JP2004281665A - 露光装置及び方法、デバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】縮小される焦点深度に対して、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込むことができ、優れた解像度を達成することができる露光装置及び方法、デバイス製造方法を提供する。
【解決手段】レチクルが有するパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記被処理体の前記パターンが露光される露光領域内で所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第１の計測位置において前記被処理体の位置を計測し、前記露光領域外で前記所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第２の計測位置において前記被処理体の位置を計測する検出手段と、前記検出手段が計測した前記被処理体の位置情報に基づいて、前記被処理体の位置及び／又は高さ及び／又は傾きの少なくとも１つを制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置を提供する。
【選択図】 図１
【解決手段】レチクルが有するパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記被処理体の前記パターンが露光される露光領域内で所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第１の計測位置において前記被処理体の位置を計測し、前記露光領域外で前記所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第２の計測位置において前記被処理体の位置を計測する検出手段と、前記検出手段が計測した前記被処理体の位置情報に基づいて、前記被処理体の位置及び／又は高さ及び／又は傾きの少なくとも１つを制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置を提供する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、露光装置及び方法に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を投影露光する露光方法及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィー技術を用いてデバイス（例えば、半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド）を製造する際に、マスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置においては、集積回路の微細化及び高密度化に伴い、より高い解像力でレチクルの回路パターンをウェハに投影露光することが要求されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。このため、近年の光源は、超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ））から波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）になり、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の実用化も進んでいる。更に、露光領域の一層の拡大も要求されている。
【０００４】
これらの要求を達成するために、略正方形状の露光領域をウェハに縮小して一括露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる）から、露光領域を矩形のスリット形状としてレチクルとウェハを相対的に高速走査し大画面を精度よく露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）が主流になりつつある。
【０００５】
スキャナーでは、露光中において、ウェハの所定の位置が露光スリット領域に差し掛かる前に、光斜入射系の表面位置検出手段によってそのウェハの所定の位置における表面位置を計測し、かかる所定の位置を露光する際にウェハ表面を最適な露光位置に合わせ込む補正を行ってウェハの平面度の影響を低減することができる。
【０００６】
特に、露光スリットの長手方向（即ち、走査方向と直交方向）には、ウェハの表面位置の高さ（フォーカス）だけではなく表面の傾き（チルト）を計測するために、図１６によく示されるように、露光スリット領域５００の前段５１０及び後段５２０に複数の計測点Ｋ１乃至Ｋ３を有している。なお、一般に、露光走査は、前段と後段からの両方向から行われる。従って、露光する前にウェハのフォーカス及びチルトを計測可能とするために露光スリット領域の前段及び後段に計測点を配置する。かかるフォーカス及びチルトの計測方法は数々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、図１６は、露光領域５００に対する計測点Ｋ１乃至Ｋ３の従来の配置の一例を示す概略図である。
【０００７】
さらに、スキャナーにおけるウェハの表面位置計測と補正方法として、露光領域外の先読み領域に複数点の計測点を配置させ、フォーカス及び走査方向と非走査方向のチルトを計測する提案がされている（例えば、特許文献２参照。）。また、露光領域内に複数の計測点を配置させ、フォーカス及び走査方向と非走査方向の傾き情報を計測し補正駆動する提案がされている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−４５６０９号公報
【特許文献２】
特開平６−２６０３９１号公報
【特許文献３】
特開平６−２８３４０３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年では露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進み、焦点深度が極めて小さくなり、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込む精度、いわゆるフォーカス精度もますます厳しくなってきている。
【００１０】
特に、走査方向（露光領域の短手方向）のウェハ表面の傾きも厳密に測定し、精度良く補正する必要が生じて来ており、また、表面形状の悪化傾向が強いウェハの露光領域でのフォーカス追従性の向上も必要となってきている。
【００１１】
しかし、露光領域内でウェハの表面位置計測を行い、補正駆動を行っても走査露光中であるために補正駆動が間に合わず、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込むことができないという欠点がある。
【００１２】
また、露光領域内に複数の計測点を走査方向と非走査方向に配置させ、ウェハ走査による時系列情報から走査方向のウェハの傾き情報を算出する方法では、非同時性の誤差が計測値に含まれてくるために計測精度が悪化するなどして、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込むことができない問題を有している。
【００１３】
そこで、本発明は、縮小される焦点深度に対して、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込むことができ、優れた解像度を達成することができる露光装置及び方法、デバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、レチクルが有するパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記被処理体の前記パターンが露光される露光領域内で所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第１の計測位置において前記被処理体の位置を計測し、前記露光領域外で前記所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第２の計測位置において前記被処理体の位置を計測する検出手段と、前記検出手段が計測した前記被処理体の位置情報に基づいて、前記被処理体の位置及び／又は高さ及び／又は傾きの少なくとも１つを制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一態様である露光装置について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定するものではなく、本発明の目的が達せされる範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。ここで、図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００１７】
