JP2010161112A - 露光装置の管理方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光装置の露光を中断して復帰動作を行った後で、露光装置の状態に大きい変化がない場合に、短時間に露光動作に移行できるようにする。
【解決手段】レチクルＲのパターンを介してウエハステージＷＳＴ上のウエハＷを露光する露光装置の管理方法において、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダ２０の清掃後にその露光装置をリセットする際に、その清掃及びリセットの前後に、ウエハステージＷＳＴのレーザ干渉計用の移動鏡２２Ａ，２２Ｙの曲がりを簡易的な計測方法で計測し、この計測結果の変動量が許容範囲を超えたときに、移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりをより詳細な計測方法で計測する。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光光でパターンを介して基板ステージ上の基板を露光する露光装置の管理技術、及びこの管理技術を用いるデバイス製造技術に関する。

例えば半導体デバイス等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するためのリソグラフィ工程中で使用されるステッパー等の一括露光型の投影露光装置又はスキャニングステッパー等の走査露光型の投影露光装置等の露光装置においては、露光を継続すると、露光対象のウエハ（又はガラスプレート等）に塗布されたフォトレジストから剥落したレジスト残滓がウエハホルダに付着して、ウエハの平面度が低下することがある。このような場合には、露光を中断してウエハステージを清掃位置に引き出した後、砥石等を用いて自動又はマニュアルでウエハホルダの上面を磨くことによって、そのレジスト残滓を除去していた（例えば、特許文献１参照）。さらに、ウエハホルダの清掃後には、露光装置の動作を初期化してから、通常の露光動作に復帰していた。
特開２００８−１６６６１６号公報

上述のようにウエハホルダの清掃を行うと、ウエハステージに外力が作用して、例えばレーザ干渉計からのレーザビームが照射される移動鏡の反射面の曲がりの状態が変化し、それ以降のレーザ干渉計の計測値に誤差が混入する恐れがある。そこで、ウエハホルダの清掃後に、常に例えば２軸のレーザ干渉計の計測値の差分を積算する方法又はテストプリントを行う方法等でその反射面の曲がりの状態を高精度に計測するものとした場合には、露光工程のスループットが低下する。

同様に、ウエハホルダの清掃以外にも、例えば何らかの要因で露光が中断した後で、露光装置の初期化を行う毎に、露光装置の状態を確認するための詳細な計測動作を行うものとすると、露光工程のスループットが低下する。
本発明はこのような事情に鑑み、露光装置において露光を中断して何らかの復帰動作を行った後に、露光装置の状態に大きい変化がない場合に、短時間に露光動作に移行できる露光装置の管理方法、及びこの管理方法を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明による露光装置の管理方法は、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターンを介して基板ステージ上の基板を露光する露光装置の管理方法において、その露光装置の復帰動作の前後に、その露光装置の装置状態を第１の計測方法で計測し、この計測結果の変動量が許容範囲を超えたときに、その装置状態をその第１の計測方法よりも計測される情報量が多い第２の計測方法で計測するものである。

また、本発明によるデバイス製造方法は、本発明の露光装置の管理方法で管理される露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、そのパターンが形成された基板を処理することと、を含むものである。

本発明によれば、例えば露光装置の露光を中断して何らかの復帰動作を行う場合に、その復帰動作の前後に、装置状態を簡易的な第１の計測方法で計測し、この計測結果の変動量が大きい場合に、より詳細な第２の計測方法で装置状態を計測している。従って、装置状態に大きい変化がない場合に、短時間に露光動作に移行できる。

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図１〜図６を参照して説明する。本実施形態は、一括露光型（静止露光型）の投影露光装置であるステッパー型の露光装置で露光を行う場合に本発明を適用したものである。
図１は、本実施形態に係る露光装置１００の概略構成を示す。図１において、露光装置１００は、アーク放電型の水銀ランプ及びシャッタ等を含む露光光源（不図示）と、この露光光源からの露光用の照明光（露光光）ＩＬによりレチクルＲ（マスク）を照明する照明光学系１０とを備えている。さらに、露光装置１００は、レチクルＲを位置決めするレチクルステージＲＳＴと、レチクルＲから射出された照明光ＩＬをフォトレジスト（感光材料）が塗布されたウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬと、ウエハＷの位置決め及び移動を行うウエハステージＷＳＴと、装置全体の動作を統括制御するコンピュータよりなる主制御系２と、その他の駆動系等とを備えている。以下、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、これに垂直な面内の直交する２方向にＸ軸及びＹ軸を取り、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸に平行な軸の周りの回転（傾斜）方向をそれぞれθｘ、θｙ、及びθｚ方向として説明を行う。

照明光ＩＬとしては、例えばｉ線（波長３６５ｎｍ）が使用されているが、ｉ線の他に、ｇ線、ｈ線、若しくはこれらの混合光等が使用できる。さらに、露光用の光源としては、水銀ランプ等の放電ランプの他に、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）若しくはＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）などの紫外パルスレーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生光源、固体レーザ（半導体レーザなど）の高調波発生装置なども使用することができる。

