JP2006261418A - 投影露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光品位の向上を図る。
【解決手段】 レチクルステージ３とウエハステージ１０とを投影レンズ５に対して走査することにより、レチクルステージに支持されたレチクル２に形成されたパターン像を、投影レンズを介してウエハステージに支持されたウエハ８上に転写する露光装置において、投影レンズに対するレチクルまたはレチクルステージの高さをレチクルステージが走査中に計測する計測手段８１，８２と、計測手段により計測された高さ情報に基づいてレチクルの面形状の補正量またはレチクルステージの駆動軌跡の補正量を算出する算出手段７０と、走査露光時、算出手段により算出された補正量に基づいてウエハ上に転写されるパターン像の形状補正を行う補正手段７０とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等の微小パターンを有するデバイスの製造に用いられる投影露光装置およびその露光装置を用いる前記デバイスの製造方法に関し、特に、原版ステージの駆動軌跡または該原版ステージ上に載置した原版の面形状に起因する転写誤差の補正に関するものである。

半導体素子の製造に用いられる投影露光装置は、原版としてのレチクル上に形成された回路パターンを基板としてのウエハまたはガラスプレート等の上のフォトレジスト層に高い重ね合わせ精度で転写するために、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせ（アライメント）することが求められている。また、プロセスの微細化が加速し、装置に許容されるレベルは厳しくなっている。

レチクル加工技術が向上し、レチクル平坦度は向上している。しかし、レチクルステージ上に載置されたレチクルはレチクル吸着パッドで吸着、保持されるため、吸着変形が生じる。吸着変形により、デフォーカスやディストーション等といったレチクルの面形状に起因するオフセットが無視できない状況となっている。
さらに、レチクルステージを走査駆動し露光を行う走査型露光装置においては、レチクルステージが走査駆動する際の光軸方向への駆動軌跡も無視できない状況となっている。

レチクルステージ上に載置されたレチクル面形状を計測および補正する方法として、本出願人は、レチクル裏面を斜入射検出方式のフォーカス検出系により、レチクルステージをステップアンドリピートまたはスキャン駆動しながらレチクル裏面の高さを連続的に計測し、レチクル面形状を計測する方法を提案している（特許文献１）。
特開２００３−２６４１３６号公報

走査型露光装置においても、前記斜入射検出方式のフォーカス検出系を用いることによりレチクル面形状を計測および補正することが可能となる。しかし、露光処理中に生じるレチクル面形状変形や走査駆動中のレチクルステージの光軸方向への駆動軌跡に関しては、露光処理中に常に計測および補正することが出来ないと焦点位置が合わないが、その計測および補正方法について適切なものは実現していないことを、本発明者は課題として見出した。

上記の課題を解決するために、本発明は、原版ステージと基板ステージとを投影光学系に対して走査することにより、原版ステージに支持された原版に形成されたパターン像を、投影光学系を介して基板ステージに支持された基板上に転写露光する露光手段と、
前記投影光学系の光軸方向における所定の基準位置に対する前記原版または前記原版ステージの相対位置を前記原版ステージが走査中に計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記相対位置情報に基づいて前記原版ステージの駆動軌跡の補正量を算出する算出手段とを備え、
走査露光時に前記算出手段により算出された駆動軌跡の補正量に基づいて前記露光手段の駆動を実行することを特徴とする。

本発明によれば、高品位の露光が可能な露光装置およびデバイス製造方法を提供することができる。

次に、本発明の実施態様を列挙する。
［実施態様１］
レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを照明し、投影レンズを介してウエハステージに支持された感光体を塗布したウエハにパターン像を転写する走査型露光装置であって、
前記レチクルまたは前記レチクルステージの基準位置に対する光軸方向高さ（光軸方向の位置）を前記レチクルステージが走査駆動中に計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記光軸方向高さを表す情報を元に、レチクル面形状の補正量を算出する第１の算出手段と、
前回前記計測手段により計測された前記光軸方向高さを表す情報と、今回前記計測手段により計測された前記光軸方向高さを表す情報との差より、レチクルステージ駆動軌跡の補正量を算出する第２の算出手段と、
前記第１または第２の算出手段の少なくともどちらか一方または両方より算出された補正量を元にパターン像の形状補正を実施する補正手段とを有し、
前記補正手段にて補正を行い露光を実施することを特徴とする露光装置。