露光装置１００は、図１に示すように、光源１１０と、照明光学系１２０と、レチクル１３０を保持するレチクルステージ１３５と、投影光学系１４０と、ウェハ１５０を保持するウェハステージ１５５と、検出系１６０と、制御部１７０とを有する。露光装置１００は、例えば、ステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式でレチクルに形成された回路パターンをウェハに露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）を例に説明する。
【００１８】
エキシマレーザーなどの光源１１０から射出された光は、露光に最適な所定の形状の露光光束に成型される照明光学系１２０を経て、レチクル１３０に形成されたパターンを照明する。レチクル１３０のパターンは、露光すべきＩＣ回路パターンを含み、かかるパターンから射出された光は投影光学系１４０を通過して結像面に相当するウェハ１５０面近傍に像を形成する。
【００１９】
レチクル１３０は、投影光学系１４０の光軸に直交する平面内及びこの光軸方向に移動可能な構成となっているレチクルステージ１３５上に載置されている。
【００２０】
ウェハ１５０は、投影光学系１４０の光軸に直交する平面内及びこの光軸方向に移動可能、且つ、チルト補正可能な構成となっているウェハステージ１５５上に載置されている。
【００２１】
レチクルステージ１３５とウェハステージ１５５を露光倍率の比率の速度で相対的に走査させることでレチクル１３０のショット領域の露光を行う。ワンショット露光が終了した後にはウェハステージ１５０は次のショットへステップ移動し、先ほどとは逆方向に走査露光を行い次のショットが露光される。これを繰り返すことでウェハ１５０全域についてショット露光する。
【００２２】
ワンショット内の走査露光中には、フォーカス及びチルトを計測する検出系１６０によりウェハ１５０表面の面位置情報を取得し、露光像面からのずれ量を算出し、フォーカス（高さ）及びチルト（傾き）方向へウェハステージ１５５を駆動させ、ほぼ露光スリット単位でウェハ１５０の高さ方向の形状に合わせこむ動作が行われている。
【００２３】
検出系１６０は、光学的な高さ計測システムを使用している。ウェハ１５０表面に対して大きな角度（低入射角度）で光束を入射させ、ウェハ１５０からの反射光の像ズレをＣＣＤカメラなどの位置検出素子で検出する方法をとっている。ウェハ１５０上の複数の計測すべき点に光束を入射させ、各々の光束を個別のセンサーに導き、異なる位置の高さ計測情報から露光すべき面のチルトを算出している。
【００２４】
図２及び図３に示すように、露光領域（即ち、露光スリット位置）５００に対して前段の領域内５１０及び後段の領域内５２０内には複数の計測点Ｋ１乃至Ｋ５が面形状をなすように配置されており、走査露光中の露光スリットが露光領域５００に差し掛かる前にウェハ１５０のフォーカス及びチルト情報、特に、走査方向へのチルト情報の同時計測を可能にしている。図２及び図３は、露光領域５００に対する計測点Ｋ１乃至Ｋ５の配置の一例を示す概略図であって、図２は、５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５を配置した場合、図３は、３点の計測点Ｋ１乃至Ｋ３を配置した場合を示している。
【００２５】
上記の３点の計測点、５点の計測点は、それぞれ３点、５点に限られるものではなく、３点以上なら何点であっても構わない。この３点以上の計測点が、一直線上に無いように構成することが好ましい。言い換えると、３点以上の計測点のうち３点を選択した際に、その３点がウェハの垂直方向から見て３角形を形成するようにすることが好ましい。
【００２６】
図２を参照するに、露光領域５００に対して前段の領域内５１０に５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５を投影するように構成し、露光領域５００に差し掛かる前に高精度に露光直前のフォーカス及びチルト情報を取得し、露光位置の補正駆動が可能なようにしている。同様に、逆方向のスキャン露光に対応するように、後段の領域内５２０にも同様に５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５が投影されるように構成されている。
【００２７】
また、更に、露光中におけるウェハ１５０のフォーカス及びチルトを確認するために、露光領域５００にも前段の領域内５１０及び後段の領域内５２０とほぼ同様な位置に同数の５点の確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５を配置する。即ち、確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５によって、露光領域５００に対して前段の領域内５１０及び後段の領域内５２０の計測値によるウェハ１５０の補正駆動量を確認することができるようにしている。
【００２８】
本実施例では露光領域は矩形形状の場合を例示しているが、円弧形状のスリットに適用しても良い。その際には３点の計測点を円弧状に配置することが望ましい。計測点を５点配置する際には、円弧形状の露光領域の外接矩形形状を制御するのに望ましい配置とすればよい。
【００２９】
かかる構成により、非走査方向に一列状に計測点を配置させ、時系列的にフォーカスの計測を行い、走査方向のチルト情報を算出する方法では時系列誤差が生じるために高精度な計測が行えないことを改善したものである。
【００３０】
ここで、スキャン露光時のフォーカス及びチルトの計測による面位置補正の概略について述べる。図４に示すように、走査方向ＳＤに凹凸形状を有したウェハ１５０が露光位置ＥＰに差し掛かる前に露光スリット前方に平面を形成するように複数点配置されたフォーカス及びチルトの計測位置ＦＰでウェハ１５０の表面位置のフォーカス、露光スリット領域長手方向（走査方向ＳＤに垂直な方向）のチルト（チルトＸと呼ぶ）に加えて、露光スリット短手方向（走査方向ＳＤ）のチルト（チルトＹと呼ぶ）計測を行う。そして、計測された情報に基づいて、制御部１７０は、ウェハステージ１５５を駆動させ、図５に示すように、ウェハ１５０の表面位置を露光位置ＥＰへ補正駆動を行う。図５を参照するに、露光の前に計測された領域が露光スリットに差し掛かった際にはすでに補正が完了しており、露光スリットにて露光される。なお、制御部１７０は、検出系１６０と通信可能であり、計測位置ＦＰにおける計測点Ｋ１乃至Ｋ５のフォーカス及びチルト計測により指示されたウェハ１５０の補正駆動量と露光位置ＥＰにおける確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５のフォーカス及びチルトの計測との確認を行う。制御部１７０は、露光位置ＥＰにおける確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５のフォーカス及びチルトの計測と補正駆動量に差が生じている場合には、その差分を次回の駆動量に補正値としてフィードバックする。ここで、図４は、露光位置ＥＰとウェハ３００上のフォーカス及びチルトの計測位置ＦＰを示す概略斜視図である。図５は、計測位置ＦＰで得たウェハ１５０のフォーカス及びチルト情報に基づいて露光位置ＥＰにウェハ１５０を駆動させた状態を示す概略斜視図である。
【００３１】
更に、露光位置ＥＰの確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５は、露光位置ＥＰの前段の計測位置ＦＰとほぼ同位置におけるウェハ１５０のフォーカス及びチルト情報を計測するように構成されている。従って、ウェハ１５０のローカルな表面形状差の影響を受けずにウェハ１５０の補正駆動量の確認を行うことができる。
【００３２】
ここで、ウェハ１５０の表面位置を計測する計測点の配置が計測位置ＦＰと露光位置ＥＰとで異なる場合にウェハ１５０のローカルな表面形状の凹凸による影響について説明する。図６は、計測位置ＦＰの計測点Ｋ１乃至Ｋ３と露光位置ＥＰの確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２とが異なる位置に配置された場合におけるウェハ１５０の非走査方向の概略断面図である。
【００３３】
図６を参照するに、ウェハ１５０の表面にはローカルな凹凸が存在しており、計測位置ＦＰの計測点Ｋ１乃至Ｋ３と露光位置ＥＰの確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２との位置が異なっている。即ち、計測位置ＦＰと露光位置ＥＰにおいて、異なった位置のウェハ１５０のフォーカス及びチルトが計測されるために、計測点Ｋ１乃至Ｋ３から算出される先読み平面ＰＭＰと確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２から算出される露光位置平面ＣＫＰとの間に誤差Δｄを生じる。
【００３４】