照明光学系１０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号明細書）などに開示されるように、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、ロッドインテグレータ、回折光学素子など）等を含む照度均一化光学系、照明光ＩＬの強度をモニタするインテグレータセンサ、レチクルブラインド（可変視野絞り）、及びコンデンサ光学系等を含んでいる。照明光学系１０は、レチクルブラインドで規定されたレチクルＲのパターン領域ＰＡを囲む矩形の照明領域１８Ｒを照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。また、通常照明、２極若しくは４極照明、又は輪帯照明等の照明条件に応じて、照明光学系１０内の瞳面における照明光ＩＬの強度分布が不図示の設定機構によって切り換えられる。

主制御系２の制御のもとで、露光量制御系（不図示）が照明光学系１０内のインテグレータセンサの出力に基づいて、ウエハＷのフォトレジストが適正露光量（ドーズ）で露光されるように、露光光源の出力及びシャッターの開閉（露光時間）を制御する。
照明光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域１８Ｒ内の回路パターンは、両側テレセントリック（又はウエハ側に片側テレセントリック）の投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率（例えば１／４，１／５等の縮小倍率）で、ウエハＷ上の一つのショット領域ＳＡ上の露光領域１８Ｗ（照明領域１８Ｒと共役な領域）に投影される。投影光学系ＰＬは例えば屈折系であるが、反射屈折系等も使用できる。レチクルＲのパターン面（レチクル面）及びウエハＷの表面（ウエハ面）がそれぞれ投影光学系ＰＬの物体面及び像面に配置される。

また、レチクルＲはレチクルホルダ（不図示）を介してレチクルステージＲＳＴ上に吸着保持され、レチクルステージＲＳＴはレチクルベース１２のＸＹ平面に平行な上面で微動して、レチクルＲのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角の微調整を行う。レチクルステージＲＳＴの少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む２次元的な位置の情報（位置情報）は、レチクルステージＲＳＴに設けられた移動鏡（又は鏡面加工された反射面）と、Ｘ軸のレーザ干渉計１４Ｘと、Ｙ軸の２軸のレーザ干渉計１４ＹＡ，１４ＹＢとを含むレチクル側干渉計システムによって計測されて、ステージ駆動系４及び主制御系２に供給される。ステージ駆動系４は、その位置情報及び主制御系２からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構（ボイスコイルモータなど）を介してレチクルステージＲＳＴの２次元的な位置を制御する。

なお、点線で示すように、レチクルステージＲＳＴの上方に、照明光学系１０の光軸をＸ方向に挟むように外側に退避可能なミラーを介して、例えば画像処理方式のレチクルアライメント系（以下、ＲＡ系という）４０Ａ，４０Ｂが配置されている場合もある。ＲＡ系４０Ａ，４０Ｂは、必要に応じて照明光ＩＬと同じ波長の照明光（アライメント光）を用いて、レチクルＲのパターン領域ＰＡをＸ方向に挟むように形成されているアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂと、ウエハステージＷＳＴ上の所定の基準マークの像との位置ずれ量を計測し、計測結果をアライメント制御部６に供給する。アライメント制御部６は、その計測結果を用いてレチクルＲのアライメントを行う。

ただし、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ内の後述の空間像計測系３４によってアライメントマーク１６Ａ，１６Ｂの像の位置を計測できるため、ＲＡ系４０Ａ，４０Ｂを省略することができる。
また、投影光学系ＰＬの＋Ｙ方向の側面において、ウエハＷ上のアライメントマークの位置を計測するオフアクシス方式で例えば画像処理方式のウエハアライメント系３８が不図示のフレームに保持されている。ウエハアライメント系３８の計測結果はアライメント制御系６に供給される。本実施形態では、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと、ウエハアライメント系３８の検出中心とは、Ｙ軸に平行な直線上に配置されている。

また、ウエハＷは、ウエハホルダ２０を介してウエハステージＷＳＴ上に吸着保持され、ウエハステージＷＳＴは、ウエハベース２６のＸＹ平面に平行な上面でＸ方向、Ｙ方向に移動するＸＹステージ２４と、Ｚチルトステージ２２とを備えている。Ｚチルトステージ２２は、例えばＺ方向に変位可能な３箇所のＺ駆動部（不図示）を個別に駆動して、Ｚチルトステージ２２（ウエハＷ）の光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）の位置、及びθｘ方向、θｙ方向の回転角を制御する。

さらに、投影光学系ＰＬの側面に、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応する米国特許第５，４４８，３３２号明細書）等に開示されるものと同様の構成の斜入射方式の多点のオートフォーカスセンサ（不図示）が設けられている。このオートフォーカスセンサによって、ウエハＷの表面の投影光学系ＰＬの像面に対するＺ方向へのデフォーカス量、及びθｘ、θｙ方向の傾斜角が求められて、ステージ駆動系４に供給される。ステージ駆動系４は、そのオートフォーカスセンサの計測結果に基づいて、ウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの像面に合焦されるように、Ｚチルトステージ２２を駆動する。

