JP2003264136A - 位置検出方法、面形状推測方法及びそれを用いた露光装置、デバイスの製造方法 - Google Patents
位置検出方法、面形状推測方法及びそれを用いた露光装置、デバイスの製造方法Info
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レチクルの平面度等をパターンによる影響を
低減し、広範囲の領域にわたって正確に計測する。 【解決手段】 所定のパターンが形成されたレチクル面
上の複数の点の、前記レチクル面と略垂直な方向の位置
を検出する検出手段と、前記レチクル面に垂直な方向に
所定の高さを有する枠と塵付着防止膜とを有する塵付着
防止手段とを有する位置検出装置であって、前記検出手
段は、光源からの光を前記レチクル面に導く光照射部と
前記レチクル面からの反射光を受光する受光部とを有し
ており、前記レチクル面に入射する光の入射角度が４５
度以上８０度以下である。
低減し、広範囲の領域にわたって正確に計測する。 【解決手段】 所定のパターンが形成されたレチクル面
上の複数の点の、前記レチクル面と略垂直な方向の位置
を検出する検出手段と、前記レチクル面に垂直な方向に
所定の高さを有する枠と塵付着防止膜とを有する塵付着
防止手段とを有する位置検出装置であって、前記検出手
段は、光源からの光を前記レチクル面に導く光照射部と
前記レチクル面からの反射光を受光する受光部とを有し
ており、前記レチクル面に入射する光の入射角度が４５
度以上８０度以下である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、又は液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ
工程でレチクルパターンをウエハ等の基板上に露光する
際に使用される投影露光方法、及び投影露光装置に関す
る。
子、又は液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ
工程でレチクルパターンをウエハ等の基板上に露光する
際に使用される投影露光方法、及び投影露光装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、ステッパ
ーのような一括露光型の投影露光装置の他に、ステップ
・アンド・スキャン方式のような走査型の投影露光装置
（走査型露光装置）も使用されつつある。この種の投影
露光装置の投影光学系においては、限界に近い解像力が
求められているため，解像力に影響する要因（例えば大
気圧、環境温度等）を測定して、測定結果に応じて結像
特性を補正する機構が備えられている。また、解像力を
高めるべく投影光学系の開口数が大きく設定され、その
結果として焦点深度がかなり浅くなっているため，斜入
射方式の焦点位置検出系により基板としてのウエハの表
面の凹凸のフォーカス位置（投影光学系の光軸方向の位
置）を計測し、この計測結果に基づいてウエハの表面を
投影光学系の像面に合わせ込むオートフォーカス機構が
備えられている。
ーのような一括露光型の投影露光装置の他に、ステップ
・アンド・スキャン方式のような走査型の投影露光装置
（走査型露光装置）も使用されつつある。この種の投影
露光装置の投影光学系においては、限界に近い解像力が
求められているため，解像力に影響する要因（例えば大
気圧、環境温度等）を測定して、測定結果に応じて結像
特性を補正する機構が備えられている。また、解像力を
高めるべく投影光学系の開口数が大きく設定され、その
結果として焦点深度がかなり浅くなっているため，斜入
射方式の焦点位置検出系により基板としてのウエハの表
面の凹凸のフォーカス位置（投影光学系の光軸方向の位
置）を計測し、この計測結果に基づいてウエハの表面を
投影光学系の像面に合わせ込むオートフォーカス機構が
備えられている。
【０００３】しかし、近年になって、マスクとしてのレ
チクルの変形による結像誤差も次第に無視できなくなっ
てきている。即ち、仮にレチクルのパターン面がほぼ一
様に投影光学系側に撓むと、結像位置もレチクルのパタ
ーン面が変位するのと同じ方向に変位するため、ウエハ
の位置が同じではデフォーカスが発生してしまう。ま
た、レチクルのパターン面が変形するとパターンのパタ
ーン面内の位置（投影光学系の光軸に垂直な平面内方向
の位置も変化することがあり、このようなパターンの横
ずれはディストーション誤差の要因にもなる。
チクルの変形による結像誤差も次第に無視できなくなっ
てきている。即ち、仮にレチクルのパターン面がほぼ一
様に投影光学系側に撓むと、結像位置もレチクルのパタ
ーン面が変位するのと同じ方向に変位するため、ウエハ
の位置が同じではデフォーカスが発生してしまう。ま
た、レチクルのパターン面が変形するとパターンのパタ
ーン面内の位置（投影光学系の光軸に垂直な平面内方向
の位置も変化することがあり、このようなパターンの横
ずれはディストーション誤差の要因にもなる。
【０００４】そのようなレチクルの変形を要因別に分類
すると、（ａ）自重変形（ｂ）レチクルパターン面の平
坦度（ｃ）レチクルをレチクルホルダに吸着保持する際
の接触面の平面度により発生する変形（塵の挟み込みを
含む）が考えられる。これらの要因によって生じるレチ
クルの変形量は０．５μｍ程度であり、このようなレチ
クルを投影光学系（投影倍率１／４倍）で投影すると、
結像面でのレチクルの変形方向に関する位置ずれが３０
ｎｍとなり無視できないほど大きくなってしまう。そこ
で、レチクルのパターン面の変形を計測し、その計測結
果に従って結像性能を補償することが考えられる。しか
し、そのレチクルの計測は、かなり高精度に行わなけれ
ばならず、レチクルパターン面の変形量は０．１μｍ程
度の計測精度で計測する必要がある。また、このような
レチクルの変形の状態は、レチクル毎に、更には露光装
置のレチクルホルダ毎に異なってくるため、レチクルの
変形量を正確に測定するためには、レチクルを実際に投
影露光装置のレチクルホルダに吸着保持した状態で測定
する必要がある。
すると、（ａ）自重変形（ｂ）レチクルパターン面の平
坦度（ｃ）レチクルをレチクルホルダに吸着保持する際
の接触面の平面度により発生する変形（塵の挟み込みを
含む）が考えられる。これらの要因によって生じるレチ
クルの変形量は０．５μｍ程度であり、このようなレチ
クルを投影光学系（投影倍率１／４倍）で投影すると、
結像面でのレチクルの変形方向に関する位置ずれが３０
ｎｍとなり無視できないほど大きくなってしまう。そこ
で、レチクルのパターン面の変形を計測し、その計測結
果に従って結像性能を補償することが考えられる。しか
し、そのレチクルの計測は、かなり高精度に行わなけれ
ばならず、レチクルパターン面の変形量は０．１μｍ程
度の計測精度で計測する必要がある。また、このような
レチクルの変形の状態は、レチクル毎に、更には露光装
置のレチクルホルダ毎に異なってくるため、レチクルの
変形量を正確に測定するためには、レチクルを実際に投
影露光装置のレチクルホルダに吸着保持した状態で測定
する必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、投影露光
装置においてより高い結像性能を得るためには、ウエハ
のみならず、レチクル側でもパターン面の形状を計測す
ることが望ましい。そこでレチクルの面形状を計測する
ために、ウエハのフォーカス位置を検出するための斜入
射方式のＡＦセンサーと同様の位置センサーをレチクル
ステージ側にも配置することが考えられる。
装置においてより高い結像性能を得るためには、ウエハ
のみならず、レチクル側でもパターン面の形状を計測す
ることが望ましい。そこでレチクルの面形状を計測する
ために、ウエハのフォーカス位置を検出するための斜入
射方式のＡＦセンサーと同様の位置センサーをレチクル
ステージ側にも配置することが考えられる。
【０００６】この場合、レチクルのパターン面は下面、
即ち投影光学系側にあることからパターン面形状を検出
するセンサーの検出光も下面側から斜入射することにな
る。ところが、この検出光はレチクルのパターン面に直
接入射するためにそのパターンの反射率の違い（クロム
とガラスの反射率）により検出光が影響を受け、正確な
面形状を検出できなくなるという不都合が生じる。
即ち投影光学系側にあることからパターン面形状を検出
するセンサーの検出光も下面側から斜入射することにな
る。ところが、この検出光はレチクルのパターン面に直
接入射するためにそのパターンの反射率の違い（クロム
とガラスの反射率）により検出光が影響を受け、正確な
面形状を検出できなくなるという不都合が生じる。
【０００７】また、レチクルにはパターン面に異物が付
着しないように、金属枠を介して防塵膜（ペリクル）が
張設されることがある。この場合、その金属枠に斜入射
光が遮られないように制約もあるため、あまり浅い角度
（大きな入射角）でレチクルのパターン面に検出光を照
射することはできない。
着しないように、金属枠を介して防塵膜（ペリクル）が
張設されることがある。この場合、その金属枠に斜入射
光が遮られないように制約もあるため、あまり浅い角度
（大きな入射角）でレチクルのパターン面に検出光を照
射することはできない。