［実施態様２］
レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを照明し、投影レンズを介してウエハステージに支持された感光体を塗布したウエハにパターン像を転写する走査型露光装置であって、
前記レチクルまたは前記レチクルステージの基準位置に対する光軸方向の高さを前記レチクルステージが走査駆動中に計測する計測手段を走査方向に少なくとも２以上有し、
前記計測手段により計測された前記光軸方向高さを表す情報を元に、レチクル面形状またはレチクルステージ駆動軌跡の内、少なくとも一方の補正量を算出する算出手段と、
前記算出手段より算出された補正量を元にパターン像の形状補正を実施する補正手段とを有し、
前記補正手段にて補正を行い露光を実施することを特徴とする露光装置。

［実施態様３］
レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを照明し、投影レンズを介してウエハステージに支持された感光体を塗布したウエハにパターン像を転写する走査型露光装置であって、
前記レチクルの基準位置に対する光軸方向の高さを前記レチクルステージが走査駆動中に計測する第１の計測手段と、
前記レチクルステージの基準位置に対する光軸方向の高さを前記レチクルステージが走査駆動中に計測する第２の計測手段と、
前記第１および第２の計測手段により計測された前記光軸方向高さを表す情報を元に、レチクル面形状またはレチクルステージ駆動軌跡の内、少なくとも一方の補正量を算出する算出手段と、
前記算出手段より算出された補正量を元にパターン像の形状補正を実施する補正手段とを有し、
前記補正手段にて補正を行い露光を実施することを特徴とする露光装置。

［実施態様４］
レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを照明し、投影レンズを介してウエハステージに支持された感光体を塗布したウエハにパターン像を転写する走査型露光装置であって、
前記レチクルまたは前記レチクルステージの基準位置に対する光軸方向の高さを露光処理中に計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記光軸方向高さを表す情報を元に、レチクル面形状またはレチクルステージ駆動軌跡の内、少なくとも一方の補正量を算出する算出手段と、
前記算出手段より算出された補正量を元にパターン像の形状補正を実施する補正手段を有し、
前記補正手段にて補正をリアルタイムまたは次ショット以降の露光処理時に行い露光を実施することを特徴とする露光装置。

［実施態様５］
レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを照明し、投影レンズを介してウエハステージに支持された感光体を塗布したウエハにパターン像を転写する走査型露光装置であって、
前記レチクルの基準位置に対する光軸方向の高さを露光処理中に計測する第１の計測手段と、
前記レチクルステージの基準位置に対する光軸方向の高さを露光処理中に計測する第２の計測手段と、
前記第１および第２の計測手段により計測された前記光軸方向高さを表す情報を元に、レチクル面形状またはレチクルステージ駆動軌跡の内、少なくとも一方の補正量を算出する算出手段と、
前記算出手段より算出された補正量を元にパターン像の形状補正を実施する補正手段を有し、
前記補正手段にて補正をリアルタイムまたは次ショット以降の露光処理時に行い露光を実施することを特徴とする露光装置。

［実施態様６］
レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを照明し、投影レンズを介してウエハステージに支持された感光体を塗布したウエハにパターン像を転写する走査型露光装置であって、
前記レチクルまたは前記レチクルステージの基準位置に対する光軸方向の高さを露光処理中に計測する第１の計測手段と、
前記ウエハの基準位置に対する光軸方向の高さを露光処理中に計測する第２の計測手段と、
前記第１の計測手段により計測された前記光軸方向高さを表す情報を元に、レチクル面形状またはレチクルステージ駆動軌跡の内、少なくとも一方の補正量と、前記第２の計測手段により計測された前記光軸方向高さを表す情報を元に、ウエハ表面形状の補正量を算出する算出手段と、
前記算出手段より算出された補正量を元にパターン像の形状補正を実施する補正手段を有し、
前記補正手段にて補正をリアルタイムまたは次ショット以降の露光処理時に行い露光を実施することを特徴とする露光装置。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、計測手段として計測面に対して斜め方向から計測ビームを入射させ、反射するビームを受光することでレチクル表面のＺ方向位置（高さ）情報を取得し、レチクル面形状計測を実施する。

図１は、本実施形態の露光装置の装置構成を示すブロック図である。図１において、１は、ランプ、レーザー、ＥＵＶ光源などの露光用の光源である。レチクル上の回路パターンをウエハ上に転写露光する際には、露光装置制御系７０の指令が光源制御系３０に伝えられ、光源制御系３０の指令により露光光源１の動作が制御される。
２はレチクルであり、レチクルステージ４に保持されている。
３はレチクル基準プレートであり、図１においてはレチクルステージ４に保持されているが、光学的にレチクルと等価な位置に固定されている。

