JP3237150B2

JP3237150B2 - 露光方法、デバイス製造方法、および露光装置

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Publication number: JP3237150B2
Application number: JP31999791A
Authority: JP
Inventors: 健爾西; 進牧野内
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-11-07
Filing date: 1991-11-07
Publication date: 2001-12-10
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH05129185A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。産業上の利用分野従来の技術（図５及び図６）発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段（図１）作用実施例（図１〜図４）発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子又は液晶表示
素子等を製造する際に使用される露光装置に関し、特に
露光基準面（例えば投影光学系によるマスク又はレチク
ルのパターンの投影像面）と感光基板の表面とを一致さ
せるレベリング機構を備えた露光装置に適用して好適な
ものである。

【０００３】

【従来の技術】従来より、半導体集積回路の製造工程の
１つとして、レチクルやフォトマスク（以下これらをレ
チクルと称す）のパターンを半導体ウエハ（感光基板）
上に転写露光するフォトリソグラフィ工程がある。この
フォトリソグラフィ工程では、レチクルパターンを高分
解能で半導体ウエハ上に転写する装置として、ステツプ
・アンド・リピート方式の投影露光装置が用いられてい
る。

【０００４】すなわち図５に示すように、レチクルステ
ージ９上に載置されたレチクル８の上方から当該レチク
ル８を均一な照度で照射した露光光は、当該レチクル８
を透過した後、両側（もしくは片側）テレセントリツク
な投影光学系７に入射し、投影光学系７はレチクル８上
に形成された回路パターンの投影像を、表面にレジスト
層が形成されたウエハ５上に結像投影する。

【０００５】ウエハ５は、ウエハホルダ（不図示）を介
してレベリングステージ４に保持され、レベリングステ
ージ４はＺ方向（光軸方向）に微動可能なＺステージ３
上に設けられている。さらにＺステージ３は、駆動装置
４１によりステツプ・アンド・リピート方式で、Ｘ、Ｙ
方向に２次元移動可能なＸＹステージ１及び２上に載置
されており、ウエハ５上の１つの露光領域（シヨツト領
域）に対するレチクル８の転写露光が終了すると、次の
シヨツト位置までステツピングされる。ステージ１及び
２の２次元的な位置（移動量）は、レーザ光波測長器
（干渉計）４２によつて、例えば0.01〔μｍ〕程度の分
解能で常時検出され、Ｚステージ３の端部には干渉計４
２からのレーザビームを反射する移動鏡６が固定されて
いる。

【０００６】以上のように、同一のウエハ５に対してパ
ターン露光を繰り返し実行することによつて、現像及び
エツチング処理が施されたウエハ５上にはレチクルパタ
ーンがマトリツクス状に形成されることになる。

【０００７】ここでウエハ５の１つの露光領域に対する
レチクル８の転写露光が終了した後、ウエハ５を次のシ
ヨツト位置まで移動した際、オートフオーカスセンサ１
３、１７を用いて焦点合わせを行うようになされてい
る。すなわち照明光学系１３はハーフミラー１４を介し
てピンホール又はスリツトの像をウエハ５の表面に照射
する。このときウエハ５の表面で反射された光はハーフ
ミラー１５によつて反射され、受光光学系（デイテク
タ）１７によつてモニタされる。デイテクタ１７におい
ては結像面に対するウエハ５の上下方向へのずれを横ず
れとして検出することができ、その横ずれ量をＺ・θ制
御ユニツト１０によつて計測し、これによりウエハ５及
びレチクル８の共役関係を保つようにステージ制御ユニ
ツト１１がＺステージ３を移動制御する。

【０００８】またこれと同時に当該投影露光装置はコリ
メータ型のレベリングセンサ１２、１６を用いて投影光
学系７によるレチクル８のパターンの投影像面（露光基
準面）とウエハ５の表面とを一致させるレベリング制御
を行うようになされている。すなわち、照明光学系１２
から射出された平行光束はウエハ５の露光面を照射し、
その戻り光は受光光学系（デイテクタ）１６によつて受
光されている。ここでウエハ５の光軸ＡＸ方向（又は投
影光学系７の結像面）に対する傾斜量はデイテクタ１６
の受光面では横ずれ量として検出される。またデイテク
タ１６の受光面は４分割されており、Ｚ・θ制御ユニツ
ト１０はその４分割受光部の出力差によつてレチクル８
のパターン像に対してウエハ５の露光面がどの程度傾い
ているかを計測し、その結果に基づいてステージ制御ユ
ニツト１１は、光軸ＡＸに対して傾斜可能なレベリング
ステージ４を駆動し、ウエハ５の露光面と投影光学系７
の結像面とがほぼ一致するように制御する。レベリング
センサ１２、１６は予め投影光学系７の結像面が零点基
準となるようにキヤリブレーシヨン、すなわちウエハ表
面からの反射光が４分割受光部の中心に集光するように
調整されている。なお、オートフオーカスセンサ１３、
１７及びレベリングセンサ１２、１６の構成等について
は、例えば特開昭58-113706 号公報に開示されている。