露光位置ＥＰの確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２は、計測位置ＦＰの計測点Ｋ１乃至Ｋ３から得られる補正量を確認するためのものであるためにウェハ１５０の補正駆動量が正確であることが重要である。なぜなら、露光位置ＥＰにおいて確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２が、計測位置ＦＰの計測点Ｋ１乃至Ｋ３と異なった位置のウェハ１５０のフォーカス及びチルトを計測すると、露光位置ＥＰでウェハ１５０のローカルな凹凸により誤差Δｄが乗ってしまうからである。確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２が計測するフォーカス及びチルトに誤差Δｄが生じると、次回の補正駆動量に加える補正値に誤差Δｄが含まれてしまうために、ウェハ１５０を最良結像面ＢＦＰに追い込めなくなる。本実施形態では、図２及び図３に示すように、露光領域５００内の確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５を、露光領域５００に対して前段の領域内５１０及び後段の領域内５２０の計測値Ｋ１乃至Ｋ５とほぼ同位置に配置していることで、高精度なウェハ１５０の補正駆動（及び補正駆動量の確認）を行うことができる。
【００３５】
特にウェハ１５０の表面形状の悪化傾向（凹凸）が強い場合は、図７に示すように、計測点Ｋ２及びＫ４の間隔と計測点Ｋ１、Ｋ３及びＫ５の間隔とが異なった配置となるように構成するとよい。これにより、ウェハ１５０の表面形状の凹凸によって計測点Ｋ１乃至Ｋ５の一部がウェハ１５０のフォーカス及びチルトを測定できなくなったとしても残りの計測点Ｋ１乃至Ｋ５が面をなすように配置されているので走査方向のチルトを高精度で計測することができる。
ここで、図７は、露光領域５００に対する計測点Ｋ１乃至Ｋ５の配置の一例を示す概略図である。
【００３６】
また、ウェハ１５０のフォーカス及びチルトを計測する計測点に複数のスリット形状の光束を投影し、ＣＣＤ等の位置検出素子で受光することで、スリット毎に計測値を算出、管理することができるためウェハ１５０周辺での計測点の欠損を極力小さくさせ、ウェハ１５０の周辺での計測精度を向上させることができる。
【００３７】
図８に、図１に示す領域Ａの拡大図を示す。ここで、図８は、露光装置１００におけるフォーカス及びチルトの計測システムを示す光学概略図である。但し、図８においては、便宜上、フォーカス及びチルトの測定領域（例えば、前段の領域内５１０）に５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５を配置している様子のみを示す。特に、本実施形態では、計測点Ｋ２及びＫ４の間隔と計測点Ｋ１、Ｋ３及びＫ５の間隔とが異なった配置となるように投影されるマークＭ１乃至Ｍ５の形状を示す。
【００３８】
フォーカス及びチルトの計測用光軸は走査方向とほぼ直交方向から複数の光軸が入射されるように配置してあり、各計測点Ｋ１乃至Ｋ５に投影されるマークＭ１乃至Ｍ５はそれぞれフォーカス及びチルトの計測光学系の光軸断面内で所定量回転させて投影される。その結果、ウェハ１５０上では計測スリットの向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成されるように配置されている。これによりウェハ１５０周辺での計測点Ｋ１乃至Ｋ５の欠損を極力小さくさせ、ウェハ１５０周辺での計測精度を向上させることができる。
【００３９】
図９に示すように、ウェハ１５０の計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるスリット形状のマークＭ１乃至Ｍ５の向きが１方向にそろっていると、ウェハ１５０形状が円形状であるために、図１０に示すように、ウェハ１５０上で計測点の欠損の状態が異なる場合がある。図１０を参照するに、マークＭ４の３本のスリット全てが同時にウェハ１５０のエッジ１５０ａに差し掛かっており、マークＭ４はウェハ１５０のフォーカス及びチルトの計測に無効となってしまっている。ここで、図９は、計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるマークＭ１乃至Ｍ５の向きが１方向にそろっている場合を示すウェハ１５０の概略平面図である。図１０は、ウェハ１５０に投影されるスリット形状のマークＭ１乃至Ｍ５の向きが１方向にそろっている場合における計測点の欠損の状態を示す概略模式図である。
【００４０】
一方、図１１に示すように、ウェハ１５０の計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるスリット形状のマークＭ１乃至Ｍ５の向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成されるように配置すると、図１２に示すように、マークＭ４の最外周のスリットのみがウェハ１５０のエッジ１５０ａに差し掛かってウェハ１５０のフォーカス及びチルトの計測に無効となるのみで、マークＭ４の残りの２本のスリットによってウェハ１５０のフォーカス及びチルトの計測することができる。ここで、図１１は、計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるマークＭ１乃至Ｍ５向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成される場合を示すウェハ１５０の概略平面図である。図１２は、計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるマークＭ１乃至Ｍ５向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成される場合における計測点の欠損の状態を示す概略模式図である。
【００４１】
図１３は、図８に示す計測点の配置を実現させるための計測光学系の概略配置図である。５つの照明レンズ１６１は、図示しない光源から供給された光により、フォーカス計測用投影パターンマスク１６２に形成されたフォーカス計測用スリット状マークを照明する。光源としては、ウェハ１５０上の感光性レジストを感光させない波長の光であることと、レジスト薄膜干渉の影響を受けにくいように、ある程度波長幅の広いハロゲンランプやＬＥＤなどが望ましい。
【００４２】
フォーカス計測用投影パターンマスク１６２には、Ａ視図に示すように、複数の計測点分だけのスリット状マークが形成されている。複数の計測マークにそれぞれ照明されて形成された光束は光路合成プリズム１６３により光路合成され、フォーカスマーク投影光学系１６４によりウェハ１５０上に斜め投影される。
【００４３】
ウェハ１５０表面にて反射された光束は、フォーカス受光光学系１６５により光路合成プリズム１６６内に中間結像点を形成する。光路分割プリズム１６６により計測点毎に光路分割されたのちには、計測分解能を向上させるべく、計測点毎に配置された拡大検出光学系１６７により計測点毎の位置検出素子１６８へ導かれる。位置検出素子１６８は、本実施形態では、１次元ＣＣＤを用いており、素子の並び方向が計測方向となる。
【００４４】
Ｂ視図には、位置検出素子１６８から光軸方向を見た際の計測用マークと位置検出素子１６８と拡大検出光学系１６７の関係を示しており、各計測点の位置検出素子１６８は、スリット状マークと直交方向に設定されている。
【００４５】
位置検出素子１６８としては、本実施形態では１次元ＣＣＤを用いているが、２次元ＣＣＤを配置してもよい。あるいは、受光素子結像面に参照スリット板を形成し、参照スリット板の手前において光束を走査し、参照スリット板からの透過光量を検出するような構成でもかまわない。
【００４６】
ここまでの説明には、各面位置計測領域に計測点を５点配置した構成例で行ったが、各計測領域に３点の配置でもこれまでの説明と同様である。
【００４７】
次に、図１４及び図１５を参照して、上述の露光装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００４８】
図１５は、図１４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、かかる露光装置１００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面として機能するものである。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００５０】
本発明は、更に以下の事項を開示する。
【００５１】
〔実施態様１〕 レチクルが有するパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記被処理体の前記パターンが露光される露光領域内で所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第１の計測位置において前記被処理体の位置を計測し、前記露光領域外で前記所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第２の計測位置において前記被処理体の位置を計測する検出手段と、
前記検出手段が計測した前記被処理体の位置情報に基づいて、前記被処理体の位置及び／又は高さ及び／又は傾きの少なくとも１つを制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
【００５２】
〔実施態様２〕 前記複数箇所の第１の計測位置は、一直線上に無いことを特徴とする実施態様１記載の露光装置。