レチクルステージ４は、走査型露光装置では投影光学系５の光軸方向（Ｚ方向）およびこの方向に直交する方向（Ｘ、Ｙ方向）に移動可能であり、光軸に対して回転させることも可能である。レチクルステージ４の駆動制御は、露光装置制御系７０の指令がレチクルステージ制御系４０に伝えられ、レチクルステージ制御系４０の指令によりレチクルステージ４は駆動制御される。露光装置制御系７０は、制御部７２、記憶部７４および表示部７６を有する。
レチクル基準プレート３上には、不図示だが数種類のレチクル基準マークが設けられている。
投影光学系５は、複数のレンズで構成されており、露光時はレチクル上の回路パターンをウエハ８上に投影光学系５の縮小倍率に対応した倍率で結像させている。５０は投影光学系制御系である。

６、７はウエハオートフォーカス検出光学系を形成している。６は投光光学系であり、投光光学系６より発せられた非露光光である光束は、ステージ基準プレート９上の点（またはウエハ８の上面）に集光し、反射される。反射された光束は、検出光学系７に入射する。不図示ではあるが、検出光学系７内には位置検出用受光素子が配置され、ステージ基準プレート９の上面またはウエハ８の上面の設計上の基準高さと位置検出用受光素子が共役となるように構成されており、ステージ基準プレート９の投影光学系５の光軸方向の位置ズレは、検出光学系７内の位置検出用受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測される。検出光学系７により計測されたステージ基準プレート９上の点またはウエハ８の上面の所定の基準面または基準位置からの光軸方向のズレは、ウエハステージ制御系６０に伝達される。

８１、８２はレチクルオートフォーカス検出光学系を形成している。８１は投光光学系であり、投光光学系８１より発せられた非露光光である光束は、レチクル２の下面２ａまたはレチクル基準プレート３の下面に集光し、反射される。反射された光束は、検出光学系８２に入射する。不図示ではあるが、検出光学系８２内には位置検出用受光素子が配置され、レチクル基準プレート３の下面またはレチクル２の下面２ａの設計上の基準高さと位置検出用受光素子が共役となるように構成されており、レチクル２の下面２ａの投影光学系５の光軸方向の位置ズレは、検出光学系８２内の位置検出用受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測される。検出光学系８２により計測されたレチクル２の所定の基準面または基準位置からの光軸方向のズレは、レチクル面制御系８０に伝達される。

次に、本実施形態において、レチクルステージ４上に載置されたレチクルの面形状計測について説明する。ここで、図２は、レチクルステージ４上でのレチクル２とレチクル吸着パッド４２、およびレチクル下面２ａの投影光学系５に対するＺ方向の位置（高さ）を計測する計測系の関係を示す図である。
図２（ａ）は、レチクルステージ４上にレチクル２が吸着されている時の図で、レチクル２およびレチクル吸着パッド４２の位置関係を示す図である。図２（ａ）に示すように、吸着パッド４２はレチクル２の実素子パターン領域外の四隅に配置されている。また、不図示ではあるが、レチクルステージ４は同図のＹ方向に走査駆動が可能であるため、四隅のパッド４２も走査方向に長く構成されている。なお、吸着パッドの形状は必ずしも前記配置となっていなくても良い。

図２（ｂ）は、レチクルステージ４上にレチクル２が吸着されている状態を示す概略断面図で、レチクル２およびレチクル吸着パッド４２と、レチクル下面２ａの投影光学系５に対するＺ方向の位置（高さ）を計測する計測系（８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ、８１ｃ、８２ｃ）の位置関係を示している。図２（ｂ）に示すように、計測系は吸着パッド４２に計測ビームが干渉しない位置で、かつ、レチクルのＸ方向を広範囲に計測可能な領域に配置されている。
図２（ｃ）は、レチクルステージ４のＹ走査方向に対する計測系（８１ｃ、８２ｃ、８１ｄ、８２ｄ、８１ｅ、８２ｅ）の位置関係を示している。図２（ｃ）に示すように、計測系はレチクルステージのＹ走査方向に対して計測ビームが干渉しない位置で、かつＹ方向に並べて配置されている。
本実施形態ではＸ方向に３点、Ｙ方向に３点（但し、計測系（８１ｃ、８２ｃ）は、Ｘ方向とＹ方向とに共通）計測可能としているが、計測ビームが干渉しなければＸおよびＹ方向に何点計測系を配置しても良い。

以下、レチクル下面２ａの投影光学系５に対する高さ（Ｚ方向位置）計測について説明する。ここで、図３は、計測点ＭＰを示す概略平面図である。図３において、黒丸は計測点を示している。レチクル下面２ａの投影光学系５に対する高さは、レチクルステージ４を移動し各々の位置で計測する。計測に関しては、露光処理前にレチクル面形状を計測する際には、レチクルステージ４を走査駆動させ、走査駆動中の各計測点を連続的に計測してもよいし、レチクルステージ４を各計測点位置に駆動させ、静止した状態で計測してもよい。

