JP2006310683A - 調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オフアクシスの面位置計測装置のセンサ間オフセットを高精度に検出する。
【解決手段】ステップ２０５でウエハステージを初期位置に移動させた後、ステップ２１５における判断が肯定されるまで、ステップ２０７〜ステップ２１７が繰り返され、ウエハステージを移動させつつ、露光領域の外側に複数の計測点で、ウエハの面位置の計測を行い、その計測値から推定される近似平面を算出し、その近似平面を基準として、各計測点での計測値の偏差を算出する。そして、ステップ２１９で、計測点ごとに、偏差の平均値を算出し、その算出結果を、その計測点でのセンサ間オフセットとする。
【選択図】図５

Description

本発明は、調整方法に係り、更に詳しくは、複数の計測点において被計測物体の面位置の計測を行う計測装置を調整する調整方法に関する。

従来より、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンの像を、投影光学系を介して、レジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光性の物体（以下、「物体」又は「ウエハ」と呼ぶ）上に転写する投影露光装置が使用されている。

この種の投影露光装置を用いて露光を行う際には、デフォーカスに起因する露光不良の発生を極力抑制するために、投影光学系の光軸方向に関する物体の面位置を、焦点位置検出系により検出し、その検出結果に基づいて、露光領域（パターンの像が投影される投影領域）に対応する物体の表面を投影光学系の最良結像面に焦点深度の範囲内に合わせる、いわゆるオートフォーカス・レベリング制御を行っている。通常、このような焦点位置検出系としては、露光領域内及び露光領域の近傍の領域に配置された複数の計測点での物体の面位置を計測する多点焦点位置検出系（以下、「多点ＡＦ系」と呼ぶ）が採用されている（例えば、特許文献１等参照）。このような多点ＡＦ系は、計測点毎に別々のセンサで物体の面位置を計測するような構成となるので、高精度に物体の面位置を計測するためには、センサ間の出力のばらつきを考慮する必要がある。そこで、例えば、実際の露光に先立って、各センサ間の０点ずれ、いわゆる「センサ間オフセット」を求めている。具体的には、平坦度が厳格に規定された（例えば、最大値と最小値との幅の許容値が１０ｎｍ程度の）平面を有する平板を多点ＡＦの複数の計測点に合わせ、このときの計測点間でのセンサ出力の差を「センサ間オフセット」として求めている。

ところで、投影露光装置においては、解像度を向上させるため、投影光学系の開口数（ＮＡ）が大きくなる方向にあり、この開口数の増大化に伴って、投影光学系とウエハとの間のワーキングディスタンスが短くなり、上記多点ＡＦ系の計測点を露光領域内に配置することが困難になってきている。このため、最近では、露光領域に計測点を配置しないオフアクシス方式の物体の面位置を計測する計測装置を備える投影露光装置も提案されている（例えば、特許文献２等参照）。この種の計測装置では、物体の面位置を計測する計測点が、露光領域の周囲に形成されており、物体上のある領域が露光領域に到達する前に、その領域が計測点を必ず通過するようになるので、その通過時にその領域での面位置を計測しておき、その領域に対する露光が行われる際には、面位置の計測結果を用いて、オートフォーカス・レベリング制御を精度良く行うことができるようになる。

しかしながら、このようなオフアクシス方式の計測装置では、複数の計測点が、従来よりも広い範囲（例えば、一辺の長さが１００ｍｍ超である矩形の範囲）に配置されるようになり、それらのセンサ間オフセットを検出するためには、広い計測点配置領域全体をカバーする上記平板が必要となるが、そのような上記規準を満たすような大面積の平板を用意することは容易ではない。一方、上記平板等を用いることなく、多点ＡＦ系の複数の計測点でのセンサ間オフセットを求める方法も提案されているが（例えば、特許文献３等参照）、この方法は、上記オフアクシス方式のアライメント系を対象とした方法ではなく、広い計測点領域を有するオフアクシス方式のアライメント系を対象として、上記平板を用いずにセンサ間オフセットを求める方法を確立することが急務となってきている。

特開平６−２８３４０３号公報 特開平１０−１５４６５９号公報 特開２００４―１３８６１１号公報

本発明は、第１の観点からすると、投影光学系を介したパターンの像の投影領域の外側に配置され、かつ、前記投影光学系の光軸に関する被計測物体の面位置を計測する複数の計測点の所定基準に対する計測値の偏差の算出を、前記被計測物体上の複数の異なる位置に対して行う第１工程と；前記算出された前記各計測点での偏差に基づいて、その計測点の計測値のオフセット成分を算出する第２工程と；を含む調整方法である。

これによれば、投影光学系を介したパターンの像の投影領域の外側に配置され、かつ、前記投影光学系の光軸に関する被計測物体の面位置を計測する複数の計測点間のセンサ間オフセットを検出するために、平坦度が厳格に規定された平板ではなく、その計測装置の計測対象である被計測物体そのものを用いる。これにより、広い計測点配置領域を有する計測装置であっても、その範囲に適合した平板を設ける必要がなくなる。

また、被計測物体を用いたセンサ間オフセットを算出するために、本発明によれば、被計測物体上の複数の異なる位置で、被計測物体の面位置の計測と、少なくとも一部の計測点での計測値から推定される基準に対する前記各計測点の計測値の偏差の算出を行い、その偏差の平均値を、その計測点の計測値のオフセット成分とする。このようにすれば、統計的に見て妥当なセンサ間オフセットを検出することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図１〜図９に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る調整方法を適用可能な露光装置１００の構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（スキャニング・ステッパ（スキャナ）とも呼ばれる）である。

この露光装置１００は、照明系１０と、レチクルステージＲＳと、投影光学系ＰＬと、被計測物体としてのウエハＷが載置されるウエハステージＷＳと、これらの制御系（主制御装置２０、ステージ制御装置１９）等とを含んで構成されている。図１では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向をＺ軸方向とし、そのＺ軸に直交する２つの軸として、紙面左右方向の軸をＸ軸とし、紙面に直交する方向の軸をＹ軸としている。また、図２には、露光装置１００の制御系のブロック図が示されている。

前記照明系１０は、マスクとしてのレチクルＲ上のスリット状の照明領域を照明光（露光光）ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。この照明系１０としては、例えば、特開２００１−３１３２５０号公報（対応する米国特許出願公開第２００３／００２５８９０号公報）などに開示されたものを適用することができるので、詳細な説明を省略する。照明光ＩＬとしては、例えば、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）が用いられている。

前記レチクルステージＲＳ上には、レチクルＲが例えば真空吸着（又は静電吸着）により保持されている。レチクルステージＲＳは、リニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部１２（図２参照）により、Ｙ軸方向に指定された走査速度で駆動可能であるとともに、ＸＹ平面内で２次元的に（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回りの回転方向（θｚ方向）に）微小駆動可能である。レチクルステージＲＳのＸＹ平面内の位置及びθｚの回転量は、レーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６によって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。レチクル干渉計１６の計測値は、ステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に送られている。図２に示されるように、ステージ制御装置１９は、主制御装置２０からの指示に応じ、レチクル干渉計１６の計測値に基づいてレチクルステージ駆動部１２を介してレチクルステージＲＳを駆動制御する。

前記投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックで所定の投影倍率（例えば１／４倍又は１／５倍）を有する。照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲが照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲに形成された回路パターン等の一部（照明領域に対応する部分）の縮小像が、ウエハＷ上に形成される。この縮小像が形成される領域を、以下では「露光領域」ともいう。露光領域は、前述の照明領域と共役である。