【０００８】また、上記の金属枠があるため、斜入射方
式の位置センサーの検出光入射方向によりパターン面の
位置検出可能領域には制限が加わり、パターン面のショ
ット領域全域の面形状を直接計測することは困難であ
る。
式の位置センサーの検出光入射方向によりパターン面の
位置検出可能領域には制限が加わり、パターン面のショ
ット領域全域の面形状を直接計測することは困難であ
る。
【０００９】本発明は以上の点に着目したもので、マス
クのパターンの投影を良好に行うことを目的とするもの
である。
クのパターンの投影を良好に行うことを目的とするもの
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の位置検出装置は、所定のパターンが形成
されたレチクル面上の複数の点の、前記レチクル面と略
垂直な方向の位置を検出する検出手段を有する位置検出
装置であって、前記検出手段は、光源からの光を前記レ
チクル面に導く光照射部と、前記レチクル面からの反射
光を受光する受光部とを有し、前記レチクル面に入射す
る光の入射角度が４５度以上であることを特徴としてい
る。
めに、本発明の位置検出装置は、所定のパターンが形成
されたレチクル面上の複数の点の、前記レチクル面と略
垂直な方向の位置を検出する検出手段を有する位置検出
装置であって、前記検出手段は、光源からの光を前記レ
チクル面に導く光照射部と、前記レチクル面からの反射
光を受光する受光部とを有し、前記レチクル面に入射す
る光の入射角度が４５度以上であることを特徴としてい
る。
【００１１】また、所定のパターンが形成されたレチク
ル面上の複数の点の、前記レチクル面と略垂直な方向の
位置を検出する検出手段と、前記レチクル面に垂直な方
向に所定の高さを有する枠と塵付着防止膜とを有する塵
付着防止手段とを有する位置検出装置であって、前記検
出手段は、光源からの光を前記レチクル面に導く光照射
部と前記レチクル面からの反射光を受光する受光部とを
有しており、前記レチクル面に入射する光の入射角度が
８０度以下であると尚好ましい。さらに、前記レチクル
面に入射する光の入射角度が４５度以上であれば尚良
い。
ル面上の複数の点の、前記レチクル面と略垂直な方向の
位置を検出する検出手段と、前記レチクル面に垂直な方
向に所定の高さを有する枠と塵付着防止膜とを有する塵
付着防止手段とを有する位置検出装置であって、前記検
出手段は、光源からの光を前記レチクル面に導く光照射
部と前記レチクル面からの反射光を受光する受光部とを
有しており、前記レチクル面に入射する光の入射角度が
８０度以下であると尚好ましい。さらに、前記レチクル
面に入射する光の入射角度が４５度以上であれば尚良
い。
【００１２】また、前記パターンが走査型露光を行うた
めのパターンであり、前記レチクル面と略垂直な方向か
ら見たときに、前記検出光が走査方向に対して斜めに傾
いて前記レチクル面に入射するようにしても良い。ま
た、前記レチクル面と略垂直な方向から見たときに、前
記検出光が前記走査方向となす角度が２０度以上７０度
以下であるようにしても良い。また、略長方形の領域内
に所定のパターンが形成されたレチクル面上の複数の検
出点の、前記レチクル面と略垂直な方向の位置を検出す
る検出手段を有する位置検出装置であって、前記検出手
段が、光源からの検出光を前記レチクル面に導く光照射
部を有しており、前記レチクル面に入射する前記検出光
は、前記レチクル面と垂直な方向から見たときに、前記
長方形のいずれかの一辺と２０度以上７０度以下の角度
をなすことを特徴としている。
めのパターンであり、前記レチクル面と略垂直な方向か
ら見たときに、前記検出光が走査方向に対して斜めに傾
いて前記レチクル面に入射するようにしても良い。ま
た、前記レチクル面と略垂直な方向から見たときに、前
記検出光が前記走査方向となす角度が２０度以上７０度
以下であるようにしても良い。また、略長方形の領域内
に所定のパターンが形成されたレチクル面上の複数の検
出点の、前記レチクル面と略垂直な方向の位置を検出す
る検出手段を有する位置検出装置であって、前記検出手
段が、光源からの検出光を前記レチクル面に導く光照射
部を有しており、前記レチクル面に入射する前記検出光
は、前記レチクル面と垂直な方向から見たときに、前記
長方形のいずれかの一辺と２０度以上７０度以下の角度
をなすことを特徴としている。
【００１３】前記レチクルが走査型露光装置に用いられ
るレチクルであり、前記走査型露光装置の走査方向と直
交する方向に関して、検出点を３点以上設けるようにし
ても良い。
るレチクルであり、前記走査型露光装置の走査方向と直
交する方向に関して、検出点を３点以上設けるようにし
ても良い。
【００１４】また、本発明の位置検出装置は、所定のパ
ターンが形成されたレチクル面上の複数の、前記レチク
ル面に対して垂直な方向の位置を検出する検出手段と、
前記レチクル面に垂直な方向に所定の高さを有する枠と
塵付着防止膜とを有する塵付着防止手段とを備える位置
検出装置であって、前記検出手段は、光源からの光を前
記レチクル面に導く光照射部と、前記レチクル面からの
反射光を受光する受光部とを有しており、前記レチクル
面に入射する光と平行な光によって、前記所定のパター
ンが形成されている領域の８０％以上の領域を照射する
ことが可能であることを特徴としている。また、本発明
の面形状推測装置は、前述の位置検出装置の検出結果に
基づいて、前記レチクル面の前記検出点以外の面形状を
推測することを特徴としている。また、本発明の露光装
置は、上述の位置検出装置及び／又は上述の面形状推測
装置を備え、前記パターンを感光基板に投影露光するこ
とを特徴としている。上述の位置検出方法の検出結果及
び／又は上述の面形状推測方法の推測結果に基づいて、
前記レチクルの交換及び／又は前記レチクルの再設置を
警告する警告手段を有するようにすれば尚好ましい。
ターンが形成されたレチクル面上の複数の、前記レチク
ル面に対して垂直な方向の位置を検出する検出手段と、
前記レチクル面に垂直な方向に所定の高さを有する枠と
塵付着防止膜とを有する塵付着防止手段とを備える位置
検出装置であって、前記検出手段は、光源からの光を前
記レチクル面に導く光照射部と、前記レチクル面からの
反射光を受光する受光部とを有しており、前記レチクル
面に入射する光と平行な光によって、前記所定のパター
ンが形成されている領域の８０％以上の領域を照射する
ことが可能であることを特徴としている。また、本発明
の面形状推測装置は、前述の位置検出装置の検出結果に
基づいて、前記レチクル面の前記検出点以外の面形状を
推測することを特徴としている。また、本発明の露光装
置は、上述の位置検出装置及び／又は上述の面形状推測
装置を備え、前記パターンを感光基板に投影露光するこ
とを特徴としている。上述の位置検出方法の検出結果及
び／又は上述の面形状推測方法の推測結果に基づいて、
前記レチクルの交換及び／又は前記レチクルの再設置を
警告する警告手段を有するようにすれば尚好ましい。
【００１５】また、本発明のデバイスの製造方法は、上
述の露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記基板
を現像する工程とを有することを特徴としている。
述の露光装置を用いて基板を露光する工程と、前記基板
を現像する工程とを有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の形態の一
例につき図面を参照して説明する。本例は、ステップ・
アンド・スキャン方式（走査型）の投影露光装置を用い
て露光を行う場合に本発明を適用したものである。図１
には、投影露光装置の主要部が示されている。同図にお
いて、レチクルＲはパターン形成面を下にして紙面と直
交方向に走査可能なレチクルホルダによって真空吸着に
より保持されている。レチクル上方には露光用の光を出
力する光源１が設けられており、この光源とレチクルＲ
との間には照明光学系２が設けられている。レチクルを
挟んで照明光学系２の反対側には投影光学系ＰＬを挟ん
で露光対象であるウエハＷが配置されている。このウエ
ハＷはウエハ全面の露光、スキャン露光、フォーカス補
正が可能なようにＸＹＺ方向および傾きが駆動可能なウ
エハステージＷＳＴに載置されている。
例につき図面を参照して説明する。本例は、ステップ・
アンド・スキャン方式（走査型）の投影露光装置を用い
て露光を行う場合に本発明を適用したものである。図１
には、投影露光装置の主要部が示されている。同図にお
いて、レチクルＲはパターン形成面を下にして紙面と直
交方向に走査可能なレチクルホルダによって真空吸着に
より保持されている。レチクル上方には露光用の光を出
力する光源１が設けられており、この光源とレチクルＲ
との間には照明光学系２が設けられている。レチクルを
挟んで照明光学系２の反対側には投影光学系ＰＬを挟ん
で露光対象であるウエハＷが配置されている。このウエ
ハＷはウエハ全面の露光、スキャン露光、フォーカス補
正が可能なようにＸＹＺ方向および傾きが駆動可能なウ
エハステージＷＳＴに載置されている。
【００１７】本実施例における投影露光の動作は、一般
的な投影露光装置と同様である。すなわち、光源１から