露光処理中の計測は、図２（ｃ）で図中Ａ側にレチクルステージを駆動する際には計測系８１ｅ、８２ｅで計測した結果よりレチクル面形状を算出し、補正を実施すればよい。また、図２（ｃ）で図中Ｂ側にレチクルステージを駆動する際には計測系８１ｄ、８２ｄで計測した結果よりレチクル面形状を算出し、補正を実施すればよい。同一レチクル位置を複数のレチクルオートフォーカス検出光学系（例えば８１ｅ、８２ｅと８１ｃ、８２ｃ）で計測し、計測値の差を求めることにより、レチクルステージが駆動した際に生じる光軸方向の駆動軌跡が求まる。なお、図２（ｃ）は、レチクル２の下面を仰視した図である。
レチクル面形状およびレチクル駆動軌跡の算出方法および補正方法の詳細は後述の実施例において説明する。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、計測手段としてレーザー干渉計２０を使用する。図４は本実施形態の露光装置の装置構成を示すブロック図である。構成は、図１に示す装置構成にレーザー干渉計２０を付加したものである。レーザー干渉計２０以外は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。

レーザー干渉計２０は、不図示のレーザーヘッドからの光束を導くファイバ２１、ミラー２２、受光系２３を有している。ファイバ２１から出射したレーザー光束はミラー２２で折り曲げられ、レチクルステージ４に配置されたバーミラー（図５参照）に反射し、受光系２３に到達する。レーザー干渉計２０は、一般的なレーザー干渉計システムでよいため、それによる測長方式についての詳細な説明は省略するが、レチクルステージ４の投影光学系光軸方向におけるレチクルステージ位置の変化を計測する干渉計である。また、不図示ではあるが、レーザー干渉計２０はレチクルステージ４の走査方向に対して左右に配置されている。

本実施形態において、レチクルステージ４上に載置されたレチクル面形状とレチクルステージの光軸方向への駆動軌跡計測について説明する。ここで、図５は、レチクルステージ４上でのレチクル基準プレート３とレチクル２とバーミラー５５の位置関係を示す平面図である。
以下、レチクル面形状およびレチクルステージの投影光学系光軸方向に対するＺ方向の位置（高さ）計測について説明する。

図６は、計測点を示す概略平面図である。図６において、黒丸は計測点を示している。図中大きな黒丸は、レチクルオートフォーカス検出光学系により計測されるレチクル下面２ａの投影光学系５に対するＺ方向位置（高さ）の計測点を、図中小さな黒丸は、レーザー干渉計により計測されるレチクルステージ上面の投影光学系５に対する高さの計測点を示している。
計測はレチクルステージ４を移動し各々の位置で計測する。計測に関しては、露光処理前にレチクル面形状およびレチクルステージ駆動軌跡を計測する際には、レチクルステージ４を走査駆動させ、走査駆動中の各計測点を連続的に計測してもよいし、レチクルステージ４を各計測点位置に駆動させ、静止した状態で計測してもよい。

レチクルステージ駆動軌跡を計測する前に、予めバーミラー５５の表面形状は計測しておき、レチクルステージ駆動軌跡計測値よりバーミラーの表面形状成分を減算することにより、レチクルステージ駆動軌跡成分を抽出することが可能となる。
レチクル面形状計測結果には、レチクルステージ駆動軌跡成分も含まれているため、前記抽出されたレチクルステージ駆動軌跡成分をレチクル面形状計測結果より減算することにより、レチクル面形状成分を抽出することが可能となる。
複数のレチクルオートフォーカス検出光学系計測結果の差とレーザー干渉計計測結果より、レチクルステージ駆動軌跡の敏感度を事前に求めておいても良い。
レチクル面形状およびレチクル駆動軌跡の算出方法および補正方法の詳細は下記の実施例において説明する。

［第１の実施例］
以下、本発明の第１の実施例として、前記第１の実施形態により得られた露光処理中のレチクル面形状計測結果を元に、レチクル面形状を算出する方法、および算出したレチクル面形状に対する補正方法について説明する。
図７は、レチクルオートフォーカス検出光学系を用いて計測されたレチクル面形状を示す図である。
図７（ａ）は露光処理前にレチクルがレチクルステージの吸着パッドに吸着された際に計測したレチクル面形状を示している。レチクル面形状は、露光処理の実行条件を予め設定した露光レシピに設定されている走査速度に従い、走査駆動した際の計測値である。