【０００９】これらの一連の動作終了後、制御装置４０
は露光を開始することにより、新たな露光領域に対して
当該領域の表面と投影光学系７の結像面とをほぼ一致さ
せながら露光をし得るようになされている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種の投影
露光装置においては、ＸＹステージ１、２上に配置され
たＺステージ３の端部に移動鏡６が配置されているの
で、それらのステージ駆動によるウエハ５のＸ、Ｙ方向
への横ずれ量は干渉計４２によつてモニタ可能であつ
た。

【００１１】ところがＸ、Ｙ、Ｚ方向への移動ステージ
１、２、３でなるステージ系とウエハ５との間にレベリ
ングステージ４が設けられている構成においては、レベ
リングステージを光軸ＡＸに対して傾斜駆動する際のウ
エハ５のＸ、Ｙ方向への横ずれ量を干渉計４２によつて
モニタし得ず、この場合図６に示すような構成によつて
ウエハ５の横ずれ量を最小限に抑えるような方法が考え
られている。なお、詳細な構成は特開昭62-274201 号公
報に開示されている。

【００１２】すなわち図６はステージ系の上面図であ
り、Ｚステージ３に搭載されているものを示す。Ｚステ
ージ３上にはＸ及びＹ方向の移動量をモニタするための
移動鏡６Ｘ及び６Ｙが配置されており、Ｘ、Ｙ方向の位
置（移動量）をそれぞれモニタし得るようになされてい
る。

【００１３】またＺステージ３上にはレベリングステー
ジ４を支持するステージ支持部材１９Ａ、１９Ｂ、１９
Ｃが固定されている。このステージ支持部材１９Ａ、１
９Ｂ、１９Ｃには接合部材２０Ａ、２１Ａ及び、２０
Ｂ、２１Ｂ及び、２０Ｃ、２１Ｃをそれぞれ介して板ば
ね２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが接合されている。

【００１４】また板ばね２２Ａ、２２Ｂ及び２２Ｃには
接合部材２７Ａ、２７Ｂ及び２７Ｃによつてレベリング
ステージ４が接合され、これにより当該レベリングステ
ージ４はＺステージ３上の空間に板ばね２２Ａ、２２Ｂ
及び２２Ｃによつて保持された状態となつている。

【００１５】ここで各接合部分について説明する。ステ
ージ支持部材１９Ａに固定された接合部材２０Ａ及び２
１Ａは板ばね２２Ａに接合点２３Ａ及び２４Ａで接合さ
れており、またレベリングステージ４に固定された接合
部材２７Ａは板ばね２２Ａに接合点２５Ａ及び２６Ａで
接合されている。またステージ支持部材１９Ｂに固定さ
れた接合部材２０Ｂ及び２１Ｂは板ばね２２Ｂに接合点
２３Ｂ及び２４Ｂで接合されており、またレベリングス
テージ４に固定された接合部材２７Ｂは板ばね２２Ｂに
接合点２５Ｂ及び２６Ｂで接合されている。またステー
ジ支持部材１９Ｃに固定された接合部材２０Ｃ及び２１
Ｃは板ばね２２Ｃに接合点２３Ｃ及び２４Ｃで接合され
ており、またレベリングステージ４に固定された接合部
材２７Ｃは板ばね２２Ｃに接合点２５Ｃ及び２６Ｃで接
合されている。

【００１６】レベリングステージ４を光軸ＡＸ（図５）
に対して傾斜駆動する際には、各板ばね２２Ａ、２２Ｂ
及び２２Ｃの中心ＯＡ、ＯＢ及びＯＣの下に上下に駆動
し得る押しピンが入つており、各点ＯＡ、ＯＢ及びＯＣ
での押しピンの駆動量によつて任意にレベリングステー
ジ４を傾斜させることができ、これにより当該レベリン
グステージ４上に載置されたウエハホルダ１８に保持さ
れたウエハ５を任意に傾斜させることができるようにな
されている。

【００１７】このような構成の板ばね２２Ａ、２２Ｂ及
び２２Ｃを用いると、レベリングステージ４のがたつき
をなくし、当該レベリングステージ４を傾斜駆動して
も、それによるウエハ５の横ずれを極力少なくすること
ができる。