ウエハＷは、その表面にレジスト（感光剤）が塗布された半径３００ｍｍの円板状の基板である。前記ウエハステージＷＳ上には、ウエハホルダＷＨを介して真空吸着（又は静電吸着）によって固定されている。なお、図１では図示しないが、ウエハホルダＷＨの上面には、多数のピンが配置されており、ウエハＷは、その多数のピンによって支持された状態で真空吸着されている。これにより、ウエハＷの平坦度が良好となる。

ウエハステージＷＳは、リニアモータ等を含むＸＹ駆動部３１（図２参照）によってＸＹ平面内で駆動されるＸＹステージ２８と、該ＸＹステージ２８上にＺ・チルト駆動部２９（図２参照）を介して搭載され、該Ｚ・チルト駆動部２９によってＺ軸方向、θｘ方向（Ｘ軸回りの回転方向）、θｙ方向（Ｙ軸回りの回転方向）の３自由度方向に微小駆動されるウエハテーブルＷＴとを含んで構成されている。ウエハＷを保持するウエハホルダＷＨは、ウエハテーブルＷＴ上に固定されている。

ウエハテーブルＷＴのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θｘ、θｙ、θｚ方向、すなわち６自由度方向の位置及び回転量は、例えば、０．５〜１ｎｍ程度の分解能を有する干渉計システム１８の測定結果に基づいて常時検出されている。このウエハテーブルＷＴの位置及び回転量に関する情報は、ステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に送られている。ステージ制御装置１９は、主制御装置２０からの指示に応じて、検出されたウエハステージＷＳの位置及び回転量に関する情報に基づいて、ＸＹ駆動部３１を介して、ＸＹステージ２８をＸ軸、Ｙ軸、θｚ方向に駆動制御することにより、これと同時に、Ｚ・チルト駆動部２９を介して、ウエハテーブルＷＴをＺ軸、θｘ、θｙ方向に駆動制御することにより、ウエハテーブルＷＴの６自由度の位置制御を行う。これにより、結果的に、ウエハＷの上記６自由度の位置及び姿勢制御が可能となる。すなわち、露光装置１００では、ウエハテーブルＷＴの６自由度のフィードバック位置制御が可能である。

ウエハテーブルＷＴの位置制御においては、様々な制御モードが用意されている。例えば、ウエハテーブルＷＴの６自由度の位置及び姿勢を一定に保ち続けるような位置制御も可能であるし、ウエハテーブルＷＴのＺ位置、θｘ、θｙ、θｚの回転量を一定に保ちつつ、ＸＹステージ２８を所定のＸＹ位置に位置決めするような位置制御も可能である。また、干渉計システム１８の計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴのＸＹ位置及びθｚ方向の姿勢制御だけを行うのと同時に、他の計測装置（例えば、後述する面位置計測装置６０）の計測値に基づいて、ウエハテーブルＷＴのＺ位置及びθｘ、θｙ方向の姿勢制御を行うことも可能である。いずれにしても、どのような制御モードでウエハテーブルＷＴの位置制御を行うかは、主制御装置２０の指示により決定される。

投影光学系ＰＬの−Ｙ側には、オフアクシスのアライメント系ＡＳが設けられている。このアライメント系ＡＳとしては、例えば、ウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を検出対象及びその周辺の領域に照射し、その領域からの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ）等を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field Image Alignment）系のアライメントセンサが用いられている。このアライメント系ＡＳの撮像結果は、主制御装置２０に送られる。

本実施形態では、投影光学系ＰＬを囲むようにして、面位置計測装置６０が設けられている。この面位置計測装置６０は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に関するウエハＷの面位置（Ｚ位置）を計測するための複数のセンサを有している。各センサは、投影光学系ＰＬの−Ｚ側にウエハステージＷＳ上のウエハＷが位置しているときに、ウエハＷ上の複数の異なるＸＹ位置での面位置を検出するように設定されている。すなわち、この面位置計測装置６０は、複数の計測点（例えば２４４点）を有している。図３（Ａ）には、この複数の計測点の配置図が示されている。なお、これらの計測点の配置については、図３（Ａ）に示されるように、Ｘ軸に平行で原点が光軸ＡＸとの交点にあるＸ’軸と、Ｙ軸に平行で原点が光軸ＡＸとの交点にあるＹ’軸を想定し、Ｘ’Ｙ’座標系の下で説明を行う。

図３（Ａ）では、投影光学系ＰＬの視野ＰＬＡが一点鎖線で示されている。その視野ＰＬＡ内に、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを中心として、レチクルＲ上の回路パターン等の部分投影像が投影される露光領域ＩＡが示されている。露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるので、露光領域ＩＡは、スキャン方向であるＹ’（Ｙ）軸方向の幅が短くなっており、いわゆるスリット状の領域となっている。

面位置計測装置６０の計測点は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを中心とし、その視野ＰＬＡの外側に、（＋Ｘ₁，＋Ｙ₁）、（＋Ｘ₁，−Ｙ₁）、（−Ｘ₁，＋Ｙ₁）、（−Ｘ₁，−Ｙ₁）を頂点とする矩形枠の辺上（すなわち矩形枠状の領域上）に、所定の間隔で配置されている。この枠状の領域（計測点領域）をＭＡとし、所定の間隔をＤとする（図３（Ｂ）参照）。このＤは、非常に短い間隔となっているため、この複数の計測点から成る計測点領域ＭＡを連続的な領域とみなし、図３（Ａ）では太線で示している。図３（Ｂ）では、位置座標（＋Ｘ₁，＋Ｙ₁）付近の領域ＭＡの一部が示されており、その一部に含まれる計測点が何点か示されている。本実施形態では、計測点領域ＭＡ内に形成された計測点をそれぞれＳ_n（ｎ＝１〜Ｎ）とする。ウエハＷの面位置を計測する面位置計測装置６０の複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nは、ＸＹ２次元面内で、露光領域ＩＡの周囲を、ＸＹ平面内で実質的に囲むように配置されている。

この計測点の間隔Ｄは、任意の長さとすることができるが、投影光学系ＰＬの焦点深度とウエハＷの凹凸の高低差との関係とに基づいて設定するのが望ましい。面位置計測装置６０における計測点でのウエハＷの面位置の検出原理としては、任意のものを採用することができるが、斜入射光を用いた検出方法を採用する場合には、例えば特開平１０−１５４６５９号公報に開示されているものを適用することができるので、詳細な説明を省略する。

本実施形態では、この面位置計測装置６０を用いて、上記計測点領域ＭＡに配置された複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nに一致するウエハＷの面位置を計測する。

主制御装置２０は、不図示のＣＰＵ（中央演算処理装置）、メインメモリ、記憶装置等から成るいわゆるマイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含んで構成され、このＣＰＵによって所定のプログラムなどを実行することにより、図２に示されるように、ステージ制御装置１９を介して、装置全体を統括して制御する。すなわち、この主制御装置２０の指示の下、ステージ制御装置１９を介したレチクルステージＲＳ、ウエハステージＷＳの位置制御や、面位置計測装置６０によるウエハＷの面位置の計測や、ウエハアライメント、露光などの一連の露光プロセス等が実施される。

＜面形状マップの作成＞
次に、ウエハＷ上の面形状マップの作成方法について説明する。本実施形態では、干渉計システム１８の計測値、面位置計測装置６０の計測値に基づいて、ウエハＷの面形状マップを作成する。