射出された露光光は、照明光学系２によってレチクルＲ
に照射される。そして、レチクルに描画されているパタ
ーンの像は、露光光により、投影光学系ＰＬを通じてウ
エハＷ上に投影される。レチクルＲとウエハＷは相対的
に紙面と直交方向に走査されることによりワンショット
の露光を行なうものである。
的な投影露光装置と同様である。すなわち、光源１から
射出された露光光は、照明光学系２によってレチクルＲ
に照射される。そして、レチクルに描画されているパタ
ーンの像は、露光光により、投影光学系ＰＬを通じてウ
エハＷ上に投影される。レチクルＲとウエハＷは相対的
に紙面と直交方向に走査されることによりワンショット
の露光を行なうものである。
【００１８】本実施例では、図１に示すように、レチク
ルホルダの下側にレチクル面位置検出系が設けられてい
る。このレチクル面位置検出系はウエハの露光面を投影
光学系の結像面に合わせ込むための斜入射タイプのフォ
ーカスセンサーと同様の構成、機能を備えており、光照
射部と光検出部によって構成されている。すなわち、光
照射部からレチクルのパターン形成面に検出光を照射
し、その反射光を光検出部で検出することにより、レチ
クルの面位置を検出するものである。光照射部は、発光
ダイオードなどの光源５と、投影マーク用スリット６、
投影レンズ７を主要構成としている。光検出部は、受光
レンズ８とＣＣＤセンサーなどのディテクタ９を主要構
成としている。ここで、レチクル走査方向（紙面と垂直
な方向）とレチクル走査方向と直交する方向（紙面の左
右方向）に複数の検出系を配置した上でこのレチクルを
走査することによりレチクル面上の複数の点（検出点）
において面位置を測定し、その測定結果からレチクル面
の面形状を計測する構成としている。
ルホルダの下側にレチクル面位置検出系が設けられてい
る。このレチクル面位置検出系はウエハの露光面を投影
光学系の結像面に合わせ込むための斜入射タイプのフォ
ーカスセンサーと同様の構成、機能を備えており、光照
射部と光検出部によって構成されている。すなわち、光
照射部からレチクルのパターン形成面に検出光を照射
し、その反射光を光検出部で検出することにより、レチ
クルの面位置を検出するものである。光照射部は、発光
ダイオードなどの光源５と、投影マーク用スリット６、
投影レンズ７を主要構成としている。光検出部は、受光
レンズ８とＣＣＤセンサーなどのディテクタ９を主要構
成としている。ここで、レチクル走査方向（紙面と垂直
な方向）とレチクル走査方向と直交する方向（紙面の左
右方向）に複数の検出系を配置した上でこのレチクルを
走査することによりレチクル面上の複数の点（検出点）
において面位置を測定し、その測定結果からレチクル面
の面形状を計測する構成としている。
【００１９】さらにこの面位置検出系で検出された面形
状は形状記憶部１０で記憶され、さらに演算部１１でレ
チクル全面の近似面を算出する。
状は形状記憶部１０で記憶され、さらに演算部１１でレ
チクル全面の近似面を算出する。
【００２０】ここで、上記のような方法で計測したレチ
クルのパターン面の撓みを補正する方法としては以下の
ような方法が考えられる。
クルのパターン面の撓みを補正する方法としては以下の
ような方法が考えられる。
【００２１】（１）物理的に撓みを補正する
圧電素子やその他のアクチュエータを用いて、レチクル
に対して撓みを補正する方向に力を加えることにより、
レチクルの撓みを物理的に補正する。ここでアクチュエ
ータは圧電素子に限らないし、またボルトとナット等を
用いてレチクルに力を加えるようにしても良い。また、
レチクルの上面側及び／又は下面側に気圧を制御するこ
とができる密閉空間を設け、この空間内の圧力を制御し
てレチクルの撓みを補正するようにしても良い。
に対して撓みを補正する方向に力を加えることにより、
レチクルの撓みを物理的に補正する。ここでアクチュエ
ータは圧電素子に限らないし、またボルトとナット等を
用いてレチクルに力を加えるようにしても良い。また、
レチクルの上面側及び／又は下面側に気圧を制御するこ
とができる密閉空間を設け、この空間内の圧力を制御し
てレチクルの撓みを補正するようにしても良い。
【００２２】（２）光学的に撓みを補正する
レチクル全面の走査方向の撓みは、ウエハステージを投
影光学系の光軸方向（Ｚ方向）に動かしつつ走査方向に
駆動することにより、光学的に補正を行う。走査方向の
撓みに関してはウエハステージを上下に動かすことによ
り、レチクルのパターン面とウエハ表面の共役関係を良
好に保ちつつ走査露光を行い、走査方向と直交する方向
の撓みに関しては投影光学系内の光学素子を動かすこと
により像面湾曲を発生させ、撓んだレチクルのパターン
面がウエハ表面に良好に結像されるように調整しつつ走
査露光を行う。このウエハステージの調整と投影光学系
の調整の両方をリアルタイムで行いつつ走査露光を行え
れば最良であるが、両者をリアルタイムで実行するのが
困難な場合、レチクルを走査方向に関して複数の領域に
分割し、その複数の領域ごとにウエハステージの光軸方
向（Ｚ方向）に駆動するようにすると制御が簡単にな
る。また、走査方向と直交する方向のレチクルの撓みに
関しては以下のように対処する。通常、撓んだレチクル
を投影光学系で投影すると像面が湾曲してしまう。そこ
で、投影光学系の光学素子（レンズでもミラーでも可）
を投影光学系の光軸方向に移動することによって、投影
光学系の像面湾曲を変化させて、レチクルの湾曲に起因
する像面の湾曲と、投影光学系の光学素子を移動するこ
とによって変化する像面湾曲とが相殺するように設定す
ることによって、レチクルの撓みを光学的に補正してい
る。
影光学系の光軸方向（Ｚ方向）に動かしつつ走査方向に
駆動することにより、光学的に補正を行う。走査方向の
撓みに関してはウエハステージを上下に動かすことによ
り、レチクルのパターン面とウエハ表面の共役関係を良
好に保ちつつ走査露光を行い、走査方向と直交する方向
の撓みに関しては投影光学系内の光学素子を動かすこと
により像面湾曲を発生させ、撓んだレチクルのパターン
面がウエハ表面に良好に結像されるように調整しつつ走
査露光を行う。このウエハステージの調整と投影光学系
の調整の両方をリアルタイムで行いつつ走査露光を行え
れば最良であるが、両者をリアルタイムで実行するのが
困難な場合、レチクルを走査方向に関して複数の領域に
分割し、その複数の領域ごとにウエハステージの光軸方
向（Ｚ方向）に駆動するようにすると制御が簡単にな
る。また、走査方向と直交する方向のレチクルの撓みに
関しては以下のように対処する。通常、撓んだレチクル
を投影光学系で投影すると像面が湾曲してしまう。そこ
で、投影光学系の光学素子（レンズでもミラーでも可）
を投影光学系の光軸方向に移動することによって、投影
光学系の像面湾曲を変化させて、レチクルの湾曲に起因
する像面の湾曲と、投影光学系の光学素子を移動するこ
とによって変化する像面湾曲とが相殺するように設定す
ることによって、レチクルの撓みを光学的に補正してい
る。
【００２３】また、投影光学系の光学素子を動かすこと
により、レチクル全面において、レチクルの湾曲の影響
を十分に低減することができれば、走査方向の撓みも走
査方向と直交する方向の撓みも、光学素子を動かすこと
により光学的に補正することができる。
により、レチクル全面において、レチクルの湾曲の影響
を十分に低減することができれば、走査方向の撓みも走
査方向と直交する方向の撓みも、光学素子を動かすこと
により光学的に補正することができる。
【００２４】（３）レチクルを交換する
レチクルの面形状計測結果から、レチクルの撓みによる
結像面の湾曲を許容範囲内に低減できず、露光の結像性
能に支障があると判断した場合、制御系１２を通じてレ
チクルステージＲＳＴに信号を送り、レチクルの交換、
再設置を促す機能を有している。
結像面の湾曲を許容範囲内に低減できず、露光の結像性
能に支障があると判断した場合、制御系１２を通じてレ
チクルステージＲＳＴに信号を送り、レチクルの交換、
再設置を促す機能を有している。
【００２５】以下に、さらに詳細に本発明の実施形態に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２６】図２、図３を参照しながら前記のレチクル
面位置検出系の動作を説明する。光源５から射出された
光は、投影マーク用スリット６を通過し投影レンズ７に
よってレチクルのパターン面付近で集光する。そして、
レチクルのパターン面で反射された光は、受光レンズ８
を通してディテクタ９上で再び集光する。このレチクル
面付近で集光する位置を検出点とし、検出点をスキャン
方向と直交する方向に複数設ける。この状態でレチクル
を走査しつつ一定のピッチで検出点の面位置検出を行
い、その結果からレチクル面の面形状を計測する。さら
に具体的に面形状を検出する方法を説明する。面位置検
出系においては図２のように光照射系５からの検出光が
破線で描かれているレチクル面に斜入射され、反射され
た光が光受光部９に入射する。その検出光をＣＣＤセン
サー等で取り込むと図３（ｉ）のような波形が検知で
き、波形の重心位置を位置情報とすることでレチクル面
上の検出点の位置を検出する。例えば図２の実線で描か
れているようにレチクルパターン面が撓んでいたとする
