JP4497908B2 - 露光方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般には、露光方法及び装置に係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を投影露光する露光方法及び装置に関する。本発明は、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式によって露光する露光方法及び装置に好適である。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いてデバイス（例えば、半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド）を製造する際に、レチクル又はマスク（本出願では、これらの用語を交換可能に使用する）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。

投影露光装置においては、集積回路の微細化及び高密度化に伴い、より高い解像力でレチクルの回路パターンをウェハに投影露光することが要求されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。このため、近年の光源は、超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ））から波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）になり、Ｆ_２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の実用化も進んでいる。更に、露光領域の一層の拡大も要求されている。

これらの要求を達成するために、略正方形形状の露光領域をウェハに縮小して一括露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置（「ステッパー」とも呼ばれる。）から、露光領域を矩形のスリット形状としてレチクルとウェハを相対的に高速走査し大画面を精度よく露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）が主流になりつつある。

スキャナーでは、露光中において、ウェハの所定の位置が露光スリット領域に差し掛かる前に、光斜入射系の表面位置検出手段によってそのウェハの所定の位置における表面位置を計測し、その所定の位置を露光する際にウェハ表面を最適な露光結像位置に合わせ込む補正を行ってウェハの平面度の影響を低減することができる。

特に、露光スリットの長手方向（即ち、走査方向と直交方向）には、ウェハの表面位置の高さ（フォーカス）だけではなく表面の傾き（チルト）を計測するために、露光スリット領域の前段及び後段に複数の計測点を有している。なお、一般に、露光走査は前段からと後段からの両方向から行われる。従って、露光する前にウェハのフォーカス及びチルトを計測可能とするために露光スリット領域の前段及び後段に計測点を配置する。かかるフォーカス及びチルトの計測方法は、数々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

更に、スキャナーにおけるウェハの表面位置計測と補正方法として、露光領域外の先読み領域に複数の計測点を配置させ、フォーカス及び走査方向と非走査方向のチルトを計測する提案がされている（例えば、特許文献２参照。）。また、露光領域内に複数の計測点を配置させ、フォーカス及び走査方向と非走査方向の傾き情報を計測し補正駆動する提案がされている（例えば、特許文献３参照。）。

かかる提案について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は、ウェハ１０００上のフォーカス及びチルトの計測位置ＦＰ１乃至ＦＰ３を示す概略断面図、図１３は、計測結果により最適な露光像面位置にウェハ１０００を駆動させた状態を示す概略断面図である。図１２を参照するに、ウェハ１０００のフォーカス及びチルトの計測を計測位置ＦＰ１乃至ＦＰ３の位置で順次行う。計測位置ＦＰ１乃至ＦＰ３の計測から先読み平面ＰＭＰを求め、図１３に示すように、露光位置（即ち、露光スリット）２０００にウェハ１０００を移動する際に最良結像面ＢＦＰに一致するようにウェハ１０００の姿勢を駆動して露光を行う。
特開平９−４５６０９号公報 特開平６−２６０３９１号公報 特開平６−２８３４０３号公報

しかし、近年では露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進み、焦点深度が極めて小さくなり、露光すべきウェハ表面を最良結像面に合わせ込む精度、いわゆるフォーカス精度もますます厳しくなってきている。

特に、走査方向（露光スリットの短手方向）のウェハ表面の傾きも厳密に測定し、精度良く補正する必要が生じて来ている。表面形状の平面度が悪いウェハにおいては、露光領域のフォーカス検出精度が特に問題となる。例えば、露光装置の焦点深度が０．４μｍの場合、ウェハの平面度は、焦点深度の１／５とすれば０．０８μｍ、焦点深度の１／１０とすれば０．０４μｍというように数十ｎｍオーダーの制御が必要である。かかる問題は、露光スリットに差し掛かる前にウェハ表面位置を光斜入射系の表面位置検出手段で計測する、そのタイミングに間隔があることが原因であり、その間のウェハ表面度に関しては情報が無く、考慮することができないことによるものである。

例えば、この計測のタイミングとしては、図１４に示すように、走査方向に対してウェハ１０００上に３ｍｍの間隔で順次行うとする。すると、この３ｍｍの間の情報、例えば、図１４のポイントＰ１乃至Ｐ３では、ウェハ１０００の平面度が悪いため、３ｍｍ間隔の計測から求めた先読み平面ＰＭＰから、表面位置がΔずれている場合が発生する。ここで、図１４は、先読み平面ＰＭＰとウェハ１０００の平面度とのずれを示す概略断面図である。