図４には、ウエハＷを間隔Ｄで格子状に区切った時の様子が示されている。なお、図４では、格子を図示するために、所定の間隔Ｄを拡大して示しているが、この格子は、実際には、ウエハＷのサイズに対してもっと細かく規定されている。本実施形態では、主制御装置２０は、この格子を構成する各直線の交点に対応するウエハＷの地点（この地点の位置座標を（ｘ_i，ｙ_i）（ｉ＝１，２，…）とし、以下では、地点（ｘ_i，ｙ_i）と呼ぶ）が、面位置計測装置６０の計測点に一致したときのその計測点でのウエハＷの面位置の計測結果を用いて、ウエハＷの後述する面形状マップを作成する。この面形状マップにおいては、地点（ｘ_i，ｙ_i）のウエハＷの面位置をＨ_t（ｘ_i，ｙ_i）とする。ｔは、その面位置が得られたサンプリング番号であり、面位置Ｈ_t（ｘ_i，ｙ_i）は、あるｔ番目のサンプリングにおける面位置ということになる。

本実施形態では、主制御装置２０が、ある面位置計測装置６０のある計測点で、サンプリング時点ｔにおける所定の地点（ｘ_i，ｙ_i）で計測されたウエハＷの面位置の計測値ｈ_t（ｘ_i，ｙ_i）に基づいて、その地点（ｘ_i，ｙ_i）での面位置Ｈ_t（ｘ_i，ｙ_i）を次式を用いて求める。

ここで、ｃ_t（ｘ_i，ｙ_i）は、サンプリングｔにおける計測値ｈ_t（ｘ_i，ｙ_i）の信頼性を示す。この信頼性は、計測値ｈ_t（ｘ_i，ｙ_i）が取得されるときのウエハステージＷＳの状態、例えば、ウエハステージＷＳが停止中であるか、移動中であるかなどの装置の状態に基づいて定めることができる（停止中の方が当然、信頼性が高くなる）。また、Ｃ_t（ｘ_i，ｙ_i）は、次式で示されるように、信頼性ｃ_t（ｘ_i，ｙ_i）の総和であり、Ｃ_t-1（ｘ_i，ｙ_i）は、１サンプリング前での信頼性ｃ_t（ｘ_i，ｙ_i）の総和である。また、Ｈ_t-1（ｘ_i，ｙ_i）は、１サンプリング前のウエハＷの面位置である。

すなわち、本実施形態では、ウエハＷ上のある地点（ｘ_i，ｙ_i）での面位置Ｈ_t（ｘ_i，ｙ_i）は、それまでの地点（ｘ_i，ｙ_i）での面位置計測装置６０の計測値のその信頼性による重み付け平均として算出される。

ところで、面位置計測装置６０は、複数の計測点で、計測点ごとに異なるセンサでウエハＷの面位置を検出しているため、そのセンサ間の出力ずれ（センサ間オフセット）を調整する必要が生ずる。以下では、露光装置１００における面位置計測装置６０のセンサ間オフセットの検出処理の際の主制御装置２０の処理アルゴリズムを示す図５のフローチャートを中心に、適宜、図６〜図９を参照して説明する。なお、この検出動作は、実際に露光装置１００におけるウエハＷの露光工程が開始される前、又は、露光装置１００のメンテナンス時に行われるものである。

図５に示されるように、まず、ステップ２０１では、不図示のウエハローダにより、ウエハステージＷＳ上（ウエハホルダＷＨ）上に、ウエハＷをロードする。このウエハＷは、通常のプロセスで用いられるウエハであってもよいし、その平坦度が高く保証されたいわゆるスーパーフラットウエハであってもよい。

次のステップ２０３では、ウエハステージＷＳのＺ位置、θｘ方向、θｚ方向、θｚ方向の位置及び姿勢制御を開始する。面位置計測装置６０のすべての計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでのオフセット成分を算出する際には、その計測対象となる面ができるだけ平坦であることが望ましい。そこで、本実施形態では、センサ間オフセットの算出のために面位置計測装置６０によるウエハＷの面位置を計測する間は、干渉計システム１８の計測値に基づいて検出されるウエハステージＷＳのＺ位置を、ウエハＷ上のすべての計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの計測可能範囲に収まる位置とし、ウエハステージＷＳのθｘ、θｙ方向の回転量を０とするような状態に、Ｚ・チルト駆動部２９を介して、ウエハテーブルＷＴのＺ位置、θｘ、θｚ方向の姿勢を制御し、同時に、ＸＹステージ２８のθｚ方向の回転量を０するような状態に、ＸＹ駆動部３１を介して、ＸＹステージ２８の姿勢を制御する。

次のステップ２０５では、面位置計測装置６０の複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_NとウエハＷとのＸＹ平面内の相対位置関係が、図６に示される位置関係となるように、ウエハステージＷＳを移動させる。図６においては、複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nは、ウエハＷの＋Ｙ端部に一致するようになっている。本実施形態では、このときのウエハステージＷＳのＸＹ位置が、複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nのオフセット成分の計測を開始するときの開始位置、すなわち初期位置となる。

次のステップ２０７では、ウエハステージＷＳの目標の位置及び姿勢に対する実際の位置及び姿勢の残留誤差成分がほぼ０に収束する程度の整定時間が経過するまで待つ。

整定時間経過後に実行されるステップ２０９では、面位置計測装置６０の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでの投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に関するウエハＷの面位置を計測する。図６の表で示されるように、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでの計測値をそれぞれａ_1,t1〜ａ_N,t1とする。

次のステップ２１１では、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでの計測値ａ_1,t1〜ａ_N,t1に基づいて、計測点領域ＭＡに対応するウエハＷの近似平面を、最小二乗法を用いて推定する。図９には、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでの計測値ａ_1,t1〜ａ_N,t1から推定される近似平面の一例が模式的に示されている。図９では、Ｚ＝０の面Ｆ₀がグレイ表示されており、計測点Ｓ₁〜計測点Ｓ_Nのうち、幾つかの計測点での計測値が、代表的に太線の棒グラフで示されている。ここでは、計測値ａ₁〜ａ_Nからの偏差の二乗和が最も少ない平面として近似平面Ｆ₁が推定されるようになる。

次のステップ２１３では、推定平面Ｆ₁に対する計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでの計測値ａ_1,t1〜ａ_N,t1の偏差ｅ_1,t1〜ｅ_N,t1を求める。なお、ここで、偏差ｅ_1,t1〜ｅ_N,t1の絶対値の大きさが、所定閾値以上であるときは、その偏差での計測値を、後述する平均値の算出に用いないようにするため、リジェクトする。このような閾値としては、任意の値を設定することができる。偏差の絶対値が大きくなってしまった原因としては、例えば、ウエハＷ上のその地点に異物が付着したことや、ウエハホルダＷＨと、ウエハＷの下面との間に異物が付着したことなどが考えられるため、この場合には、閾値として、異物が付着したものであると完全に判断できるような値を設定するのが望ましい。また、偏差ｅ_1,t1〜ｅ_N,t1の発生確率を示す正規分布が予め求められている場合には、その正規分布の標準偏差σの１倍（１σ）、３倍（３σ）、６倍（６σ）などの値を閾値として設定することができる。計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの偏差ａ_1,t1〜ａ_N,t1のうち、絶対値が、この閾値を超えていないものについては、不図示の記憶装置に格納する。

ステップ２１５では、計測予定回数を終了したか否かを判断する。ここでは、まだ計測回数が１回であるので、判断は否定され、ステップ２１７に進む。ステップ２１７では、面位置計測装置６０の複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nと、ウエハＷとが、図７で示されるような相対位置関係となるように、ウエハステージＷＳを＋Ｙ方向に、所定距離（例えば２ｍｍ程度）移動させる（これによりウエハＷも＋Ｙ方向に所定距離移動する）。この結果、計測点領域ＭＡは、ウエハＷの−Ｙ側に移動する。ステップ２１７終了後は、ステップ２０７に戻る。

