JP2023088697A - 露光装置、露光方法及び物品の製造方法 - Google Patents

露光装置、露光方法及び物品の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ステージ制御残差を抑制するのに有利な技術を提供する。【解決手段】原版を介して基板を露光する露光装置であって、前記基板を保持する基板ステージと、前記基板の露光すべき複数の露光領域のそれぞれについて、当該露光領域の複数の計測点の高さ方向の表面位置を取得する取得部と、前記取得部で取得された前記表面位置に基づいて、前記複数の露光領域のそれぞれを露光する際の前記高さ方向に関する前記基板ステージの駆動を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数の露光領域のそれぞれについて、前記取得部で取得された前記表面位置から前記露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面を求め、前記複数の露光領域のうち、前記近似面に関する情報が所定の範囲を超えていない第１露光領域については、前記第１露光領域よりも前に露光された露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面から得られた前記駆動に関する補正値に基づいて、前記駆動を制御することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図６

Description

本発明は、露光装置、露光方法及び物品の製造方法に関する。
半導体素子などのデバイスを製造するフォトリソグラフィ工程では、原版（レチクル又はマスク）を、投影光学系を介して、基板に転写する露光装置が用いられている。このような露光装置として、一般的に、ステップ・アンド・リピート方式を採用した露光装置（ステッパー）と、ステップ・アンド・スキャン方式を採用した露光装置（スキャナー）とが知られている。
露光装置では、原版のパターンを基板に正確に転写するために、原版と基板との位置合わせ（アライメント）に加えて、焦点（フォーカス）位置合わせを高精度に行うことが求められ、それに関する技術も提案されている（特許文献１及び２参照）。なお、フォーカス位置合わせとは、投影光学系の像面と基板の表面との位置合わせを意味する。
特許文献１には、基板の被処理領域（露光領域）の位置を計測した結果から被処理領域を多項式（近似面形状）で表現して、フォーカス補正値をフィードフォワード処理することでフォーカス追従性（フォーカス残差）を改善する技術が開示されている。また、特許文献２には、基板の複数の位置を計測した結果から異常値を除去して算出されたフォーカス補正値を用いてフォーカス制御する技術が開示されている。
特開２００５－１２９６７４号公報 特開２０１６－１００５９０号公報
しかしながら、露光領域ごとに、フォーカス位置合わせに用いられるフォーカス補正値が変動すると、フォーカス位置合わせにおける基板ステージ（基板）の駆動制御に関する残差、即ち、ステージ制御残差が発生しやすくなってしまう懸念がある。
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、ステージ制御残差を抑制するのに有利な技術を提供することを例示的目的とする。
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、原版を介して基板を露光する露光装置であって、前記基板を保持する基板ステージと、前記基板の露光すべき複数の露光領域のそれぞれについて、当該露光領域の複数の計測点の高さ方向の表面位置を取得する取得部と、前記取得部で取得された前記表面位置に基づいて、前記複数の露光領域のそれぞれを露光する際の前記高さ方向に関する前記基板ステージの駆動を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数の露光領域のそれぞれについて、前記取得部で取得された前記表面位置から前記露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面を求め、前記複数の露光領域のうち、前記近似面に関する情報が所定の範囲を超えていない第１露光領域については、前記第１露光領域よりも前に露光された露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面から得られた前記駆動に関する補正値に基づいて、前記駆動を制御することを特徴とする。
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される実施形態によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、例えば、ステージ制御残差を抑制するのに有利な技術を提供することができる。