ウエハステージＷＳＴの２次元的な位置の情報（位置情報）を計測するために、ウエハステージＷＳＴのＺチルトステージ２２のＸ軸及びＹ軸にほぼ垂直な側面は鏡面加工された反射面とされ、その反射面が移動鏡として使用される。以下、Ｚチルトステージ２２のＸ軸及びＹ軸にほぼ垂直な側面の反射面をそれぞれＸ軸移動鏡２２Ｘ及びＹ軸移動鏡２２Ｙと呼ぶ。Ｘ軸移動鏡２２ＸのＹ方向の長さ（計測範囲）及びＹ軸移動鏡２２ＹのＸ方向の長さ（計測範囲）はほぼ同じである。なお、その反射面の代わりにロッド状の移動鏡を使用してもよい。また、Ｘ軸移動鏡２２Ｘに対向して、それぞれ投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ及びウエハアライメント系３８の検出中心を通りＺ軸に平行な直線を通るように、Ｘ軸に平行に計測ビーム（計測用レーザビーム）を照射する２台のＸ軸のレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦが不図示のフレームに保持されている。

また、Ｙ軸移動鏡２２Ｙに対向して、Ｙ軸に平行にＸ方向に所定間隔の計測ビームを照射する２台のＹ軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢが不図示のフレームに保持されている。レーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢからの計測ビームの中心は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸを通過している。本実施形態では、Ｘ軸のレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦの計測ビームのＹ方向の間隔ＤＸは、Ｙ軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢの計測ビームのＸ方向の間隔ＤＹに対して数倍（例えば３倍程度）広く設定されている。

レーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦはそれぞれ光軸ＡＸ及びウエハアライメント系３８の検出中心の位置でＺチルトステージ２２のＸ方向の位置を計測する。一例として、いわゆるアッベ誤差を低減するために、露光時にはレーザ干渉計３６ＸＰの計測値が使用され、ウエハのアライメント時にはレーザ干渉計３６ＸＦの計測値が使用される。また、Ｙ軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，ＹＢはそれぞれＺチルトステージ２２のＹ方向の位置を計測する。これら２つの計測値からＺチルトステージ２２のθｚ方向の回転角も計測できる。

Ｚチルトステージ２２の移動鏡２２Ｙ，２２Ｘと、レーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦと、レーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢとを含むウエハ側干渉計システムによって、Ｚチルトステージ２２（ウエハＷ）の少なくともＸ方向、Ｙ方向の位置、及びθｚ方向の回転角を含む２次元的な位置の情報（位置情報）が計測されて、ステージ駆動系４及び主制御系２に供給される。その位置情報はアライメント制御系６にも供給される。ステージ駆動系４は、その位置情報及び主制御系２からの制御情報に基づいて、不図示の駆動機構（リニアモータなど）を介して、ウエハステージＷＳＴのＸＹステージ２４の２次元的な位置を制御する。

なお、Ｚチルトステージ２２の移動鏡２２Ｘ，２２Ｙには或る程度の曲がりがあるため、予め移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりの状態が計測され、この計測結果がステージ駆動系４の記憶装置に記憶されている。そして、ステージ駆動系４が、レーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦ及びレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢの計測値をその記憶されている移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりで補正することによって、その曲がりの影響が低減されている。

また、ウエハステージＷＳＴのＺチルトステージ２２上のウエハホルダ２０の近傍には平板状の基準部材２８が固定され、基準部材２８上にＸ方向に所定間隔の十字型のスリットパターン３０Ａ，３０Ｂと２次元の基準マーク３２とが形成されている。Ｚチルトステージ２２内の基準部材２８の底面に、スリットパターン３０Ａ，３０Ｂを通過した光束を受光する空間像計測系３４が収納され、空間像計測系３４の検出信号がアライメント制御系６に供給されている。

空間像計測系３４は、後述の図７（Ａ）に示すように、スリットパターン３０Ａ（又は３０Ｂ）を通過した光束を集光するレンズ系３４Ｃと、集光された光束を受光するフォトダイオード等の光電センサ３４Ｄとを含んでいる。被検マークの投影光学系ＰＬによる像をスリットパターン３０Ａ（又は３０Ｂ）でＸ方向、Ｙ方向に走査しながら空間像計測系３４の検出信号を図１のアライメント制御系６で処理することによって、被検マークの像の位置を計測できる。さらに、ウエハステージＷＳＴでＺ方向の位置を変えながら、空間像計測系３４でテストレチクルのライン・アンド・スペースパターンの像のコントラストを計測することによって、投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置（像面）を求めることも可能である。

図１において、基準部材２８を用いることによって、アライメント制御系６は、レチクルＲのパターン像の中心（露光中心）とウエハアライメント系３８の検出中心とのＸ方向、Ｙ方向の間隔（位置関係）であるベースラインを計測できる。また、アライメント制御系６は、ウエハアライメント系３８の検出結果からウエハＷの全部のショット領域の配列座標を算出し、これらの配列座標及びベースラインの情報を主制御系２に供給する。これらの情報に基づいて主制御系２は、ウエハＷの各ショット領域の露光時に、当該ショット領域とレチクルＲのパターン像とが正確に重なり合うようにステージ駆動系４を制御する。