露光では、先読み平面ＰＭＰを最良結像面ＢＦＰに一致させて露光するので、図１４では、ずれ量Δだけデフォーカスして露光することが発生する。このデフォーカスは、この例のような走査方向だけでなく、走査方向と直交する方向でも同じように発生する。この原因は、計測のタイミングではなく、上述した光斜入射系の計測点数の配置数によるものである。

走査方向の計測タイミングを細かくすることや、光斜入射系の計測点数を多くすることでずれ量の誤差を小さくすることはできるが、露光時の走査速度の低下や計測時間の増大によるスループットの低下、装置構成の複雑化に伴うコスト増加、トラブル発生の可能性の増大など、別の問題を発生させる恐れがある。

そこで、本発明は、スループットの低下を招くことなく、ウェハ表面の平面度に対して優れたフォーカス補正を行うことができる露光方法及び装置を提供することを例示的目的とする。

本発明の一側面としての露光方法は、レチクルのパターンを被処理体に投影光学系で投影し、前記パターンで前記被処理体上の複数のショットをショット毎に露光する露光方法であって、前記複数のショットの平面度を計測する第１計測ステップと、前記複数のショットのうち、前記第１計測ステップで求めた前記平面度が所定の範囲外であるショットを特定ショットと特定するステップと、前記特定ショット及び前記特定ショット以外のショットの計測点における高さをショット毎に計測する第２計測ステップと、前記第２計測ステップのショット毎の計測結果に基づいて、前記複数のショットの高さ及び傾きの少なくとも一方をショット毎に調整する調整ステップと、前記調整ステップで高さ及び傾きの少なくとも一方が調整された前記複数のショットを露光するステップと、を有し、前記第２計測ステップでは、前記特定ショットの計測点の数が前記特定ショット以外のショットの計測点の数よりも多くなるように、前記計測点における高さを計測することを特徴とする。

本発明の別の側面としての露光装置は、上述の露光方法を行うことができる露光モードを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光装置は、レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記パターンで前記被処理体上の複数のショットをショット毎に露光する露光装置であって、前記複数のショットの平面度を計測する第１計測手段と、前記複数のショットの計測点における高さをショット毎に計測する第２計測手段と、前記被処理体を保持し、移動するステージと、前記第２計測手段および前記ステージを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記複数のショットのうち、前記第１計測手段で求めた前記平面度が所定の範囲外であるショットを特定ショットと特定し、前記第２計測手段を制御して、前記特定ショットの計測点の数が前記特定ショット以外のショットの計測点の数よりも多くなるように、前記特定ショット及び前記特定ショット以外のショットの計測点における高さをショット毎に計測し、前記ステージを制御して、前記第２計測手段のショット毎の計測結果に基づいて、前記複数のショットの高さ及び傾きの少なくとも一方をショット毎に調整することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有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特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、スループットの低下を招くことなく、ウェハ表面の平面度に対して優れたフォーカス補正を行うことができる露光方法及び装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。図１は、本発明の一側面としての露光装置１の概略構成を示すブロック図である。

露光装置１は、図１に示すように、計測ステーション１００と、露光ステーション２００とを有し、例えば、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクルに形成された回路パターンをウェハに露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適である。

まず、半導体製造プロセスを行う前のウェハ３００上の複数のショットの平面度を計測する計測ステーション１００について説明する。計測ステーション１００は、本実施形態では、ウェハ３００の各ショットの平面度の計測をミラウ干渉の原理によって行う。

干渉計の光源として、例えば、ハロゲンランプ１１０から射出した光は、照明光学系１１１及び１１２、ビームスプリッタ１１３を透過し、更に、対物レンズ１１４、ハーフミラー１１５を透過して、検査するウェハ３００上のショットサイズ以上、例えば、３５ｍｍ角となるよう広げられ、ウェハ３００上の計測するショットを照明する。かかるウェハ３００は、ウェハステージ１５０で支持されている。

ウェハ３００で反射した光は、照明したときとは逆に、ハーフミラー１１５、対物レンズ１１４を透過し、ビームスプリッタ１１３で反射されて、光電変換するＣＣＤカメラ１１６に入射する。