本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。 照射系と、受光系と、基板上の計測点との関係の一例を示す図である。 基板上のショット領域に形成される計測点と、露光領域との関係を示す図である。 基板上のショット領域における計測点と、各計測点における表面位置の計測結果とを示す図である。 各計測点における表面位置の計測結果の一例を示す図である。 近似面に対して設定される閾値の一例を示す図である。 基板上の欠けショット領域における計測点と、各計測点における表面位置の計測結果とを示す図である。 欠けショット領域における複数の計測点の位置関係を示す図である。 欠けショット領域の近似面に対して設定される閾値の一例を示す図である。 欠けショット領域の近似面に対して設定される閾値の一例を示す図である。 露光領域の表面の実際の断面形状、予測断面形状、及び、露光領域の近似面に対して設定される閾値の一例を示す図である。 露光処理を説明するためのフローチャートである。 ステージ制御残差が改善されることを説明するための図である。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。更に、添付図面においては、同一もしくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
図１は、本発明の一側面としての露光装置８０の構成を示す概略図である。露光装置８０は、半導体素子などのデバイスの製造工程であるリソグラフィ工程に用いられ、原版（レチクル又はマスク）を用いて基板にパターンを形成するリソグラフィ装置である。露光装置８０は、原版を介して基板を露光して、原版のパターンを基板に転写する露光処理を行う。
露光装置８０は、本実施形態では、原版と基板とを走査方向に駆動しながら基板を露光（走査露光）して、原版のパターンを基板に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）である。但し、露光装置８０は、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光方式を採用することも可能である。
なお、本明細書及び添付図面では、後述の投影光学系１４の光軸に沿った方向をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面に平行な方向であり、互いに垂直な２つの方向をＸ軸、Ｙ軸とするＸＹＺ座標系で方向を示す。また、ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とする。また、Ｘ軸回りの回転方向、Ｙ軸回りの回転方向、Ｚ軸回りの回転方向を、それぞれ、ωＸ方向、ωＹ方向、ωＺ方向とする。以下の記載では、Ｚ方向を高さ方向と称することがある。
露光装置８０は、図１に示すように、照明光学系１１と、原版１２を保持する原版ステージ１３と、投影光学系１４と、基板１５を保持する基板ステージ１６と、第１計測部１８と、第２計測部１９と、第３計測部１７と、制御部２０とを有する。
制御部２０は、例えば、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータ（情報処理装置）で構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従って露光装置８０の各部を統括的に制御する。制御部２０は、本実施形態では、原版１２に形成されたパターンを基板１５に転写する（基板１５を走査露光する）露光処理を制御する。
照明光学系１１は、マスキングブレードなどの遮光部材を含み、エキシマレーザなどの光源（不図示）から射出された光を、例えば、Ｘ方向に長手方向を有する帯状又は円弧状のスリット光に整形し、かかるスリット光で原版１２の一部を照明する。
原版１２及び基板１５は、それぞれ、原版ステージ１３及び基板ステージ１６に保持され、投影光学系１４を介して、光学的に共役な位置に配置される。
投影光学系１４は、所定の投影倍率（例えば、１／２倍や１／４倍）を有し、原版１２に形成されたパターンを基板１５に投影する。原版１２のパターンが投影された基板１５の領域（即ち、スリット光が照射される領域であって、ショット領域に対する露光の単位となる領域）を、以下では、露光領域２１と称する。
原版ステージ１３及び基板ステージ１６は、投影光学系１４の光軸（スリット光の光軸）と垂直な方向（例えば、Ｙ方向）に駆動可能に構成されている。原版ステージ１３と基板ステージ１６とは、互いに同期させながら、投影光学系１４の投影倍率に応じた速度比で相対的に駆動（走査）する。これにより、基板上で露光領域２１を走査させて、原版１２のパターンを基板１５（ショット領域）に転写することができる。このような走査露光を基板上の複数のショット領域のそれぞれに順次繰り返すことで、１つの基板１５に対する露光処理を完了させる。
第１計測部１８は、例えば、レーザ干渉計を含み、原版ステージ１３の位置を計測する。第１計測部１８に含まれるレーザ干渉計は、例えば、レーザ光を、原版ステージ１３に設けられた反射板１３ａに照射し、反射板１３ａで反射されたレーザ光を検出することで、原版ステージ１３における基準位置からの変位を計測する。第１計測部１８は、原版ステージ１３における基準位置からの変位に基づいて、原版ステージ１３の現在の位置を取得することができる。
第２計測部１９は、例えば、レーザ干渉計を含み、基板ステージ１６の位置を計測する。第２計測部１９に含まれるレーザ干渉計は、例えば、レーザ光を、基板ステージ１６に設けられた反射板１６ａに照射し、反射板１６ａで反射されたレーザ光を検出することで、基板ステージ１６における基準位置からの変位を計測する。第２計測部１９は、基板ステージ１６における基準位置からの変位に基づいて、基板ステージ１６の現在の位置を取得することができる。
第１計測部１８で取得された原版ステージ１３の現在の位置、及び、第２計測部１９で取得された基板ステージ１６の現在の位置に基づいて、制御部２０において、原版ステージ１３及び基板ステージ１６のＸＹ方向に関する駆動が制御される。なお、本実施形態では、第１計測部１８及び第２計測部１９のそれぞれは、原版ステージ１３の位置及び基板ステージ１６の位置を計測するために、レーザ干渉計を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、エンコーダを用いてもよい。