とそのレチクル面から反射されて光検出系に入射する検
出光は図２の実線で描かれた矢印の方向にシフトするこ
とになる。その際、検出系５，９で検知される検出波形
（重心位置）は図３（ｉｉ）のようにパターン面形状に
応じて、もとの波形位置からシフトすることになる。そ
れぞれの波形の重心がシフトする量から、検出点のＺ方
向（レチクル面と垂直な方向）の位置を検出する。
面位置検出系の動作を説明する。光源５から射出された
光は、投影マーク用スリット６を通過し投影レンズ７に
よってレチクルのパターン面付近で集光する。そして、
レチクルのパターン面で反射された光は、受光レンズ８
を通してディテクタ９上で再び集光する。このレチクル
面付近で集光する位置を検出点とし、検出点をスキャン
方向と直交する方向に複数設ける。この状態でレチクル
を走査しつつ一定のピッチで検出点の面位置検出を行
い、その結果からレチクル面の面形状を計測する。さら
に具体的に面形状を検出する方法を説明する。面位置検
出系においては図２のように光照射系５からの検出光が
破線で描かれているレチクル面に斜入射され、反射され
た光が光受光部９に入射する。その検出光をＣＣＤセン
サー等で取り込むと図３（ｉ）のような波形が検知で
き、波形の重心位置を位置情報とすることでレチクル面
上の検出点の位置を検出する。例えば図２の実線で描か
れているようにレチクルパターン面が撓んでいたとする
とそのレチクル面から反射されて光検出系に入射する検
出光は図２の実線で描かれた矢印の方向にシフトするこ
とになる。その際、検出系５，９で検知される検出波形
（重心位置）は図３（ｉｉ）のようにパターン面形状に
応じて、もとの波形位置からシフトすることになる。そ
れぞれの波形の重心がシフトする量から、検出点のＺ方
向（レチクル面と垂直な方向）の位置を検出する。
【００２７】ところがレチクル（パターン）面を計測す
るときに、検出光がパターンが形成されている部分（ク
ロムが塗布されている部分）とパターンが形成されてい
ない部分（クロムが塗布されておらず、レチクル基板で
あるガラスが剥き出しになっている部分）との両方に照
射される場合、検出光で取り込まれる波形が崩れてしま
う現象が起きることが有る。このことにより検出点（パ
ターン面）のＺ方向の位置を誤計測してしまう。具体的
には、図４に示す検出光照射部（図４の下側の図中の四
角で囲った部分）に検出光が当たった場合、検出光はレ
チクル面に斜入射し、その光がパターン形成部とパター
ンが形成されていない部分の両方に照射されると、両者
の反射率差（クロムとガラスの反射率差）により、レチ
クル面で反射されて光受光部に取り込まれる検出光の波
形が崩れてしまう。その波形の崩れにより波形の重心が
変化してしまい、レチクル面上の検出点の位置を誤計測
する原因となる。具体的には、図４の下側の図におい
て、四角で囲んだ領域に検出光が当たった場合、ガラス
の方がクロムよりも反射率が低いため、図４の上側の図
のように反射光の波形が崩れてしまい、波形の重心が
（本来重心があるべき位置よりも）左側にずれてしま
う。このような誤計測を防ぐ、もしくは計測誤差を小さ
くするための対応策が必要である。
るときに、検出光がパターンが形成されている部分（ク
ロムが塗布されている部分）とパターンが形成されてい
ない部分（クロムが塗布されておらず、レチクル基板で
あるガラスが剥き出しになっている部分）との両方に照
射される場合、検出光で取り込まれる波形が崩れてしま
う現象が起きることが有る。このことにより検出点（パ
ターン面）のＺ方向の位置を誤計測してしまう。具体的
には、図４に示す検出光照射部（図４の下側の図中の四
角で囲った部分）に検出光が当たった場合、検出光はレ
チクル面に斜入射し、その光がパターン形成部とパター
ンが形成されていない部分の両方に照射されると、両者
の反射率差（クロムとガラスの反射率差）により、レチ
クル面で反射されて光受光部に取り込まれる検出光の波
形が崩れてしまう。その波形の崩れにより波形の重心が
変化してしまい、レチクル面上の検出点の位置を誤計測
する原因となる。具体的には、図４の下側の図におい
て、四角で囲んだ領域に検出光が当たった場合、ガラス
の方がクロムよりも反射率が低いため、図４の上側の図
のように反射光の波形が崩れてしまい、波形の重心が
（本来重心があるべき位置よりも）左側にずれてしま
う。このような誤計測を防ぐ、もしくは計測誤差を小さ
くするための対応策が必要である。
【００２８】そこで、計測光の入射角度と計測誤差、ま
たその原因となるパターンの反射率比（クロムの反射率
／ガラスの反射率）の関係を示したのが図５である。図
５から、入射角度を大きくしていくと、クロムとガラス
の反射率比が小さくなり、計測誤差も小さくなることが
分かる。露光装置のレチクルパターン面の検出におい
て、各検出点の計測誤差は０．１μｍ程度以内に抑える
必要がある。図５において、検出光のパターン面への入
射角度を４５°以上にすれば、クロムとガラスの反射率
比を低く抑えることができ、計測誤差０．１μｍ以内と
いう上記の性能を満足することができることがわかる。
たその原因となるパターンの反射率比（クロムの反射率
／ガラスの反射率）の関係を示したのが図５である。図
５から、入射角度を大きくしていくと、クロムとガラス
の反射率比が小さくなり、計測誤差も小さくなることが
分かる。露光装置のレチクルパターン面の検出におい
て、各検出点の計測誤差は０．１μｍ程度以内に抑える
必要がある。図５において、検出光のパターン面への入
射角度を４５°以上にすれば、クロムとガラスの反射率
比を低く抑えることができ、計測誤差０．１μｍ以内と
いう上記の性能を満足することができることがわかる。
【００２９】ここで、上述の実施例においてガラスと書
いたが、このガラスは、石英、フッ素ドープ石英、蛍石
等であっても構わない。また、ガラス、石英、フッ素ド
ープ石英、蛍石に反射防止膜等を塗布した上にクロムで
パターンを形成したものをレチクルとしていても構わな
い。
いたが、このガラスは、石英、フッ素ドープ石英、蛍石
等であっても構わない。また、ガラス、石英、フッ素ド
ープ石英、蛍石に反射防止膜等を塗布した上にクロムで
パターンを形成したものをレチクルとしていても構わな
い。
【００３０】上記の結果から入射角度を大きくしていく
と計測精度はよくなるが、実際の露光装置に用いるレチ
クルには図１に示すように金属枠４を介して塵付着防止
膜（ペリクル）３が張設されることがあり、検出光のパ
ターン面への入射角の設定範囲には制約があるのが実情
である。例えば、図６はパターン面に入射する検出光を
スキャン方向と直交する方向と平行にした場合である。
この場合に、パターン面への検出光の入射角度をθ１
０、θ１１、θ１２と３種類想定した。それぞれの入射
角度の検出光がそれぞれ所定のＮＡを持っていることを
考え合わせると、図６のように入射角度が大きいほど、
位置検出可能領域がペリクルから遠ざかっていることが
分かる。
と計測精度はよくなるが、実際の露光装置に用いるレチ
クルには図１に示すように金属枠４を介して塵付着防止
膜（ペリクル）３が張設されることがあり、検出光のパ
ターン面への入射角の設定範囲には制約があるのが実情
である。例えば、図６はパターン面に入射する検出光を
スキャン方向と直交する方向と平行にした場合である。
この場合に、パターン面への検出光の入射角度をθ１
０、θ１１、θ１２と３種類想定した。それぞれの入射
角度の検出光がそれぞれ所定のＮＡを持っていることを
考え合わせると、図６のように入射角度が大きいほど、
位置検出可能領域がペリクルから遠ざかっていることが
分かる。
【００３１】図７に位置検出可能領域を示した。図７は
レチクルのパターン面をパターン面に垂直な方向から見
た図であり、金属枠とはペリクルの枠のことでありここ
では金属としたが、金属以外で枠を形成していても構わ
ない。また、ショット領域とは、レチクル上で投影する
パターンが形成されている領域のことである。ここで、
検出光のパターン面への入射角度がもっとも小さいθ１
２の場合、図７における検出領域１，２，３のすべての
領域が検出可能である。次に２番目に入射角度が小さい
θ１１の場合、検出領域２，３の領域が検出可能であ
る。最後にもっとも入射角度が大きいθ１０の場合検出
領域３の領域だけが検出可能である。
レチクルのパターン面をパターン面に垂直な方向から見
た図であり、金属枠とはペリクルの枠のことでありここ
では金属としたが、金属以外で枠を形成していても構わ
ない。また、ショット領域とは、レチクル上で投影する
パターンが形成されている領域のことである。ここで、
検出光のパターン面への入射角度がもっとも小さいθ１
２の場合、図７における検出領域１，２，３のすべての
領域が検出可能である。次に２番目に入射角度が小さい
θ１１の場合、検出領域２，３の領域が検出可能であ
る。最後にもっとも入射角度が大きいθ１０の場合検出
領域３の領域だけが検出可能である。
【００３２】つまり、前述のように、検出光のパターン
面への入射角度は４５度以上にしないと所望の計測精度
が得られないが、入射角度が大きすぎると、パターン面
内の検出可能領域が小さくなってしまい、ショット領域
全域を位置検出することができなくなってしまうことが