【００５３】
〔実施態様３〕 前記第１の計測位置が３箇所以上であることを特徴とする実施態様１又は２記載の露光装置。
【００５４】
〔実施態様４〕 前記複数箇所の第１の計測位置のうちの３箇所の測定位置が３角形をなすことを特徴とする実施態様１乃至３のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５５】
〔実施態様５〕 前記複数箇所の第２の計測位置は、一直線上に無いことを特徴とする実施態様１乃至４のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５６】
〔実施態様６〕 前記第２の計測位置が３箇所以上であることを特徴とする実施態様１乃至５のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５７】
〔実施態様７〕 前記複数箇所の第２の計測位置のうちの３箇所の測定位置が３角形をなすことを特徴とする実施態様１乃至６のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５８】
〔実施態様８〕 前記露光領域がスリット状で、該スリット状の露光領域を走査させて前記被処理体を露光する露光装置であって、前記第２の計測位置が前記スリット状の露光領域に対して前記走査方向にずれた位置であることを特徴とする実施態様１乃至７のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５９】
〔実施態様９〕 前記検出手段が前記露光領域外で前記所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第３の計測位置において前記被処理体の位置を計測しており、前記第２の計測位置が前記スリット状の露光領域に対してずれている方向と、前記第３の計測位置が前記スリット状の露光領域に対してずれている方向とが反対であることを特徴とする実施態様８記載の露光装置。
【００６０】
〔実施態様１０〕 前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系を有しており、前記検出手段が前記第１の計測位置及び前記第２の計測位置における、前記被処理体の前記投影光学系の光軸と平行な方向の位置を検出していることを特徴とする実施態様１乃至９のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００６１】
〔実施態様１１〕 レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記被処理体の前記パターンが露光される領域の外部の領域において複数の箇所の位置を計測し、且つ、前記被処理体の前記パターンが露光される領域において前記複数の箇所と同一箇所の位置を計測する検出手段と、
前記検出手段が計測した前記被処理体の位置情報に基づいて、前記被処理体の位置が前記パターンの最適な露光位置となるように、前記被処理体の高さ及び傾きの少なくとも一方を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
【００６２】
〔実施態様１２〕 前記検出手段は、前記被処理体上で平面を形成するように前記複数の箇所の位置を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６３】
〔実施態様１３〕 前記検出手段は、前記被処理体の前記パターンが露光される領域の外部の領域及び前記パターンが露光される領域の少なくとも３箇所の位置を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６４】
〔実施態様１４〕 前記検出手段は、前記被処理体の前記パターンが露光される領域の外部の領域及び前記パターンが露光される領域の５箇所の位置を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６５】
〔実施態様１５〕 前記検出手段は、前記被処理体の走査方向において、非走査方向の間隔が異なる前記複数の箇所の位置を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６６】
〔実施態様１６〕 前記検出手段は、スリット形状の光束を用いて前記パターンが露光される領域の外部の領域及び前記パターンが露光される領域の複数の箇所を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６７】
〔実施態様１７〕 前記スリット形状の光束は、ピッチ方向が前記複数の箇所のうち略中心箇所の方向に向かうことを特徴とする実施態様１６記載の露光装置。
【００６８】
〔実施態様１８〕 レチクルと被処理体を相対的に走査しながら、前記レチクル上に形成された回路パターンを投影光学系により前記被処理体に投影し露光する露光装置であって、
前記被処理体上の走査方向と垂直な方向に並んだ複数の箇所を前記被処理体に対して斜め方向からほぼ同時に光で照明し、前記被処理体からの前記光をセンサーにて検出することで前記複数の箇所の前記投影光学系の光軸方向の位置を求めることを、前記被処理体の露光領域の前段及び／又は後段の領域と前記露光領域において実行するフォーカス検出系と、
前記フォーカス検出系による前記複数箇所の前記光軸方向の位置の情報に基づいて、前記被処理体の前記光軸方向の位置及び傾きの少なくとも一つを制御する制御部とを有し、
前記複数の箇所は、前記被処理体上で平面を形成するように構成され、前記被処理体の露光領域の前段及び／又は後段の領域における複数の箇所の位置は同一であることを特徴とする露光装置。
【００６９】
〔実施態様１９〕 レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光方法であって、
前記被処理体の前記パターンが露光される領域の外部の領域において複数の箇所の位置を計測するステップと、
前記計測ステップで求めた前記位置の情報に基づいて、前記被処理体の位置が前記パターンの最適な露光位置となるように、前記被処理体の高さ及び傾きの少なくとも一方を駆動するステップと、
前記被処理体の前記パターンが露光される領域において前記複数の箇所と同一箇所を計測し、前記被処理体が前記最適な露光位置にあるかどうか確認するステップと、
前記確認ステップで前記被処理体が前記最適な露光位置にない場合に、当該最適な露光位置と前記被処理体の位置との差分量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出した前記差分量を前記駆動ステップの前記被処理体の高さ及び傾きの少なくとも一方に含めて前記被処理体を駆動するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【００７０】
〔実施態様２０〕 実施態様１乃至１８のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、
投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の露光装置及び方法によれば、縮小される焦点深度に対して、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込むことができ、優れた解像度を達成することができる。また、かかる露光装置及び方法を使用したデバイス製造方法は、高品位なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図２】露光領域に対して５つの計測点を配置した場合の一例を示す概略図である。
【図３】露光領域に対して３つの計測点を配置した場合の一例を示す概略図である。
【図４】露光領域とウェハのフォーカス及びチルトの計測位置を示す概略斜視図である。
【図５】計測位置で得たウェハのフォーカス及びチルト情報に基づいて露光位置にウェハを駆動させた状態を示す概略斜視図である。
【図６】計測位置の計測点と露光位置の確認計測点とが異なる位置に配置された場合におけるウェハの非走査方向の概略断面図である。
【図７】露光領域に対する計測点の配置の一例を示す概略図である。
【図８】図１に示す露光装置におけるフォーカス及びチルトの計測システムを示す光学概略図である。
【図９】計測点及び確認計測点に投影されるスリット形状のマークの向きが１方向にそろっている場合を示すウェハの概略平面図である。
【図１０】ウェハに投影されるスリット形状のマークの向きが１方向にそろっている場合における計測点の欠損の状態を示す概略模式図である。
【図１１】計測点及び確認計測点に投影されるスリット形状のマークの向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成される場合を示すウェハの概略平面図である。
【図１２】計測点及び確認計測点に投影されるスリット形状のマークの向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成される場合における計測点の欠損の状態を示す概略模式図である。
【図１３】図８に示す計測点の配置を実現するための計測光学系の概略配置図である。