第３計測部１７は、投影光学系１４の像面に基板１５の表面（以下、「基板面」と称する）を一致させるために用いられ、基板面の位置及び傾きを計測する機能を有する。第３計測部１７は、本実施形態では、基板ステージ１６が駆動している状態で、基板ステージ１６に保持された基板１５のショット領域の計測対象箇所（計測点）の表面位置（高さ方向の位置）を計測する。このように、第３計測部１７は、基板１５の露光すべき露光領域の複数の計測点の高さ方向の表面位置を取得する取得部として機能する。
第３計測部１７は、例えば、基板１５に対して光を斜めから照射する斜入射型の計測ユニットとして構成される。第３計測部１７は、基板１５に光を照射する照射系１７ａと、基板１５で反射された光を受光する受光系１７ｂとを含む。
照射系１７ａは、例えば、光源７０と、コリメータレンズ７１と、スリット部材７２と、照射光学系７３と、ミラー７４とを含む。受光系１７ｂは、例えば、ミラー７５と、受光光学系７６と、補正光学系７７と、光電変換素子７８と、処理部７９とを含む。
光源７０は、ランプ又は発光ダイオードなどを含み、基板上のレジスト剤（感光剤）が感光しない波長の光を射出する。コリメータレンズ７１は、光源７０から射出された光を、断面の強度分布がほぼ均一な平行光に変換する。スリット部材７２は、一対のプリズム（プリズム形状の部材）を互いの斜面が相対するように貼り合わせて構成され、かかる貼り合わせ面には、複数の開口（例えば、９個のピンホール）がクロムなどの遮光膜を用いて形成されている。照射光学系７３は、両側テレセントリック系であって、スリット部材７２の複数の開口を通過した光のそれぞれを、ミラー７４を介して、基板１５のショット領域の複数の計測対象箇所（計測点）に入射させる（導光する）。
照射光学系７３に対して、開口が形成された平面（貼り合わせ面）と基板面とは、シャインプルーフの条件を満たすように設定されている。本実施形態において、照射光学系７３から基板１５に入射する光の入射角度（投影光学系１４の光軸となす角）は、７０度以上である。また、図２に示すように、照射系１７ａは、基板面と平行な方向（ＸＹ方向）において、走査方向（Ｙ方向）に対して、角度θ（例えば、２２．５度）をなす方向から光を入射させるように構成されている。このように、複数（例えば、９個）の光を、基板上の複数（例えば、９個）の計測対象箇所、即ち、計測点３０に入射させることで、複数の計測点３０において、基板面の表面位置を独立して（個別に）計測することができる。図２は、照射系１７ａと、受光系１７ｂと、基板上の計測点３０との関係の一例を示す図である。
基板上の各計測対象箇所（計測点３０）で反射された複数の光は、ミラー７５を介して、受光光学系７６に入射する。受光光学系７６は、両側テレセントリック系である。受光光学系７６は、基板上の各計測対象箇所で反射された複数の光に対して共通に設けられた絞りを含み、かかる絞りによって、基板上に形成されているパターンに起因して発生する高次の回折光（ノイズ光）を遮断する。
補正光学系７７は、複数（例えば、９個）の補正レンズを含み、受光光学系７６を通過した複数の光を、光電変換素子７８の光電変換面（受光面）に結像して、かかる光電変換面に複数のピンホール像を形成する。光電変換素子７８としては、例えば、ＣＣＤラインセンサやＣＭＯＳラインセンサなどが用いられる。処理部７９は、光電変換素子７８（の光電変換面）に形成される各ピンホール像の位置に基づいて、基板上の各計測対象箇所、即ち、計測点３０における基板面の表面位置を算出（取得）する。なお、受光系１７ｂでは、基板上の各計測点と光電変換素子７８の光電変換面とが互いに共役となるように倒れ補正を行っている。従って、光電変換素子７８の光電変換面に形成される各ピンホール像の位置は、基板上の各計測点の局所的な傾きによっては変化しない。
このように、照射系１７ａと受光系１７ｂとを構成することによって、第３計測部１７は、光電変換素子７８の光電変換面に形成される各ピンホール像の位置から、基板上の各計測点における基板面の表面位置を計測することができる。そして、制御部２０において、第３計測部１７の計測結果に基づいて、基板１５の基板面が目標面（目標高さ位置）に一致するように、基板ステージ１６のＺ方向に関する駆動（フォーカス駆動）が制御される。ここで、目標面とは、原版１２のパターンの結像面、即ち、投影光学系１４の像面の位置（ベストフォーカス位置（最適露光位置））である。但し、目標面とは、投影光学系１４の像面の位置に完全に一致する位置を意味するものではなく、許容焦点深度の範囲内を含むものである。
図３は、第３計測部１７が基板上のショット領域１５ａに形成する９つの計測点３０（３０ａ１～３０ａ３、３０ｂ１～３０ｂ３、３０ｃ１～３０ｃ３）と、露光領域２１との関係を示す図である。露光領域２１は、図３に破線で示す矩形形状の領域である。計測点３０ａ１～３０ａ３は、露光領域２１（の内側）に形成された計測点である。計測点３０ａ１～３０ａ３は、基板上の計測対象箇所の露光に並行して、かかる計測対象箇所における基板面の表面位置が計測される、所謂、フォーカス計測が行われる計測点である。また、計測点３０ｂ１～３０ｂ３及び３０ｃ１～３０ｃ３は、露光領域２１に形成された計測点３０ａ１～３０ａ３から走査方向（Ｙ方向）に距離Ｌｐだけ離れた位置に形成された計測点である。計測点３０ｂ１～３０ｂ３及び３０ｃ１～３０ｃ３は、基板上の計測対象箇所の露光に先立って、かかる計測対象箇所における基板面の表面位置が計測される、所謂、フォーカス計測が行われる計測点である。