分かった。
面への入射角度は４５度以上にしないと所望の計測精度
が得られないが、入射角度が大きすぎると、パターン面
内の検出可能領域が小さくなってしまい、ショット領域
全域を位置検出することができなくなってしまうことが
分かった。
【００３３】そこで、ショット領域全域の位置検出を行
わずにショット領域全域の面形状を知るための方法とし
て、検出領域内の複数の検出点における計測結果に基づ
いてショット領域内のレチクル面の形状を近似計測する
ことが考えられる。
わずにショット領域全域の面形状を知るための方法とし
て、検出領域内の複数の検出点における計測結果に基づ
いてショット領域内のレチクル面の形状を近似計測する
ことが考えられる。
【００３４】そこでここでは、上記のレチクルパターン
面の近似計測において重要な検討要素となる検出スパン
（検出点間の間隔）、検出点数と、レチクルの撓み面を
近似する際の精度との関連性について説明する。
面の近似計測において重要な検討要素となる検出スパン
（検出点間の間隔）、検出点数と、レチクルの撓み面を
近似する際の精度との関連性について説明する。
【００３５】まず、図１０（ｉ）にあるように２次元的
なレチクルの撓み面を想定する。そして、ここでは位置
検出を行う点を３点とし、その３点の検出点における検
出結果に基づいてレチクルパターン面の近似面を描いて
いる。このとき、実際のレチクルの撓みのレンジをＲ
真値、近似した撓み面のレンジをＲ計測とする。（ここ
ではショット領域を撓み評価領域とし、ショット領域内
での面位置の最大値、最小値のレンジをＲと定義してい
る。）。さらに図１０（ｉｉ）には３点の検出点の検出
スパンを図１０（ｉ）よりも大きくした場合を、図１０
（ｉ）と同じように示している。この結果から、検出ス
パンが小さいときよりも、検出スパンが大きいときの方
が、レチクルパターン面の近似面の形状が、実際のレチ
クルパターンの形状に近いことが分かる。つまり、検出
点数が決まっている場合、検出スパンは大きい方が近似
面の精度が上がることが分かった。
なレチクルの撓み面を想定する。そして、ここでは位置
検出を行う点を３点とし、その３点の検出点における検
出結果に基づいてレチクルパターン面の近似面を描いて
いる。このとき、実際のレチクルの撓みのレンジをＲ
真値、近似した撓み面のレンジをＲ計測とする。（ここ
ではショット領域を撓み評価領域とし、ショット領域内
での面位置の最大値、最小値のレンジをＲと定義してい
る。）。さらに図１０（ｉｉ）には３点の検出点の検出
スパンを図１０（ｉ）よりも大きくした場合を、図１０
（ｉ）と同じように示している。この結果から、検出ス
パンが小さいときよりも、検出スパンが大きいときの方
が、レチクルパターン面の近似面の形状が、実際のレチ
クルパターンの形状に近いことが分かる。つまり、検出
点数が決まっている場合、検出スパンは大きい方が近似
面の精度が上がることが分かった。
【００３６】さらに、図１０（ｉｉｉ）は、図１０
（ｉ）とほぼ同じ領域内に検出点を配置しているが、そ
の検出点の数を増やした場合である。ここで、図１０の
（ｉ）と図１０（ｉｉｉ）とを比較すると、検出点検出
点検出点数が少ないときよりも、検出点数が多い場合の
方が、レチクルパターン面の近似面の形状が、実際のレ
チクルパターン面の形状に近いことが分かる。つまり、
検出する領域（検出可能領域）が同じ場合、検出点数を
増やした方が、レチクルパターン面の近似面の形状が実
際のパターン面の形状に近いことが分かる。検出点検出
点検出点以上のように実際のレチクル撓み面を精度よく
計測するためには検出点数を増やす、もしくは検出スパ
ンを大きくしてレチクル撓み面を近似計測することが必
要である。そこで各検出点での計測誤差を０．１μｍ以
内とし、検出点（３点以上）、検出スパン（検出光のパ
ターン面への入射角度や入射方向により制限があるが、
ここではショット領域内で設けることができる最大スパ
ンとする）を設定してレチクル面形状を近似計測した。
そのときの検出可能領域（対ショット領域）と前述した
レチクル撓みのレンジ差（Ｒ計測−Ｒ真値）の関係を図
１１に示した。これによるとレチクル面形状を近似計測
するときに検出領域がショット領域の８０％以上であれ
ばレンジ差を０．１μｍ以下にできることが分かる。
（ｉ）とほぼ同じ領域内に検出点を配置しているが、そ
の検出点の数を増やした場合である。ここで、図１０の
（ｉ）と図１０（ｉｉｉ）とを比較すると、検出点検出
点検出点数が少ないときよりも、検出点数が多い場合の
方が、レチクルパターン面の近似面の形状が、実際のレ
チクルパターン面の形状に近いことが分かる。つまり、
検出する領域（検出可能領域）が同じ場合、検出点数を
増やした方が、レチクルパターン面の近似面の形状が実
際のパターン面の形状に近いことが分かる。検出点検出
点検出点以上のように実際のレチクル撓み面を精度よく
計測するためには検出点数を増やす、もしくは検出スパ
ンを大きくしてレチクル撓み面を近似計測することが必
要である。そこで各検出点での計測誤差を０．１μｍ以
内とし、検出点（３点以上）、検出スパン（検出光のパ
ターン面への入射角度や入射方向により制限があるが、
ここではショット領域内で設けることができる最大スパ
ンとする）を設定してレチクル面形状を近似計測した。
そのときの検出可能領域（対ショット領域）と前述した
レチクル撓みのレンジ差（Ｒ計測−Ｒ真値）の関係を図
１１に示した。これによるとレチクル面形状を近似計測
するときに検出領域がショット領域の８０％以上であれ
ばレンジ差を０．１μｍ以下にできることが分かる。
【００３７】上記の結果をもとに有効なレチクル面形状
計測システム構成例を以下に示す。実際のレチクル面形
状検出においてレチクル面の非走査方向には検出装置の
実装上の制約があり、多くの検出点を構成できない場合
がある。逆にスキャン方向には検出点を増やすことは、
計測ピッチを小さくすることにより可能である。そのた
め図１２にあるようにレチクル面の検出領域の非走査方
向は検出スパンを大きくし（検出点数に限りがあるた
め）、走査方向は検出点数を増やすことによりレチクル
パターン面の面形状を精度良く近似することが考えられ
る。その際、それぞれの検出方向（スキャン方向、スキ
ャン方向と直交する方向）において、適当な検出光の入
射方向φ（レチクルのパターン面と垂直な方向から見た
ときの、スキャン方向とパターンに入射する検出光のな
す角度）を設定することにより直接検出できる領域を広
げるようにすれば、さらにパターン面の近似面の精度が
上がるものと考えられる。そこで、入射方向φと検出可
能領域との関連性について以下に検討した。
計測システム構成例を以下に示す。実際のレチクル面形
状検出においてレチクル面の非走査方向には検出装置の
実装上の制約があり、多くの検出点を構成できない場合
がある。逆にスキャン方向には検出点を増やすことは、
計測ピッチを小さくすることにより可能である。そのた
め図１２にあるようにレチクル面の検出領域の非走査方
向は検出スパンを大きくし（検出点数に限りがあるた
め）、走査方向は検出点数を増やすことによりレチクル
パターン面の面形状を精度良く近似することが考えられ
る。その際、それぞれの検出方向（スキャン方向、スキ
ャン方向と直交する方向）において、適当な検出光の入
射方向φ（レチクルのパターン面と垂直な方向から見た
ときの、スキャン方向とパターンに入射する検出光のな
す角度）を設定することにより直接検出できる領域を広
げるようにすれば、さらにパターン面の近似面の精度が
上がるものと考えられる。そこで、入射方向φと検出可
能領域との関連性について以下に検討した。
【００３８】図８，９は以下に設定したパラメータの説
明図である。図８、９にあるように検出光の入射角度
θ、入射方向φ、開口数θＮＡ、金属枠の大きさ内枠
（Ｐｘｉｎ×Ｐｙｉｎ）、外枠（Ｐｘｏｕｔ×Ｐｙｏｕ
ｔ）、全ショット領域（Ｐｘｓｈｏｔ×Ｐｙｓｈｏ
ｔ）、金属枠高さｈ、レチクルパターン面の最大検出領
域（Ｘ×Ｙ）とすると、Ｘ方向における金属枠の内枠か
ら最大検出領域（検出可能領域）の端までの距離ａ、Ｙ
方向における金属枠の内枠から最大検出領域（検出可能
領域）の端までの距離ｂは次の式で表される。
明図である。図８、９にあるように検出光の入射角度
θ、入射方向φ、開口数θＮＡ、金属枠の大きさ内枠
（Ｐｘｉｎ×Ｐｙｉｎ）、外枠（Ｐｘｏｕｔ×Ｐｙｏｕ
ｔ）、全ショット領域（Ｐｘｓｈｏｔ×Ｐｙｓｈｏ
ｔ）、金属枠高さｈ、レチクルパターン面の最大検出領
域（Ｘ×Ｙ）とすると、Ｘ方向における金属枠の内枠か
ら最大検出領域（検出可能領域）の端までの距離ａ、Ｙ
方向における金属枠の内枠から最大検出領域（検出可能
領域）の端までの距離ｂは次の式で表される。
【００３９】
ａ＝ｈ／ｔａｎ（９０−θ−θＮＡ）×ｓｉｎφ
ｂ＝ｈ／ｔａｎ（９０−θ−θＮＡ）×ｃｏｓφ
また、最大検出領域のＸ，Ｙは
Ｘ＝Ｐｘｉｎ−２×ａ
Ｙ＝Ｐｙｉｎ−２×ｂ
と表せる。
【００４０】これらの関係から、検出光のパターン面へ
の入射角度による検出可能領域を図示したのが図１３で
ある。ここでは、図６と同様θ１０、θ１１、θ１２
（θ１０＞θ１１＞θ１２）という３種類の入射角度を
想定し、それぞれの入射角度について検出可能領域を検