【図１４】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１６】露光領域に対する計測点の従来の配置の一例を示す概略図である
【符号の説明】
１００ 露光装置
１１０ 光源
１２０ 照明光学系
１３０ レチクル
１４０ 投影光学系
１５０ レチクル
１６０ 検出系
１６１ 照明レンズ
１６２ フォーカス計測用投影パターンマスク
１６３ 光路合成プリズム
１６４ フォーカスマーク投影光学系
１６５ フォーカス受光光学系
１６６ 光路分割プリズム
１６７ 拡大検出光学系
１６８ 位置検出素子
１７０ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、露光装置及び方法に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を投影露光する露光方法及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フォトリソグラフィー技術を用いてデバイス（例えば、半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド）を製造する際に、マスク又はレチクル（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
投影露光装置においては、集積回路の微細化及び高密度化に伴い、より高い解像力でレチクルの回路パターンをウェハに投影露光することが要求されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。このため、近年の光源は、超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ））から波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）になり、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の実用化も進んでいる。更に、露光領域の一層の拡大も要求されている。
【０００４】
これらの要求を達成するために、略正方形状の露光領域をウェハに縮小して一括露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる）から、露光領域を矩形のスリット形状としてレチクルとウェハを相対的に高速走査し大画面を精度よく露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる）が主流になりつつある。
【０００５】
スキャナーでは、露光中において、ウェハの所定の位置が露光スリット領域に差し掛かる前に、光斜入射系の表面位置検出手段によってそのウェハの所定の位置における表面位置を計測し、かかる所定の位置を露光する際にウェハ表面を最適な露光位置に合わせ込む補正を行ってウェハの平面度の影響を低減することができる。
【０００６】
特に、露光スリットの長手方向（即ち、走査方向と直交方向）には、ウェハの表面位置の高さ（フォーカス）だけではなく表面の傾き（チルト）を計測するために、図１６によく示されるように、露光スリット領域５００の前段５１０及び後段５２０に複数の計測点Ｋ１乃至Ｋ３を有している。なお、一般に、露光走査は、前段と後段からの両方向から行われる。従って、露光する前にウェハのフォーカス及びチルトを計測可能とするために露光スリット領域の前段及び後段に計測点を配置する。かかるフォーカス及びチルトの計測方法は数々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ここで、図１６は、露光領域５００に対する計測点Ｋ１乃至Ｋ３の従来の配置の一例を示す概略図である。
【０００７】
さらに、スキャナーにおけるウェハの表面位置計測と補正方法として、露光領域外の先読み領域に複数点の計測点を配置させ、フォーカス及び走査方向と非走査方向のチルトを計測する提案がされている（例えば、特許文献２参照。）。また、露光領域内に複数の計測点を配置させ、フォーカス及び走査方向と非走査方向の傾き情報を計測し補正駆動する提案がされている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−４５６０９号公報
【特許文献２】
特開平６−２６０３９１号公報
【特許文献３】
特開平６−２８３４０３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
近年では露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進み、焦点深度が極めて小さくなり、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込む精度、いわゆるフォーカス精度もますます厳しくなってきている。
【００１０】
特に、走査方向（露光領域の短手方向）のウェハ表面の傾きも厳密に測定し、精度良く補正する必要が生じて来ており、また、表面形状の悪化傾向が強いウェハの露光領域でのフォーカス追従性の向上も必要となってきている。
【００１１】
しかし、露光領域内でウェハの表面位置計測を行い、補正駆動を行っても走査露光中であるために補正駆動が間に合わず、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込むことができないという欠点がある。
【００１２】
また、露光領域内に複数の計測点を走査方向と非走査方向に配置させ、ウェハ走査による時系列情報から走査方向のウェハの傾き情報を算出する方法では、非同時性の誤差が計測値に含まれてくるために計測精度が悪化するなどして、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込むことができない問題を有している。
【００１３】
そこで、本発明は、縮小される焦点深度に対して、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込むことができ、優れた解像度を達成することができる露光装置及び方法、デバイス製造方法を提供することを例示的目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、レチクルが有するパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記被処理体の前記パターンが露光される露光領域内で所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第１の計測位置において前記被処理体の位置を計測し、前記露光領域外で前記所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第２の計測位置において前記被処理体の位置を計測する検出手段と、前記検出手段が計測した前記被処理体の位置情報に基づいて、前記被処理体の位置及び／又は高さ及び／又は傾きの少なくとも１つを制御する制御部とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の一態様である露光装置について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定するものではなく、本発明の目的が達せされる範囲において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。ここで、図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の例示的一形態を示す概略構成図である。
【００１７】
露光装置１００は、図１に示すように、光源１１０と、照明光学系１２０と、レチクル１３０を保持するレチクルステージ１３５と、投影光学系１４０と、ウェハ１５０を保持するウェハステージ１５５と、検出系１６０と、制御部１７０とを有する。露光装置１００は、例えば、ステップ・アンド・リピート方式やステップ・アンド・スキャン方式でレチクルに形成された回路パターンをウェハに露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適であり、以下、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）を例に説明する。
【００１８】
エキシマレーザーなどの光源１１０から射出された光は、露光に最適な所定の形状の露光光束に成型される照明光学系１２０を経て、レチクル１３０に形成されたパターンを照明する。レチクル１３０のパターンは、露光すべきＩＣ回路パターンを含み、かかるパターンから射出された光は投影光学系１４０を通過して結像面に相当するウェハ１５０面近傍に像を形成する。
【００１９】
レチクル１３０は、投影光学系１４０の光軸に直交する平面内及びこの光軸方向に移動可能な構成となっているレチクルステージ１３５上に載置されている。
【００２０】
ウェハ１５０は、投影光学系１４０の光軸に直交する平面内及びこの光軸方向に移動可能、且つ、チルト補正可能な構成となっているウェハステージ１５５上に載置されている。
【００２１】