制御部２０は、基板ステージ１６を駆動する方向（走査方向）に応じて、基板上の計測対象箇所の表面位置の計測、即ち、フォーカス計測に用いる計測点を切り替える。例えば、図３を参照するに、基板ステージ１６を矢印Ｆに示す方向に駆動して走査露光を行う場合、露光領域２１に形成された計測点３０ａ１～３０ａ３におけるフォーカス計測に先立って、計測点３０ｂ１～３０ｂ３におけるフォーカス計測が行われる。この際、制御部２０は、計測点３０ｂ１～３０ｂ３におけるフォーカス計測の結果に基づいて、計測点３０ｂ１～３０ｂ３を含む領域の表面位置を目標高さ位置に配置するための指令値を決定する。そして、制御部２０は、決定した指令値に従って、計測点３０ｂ１～３０ｂ３を含む領域が、露光領域２１となる（露光領域２１に到達する）までに、目標高さ位置に配置されるように、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。
一方、基板ステージ１６を矢印Ｒに示す方向に駆動して走査露光を行う場合、露光領域２１に形成された計測点３０ａ１～３０ａ３におけるフォーカス計測に先立って、計測点３０ｃ１～３０ｃ３におけるフォーカス計測が行われる。この際、制御部２０は、計測点３０ｃ１～３０ｃ３におけるフォーカス計測の結果に基づいて、計測点３０ｃ１～３０ｃ３を含む領域の表面位置を目標高さ位置に配置するための指令値を決定する。そして、制御部２０は、決定した指令値に従って、計測点３０ｃ１～３０ｃ３を含む領域が、露光領域２１となるまでに、目標高さ位置に配置されるように、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。
ここで、図４を参照して、基板ステージ１６を矢印Ｆに示す方向に駆動して走査露光を行う場合に、基板ステージ１６の同期精度を向上させる手法について説明する。図４は、基板上のショット領域１５ａにおける計測点３０ｃ１～３０ｃ３と、各計測点における表面位置の計測結果（フォーカス計測の結果）ｚ１～ｚ３とを示す図である。従来技術では、制御部２０は、計測点３０ｃ１～３０ｃ３のそれぞれにおける表面位置の計測結果ｚ１～ｚ３から、露光領域２１の表面の断面形状を近似して表す近似面を算出する。そして、制御部２０は、近似面の傾き（基板ステージのωＸ方向とωＹ方向の回転）と、フォーカス計測の結果とに基づいて、上述したように、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。なお、基板ステージ１６の急激な駆動に起因する同期誤差の低下を回避するために、基板ステージ１６の駆動量には、一般的には、上限となる駆動量（上限駆動量）が設けられている。従って、フォーカス駆動において、基板ステージ１６の駆動量が上限を超える場合には、基板ステージ１６は、上限駆動量で駆動される。
以下、フォーカス駆動において、基板ステージ１６の駆動制御に関する残差、即ち、ステージ制御残差を抑制するための技術を各実施形態で説明する。なお、ステージ制御残差は、フォーカス残差の要因の１つである。
＜第１実施形態＞
図４に示すように、基板１５の表面の断面形状ｗ１が平面となる場合、理想的には、基板１５の表面の断面形状ｗ１と同一の近似面が算出されるため、基板ステージ１６が平面となるように、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。但し、実際には、計測点３０ｃ１～３０ｃ３のそれぞれにおける計測結果ｚ１～ｚ３には、図４に示すように、計測誤差ｓ１～ｓ３が含まれている。従って、基板１５の表面の断面形状ｗ１が平面である場合であっても、計測点３０ｃ１～３０ｃ３のそれぞれにおける計測結果ｚ１～ｚ３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ばらつくことになる。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、計測誤差を含む、計測点３０ｃ１～３０ｃ３のそれぞれにおける計測結果ｚ１～ｚ３の一例を示す図である。基板１５の表面の断面形状ｗ１が同一の平面形状であっても、図５（ａ）に示す計測結果ｚ１～ｚ３からは近似面１００が算出され、図５（ｂ）に示す計測結果ｚ１～ｚ３からは近似面１０１が算出される。このように、計測誤差に起因して、各計測点における計測結果から算出される近似面が露光領域ごとに変動すると、かかる近似面から得られるフォーカス駆動に関する補正値（フォーカス補正値）も変動することになる。その結果、基板ステージ１６の駆動制御に不必要な外乱を与えてしまい、ステージ制御残差が発生してしまう（基板ステージ１６の同期精度が低下してしまう）。
そこで、本実施形態では、基板上の各計測点における表面位置の計測結果から算出される近似面（から得られるフォーカス補正値）に対して規定の閾値の範囲（所定の範囲）を設定する。そして、近似面と規定の閾値の範囲とを比較して、近似面から得られるフォーカス補正値をフォーカス駆動に適用するかどうかを判定する。
