを収集する。なお、ＥＧ
Ａ（エンハンスド・グローバル・アライメント）による
位置合わせ技術は、例えば特開昭６１−４４４２９号公
報に開示されている。

【００３４】重ね合わせ計測データは、専用の重ね合わ
せ測定装置あるいは露光装置に組み込まれた重ね合わせ
計測システムにより計測される回路パターンの重ね合わ
せ精度に関する情報である。管理装置１３は、上記特定
ショット領域における重ね合わせ精度の計測データ等を
収集する。

【００３５】さて、上記処理データを収集すると、管理
装置１３（解析部１５）は、収集した処理データに基づ
いて、特定ショット領域の不良の原因について解析す
る。解析は、パターン寸法精度、及びパターンの重ね合
わせ精度のうちの少なくとも一方を指標として用いる。

【００３６】ここで、上述した（ａ）〜（ｅ）の処理デ
ータのうち、（ａ）フォーカストレースデータ、（ｂ）
同期精度トレースデータ、及び（ｃ）露光量トレースデ
ータは、パターン寸法精度に関係するデータである。ま
た、（ｂ）同期精度トレースデータ、（ｄ）ＥＧＡ計算
結果データ、及び（ｅ）重ね合わせ計測データは、重ね
合わせ精度に関係するデータである。なお、同期精度ト
レースデータから算出される移動平均値（Ｘｍｅａｎ，
Ｙｍｅａｎ）及び移動標準偏差値（Ｘｍｓｄ，Ｙｍｓ
ｄ）のうち、移動平均値は、走査中の変位に関係するこ
とからパターン重ね合わせ精度に関係し、移動標準偏差
値は、像面のコントラストに関係することからパターン
寸法精度に関係する。

【００３７】管理装置１３は、上述した各データのう
ち、どのデータが不良と相関するかを分析することによ
り不良の原因について解析する。すなわち、管理装置１
３は、（１）フォーカストレースデータから予測される
パターン線幅、（２）同期精度トレースデータの移動標
準偏差、及び（３）露光量トレースデータの平均値、の
それぞれが所定の許容値内にあるか否かを判定すること
により、パターン寸法精度を指標として、どのデータが
不良の発生と相関しているかを分析する。また、管理装
置１３は、（４）同期精度トレースデータの移動平均
値、（５）重ね合わせ計測データ、（６）重ね合わせ計
測データから求まる重ね合わせずれに対して取得パラメ
ータに基づいてＥＧＡを行った場合の残留成分（非線形
成分）、及び（７）ＥＧＡ計算データのウエハ間での変
化量、のそれぞれが所定の許容値内にあるか否かを判定
することにより、重ね合わせ精度を指標として、どのデ
ータが不良の発生と相関しているかを分析する。なお、
判定用の許容値は、予めオペレータにより入力された
り、あるいは履歴データを取ってそれを基に算出したり
するとよい。

【００３８】続いて、管理装置１３（調整部１６）は、
上記解析結果に基づいて、露光装置ＳＴＰｎを調整す
る。すなわち、管理装置１３は、不良の発生に相関のあ
ったデータに関係する露光装置の制御パラメータの修正
を指示する。この場合、（１）フォーカストレースデー
タから予測されるパターン線幅、（２）同期精度トレー
スデータの移動標準偏差、及び（３）露光量トレースデ
ータの平均値、のいずれかに上記相関が認められた場
合、管理装置１３は、露光装置ＳＴＰｎのパターン寸法
制御性能に関する制御パラメータを調整する。具体的に
は、例えば、フォーカス動作に関する制御パラメータ、
ウエハステージ及びマスクステージの動作に関する制御
パラメータ、及び露光量に関する制御パラメータ等のう
ちの少なくとも１つのパラメータの修正を指示する。ま
た、（４）同期精度トレースデータの移動平均値、
（５）重ね合わせ計測データ、（６）ＥＧＡの残留成
分、及び（７）ＥＧＡ計算データのウエハ間での変化
量、のいずれかに上記相関が認められた場合、管理装置
１３は、露光装置ＳＴＰｎの重ね合わせ制御性能に関す
る制御パラメータを調整する。具体的には、ウエハステ
ージ及びマスクステージの動作に関する制御パラメー
タ、及びＥＧＡに関する制御パラメータ（計算モードな
ど）のうちの少なくとも１つのパラメータの修正を指示
する。

【００３９】このように、本例の露光装置の調整方法で
は、ウエハ上の一部の領域に関する露光装置の処理デー
タを収集し、その処理データに基づいて露光装置を調整
する。そのため、ウエハ全体の処理データを用いた従来
の調整に比べて、調整に要する時間を少なくできる。ま
た、露光装置の運用中に露光処理データを取得すること
ができ、露光装置を長時間停止させる（デバイス製造の
運用からはずす）必要がなくなる。したがって、調整に
伴うスループットの低下を抑制できる。

【００４０】また、本例では、露光装置で処理したウエ
ハを検査した検査結果に基づいて、その一部の領域に関
する処理データを収集することにより、調整を必要とす
るウエハ上の領域を特定する。具体的には、ウエハ上の
不良領域に特定して露光装置の調整を行う。したがっ
て、そのウエハ上の不良領域に絞って露光装置の調整を
行うことで、調整の適切化及び効率化が図られる。

【００４１】さらに、本例では、収集した処理データの
うち、検査結果と相関する処理データに基づいて露光装
置の調整を行う。そのため、不良の要因に対して適切に
露光装置の調整を行うことができる。

【００４２】こうしたことから、本例では、収集する処
理データの量を大きく抑制できるとともに、無駄な動作
を省くことができる。そのため、露光装置を停止させる
ことなく、露光処理中に、これらの調整を行うことが可
能となる。すなわち、検査装置で不良が検出されると、
速やかにその不良の原因を解消すべく、露光装置の調整
を行う。こうした露光処理中の調整は、きめ細かな調整
を可能とし、露光処理中における不良の原因を速やかに
解決することを可能とする。そのため、歩留まりの向上
に大きく貢献できる。