一方、ハーフミラー１１５で反射した光は、内部参照鏡１１７へ入射し、反射される。内部参照鏡１１７で反射した光を被検査物からの反射光と干渉させる参照鏡として使用する。内部参照鏡１１７で反射した光は、被検査物であるウェハ３００からの反射光とＣＣＤカメラ１１６上で干渉する。ＣＣＤカメラ１１６に入射した光は、光電変換されてビデオ信号となり、ウェハ３００のショットの平面度情報を入手することが可能となる。

図２に示すように、内部参照鏡１１７を対物レンズ１１４とハーフミラー１１５との間に構成することがミラウ干渉の特徴である。かかる構成により、参照光と被検査物であるウェハ３００からの反射光との光路長が等しくなり、可干渉距離の短い白色干渉を一つの対物レンズで可能とするものである。ここで、図２は、図１に示す計測ステーション１００の対物レンズ１１４付近を示す拡大図である。

ここで、ウェハ３００内での平面度情報の入手可能な間隔について説明する。まず、ＣＣＤカメラ１１６に２／３インチサイズの光電変換面を有するものを使用して、各受光セルの間隔を１３μｍとする。また、検査するウェハ３００上のショットサイズを３５ｍｍ角とする。

２／３インチの光電変換面のサイズは、６．６×８．８ｍｍ^２であるので、６ｍｍ角程度の受光が可能である。そこで、ウェハ３００からＣＣＤカメラ１１６の光学倍率を１／７．６９とすれば、ウェハ３００上の３５ｍｍ角は、ＣＣＤカメラ１１６上で４．５５ｍｍ角となる。従って、ＣＣＤカメラ１１６の各受光セルの間隔１３μｍから、ウェハ３００上での分離可能な間隔は、１３×７．６９＝１００μｍとなる。

このように、ＣＣＤカメラ１１６の一画素から、一つの平面度情報を得ることができるのならば、０．１ｍｍごとにウェハ３００上の各ショットの平面度を計測できることになり、スキャナーのフォーカス計測間隔である３ｍｍの間の平面度情報を詳細に得ることが可能である。

計測ステーション１００は、ミラウ干渉の原理を用いることで、フォトレジストを塗布されて露光される前のウェハ３００の各ショットの平面度の計測を、露光ステーション２００においてフォーカス及びチルトを検出する検出系２６０の検出よりも詳細に行うことができる。なお、平面度の計測は、ウェハ３００内の全ショットについて行い、後述するように、平面度の悪いショットを特定ショットとして特定する。

なお、ミラウ干渉のように、垂直入射した光を用いる計測の場合には、半導体プロセスのパターン段差構造を正しく検出することができない。従って、後述する露光ステーション２００の検出系２６０では、できるだけ入射角の大きい斜入射の構成をとっている。例えば、シリコンウェハ上に凸形状のレジストパターンがある場合に垂直入射した光で計測を行うと、凹形状と計測されることになるため、斜入射にしてフォトレジスト表面のみを検出する構成にすることが露光装置のフォーカス検出系には好ましいとされている。

本実施形態もミラウ干渉を用いているために同様なことが生じるが、各ショット間の差を計測する場合には、パターン段差構造を正しく求める必要はなく、段差構造の変化に敏感に検出信号が変化する検出系の方が本発明には適している。必要なフットプリントも斜入射に比べて垂直入射はコンパクトな構成となり、装置を小さくすることが可能となり、コストの削減にも寄与する。

計測ステーション１００において、ウェハ上の各ショットの平面度情報を露光前に計測されたウェハ３００ａは、図１に示すように、露光ステーション２００へ移動され、ウェハ３００ａの各ショットの平面度情報に基づいて露光が行われる。このとき、移動するウェハ３００ａは、一枚ずつの移動が全体の流れを止めずにスループットを高くするもので最適な構成であるが、スループットを落とすこと許容されるのであれば、図示しないウェハキャリア等で、例えば、２５枚でまとめて、露光ステーション２００へ移動させてもよい。

なお、計測ステーション１００において、ウェハ３００上の各ショットの平面度を計測する方法は、ミラウ干渉に限定するものではない。ミラウ干渉の他にも、例えば、マイケルソン、リニック干渉でも同様に各ショットの平面度を計測することができる。また、スループットを落とすことが許容されるのであれば、ウェハ３００をウェハステージ１５０を用いて移動させ、数回の計測で全ショットの平面度を計測してもよい。