【００１８】ところが近年の投影露光装置においては、
製造対象となる半導体集積回路のより一層の高集積化に
対応してレチクルパターンの投影像とウエハ（露光領
域）とのアライメント精度の一層の向上が要求されてお
り、レベリングステージ４を傾斜駆動した際の横ずれ量
を一段と少なくする必要がある。ここで、この種の投影
露光装置でのアライメント方式としては、１シヨツト毎
にアライメントを行う、いわゆるダイ・バイ・ダイアラ
イメント（Ｄ／Ｄ）方式と、例えば特開昭61-44429号公
報に開示されたようなエンハンスメント・グローバル・
アライメント（ＥＧＡ）方式とがある。ＥＧＡ方式と
は、ウエハの外周付近（及びその中心）に位置する複数
（３〜16個程度）の露光領域の位置（座標値）を計測
し、これら計測値から統計的手法により算出したシヨツ
ト配列座標に従つてウエハステージを一義的にステツピ
ングさせていくものである。

【００１９】さて、レチクルマークとウエハマークとを
投影光学系を介して検出するＴＴＲ（Through The Reti
cle)方式のアライメント系を用いてＤ／Ｄ方式で露光を
行う場合、レベリングステージ４の傾斜時のウエハ５の
横ずれをアライメント系において検出できるので、ウエ
ハ５の横ずれに伴うレチクルパターンの投影像と露光領
域との重ね合わせ（アライメント）誤差を補正すること
ができる。しかしながら、Ｄ／Ｄ方式はスループツトが
悪く、最近ではＥＧＡ方式が主流となつているが、ＥＧ
Ａ方式ではレベリングステージ４の傾斜時のウエハ５の
横ずれ量がそのままアライメント誤差になるといつた問
題点がある。これを補正するためには再度アライメント
を行わなければならず、スループツトが低下するという
問題点がある。

【００２０】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、レベリングステージの駆動によつて生じるウエハの
横ずれによる影響を一段と低減してウエハ上における露
光領域の配列精度及び露光時のアライメント精度を一段
と向上し、これにより半導体集積回路のより一層の高集
積化に対応し得る露光装置を実現しようとするものであ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１に記載の発明では、所定パターンを前記基板
上へ露光する露光方法として、所定面に対する前記基板
の傾斜角度調節によって発生する、前記基板と前記所定
パターンとの前記所定面方向での相対ずれ量と、前記基
板の傾斜角度調節の調節量との関係に関する情報を実測
し、実測した前記情報と前記基板の傾斜角度調節の調節
量とに基づいて、前記所定パターンと前記基板との前記
所定面方向での相対位置制御を実行するようにした。こ
の露光方法において、請求項４に記載の発明のように、
実測した前記情報を記憶し、記憶した前記情報に基づい
て、前記相対位置制御を実行することも可能である。ま
た、請求項１７の発明では、所定パターンを前記基板上
へ露光する露光装置において、所定面に対する前記基板
の傾斜角度調節を実行する調節手段と、前記調節手段に
よる傾斜角度調節によって発生する、前記基板と前記所
定パターンとの前記所定面方向での相対ずれ量と、前記
基板の傾斜角度調節の調節量との関係に関する情報を実
測する実測手段と、前記実測手段によって実測された前
記情報と前記基板の傾斜角度調節の調節量とに基づい
て、前記所定パターンと前記基板との前記所定面方向で
の相対位置制御を実行する制御手段とを設ける。この露
光装置において、請求項１８に記載の発明のように、前
記実測手段によって実測された情報を記憶する記憶手段
を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前
記実測情報に基づいて、前記相対位置制御を実行するよ
うに構成しても良い。

【００２２】

【作用】請求項１に記載の露光方法または請求項１７の
露光装置によれば、所定面に対する基板の傾斜角度調節
によって発生する、前記基板と所定パターンとの前記所
定面方向での相対ずれ量と、前記基板の傾斜角度調節の
調節量との関係に関する情報が実測される。そして、前
記所定パターンと前記基板との前記所定面方向での相対
位置は、実測された前記情報と前記基板の傾斜角度調節
の調節量とに基づいて制御される。

【００２３】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００２４】図５との対応部分に同一符号を付して示す
図１において、投影露光装置は第１アライメント系３６
又は第２アライメント系３７によつてアライメントをす
るようになされている。

【００２５】すなわち第１アライメント系３６は、例え
ば特開平2-272305号公報に開示されたようにアライメン
トビームＬＢ１を投影光学系７を介してウエハ５に設け
られた回折格子マークに照射するようになされたＴＴＬ
（Through The Lens) 方式でなり、ウエハ５の回折格子
マークに対して２方向から平行なレーザビーム（ＬＢ
１）を同時に照射して１次元の干渉縞を作り、この干渉
縞を使つてマーク位置を特定するいわゆるＬＩＡ系（La
ser Interferometric Alignment)と呼ばれる光学系でな
る。このとき２方向から照射されるレーザビーム（ＬＢ
１）にはそれぞれ周波数差が与えられており、当該周波
数差（ビート周波数）に応じて干渉縞がその縞方向にビ
ート周波数で高速に流れることになり、この干渉縞の高
速移動に伴う時間的な要素（位相差）を基準として回折
格子マークの位置を求めるようになされている。第１ア
ライメント系３６からの出力信号（位相差情報）はアラ
イメント制御装置３５に入力し、ここで干渉計４２から
の位置情報を基にマーク位置（座標値）が算出され、こ
の情報は制御装置４０に出力される。なお、図１中には
Ｙ方向のマーク位置を検出するための第１アライメント
系３６を示したが、実際にはＸ方向のマーク位置を検出
するための第１アライメント系がもう１組配置されてい
るものとする。