レチクルステージ１３５とウェハステージ１５５を露光倍率の比率の速度で相対的に走査させることでレチクル１３０のショット領域の露光を行う。ワンショット露光が終了した後にはウェハステージ１５０は次のショットへステップ移動し、先ほどとは逆方向に走査露光を行い次のショットが露光される。これを繰り返すことでウェハ１５０全域についてショット露光する。
【００２２】
ワンショット内の走査露光中には、フォーカス及びチルトを計測する検出系１６０によりウェハ１５０表面の面位置情報を取得し、露光像面からのずれ量を算出し、フォーカス（高さ）及びチルト（傾き）方向へウェハステージ１５５を駆動させ、ほぼ露光スリット単位でウェハ１５０の高さ方向の形状に合わせこむ動作が行われている。
【００２３】
検出系１６０は、光学的な高さ計測システムを使用している。ウェハ１５０表面に対して大きな角度（低入射角度）で光束を入射させ、ウェハ１５０からの反射光の像ズレをＣＣＤカメラなどの位置検出素子で検出する方法をとっている。ウェハ１５０上の複数の計測すべき点に光束を入射させ、各々の光束を個別のセンサーに導き、異なる位置の高さ計測情報から露光すべき面のチルトを算出している。
【００２４】
図２及び図３に示すように、露光領域（即ち、露光スリット位置）５００に対して前段の領域内５１０及び後段の領域内５２０内には複数の計測点Ｋ１乃至Ｋ５が面形状をなすように配置されており、走査露光中の露光スリットが露光領域５００に差し掛かる前にウェハ１５０のフォーカス及びチルト情報、特に、走査方向へのチルト情報の同時計測を可能にしている。図２及び図３は、露光領域５００に対する計測点Ｋ１乃至Ｋ５の配置の一例を示す概略図であって、図２は、５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５を配置した場合、図３は、３点の計測点Ｋ１乃至Ｋ３を配置した場合を示している。
【００２５】
上記の３点の計測点、５点の計測点は、それぞれ３点、５点に限られるものではなく、３点以上なら何点であっても構わない。この３点以上の計測点が、一直線上に無いように構成することが好ましい。言い換えると、３点以上の計測点のうち３点を選択した際に、その３点がウェハの垂直方向から見て３角形を形成するようにすることが好ましい。
【００２６】
図２を参照するに、露光領域５００に対して前段の領域内５１０に５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５を投影するように構成し、露光領域５００に差し掛かる前に高精度に露光直前のフォーカス及びチルト情報を取得し、露光位置の補正駆動が可能なようにしている。同様に、逆方向のスキャン露光に対応するように、後段の領域内５２０にも同様に５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５が投影されるように構成されている。
【００２７】
また、更に、露光中におけるウェハ１５０のフォーカス及びチルトを確認するために、露光領域５００にも前段の領域内５１０及び後段の領域内５２０とほぼ同様な位置に同数の５点の確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５を配置する。即ち、確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５によって、露光領域５００に対して前段の領域内５１０及び後段の領域内５２０の計測値によるウェハ１５０の補正駆動量を確認することができるようにしている。
【００２８】
本実施例では露光領域は矩形形状の場合を例示しているが、円弧形状のスリットに適用しても良い。その際には３点の計測点を円弧状に配置することが望ましい。計測点を５点配置する際には、円弧形状の露光領域の外接矩形形状を制御するのに望ましい配置とすればよい。
【００２９】
かかる構成により、非走査方向に一列状に計測点を配置させ、時系列的にフォーカスの計測を行い、走査方向のチルト情報を算出する方法では時系列誤差が生じるために高精度な計測が行えないことを改善したものである。
【００３０】
ここで、スキャン露光時のフォーカス及びチルトの計測による面位置補正の概略について述べる。図４に示すように、走査方向ＳＤに凹凸形状を有したウェハ１５０が露光位置ＥＰに差し掛かる前に露光スリット前方に平面を形成するように複数点配置されたフォーカス及びチルトの計測位置ＦＰでウェハ１５０の表面位置のフォーカス、露光スリット領域長手方向（走査方向ＳＤに垂直な方向）のチルト（チルトＸと呼ぶ）に加えて、露光スリット短手方向（走査方向ＳＤ）のチルト（チルトＹと呼ぶ）計測を行う。そして、計測された情報に基づいて、制御部１７０は、ウェハステージ１５５を駆動させ、図５に示すように、ウェハ１５０の表面位置を露光位置ＥＰへ補正駆動を行う。図５を参照するに、露光の前に計測された領域が露光スリットに差し掛かった際にはすでに補正が完了しており、露光スリットにて露光される。なお、制御部１７０は、検出系１６０と通信可能であり、計測位置ＦＰにおける計測点Ｋ１乃至Ｋ５のフォーカス及びチルト計測により指示されたウェハ１５０の補正駆動量と露光位置ＥＰにおける確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５のフォーカス及びチルトの計測との確認を行う。制御部１７０は、露光位置ＥＰにおける確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５のフォーカス及びチルトの計測と補正駆動量に差が生じている場合には、その差分を次回の駆動量に補正値としてフィードバックする。ここで、図４は、露光位置ＥＰとウェハ３００上のフォーカス及びチルトの計測位置ＦＰを示す概略斜視図である。図５は、計測位置ＦＰで得たウェハ１５０のフォーカス及びチルト情報に基づいて露光位置ＥＰにウェハ１５０を駆動させた状態を示す概略斜視図である。
【００３１】
更に、露光位置ＥＰの確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５は、露光位置ＥＰの前段の計測位置ＦＰとほぼ同位置におけるウェハ１５０のフォーカス及びチルト情報を計測するように構成されている。従って、ウェハ１５０のローカルな表面形状差の影響を受けずにウェハ１５０の補正駆動量の確認を行うことができる。
【００３２】
ここで、ウェハ１５０の表面位置を計測する計測点の配置が計測位置ＦＰと露光位置ＥＰとで異なる場合にウェハ１５０のローカルな表面形状の凹凸による影響について説明する。図６は、計測位置ＦＰの計測点Ｋ１乃至Ｋ３と露光位置ＥＰの確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２とが異なる位置に配置された場合におけるウェハ１５０の非走査方向の概略断面図である。
【００３３】
図６を参照するに、ウェハ１５０の表面にはローカルな凹凸が存在しており、計測位置ＦＰの計測点Ｋ１乃至Ｋ３と露光位置ＥＰの確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２との位置が異なっている。即ち、計測位置ＦＰと露光位置ＥＰにおいて、異なった位置のウェハ１５０のフォーカス及びチルトが計測されるために、計測点Ｋ１乃至Ｋ３から算出される先読み平面ＰＭＰと確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２から算出される露光位置平面ＣＫＰとの間に誤差Δｄを生じる。
【００３４】
露光位置ＥＰの確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２は、計測位置ＦＰの計測点Ｋ１乃至Ｋ３から得られる補正量を確認するためのものであるためにウェハ１５０の補正駆動量が正確であることが重要である。なぜなら、露光位置ＥＰにおいて確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２が、計測位置ＦＰの計測点Ｋ１乃至Ｋ３と異なった位置のウェハ１５０のフォーカス及びチルトを計測すると、露光位置ＥＰでウェハ１５０のローカルな凹凸により誤差Δｄが乗ってしまうからである。確認計測点ＣＫ１及びＣＫ２が計測するフォーカス及びチルトに誤差Δｄが生じると、次回の補正駆動量に加える補正値に誤差Δｄが含まれてしまうために、ウェハ１５０を最良結像面ＢＦＰに追い込めなくなる。本実施形態では、図２及び図３に示すように、露光領域５００内の確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５を、露光領域５００に対して前段の領域内５１０及び後段の領域内５２０の計測値Ｋ１乃至Ｋ５とほぼ同位置に配置していることで、高精度なウェハ１５０の補正駆動（及び補正駆動量の確認）を行うことができる。
【００３５】
特にウェハ１５０の表面形状の悪化傾向（凹凸）が強い場合は、図７に示すように、計測点Ｋ２及びＫ４の間隔と計測点Ｋ１、Ｋ３及びＫ５の間隔とが異なった配置となるように構成するとよい。これにより、ウェハ１５０の表面形状の凹凸によって計測点Ｋ１乃至Ｋ５の一部がウェハ１５０のフォーカス及びチルトを測定できなくなったとしても残りの計測点Ｋ１乃至Ｋ５が面をなすように配置されているので走査方向のチルトを高精度で計測することができる。