また、光の入射方式も垂直入射方式に限らず、コンフォーカル方式でもよいし、後述する露光ステーション２００の検出系２６０のように斜入射方式でもよい。更に、光を用いなくても被検査物での分解能が満足するのであれば何ら問題はなく、例えば、原子力顕微鏡（ＡＦＭ）で平面度を計測してもよい。

次に、露光ステーション２００について説明する。エキシマレーザーなどの光源２１０から射出された光は、露光に最適な所定の形状の露光光束に整形される照明光学系２２０を経て、レチクル２３０に形成されたパターンを照明する。レチクル２３０のパターンは露光すべき回路パターンを含み、かかるパターンから射出された光は、投影光学系２４０を通過して、結像面に相当するウェハ３００ａ面近傍に像を形成する。

レチクル２３０は、投影光学系２４０の光軸に直交する平面内及びかかる光軸方向に移動可能な構成となっているレチクルステージ２３５上に載置されている。

ウェハ３００ａは、計測ステーション１００から搬入され、投影光学系２４０の光軸に直交する平面内及びかかる光軸方向に移動可能でチルト補正可能な構成となっているウェハステージ２５０上に載置されている。

レチクルステージ２３５とウェハステージ２５０を露光倍率の比率の速度で相対的に走査させることでレチクル２３０のショット領域の露光を行う。ワンショット露光が終了した後にはウェハステージ２５０は次のショットへステップ移動し、先ほどとは逆方向に走査露光を行い次のショットが露光される。これを繰り返すことでウェハ３００全域についてショット露光する。

ワンショット内の走査露光中には、フォーカス及びチルトを計測する検出系２６０によりウェハ３００上の各ショットの表面の位置情報を取得し、露光像面からのずれ量を算出し、フォーカス（高さ）及びチルト（傾き）方向へウェハステージ２５０を駆動させ、ほぼ露光スリット単位でウェハ３００表面の高さ方向の形状に合わせ込む動作が行われている。なお、各ショットの表面の位置情報は、後述するように、非特定ショットよりも特定ショットで詳細に取得し、平面度の悪いショットであっても高精度に高さ方向を合わせ込むことができる。

検出系２６０は、光学的な高さ計測システムを使用している。ウェハ３００表面に対して大きな角度（低入射角度）で光束を入射させ、ウェハ３００からの反射光の像ずれをＣＣＤカメラなどの位置検出素子で検出する方法をとっている。ウェハ３００上の複数の計測すべき点に光束を入射させ、各々の光束を個別のセンサーに導き、異なる位置の高さ位置情報から露光すべき面のチルトを算出している。

図３及び図４に示すように、露光領域（即ち、露光スリット位置）５００の前段及び後段の領域５１０及び５２０内には複数の計測点Ｋ１乃至Ｋ５が面形状をなすように配置されており、走査露光中の露光スリットが露光領域５００に差し掛かる前にウェハ３００のフォーカス及びチルト情報、特に、走査方向へチルト情報の同時計測を可能にしている。ここで、図３及び図４は、露光領域５００に対する計測点Ｋ１乃至Ｋ５の配置を示す平面図であって、図３は３点の計測点Ｋ１乃至Ｋ３を配置した場合、図４は５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５を配置した場合を示している。

図４を参照するに、露光領域５００に対して前段の領域５１０内に５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５を投影するように構成し、露光領域５００に差し掛かる前に高精度に露光直前のフォーカス及びチルト情報を取得し、露光位置の補正駆動が可能なようにしている。同様に、逆方向のスキャン露光に対応するように、後段の領域５２０にも５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５が投影されるように構成されている。