図７（ｂ）は露光処理中に計測したレチクル面形状を示している。計測時のレチクルステージの走査条件については、露光処理前にレチクル面形状を計測した際と同条件である。
図７（ｃ）は露光処理前のレチクル面形状と露光処理中のレチクル面形状の形状差を示している。形状差にはレチクル面形状変形およびレチクルステージの光軸方向への駆動軌跡が含まれている。

図２（ｃ）に示すように、レチクルステージの走査方向に複数のレチクルオートフォーカス検出光学系が配置されている場合で、かつ露光位置と露光前位置が計測可能な配置となっている場合（図２（ｃ）でレチクルステージのＹ走査方向が矢印Ａ方向の場合は、露光前位置は計測系８１ｅ、８２ｅで計測、露光位置は計測系８１ｃ、８２ｃにて計測）、露光前位置で計測したレチクル面形状が露光位置で平坦となるように補正を実施すれば良い。

補正量の算出は、露光前位置で計測したＸ方向３点のレチクルオートフォーカス検出光学系計測値を元に、非走査方向（Ｘ方向）の計測値より近似関数を求め、曲率を像面湾曲補正量、傾きを傾き補正量、切片をフォーカス補正量とすればよい。
また、ＸＹ平面に平行な面内のズレである倍率・ディストーション・回転・シフトについては、予めシミュレーション等により高さ方向の変化量に対するＸまたはＹ方向のずれ係数Ｃｏｅｆ（ｘ）、Ｃｏｅｆ（ｙ）を求めておき、
ΔＸ＝ΔＺ×Ｃｏｅｆ（ｘ）
ΔＹ＝ΔＺ×Ｃｏｅｆ（ｙ）
なる換算式より、全計測点においてΔＸおよびΔＹを算出する。算出した値を元にレチクル変形により発生する倍率・ディストーション・回転・シフト量が算出可能となる。

予め、計測系８１ｅ、８２ｅと８１ｃ、８２ｃまたは８１ｄ、８２ｄと８１ｃと８２ｃとの計測値差を求めておくことにより、レチクルステージのＹ方向位置による光軸方向の駆動オフセットが走査方向毎に求まる。
レチクルステージのＹ方向位置による光軸方向の駆動オフセットがある場合には、補正量算出の際に、計測値に駆動オフセットを反映した結果より補正量を算出すれば良い。
走査方向により駆動オフセットが異なる場合は、走査方向別にオフセットを管理すれば良い。

補正方法については、フォーカスおよび傾きはウエハステージを補正駆動することにより補正を実施しても良いし、レチクルステージを補正駆動することにより補正を実施しても良い。像面湾曲は、補正レンズを駆動することにより補正を実施しても良いし、湾曲形状が振り分けとなるようにフォーカス位置を変えることにより補正を実施しても良い。
倍率・ディストーションは投影光学系にて補正を実施しても良いし、レチクルステージとウエハステージの走査速度比を変えることにより補正を実施しても良い。
回転・シフトはレチクルステージを補正駆動することにより補正を実施しても良いし、ウエハステージを補正駆動することにより補正を実施しても良い。

［第２の実施例］
次に、本発明の第２の実施例として、前記第１の実施形態により得られた露光処理中のレチクル面形状計測結果を元に、レチクル面形状の算出方法、算出したレチクル面形状に対する補正方法について説明する。
本実施例は、レチクルステージの走査方向（Ｙ方向）に複数のレチクルオートフォーカス検出光学系（図２（ｃ）の８１ｄ、８２ｄ、８１ｅ、８２ｅ）が配置されていない場合に関し説明する。

レチクルオートフォーカス検出光学系が露光位置に配置されている場合は、レチクル面形状を計測した際には、既にその形状で露光処理が完了している。従って、現在計測した値を当該ショットの露光で補正を行うことが出来ない。
しかし、レチクルオートフォーカス検出光学系により、図７に示すように、露光処理中のレチクル面形状の変形量およびレチクルステージの光軸方向への駆動軌跡を計測することが出来る。図７（ｃ）の差分については、次のショットを露光する際の補正値に反映しても良いし、レチクルステージの光軸方向への駆動軌跡が、レチクルステージの走査方向によりばらつきの度合いが異なる場合には、現在の走査方向と同方向の次のショットを露光する際の補正値に反映しても良い。