ウエハＷの露光時には、ウエハＷ上の一つのショット領域とレチクルＲのパターン像とを重ね合わせ、照明光学系１０から所定の露光時間だけレチクルＲに照明光ＩＬを照射して、当該ショット領域にレチクルＲのパターン像を転写露光する動作と、ウエハステージＷＳＴを駆動してウエハＷをＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とが繰り返される。このようにステップ・アンド・リピート方式でウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターン像が露光される。

さて、このような露光動作を多数のウエハについて継続して行うと、ウエハのレジスト残滓が次第にウエハステージＷＳＴのウエハホルダ２０の上面に付着し、その上に保持されているウエハの表面に凹凸が生じて、局所的な平面度（ローカルフラットネス）が低下することがある。その結果、オートフォーカス制御を行っても、ウエハの表面に部分的に像面に対して焦点深度の範囲から外れる部分が残り、この部分に転写されるパターンの精度が低下する。そこで、ウエハホルダ２０に所定量以上のレジスト残滓が付着したと判定された場合には、ウエハホルダ２０の清掃を行って、露光装置のリセットである初期化（例えばレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦ及び３６ＹＡ，３６ＹＢの計測値のリセット等を含む）を行う必要がある。さらに、ウエハホルダ２０の清掃を行うと、Ｚチルトステージ２２の移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりの状態が変化する恐れがあるため、その曲がりの状態について検査を行った後に、通常の露光動作に復帰する必要がある。

以下、本実施形態の露光装置１００において、ウエハホルダ２０を清掃してから通常の露光動作に復帰するまでの動作の一例につき図２のフローチャートを参照して説明する。この動作は主制御系２によって制御される。先ず、図２のステップ１０１において、事前チェックとして、ウエハステージＷＳＴ上のウエハを排出した後、ウエハステージＷＳＴのＺチルトステージ２２のＹ軸移動鏡２２Ｙの曲がりの簡易計測を行って、計測結果を記憶する。この場合、最初に図３（Ａ）に示すように、例えばＸ軸のレーザ干渉計３６ＸＰからの計測ビームがＸ軸移動鏡２２Ｘのほぼ中央に照射され、かつＹ軸の２軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢからの間隔ＤＹの計測ビームがＹ軸移動鏡２２Ｙの−Ｘ方向の端部に照射されるようにウエハステージＷＳＴを位置決めし、レーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢの計測値の差分ΔＹをステージ駆動系４を介して主制御系２内の記憶装置に取り込む。

次に、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の回転角を固定した状態で、ウエハステージＷＳＴを−Ｘ方向に間隔ＤＹに等しいステップ量ＳＹだけ移動して、２点鎖線で示す位置Ｐ１に停止させて、レーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢの計測値の差分ΔＹを取り込む。以下、同様に、ウエハステージＷＳＴを−Ｘ方向にステップ量ＳＹずつ移動してレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢの計測値の差分ΔＹを取り込む動作を、図３（Ｂ）に示すように、レーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢからの計測ビームがＹ軸移動鏡２２Ｙの＋Ｘ方向の端部に照射されるまで繰り返す。この結果、図３（Ｃ）に示すように、Ｘ方向に間隔ＤＹで配列される一連の差分ΔＹが計測結果として記憶される。図３（Ｄ）に示すように、Ｘ軸上の各計測点でそれまでの差分ΔＹを積算した積算値ΣΔＹを求めることによって、Ｙ軸移動鏡２２Ｙの曲がりを表す補間曲線２２ＹＣが得られる。しかしながら、この事前チェックの段階では積算値ΣΔＹまでは計算しない。

次のステップ１０２において、事前チェックとして、ウエハステージＷＳＴのＸ軸移動鏡２２Ｘの曲がりの差分を用いた簡易計測を行って、計測結果を記憶する。この場合、最初に図４（Ａ）に示すように、例えばＹ軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢからの計測ビームがＹ軸移動鏡２２Ｙのほぼ中央に照射され、かつＸ軸の２軸のレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦからの間隔ＤＸ（＞ＤＹ）の計測ビームがＸ軸移動鏡２２Ｘの＋Ｙ方向の端部に照射されるようにウエハステージＷＳＴを位置決めし、レーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦの計測値の差分ΔＸをステージ駆動系４を介して主制御系２内の記憶装置に取り込む。