【００４３】なお、露光装置の調整として、露光装置の
制御パラメータを自動的に修正する場合について説明し
たがこれに限定されるものではない。すなわち、不良の
原因を解析した結果に基づいて、調整に必要な情報を表
示部１６ａに表示し、これに基づいてオペレータにより
露光装置の調整を行ってもよい。この場合にも、検出装
置で不良が検出されると速やかにその情報が通知される
とともに、不良の原因等の調整に必要な情報が表示され
ることにより、作業効率の向上や調整時間の短縮化を図
り、調整に伴うスループットの低下を抑制できる。さら
に、露光装置の調整として、個々の露光装置の調整を行
うものに限定されず、露光システム内の複数の露光装置
の中から使用する露光装置を選定してもよい。すなわ
ち、不良の原因を解析した結果に基づいて、その時点で
最も高い性能を出せる露光装置を選択的に用いてもよ
い。

【００４４】また、上述した例では、ウエハ内の不良の
ショット領域に関する露光装置の処理データを収集する
場合について説明したが、逆に、良好なショット領域に
関する露光装置の処理データを収集してもよい。この場
合、良好な結果を得られる露光装置の処理データを把握
し、それを他の領域にも適用することにより、ウエハ全
体の精度向上を図ることが可能となる。

【００４５】なお、特定のショット領域に関する処理デ
ータの収集のみならず、他のショット領域、さらにはす
べてのショット領域に関して露光装置の処理データを収
集し記憶してもよい。この場合、管理装置は、検査結果
に基づいて、その収集し記憶した処理データの中から特
定のショット領域に関する処理データを選択して収集
し、上述した解析などを行う。前述した例の場合、検査
対象のウエハと、情報収集対象のウエハとが異なるもの
になってしまうが、すべてのショット領域に関して露光
装置の処理データを収集する場合、検査対象のウエハ
と、情報収集対象のウエハとを同一のウエハとすること
ができる。この場合、ウエハ固有の特性による影響を除
いて、不良原因の解析などをより適切に実施できる。

【００４６】次に、上述した露光システム１０に用いら
れる露光装置ＳＴＰｎの構成例について詳しく説明す
る。また、この露光装置ＳＴＰｎ（露光装置２１）にお
いて、前述したフォーカストレースデータからパターン
線幅を予測する手法について説明する。

【００４７】先の図２及び図３に示すように、露光装置
２１は、照明光学系２２と、所定のパターンが形成され
たマスクＭを載置するマスクステージ２３と、投影光学
系２４と、ウエハＷを載置する基板ステージとしてのウ
エハステージ２５とを備えている。また、露光装置２１
は、ウエハＷの面位置情報を検出する面位置検出手段の
一部をなす斜入射方式の合焦機構２６と、合焦機構２６
の検出結果に基づいてウエハＷの面位置を調整する調整
手段の一部をなす主制御系２７とを備えている。露光装
置２１は、マスクＭのパターンを露光光ＥＬを用いてウ
エハＷ上に投影するとともに、ウエハＷと露光光ＥＬと
を相対走査することによってウエハＷ上の露光領域（図
６に示す複数のショット領域ＳＡｉｊ）を順次露光す
る。

【００４８】照明光学系２２には、高圧水銀灯、ＫｆＦ
エキシマレーザ光源、ＡｒＦエキシマレーザ光源、Ｆ₂
エキシマレーザ光源、金属蒸気レーザ又はＹＡＧレーザ
の高調波を発振する光源等のいずれかからなる光源３０
から、露光光ＥＬが入射する。照明光学系２２は、図示
しないリレーレンズ、フライアイレンズ（又はロット・
インテグレータ）、コンデンサレンズ等の各種レンズ系
や、開口絞り及びマスクＭのパターン面と共役な位置に
配置されたブラインド等を含んでいる。露光光ＥＬは、
照明光学系２２を通過することにより、マスクＭ上の回
路パターンを均一に照明するように調整される。また、
露光光ＥＬの照明領域はスリット状に成形される。な
お、照明光学系２２内にはハーフミラーを配置され、露
光光ＥＬの一部を取り出されるとともに、その分岐先に
光量を計測する計測装置が配置されており、これにより
露光量トレースデータが計測される。

【００４９】このスリット状の露光フィールドに対して
マスクＭとウエハＷとを同期して走査しながら、マスク
Ｍ上の回路パターンが、ウエハＷの露光面Ｗｆ上の複数
のショット領域に順次露光されるようになっている。例
えば、ショット領域ＳＡ１１では、ウエハＷが露光フィ
ールドに対してＹ方向に走査され、次のショット領域Ｓ
Ａ１２では、ウエハＷが露光フィールドに対して−Ｙ方
向に走査される。そして、これを繰り返してショット領
域ＳＡ１３以降の各ショット領域が順次露光される。

【００５０】前記マスクステージ２３は、照明光学系２
２の下方において、そのマスク載置面が投影光学系２４
の光軸方向と直交するように配置されている。このマス
クステージ２３は、マスク支持台３２上において、Ｙ方
向（図２の紙面に垂直な方向）に駆動自在なマスクＹ駆
動ステージ３３を有する。このマスクＹ駆動ステージ３
３上には、前記マスク載置面をなすマスク微小駆動ステ
ージ３４が載置されている。このマスク微小駆動ステー
ジ３４上にマスクＭが真空チャック等により保持されて
いる。

【００５１】マスク微小駆動ステージ３４は、投影光学
系２４の光軸に垂直な面内で、図２の紙面に平行なＸ方
向、図２の紙面に垂直なＹ方向、及び、投影光学系２４
の光軸と平行な軸線を中心とする回転方向（θ方向）に
それぞれ微小量だけ、かつ高精度にマスクＭの位置制御
を行う。マスク微小駆動ステージ３４上には移動鏡３５
（図３参照）が配置されているとともに、マスク支持台
３２上には干渉計３６が配置されている。この干渉計３
６によって、マスク微小駆動ステージ３４のＸ方向、Ｙ
方向およびθ方向の位置が常時モニターされ、この干渉
計３６により得られた位置情報Ｓ１は前記主制御系２７
に供給されている。