討した。図１３から、入射角度がθ１２の時（入射角度
がもっとも小さいとき）、検出領域１，２，３すべての
領域（ショット領域全域）が検出可能であり、入射角度
がθ１１の時、検出領域２，３の領域（ショット領域の
約８０％）が検出可能であり、入射角度がθ１０の時、
検出領域３のみ（ショット領域の約５０％）が検出可能
である。つまり、θ１０は入射角度が大きすぎるため、
ショット領域のうちの約５０％の領域にしか検出点を設
けられないため、所望の近似面の精度（０．１μｍ以
下）を得ることができないことが分かる。
の入射角度による検出可能領域を図示したのが図１３で
ある。ここでは、図６と同様θ１０、θ１１、θ１２
（θ１０＞θ１１＞θ１２）という３種類の入射角度を
想定し、それぞれの入射角度について検出可能領域を検
討した。図１３から、入射角度がθ１２の時（入射角度
がもっとも小さいとき）、検出領域１，２，３すべての
領域（ショット領域全域）が検出可能であり、入射角度
がθ１１の時、検出領域２，３の領域（ショット領域の
約８０％）が検出可能であり、入射角度がθ１０の時、
検出領域３のみ（ショット領域の約５０％）が検出可能
である。つまり、θ１０は入射角度が大きすぎるため、
ショット領域のうちの約５０％の領域にしか検出点を設
けられないため、所望の近似面の精度（０．１μｍ以
下）を得ることができないことが分かる。
【００４１】以上より、所望の精度でレチクルのパター
ン面の形状を推測（近似）するためには、検出光のパタ
ーン面への入射角度が４５度以上（レチクルの基板がガ
ラスで、そのガラス基板上にクロムでパターンを描いた
場合）であり、尚且つ、レチクルのショット領域のうち
８０％以上の領域に検出点を設けることができるような
入射角度、入射方向で検出光をレチクルのパターン面に
入射させる必要がある。
ン面の形状を推測（近似）するためには、検出光のパタ
ーン面への入射角度が４５度以上（レチクルの基板がガ
ラスで、そのガラス基板上にクロムでパターンを描いた
場合）であり、尚且つ、レチクルのショット領域のうち
８０％以上の領域に検出点を設けることができるような
入射角度、入射方向で検出光をレチクルのパターン面に
入射させる必要がある。
【００４２】ここで、Ｐｘｉｎを１２０ｍｍ、Ｐｙｉｎ
を１４６ｍｍ、Ｐｘｏｕｔを１２４ｍｍ、Ｐｙｏｕｔを
１５０ｍｍ、Ｐｘｓｈｏｔを１０８ｍｍ、Ｐｙｓｈｏｔ
を１３４ｍｍ、ｈを６．３ｍｍとしたとき、ショット領
域内の検出可能領域が８０％以上になる場合について計
算を行った。その結果が図１４である。図中のＩは、各
々の検出点における検出誤差が０．１μｍ以下となるた
めの条件、II及び斜線部は、ショット領域のうち８０％
以上が検出可能領域となるための条件である。尚、この
結果は、入射方向４５度の線に関して線対称な結果とな
るため、入射方向４５度以上の領域に関してはここでは
割愛した。この図１４より、入射角度は４５度以上８０
度以下にすると、所望の精度でパターン面の近似面を推
測できることが分かる。この４５度以上８０度以下とい
う入射角度は、ガラス基板上にクロムでパターンを形成
した場合、及び金属枠やショット領域を上記のような数
値に設定した場合に限らず、他の様々な状況において適
用可能である。具体的には、レチクルの基板がガラスで
なくても良いし、パターンを形成する材料がクロムでな
くても良い。また、金属枠の高さ、内枠の大きさ及びシ
ョット領域の大きさが上記の設定した数値と異なるもの
であっても、レチクル及び金属枠（ペリクル）を用いる
場合、上記のような入射角度を設定するのが好ましいと
考えられる。これは下記の検出光の入射方向φに関して
も同様のことが言える。
を１４６ｍｍ、Ｐｘｏｕｔを１２４ｍｍ、Ｐｙｏｕｔを
１５０ｍｍ、Ｐｘｓｈｏｔを１０８ｍｍ、Ｐｙｓｈｏｔ
を１３４ｍｍ、ｈを６．３ｍｍとしたとき、ショット領
域内の検出可能領域が８０％以上になる場合について計
算を行った。その結果が図１４である。図中のＩは、各
々の検出点における検出誤差が０．１μｍ以下となるた
めの条件、II及び斜線部は、ショット領域のうち８０％
以上が検出可能領域となるための条件である。尚、この
結果は、入射方向４５度の線に関して線対称な結果とな
るため、入射方向４５度以上の領域に関してはここでは
割愛した。この図１４より、入射角度は４５度以上８０
度以下にすると、所望の精度でパターン面の近似面を推
測できることが分かる。この４５度以上８０度以下とい
う入射角度は、ガラス基板上にクロムでパターンを形成
した場合、及び金属枠やショット領域を上記のような数
値に設定した場合に限らず、他の様々な状況において適
用可能である。具体的には、レチクルの基板がガラスで
なくても良いし、パターンを形成する材料がクロムでな
くても良い。また、金属枠の高さ、内枠の大きさ及びシ
ョット領域の大きさが上記の設定した数値と異なるもの
であっても、レチクル及び金属枠（ペリクル）を用いる
場合、上記のような入射角度を設定するのが好ましいと
考えられる。これは下記の検出光の入射方向φに関して
も同様のことが言える。
【００４３】また、計測精度の問題上ショット領域全域
にわたって直接計測できない状況で、検出光の入射方向
φを０度より大きく９０度より小さい角度に設定するこ
とにより、スキャン方向においては直接検出できない領
域が大きくなるものの、非スキャン方向はショット領域
の全てにわたり直接計測できる（検出領域Ｘ：１０８〜
１２０ｍｍ、Ｙ：１０７〜１０８ｍｍ）。この検出領域
において、レチクル面形状の近似計測精度が向上するよ
うに検出点数、検出スパンを適宜設定してもよい。
にわたって直接計測できない状況で、検出光の入射方向
φを０度より大きく９０度より小さい角度に設定するこ
とにより、スキャン方向においては直接検出できない領
域が大きくなるものの、非スキャン方向はショット領域
の全てにわたり直接計測できる（検出領域Ｘ：１０８〜
１２０ｍｍ、Ｙ：１０７〜１０８ｍｍ）。この検出領域
において、レチクル面形状の近似計測精度が向上するよ
うに検出点数、検出スパンを適宜設定してもよい。
【００４４】さらに上記の入射方向φ（０度より大きく
９０度より小さい）に設定した場合においてショット領
域とペリクル内枠までにあるパターン描画されていない
領域に検出点を設けてもよい。
９０度より小さい）に設定した場合においてショット領
域とペリクル内枠までにあるパターン描画されていない
領域に検出点を設けてもよい。
【００４５】また、ここで、検出光のパターン面への入
射方向が、パターン面と垂直な方向から見たときに、ス
キャン方向に対して２０度以上７０度以下の角度をなす
ように構成すると、ショット領域内に対して検出可能領
域の割合がさらに上がり、近似面の精度をさらに上げる
ことが可能になる。
射方向が、パターン面と垂直な方向から見たときに、ス
キャン方向に対して２０度以上７０度以下の角度をなす
ように構成すると、ショット領域内に対して検出可能領
域の割合がさらに上がり、近似面の精度をさらに上げる
ことが可能になる。
【００４６】さて、前記のような特徴をもつ検出系で検
出された面位置情報は形状記憶系１０で記憶される。そ
してその面位置情報をもとに演算部１１でレチクル全面
での面形状を近似して算出する。そのとき、露光の結像
性能を低下させるほどの面形状が算出された場合、走査
方向の撓み情報はウエハステージに送られスキャン露光
時のフォーカス駆動量が良好となるように補正が行なわ
れる。または、このレチクルの面形状計測結果から露光
の結像性能に支障があると判断した場合、制御系１２を
通じてレチクルステージＲＳＴに信号を送り、レチクル
の交換、もしくはレチクルの再設置を促す機能を有して
いる。
出された面位置情報は形状記憶系１０で記憶される。そ
してその面位置情報をもとに演算部１１でレチクル全面
での面形状を近似して算出する。そのとき、露光の結像
性能を低下させるほどの面形状が算出された場合、走査
方向の撓み情報はウエハステージに送られスキャン露光
時のフォーカス駆動量が良好となるように補正が行なわ
れる。または、このレチクルの面形状計測結果から露光
の結像性能に支障があると判断した場合、制御系１２を
通じてレチクルステージＲＳＴに信号を送り、レチクル
の交換、もしくはレチクルの再設置を促す機能を有して
いる。
【００４７】実装上可能な場合、非スキャン方向に対し
て検出点は３点に限定する必要は無く、１点、２点でも
構わないし、４点以上の検出点を設けても構わない。ま
た、本実施例においては、レチクルの基板としてガラス
を用い、そのガラス基板上にクロムを塗布してパターン
を形成したが、レチクルの基板や塗布する材料は勿論別
の材料を用いても構わない。
て検出点は３点に限定する必要は無く、１点、２点でも
構わないし、４点以上の検出点を設けても構わない。ま
た、本実施例においては、レチクルの基板としてガラス
を用い、そのガラス基板上にクロムを塗布してパターン
を形成したが、レチクルの基板や塗布する材料は勿論別
の材料を用いても構わない。
【００４８】また、本実施例では走査型露光装置に対し
て本発明を適用したが、走査型以外の露光装置に本発明
を適用しても構わない。走査型露光装置以外の露光装置
に適用した場合、上記の実施例において、スキャン方向