以降、ステップ２１５における判断が肯定されるまで、ステップ２０７における整定時間の経過待ちと、ステップ２０９における複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_NでのウエハＷの面位置の計測と、ステップ２１１における近似平面の推定と、ステップ２１３における各計測点での近似平面に対する計測値の偏差の算出と、ステップ２１５における計測予定回数の終了判断と、ステップ２１７におけるウエハステージＷＳの移動とがこの順で繰り返し行われ、３回目の面位置計測装置６０の複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでの計測値ａ_1,t3〜ａ_N,t3での偏差ｅ_1,t3〜ｅ_N,t3から、図８に示される状態、すなわちｍ回目の面位置計測装置６０の複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでの計測値ａ_1,tm〜ａ_N,tmでの偏差ｅ_1,tm〜ｅ_N,tmまでの算出が、ウエハＷ上のＹ軸方向に沿った複数の異なる位置で行われる。

計測回数が予定回数ｍを超え、ステップ２１５における判断が肯定されると、ステップ２１９では、次式で示される、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nそれぞれの偏差の平均を算出する。例えば、計測点Ｓ₁については、偏差ｅ_1,t1、ｅ_1,t2、…ｅ_1,tmが求められているので、これらの平均値ｂ₁を算出する。同様に、計測点Ｓ₂〜Ｓ_Nの偏差の平均値ｂ₂〜ｂ_Nをそれぞれ算出する。

この偏差の平均値ｂ_n（ｎ＝１〜Ｎ）が、その計測点Ｓ_n（ｎ＝１〜Ｎ）でのオフセット成分Ｏｆｆｓｅｔ_n（ｎ＝１〜Ｎ）として、不図示の記憶装置に格納される。ステップ２１９終了後は、処理を終了する。

＜露光工程＞
上述した面位置計測装置６０の複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nのセンサ間オフセットの計測を含む露光装置１００の一連の調整が完了すると、実際の露光工程が開始される。以下では、その露光工程について説明する。なお、前提として、レチクルステージＲＳ上にレチクルＲがすでにロードされ、レチクルアライメント、ベースライン計測等の所定の準備作業が完了しているものとする。

このような露光装置１００では、まず、ウエハステージＷＳ上に露光対象となるウエハＷをロードする。このウエハＷは、いわゆるベアウエハである場合もあるし、すでに一層以上のショット領域が形成されたウエハである場合もあるが、ここでは、すでに一層以上のショット領域が形成されたウエハであるものとして説明を行う。このウエハＷのロードの際には、ウエハステージＷＳが、ステージ制御装置１９の制御により、ＸＹ駆動部３１を介して、投影光学系ＰＬよりも−Ｙ側にあるウエハＷのロード位置に移動し、そのロード位置で、ウエハＷが不図示のウエハローダによりロードされる。

続いて、ステージ制御装置１９は、主制御装置２０の指示の下、ウエハＷを吸着保持したウエハステージＷＳを、ＸＹ駆動部３１を介してアライメント検出系ＡＳの下方に移動させ、サーチアライメント及びウエハアライメントなどを行う。このサーチアライメントや、ウエハアライメントの処理は、例えば、特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許４，７８０，６１７号等に開示されている。このサーチアライメント及びウエハアライメントでは、アライメント系ＡＳを用いて、ウエハＷ上に形成された各種アライメントマークのＸＹ座標系における位置情報を検出するため、そのマークが付設された複数のショット領域（サンプルショット）を、アライメント系ＡＳの下方に位置させるべく、ウエハステージＷＳを、順次移動させる。

本実施形態では、このサーチアライメント又はウエハアライメント中において、可能であれば、すなわち、面位置計測装置６０の複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_NにウエハＷが差し掛かっていれば、面位置計測装置６０によりウエハＷの面位置計測を行う。すなわち、面位置計測装置６０は、サーチアライメント及びウエハアライメント中においても、複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nのうちの少なくとも１つの計測点がウエハＷ上の地点（ｘ_i，ｙ_i）と一致している場合には、その計測点を有効計測点としてウエハＷの面位置を計測する。本実施形態では、ウエハＷがロードされてから露光が開始されるまでの間、ウエハステージＷＳがＸＹ平面内を移動するので、ウエハＷ上の地点（ｘ_i，ｙ_i）での面位置が、面位置計測装置６０の複数の異なる計測点で計測されることとなる。

なお、ウエハＷの各地点（ｘ_i，ｙ_i）での計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでそれぞれ計測される面位置の計測値ｈ_t（ｘ_i，ｙ_i）としては、各計測点ごとの計測値にその計測点Ｓ_n（ｎ＝１〜Ｎ）のセンサ間オフセットｏｆｆｓｅｔ_n（ｎ＝１〜Ｎ）を加算した値を用いるようにする。

本実施形態では、このように事前に、面位置計測装置６０の計測点間のセンサ間オフセットに関するキャリブレーションを行った後、サーチアライメント、ウエハアライメントを行うと同時に、ウエハＷの表面上の複数の地点（ｘ_i、ｙ_i）の面位置Ｈ_t（ｘ_i，ｙ_i）を算出し、ウエハＷの面形状マップ（すなわち、計測済み地点（ｘ_i，ｙ_i）におけるＨ（ｘ_i，ｙ_i）の集合）を作成していく。そして、実際にスキャン露光を行う場合には、この面形状マップに基づいて、ウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの最良結像面に焦点深度内に入るように、Ｚ・チルト駆動部２９を介してウエハステージＷＳ（ウエハテーブルＷＴ）を制御する。より具体的には、主制御装置２０は、干渉計システム１８の計測値（Ｘ，Ｙ）から、露光領域ＩＡに対応するウエハＷ表面上の地点での面形状を、面形状マップから抽出して、抽出された面形状に応じた指令値を作成する。ステージ制御装置１９は、Ｚ・チルト駆動部２９を介して、その指令値に基づいてウエハテーブルＷＴを駆動制御し、ウエハＷ上の露光対象面を、投影光学系ＰＬの最良結像面に焦点深度内で一致させる。なお、ウエハＷの面位置制御を行う露光中においては、干渉計システム１８によって計測されるＺ位置を一定とし、干渉計システム１８によって計測されるピッチング量θｘ、ローリング量θｙを０にするステージ制御を行わないことは勿論である。

なお、この露光中においても、面位置計測装置６０の複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_NにおいてウエハＷの面位置の計測を行うことができることはいうまでもない。本実施形態では、事前計測されたウエハＷの面形状マップＨ_t（ｘ_i，ｙ_i）のみを用いて、ウエハＷの面位置の制御を行ったが、露光中に、面位置計測装置６０の一部の計測点によってウエハＷの面位置を計測し、この計測値と、予め計測された面形状マップとのずれに基づいて、露光領域ＩＡに対応するウエハＷの面位置を推定し、その推定面位置を用いて、ウエハＷの面位置を制御するようにしてもよい。また、この露光中の面位置計測装置６０の計測値に対しても、その計測値の信頼性に応じた重み付けを行うようにしてもよい。

これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、ステップ２０５〜ステップ２１７が、第１工程に対応し、ステップ２１９が第２工程に対応する。

以上詳細に説明したように、本実施形態に係る調整方法によれば、投影光学系ＰＬを介したレチクルＲ上のパターンの像の投影領域、すなわち露光領域ＩＡの外側に配置された複数の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nで、その投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに関するウエハＷの面位置を計測する面位置計測装置６０での、計測点間のセンサ間オフセットを検出するために、平坦度が厳格に規定された平板ではなく、その面位置計測装置６０の計測対象であるウエハＷを用いる。これにより、広い計測点配置領域を有する面位置計測装置６０であっても、その範囲に適合した平板を設けることなく、センサ間オフセットＯｆｆｓｅｔ_n（ｎ＝１〜Ｎ）を求めることが可能となる。