【００５２】前記投影光学系２４は図示しない複数のレ
ンズ等を含んでおり、前記露光光ＥＬは投影光学系２４
を通過する際に、その断面形状が前記照明領域の大きさ
から所定の縮小倍率１／ｎ（ｎは正の整数）に縮小され
る。そして、マスクＭ上の回路パターンが、所定の縮小
倍率で縮小された状態で、ウエハステージ２５上に投影
光学系２４の光軸に交差するように保持されたウエハＷ
の露光面Ｗｆに投影転写される。

【００５３】前記ウエハステージ２５は、投影光学系２
４の下方において、そのウエハ載置面が投影光学系２４
の光軸方向と交差するように配置されている。ウエハス
テージ２５のウエハ支持台３９上には、Ｙ方向に駆動自
在なウエハＹ駆動ステージ４０が載置され、そのウエハ
Ｙ駆動ステージ４０上には、Ｘ方向に駆動自在なウエハ
Ｘ駆動ステージ４１が載置されている。また、ウエハＸ
駆動ステージ４１上には、上面を投影光学系２４の光軸
と直交するＸＹ平面に対し微小に傾斜させることができ
るとともにその光軸と平行なＺ方向に微小駆動自在なＺ
レベリングステージ４２が設けられている。このＺレベ
リングステージ４２上には、ウエハＷが真空吸着によっ
て保持される。また、Ｚレベリングステージ４２上に
は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って延びる平面Ｌ字状の移動
鏡４３が固定されている。一対の干渉計４４は、その移
動鏡４３の外側面と対向するように配置されている。そ
して、図２に示す一方の干渉計４４によりＺレベリング
ステージ４２のＸ方向の位置がモニターされ、図３に示
す他方の干渉計４４により同ステージ４２のＹ方向の位
置がモニターされ、そして両干渉計４４により同ステー
ジ４２のθ方向の位置がモニターされている。これら干
渉計４４により得られた位置情報Ｓ２は、前記主制御系
２７に供給される。なお、マスクステージ用の干渉計３
６により得られた位置情報Ｓ１と、及びウエハステージ
用の干渉計４４により得られた位置情報Ｓ２とから前述
した同期精度トレースが収集される。

【００５４】マスクＭは、露光時に、スリット状の露光
フィールドに対してＹ方向の図２において紙面の手前側
又は向こう側に一定速度Ｖで走査される。このマスクＭ
の移動に同期して、ウエハＷは図２の紙面に対して向こ
う側又は手前側に一定速度Ｖ／β（１／βは投影光学系
２４の縮小倍率）で走査されるようになっている。この
ようなマスクＭとウエハＷの同期走査は、主制御系２７
の制御のもとで実行される。

【００５５】図２及び図３に示すように、合焦機構２６
には、露光光ＥＬとは異なるウエハＷ上のフォトレジス
トを感光させない照明光が、図示しない照明光源から光
ファイバ束４７を介して導かれている。光ファイバ束４
７から射出された照明光は、集光レンズ４８を経て、多
数のスリット状開口４９−ij（ｉ＝１〜５、ｊ＝１〜
９、図５（ｂ）参照）のパターンを有するパターン形成
板４９を照明する。パターン形成板４９には、図５
（ｂ）に示すように、第１行には９個のスリット状開口
４９−１１〜４９−１９が形成され、第２行〜第５行に
もそれぞれ９個のスリット状開口が形成されている。す
なわち、パターン形成板４９には、合計で４５個のスリ
ット状開口が形成されている。

【００５６】パターン形成板４９を透過した照明光は、
レンズ５０、ミラー５１及び照射対物レンズ５２を経て
ウエハＷの露光面Ｗｆに投影される。その露光面Ｗｆ上
には、パターン形成板４９のスリット状開口４９−１１
〜４９−５９よりなるパターン像が、図５（ａ）に示す
ように、露光面Ｗｆ上にＸ軸及びＹ軸に対して斜めに投
影されるようになっている。

【００５７】その露光面Ｗｆ上では、図５（ａ）におい
てスリット状の露光フィールド７６の上側でＸ方向に並
んだ第１行の９個の計測点ＡＦ１１〜ＡＦ１９と、露光
フィールド内でＸ方向に３列に並んだ第２行〜第４行の
計測点ＡＦ２１〜ＡＦ４９と、露光フィールド７６の下
側でＸ方向に並んだ第５行の計測点ＡＦ５１〜ＡＦ５９
とに、前記スリット状開口４９−ijの各像が対応して投
影されるようになっている。なお、本例では、第１行の
計測点ＡＦ１１〜ＡＦ１９は、矩形状の露光フィールド
７６の長辺の一方から上側に所定距離（例えば４ｍｍ）
だけ離れた位置にあり、第２行の計測点ＡＦ５１〜ＡＦ
５９は、その長手方向の他方から下側に前記所定距離だ
け離れた位置にある。

【００５８】ウエハＷの露光面Ｗｆで反射された照明光
は、集光対物レンズ５３、回転方向振動板５４及び結像
レンズ５５を経て受光器５６の受光面に再投影される。
すなわち、その受光面には、パターン形成板４９上のス
リット状開口４９−ijよりなるパターン像が再結像され
る。また、受光器５６の受光面には多数の受光センサ５
６−ij（ｉ＝１〜５、ｊ＝１〜９、図５（ｃ）参照）が
配設されている。すなわち、受光器５６上には、第１行
目に９個の受光センサ５６−１１〜５６−１９が配置さ
れ、第２行目〜第５行目にもそれぞれ９個の受光センサ
５６−２１〜５６−５９が配置されている。このよう
に、受光器５６には、合計で４５個の受光センサ５６−
ij（ｉ＝１〜５、ｊ＝１〜９）が配行されており、各受
光センサ５６−ij上には、図示しないスリット状の絞り
が配設されている。これらの各受光センサ５６−ij上に
は、図５（ａ）の各計測点ＡＦij（ｉ＝１〜５、ｊ＝１
〜９）に投影されたスリット状の開口４９−ijの各像が
再結像される。