図６は、計測点３０ｃ１～３０ｃ３のそれぞれにおける計測結果から算出される近似面１０５の傾き（本実施形態では、ωＹ方向の回転）に対して設定される閾値１０２（の範囲）の一例を示す図である。閾値１０２は、本実施形態では、計測点３０ｃ１～３０ｃ３に対する第３計測部１７の計測精度１０３と、計測点３０ｃ１～３０ｃ３に対する第３計測部１７の計測スパン１０４（計測範囲）とに基づいて設定（規定）される。具体的には、閾値１０２（の範囲）は、図６に示すように、２つの線１０２ａ及び１０２ｂで挟まれた範囲によって規定される。線１０２ａは、計測スパン１０４の両端に位置する計測点３０ｃ１及び３０ｃ３のうち、１つの計測点３０ｃ１での計測精度１０３の下限値と、他方の計測点３０ｃ３での計測精度１０３の上限値とを結んだ線である。また、線１０２ｂは、計測スパン１０４の両端に位置する計測点３０ｃ１及び３０ｃ３のうち、１つの計測点３０ｃ１での計測精度１０３の上限値と、他方の計測点３０ｃ３での計測精度１０３の下限値とを結んだ線である。計測精度１０３は、事前に評価した各計測点における第３計測部１７の表面位置の計測結果の標準偏差を用いてもよいし、計測単位（チャンネル）である計測点のそれぞれで異なる値を用いてもよい。計測スパン１０４は、第３計測部１７が形成する複数の計測点のうち、表面位置を計測することが可能な計測点（有効チャンネル）に基づいて決定される。従って、例えば、欠けショット領域に関しては、基板上にない計測点（無効チャンネル）を除外して、計測スパン１０４が決定される。
図６を参照するに、本実施形態では、制御部２０において、傾きが閾値１０２の範囲内の近似面１０５が算出された場合には、近似面１０５から得られるフォーカス補正値は適用せずに、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。具体的には、これから露光する露光領域よりも前に露光された露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面から得られたフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。例えば、これから露光する露光領域の直前に露光された露光領域を露光する際に適用されたフォーカス補正値を引き継いで、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。一方、制御部２０において、傾きが閾値１０２の範囲外の近似面１０６が算出された場合には、近似面１０６から得られるフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。
本実施形態では、近似面の傾きが閾値１０２の範囲を超えていない露光領域（第１露光領域）については、かかる露光領域よりも前に露光された露光領域の近似面から得られたフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。これにより、フォーカス駆動において、第３計測部１７の計測精度に起因する不必要な基板ステージ１６の駆動制御が低減されるため、ステージ制御残差の発生を抑制することができる（基板ステージ１６の同期誤差を改善することができる）。
一方、近似面の傾きが閾値１０２の範囲を超えていない露光領域（第２露光領域）については、かかる露光領域の近似面から得られたフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。従って、露光領域の近似面が大きく変動する場合には、露光領域の表面の断面形状に応じて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を高精度に制御することが可能であるため、フォーカス残差の発生を抑制することができる。
なお、最初に露光する露光領域（第３露光領域）については、それよりも前にフォーカス補正値が得られていない。従って、最初に露光する露光領域については、近似面の傾きが閾値１０２の範囲内か範囲外かに関わらず、かかる露光領域の近似面から得られたフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。
本実施形態では、近似面の傾き（ωＹ方向の回転）を例に説明したが、近似面の傾き（ωＸ方向の回転）に関しても同様にフォーカス駆動を制御することが可能である。また、近似面の高さ方向の位置に対して所定の範囲を設定して、近似面の高さ方向の位置が所定の範囲を超えた場合、近似面から得られたフォーカス駆動に関する補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御してもよい。また、近似面の高さ方向の位置が所定の範囲を超えない場合、例えば、直前に露光された露光領域を露光する際に適用されたフォーカス駆動に関する補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御してもよい。
つまり、近似面に関する情報が所定の範囲を超えた場合、近似面から得られたフォーカス駆動に関するフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。また、近似面に関する情報が所定の範囲を超えない場合、例えば、直前に露光された露光領域を露光する際に適用されたフォーカス補正値に基づいてフォーカス駆動を制御する。ここで、近似面に関する情報は、近似面の傾き及び近似面の高さ方向の位置のうち少なくとも１つを含む。
＜第２実施形態＞