【００２６】この第１アライメント系３６は、レベリン
グステージ４上に載置されたウエハ５（露光領域）の位
置を検出する、つまり露光領域に付随したウエハマーク
を検出し続けることにより、アライメント制御装置３５
において位相差としてレベリングステージ４を光軸ＡＸ
に対して傾斜駆動した際のウエハのＹ方向への横ずれ量
（移動量）を直接検出することができるようになされて
おり、当該検出された横ずれ量は制御装置４０に送出さ
れる。

【００２７】また第２アライメント系３７は、投影光学
系７を介さない光学系によつて構成されたいわゆるオフ
アクシスアライメント系でなり、Ｚステージ３上におい
てウエハ面と略同一の高さ位置に設けられたフイデユー
シヤルマーク３８又はウエハマークを広帯域の照明光を
用いて照射し、これにより生じる反射光をアライメント
顕微鏡３７Ａの内部に設けられた指標板に結像する。こ
の指標板にはフイデユーシヤルマーク３８の拡大像を挟
み込むような関係で配置された指標マークが形成されて
おり、画像処理方式によつてフイデユーシヤルマーク３
８及び指標マークのＸ、Ｙ方向の位置関係がアライメン
ト制御装置３５において検出され（ＦＩＡ系：Field Im
age Alignment)、当該検出結果は制御装置４０に送出さ
れる。

【００２８】このフイデユーシヤルマーク３８はＺステ
ージ３上に配置されていることにより、レベリングステ
ージ４を駆動しても横ずれを生じないようになされてい
る。従つて第２アライメント系３７において検出される
測定値はレベリングステージ４の駆動による影響を受け
ないようになされている。

【００２９】ここで制御装置４０はレベリングステージ
４の傾斜に伴うウエハ（露光領域）の横ずれ量を計測す
るようになされている。すなわち第１アライメント系３
６を用いて回析格子マークをモニタしながらピポツト
（レベリングステージ４を傾斜駆動するようになされて
いる）を駆動することにより、ピポツト駆動量とウエハ
５の横ずれ量との関係を求める。この際、ＸＹステージ
１、２がシフト（移動）してしまうと、上記関係を正確
に求めることができない。このため、干渉計４２からの
位置情報に基づいてＸＹステージ１、２をサーボ制御
し、計測中にＸＹステージ１、２がシフトしないように
する。

【００３０】ところが干渉計４２は空気の揺らぎの影響
を受けてＸＹステージが停止しているにもかかわらず、
あたかも移動したように出力値が変化するため、この出
力変化に応答してＸＹステージ１、２の位置を制御する
と、ピポツト駆動量及びウエハ５の横ずれ量との関係を
正確に求めることができない。従つて、第２アライメン
ト系３７を用いてフイデユーシヤルマーク３８を検出し
ながら上記関係の計測を行うようになされている。

【００３１】このとき、第２アライメント系３７の出力
を用いてＸＹステージ１、２をサーボ制御しても良く、
あるいはＸＹステージ１、２のサーボ制御として干渉計
４２の位置情報を用い、空気揺らぎの影響でＸＹステー
ジ１、２がシフトしたか否かを第２アライメント系３７
の出力によつて検出し、空気ゆらぎの影響でＸＹステー
ジ１、２がシフトしたときには、第２アライメント系３
７の出力を用いて上記関係の計測結果を補正するように
しても良い。

【００３２】なお第２アライメント系３７がフイデユー
シヤルマーク３８を検出した状態（ＸＹステージ１、２
の位置は固定）で第１アライメント系３６が回析格子マ
ークを検出できるように回析格子マークが選択（又は形
成）されている。

【００３３】ここでレベリング調整時におけるレベリン
グステージ４を駆動するための詳細構成を図２に示す。
図６との対応部分に同一符号を付して示す図２は板ばね
２２Ｂの下に設けられているピポツト系を示し、Ｚ・θ
制御ユニツト１０はモータ３４を回転させ、これに連動
した雄ねじ３２を雌ねじ３３に対して回転させる。この
とき傾きをもつた雌ねじ３３の外枠が横シフトすること
により、これに接しているコロ３１を押し上げる。この
コロ３１にピポツト支持部２９に支えられたピポツト２
８が連動して駆動され、板ばね２２Ｂを押し上げる。こ
こでピポツト２８の上下方向の移動量はポテンシヨ３０
によつて常時モニタされている。また板ばね２２Ａ及び
２２Ｃについても同様構成のピポツトが設けられてい
る。