ここで、図７は、露光領域５００に対する計測点Ｋ１乃至Ｋ５の配置の一例を示す概略図である。
【００３６】
また、ウェハ１５０のフォーカス及びチルトを計測する計測点に複数のスリット形状の光束を投影し、ＣＣＤ等の位置検出素子で受光することで、スリット毎に計測値を算出、管理することができるためウェハ１５０周辺での計測点の欠損を極力小さくさせ、ウェハ１５０の周辺での計測精度を向上させることができる。
【００３７】
図８に、図１に示す領域Ａの拡大図を示す。ここで、図８は、露光装置１００におけるフォーカス及びチルトの計測システムを示す光学概略図である。但し、図８においては、便宜上、フォーカス及びチルトの測定領域（例えば、前段の領域内５１０）に５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５を配置している様子のみを示す。特に、本実施形態では、計測点Ｋ２及びＫ４の間隔と計測点Ｋ１、Ｋ３及びＫ５の間隔とが異なった配置となるように投影されるマークＭ１乃至Ｍ５の形状を示す。
【００３８】
フォーカス及びチルトの計測用光軸は走査方向とほぼ直交方向から複数の光軸が入射されるように配置してあり、各計測点Ｋ１乃至Ｋ５に投影されるマークＭ１乃至Ｍ５はそれぞれフォーカス及びチルトの計測光学系の光軸断面内で所定量回転させて投影される。その結果、ウェハ１５０上では計測スリットの向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成されるように配置されている。これによりウェハ１５０周辺での計測点Ｋ１乃至Ｋ５の欠損を極力小さくさせ、ウェハ１５０周辺での計測精度を向上させることができる。
【００３９】
図９に示すように、ウェハ１５０の計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるスリット形状のマークＭ１乃至Ｍ５の向きが１方向にそろっていると、ウェハ１５０形状が円形状であるために、図１０に示すように、ウェハ１５０上で計測点の欠損の状態が異なる場合がある。図１０を参照するに、マークＭ４の３本のスリット全てが同時にウェハ１５０のエッジ１５０ａに差し掛かっており、マークＭ４はウェハ１５０のフォーカス及びチルトの計測に無効となってしまっている。ここで、図９は、計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるマークＭ１乃至Ｍ５の向きが１方向にそろっている場合を示すウェハ１５０の概略平面図である。図１０は、ウェハ１５０に投影されるスリット形状のマークＭ１乃至Ｍ５の向きが１方向にそろっている場合における計測点の欠損の状態を示す概略模式図である。
【００４０】
一方、図１１に示すように、ウェハ１５０の計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるスリット形状のマークＭ１乃至Ｍ５の向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成されるように配置すると、図１２に示すように、マークＭ４の最外周のスリットのみがウェハ１５０のエッジ１５０ａに差し掛かってウェハ１５０のフォーカス及びチルトの計測に無効となるのみで、マークＭ４の残りの２本のスリットによってウェハ１５０のフォーカス及びチルトの計測することができる。ここで、図１１は、計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるマークＭ１乃至Ｍ５向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成される場合を示すウェハ１５０の概略平面図である。図１２は、計測点Ｋ１乃至Ｋ５及び確認計測点ＣＫ１乃至ＣＫ５に投影されるマークＭ１乃至Ｍ５向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成される場合における計測点の欠損の状態を示す概略模式図である。
【００４１】
図１３は、図８に示す計測点の配置を実現させるための計測光学系の概略配置図である。５つの照明レンズ１６１は、図示しない光源から供給された光により、フォーカス計測用投影パターンマスク１６２に形成されたフォーカス計測用スリット状マークを照明する。光源としては、ウェハ１５０上の感光性レジストを感光させない波長の光であることと、レジスト薄膜干渉の影響を受けにくいように、ある程度波長幅の広いハロゲンランプやＬＥＤなどが望ましい。
【００４２】
フォーカス計測用投影パターンマスク１６２には、Ａ視図に示すように、複数の計測点分だけのスリット状マークが形成されている。複数の計測マークにそれぞれ照明されて形成された光束は光路合成プリズム１６３により光路合成され、フォーカスマーク投影光学系１６４によりウェハ１５０上に斜め投影される。
【００４３】
ウェハ１５０表面にて反射された光束は、フォーカス受光光学系１６５により光路合成プリズム１６６内に中間結像点を形成する。光路分割プリズム１６６により計測点毎に光路分割されたのちには、計測分解能を向上させるべく、計測点毎に配置された拡大検出光学系１６７により計測点毎の位置検出素子１６８へ導かれる。位置検出素子１６８は、本実施形態では、１次元ＣＣＤを用いており、素子の並び方向が計測方向となる。
【００４４】
Ｂ視図には、位置検出素子１６８から光軸方向を見た際の計測用マークと位置検出素子１６８と拡大検出光学系１６７の関係を示しており、各計測点の位置検出素子１６８は、スリット状マークと直交方向に設定されている。
【００４５】
位置検出素子１６８としては、本実施形態では１次元ＣＣＤを用いているが、２次元ＣＣＤを配置してもよい。あるいは、受光素子結像面に参照スリット板を形成し、参照スリット板の手前において光束を走査し、参照スリット板からの透過光量を検出するような構成でもかまわない。
【００４６】
ここまでの説明には、各面位置計測領域に計測点を５点配置した構成例で行ったが、各計測領域に３点の配置でもこれまでの説明と同様である。
【００４７】
次に、図１４及び図１５を参照して、上述の露光装置１００を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００４８】
図１５は、図１４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１００によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、かかる露光装置１００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面として機能するものである。
【００４９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。
【００５０】
本発明は、更に以下の事項を開示する。
【００５１】
〔実施態様１〕 レチクルが有するパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記被処理体の前記パターンが露光される露光領域内で所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第１の計測位置において前記被処理体の位置を計測し、前記露光領域外で前記所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第２の計測位置において前記被処理体の位置を計測する検出手段と、
前記検出手段が計測した前記被処理体の位置情報に基づいて、前記被処理体の位置及び／又は高さ及び／又は傾きの少なくとも１つを制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
【００５２】
〔実施態様２〕 前記複数箇所の第１の計測位置は、一直線上に無いことを特徴とする実施態様１記載の露光装置。
【００５３】
〔実施態様３〕 前記第１の計測位置が３箇所以上であることを特徴とする実施態様１又は２記載の露光装置。
【００５４】
〔実施態様４〕 前記複数箇所の第１の計測位置のうちの３箇所の測定位置が３角形をなすことを特徴とする実施態様１乃至３のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５５】
〔実施態様５〕 前記複数箇所の第２の計測位置は、一直線上に無いことを特徴とする実施態様１乃至４のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５６】
〔実施態様６〕 前記第２の計測位置が３箇所以上であることを特徴とする実施態様１乃至５のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５７】
〔実施態様７〕 前記複数箇所の第２の計測位置のうちの３箇所の測定位置が３角形をなすことを特徴とする実施態様１乃至６のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５８】
〔実施態様８〕 前記露光領域がスリット状で、該スリット状の露光領域を走査させて前記被処理体を露光する露光装置であって、前記第２の計測位置が前記スリット状の露光領域に対して前記走査方向にずれた位置であることを特徴とする実施態様１乃至７のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００５９】