また、ウエハＷを用いたセンサ間オフセットＯｆｆｓｅｔ_n（ｎ＝１〜Ｎ）を算出するために、本実施形態によれば、ウエハＷ上の複数の異なる位置で、ウエハＷの面位置の計測と、少なくとも一部の計測点での計測値から最小二乗法を用いて推定される平面Ｆ₁に対する各計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの計測値の偏差ｅ_1,tk〜ｅ_N,tk（ｋ＝１〜ｍ）の算出を行い、各計測点Ｓ_nでの偏差ｅ_n,tk〜ｅ_n,tk（ｋ＝１〜ｍ）の平均値ｂ_n（ｎ＝１〜Ｎ）を、その計測点の計測値のオフセット成分Ｏｆｆｓｅｔ_n（ｎ＝１〜Ｎ）とする。

計測点での計測値から推定される平面Ｆ₁は、そのときの計測点領域によって囲まれるウエハＷの近似平面とみなすことができる。したがって、その近似平面Ｆ₁を基準とした各計測点の計測値の偏差は、ウエハＷの面位置に依存しないその計測点固有のセンサ出力の成分であるとみなすことができるので、ウエハＷの異なる複数の位置で得られる、計測点の計測値の近似平面からの偏差の平均値を、その計測点でのセンサ間オフセットとすることは、統計的に見て妥当である。すなわち、本実施形態によれば、センサ間オフセットＯｆｆｓｅｔ_n（ｎ＝１〜Ｎ）を高精度に検出することができる。

また、本実施形態によれば、面位置計測装置６０の複数の計測点各々の計測値を入力して、ウエハＷの面形状マップを作成する際には、上述のようにして求めたセンサ間オフセットにより各計測値を調整する。これにより、作成されるウエハＷの面形状マップの精度が向上し、この高精度な面形状マップに従った露光中のウエハＷのオートフォーカス・レベリング制御が実現され、露光精度が向上する。

また、本実施形態によれば、ステップ２１３では、ステップ２０９で計測された計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの計測値の偏差ｅ_1,tk〜ｅ_N,tkの絶対値のいずれかが所定の閾値を超えていた場合には、その計測値を、偏差の平均値ｂ_nの算出には用いないようにしている。この閾値としては、任意の値を設定することができるが、基本的には、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの計測値の偏差ｅ_1,tk〜ｅ_N,tkとして、発生する確率が極めて低い値を除外するのに適当な値が設定される。このような値は、経験的に得られる値であってもよいし、露光装置１００の装置シミュレーションなどから得られる値であってもよい。例えば、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの計測値の偏差ｅ_1,tk〜ｅ_N,tkの発生確率が正規分布に従うものとすると、その正規分布の標準偏差σに基づいた統計的な値、例えば１σ、３σ、６σなどの値を設定することができる。このようにすれば、跳びが大きく、統計的に見て妥当でない計測値（異常値）を除外したうえで平均値の算出を行うことができるので、結果的に、センサ間オフセットＯｆｆｓｅｔ_n（ｎ＝１〜Ｎ）をさらに精度良く求めることができる。

なお、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの計測値の偏差ｅ_1,tk〜ｅ_N,tkの発生確率が正規分布が未知である場合には、図５のフローチャートに示されるような、計測点のセンサ間オフセットの検出処理において、その正規分布を作成していく（すなわち標準偏差を求めていく）ようにしてもよい。この場合、正確な標準偏差σを求めるには、ある程度のデータ数を必要とするので、計測開始後の１回目から何回かは、リジェクトを行わないようにするか、設計上の適当な（標準偏差σの予想値よりも多少大きめの）値を閾値として設定しておけばよい。このようにすれば、実際の偏差の発生確率に応じた閾値を設定することができ、その号機の実測による適切なリジェクトを実現することができる。

また、上記実施形態では、ステップ２１３において、偏差の絶対値の大きさによる計測値のリジェクトを行ったが、ステップ２１９における偏差の平均値の算出の際に、計測値のリジェクトを行うようにしても良い。

なお、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの計測値の偏差ｅ_1,tk〜ｅ_N,tkの絶対値が所定の閾値を超えていた場合には、計測点ごとの偏差の平均値の算出の際に、その偏差の重みを軽くするようにしてもよい。例えば、所定の閾値を１σとした場合、絶対値が１σから３σの間にある偏差については、重みを半分とし、絶対値が３σから６σの間にある偏差については、重みを１／３とし、絶対値が６σ以上の偏差については、重みを０とするようにしてもよい。

計測値がリジェクトされる頻度が高い計測点Ｓ_nについては、上記センサ間オフセットの検出を一旦中断し、その計測点Ｓ_nでのセンサ出力についての機械的な調整（センサの検出中心のラフ調整）を行うようにしてもよい。また、ウエハＷ上の特定の地点（ｘ_i,ｙ_i）における計測値が、集中して、リジェクトの対象となっている場合には、その地点（ｘ_i,ｙ_i）を、センサ間オフセットの検出時の測定範囲から除外するようにしてもよい。

＜ステージの移動について＞
なお、上記実施形態では、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nのセンサ間オフセットを計測する際に、ウエハステージＷＳを＋Ｙ方向に移動させたが、−Ｙ方向に移動させた状態で計測してもよいし、Ｘ軸方向に移動させるようにしても良い。すなわち、この移動は、ＸＹ平面内の移動であれば良い。したがって、ウエハステージＷＳの軌跡は、直線に限らず、円形、楕円形、多角形でも良く、ランダムなものであってもよい。要は、ウエハＷ上の複数の異なる位置において計測が行わればよい。また、そのウエハＷの面位置の計測の回数（すなわちｍ）は、各計測点Ｓ_nの偏差の平均値の変動が十分に少なくなるような回数が選択されるのが望ましい。逆に言えば、計測回数ｍを所定の回数とせずに、繰り返し計測の終了条件を、各計測点Ｓ_nの偏差の平均値の変動が許容値以内となることとしても良い。

なお、一般に、プロセスウエハは、ウエハホルダＷＨの吸着状態などにより、その面形状が変形する場合がある。例えば、ウエハＷの外周部などでは、ウエハホルダＷＨの吸着力が多少弱まっている傾向があり、その場合には、ウエハＷの外周部が反りあがるようになる。このように、面形状の変形が大きい思われる部分は、計測範囲からはずすようにすればよい。

なお、上記実施形態では、図５のステップ２０７に示されるように、ウエハステージＷＳが移動してから整定時間が経過した後に、ウエハＷの面位置の計測を行ったが、これには限られない。干渉計システム１８の計測値をモニタして、ウエハステージＷＳの目標位置に対する、実際の位置の偏差（位置偏差）が許容値以内に収束した場合に、ウエハＷの面位置の計測を行うようにしても良い。また、ステップ２０７を行わずに（整定時間を設定することなく）、ウエハＷの面位置の計測を行うようにしてもよい。

＜ステージを静止させない計測方法＞
例えば、図６に示される位置から、図８に示される位置までウエハステージＷＳを停止させることなく、一定の速度で移動させて、その間に、面位置計測装置６０の計測点Ｓ₁，Ｓ₂、…、Ｓ_NでのウエハＷの面位置の計測を複数回（上記実施形態と計測回数を同じとするならばｍ回）行うようにしてもよい。このようにしても、ウエハＷ上の複数の異なる位置での計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nでの計測結果が得られるようになり、それらの計測結果から、上記式（３）を用いて偏差ｅ_n,tk〜ｅ_n,tkの平均値ｂ_n（ｎ＝１〜Ｎ）を、センサ間オフセットＯｆｆｓｅｔ_n（ｎ＝１〜Ｎ）として算出することができる。