【００５９】図２に示す前記回転方向振動板５４は、露
光面Ｗｆで反射されたスリット状の開口４９−ijの各像
を受光器５６上に再結像させる際に、その各像の位置を
前記図示しないスリット状の絞りの開口幅の短手方向に
振動させるべく回転振動されている。各受光センサ５６
−ijで検出された検出信号は、信号処理装置５８に供給
される。信号処理装置５８は、それぞれの検出信号を回
転振動周波数の信号で同期検波することにより、ウエハ
Ｗ上の各計測点ＡＦijのうちの任意の複数点）本実施形
態では９点）について、投影光学系２４の光軸と平行な
Ｚ方向の位置（フォーカス位置）に対応する９個のフォ
ーカス信号を生成する。

【００６０】信号処理装置５８は、生成した９個のフォ
ーカス信号を常時出力している。主制御系２７は、信号
処理装置５８から出力される９個のフォーカス信号に基
づいて、ウエハＷの前記Ｚ方向における目標位置を図示
しない内部の演算部で算出する。この目標位置には、ウ
エハＷの露光面Ｗｆの傾斜角（Ｘ方向の傾きθｘである
ロール、Ｙ方向の傾きθｙであるピッチ）の目標値と、
平均的なフォーカス位置（合わせ込み面の位置）の目標
値が含まれる。また、主制御系２７は、その算出した前
記傾斜角及び合わせ込み面の位置の各目標値に応じた制
御信号により、図７に示す駆動部８４〜８６及び支点７
８〜８０を介してＺレベリングステージ４２を駆動する
ようになっている。この駆動により、ウエハＷの露光面
Ｗｆの傾斜（ロール及びピッチ）及び前記Ｚ方向の高さ
が調整され、露光面Ｗｆの合わせ込み面への合わせ込み
が行われる。

【００６１】具体的には、主制御系２７は、ウエハＷが
露光フィールド７６に対して図２でＹ方向に走査される
場合には、第１行の受光センサ５６−１１〜５６−１９
の９個のセンサのうちの３つのセンサ５６−１１，５６
−１５，５６−１９（計測点ＡＦ１１，ＡＦ１５，ＡＦ
１９に対応）、及び露光フィールド７６内の６つのセン
サ５６−２１，５６−２５，５６−２９，５６−３１，
５６−３５，５６−３９（計測点ＡＦ２１，ＡＦ２５，
ＡＦ２９，ＡＦ３１，ＡＦ３５，ＡＦ３９に対応）によ
り、露光面Ｗｆ上の露光フィールド７６に入る直前の領
域を先読みする。すなわち、露光フィールド７６よりそ
の走査方向で４ｍｍ手前の領域７６’内にある９個の計
測点ＡＦ１１，１５，１９，２１，２５，２９，３１，
３５，３９でのＺ方向の位置を先読みするようになって
いる。同様に、ウエハＷが露光フィールド７６に対して
図２で−Ｙ方向に走査される場合には、受光センサ５６
−５１，５６−５５，５６−５９，５６−４１，５６−
４５，５６−４９，５６−３１，５６−３５，５６−３
９の９個のセンサにより、露光面Ｗｆ上の露光フィール
ド７６に入る直前の領域を先読みする。例えば、露光フ
ィールド７６に対してその走査方向で４ｍｍ手前の領域
内にある９個の計測点ＡＦ５１，５５，５９，４１，４
５，４９，３１，３５，３９でのＺ方向の位置を先読み
するようになっている。そのため、以下の説明では、受
光センサ５６−１１，５６−１５，５６−１９，５６−
２１，５６−２５，５６−２９，５６−３１，５６−３
５，５６−３９をＹ方向の先読みセンサＬ１と称し、受
光センサ５６−５１，５６−５５，５６−５９，５６−
４１，５６−４５，５６−４９，５６−３１，５６−３
５，５６−３９を−Ｙ方向の先読みセンサＬ５と称す
る。その先読みは、各ショット領域が露光フィールド７
６に対して走査される際に、前記先読みセンサＬ１又は
Ｌ５の９個の検出信号に対応して信号処理装置５８から
常時出力される９個のフォーカス信号を、主制御系２７
により走査方向において所定のタイミングで複数回サン
プリングすることにより行う。

【００６２】さらに、主制御系２７の制御のもとに、駆
動部８４〜８６（図７参照）を介して各支点７８〜８０
の伸縮量を調整することにより、Ｚレベリングステージ
４２のウエハＷの露光面Ｗｆの合わせ込み位置、Ｘ方向
及びＹ方向の傾斜角が所望の値に設定されるようになっ
ている。

【００６３】このように、主制御系２７は、先読みセン
サＬ１又はＬ５による先読み時に信号処理装置５８から
出力される９個のフォーカス信号に基づいて、露光面Ｗ
ｆの先読みした領域の露光時における目標位置を算出す
る。その目標位置は、投影光学系２４の像面のＺ方向の
位置と一致するような露光面Ｗｆの平均的なフォーカス
位置（合わせ込み面の位置）と、その像面と露光面Ｗｆ
とが平行になるような露光面Ｗｆの傾斜角θＸ，θｙを
含む。そして、主制御系２７は、露光面Ｗｆ上の任意の
点の先読み時をｔ０時とすると、ｔ０時から所定時間
（ここでは、ウエハＷが４ｍｍ走査方向に移動するのに
要する時間）が経過したｔ１時に、先読みした領域が露
光位置（露光フィールド７６の下方位置）に達したとし
て、Ｚレベリングステージ４２を制御して露光面Ｗｆを
投影光学系２４の像面に合わせ込むようになっている。