と定義していた方向は、レチクルにおいてパターンが形
成されている実質的に長方形のショット領域のいずれか
一辺と置き換えれば良い。
て本発明を適用したが、走査型以外の露光装置に本発明
を適用しても構わない。走査型露光装置以外の露光装置
に適用した場合、上記の実施例において、スキャン方向
と定義していた方向は、レチクルにおいてパターンが形
成されている実質的に長方形のショット領域のいずれか
一辺と置き換えれば良い。
【００４９】上述のように、本発明を走査型露光装置
（所謂スキャナー）、或いは通常のステッパーと呼ばれ
る露光装置に適用することは可能である。さらに、その
ような露光装置によりウエハを露光する工程と、公知の
装置を用いて現像する工程等を有するデバイスの製造方
法に適用することも可能である。
（所謂スキャナー）、或いは通常のステッパーと呼ばれ
る露光装置に適用することは可能である。さらに、その
ような露光装置によりウエハを露光する工程と、公知の
装置を用いて現像する工程等を有するデバイスの製造方
法に適用することも可能である。
【００５０】また前述の面位置検出系においてレチクル
パターン面による計測誤差を小さくするために検出光に
偏光を用いてもよい。その際には、前述と同じように計
測精度が小さくなるような検出光の入射角度、入射方向
を決定するものとする。
パターン面による計測誤差を小さくするために検出光に
偏光を用いてもよい。その際には、前述と同じように計
測精度が小さくなるような検出光の入射角度、入射方向
を決定するものとする。
【００５１】さらに、上記の実施例（もしくはそれを適
用した露光装置）において、複数の検出点における位置
検出の結果から及び／又は複数の検出点における位置検
出の結果に基づいたパターン面形状（位置）の推測結果
から、露光を行う際に結像性能に支障を及ぼすことが必
至な場合は、レチクルの交換、レチクルの再設置等を促
す警告機能を備えるようにすれば、パターン面の撓みや
平面度の悪さによる露光性能の悪化に伴う歩留りの低下
を未然に防ぐことができる。
用した露光装置）において、複数の検出点における位置
検出の結果から及び／又は複数の検出点における位置検
出の結果に基づいたパターン面形状（位置）の推測結果
から、露光を行う際に結像性能に支障を及ぼすことが必
至な場合は、レチクルの交換、レチクルの再設置等を促
す警告機能を備えるようにすれば、パターン面の撓みや
平面度の悪さによる露光性能の悪化に伴う歩留りの低下
を未然に防ぐことができる。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の面位置検
出方法によれば、計測光の入射角度を４５〜８０°に設
定することによりレチクル面上に描画されているパター
ンに起因する検出点ごとの検出誤差を抑えることが可能
であり（例えば０．１μｍ以下）、また同時に検出光を
斜め方向（スキャン方向に対して）から入射させること
によりレチクル面形状を近似計測する際に必要な検出点
設置可能領域をスキャン、非スキャン両方向において広
範に確保することができ（ショット領域に対して８０％
以上）、レチクル面近似計測誤差も抑えることができる
（０．１μｍ以下）。これにより露光すべきショット領
域全面における面形状情報を高精度に得ることができ
る。
出方法によれば、計測光の入射角度を４５〜８０°に設
定することによりレチクル面上に描画されているパター
ンに起因する検出点ごとの検出誤差を抑えることが可能
であり（例えば０．１μｍ以下）、また同時に検出光を
斜め方向（スキャン方向に対して）から入射させること
によりレチクル面形状を近似計測する際に必要な検出点
設置可能領域をスキャン、非スキャン両方向において広
範に確保することができ（ショット領域に対して８０％
以上）、レチクル面近似計測誤差も抑えることができる
（０．１μｍ以下）。これにより露光すべきショット領
域全面における面形状情報を高精度に得ることができ
る。
【００５３】また、上記のようなレチクル面位置検出方
法により得られた結果から、ベストフォーカス，ディス
トーションが良好となるようにウエハステージ駆動量制
御にフィードバックすることにより良好な結像性能が得
られる。さらに、露光の結像性能に支障があると判断さ
れた場合、レチクルの交換、再設置を促す警告機能が備
えられているため、たわみや平面度変化により発生する
不良を未然に防止する効果がある。
法により得られた結果から、ベストフォーカス，ディス
トーションが良好となるようにウエハステージ駆動量制
御にフィードバックすることにより良好な結像性能が得
られる。さらに、露光の結像性能に支障があると判断さ
れた場合、レチクルの交換、再設置を促す警告機能が備
えられているため、たわみや平面度変化により発生する
不良を未然に防止する効果がある。
【図１】本発明の実施例の投影露光装置の主要構成を示
す図である。
す図である。
【図２】レチクルの変形とレチクル面位置検出系の作用
を示す図である。
を示す図である。
【図３】検出光のＣＣＤセンサー上での波形信号の様子
（ｉ）基準状態（ｉｉ）Ｚ変位がありレチクルパターン
に影響を受けていない状態（ｉｉｉ）Ｚ変位がありレチ
クルパターンに影響を受けている状態
（ｉ）基準状態（ｉｉ）Ｚ変位がありレチクルパターン
に影響を受けていない状態（ｉｉｉ）Ｚ変位がありレチ
クルパターンに影響を受けている状態
【図４】レチクル面上の描画パターンの反射率差による
検出光波形の重心変化を示す図である。
検出光波形の重心変化を示す図である。
【図５】検出光の入射角度、パターンによる反射率比
（クロムの反射率／ガラスの反射率）、パターンに起因
する計測誤差のそれぞれの関係を示す図である。
（クロムの反射率／ガラスの反射率）、パターンに起因
する計測誤差のそれぞれの関係を示す図である。
【図６】ペリクル金属枠により、検出光の入射角度が大
きくなるにつれて（θ１２＜θ １１＜θ１０）、検出領
域が小さくなる様子を示す検出断面と検出面図である。
きくなるにつれて（θ１２＜θ １１＜θ１０）、検出領
域が小さくなる様子を示す検出断面と検出面図である。
【図７】スキャン方向に直交する方向から検出光を入射
角度θ１２、θ１１、θ１０（θ１２＜θ１１＜
θ１０）で入射させたときの検出領域の違いを示す図で
ある。
角度θ１２、θ１１、θ１０（θ１２＜θ１１＜
θ１０）で入射させたときの検出領域の違いを示す図で
ある。
【図８】スキャン方向に対して角度φの方向から検出光
を斜入射させた時の検出領域の違いを示す図である。
を斜入射させた時の検出領域の違いを示す図である。
【図９】スキャン方向に対して角度φの方向から検出光
を斜入射させたとき、非スキャン方向における金属枠の
内枠から最大検出領域の端までの距離ａ、金属枠の内枠
から最大検出領域の端までの距離ｂを示す図である。
を斜入射させたとき、非スキャン方向における金属枠の
内枠から最大検出領域の端までの距離ａ、金属枠の内枠
から最大検出領域の端までの距離ｂを示す図である。
【図１０】理想レチクル撓み面（撓み量：Ｒ真値）を想
定し、３点（ｏｒ５点）でそのレチクル面を近似計測し
たときの近似レチクル撓み面（撓み量：Ｒ計測）との比
較の様子を示す図である。（Ｉ）検出点数が３点の場合
（ＩＩ）３点の検出スパンを大きくした場合（ＩＩＩ）
検出点数を５点にした場合
定し、３点（ｏｒ５点）でそのレチクル面を近似計測し
たときの近似レチクル撓み面（撓み量：Ｒ計測）との比
較の様子を示す図である。（Ｉ）検出点数が３点の場合
（ＩＩ）３点の検出スパンを大きくした場合（ＩＩＩ）
検出点数を５点にした場合
【図１１】レチクル面形状を近似計測したときの近似計
測面と実際のレチクル面の撓みレンジ差（Ｒ計測−Ｒ
真値）と、検出可能領域／ショット領域の関係を示した
図である。
測面と実際のレチクル面の撓みレンジ差（Ｒ計測−Ｒ
真値）と、検出可能領域／ショット領域の関係を示した
図である。
【図１２】検出光を入射方向φの方向から斜入射させ、
レチクル面上を計測するときの検出概略図である。
レチクル面上を計測するときの検出概略図である。
【図１３】検出光を入射角度θ１２、θ１１、θ
１０（θ１２＜θ１１＜θ１０）、スキャン方向に対し
て入射方向４５°の方向から斜入射させたときの検出領
域の違いを示す図である。
１０（θ１２＜θ１１＜θ１０）、スキャン方向に対し
て入射方向４５°の方向から斜入射させたときの検出領
域の違いを示す図である。
【図１４】レチクルのパターン近似面の計測誤差が０．
１μｍ以内である場合の入射角度、入射方向の範囲を示
した図である。
１μｍ以内である場合の入射角度、入射方向の範囲を示
した図である。
Ｒ レチクル
ＰＬ 投影光学系
Ｗ ウエハ
ＲＳＴ レチクルステージ
ＷＳＴ ウエハステージ
３ 塵付着防止膜（ペリクル）
４ 金属枠
５ 検出用光源
６ 投影マーク用スリット
７ 投影レンズ
８ 受光レンズ
９ ディテクタ
１０ 形状記憶部
１１ 演算部
１２ 制御系
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA47 BB02 CC18 FF44
GG07 HH12 JJ02 JJ03 JJ05
JJ25 JJ26 PP11 QQ23
5F046 BA04 BA05 CC02 CC03 CC09