図１０には、ウエハステージＷＳを移動させたままでウエハＷの面位置の計測を行う場合のセンサ間オフセットの検出の際の主制御装置２０の処理アルゴリズムを示すフローチャートが示されている。図１０に示されるように、ステップ３０１のウエハロード、ステップ３０３のＺ、θｘ、θｙ、θｚの制御開始、ステップ３０５のウエハステージＷＳの初期位置への移動は、上記実施形態の図５のフローチャートのステップ２０１〜ステップ２０５と同様に行われる。

次のステップ３０７では、ウエハステージＷＳを予め設定された速度で＋Ｙ方向への移動を開始させる。そして、ステップ３０９では、次のウエハＷの面位置の計測を行うサンプリング時点となるまで待ち、サンプリング間隔が経過し、次のサンプリング時点となると、ステップ３１１に進んで、各計測点でのウエハＷの面位置を計測する。このときの計測結果は、すべて不図示の計測装置に格納される。このような処理を、ステップ３１３において、予定計測回数だけウエハＷの面位置の計測が終了して判断が肯定されるまで続ける。

ステップ３１３における判断が肯定された後は、ステップ３１５における各計測回における平面の推定と、ステップ３１７におけるそれぞれの計測点Ｓ_nの計測値の偏差の算出と、ステップ３１９における、計測点Ｓ_nの偏差の平均値の算出とが行われる。

このときの、ウエハステージＷＳの移動速度は、任意の速度を設定することができるが、ウエハＷ上の１点の面位置を厳格に計測するという計測精度の観点からすると、できるだけ低速度であるのが望ましい。しかしながら、上記実施形態におけるセンサ間オフセットを精度良く検出するという計測精度の観点からすると、ウエハステージＷＳの移動中に面位置計測装置６０の各計測点で計測を行った場合、各計測点において、その移動に伴って平均化されたウエハＷの面位置を計測値として得ることができるので、その平均化効果を期待することができるようになり、ウエハステージＷＳ自体のＺ位置及びθｘ，θｙ方向の姿勢制御が良好に行われていれば、計測値に対するウエハの面形状の影響を逆に低減することができるので、却って計測精度の向上につながることも考えられる。

なお、このときの計測のタイミング、すなわちサンプリング時点ｔｋ（ｋ＝１〜ｍ）のタイミングとしては、時間的に等間隔としてもよいし、ウエハＷ上の計測位置を等間隔とし、サンプリング間隔は等間隔でなくてもよい。ウエハＷ上の計測位置を等間隔とする場合には、干渉計システム１８の位置に基づいてウエハＷのＸＹ位置が、計測位置となったか否かの判断に用いられることはいうまでもない。

ここで、上記実施形態と異なり、近似平面の推定と偏差の算出を、計測終了後に行うようにしたのは、ウエハステージＷＳを移動させたままでのウエハＷの面位置の計測の計測間隔が、上記実施形態にくらべ、非常に短くなることを考慮したものである。計測間隔に比べ、これらの処理に要する時間が十分に短い場合には、上記実施形態と同様に、ウエハＷの面位置の計測を行う度に、近似平面の推定と偏差の算出とを行うようにしてもよい。

一方、上記実施形態においても、近似平面の推定と偏差の算出を、計測後に行うようにすることができる。すなわち、ステップ２１５における判断が肯定された後、かつ、ステップ２１９が行われる前に、図５のステップ２１１（平面推定）と、ステップ２１３（偏差算出）とを行うようにすることができる。

また、上記実施形態では、ステップ２０３において、センサ間オフセットの検出中、干渉計システム１８により計測されるウエハテーブルＷＴのＺ位置、θｘ、θｙ、θｚ方向の回転量を一定に制御しつつ、面位置計測装置６０によりウエハＷの面位置を計測した。これにより、ウエハテーブルＷＴのＺ位置、θｘ、θｙ、θｚ方向の回転量は一定に保たれ、ウエハテーブルＷＴの位置及び姿勢の変化の、面位置計測装置６０の計測値への影響を低減することができるようになる。この結果、高精度なウエハＷの面位置の高精度な計測を実現することができる。

しかしながら、ウエハＷの面位置の高精度な計測を実現する方法は、これには限られない。例えば、面位置計測装置６０の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nのうち、同一直線上にない少なくとも３つの計測点を選択しておき、その少なくとも３つの計測点において計測されるウエハＷの面位置から計測されるウエハＷのＺ位置、θｘ、θｙ方向の回転量が一定となるようにウエハテーブルＷＴを制御しつつ、他の計測点での計測値から、センサ間オフセットを求めるようにしても良い。このようにすれば、同一直線上にない少なくとも３つの計測点におけるウエハＷの面位置の計測値から、計測点領域ＭＡに対応する領域のウエハＷの面のＺ位置及び回転量を一定とすることができる。この結果、ウエハテーブルＷＴの位置及び姿勢制御でなく、面位置計測装置６０の直接の計測対象であるウエハＷの位置及び姿勢制御を行った状態で、面位置の計測を行うことができる。

ウエハテーブルＷＴの位置制御に用いる計測点を３つとした場合には、その３つの計測点からウエハＷの面のＺ位置、θｘ、θｙの回転量は、一義的に求まるが、計測点が４つ以上だった場合には、例えば、最小二乗法を用いて、ウエハＷの近似平面を求める必要がある。これらの計測点は、全体的に広く、かつ、均等に配置するのが望ましい。例えば、計測点領域ＭＡの矩形枠の４つの角に位置する計測点などを制御に用いる計測点として採用しても良い。すなわち、ウエハテーブルＷＴの位置制御に用いる計測点によって形成される領域は広い方が望ましい。

なお、この場合、ウエハステージＷＳの位置制御に用いる計測点（例えば、４つの角に位置する計測点）のみ、センサ間オフセットの調整を予め行っておくようにしてもよい。例えば、ウエハステージＷＳのＺ位置及びθｘ、θｙの姿勢制御を行った状態で、それらの計測点において、ウエハテーブルＷＴ上に設けられた基準板の同一地点の面位置の計測を行えば、そのときのセンサ出力差が、それらの計測点間のセンサ間オフセットとなる。

また、上記実施形態では、偏差を求めるための基準を平面Ｆ₁としたが、これには限られず、例えば２次、３次又はそれ以上の高次の曲面としても良い。これらの曲面の次数は、ウエハＷの面形状に応じて定められるのが望ましい。例えば、ウエハＷの面形状を最適にフィッティングできる曲面が３次曲面であることが経験的にわかっている場合には、３次曲面を選択するようにすればよい。また、複数の計測点でウエハＷの面位置の計測を行った場合に、平面、２次曲面、３次曲面の中で、最もフィッティング偏差が小さかったものを、偏差を算出する基準として選択するようにしてもよい。

ただ、基準として、高次の近似曲面を選択した場合には、オーバーフィッティングとなって、計測点Ｓ_nの計測値の偏差が小さくなりすぎないようにする必要がある。

また、上記実施形態では、面位置計測装置６０のすべての計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの計測値から推定される平面Ｆ₁を基準として、計測点の偏差を算出したが、これには限られない。計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nのうち、一部の計測点から平面を推定するようにしてもよい。例えば、矩形枠状の計測点領域ＭＡの４辺のうちのいずれの３辺にある計測点群の計測値のみ、対向する２辺又は直交する２辺の計測点群の計測値のみで、平面を推定するようにしても良い。また、計測点領域ＭＡの角に位置する４つの計測点の計測値だけを平面Ｆ₁の算出に用いるようにしても良い。このような基準を推定するために適用される計測点の選択は自由であるが、選択された計測点で形成される領域の大きさは広くする方が、精度の観点から有利であることは前述した通りである。

また、例えば、計測点領域ＭＡの少なくとも一辺だけを取り出し、その辺に位置する計測点だけでセンサ間オフセットを行っていく場合も考えられる。以下では、その方法について図１１、図１２に基づいて説明する。