レチクルオートフォーカス検出光学系が露光位置以外に配置されている場合は、レチクルステージの走査方向により、既にその形状で露光処理が完了している場合と、これから露光処理を実施する場合の２通りがある。
既に露光処理が完了している場合の補正については、レチクルオートフォーカス検出光学系が露光位置に配置されている場合と同様に、次のショットを露光する際の補正値に反映すればよい。
これから露光処理を実施する場合は、当該ショットの露光にレチクル平面形状を補正値反映すればよい。
レチクルオートフォーカス検出光学系が露光位置以外に配置されている場合は、事前の露光結果を元に、レチクルステージのＹ方向位置による光軸方向駆動軌跡のオフセットを取得し、露光時にはオフセットを反映し補正駆動を実施することが望ましい。
補正方法については、上述の第１の実施例にて記述しているため省略する。

［第３の実施例］
次に、本発明の第３の実施例として、前記第２の実施形態により、レチクルオートフォーカス検出光学系計測結果より得られた露光処理中のレチクルステージの光軸方向への駆動軌跡を含むレチクル面形状計測結果および、レーザー干渉計計測結果より得られたレチクルステージの光軸方向への駆動軌跡計測結果を元にした、レチクル面形状の算出方法、算出したレチクル面形状に対する補正およびレチクルステージの光軸方向への駆動軌跡量の算出方法、算出したばらつき量の補正方法について説明する。

露光処理前と露光処理中のレチクルオートフォーカス検出光学系により計測されるレチクル面形状は、図７に示す通りである。
図７の計測結果には、レチクル面形状とレチクルステージの光軸方向の駆動軌跡が含まれている。
レチクルオートフォーカス検出光学系の計測結果よりレチクルステージの光軸方向の駆動軌跡成分を除去することにより、高精度にレチクル面形状を求めることが可能となる。

図８は、図７のレチクルオートフォーカス検出光学系により計測を実施した際のレーザー干渉計によるレチクルステージの光軸方向高さ計測結果を示す図である。
図８（ａ）は露光処理前にレチクルオートフォーカス検出光学系を用いてレチクル面形状計測を実施した際にレーザー干渉計にて計測したレチクルステージの光軸方向位置（高さ）計測結果より求めたレチクルステージ駆動平面形状である。
図８（ｂ）は露光処理中にレチクルオートフォーカス検出光学系を用いてレチクル面形状計測を実施した際にレーザー干渉計にて計測したレチクルステージの光軸方向位置（高さ）計測結果より求めたレチクルステージ駆動平面形状である。
図８（ｃ）は露光処理前のレチクルステージ駆動平面形状と露光処理中のレチクルステージ駆動平面形状の形状差を示している。

図９は、レチクルオートフォーカス検出光学系にて計測した露光処理前と露光処理中のレチクル面形状差をレチクルステージ駆動平面形状とレチクル面形状に成分分離した結果を示す図である。
図９（ａ）は、レチクルオートフォーカス検出光学系にて計測した露光処理前と露光処理中のレチクル面形状差を示している。レチクルオートフォーカス検出光学系にて計測するレチクル面形状には、レチクル面形状と、レチクルステージが駆動する際に生じる光軸方向の駆動軌跡成分が含まれている。
図９（ｂ）は、レーザー干渉計にて計測した露光処理前と露光処理中のレチクルステージの駆動平面形状差（レチクルステージが駆動した際に生じた光軸方向の駆動軌跡の差）を示している。
図９（ｃ）は、レチクルオートフォーカス検出光学系にて計測した露光処理前と露光処理中のレチクル面形状差から、レチクルステージの駆動平面形状差を減算した結果を示している。この結果は、レチクル面形状そのものの変形量を示している。

補正量の算出は、図９（ａ）の値を元に補正量を算出しても良い。この場合は、上記第１の実施例にて開示した算出方法を用いれば良い。
また、図９（ｂ）、図９（ｃ）の結果を元に補正量を算出しても良い。この場合、レチクル面形状の補正値算出については、上記第１の実施例にて開示した算出方法を用いれば良い。レチクルステージが駆動した際に生じる光軸方向の駆動軌跡の補正値については、Ｘ方向２点のレーザー干渉計計測値を元に、２点の平均値よりフォーカス補正量を求めても良いし、２点の傾きより傾き補正量を、平均値よりフォーカス補正量を求めても良い。

補正方法については、レチクル面形状補正については、上記第１の実施例にて開示した補正方法を用いれば良い。レチクルステージが駆動した際に生じる光軸方向の駆動軌跡の補正については、ウエハステージを補正駆動することにより補正を実施しても良いし、レチクルステージを補正駆動することにより補正を実施しても良い。勿論、レチクル面形状とレチクルステージが駆動した際に生じる光軸方向の駆動軌跡の補正は別ユニット（例えばレチクル面形状はウエハステージで補正、レチクルステージ駆動軌跡はレチクルステージで補正）で実施しても良い。