【００６４】また、図３に示すように、Ｚレベリングス
テージ４２上のウエハＷの近傍には基準マーク板６１が
固定され、その基準マーク板６１上には各種基準マーク
が形成されている。その基準マーク板６１上の基準マー
クとマスクＭ上のマークとを同時に観察するための一対
のマスクアライメント顕微鏡６２が、マスクＭの上方に
装備されている。また、マスクステージ２３とマスクア
ライメント顕微鏡６２との間には、マスクＭからの検出
光をマスクアライメント顕微鏡６２に導くために、一対
の偏向ミラー６３が移動自在に配置されている。この偏
向ミラー６３は、露光シーケンスが開始されると、主制
御系２７からの指令のもとで、ミラー駆動装置６４によ
りマスクＭの上方位置から側方へ待避される。これによ
り、ウエハ側の前記一対の干渉計４４によって計測され
た座標により規定されるウエハ座標系と、マスク側の干
渉計３６によって計測された座標により規定されるマス
ク座標系との対応、すなわちウエハＷとマスクＭとのア
ライメントが図られるようになっている。

【００６５】さて、上記構成の露光装置２１において、
フォーカストレースデータからパターン線幅を予測する
手法について以下説明する。なお、フォーカストレース
データを取得するショット領域を計測ショット領域と以
後称することにする。また、以降の説明において、ｗ１
はウエハ番号１、ｓ１はショット番号１を意味する。

【００６６】［フラットネスデータの取得］露光処理中
又は露光処理前に、計測ショット領域の段差等のある表
面形状情報（フラットネスデータ）を取得する。このフ
ラットネスデータの取得方法は例えば以下の３つの方法
がある。

【００６７】（１）スタティックウエハフラットネス計
測（事前にウエハフラットネス機能を用いての計測） スタティックウエハフラットネス機能を使用して、露光
スリット７６の中心センサ（計測点ＡＦ３５に対応する
センサ）で各ショットのフラットネスを計測する。計測
ピッチは、Ｘ、Ｙ方向とも任意指定が可能である。

【００６８】（２）プリスキャンでのショットフラット
ネス計測 各ショット中心でＡＦ後、ＡＦ／ＡＬ制御なしでショッ
トスキャンし露光スリット中心行９個（計測点ＡＦ３１
〜３９に対応）のセンサ値を取得し、フラットネスを計
測する。このとき、センサ間オフセットは予め補正され
ているものとする。

【００６９】（３）露光中のショットフラットネス計測 現状３×３＝９個が同時読込み可能なＡＦセンサの最大
数であるため、先頭の３個のセンサ（ＡＦ１１，ＡＦ１
５，ＡＦ１９に対応するセンサ）を使用する。通常、フ
ラットネス計測時は、ステージ制御しないが、露光中の
場合は、ステージのＺ、ロール、ピッチを制御してい
る。したがって、ショット内のフラットネス成分を分離
するため、下記式のように、ＡＦトレースデータから、
Ｚ、ロール、ピッチのステージ駆動エンコーダ値を差し
引く。 ・制御用に選択された先頭のセンサ：Ｓｎｓ１の場合、
センサのスリット中心からの座標（ｘ１，ｙ１）、ウエ
ハ１のショット１で選択されたセンサ１のＡＦトレー
ス：Ｚ_aftr（x1,y,w1,s1）、ウエハ１のショット１で
の露光中のエンコーダトレース：Ｚ_enc（y,w1,s1），
Ｔx_enc（y,z,w1,s1），Ｔy_ecn（y,w1,s1）。ただし、
原点は最前行のセンサが乗ったときにリセット。 ・Ｓns1の列のショットフラットネス（Ｆ１t_sns_1（x
1,y,w1,s1））は下記の式で求まる。 Ｆ１t_sns_1（x1,y,w1,s1）＝Ｚ_aftr（x1,y,w1,s1）−
Ｔx_enc（y,z,w1,s1）×x1−Ｔy_enc（y,w1,s1）×y1−
Ｚ_enc（y,w1,s1） 現状の３列配置の場合、同様にＦ１t_sns_2（x2,y,w1,s
1）、Ｆ１t_sns_3（x3,y,w1,s1）が求まる。このとき
も、センサ間オフセットが予め補正されているものとす
る。

【００７０】これらのフラットネスデータは、ウエハＷ
のＸ，Ｙ座標に対応して記憶される。そして、各計測シ
ョット領域のフラットネスデータ（デバイストポグラフ
ィ）は、立体的なグラフ、等高線のグラフ、あるいは数
値表として作成される。

【００７１】［各計測点の計測結果の取得］管理装置１
３（図１参照）は、露光フィールド７６の先読み領域７
６’内の計測点ＡＦ１１，ＡＦ１５，ＡＦ１９，ＡＦ２
１，ＡＦ２５，ＡＦ３１，ＡＦ３５，ＡＦ３９のＺ方向
の高さに応じたフォーカス信号をサンプリングして得
る。このサンプリングは、ウエハＷが所定距離（例えば
１ｍｍ）移動するごとに行う。