次に、ウエハステージＷＳＴのθｚ方向の回転角を固定して、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向に間隔ＤＸに等しいステップ量ＳＸだけ移動して、２点鎖線で示す位置Ｐ２に停止させて、レーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦの計測値の差分ΔＸを取り込む。以下、同様に、ウエハステージＷＳＴを＋Ｙ方向にステップ量ＳＸだけ移動してレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦの計測値の差分ΔＸを取り込む動作を、図４（Ｂ）に示すように、レーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦからの計測ビームがＸ軸移動鏡２２Ｘの−Ｙ方向の端部に照射されるまで繰り返す。この結果、図４（Ｃ）に示すように、Ｙ方向に間隔ＤＸで配列される複数の差分ΔＸが計測結果として記憶される。しかしながら、間隔ＤＸは図３（Ａ）の間隔ＤＹよりもかなり大きいため、得られる差分ΔＸの個数は数個であり、Ｘ軸移動鏡２２Ｘの曲がりを高精度に評価するには不十分である。

従って、図４（Ｄ）に示すように、Ｙ軸上の各計測点でそれまでの差分ΔＸを積算した積算値ΣΔＸを求めても、その補間曲線２２ＸＣはＸ軸移動鏡２２Ｘの曲がりを高精度には表していない。なお、この場合にも、積算値ΣΔＸまでは計算しない。
次に、図５（Ａ）に示すように、ウエハステージＷＳＴを清掃位置、即ち投影光学系ＰＬの下方から離れた位置に移動した後（ステップ１０３）、砥石５１を回転機構（不図示）によって自動的に、又はマニュアルで、ウエハホルダ２０の多数の凸部２０ａの上端部を回転させるように移動して、ウエハホルダ２０を清掃する（ステップ１０４）。その後、ウエハステージＷＳＴをウエハのローディング位置（ここでは清掃位置と同じとする）に移動して（ステップ１０５）、露光装置の初期化であるリセットを行う（ステップ１０６）。これによって、レーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦ及び３６ＹＡ，３６ＹＢの計測値のリセット等が行われる。

その後、図５（Ｂ）に示すように、ウエハステージＷＳＴ上にフォトレジストが塗布されていない平面度の良好な計測用ウエハＷＴをロードして、例えば基準平面板との間の干渉縞等を観察して計測用ウエハＷＴのローカルフラットネスを計測する（ステップ１０７）。そして、そのローカルフラットネスが許容範囲内かどうかを判定し（ステップ１０８）、それが許容範囲に入っていない場合には、ステップ１０３に戻り、ウエハホルダ２０の清掃及びローカルフラットネスの計測を繰り返す。一方、ステップ１０８において、計測用ウエハＷＴのローカルフラットネスが許容範囲内である場合には、計測用ウエハＷＴを排出した後、動作はステップ１０９に移行して、事後チェックとして、ステップ１０１と同じくウエハステージＷＳＴのＹ軸移動鏡２２Ｙの曲がりの簡易計測を行って、計測結果を記憶する。これによって、図３（Ｃ）と同様の一連の差分ΔＹのデータが得られる。次のステップ１１０において、事後チェックとして、ステップ１０２と同様にウエハステージＷＳＴのＸ軸移動鏡２２Ｘの曲がりの差分を用いた簡易計測を行って、計測結果を記憶する。これによって、図４（Ｃ）と同様の複数の差分ΔＸのデータが得られる。

次に主制御系２は、ステップ１０９、１１０の計測結果のステップ１０１、１０２の計測結果からの変動量が許容範囲内かどうかを調べる（ステップ１１１）。この場合、一例として図３（Ｃ）の一連の差分ΔＹの２回の計測結果の差分の自乗和、及び図４（Ｃ）の複数の差分ΔＸの２回の計測結果の差分の自乗和がそれぞれ所定の許容値以下であれば、ステップ１０９、１１０の計測結果はステップ１０１、１０２の計測結果と同じ程度であり、ウエハステージＷＳＴの移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりの状態はウエハホルダ２０の清掃によって変化しなかったものと判定して、ウエハホルダ２０の清掃は完了する。この後の露光動作では、既に計測されて記憶されている移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりのデータに基づいてレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦ及び３６ＹＡ，３６ＹＢの計測値の補正が高精度に行われる。

一方、ステップ１１１において、図３（Ｃ）の一連の差分ΔＹの２回の計測結果の差分の自乗和、及び／又は図４（Ｃ）の複数の差分ΔＸの２回の計測結果の差分の自乗和がそれぞれその許容値を超えているときには、ウエハステージＷＳＴの移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりの状態がウエハホルダ２０の清掃によって変化したものと判定して、動作はステップ１１２に移行して、移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりを高精度に計測する。即ち、先ず露光装置のリセットを行った後（ステップ１１２）、Ｙ軸移動鏡２２Ｙの曲がりを計測する（ステップ１１３）。この場合には、ステップ１０１と同様に、図３（Ｃ）の一連の差分ΔＹを計測した後、図３（Ｄ）に示す積算値ΣΔＹを計算し、さらに補間曲線２２ＹＣを求める。この補間曲線２２ＹＣのデータがＹ軸移動鏡２２Ｙの曲がりのデータとしてステージ駆動系４の記憶装置に記憶される。