CC10 DA05 DA14 DB05 DC04
Claims (10)
- 【請求項１】 所定のパターンが形成されたレチクル面
上の複数の点の、前記レチクル面と略垂直な方向の位置
を検出する検出手段を有する位置検出装置であって、前
記検出手段は、光源からの光を前記レチクル面に導く光
照射部と、前記レチクル面からの反射光を受光する受光
部とを有し、前記レチクル面に入射する光の入射角度が
４５度以上であることを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項２】 所定のパターンが形成されたレチクル面
上の複数の点の、前記レチクル面と略垂直な方向の位置
を検出する検出手段と、前記レチクル面に垂直な方向に
所定の高さを有する枠と塵付着防止膜とを有する塵付着
防止手段とを有する位置検出装置であって、前記検出手
段は、光源からの光を前記レチクル面に導く光照射部と
前記レチクル面からの反射光を受光する受光部とを有し
ており、前記レチクル面に入射する光の入射角度が８０
度以下であることを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項３】 前記レチクル面に入射する光の入射角度
が４５度以上であることを特徴とする請求項２に記載の
位置検出装置。 - 【請求項４】 前記パターンが走査型露光を行うための
パターンであり、前記レチクル面と略垂直な方向から見
たときに、前記検出光が走査方向に対して斜めに傾いて
前記レチクル面に入射することを特徴とする請求項１乃
至３いずれか１項記載の位置検出装置。 - 【請求項５】 前記レチクル面と略垂直な方向から見た
ときに、前記検出光が前記走査方向となす角度が２０度
以上７０度以下であることを特徴とする請求項４記載の
位置検出装置。 - 【請求項６】 略長方形の領域内に所定のパターンが形
成されたレチクル面上の複数の検出点の、前記レチクル
面と略垂直な方向の位置を検出する検出手段を有する位
置検出装置であって、前記検出手段が、光源からの検出
光を前記レチクル面に導く光照射部を有しており、前記
レチクル面に入射する前記検出光は、前記レチクル面と
垂直な方向から見たときに、前記長方形のいずれかの一
辺と２０度以上７０度以下の角度をなすことを特徴とす
る位置検出装置。 - 【請求項７】 請求項1乃至６いずれか１項記載の位置
検出装置の検出結果に基づいて、前記レチクル面の前記
検出点以外の面形状を推測することを特徴とする面形状
推測装置。 - 【請求項８】 前記１乃至６いずれか１項記載の位置検
出装置及び／又は請求項７記載の面形状推測装置を備
え、前記パターンを感光基板に投影露光することを特徴
とする露光装置。 - 【請求項９】 請求項１乃至６いずれか１項に記載の位
置検出方法の検出結果及び／又は請求項７に記載の面形
状推測方法の推測結果に基づいて、前記レチクルの交換
及び／又は前記レチクルの再設置を警告する警告手段を
有することを特徴とする請求項８記載の露光装置。 - 【請求項１０】 請求項８又は９記載の露光装置を用い
て基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程とを
有することを特徴とするデバイスの製造方法。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002063705A JP4235392B2 (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 位置検出装置、面形状推測装置、露光装置、及びデバイスの製造方法 |
| TW092104838A TWI276922B (en) | 2002-03-08 | 2003-03-06 | Position detecting method, surface shape estimating method, and exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
| CNB038055465A CN100470380C (zh) | 2002-03-08 | 2003-03-07 | 位置检测方法和表面形状估算方法、曝光装置及采用该曝光装置的器件制造方法 |
| EP03710285A EP1483627B1 (en) | 2002-03-08 | 2003-03-07 | Scanning exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
| US10/505,997 US20050161615A1 (en) | 2002-03-08 | 2003-03-07 | Position detecting method, surface shape estimating method, and exposure apparatus and device manufacturing method using the same |
| KR1020047014052A KR100708770B1 (ko) | 2002-03-08 | 2003-03-07 | 위치검출장치, 표면형상 추정장치, 그리고, 노광장치 및 이것을 이용한 디바이스의 제조방법 |
| DE60323341T DE60323341D1 (de) | 2002-03-08 | 2003-03-07 | Abtastbelichtungsapparat und verfahren zur herstellung einer vorrichtung unter verwendung desselben |
| PCT/JP2003/002752 WO2003077030A2 (en) | 2002-03-08 | 2003-03-07 | Detection of position and estimation of surface shape |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002063705A JP4235392B2 (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 位置検出装置、面形状推測装置、露光装置、及びデバイスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003264136A true JP2003264136A (ja) | 2003-09-19 |
| JP4235392B2 JP4235392B2 (ja) | 2009-03-11 |
Family
ID=27800201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002063705A Expired - Fee Related JP4235392B2 (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 位置検出装置、面形状推測装置、露光装置、及びデバイスの製造方法 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20050161615A1 (ja) |
| EP (1) | EP1483627B1 (ja) |
| JP (1) | JP4235392B2 (ja) |
| KR (1) | KR100708770B1 (ja) |
| CN (1) | CN100470380C (ja) |
| DE (1) | DE60323341D1 (ja) |
| TW (1) | TWI276922B (ja) |
| WO (1) | WO2003077030A2 (ja) |
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| JP2012074677A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-04-12 | Imec | Ｅｕｖマスクの平坦度の評価方法およびシステム |
| JP2015535953A (ja) * | 2012-09-28 | 2015-12-17 | エーエスエムエル ホールディング エヌ．ブイ． | 定量的レチクル歪み測定システム |
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|---|---|---|---|---|
| JP2007035783A (ja) | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Canon Inc | 露光装置及び方法 |
| NL1036307A1 (nl) * | 2007-12-21 | 2009-06-23 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus, method for levelling an object, and lithographic projection method. |
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