本実施形態では、基板１５のショット領域のうち、基板１５の外周部を含む欠けショット領域において、ステージ制御残差（フォーカス残差）を低減する技術について説明する。図７は、基板１５の外周部を含む欠けショット領域１５ｂにおける計測点３０ｃ１～３０ｃ３と、計測点３０ｃ１及び３０ｃ２における表面位置の計測結果（フォーカス計測の結果）ｚ１～ｚ２とを示す図である。図７を参照するに、欠けショット領域１５ｂにおいて、計測点３０ｃ３は基板上にない計測点（無効チャンネル）であるため、第３計測部１７は、計測点３０ｃ３に関しては表面位置を計測することができない。その結果、第３計測部１７の計測スパンが狭くなり、計測点３０ｃ１及び３０ｃ２を含む露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面１１１の精度が低下する。
図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第３計測部１７が基板１５の外周部を含む欠けショット領域１５ｃ及び１５ｄのそれぞれに形成する複数の計測点３０ｃ１～３０ｃ６の位置関係を示す図である。計測点３０ｃ１～３０ｃ６は、Ｘ方向に並んで形成されている。
図８（ａ）を参照するに、欠けショット領域１５ｃでは、計測点３０ｃ１～３０ｃ4が有効チャンネルとなり、計測点３０ｃ５及び３０ｃ６が無効チャンネルとなる。また、図８（ｂ）を参照するに、欠けショット領域１５ｄでは、計測点３０ｃ１及び３０ｃ2が有効チャンネルとなり、計測点３０ｃ１～３０ｃ６が無効チャンネルとなる。このように、有効チャンネルの数に応じて、第３計測部１７の計測スパンが変化するため、近似面の精度も変化する。
本実施形態では、近似面に対して設定される閾値を露光領域ごとに最適化することで、基板１５の外周部を含む欠けショット領域であっても、基板ステージ１６のフォーカス駆動を高精度に制御することを可能にする。
図９は、基板１５の外周部を含む欠けショット領域の近似面１１１に対して設定される閾値１１２の一例を示す図である。図９を参照するに、第３計測部１７の計測精度１０３は一定であるが、第３計測部１７の計測スパン１１３が短くなる。従って、欠けショット領域の近似面１１１に対して設定される閾値１１２の範囲、即ち、２つの線１１２ａ及び１１２ｂで挟まれた範囲は、通常のショット領域の近似面１０５に対して設定される閾値１０２（図６参照）の範囲よりも広くなる。
制御部２０において、傾きが閾値１１２の範囲内の近似面１１１が算出された場合には、第１実施形態と同様に、近似面１１１から得られるフォーカス補正値は適用せずに、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。一方、制御部２０において、傾きが閾値１１２の範囲外の近似面１１４が算出された場合には、近似面１１４から得られるフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、第３計測部１７がＸ方向に複数の計測点３０ｃ１～３０ｃ６を形成する場合に、欠けショット領域の近似面に対して設定される閾値の一例を示す図である。図１０（ａ）を参照するに、計測点３０ｃ１～３０ｃ６のうち、有効チャンネルである計測点３０ｃ１～３０ｃ４から第３計測部１７の計測スパン１１８が決定される。そして、第３計測部１７の計測精度１０３と、第３計測部１７の計測スパン１１８とに基づいて、閾値１１９が設定される。また、図１０（ｂ）を参照するに、計測点３０ｃ１～３０ｃ６のうち、有効チャンネルである計測点３０ｃ１及び３０ｃ２から第３計測部１７の計測スパン１２０が決定される。そして、第３計測部１７の計測精度１０３と、第３計測部１７の計測スパン１２０とに基づいて、閾値１２１が設定される。
本実施形態によれば、基板１５の外周部を含む欠けショット領域に対しても、基板ステージ１６のフォーカス駆動を高精度に制御することが可能となるため、ステージ制御残差の発生を抑制することができる。
＜第３実施形態＞
本実施形態では、制御部２０は、基板１５のショット領域の表面位置の計測結果や隣接するショット領域の表面位置の計測結果に基づいて、露光領域の表面の断面形状を予測して、露光領域の表面の実際の断面形状ｗ２に対する予測断面形状ｗ３を取得する。なお、予測断面形状ｗ３は、関数近似、例えば、３次関数近似を実施することで取得される。
図１１は、露光領域の表面の実際の断面形状ｗ２、露光領域の表面の予測断面形状ｗ３、及び、露光領域の近似面に対して設定される閾値の一例を示す図である。図１１を参照するに、本実施形態では、第３計測部１７の計測精度１０３と、第３計測部１７の計測スパン１０４と、予測断面形状ｗ３とに基づいて、閾値１１５が設定されている。具体的には、予測断面形状ｗ３を基準として、第３計測部１７の計測精度１０３及び計測スパン１０４から閾値１１５を設定している。従って、閾値１１５の範囲、即ち、２つの線１１５ａ及び１１５ｂで挟まれた範囲は、閾値１０２（図６参照）の範囲に対してシフトすることになる。
制御部２０において、傾きが閾値１１５の範囲内の近似面１１６が算出された場合には、近似面１１６から得られるフォーカス補正値は適用せずに、予測断面形状ｗ３から得られるフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。一方、制御部２０において、傾きが閾値１１５の範囲外の近似面１１７が算出された場合には、近似面１１７から得られるフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御する。
本実施形態によれば、基板ステージ１６のフォーカス駆動を高精度に制御することが可能となるため、ステージ制御残差の発生を抑制することができる。本実施形態は、特に、第３計測部１７の計測精度に起因する近似面の変動に基板１５の表面の断面形状の変化が埋もれてしまう場合に有用である。
＜第４実施形態＞