次に、Ｘ軸移動鏡２２Ｘの曲がりを差分値から計測する（ステップ１１４）。この場合には、ステップ１０２と同様に、図４（Ｃ）の複数の差分ΔＸを計測した後、図４（Ｄ）に示す積算値ΣΔＸを計算し、さらに補間曲線２２ＸＣを求める。この補間曲線２２ＸＣのデータがＸ軸移動鏡２２Ｘの曲がりのデータとしてステージ駆動系４の記憶装置に記憶される。しかしながら、このようにして求められたＸ軸移動鏡２２Ｘの曲がりのデータは、２本の計測ビームの間隔ＤＸが広いため、間隔ＤＸより小さい周期の曲がりの情報を含んでいない。

そこで、露光装置のリセットをした後（ステップ１１５）、ステップ１１６において、テストプリントによってＸ軸移動鏡２２Ｘの曲がりを高精度に計測する。即ち、図１のレチクルステージＲＳＴ上に評価用マークが形成されたテストレチクル（不図示）をロードして、ウエハステージＷＳＴ上にフォトレジストが塗布された未露光のウエハＷ１をロードした後、Ｘ軸のレーザ干渉計３６ＸＰの計測値が一定値となるようにウエハステージＷＳＴを所定ステップ量ずつ＋Ｙ方向に移動しながら、図６（Ａ）に示すように、ウエハＷ１上のＹ方向に周期ＤＸ１（図６（Ｂ）参照）で配列される一連のショット領域ＳＡ１，ＳＡ２，…，ＳＡｎ（ｎは例えば１０以上）にそのテストレチクルのパターンの像を露光する。周期ＤＸ１は例えば図３（Ａ）のＹ軸のレーザ干渉計３６ＹＡ，３６ＹＢからの計測ビームの間隔ＤＹと同程度である。その後、ウエハＷ１の現像を行い、現像後にウエハＷ１上に形成される一連の評価用パターン（レジストパターン）の位置ずれ量を不図示の計測装置で計測する。

図６（Ｂ）は、その一連の評価用パターンの一部を示す拡大図である。図６（Ｂ）において、ショット領域ＳＡ１，ＳＡ２のＹ方向の端部にはそれぞれ１対の評価用パターンＷＭＡ，ＷＭＢが形成され、図６（Ａ）の他のショット領域ＳＡ３〜ＳＡｎにもそれぞれ同様の評価用パターンが形成されている。この場合、その計測装置によって、ショット領域ＳＡ１の評価用パターンＷＭＢとショット領域ＳＡ２の評価用パターンＷＭＡとのＸ方向の間隔を位置ずれ量ΔＸＴ１として計測し、同様に隣接するショット領域ＳＡｉ，ＳＡ（ｉ＋１）間の位置ずれ量ΔＸＴｉ（ｉ＝１〜（ｎ−１））を計測する。この位置ずれ量ΔＸＴｉはＸ軸移動鏡２２Ｘの曲がりを表しているため、位置ずれ量ΔＸＴｉを補間した曲線のデータがＸ軸移動鏡２２Ｘの曲がりのデータとしてステージ駆動系４の記憶装置に記憶される。

その後、露光装置のリセットをしてウエハホルダ２０の清掃が終了する（ステップ１１７）。この後、露光装置１００は通常の露光動作に復帰できる。
本実施形態においては、ウエハホルダ２０の清掃によって、移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりの変動量が許容範囲を超えるほどにウエハステージＷＳＴが影響を受けることはあまりない。従って、ウエハホルダ２０の清掃によって、移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりがほとんど変化しない通常の場合には、長い時間を要する移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりの高精度な（詳細な）計測（ステップ１１３、１１６）を行う必要がないため、露光工程のスループットを向上できる。

本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
（１）本実施形態の露光装置の管理方法は、照明光ＩＬでレチクルＲのパターンを介してウエハステージＷＳＴ上のウエハＷを露光する露光装置１００の管理方法において、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダ２０の清掃及び露光装置１００のリセットを行う復帰動作（ステップ１０４、１０６）の前後に、装置状態としての移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりを簡易的な計測方法で計測し（ステップ１０１、１０２及び１０９、１１０）、その２回の計測結果の変動量が許容範囲を超えたときに、移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりをその簡易的な計測方法よりも計測される情報量が多い詳細な（より高精度な）計測方法で計測している（ステップ１１３、１１６）。

本実施形態によれば、露光装置１００の露光を中断して、ウエハホルダ２０の清掃及び露光装置１００のリセットを行う復帰動作によって、移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりの変動量が少ない通常の場合には、移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりをその詳細な方法で計測する必要がないため、短時間に露光動作に移行できる。従って、露光を中断してウエハホルダ２０の清掃を行っても、移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりを高精度にモニタすることと、露光工程のスループットを高く維持することとを両立できる。

（２）また、その移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりの簡易的な計測方法は、テストプリントを行う必要がなく、その詳細な計測方法よりも計測時間がかなり短いため、ウエハホルダ２０の清掃毎にその簡易的な計測を実行しても、露光工程のスループットはほとんど低下しない。
（３）また、ウエハホルダ２０の清掃を行う場合には、レーザ干渉計用の移動鏡２２Ｘ，２２Ｙ（反射面）の曲がりが変化する恐れがあるため、移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりによって装置状態を評価できる。