補正駆動のタイミングに関しては、補正駆動を実施するユニットの駆動精度に対して、変動量が大きい場合にのみ補正駆動を実施しても良いし、常に変動量を補正駆動しても良いし、露光前に形状を計測・補正し、露光中は変形分も反映し補正駆動しても良い。
本実施例のように、レチクル面形状とレチクルステージが走査駆動する際の光軸方向の駆動軌跡成分に分離することにより、高精度なレチクル面形状を計測することが可能となり、レチクル形状に起因するオフセットを除去することが可能となる。

［第４の実施例］
次に、本発明の第４の実施例として、露光処理中に得られたレチクル面形状計測結果とウエハ表面形状計測結果を元に、フォーカス・傾き・像面湾曲補正値を算出し、補正を実施する方法について説明する。
図１０は、本実施例における１ショット露光中のウエハ表面形状計測およびレチクル面形状計測結果を元に、補正値を算出し、補正駆動しながら露光を実施する際の処理シーケンスを示すフローチャートである。
図１０にて、左側フローはウエハ側処理を、右側はレチクル側処理を示している。

露光処理が開始されると、ステップＳ１０にてウエハ上の複数ショット領域をウエハオートフォーカス検出光学系により計測し、下地のパターン段差を計測する。
ステップＳ１０でパターン段差を計測する理由は、既に下地があるウエハに対して高精度にフォーカス合わせを実施するために、ショット内の段差形状を事前に計測しておき、パターン段差分を考慮し補正を実施するためである。

ステップＳ２０にて、１ショット露光を開始する位置へレチクルステージおよびウエハステージを駆動する。
ステップＳ３０にて、レチクルステージおよびウエハステージの走査駆動を開始し、露光処理が開始される。
レチクルステージとウエハステージが同期制御されながら走査駆動中に、ウエハステージ側およびレチクルステージ側では各々露光前位置に配置されたオートフォーカス検出光学系によりウエハ表面形状およびレチクル面形状を計測する。

ステップＳ３１にて、ウエハオートフォーカス検出光学系により、ショット領域のある位置でのウエハ表面形状を計測する。ここで計測したウエハ表面形状結果には、下地のパターン段差を含んだ結果が出力されるため、ステップＳ１０にて事前計測したパターンオフセットにて補正を行い、純粋なウエハ表面形状を算出する。
ステップＳ３２にて、レチクルオートフォーカス検出光学系により、ショット領域のある位置でのレチクル面形状を計測する。レチクル面形状は、前記第１〜第３の実施例にて記載した方法にてレチクル面形状を算出する。

ステップＳ４０にて、ステップＳ３１にて求めたウエハ表面形状およびステップＳ３２にて求めたレチクル面形状を元に、フォーカス・傾き・像面湾曲の補正値を算出する。
具体的な補正値算出方法は、ウエハ表面形状は、パターン段差補正後のウエハオートフォーカス検出光学系の計測結果より、フォーカス・傾き・像面湾曲の補正値を算出する。
ウエハオートフォーカス検出光学系の計測点は、レチクルオートフォーカス検出光学系と同様にｘ方向に複数点あるため、複数点の計測値より近似関数を求め、曲率を像面湾曲補正量、傾きを傾き補正量、切片をフォーカス補正量として算出する。
レチクル面形状の補正量算出は、本発明の第１の実施例にて説明しているため省略する。
フォーカス・傾き・像面湾曲の各補正値は、ウエハ表面形状およびレチクル面形状の各々の補正量を加算または減算する事により算出する。

ステップＳ５０にて、ステップＳ４０にて算出された補正駆動量を元に補正駆動を行い露光処理を実施する。
補正方法については、本発明の第１の実施例にて説明しているため省略する。
ステップＳ６０にて、１ショット分の露光処理が完了しているかを判定する。１ショット分の露光処理が完了していない場合には、ステップＳ３１およびステップＳ３２にて次の位置の計測を実施し、ステップＳ４０の補正値算出を実施し、ステップＳ５０の補正駆動し露光処理を１ショット分終了するまで繰り返す。

次に、ステップＳ７０にて、全ショット分露光処理が完了したかを判定する。全ショット分の露光処理が完了していない場合は、ステップＳ２０の次ショット露光開始位置に移動し、ステップＳ６０までの処理を全ショット露光処理が完了するまで繰り返す。
このように、図１０の処理シーケンスを実施することにより、ウエハ表面形状およびレチクル面形状を補正し、露光することが可能となるため、高精度に露光処理が完了する。