【００７２】［トレースデータ（Ｚ，ピッチ，ロールの
目標値及び追従誤差）の算出］次に、管理装置１３は、
先読みした各領域が露光フィールドに進んだときのＺ，
ピッチ，ロールの目標値と、実際に露光フィールドに達
したときの追従誤差（ロール、ピッチ、Ｚ方向のずれ
量）を、サンプリングに応じて逐次求める。具体的に
は、トレースデータは、４ｍｍ先読みした９個の検出信
号から求められるＺ，ピッチ，ロールの目標値，及び４
ｍｍ先読みし保存されたデータと４ｍｍ進んだときのリ
アルタイムデータとの差分をとることにより算出される
Ｚ，ピッチ，ロールの各追従誤差量を含む。このように
して取得したトレースデータは、前記フラットネスデー
タに対応して、すなわち、そのフラットネスデータと同
じウエハＷのＸ，Ｙ座標ごとに記憶される。各計測ショ
ット領域内各部の目標値は二次元的なグラフで表示され
るとともに、その各部の追従誤差も二次元的なグラフで
表示される。各計測点ＡＦ１１〜ＡＦ５９における計測
点Ｚ１１〜Ｚ５９として、Ｚ，ピッチ、ロールの目標値
及び追従誤差の計算式を記す。（１）Ｚ制御目標値Ｚ_t
argは、下記の（１）式で算出される。 Ｚ_targ＝（Ｚ_targ1＋Ｚ_targ2＋Ｚ_targ3）／３−Ｐt_cmp …（１）式 ここで、Ｐt_cmp＝投影レンズ像面に対するウエハテー
ブルの傾斜（装置変数）×４mm、 Ｚ_targ1＝（Ｚ１１，Ｚ２１，Ｚ２１）中の使用センサ
平均値、 Ｚ_targ2＝（Ｚ１５，Ｚ２５，Ｚ３５）中の使用センサ
平均値、 Ｚ_targ3＝（Ｚ１９，Ｚ２９，Ｚ３９）中の使用センサ
平均値である。 （２）ロール制御目標値Ｒ_targは、下記の（２）式で
算出される。 Ｒ_targ＝（Z11+Z21+Z31)/3−(Z19+Z29+Z39)/3 …（２）式 （３）ピッチ制御目標値Ｐ_targは、下記の（３）式で
算出される。 Ｐ_targ＝(Z11+Z15+Z19)/3−(Z131+Z35+Z39）/3 …（３）式 （４）Ｚ追従誤差値Ｚtrace_errは、下記の（４）式で
算出される。 Ｚtrace_err＝Ｚ_check2−…（４）式 ここで、 Ｚ確認用１：Ｚ_check1は、Ｚ_check1＝（Z11+Z15+Z19+
Z21+Z25+Z29）/6−Ｐt_cmp1であり、 Ｚ確認用２：Ｚ_check2は、Ｚ_check2＝（Z21+Z25+Z29+
Z39+Z35+Z31）/6−Ｐt_CMP2である。また、（Ｚ_check
1）’は（Ｚ_check1）の算出値に対し、（４ｍｍ／スキ
ャンスピード）分遅延した値であり、（Ｚ_targ）’は
（Ｚ_targ）の算出値に対し、（４ｍｍ／スキャンスピ
ード）分遅延した値である。また、 Ｐt_cmp1＝投影レンズ像面に対するウエハテーブルの傾
斜（装置変数）×６ｍｍであり、 Ｐt_cmp2＝投影レンズ像面に対するウエハテーブルの傾
斜（装置変数）×２ｍｍである。 （５）ロール追従誤差Ｒ_errorは、下記の（５）式で算
出される。 Ｒ_error＝Ｒ_check2− …（５）式 ここで、Ｒ確認用１：Ｒ_check1は、Ｒ_check1＝（Z11+
Z21）/2−（Z19+Z29）/2であり、 Ｒ確認用２：Ｒ_check2は、Ｒ_check2＝（Z21+Z31）/2
−（Z29+Z39）/2である。また、（Ｒ_check1）’は（Ｒ
_check1）の算出値に対し、（４ｍｍ／スキャンスピー
ド）分遅延した値であり、（Ｒ_targ）’は（Ｒ_targ）
の算出値に対し、（４ｍｍ／スキャンスピード）分遅延
した値である。 （６）ピッチ追従誤差値Ｐ_errorは、下記の（６）式で
算出される。 Ｐ_error＝Ｐ_check2− …（６）式 ここで、Ｐ確認用１：Ｐ_check1は、Ｐ_check1＝（Z11+
Z15+Z19）/3−（Z21+Z25+Z29）/3であり、 Ｐ確認用２：Ｐ_check2は、（Ｐ_check1）’は（Ｐ_che
ck1）の算出値に対し、（４ｍｍ／スキャンスピード）
分遅延した値であり、（Ｐ_targ）’は（Ｐ_targ）の算
出値に対し、（４ｍｍ／スキャンスピード）分遅延した
値である。

【００７３】［Ｚ平均オフセットデータの算出］取得し
た各計測ショット領域のフラットネスデータに上記追従
誤差を加味して、Ｚ平均オフセットを求める。具体的に
は、ショットフラットネスに対して、ＺＴとレース
（Ｚ，ロール，ピッチの追従誤差）を加味して、ショッ
ト内の任意の点が露光スリット領域内に入ってから出る
までの間の追従誤差によるＺ方向のオフセット平均値で
あるＺ平均オフセットＺave（x1,y,w1,s1）を算出す
る。より具体的には、Ｚ平均オフセットＺave（x1,y）
とは、ショット内（x1,y）の位置が露光スリット領域内
に入ってから出るまでの間のＺ方向成分の追従ずれの平
均値のことであり、下記の（７）式で表すことができ
る。

【数１】 ここで、ｙはショット内スキャンＹ座標（露光エリア３
３［ｍｍ］の場合、３３±ｎ［ｍｍ］よりｙ＝０〜４１
［ｍｍ］）、ｍは露光スリット位置の中心から、スリッ
ト幅でデータを取り出したときのデータ数（ｙ＝１［ｍ
ｍ］ピッチの場合、ｍ＝９）、ｎはスリット片幅のデー
タ数（露光スリット中心位置を除く）（ｎ＝（ｍ−１）
/２、ｙ＝１［ｍｍ］ピッチの場合、ｍ＝９よりｎ＝
４）、ａｍはショット内各露光スリット位置中心からの
Ｙ方向距離（ａｍ（ｊｐ）＝ｊｐ）、Ｚ（ｊ）はショッ
ト内スキャン方向位置ｊでのＺ追従誤差、Ｔｘ（ｊ）は
ショット内スキャン方向位置ｊでのロール追従誤差、Ｔ
ｙ（ｊ）はショット内スキャン方向位置ｊでのピッチ追
従誤差、Ｆｌｔ（ｘ１，ｙ）はショット内座標（ｘ１，
ｙ）でのフラットネス、ｊｐはデータカウンタｊｐ＝−
（ｍ−１）／２〜（ｍ−１）／２（ｙ＝１［ｍｍ］ピッ
チの場合、ｍ＝０よりｊｐ＝−４〜４）、ｘ１は露光ス
リット範囲内座標である。ダイナミックフラットネス計
測時は、計測に使用したＡＦセンサのＸピッチを指定す
る。２．９［ｍｍ］の場合、計測点数９個が上限とな
る。スタティックフラットネス計測時は、通常、０．５
［ｍｍ］ピッチ（計測数５１個）を上限とする。