図５に、図１に示す領域Ａの拡大図を示す。ここで、図５は、露光ステーション２００におけるフォーカス及びチルトの計測システムを示す概略光学図である。但し、図５においては、便宜上、フォーカス及びチルトの測定領域（例えば、前段の領域５１０）内に５点の計測点Ｋ１乃至Ｋ５を配置している様子のみを示す。特に、本実施形態では、計測点Ｋ２及びＫ４の間隔と計測点Ｋ１、Ｋ３及びＫ５の間隔とが異なった配置となるように投影されるマークＭ１乃至Ｍ５の形状を示す。フォーカス及びチルトの計測用光軸は、走査方向とほぼ直交する方向から複数の光軸が入射されるように配置してあり、各計測点Ｋ１乃至Ｋ５に投影されるマークＭ１乃至Ｍ５はそれぞれフォーカス及びチルトの計測光学系の光軸断面内で所定量回転されて投影される。その結果、ウェハ３００上では計測スリットの向きが斜めになるよう、また中心計測点に向かってスリットのピッチ方向が配列形成されるように配置されている。

図６は、図５に示す計測点の配置を実現させるための計測光学系の概略配置図である。５つの照明レンズ２６１は、図示しない光源から供給された光により、フォーカス及びチルト計測用投影パターンマスク２６２に形成されたフォーカス計測用スリット状マークを照明する。光源としては、ウェハ３００上のフォトレジストを感光させない波長の光であることと、レジスト薄膜干渉の影響を受けにくいように、ある程度波長幅の広いハロゲンランプやＬＥＤなどが望ましい。マスク２６２には、Ａ視図に示すように、複数の計測点分だけのスリット状マークが形成されている。複数の計測マークにそれぞれ照明されて形成された光束は光路合成プリズム２６３により光路合成され、フォーカスマーク投影光学系２６４によりウェハ３００上に斜め投影される。

ウェハ３００表面にて反射された光束はフォーカス受光光学系２６５により光路分割プリズム２６６内に中間結像点を形成する。光路分割プリズム２６６により計測点ごとに光路分割されたのちには計測分解能を向上させるべく、計測点ごとに配置された拡大検出光学系２６７により計測点ごとの位置検出素子２６８へ導かれる。位置検出素子２６８は、本実施形態では、１次元ＣＣＤを用いており、素子の並び方向が計測方向となる。Ｂ視図には、位置検出素子２６８から光軸方向を見た際の計測用マークと位置検出素子２６８と拡大検出光学系２６７の関係を示しており、各計測点の位置検出素子２６８は、スリット状マークと直交する方向に設定されている。

位置検出素子２６８としては、１次元ＣＣＤを用いているが、２次元ＣＣＤを配置してもよい。あるいは、受光素子結像面に参照スリット板を形成し、参照スリット板の手前において光束を走査し、参照スリット板からの透過光量を検出するような構成でもかまわない。

ここで、スキャン露光時のフォーカス及びチルトの計測による面位置補正の概略について説明する。図７に示すように、走査方向ＳＤに凹凸形状を有したウェハ３００が露光位置ＥＰに差し掛かる前に露光スリット前方に平面を形成するように複数点配置されたフォーカス及びチルトの計測位置ＦＰでウェハ３００の表面位置のフォーカス、露光スリット領域長手方向（走査方向ＳＤに垂直な方向）のチルト（以下、「チルトＸ」と称する。）に加えて、露光スリット領域短手方向（走査方向ＳＤ）のチルト（以下、「チルトＹ」と称する。）計測を行う。そして、検出系２６０によって計測された位置情報に基づいて、図８に示すように、ウェハステージ２５０を駆動させ露光位置ＥＰへの補正駆動を行う。図８において、露光の前に計測された領域が露光スリットに差し掛かった際にはすでに補正が完了しており、露光スリットにて露光される。ここで、図７は、露光領域ＥＰとウェハ３００上のフォーカス及びチルトの計測位置ＦＰを示す概略斜視図である。図８は、検出系２６０から得たウェハ３００の各ショットの位置情報に基づいて露光位置ＥＰにウェハ３００を駆動させた状態を示す概略斜視図である。

なお、制御部２７０は、計測ステーション１００と通信可能であり、計測ステーション１００で得られたウェハ３００上の各ショットの平面度（即ち、非特定ショット又は特定ショット）に応じて、検出系２６０による検出を制御する。具体的には、制御部２７０は、特定ショットに対しては、図４に示すように、５点計測を行い、非特定ショットに対しては、図３に示すように、３点計測を行うように制御する。換言すれば、制御部２７０は、特定ショットの平面度を非特定ショットの平面度よりも詳細に検出するように、検出系２６０を制御する。