以上本発明の第４の実施例として、リアルタイムにウエハ表面形状およびレチクル面形状の計測および補正を行う露光処理について説明をしたが、上記第２の実施例にて記述したように、レチクルオートフォーカス検出光学系の走査方向に対する配置によっては、リアルタイムに計測および補正を実施することが出来ない場合にも、適用可能であることは説明するまでも無い。

［第５の実施例］
次に、この露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
図１１は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。
ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクを設置した露光装置とウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエ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）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに焼付露光する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の第１の実施形態に係る露光装置のブロック図である。 図１に示す露光装置のレチクルとレチクル吸着パッドおよびレチクル下面計測用斜入射計測系の関係を示す平面図および断面図である。 図２に示すレチクルの下面の計測点ＭＰを示す概略平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る露光装置のブロック図である。 図４に示す露光装置のレチクルステージとレチクルおよびバーミラーの関係を示す平面図である。 図５に示すレチクルの下面の計測点とレチクルステージの上面の計測点を示す概略平面図である。 レチクルオートフォーカス検出光学系にて計測した露光処理前および露光処理後のレチクル面形状および平面形状差を示す図である。 レーザー干渉計にて計測した露光処理前および露光処理後のレチクルステージ駆動平面形状および駆動平面形状差を示す図である。 レチクルオートフォーカス検出光学系にて計測したレチクル面形状差およびレチクルステージ駆動平面形状差および補正後のレチクル面形状を示す図である。 １ショット露光中のウエハ表面形状およびレチクル面形状補正処理シーケンスを示すフローチャートである。 デバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。

符号の説明

２：レチクル、３：レチクル基準プレート、４：レチクルステージ、５：投影光学系、８：ウエハ、１０：ウエハステージ、２０：レーザー干渉計、４０：レチクルステージ制御系、４２：レチクル吸着パッド、５０：投影光学系制御系、６０：ウエハステージ制御系、７０：露光装置制御系、７２：制御部、７４：記憶部、７６：表示部、８０：レチクル面制御系、８１：投光光学系、８２：検出光学系。

Claims (7)

1. 原版ステージと基板ステージとを投影光学系に対して走査することにより、原版ステージに支持された原版に形成されたパターン像を、投影光学系を介して基板ステージに支持された基板上に転写露光する露光手段と、
   前記投影光学系の光軸方向における所定の基準位置に対する前記原版または前記原版ステージの相対位置を前記原版ステージが走査中に計測する計測手段と、
   前記計測手段により計測された前記相対位置情報に基づいて前記原版ステージの駆動軌跡の補正量を算出する算出手段とを備え、
   走査露光時に前記算出手段により算出された駆動軌跡の補正量に基づいて前記露光手段の駆動を実行することを特徴とする露光装置。
2. 前記算出手段は前記計測手段により計測された前記相対位置情報に基づいて前記原版の面形状の補正量も算出し、該補正量にも基づき露光手段の駆動を実行することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記算出手段は、前記計測手段により計測された前記原版の相対位置情報に基づいて前記原版の面形状の補正量および前記原版ステージ駆動軌跡の補正量の少なくとも一方を算出することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記算出手段は、前記計測手段により計測された前記原版の相対位置情報と前記原版ステージの相対位置情報とに基づいて前記原版ステージの駆動軌跡の補正量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
5. 前記計測手段および算出手段は、前記相対位置の計測および補正量の算出を露光処理のための走査中に行い、前記補正手段は、前記補正をリアルタイムまたは次ショット以降の露光処理時に行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の露光装置。
6. 前記投影光学系の光軸方向における所定の基準位置に対する前記基板の相対位置を露光処理中に計測する第２の計測手段をさらに備え、前記算出手段は、前記第２の計測手段により計測された前記相対位置情報に基づいて前記基板の表面形状の補正量をさらに算出することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 原版ステージと基板ステージとを投影光学系に対して走査することにより、原版ステージに支持された原版に形成されたパターン像を、投影光学系を介して基板ステージに支持された基板上に転写露光する露光工程と、
   前記投影光学系の光軸方向における所定の基準位置に対する前記原版または前記原版ステージの相対位置を前記原版ステージが走査中に計測する計測工程と、
   前記計測工程により計測された前記相対位置情報に基づいて前記原版ステージの駆動軌跡の補正量を算出する算出工程と、
   露光した前記基板を現像する工程と
   を備え、
   走査露光時に前記算出手段により算出された駆動軌跡の補正量に基づいて前記露光工程を実行することを特徴とするデバイス製造方法。

Images