【００７４】このようにして求めたＺ平均オフセットに
より、露光時に各計測ショット領域内の各部が露光フィ
ールド７６に対してどのような姿勢で通過したかがわか
る。このようにして１つの計測ショット領域の連続する
一連の面部分（露光フィールド７６のスリット幅の面部
分）のＺ平均オフセットを順次求めて、記憶する。これ
らの記憶したＺ平均オフセットのデータは例えば三次元
的なグラフで表示される。

【００７５】［移動標準偏差の算出］管理装置１３は、
前記フラットネスデータに対して、トレースデータの追
従誤差（ロール，ピッチ、Ｚ方向のずれ量）を加味し
て、計測ショット領域内の任意の点が露光フィールド７
６内に入ってから出るまでの間のＺ方向成分の追従ずれ
の標準偏差（移動標準偏差）Ｚｍｓｄを算出する。Ｚｍ
ｓｄ（x1,y）は、ショット内（x1,y）の位置での露光ス
リット内のＺ標準偏差であり、下記の（８）式で表すこ
とができる。

【数２】 ここで、Ｚave（x1,y）は、ショット内（x1,y）の位置
が露光スリット範囲内に入ってから出るまでの間のＺ方
向成分の追従ずれの平均値、yはショット内スキャンＹ
座標（露光エリア３３［ｍｍ］の場合、３３±ｎ［ｍ
ｍ］よりｙ＝０〜４１［ｍｍ］）、ｍは露光スリット位
置の中心から、スリット幅でデータを取り出したときの
データ数（ｙ＝１［ｍｍ］ピッチの場合、ｍ＝９）、ｎ
はスリット片幅のデータ数（露光スリット中心位置を除
く）（ｎ＝（ｍ−１）/２、ｙ＝１［ｍｍ］ピッチの場
合、ｍ＝９よりｎ＝４）、ａｍはショット内各露光スリ
ット位置中心からのＹ方向距離（ａｍ（ｊｐ）＝ｊ
ｐ）、Ｚ（ｊ）はショット内スキャン方向位置ｊでのＺ
追従誤差、Ｔｘ（ｊ）はショット内スキャン方向位置ｊ
でのロール追従誤差、Ｔｙ（ｊ）はショット内スキャン
方向位置ｊでのピッチ追従誤差、Ｆｌｔ（ｘ１，ｙ）は
ショット内座標（ｘ１，ｙ）でのフラットネス、ｊｐは
データカウンタｊｐ＝−（ｍ−１）／２〜（ｍ−１）／
２（ｙ＝１［ｍｍ］ピッチの場合、ｍ＝０よりｊｐ＝−
４〜４）、ｘ１は露光スリット範囲内座標である。ダイ
ナミックフラットネス計測時は、計測に使用したＡＦセ
ンサのＸピッチを指定する。２．９［ｍｍ］の場合、計
測点数９個が上限となる。スタティックフラットネス計
測時は、通常、０．５［ｍｍ］ピッチ（計測数５１個）
を上限とする。

【００７６】このようにして、１つの計測ショット領域
の連続する一連の面部分（前記スリット幅の面部分）の
移動標準偏差を順次求めて、記憶する。これらの記憶し
た移動標準偏差は、三次元的なグラフ、二次元的なグラ
フ、あるいは数値表などで表示される。

【００７７】［パターン線幅の予測］露光中あるいは全
てのショット領域ＳＡijの露光が終了した後に、各計測
ショット領域の露光中に得たＺ平均オフセットと移動標
準偏差の各データを、過去の蓄積データと照合すること
により、各計測ショット領域でのパターン線幅を予測で
きる。なお、蓄積データとしては、各ショット領域の姿
勢に関する所定情報としてのＺ平均オフセット及び移動
標準偏差と、パターン線幅との関係を、前述したよう
に、像高（像面湾曲を主とした光学収差の影響を考慮）
ごと及び露光条件ごとに予め求め、テーブルを作成して
おいたものである。この場合、パターン線幅は、走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）、ＯＣＤ法等による実測、あるい
は空間像シミュレータによる計算から求めるとよい。ま
た、露光条件としては、露光波長、投影レンズの開口数
（Ｎ．Ａ．）、照明σ、照明条件、マスクパターン種類
（バイナリ／ハーフトーン／レベンソン等）、マスク線
幅、ターゲット線幅、パターンピッチ等が含まれる。

【００７８】以上、添付図面を参照しながら本発明に係
る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例
に限定されないことは言うまでもない。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。

【００７９】例えば、マスクステージやウエハステージ
に設けられる移動鏡は、別々の角柱状のミラーを設置す
る構成、一体型のＬ字型のミラー、ウエハステージのト
ップテーブルの側面を鏡面加工してミラーとして用いる
構成等様々の構成が適用されうる。

【００８０】また、本発明が適用される露光装置は、露
光用照明光に対してマスク（レチクル）と基板（ウエ
ハ）とをそれぞれ相対移動する走査露光方式（例えば、
ステップ・アンド・スキャン方式など）に限られるもの
ではなく、マスクと基板とをほぼ静止させた状態でマス
クのパターンを基板上に転写する静止露光方式、例えば
ステップ・アンド・リピート方式などでもよい。さら
に、基板上で周辺部が重なる複数のショット領域にそれ
ぞれパターンを転写するつぎ露光を行う液晶露光装置な
どに対しても本発明を適用することができる。また、投
影光学系は縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでもよ
いし、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれでもよ
い。さらに、投影光学系を用いない、例えばプロキシミ
ティ方式の露光装置などに対しても本発明を適用でき
る。