図１２を参照して、露光装置８０における露光処理（露光方法）について説明する。図１２は、本実施形態における露光処理を説明するためのフローチャートである。
Ｓ１００２において、制御部２０は、基板１５の各計測点におけるフォーカス計測の結果に基づいて、各計測点を含む露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面を算出する。
Ｓ１００４において、制御部２０は、Ｓ１００２で算出された近似面から得られるフォーカス補正値に基づいて、フォーカス駆動における基板ステージ１６の駆動量が上限を超えるかどうかを判定する。フォーカス駆動における基板ステージ１６の駆動量が上限を超える場合には、Ｓ１００６に移行する。一方、フォーカス駆動における基板ステージ１６の駆動量が上限を超えない場合には、Ｓ１００８に移行する。
Ｓ１００６において、制御部２０は、基板ステージ１６を上限駆動量で駆動するようにフォーカス駆動を制御しながら、基板１５の露光領域を露光（走査露光）する。
Ｓ１００８において、制御部２０は、Ｓ１００２で算出された近似面に関する情報が所定の範囲を超えているかどうかを判定する。Ｓ１００２で算出された近似面に関する情報が所定の範囲を超えていない場合には、Ｓ１０１０に移行する。一方、Ｓ１００２で算出された近似面に関する情報が所定の範囲を超えている場合には、Ｓ１０１２に移行する。
Ｓ１０１０において、制御部２０は、これから露光する露光領域よりも前に露光された露光領域の近似面から得られたフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御しながら、基板１５の露光領域を露光（走査露光）する。
Ｓ１０１２において、制御部２０は、Ｓ１００２で算出された近似面から得られたフォーカス補正値に基づいて、基板ステージ１６のフォーカス駆動を制御しながら、基板１５の露光領域を露光（走査露光）する。
図１３は、上述した露光処理によって、ステージ制御残差（フォーカス残差）が改善されることを説明するための図である。図１３を参照するに、各計測点３０での計測結果に計測誤差が含まれていない理想状態では、フォーカス駆動において、基板ステージ１６は、基板１５の表面の断面形状ｗ４に沿って駆動されるため、ステージ制御残差は発生しない。但し、各計測点３０での計測結果に計測誤差が含まれている場合、従来技術では、フォーカス駆動において、基板ステージ１６は、基板１５の表面の断面形状ｗ４から大きく乖離して駆動されるため、大きなステージ制御偏差１３１が発生してしまう。一方、本実施形態では、各計測点３０で計測誤差が含まれている場合であっても、フォーカス駆動において、基板ステージ１６は、基板１５の表面の断面形状ｗ４から大きく乖離することなく、断面形状ｗ４にほぼ沿って駆動される。従って、本実施形態では、ステージ制御偏差１３２の発生が抑制され、比較的小さなステージ制御偏差１３２に抑えることができる。
上述した各実施形態では、露光処理のシーケンスにおいて、第３計測部１７を用いて、基板１５の露光すべき露光領域の複数の計測点の高さ方向の表面位置を計測する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、露光処理のシーケンスの前に、第３計測部１７を用いて、基板１５の露光すべき露光領域の複数の計測点の高さ方向の表面位置を計測（事前計測）してもよい。また、外部計測装置を用いて、基板１５の露光すべき露光領域の複数の計測点の高さ方向の表面位置を計測（事前）し、かかる外部計測装置から表面位置を取得するようにしてもよい。この場合、制御部２０が、基板１５の露光すべき露光領域の複数の計測点の高さ方向の表面位置を取得する取得部として機能する。なお、事前計測では、基板ステージ１６の計測原点を基板上の各計測点３０の計測間隔より細かい間隔で複数回計測してもよい。これにより、基板１５の全面において、その高さ方向の表面位置をより高精度に計測することができる。
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、液晶表示素子、半導体素子、フラットパネルディスプレイ、ＭＥＭＳなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、上述した露光装置８０又は露光方法を用いて感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング（加工）を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、レジスト剥離など）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
なお、本発明は、リソグラフィ装置を露光装置に限定するものではなく、例えば、インプリント装置にも適用することができる。インプリント装置は、基板上に配置（供給）されたインプリント材と型（原版）とを接触させ、インプリント材に硬化用のエネルギーを与えることにより、型のパターンが転写された硬化物のパターンを形成する。また、本発明は、基板の外部検査装置などにも適用することができる。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
１２：原版 １３：原版ステージ １４：投影光学系 １５：基板 １６：基板ステージ １７：第３計測部 ２０：制御部 ８０：露光装置

Claims (14)

  1. 原版を介して基板を露光する露光装置であって、
    前記基板を保持する基板ステージと、