（４）また、ステップ１０１、１０２における移動鏡２２Ｙ，２２Ｘの曲がりの簡易的な計測方法は、２つの計測ビームを介して計測される１組の２つの計測値の差分を求めることであるため、計測に要する時間が短くできる。
一方、ステップ１１６におけるＸ軸の移動鏡２２Ｘの曲がりの詳細な計測方法は、テストプリントによってウエハＷ１上に形成される複数のショット領域の評価用パターンの位置ずれ量を計測することであるため、Ｘ軸のレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦからの計測ビームの間隔が広い場合でも、移動鏡２２Ｘの曲がりを高精度に計測できる。
なお、そのテストプリント時には、例えば予め位置の基準となる複数のマークが形成された基準ウエハを使用してもよい。

次に本発明の実施形態の他の例につき図７（Ａ）、図７（Ｂ）を参照して説明する。この実施形態でも図１の露光装置１００を使用するが、ウエハホルダ２０の清掃を行ってから露光動作に復帰する動作の前後に、装置状態として投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置（像面）を計測する点が異なっている。
即ち、ウエハホルダ２０の清掃の前に、図７（Ａ）に示すように、Ｘ方向及びＹ方向に周期性を持つライン・アンド・スペースパターン（以下、Ｌ＆Ｓパターンという）５２Ｘ及び５２Ｙが形成されたテストレチクルＲＴをレチクルステージＲＳＴ上にロードして、ウエハステージＷＳＴのスリットパターン３０Ａを通過した光束を空間像計測系３４で検出することによって、Ｌ＆Ｓパターン５２Ｙ（又は５２Ｘ）の像のコントラストＣＯを計測する。さらに、ウエハステージＷＳＴによってスリットパターン３０ＡのＺ位置を例えば所定のステップ量ＳＺずつ変えてそのＬ＆Ｓパターンの像のコントラストＣＯを複数回計測することで、図７（Ｂ）の曲線５３Ａで近似できるコントラストＣＯの変化が得られ、この曲線５３Ａからベストフォーカス位置ＢＦ１が検出される。

この場合、それに続くウエハホルダ２０の清掃の後で、再び図７（Ａ）に示すように、スリットパターン３０ＡのＺ位置をステップ量ＳＺずつ変えてＬ＆Ｓパターン５２Ｙ（又は５２Ｘ）の像のコントラストＣＯを計測することで、図７（Ｂ）の点線の曲線５３Ｂで近似できるコントラストＣＯの変化が得られ、この曲線５３Ｂからベストフォーカス位置ＢＦ２が検出される。そして、その２回のベストフォーカス位置の計測結果の変動量ΔＢＦが所定の許容範囲を超えた場合に、スリットパターン３０ＡのＺ位置をステップ量ＳＺよりも微細なステップ量で変化させながら空間像計測系３４によって投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を計測し、この計測結果を装置状態として例えばステージ駆動系４の記憶装置に記憶する。これによって、ウエハホルダ２０の清掃によってベストフォーカス位置の変動量が少ない場合には、短時間で通常の露光動作に復帰できる。

なお、ウエハホルダ２０の清掃の前後に計測する装置状態は、図１のウエハアライメント系３８の計測再現性でもよい。この場合には、簡易的な計測再現性の評価は、例えばウエハアライメント系３８で基準部材２８の基準マーク３２を複数回計測することによって行われ、より詳細な計測再現性の評価は、例えば基準マーク３２をより多くの回数計測することによって行われる。

また、上記の実施形態ではウエハステージＷＳＴの位置がレーザ干渉計３６ＸＰ，３６ＸＦ等で計測されているため、装置状態の一例としてウエハステージＷＳＴの移動鏡２２Ｘ，２２Ｙの曲がりが計測されている。しかしながら、本発明を、例えば特開２００８−３００８３９号公報に開示されているように、ウエハステージＷＳＴの位置を所定の回折格子を検出するエンコーダによって計測する露光装置に適用する場合には、装置状態としては例えば投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置又はウエハアライメント系３８の計測再現性を計測すればよい。

また、上記の実施形態では、露光装置の復帰動作は、ウエハステージＷＳＴのウエハホルダ２０の清掃時に行われているが、その復帰動作は、例えばウエハステージＷＳＴ上のウエハをマニュアルで交換又は排出する場合にも行われる。従って、このような復帰動作を行う場合にも本発明が適用できる。
また、上記の実施形態の露光装置１００を用いて半導体デバイス等の電子デバイス（又はマイクロデバイス）を製造する場合、電子デバイスは、図８に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ２２１、この設計ステップに基づいたレチクル（マスク）を製作するステップ２２２、デバイスの基材である基板（ウエハ）を製造してレジストを塗布するステップ２２３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンを基板（感光基板）に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱（キュア）及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ２２４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２２５、並びに検査ステップ２２６等を経て製造される。