【００３４】この実施例においては、図３に示すように
ＯＡ部を固定し、ＯＢ及びＯＣの下の各ピポツトを上下
動させることによつてウエハ５の傾き角θを変化させる
方法を用いる。すなわちＯＡは回転中心となり、θ
_X（ウエハ５のＸ方向の傾き）を傾ける場合はＯＢ及び
ＯＣの下にある各ピポツトを同一方向に駆動し、θ
_Y（ウエハ５のＹ方向の傾き）を傾ける場合はＯＢ及び
ＯＣの下にある各ピポツトを反対方向に駆動する。この
ようにしてレベリングステージ４はＺステージ３上の空
間において３次元的に駆動し得る。

【００３５】このような構成のレベリングステージ４を
駆動してウエハ５及びレチクル８のパターン像を平行に
するには、レベリングセンサ１２、１６のキヤリブレー
シヨンに用いられる平行平板ガラス（ハービング）５０
（図２）をθ_Xを変化させる方向及びθ_Yを変化させる
方向にそれぞれ回転させ、このとき４分割デイテクタ１
６からの各出力差が０になるように各ピポツト２８を駆
動するが、この駆動によつて生じる横ずれ量はウエハ５
上の回折格子マークを観測している第１アライメント系
３６（図１）には横シフトとして検出されるのに対し
て、第２アライメント系３７（図１）には検出されな
い。すなわち第１アライメント系３６の計測結果（Ｌ
Ｘ、ＬＹ）及び第２アライメント系３７の計測結果（Ｆ
Ｘ、ＦＹ）の差（ＬＸ−ＦＸ、ＬＹ−ＦＹ）（ＸＹ座標
系上でのマーク位置を表す）の変動量がそのまま各ピポ
ツト駆動時の横ずれ量となるようになされている。

【００３６】またレベリングステージ４の駆動方法に
は、４分割デイテクタ１６の各出力差によつて得られた
ウエハ５の傾きθを当該デイテクタ１７の各出力差が０
になるようにモータ３４を駆動するクローズ制御と、傾
き量θ_X及びθ_Yから算出された各ピポツトの必要な駆
動量をポテンシヨ３０の出力値によつてオープン制御す
る方法が用いられる。

【００３７】以上の構成において、レベリング調整時の
ウエハ５の横ずれを補正する動作について説明する。

【００３８】まずレベリング調整前の処理として、各ピ
ポツト２８の駆動量に対するウエハ５の横ずれ量を予め
記憶する処理を実行する。すなわち図３においてＯＡを
固定した場合のＯＢ及びＯＣの下にあるピポツトの駆動
量Ｄ_B及びＤ_Cは、次式

【数１】

【数２】によつて表され、ウエハ５をレチクル８と平行にするた
めにθ_X及びθ_Yだけ傾ける場合、制御装置４０は目標
駆動量をＤ_B及びＤ_Cとしてレベリング駆動部４５によ
つてレベリングステージ４を駆動し、デイテクタ１６の
出力を調べ、当該デイテクタ１６の出力が０になるまで
当該処理動作を続ける。その結果デイテクタ１６の出力
が０になつたときのピポツトの駆動量をポテンシヨ３０
で調べ、そのときの横ずれ量を第１アライメント系３６
及び第２アライメント系３７の計測結果から予め求めて
おく。

【００３９】図４は上記方法によつて求めた横ずれ量を
プロツトしたグラフであり、図４（Ａ）はＤ_B及びＤ_C
の値をＸ方向の要因に分離した数値Ｄ_Xに対するＸ方向
の横ずれ量Ｘを表し、また図４（Ｂ）はＤ_B及びＤ_Cの
値をＹ方向の要因に分離した数値Ｄ_Yに対するＹ方向の
横ずれ量Ｙを表す。このグラフからそれぞれ多近似曲線
Ｆ（Ｄ_X）及びＦ´（Ｄ_Y）を求め、当該多近似曲線を
制御装置４０において記憶する。

【００４０】この前処理としての記憶処理を実行した
後、アライメント又は露光時のレベリング調整を行う
際、これらの処理によつて生じたウエハ５の横ずれを補
正する補正処理を実行する。

【００４１】すなわちウエハ５をホルダ１８上に載置
し、レベリングステージ４をクローズ制御で駆動する。
その際デイテクタ１６からの出力が０になつたときのレ
ベリングステージ４の各中心点ＯＢ及びＯＣの下にある
ピポツトの駆動量Ｄ_B及びＤ_Cを調べる。この中でＸ、
Ｙそれぞれの方向に対する要因（Ｄ_X、Ｄ_Y）はＸ側が
同方向、Ｙ側が逆方向にピポツトを駆動していることに
より、次式