ウェハ３００の平面度は、それを支持するステージの構造に起因する誤差があるので、計測ステーション１００でウェハ３００を支持するウェハステージ１５０と、露光ステーション２００でウェハ３００を支持するウェハステージ２５０とを同一のものを使用することで、かかる誤差の発生を低減することが可能となり、高精度のフォーカス検出及び駆動が可能となる。

以下、図９を参照して、上述の露光装置１を利用した露光方法について説明する。図９は、本発明の一側面としての露光方法を説明するためのフローチャートである。図９を参照するに、まず、計測ステーション１００において、ウェハ３００の全ショットの平面度を計測する（ステップＳ９０２）。

次に、ウェハ３００の全ショットのうち、ステップＳ９０２で計測した平面度が所定の範囲外であるショット（即ち、平面度の悪いショット）を特定ショットとして特定する（ステップＳ９０４）。特定ショットを特定する特定方法としては、ウェハ３００上の全ショットの平面度情報を平均化して、各ショット内での平均的な平面度を求め、かかる平均的な平面度から予め設定した所定の閾値、例えば、１００ｎｍより外れた平面度を有するショットを特定ショットとして特定する。また、他の特定方法としては、予め同じ工程の複数のウェハの複数のショットの平面度を計測して平均値を求め、かかる平均値から各ショットとの差分で判断してもよい。

計測ステーション１００においてウェハ３００上の各ショットの平面度を計測された後、ウェハ３００は、露光ステーション２００に搬送される（ステップＳ９０６）。そして、露光を行うウェハ３００上のショットが特定ショットかどうか判断され（ステップＳ９０８）、非特定ショットの場合には、通常の位置計測、例えば、３ｍｍピッチでのフォーカス及びチルト計測を行い（ステップＳ９１０）、特定ショットの場合には、詳細な位置計測、例えば、１ｍｍピッチでのフォーカス及びチルト計測を行う（ステップＳ９１２）。

次いで、ステップＳ９１０又はステップＳ９１２の計測結果に基づき、非特定ショット又は特定ショットのフォーカス及びチルト駆動を行いながら、露光が行われる（ステップＳ９１４）。そして、ウェハ３００上の全ショットの露光が終了したかどうか判断し（ステップＳ９１６）、全ショットの露光が終了していれば、ステップＳ９１８に進み、全ショットの露光が終了していなければ、次のショットの露光のためにステップＳ９０８以下を繰り返す。ステップＳ９１８では、全てのウェハ３００が露光されたかどうかを判断し（ステップＳ９１８）、露光されていなければ次のウェハの露光のためにステップＳ９０２以下を繰り返し、露光されていれば終了する。

本発明の露光方法によれば、平面度が悪い特定ショットのみの計測タイミングを細かくしているため、露光時の走査速度の低下や計測時間の増大によるスループットの低下を最小限に抑えると共に、平面度が悪い特定ショットに対して優れたフォーカス補正を行うことができる。

なお、本実施形態では、ウェハ３００上の各ショットを平面度の悪い特定ショットと、非特定ショットの２つに分けているが、特定ショットを更に２つに分けることもできる。かかる場合には、フォーカス補正を行って露光を行えば良品としてのデバイスを得られるショットと、フォーカス補正を行って露光を行っても不良品としてのデバイスしか得られない不良ショットに分ける。なお、不良ショットと特定された場合には、位置計測、露光などは行わないようにする。

また、特定ショットの特定を行う際に、３ｍｍピッチでフォーカス及びチルト計測して駆動した後の平面度に関して比較して判断することも実行性能を反映することができ、効果的である。更に、特定ショットを特定するための平面度の計測から、露光での最適サンプリング値、例えば、０．５ｍｍピッチ等を算出して使用することも可能である。

次に、図１０及び図１１を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１０は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を作成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェ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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷される。

図１１は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。例えば、本実施形態では、計測ステーションと露光ステーションとの２構成としているが、ミラウ干渉計を露光ステーションに構成してもよい。あるショットを露光中に、次に露光するショットの平面度の計測を行うことができれば、計測ステーションを設ける場合と比較しても大きなスループットの低下を招くことはない。この場合には、ミラウ干渉計を露光ステーションに２つ設け、どちらから露光しても次のショットを計測可能とするとよい。