【００８１】また、本発明が適用される露光装置は、半
導体デバイス製造用に限られるものではなく、液晶表示
素子、ディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子
（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップな
どのマイクロデバイス（電子デバイス）製造用、露光装
置で用いられるフォトマスクやレチクルの製造用などで
もよい。

【００８２】また、上述したウエハステージやレチクル
ステージにリニアモータを用いる場合は、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いい。
また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでも
いいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる
場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ユニットのい
ずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子
ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設け
ればよい。

【００８３】また、ウエハステージの移動により発生す
る反力は、特開平８−１６６４７５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。本発明は、このような構造を備えた
露光装置においても適用可能である。

【００８４】また、レチクルステージの移動により発生
する反力は、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。本発明は、このような構造を備
えた露光装置においても適用可能である。

【００８５】また、本発明が適用される露光システム
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に、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。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の露光装置
の調整方法、及び露光システムによれば、露光装置の調
整に要する時間を少なくでき、しかも、調整を必要とす
る基板上の領域に絞って露光装置の調整を行うことがで
きる。したがって、露光装置の調整に伴うスループット
の低下を抑制するとともに、歩留まりの向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の露光システムの構成例を模式的に示
す図である。

【図２】 露光装置の構成例を示す図である。

【図３】 図２の露光装置の構成例を、そのマスクステ
ージ及びウエハステージを中心に示す図である。

【図４】 本発明の露光システムにおける露光装置を調
整する際の制御ブロック図である。

【図５】 （ａ）は露光面上の多数の計測点と露光フィ
ールドの関係を示す説明図、（ｂ）はパターン形成板上
の開口パターンの配置を示す説明図、（ｃ）は受光器上
の受光センサの配置を示す説明図である。

【図６】 ウエハ上の複数のショット領域を示す平面図
である。

【図７】 図２の露光装置のオートフォーカス及びオー
トレベリング機構とその制御構成を示す図である。

【符号の説明】

Ｍ マスク Ｗ ウエハ（基板） １０ 露光システム １２ 検査装置 １３ 管理装置 １４ 情報収集部（情報収集手段） １７ 欠陥検査装置 １８ テスター １５ 解析部（解析手段） １６ 調整部（調整手段、選定手段） １６ａ 表示部（表示手段） ＳＴＰｎ、２１ 露光装置

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクのパターンを基板に転写する露光
   装置を調整する方法であって、 前記露光装置で処理した前記基板を検査した検査結果に
   基づいて、前記露光装置の処理データのうち、前記基板
   上の一部の領域に関する処理データを収集し、該収集し
   た前記処理データに基づいて前記露光装置の調整を行う
   ことを特徴とする露光装置の調整方法。
2. 【請求項２】 前記基板上の一部の領域は、前記基板上
   の他の領域と比較して前記検査結果が良くない領域であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の露光装置の調整方
   法。
3. 【請求項３】 前記収集した処理データのうち、前記検
   査結果と相関する処理データに基づいて前記露光装置の
   調整を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に
   記載の露光装置の調整方法。
4. 【請求項４】 前記処理データは、露光時の基板の姿勢
   制御に関するデータ、露光時のマスクと基板との同期移
   動の精度に関するデータ、及び露光時の露光量に関する
   データのうちの少なくとも１つを含み、 該処理データに基づいて、前記露光装置のパターン寸法
   制御性能を調整することを特徴とする請求項１から請求
   項３のうちのいずれか一項に記載の露光装置の調整方
   法。
5. 【請求項５】 前記処理データは、露光時のマスクと基
   板との同期移動の精度に関するデータ、マスクと基板と
   を位置合わせする際に用いられる統計演算に関するデー
   タ、及びパターンの重ね合わせに関するデータのうちの
   少なくとも１つを含み、 該処理データに基づいて、前記露光装置の重ね合わせ制
   御性能を調整することを特徴とする請求項１から請求項
   ４のうちのいずれか一項に記載の露光装置の調整方法。
6. 【請求項６】 マスクのパターンを基板に転写する露光
   装置と、該露光装置で処理した前記基板を検査する検査
   装置とを備える露光システムであって、 前記検査装置による検査結果に基づいて、前記露光装置
   の処理データのうち、前記基板上の一部の領域に関する
   処理データを収集する情報収集手段を有することを特徴
   とする露光システム。
7. 【請求項７】 前記基板上の一部の領域は、前記基板上
   の他の領域と比較して前記検査結果が良くない領域であ
   ることを特徴とする請求項６に記載の露光システム。
8. 【請求項８】 前記検査装置は、前記基板を外観から検
   査する欠陥検査装置、及び前記基板に形成された回路パ
   ターンを電気的に検査するテスターのうちの少なくとも
   一方を含むことを特徴とする請求項６または請求項７に
   記載の露光システム。
9. 【請求項９】 前記収集した処理データの中から、前記
   検査結果と相関する処理データを解析する解析手段を有
   することを特徴とする請求項６から請求項８のうちのい
   ずれか一項に記載の露光システム。
10. 【請求項１０】 前記収集した処理データに基づいて、
    前記露光装置を調整する調整手段を有することを特徴と
    する請求項６から請求項９のうちのいずれか一項に記載
    の露光システム。
11. 【請求項１１】 前記収集した処理データに基づいて、
    複数の中から使用する前記露光装置を選定する選定手段
    を有することを特徴とする請求項６から請求項１０のう
    ちのいずれか一項に記載の露光システム。
12. 【請求項１２】 前記収集した処理データに基づいて、
    前記露光装置の調整に必要な情報を表示する表示手段を
    有することを特徴とする請求項６から請求項１１のうち
    のいずれか一項に記載の露光システム。