【数３】

【数４】となり、その時の横ずれ量を制御装置４０に記憶されて
いる関数Ｆ（Ｄ_X）及びＦ´（Ｄ_Y）に入力して横ずれ
量Ｘ、Ｙを求め、ステージ制御ユニツト１１によつてＸ
方向移動ステージ１及びＹ方向移動ステージ２をＸ方向
及びＹ方向にそれぞれ横ずれ量Ｘ及びＹを補正する分だ
け駆動する。かくしてウエハ５の位置は露光位置に対し
てレベリング調整によつてずれた分だけ補正されること
になり、この状態で露光を行うことによりウエハ５上の
目標とする領域に確実にレチクル８のパターンを露光す
ることができる。

【００４２】以上の構成によれば、レベリング調整をし
た際のウエハ５の横ずれを高精度で補正することがで
き、アライメント及び各単位露光領域の配列を一段と高
精度化して行うことができる。

【００４３】なお上述の実施例においては、第１アライ
メント系３６及び第２アライメント系３７を用いた場合
について述べたが、本発明はこれに限らず、干渉計４２
を用いたステージ位置計測系及び第１アライメント系３
６によつて露光面の横ずれ量を求めるようにしても良
い。この場合、空気揺らぎによる干渉計４２の計測誤差
が横ずれ量に含まれるので、十分な平均化によつて横ず
れ量を求める必要がある。

【００４４】また第１アライメント系３６としてＴＴＬ
方式を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、レチクル８を介してアライメントビームを照射す
るようになされたＴＴＲ方式を用いるようにしても良
い。

【００４５】また上述の実施例においては、移動鏡６が
配置されているＺステージ３上にレベリングステージ４
が設けられている場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、フオーカス系を有し横ずれを生じる構成のス
テージに対しても本発明を適用して好適である。

【００４６】また上述の実施例においては、横ずれ量を
予め記憶する際に実測値を多次元関数に近似した場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、実測値をその
まま記憶するようにしても良い。

【００４７】またθ_X及びθ_Yを同時に動かした際の、
Ｄ_X、Ｄ_Y及び横ずれ量Ｘ、Ｙに対する２次元マツプを
作成するようにしても良い。

【００４８】また上述の実施例においては、露光位置
（光軸位置）における横ずれを補正する場合について述
べたが、第１、第２アライメント系３６、３７の各アラ
イメント位置においてレベリングステージ４を傾斜させ
る際にも、本発明を適用して同様の効果を得ることがで
きる。また、上記実施例では実験又はシミユレーシヨン
によつてピポツト２８の駆動量と横ずれ量との関係を数
式又はテーブルの形で記憶しておけば良い。このとき、
ピポツト２８を同一量だけ駆動しても、ウエハ上の各露
光領域毎の横ずれ量は、各露光領域の中心点のレベリン
グステージ４の回転支点となる固定点（動作点）ＯＡと
の距離に対応して異なり得る。このため、各露光領域
毎、ウエハ上の露光領域をいくつかのブロツクに分けて
各ブロツク毎に、ピポツト２８の駆動量と横ずれ量との
関係を求めておくことが望ましい。

【００４９】また上述の実施例においては、横ずれ量を
補正するためにＸＹステージ１、２を駆動していたが、
例えばレチクル８と投影光学系７との間にフイールドレ
ンズを配置し、このフイールドレンズを駆動することに
よりレチクルパターンの投影像をウエハ上でＸ、Ｙ方向
にシフトさせるようにしても良い。また上述の実施例に
おいては、例えばＥＧＡ方式で露光を行う場合に、露光
領域毎にレベリングを行うものとして説明を行つていた
が、ウエハ全面（又は各露光領域）の平均的な傾斜角に
基づいて露光前に一回だけレベリングステージ４を傾け
る、いわゆるグローバルレベリング、あるいはウエハ上
の露光領域をいくつかのブロツクに分け、各ブロツク毎
にその平均的な傾斜角に基づいて一回だけレベリングス
テージ４を傾ける、いわゆるブロツク・レベリングを行
う場合でも、本発明を適用して同様の効果を得ることが
できる。

【００５０】また上述の実施例においては、２点駆動方
式でレベリングステージ４を傾斜させる場合について述
べたが、例えば３つの動作点ＯＡ、ＯＢ、ＯＣをいずれ
も駆動点とする３点駆動方式であつても良い。さらに３
点駆動方式を採用すると、Ｚステージ３とレベリングス
テージ４とを兼用させることが可能となり、この兼用型
ではウエハ５を傾斜させたときの横ずれ量を干渉計にて
検出することができ、本実施例の如く横ずれ量を予測す
る必要はないが、上述の実施例と同様に各露光領域毎に
ピポツト２８の駆動量に対応してその横ずれ量を予測す
れば、空気揺らぎ等による横ずれ量の計測誤差を除去で
き、より一層精度良くアライメントを行うことが可能と
なる。