図１１では、矩形枠状の計測点領域ＭＡのうち、Ｙ’＝＋Ｙ₁の部分が、破線で囲まれている。ここでは、この破線で囲まれる領域にある計測点だけで、センサ間オフセットの算出を行う。

ここでのセンサ間オフセットの検出は、上記実施形態におけるセンサ間オフセットの検出、すなわち図５のフローチャートの処理と同様に行われる。図５のステップ２１１の近似平面推定の処理、ステップ２１３の偏差算出、ステップ２１９の偏差の平均値の算出の処理だけが若干異なる他は、残りのステップ２０１、２０３、２０５、２０７、２０９、２１５、２１７と同じとすることができる。

ここでは、Ｙ’＝＋Ｙ₁の直線上に配置された計測点のみをセンサ間オフセットの検出の対象としているので、それぞれの計測点の偏差を算出するための基準は直線となる。図１１には、Ｙ’＝＋Ｙ₁の直線上に配置された計測点でのウエハＷの面位置の計測値がプロットされており、それらの計測値から最小二乗法を用いて推定される、基準としての直線との一例が示されている。ここでは、図５のステップ２１１と同等の処理では図１２で示されるような直線を推定し、ステップ２１３と同等の処理では、図１２で示されるような推定直線に対する計測点の計測値の偏差を求めればよい。図１２では、各計測点の偏差が太線で示されている。

ここでは、Ｙ’＝＋Ｙ₁の直線上に配置された計測点群でのセンサ間オフセットの算出方法と同様にして、Ｙ’＝−Ｙ₁、Ｘ’＝＋Ｘ₁、Ｘ’＝−Ｘ₁の直線上に配置された計測点群について別々のセンサ間オフセットを算出するようにすれば良い。

なお、このように基準を近似直線とする場合、ウエハＷの位置及び姿勢の制御を、面位置計測装置６０の計測値に基づいて行うときには、少なくとも２つの計測点の計測値だけをその制御に用いればよい。

なお、基準としては、直線に限らず、２次曲線、３次曲線でもあってもよいことは勿論である。

＜計測点の配置＞
なお、上記実施形態では、面位置計測装置６０の計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nを、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを中心とする矩形枠の計測点領域ＭＡに沿って均等に配置したが、本発明はこれには限られない。

例えば、図１３（Ａ）に黒く塗りつぶして示されるように、計測点領域ＭＡの４辺のうち、３辺のみに計測点を配置するようにしてもよい。図１３（Ａ）では、露光領域ＩＡの−Ｘ側の辺に、計測点を配置したが、露光領域ＩＡの＋Ｘ側の辺に計測点を配置してもよいことは勿論である。

また、図１３（Ｂ）に示されるように、計測点領域ＭＡの４辺のうち、対向する２辺のみに計測点を配置するようにしてもよい。図１３（Ｂ）では、露光領域ＩＡの＋Ｙ側及び−Ｙ側の辺に、計測点を配置したが、露光領域ＩＡの＋Ｘ側及び−Ｘ側の辺に計測点を配置してもよいことは勿論である。

また、図１３（Ｃ）に示されるように、計測点領域ＭＡの４辺のうち、直交する２辺のみに計測点を配置するようにしてもよい。図１３（Ｃ）では、露光領域ＩＡの＋Ｙ’側及び−Ｘ’側の辺に計測点を配置したが、＋Ｙ’側及び＋Ｘ’側の辺、−Ｙ’側及び−Ｘ’側の辺、−Ｙ’側及び＋Ｘ’側の辺に計測点を配置してもよいことは勿論である。

図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）に示されるような計測点配置であった場合にも、上記実施形態又は上述したその変形例と同様にして、近似平面に対する偏差を基準として、センサ間オフセットを検出することができることはいうまでもない。この場合、上記実施形態と同様に、計測中に、干渉計システム１８の計測値を用いたウエハステージＷＳの位置及び姿勢制御を行っても良いし、面位置計測装置６０の同一直線上にない少なくとも３つの計測点の計測値に基づくウエハＷの位置及び姿勢制御を行っても良い。また、上述したように、幾つかの直線上に配置された計測点ごとに、センサ間オフセットを求めるようにしてもよい。この場合、面位置計測装置６０の少なくとも２つの計測点の計測値に基づいてウエハＷの位置及び姿勢制御を行う場合には、その制御は、少なくとも２つの計測点の計測値に基づいたものとなる。

また、上記実施形態では、計測点領域ＭＡに一列に計測点を配置したが、計測点を２列以上に配置するようにしてもよい。すなわち、この場合には、複数の計測点が、露光領域ＩＡの周りに対して少なくとも二重に配置されるようになる。

また、計測点領域ＭＡの矩形枠の大きさ及び計測点の間隔などは、上記実施形態のものに限られない。また、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nの配置によって形成される枠は、矩形枠状でなく、円形枠、５角形以上の枠など、どのような形状の枠であってもよい。また、枠の一部が突出しているようなものであってもよい。いずれにしても、計測点Ｓ₁〜Ｓ_Nは、露光領域ＩＡの外部に配置されていればよい。

上記実施形態では、干渉計システム１８におけるウエハステージＷＳのＺ位置の検出方法は、任意の方式のものを採用することができる。例えば、反射面のＸＹ面内の位置が、Ｚ位置に応じて変化するミラーに対して、ウエハステージＷＳからレーザを照射し、レーザの光路長の変動によって、ウエハステージＷＳのＺ位置の変位を検出するような方式を採用することができる。

また、上記実施形態では、ウエハステージＷＳが、ＸＹ平面内で移動するＸＹステージ３１と、Ｚ・チルト駆動部２９を介して搭載されたＺ、θｘ、θｙ方向に移動可能なウエハテーブルＷＴとを含んで構成される場合について説明したが、これに限らず、６自由度方向に移動可能な単一のステージであってもよい。

また、上記実施形態では、ウエハＷの半径３００ｍｍとしたが、これには限られず、ウエハＷの半径は、２００ｍｍや、５００ｍｍなどであってもよい。この場合には（特にウエハＷの半径が短い場合には）、ウエハＷの面位置を高精度に計測することができるように、面位置計測装置の計測点領域の一辺の長さを、適宜調整する必要が生じることもある。

また、上記実施形態では、ウエハＷの面位置を計測する面位置計測装置に、本発明を適用する場合について説明したが、レチクルＲの面位置を計測する複数の計測点を有する面位置計測装置が露光装置に備えられている場合には、その面位置計測装置における複数の計測点のセンサ間オフセットの検出に、本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、本発明の調整方法が、スキャナに適用された場合について説明したが、これに限らず、本発明の適用範囲がこれに限定されないのは勿論である。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式、ステップ・アンド・スティッチ方式、ミラープロジェクション・アライナー、及びフォトリピータなどにも好適に適用することができる。

この他、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体が満たされる液浸型露光装置などにも本発明を適用しても良い。また、上記実施形態では、ウエハステージを１つのみ有するシングルステージタイプの露光装置に限らず、ウエハステージを２つ有するツインステージタイプの露光装置、更にはウエハステージを多数有するマルチステージタイプの露光装置に本発明の計測方法及び露光方法を適用することとしても良い。

また、上記実施形態の露光装置における投影光学系の倍率は縮小系のみならず、等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系ＰＬは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。

なお、上記実施形態では、露光用照明光としてＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）等を用いる場合について説明したが、これに限らず、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、Ａｒ₂レーザ光（波長１２６ｎｍ）、銅蒸気レーザ、ＹＡＧレーザの高調波等を露光用照明光として用いることができる。また、例えば、真空紫外光として、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバレーザから発振される赤外域又は可視域の単一波長のレーザ光を、例えばエルビウム（Ｅｒ）（又はエルビウムとイッテルビウム（Ｙｂ）の両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。