言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置の管理方法で管理された露光装置１００を用いて基板（ウエハ）を露光することと、露光された基板を処理すること（ステップ２２４）とを含んでいる。この際に、上記の実施形態によれば、スループットを低下させることなく露光装置の状態を良好に維持できるため、高いスループットで高精度に電子デバイスを製造できる。

なお、本発明は、上述の一括露光型の露光装置で露光する場合の他に、スキャニングステッパー等の走査露光型の露光装置で露光する場合にも適用できる。さらに、本発明は、例えば国際公開第２００４／０５３９５５号パンフレット、又は欧州特許出願公開第１４２０２９８号明細書等に開示されている液浸型露光装置で露光する場合にも同様に適用することができる。

また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、ＭＥＭＳ(Microelectromechanical Systems)、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の露光工程にも適用することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

実施形態の一例で使用される露光装置を示す斜視図である。 ウエハホルダ２０を清掃する場合の動作の一例を示すフローチャートである。 （Ａ）は移動鏡２２Ｙの曲がり計測の始めのウエハステージＷＳＴを示す図、（Ｂ）はその曲がり計測の終わりのウエハステージＷＳＴを示す図、（Ｃ）は２軸のＹ軸レーザ干渉計の計測値の差分を示す図、（Ｄ）はその差分の積算値を示す図である。 （Ａ）は移動鏡２２Ｘの曲がり計測の始めのウエハステージＷＳＴを示す図、（Ｂ）はその曲がり計測の終わりのウエハステージＷＳＴを示す図、（Ｃ）は２軸のＸ軸レーザ干渉計の計測値の差分を示す図、（Ｄ）はその差分の積算値を示す図である。 （Ａ）はウエハホルダ２０の清掃時の要部を示す斜視図、（Ｂ）はウエハホルダ２０上に計測用ウエハを載置した状態の要部を示す斜視図である。 （Ａ）はウエハ上の一連のショット領域に評価用マークの像を露光した状態のウエハステージＷＳＴを示す平面図、（Ｂ）は図６（Ａ）中のショット領域ＳＡ１，ＳＡ２を示す拡大平面図である。 （Ａ）はベストフォーカス位置計測時の露光装置の要部を示す一部を切り欠いた図、（Ｂ）はＬ＆Ｓパターンの像のコントラストの変化の一例を示す図である。 電子デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。

Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ、２…主制御系、４…ステージ駆動系、１０…照明光学系、２０…ウエハホルダ、２２…Ｚチルトステージ、２２Ｘ，２２Ｙ…移動鏡、２８…基準部材、３０Ａ，３０Ｂ…スリットパターン、３４…空間像計測系、３６ＸＰ，３６ＸＦ，３６ＹＡ，３６ＹＢ…レーザ干渉計、３８…ウエハアライメント系

Claims (10)

1. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターンを介して基板ステージ上の基板を露光する露光装置の管理方法において、
   前記露光装置の復帰動作の前後に、前記露光装置の装置状態を第１の計測方法で計測し、
   該計測結果の変動量が許容範囲を超えたときに、前記装置状態を前記第１の計測方法よりも計測される情報量が多い第２の計測方法で計測することを特徴とする露光装置の管理方法。
2. 前記第１の計測方法は、前記第２の計測方法よりも計測に要する時間が短いことを特徴とする請求項１に記載の露光装置の管理方法。
3. 前記装置状態は、前記基板ステージの位置情報をレーザ干渉計で計測するために前記基板ステージに設けられる反射面の曲がり情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置の管理方法。
4. 前記反射面の曲がり情報に関する前記第１の計測方法は、
   前記反射面に２軸の計測ビームを照射して前記基板ステージを移動し、前記２軸の計測ビームを介して計測される１組の２つの計測値の差分を求めることを特徴とする請求項３に記載の露光装置の管理方法。
5. 前記反射面の曲がり情報に関する前記第２の計測方法は、
   前記基板ステージを移動しながら所定のパターンを介して前記基板を露光し、前記基板上に形成される複数のパターンの配列情報を計測することを特徴とする請求項３又は４に記載の露光装置の管理方法。
6. 前記装置状態は、前記パターンの像を前記基板上に投影する投影光学系のフォーカス位置であり、
   前記フォーカス位置を前記第１の計測方法で計測するときの分解能に比べて、前記フォーカス位置を前記第２の計測方法で計測するときの分解能はより微細であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置の管理方法。
7. 前記装置状態は、前記基板のマークを検出するマーク検出系の計測再現性であることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置の管理方法。
8. 前記露光装置の復帰動作は、前記基板ステージ上で前記基板を吸着保持する保持部材の清掃を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の露光装置の管理方法。
9. 前記露光装置の復帰動作は、前記露光装置の初期化動作を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の露光装置の管理方法。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の露光装置の管理方法で管理される露光装置を用いて基板上に感光層のパターンを形成することと、
    前記パターンが形成された基板を処理することと、を含むデバイス製造方法。

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