【００５１】また上述の実施例においては、レベリング
センサ１２、１６としてコリメータ型を採用していた
が、例えば投影光学系７のイメージフイールド（ウエハ
上での露光領域に相当）内の複数点の各々におけるウエ
ハ５の高さ位置（焦点位置）を検出できるオートフオー
カスセンサを用いるようにしても良い。

【００５２】さらに上述の実施例においては投影型の露
光装置（ステツパやアライナ等）を例に挙げて説明した
が、本発明はこれに限らず、例えばプロキシミテイ方
式、コンタクト方式、さらにはステツプアンドスキヤン
方式の露光装置、Ｘ線露光装置等を始めとし、検査装置
や加工装置等に対しても本発明を適用することができ
る。

【００５３】

【発明の効果】請求項１に記載の露光方法または請求項
１７の露光装置によれば、所定面に対する基板の傾斜角
度調節によって発生する、前記基板と所定パターンとの
前記所定面方向での相対ずれ量と、前記基板の傾斜角度
調節の調節量との関係に関する情報が実測される。そし
て、前記所定パターンと前記基板との前記所定面方向で
の相対位置は、実測された前記情報と前記基板の傾斜角
度調節の調節量とに基づいて制御される。このため、た
とえ基板の傾斜角度調節を実行しても、前記所定パター
ンと前記基板との相対位置制御の精度が、前記相対ずれ
量によって損なわれることが無い。また、前記相対位置
制御は実測した情報に基づいて行われるため、たとえ
ば、基板の傾斜角度調節の調節量と前記相対ずれ量との
関係を実測することなく、計算のみによって前記相対ず
れ量に関する情報を獲得して、前記所定パターンと前記
基板との前記相対位置を制御しようとする場合と比較す
ると、より正確に前記相対位置の制御を行うことが可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の一実施例を示す全体構
成図である。