本発明の一側面としての露光装置の概略構成を示すブロック図である。 図１に示す計測ステーションの対物レンズ付近を示す拡大図である。 露光領域に対して３つの計測点を配置した場合の平面図である。 露光領域に対して５つの計測点を配置した場合の平面図である。 図１に示す露光ステーションにおけるフォーカス及びチルトの計測システムを示す概略光学図である。 図５に示す計測点の配置を実現させるための計測光学系の概略配置図である。 露光領域とウェハ上のフォーカス及びチルトの計測位置を示す概略斜視図である。 検出系から得たウェハの各ショットの位置情報に基づいて露光位置にウェハを駆動させた状態を示す概略斜視図である。 本発明の一側面としての露光方法を説明するためのフローチャートである。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１０に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 ウェハ上のフォーカス及びチルトの計測位置を示す概略断面図である。 計測結果により最適な露光像面位置にウェハを駆動させた状態を示す概略断面図である。 先読み平面とウェハの平面度とのずれを示す概略断面図である。

符号の説明

１ 露光装置
１００ 計測ステーション
１１１及び１１２ 照明光学系
１１３ ビームスプリッタ
１１４ 対物レンズ
１１５ ハーフミラー
１１６ ＣＣＤカメラ
１１７ 内部参照鏡
２００ 露光ステーション
２６０ 検出系
２６１ 照明レンズ
２６２ マスク
２６３ 光路合成プリズム
２６４ フォーカスマーク投影光学系
２６５ フォーカス受光光学系
２６６ 光路分割プリズム
２６７ 拡大検出光学系
２６８ 位置検出素子
２７０ 制御部

Claims (7)

1. レチクルのパターンを被処理体に投影光学系で投影し、前記パターンで前記被処理体上の複数のショットをショット毎に露光する露光方法であって、
   前記複数のショットの平面度を計測する第１計測ステップと、
   前記複数のショットのうち、前記第１計測ステップで求めた前記平面度が所定の範囲外であるショットを特定ショットと特定するステップと、
   前記特定ショット及び前記特定ショット以外のショットの計測点における高さをショット毎に計測する第２計測ステップと、
   前記第２計測ステップのショット毎の計測結果に基づいて、前記複数のショットの高さ及び傾きの少なくとも一方をショット毎に調整する調整ステップと、
   前記調整ステップで高さ及び傾きの少なくとも一方が調整された前記複数のショットを露光する露光ステップと、を有し、
   前記第２計測ステップでは、前記特定ショットの計測点の数が前記特定ショット以外のショットの計測点の数よりも多くなるように、前記計測点における高さを計測する
   ことを特徴とする露光方法。
2. 前記特定ステップは、前記複数のショットの平均の平面度に対して所定の閾値外のショットを前記特定ショットとすることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
3. 前記特定ステップは、前記特定ショットのうち、前記平面度が前記露光を行なえない範囲のショットを不良ショットとして特定するステップを有し、
   前記不良ショットとして特定されたショットについては、前記第２計測ステップ、前記調整ステップ、前記露光ステップを行わないことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の露光方法を行うことができる露光モードを有することを特徴とする露光装置。
5. レチクルのパターンを被処理体に投影する投影光学系を備え、前記パターンで前記被処理体上の複数のショットをショット毎に露光する露光装置であって、
   前記複数のショットの平面度を計測する第１計測手段と、
   前記複数のショットの計測点における高さをショット毎に計測する第２計測手段と、
   前記被処理体を保持し、移動するステージと、
   前記第２計測手段および前記ステージを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記複数のショットのうち、前記第１計測手段で求めた前記平面度が所定の範囲外であるショットを特定ショットと特定し、
   前記第２計測手段を制御して、前記特定ショットの計測点の数が前記特定ショット以外のショットの計測点の数よりも多くなるように、前記特定ショット及び前記特定ショット以外のショットの計測点における高さをショット毎に計測し、
   前記ステージを制御して、前記第２計測手段のショット毎の計測結果に基づいて、前記複数のショットの高さ及び傾きの少なくとも一方をショット毎に調整する
   ことを特徴とする露光装置。
6. 前記露光装置は、前記レチクルと前記被処理体とを同期させて走査しつつ露光を行う走査型露光装置であることを特徴とする請求項４又は５記載の露光装置。
7. 請求項４乃至６記載のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
   露光された前記被処理体を現像するステップと、
   を有することを特徴とするデバイス製造方法。