    前記基板の露光すべき複数の露光領域のそれぞれについて、当該露光領域の複数の計測点の高さ方向の表面位置を取得する取得部と、
    前記取得部で取得された前記表面位置に基づいて、前記複数の露光領域のそれぞれを露光する際の前記高さ方向に関する前記基板ステージの駆動を制御する制御部と、
    を有し、
    前記制御部は、
    前記複数の露光領域のそれぞれについて、前記取得部で取得された前記表面位置から前記露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面を求め、
    前記複数の露光領域のうち、前記近似面に関する情報が所定の範囲を超えていない第１露光領域については、前記第１露光領域よりも前に露光された露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面から得られた前記駆動に関する補正値に基づいて、前記駆動を制御することを特徴とする露光装置。
  2. 前記制御部は、前記複数の露光領域のうち、前記近似面に関する情報が所定の範囲を超えている第２露光領域については、前記第２露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面から得られた前記駆動に関する補正値に基づいて、前記駆動を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
  3. 前記制御部は、前記複数の露光領域のうち、最初に露光する第３露光領域については、前記第３露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面から得られた前記駆動に関する補正値に基づいて、前記駆動を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
  4. 前記制御部は、前記第１露光領域については、前記第１露光領域の直前に露光された露光領域を露光する際に用いられた、前記駆動に関する補正値に基づいて、前記駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の露光装置。
  5. 前記取得部は、前記表面位置を計測する計測部を含むことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
  6. 前記所定の範囲は、前記複数の計測点に対する前記計測部の計測精度と、前記複数の計測点に対する前記計測部の計測範囲とに基づいて設定されていることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
  7. 前記取得部は、外部計測装置で計測された前記表面位置を取得することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
  8. 前記所定の範囲は、前記複数の計測点に対する前記外部計測装置の計測精度と、前記複数の計測点に対する前記外部計測装置の計測範囲とに基づいて設定されていることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
  9. 前記計測範囲は、前記複数の計測点のうち、前記表面位置を計測することが可能な計測点に基づいて決定されていることを特徴とする請求項６又は８に記載の露光装置。
  10. 前記所定の範囲は、前記複数の露光領域のそれぞれについて、当該露光領域の予測される表面の断面形状にも基づいて設定されていることを特徴とする請求項６又は８に記載の露光装置。
  11. 前記第１露光領域よりも前に露光された露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面は、前記予測される表面の断面形状を含むことを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
  12. 前記近似面に関する情報は、前記近似面の傾き及び前記近似面の高さ方向の位置のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の露光装置。
  13. 原版を介して基板を露光する露光方法であって、
    前記基板の露光すべき複数の露光領域のそれぞれについて、当該露光領域の複数の計測点の高さ方向の表面位置を取得する工程と、
    前記取得された前記表面位置に基づいて、前記複数の露光領域のそれぞれを露光する際の前記高さ方向に関する、前記基板を保持する基板ステージの駆動を制御する工程と、
    を有し、
    前記基板ステージの駆動を制御する工程では、
    前記複数の露光領域のそれぞれについて、前記取得された前記表面位置から前記露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面を求め、
    前記複数の露光領域のうち、前記近似面に関する情報が所定の範囲を超えていない第１露光領域については、前記第１露光領域よりも前に露光された露光領域の表面の断面形状を近似して表す近似面から得られた前記駆動に関する補正値に基づいて、前記駆動を制御することを特徴とする露光方法。
  14. 請求項１３に記載の露光方法を用いて基板を露光する工程と、
    露光した前記基板を現像する工程と、
    現像された前記基板から物品を製造する工程と、
    を有することを特徴とする物品の製造方法。
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