〔実施態様９〕 前記検出手段が前記露光領域外で前記所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第３の計測位置において前記被処理体の位置を計測しており、前記第２の計測位置が前記スリット状の露光領域に対してずれている方向と、前記第３の計測位置が前記スリット状の露光領域に対してずれている方向とが反対であることを特徴とする実施態様８記載の露光装置。
【００６０】
〔実施態様１０〕 前記パターンを前記被処理体に投影する投影光学系を有しており、前記検出手段が前記第１の計測位置及び前記第２の計測位置における、前記被処理体の前記投影光学系の光軸と平行な方向の位置を検出していることを特徴とする実施態様１乃至９のうちいずれか一項記載の露光装置。
【００６１】
〔実施態様１１〕 レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記被処理体の前記パターンが露光される領域の外部の領域において複数の箇所の位置を計測し、且つ、前記被処理体の前記パターンが露光される領域において前記複数の箇所と同一箇所の位置を計測する検出手段と、
前記検出手段が計測した前記被処理体の位置情報に基づいて、前記被処理体の位置が前記パターンの最適な露光位置となるように、前記被処理体の高さ及び傾きの少なくとも一方を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
【００６２】
〔実施態様１２〕 前記検出手段は、前記被処理体上で平面を形成するように前記複数の箇所の位置を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６３】
〔実施態様１３〕 前記検出手段は、前記被処理体の前記パターンが露光される領域の外部の領域及び前記パターンが露光される領域の少なくとも３箇所の位置を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６４】
〔実施態様１４〕 前記検出手段は、前記被処理体の前記パターンが露光される領域の外部の領域及び前記パターンが露光される領域の５箇所の位置を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６５】
〔実施態様１５〕 前記検出手段は、前記被処理体の走査方向において、非走査方向の間隔が異なる前記複数の箇所の位置を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６６】
〔実施態様１６〕 前記検出手段は、スリット形状の光束を用いて前記パターンが露光される領域の外部の領域及び前記パターンが露光される領域の複数の箇所を計測することを特徴とする実施態様１１記載の露光装置。
【００６７】
〔実施態様１７〕 前記スリット形状の光束は、ピッチ方向が前記複数の箇所のうち略中心箇所の方向に向かうことを特徴とする実施態様１６記載の露光装置。
【００６８】
〔実施態様１８〕 レチクルと被処理体を相対的に走査しながら、前記レチクル上に形成された回路パターンを投影光学系により前記被処理体に投影し露光する露光装置であって、
前記被処理体上の走査方向と垂直な方向に並んだ複数の箇所を前記被処理体に対して斜め方向からほぼ同時に光で照明し、前記被処理体からの前記光をセンサーにて検出することで前記複数の箇所の前記投影光学系の光軸方向の位置を求めることを、前記被処理体の露光領域の前段及び／又は後段の領域と前記露光領域において実行するフォーカス検出系と、
前記フォーカス検出系による前記複数箇所の前記光軸方向の位置の情報に基づいて、前記被処理体の前記光軸方向の位置及び傾きの少なくとも一つを制御する制御部とを有し、
前記複数の箇所は、前記被処理体上で平面を形成するように構成され、前記被処理体の露光領域の前段及び／又は後段の領域における複数の箇所の位置は同一であることを特徴とする露光装置。
【００６９】
〔実施態様１９〕 レチクルに形成されたパターンを被処理体に露光する露光方法であって、
前記被処理体の前記パターンが露光される領域の外部の領域において複数の箇所の位置を計測するステップと、
前記計測ステップで求めた前記位置の情報に基づいて、前記被処理体の位置が前記パターンの最適な露光位置となるように、前記被処理体の高さ及び傾きの少なくとも一方を駆動するステップと、
前記被処理体の前記パターンが露光される領域において前記複数の箇所と同一箇所を計測し、前記被処理体が前記最適な露光位置にあるかどうか確認するステップと、
前記確認ステップで前記被処理体が前記最適な露光位置にない場合に、当該最適な露光位置と前記被処理体の位置との差分量を算出する算出ステップと、
前記算出ステップで算出した前記差分量を前記駆動ステップの前記被処理体の高さ及び傾きの少なくとも一方に含めて前記被処理体を駆動するステップとを有することを特徴とする露光方法。
【００７０】
〔実施態様２０〕 実施態様１乃至１８のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステップと、
投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の露光装置及び方法によれば、縮小される焦点深度に対して、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込むことができ、優れた解像度を達成することができる。また、かかる露光装置及び方法を使用したデバイス製造方法は、高品位なデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の例示的一形態を示す概略構成図である。
【図２】露光領域に対して５つの計測点を配置した場合の一例を示す概略図である。
【図３】露光領域に対して３つの計測点を配置した場合の一例を示す概略図である。
【図４】露光領域とウェハのフォーカス及びチルトの計測位置を示す概略斜視図である。
【図５】計測位置で得たウェハのフォーカス及びチルト情報に基づいて露光位置にウェハを駆動させた状態を示す概略斜視図である。
【図６】計測位置の計測点と露光位置の確認計測点とが異なる位置に配置された場合におけるウェハの非走査方向の概略断面図である。
【図７】露光領域に対する計測点の配置の一例を示す概略図である。
【図８】図１に示す露光装置におけるフォーカス及びチルトの計測システムを示す光学概略図である。
【図９】計測点及び確認計測点に投影されるスリット形状のマークの向きが１方向にそろっている場合を示すウェハの概略平面図である。
【図１０】ウェハに投影されるスリット形状のマークの向きが１方向にそろっている場合における計測点の欠損の状態を示す概略模式図である。
【図１１】計測点及び確認計測点に投影されるスリット形状のマークの向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成される場合を示すウェハの概略平面図である。
【図１２】計測点及び確認計測点に投影されるスリット形状のマークの向きが斜めになるように、また、中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成される場合における計測点の欠損の状態を示す概略模式図である。
【図１３】図８に示す計測点の配置を実現するための計測光学系の概略配置図である。
【図１４】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１４に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１６】露光領域に対する計測点の従来の配置の一例を示す概略図である
【符号の説明】
１００ 露光装置
１１０ 光源
１２０ 照明光学系
１３０ レチクル
１４０ 投影光学系
１５０ レチクル
１６０ 検出系
１６１ 照明レンズ
１６２ フォーカス計測用投影パターンマスク
１６３ 光路合成プリズム
１６４ フォーカスマーク投影光学系
１６５ フォーカス受光光学系
１６６ 光路分割プリズム
１６７ 拡大検出光学系
１６８ 位置検出素子
１７０ 制御部
Claims (1)
- レチクルが有するパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記被処理体の前記パターンが露光される露光領域内で所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第１の計測位置において前記被処理体の位置を計測し、前記露光領域外で前記所定の相対的な位置関係をなす複数箇所の第２の計測位置において前記被処理体の位置を計測する検出手段と、
前記検出手段が計測した前記被処理体の位置情報に基づいて、前記被処理体の位置及び／又は高さ及び／又は傾きの少なくとも１つを制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置。
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