上記実施形態の露光装置１００を製造する際には、複数のレンズから構成される照明系１０、投影光学系ＰＬを露光装置１００に組み込み光学調整をするとともに、多数の部品からなるレチクルステージＲＳ及びウエハステージＷＳ等を露光装置１００のボディに取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をする。なお、露光装置１００の製造は温度及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。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（または位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスク、あるいは光反射性の基板上に所定の反射パターンを形成した光反射型マスクを用いたが、これらのマスクに代えて、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターンまたは反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスクを用いてもよい。このような電子マスクは、例えば米国特許第６，７７８，２５７号公報に開示されている。ここではこの米国特許第６，７７８，２５７号公報を参照して援用する。

なお、上述の電子マスクとは、非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子との双方を含む概念である。ここで、非発光型画像表示素子は、空間光変調器（Spatial Light Modulator）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器と反射型空間光変調器とに分けられる。透過型空間光変調器には、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ：Liquid Crystral Display）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が含まれる。また、反射型空間光変調器には、ＤＭＤ（Digital Mirror DeviceまたはDigital Micro-mirror Device）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（EPD：ElectroPhoretic Display）、電子ペーパ（又は電子インク）、光回折ライトバルブ（Grating Light Value）等が含まれる。

また、自発光型画像表示素子には、ＣＲＴ（Cathod Ray Tube）、無機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display Panel）や、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだ固体光源アレイ（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＬＤ（Laser Diode）ディスプレイ等）等が含まれる。なお、周知のプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）の各画素に設けられている蛍光物質を取り除くと、紫外域の光を発光する自発光型画像表示素子となる。

半導体デバイスは、デバイスの製造、性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハＷを製作するステップ、上記実施形態の露光装置１００によりレチクルのパターンをウエハＷに転写するステップ、メモリリペアステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。

また、上記実施形態では、本発明が半導体製造用の露光装置に適用された場合について説明したが、本発明はこれには限られない。例えば、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用することができる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では、一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、蛍石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

また、本発明は、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられるデバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシン、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。

また、本発明は、上記各露光装置に限らず、被計測物体の面形状を複数の計測点で同時に計測する装置であれば、適用が可能である。例えば、顕微鏡装置でのオートフォーカス・レベリング制御機構などにも適用することが可能である。

以上説明したように、本発明の調整方法は、被計測物体の面位置を複数の計測点で計測する計測装置を調整するのに適している。

本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 図１の露光装置の制御系のブロック図である。 図３（Ａ）は、図１の露光装置を構成する面位置計測装置６０の複数の計測点の配置図であり、図３（Ｂ）は、その配置領域の一部の拡大図である。 ウエハを所定の間隔で格子状に区切った時の様子を示す図である。 本発明の一実施形態における面位置計測装置のセンサ間オフセットの検出処理における主制御装置２０の処理アルゴリズムを示すフローチャートである。 ウエハＷの面位置の計測を開始した時の様子及びその計測結果を示す図である。 ２回目のウエハＷの面位置の計測を行っている時の様子及びその計測結果を示す図である。 ｍ回目のウエハＷの面位置の計測を行っている時の様子及びその計測結果を示す図である。 複数の計測点での計測値から推定される近似平面の一例を示す図である。 本発明の一実施形態における面位置計測装置のセンサ間オフセットの検出処理における主制御装置２０の処理アルゴリズムの変形例を示すフローチャートである。 センサ間オフセットの検出対象となる計測点を示す図である。 複数の計測点での計測値から推定される近似平面及び各計測点における偏差の一例を示す図である。 図１３（Ａ）は、複数の計測点の配置例（その１）を示す図であり、図１３（Ｂ）は、複数の計測点の配置例（その２）を示す図であり、図１３（Ｃ）は、複数の計測点の配置例（その３）を示す図である。

符号の説明

１０…照明系、１２…レチクルステージ駆動部、１６…レチクル干渉計、１８…干渉計システム、１９…ステージ制御装置、２０…主制御装置、２８…ＸＹステージ、２９…Ｚ・チルト駆動部、３１…ＸＹ駆動部、６０…面位置計測装置、１００…露光装置、ＡＸ…光軸、ＡＳ…アライメント系、ＩＡ…露光領域、ＩＬ…照明光、ＭＡ…計測点領域、ＰＬ…投影光学系、ＰＬＡ…視野、Ｒ…レチクル、ＲＳ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ（被計測物体）、ＷＨ…ウエハホルダ、ＷＳ…ウエハステージ（移動体）、ＷＴ…ウエハテーブル。

Claims (12)

1. 投影光学系を介したパターンの像の投影領域の外側に配置され、かつ、前記投影光学系の光軸に関する被計測物体の面位置を計測する複数の計測点の所定基準に対する計測値の偏差の算出を、前記被計測物体上の複数の異なる位置に対して行う第１工程と；
   前記算出された前記各計測点での偏差に基づいて、その計測点の計測値のオフセット成分を算出する第２工程と；を含む調整方法。
2. 前記第２工程は、前記第１工程で算出された前記各計測点での偏差の平均値を前記オフセット成分とすることを特徴とする請求項１に記載の調整方法。
3. 前記第１工程で計測された前記各計測点の計測値の偏差の絶対値が所定の閾値を超えていた場合には、その計測値を、前記第２工程における偏差の平均値の算出には用いないようにすることを特徴とする請求項１又は２に記載の調整方法。
4. 前記複数の計測点は、前記投影領域を囲む矩形枠の少なくとも一部に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の調整方法。
5. 前記複数の計測点は、前記矩形枠の４辺のうちの３辺、対向する２辺、直交する２辺のいずれかに配置されていることを特徴とする請求項４に記載の調整方法。
6. 前記複数の計測点は、前記投影領域を、少なくとも二重に囲むように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の調整方法。
7. 前記第１工程では、
   前記被計測物体を保持する移動体の位置及び姿勢を制御しつつ、前記複数の計測点各々での前記被計測物体の面位置の計測を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の調整方法。
8. 前記所定基準は、前記被計測物体上の複数の異なる位置毎に、前記複数の計測点のうち、少なくとも一部の計測点での計測値から推定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の調整方法。
9. 前記所定基準は、前記少なくとも一部の計測点での計測値に基づいて最小二乗法を用いて推定される近似平面又は近似直線であることを特徴とする請求項７又は８に記載の調整方法。
10. 前記第１工程では、
    前記複数の計測点のうち、少なくとも２つの計測点の面位置の計測値に基づいて前記被計測物体の位置及び姿勢を制御しつつ、前記複数の計測点各々での前記被計測物体の面位置の計測を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の調整方法。
11. 前記所定基準は、前記少なくとも一部の計測点での計測値に基づいて最小二乗法を用いて推定された近似平面又は近似直線であり、
    前記第１工程では、
    前記所定基準が、前記近似平面である場合には、前記複数の計測点のうち、同一直線上にない少なくとも３つの計測点の面位置の計測値に基づいて前記被計測物体の位置及び姿勢を制御し、
    前記所定基準が、前記近似直線である場合には、前記複数の計測点のうち、その近似直線に沿った少なくとも２つの計測点の面位置の計測値に基づいて前記被計測物体の位置及び姿勢を制御することを特徴とする請求項８に記載の調整方法。
12. 前記第１工程では、
    前記被計測物体を保持する移動体を、前記投影光学系の光軸に直交する２次元面内で動かしたままで、前記被計測物体の面位置の計測を行うことを特徴とする請求項７〜１１のいずれか一項に記載の調整方法。
    

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