【図２】レベリングステージの詳細構成を示す断面図で
ある。

【図３】レベリングステージを傾斜駆動する方法を示す
平面図である。

【図４】ピポツト駆動量及び横ずれ量の関係を多次元近
似曲線によつて表したグラフである。

【図５】従来の露光装置を示す構成図である。

【図６】レベリングステージの構成を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

４……レベリングステージ、６……移動鏡、７……投影
光学系、８……レチクル、１０……Ｚ・θ制御ユニツ
ト、１６、１７……デイテクタ、２２Ａ、２２Ｂ、２２
Ｃ……板ばね、２８……ピポツト、３０……ポテンシ
ヨ、３８……フイデユーシヤルマーク、５０……ハービ
ング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G01B 11/00 G03F 9/00 G05D 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定パターンを前記基板上へ露光する露
光方法であって、所定面に対する前記基板の傾斜角度調節によって発生す
る、前記基板と前記所定パターンとの前記所定面方向で
の相対ずれ量と、前記基板の傾斜角度調節の調節量との
関係に関する情報を実測し、実測した前記情報と前記基板の傾斜角度調節の調節量と
に基づいて、前記所定パターンと前記基板との前記所定
面方向での相対位置制御を実行することを特徴とする露
光方法。
【請求項２】請求項１に記載の露光方法は、前記所定パターンを前記基板上へ露光するために前記基
板が位置付けられる露光位置において、前記所定面に対
する前記基板の前記傾斜角度調節を実行する際に、前記
所定面方向での前記相対位置制御を実行することを特徴
とする露光方法。
【請求項３】請求項１に記載の露光方法は、前記基板の位置情報を検出するために前記基板が位置付
けられるアライメント位置において、前記所定面に対す
る前記基板の前記傾斜角度調節を実行する際に、前記所
定面方向での前記相対位置制御を実行することを特徴と
する露光方法。
【請求項４】請求項１乃至３いずれか一項に記載の露
光方法において、実測した前記情報を記憶し、記憶した前記情報に基づいて、前記相対位置制御を実行
することを特徴とする露光方法。
【請求項５】請求項４に記載の露光方法において、実測した前記情報を、前記傾斜角度調節の調節量に関す
る関数として記憶することを特徴とする露光方法。
【請求項６】請求項４に記載の露光方法において、実測した前記情報の記憶が、実測値に基づく近似処理の実行を含むことを特徴とする
露光方法。
【請求項７】請求項４に記載の露光方法において、実測した前記情報を記憶することが、前記基板と前記所定パターンとの前記所定面方向での相
対ずれ量と、前記傾斜角度調節の調節量との関係に関す
るテーブルの記憶を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項８】請求項４に記載の露光方法において、実測した前記情報の記憶が、前記所定面内における第１方向での相対ずれ量と、前記
所定面内における前記第1方向とは異なる第２方向での
相対ずれ量とに関する二次元マップの作成を含むことを
特徴とする露光方法。
【請求項９】請求項４に記載の露光方法において、前記所定方向における前記所定パターンと前記基板との
相対位置制御を実行する際に、前記所定方向における前
記所定パターンと前記基板との前記相対位置に関する情
報を検出する検出手段によって、前記傾斜角度調節によって発生する、前記所定パターン
と前記基板との前記所定面方向での相対ずれ量を実測す
ることを特徴とする露光方法。
【請求項１０】請求項９に記載の露光方法において、前記検出手段が、所定マークを検出するアライメント系
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１１】請求項４に記載の露光方法において、前記基板を保持可能であり、前記所定面に沿って移動可
能なステージを用いて、前記相対位置制御を実行することを特徴とする露光方
法。
【請求項１２】請求項４に記載の露光方法において、フィールドレンズによって、前記相対位置制御を実行す
ることを特徴とする露光方法。
【請求項１３】請求項４に記載の露光方法は、複数の基板を露光する露光方法であって、前記傾斜角度調節を基板毎に一回だけ実行することを特
徴とする露光方法。
【請求項１４】請求項４の露光方法において、前記傾斜角度調節を、前記基板上の所定範囲毎に実行す
ることを特徴とする露光方法。
【請求項１５】請求項４に記載の露光方法は、前記基板上の複数領域に対して各領域毎に前記所定パタ
ーンを転写する露光方法であって、前記傾斜角度調節を、前記複数の領域のうちの所定数の
領域毎に実行することを特徴とする露光方法。
【請求項１６】請求項１乃至１５いずれか一項に記載
の露光方法によって前記所定パターンを露光された基板
を用いてデバイスを製造することを特徴とするデバイス
製造方法。
【請求項１７】所定パターンを前記基板上へ露光する
露光装置であって、所定面に対する前記基板の傾斜角度調節を実行する調節
手段と、前記調節手段による傾斜角度調節によって発生する、前
記基板と前記所定パターンとの前記所定面方向での相対
ずれ量と、前記基板の傾斜角度調節の調節量との関係に
関する情報を実測する実測手段と、前記実測手段によって実測された前記情報と前記基板の
傾斜角度調節の調節量とに基づいて、前記所定パターン
と前記基板との前記所定面方向での相対位置制御を実行
する制御手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１８】請求項１７の露光装置は、さらに、前記実測手段によって実測された情報を記憶する記憶手
段を備え、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された前記実測情
報に基づいて、前記相対位置制御を実行することを特徴
とする露光装置。
【請求項１９】請求項１７又は１８の露光装置におい
て、前記実測手段は、前記相対ずれ量に関する情報を検出す
る検出装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２０】請求項１９の露光装置において、前記検出装置が、所定マークを検出するためのアライメ
ント系を複数有することを特徴とする露光装置。
【請求項２１】請求項１９の露光装置は、投影光学系を介して前記所定パターンを前記基板上へ投
影する投影露光装置であって、前記検出装置は、前記投影光学系を介さない光学系で構
成され、所定マークを検出するオフアクシスアライメン
ト系を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２２】請求項１７乃至２１いずれか一項に記
載の露光装置は、さらに、前記調節手段による傾斜角度調節の影響を受けない位置
に設けられた基準マークを有することを特徴とする露光
装置。
【請求項２３】請求項１７乃至２２いずれか一項に記
載の露光装置において、前記調節手段は、前記傾斜角度調節を実行する前に、前
記所定面に対する前記基板の傾斜角度を検出する角度検
出装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２４】請求項１７乃至２３いずれか一項に記
載の露光装置において、前記実測手段は、前記調節手段による前記傾斜角度調節
の調節量を検出する調節量検出装置を有することを特徴
とする露光装置。
【請求項２５】請求後１７乃至２４いずれか一項に記
載の露光装置は、前記調節手段による傾斜角度調節の影響を受けない位置
に設けられたミラーへレーザを照射した結果に基づい
て、前記基板の前記所定面方向での位置情報を検出する
位置検出装置を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２６】請求項１７乃至２４いずれか一項に記
載の露光装置において、前記調節手段は、前記基板上の３点の前記所定面に対す
る位置を調節することによって前記傾斜角度調節を実行
する３点駆動方式の調節手段であることを特徴とする露
光装置。
【請求項２７】請求項１７乃至２６いずれか一項に記
載の露光装置において、前記制御手段は、前記基板を保持可能であり、前記所定
面方向へ移動可能なステージを有することを特徴とする
露光装置。
【請求項２８】請求項１７乃至２７いずれか一項に記
載の露光装置において、前記制御手段は、前記所定パターンの前記基板上での像
をシフトさせるフィールドレンズを有することを特徴と
する露光装置。