JP5264406B2 - 露光装置、露光方法およびデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は露光装置に関する。

露光装置に使用される位置合わせ方法としてグローバルアライメントは知られている。従来のグローバルアライメントでは、基板の複数の転写領域（ショット）に割り当てられたサンプルショットのアライメントマークを計測する。次いで、計測値を一次多項式で近似して各サンプルショットの変形を求め、求められた各サンプルショットの変形を利用して全ショットの変形を求める。

また、従来のグローバルアライメントを用いて基板のシフト、倍率、回転を補正してきたが、特許文献１はショットの形状の補正を含む方式を提案している。
特開２０００−１３３５７９号公報

しかしながら、高解像度化が進むにつれて、グローバルアライメントには更なる精度が求められてきた。

そこで、本発明は、高精度なグローバルアライメントを行うことが可能な露光装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての露光装置は、原板のパターンの像を基板の複数の転写領域である複数のショットの各々に露光する露光装置であって、前記複数のショットに割り当てられた複数のサンプルショットの各々に設けられたアライメントマークを検出するアライメント検出部と、前記アライメント検出部によって検出された前記アライメントマークの位置を算出し、基板全体の変形を表す第１項と、ショット配列の歪みを表す第２項及びショット形状の変形を表す第３項の少なくとも一方と、の足し合わせからなる前記基板上のパターン位置を近似する近似式を、算出された前記アライメントマークの位置から決定し、前記複数のショットにおけるショット位置およびショット形状を、決定された前記近似式から算出された前記パターン位置から算出することによって前記複数のショットの各々の補正量を算出し、各ショットを露光する際に、算出された前記補正量に基づいて補正を行う制御部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、高精度なグローバルアライメントを行うことが可能な露光装置を提供することができる。

図２は、本実施例の露光装置６０のブロック図である。露光装置６０は、原板（マスク又はレチクル）Ｍのパターンの像を基板（ウエハや液晶基板）Ｗに露光する。図２において、Ｙ方向は走査方向、Ｘ方向は走査方向に直交する非走査方向、Ｚ方向はＸＹ平面に垂直な方向であり、投影光学系２６の光軸方向である。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を回転軸とする方向をそれぞれθＸ、θＹ及びθＺ方向とする。

露光装置は、計測ステーション１０と、露光ステーション２０と、天板３０と、制御部４０と、を有する。但し、本発明は、露光装置が計測ステーション１０と露光ステーション２０に分割されておらず一体の露光装置にも適用することができる。

計測ステーション１０は、基板Ｗのフォーカス及びアライメントを行い、フォーカス検出系１２と、アライメント検出部１４と、基板ステージ１８と、を有する。

フォーカス検出系１２は、基板表面の位置情報（Ｚ方向における位置情報及び傾斜情報）を検出する。フォーカス検出系１２は、検出光を基板表面に投射する投射部１２ａと基板Ｗからの反射光を受光する受光部１２ｂとを有する。フォーカス検出系１２の検出結果（計測値）は、制御部４０に出力される。

アライメント検出部１４は、アライメントマークを検出及び撮像することができる。アライメント検出部１４の検出結果（計測値）は、制御部４０に出力される。

基板ステージ１８は、基板Ｗを支持する。基板ステージ１８には、これをＸＹＺの各軸の方向及び各軸周りの方向に駆動する不図示の駆動機構が設けられている。駆動機構は制御部４０によって制御される。

露光ステーション２０は、計測ステーション１０で計測された結果（フォーカス情報とアライメント情報）に基づいて原板Ｍのパターンの像を基板Ｗに露光する。本実施例の露光ステーション２０は、原板Ｍと基板Ｗを同期走査して原板Ｍのパターンを基板Ｗに露光するステップアンドスキャン方式を使用する。しかし、本発明は露光ステーション２０がステップアンドリピート方式を使用することを妨げない。

露光ステーション２０は、照明装置２２と、原板ステージ２４と、投影光学系２６と、基板ステージ２８と、を有する。

照明装置２２は、原板Ｍを照明し、露光光としての光束を射出する光源と、原板Ｍを均一に照明する照明光学系と、を有する。光源の種類は限定されず、原板Ｍは転写される回路パターンを有する。

原板ステージ２４は原板Ｍを支持する。原板ステージ２４には、ＸＹ平面内での２次元的な移動と、θＺ方向に微小回転とが可能な不図示の駆動機構が設けられている。駆動機構は制御部４０によって制御される。

投影光学系２６は、原板Ｍと基板Ｗとを光学的に共役な関係に維持し、原板Ｍのパターンの像を基板Ｗに投影する。投影光学系２６と基板Ｗの間の媒質は液体や空気など限定されない。

基板ステージ２８は、基板Ｗを支持する。基板ステージ２８には、これをＸＹＺの各軸の方向及び各軸周りの方向に駆動する不図示の駆動機構が設けられている。駆動機構は制御部４０によって制御される。

基板Ｗは複数の転写領域（ショット）を有し、各ショットに原板Ｍのパターンが転写される。

図３は、基板Ｗ上のショットＳの配列を示す平面図である。図３の座標系を以下、「基板座標系」と呼ぶ。

図４は、一つのショットＳの拡大平面図である。Ｓａは被転写領域、Ｓｂは粗（ラフ）アライメント用のマーク、Ｓｃは（ファイン）アライメント用マークである。このように、各ショットＳの被転写領域Ｓａの周辺に複数のアライメントマークＳｂ、Ｓｃが設けられている。アライメントマークＳｃとショットＳの被転写領域Ｓａの位置関係（ＸＹ方向）は既知である。図４の座標系を以下、「ショット座標系」と呼ぶ。なお、アライメントマークＳｃの数は４つに限定されない。

天板３０は、計測ステーション１０と露光ステーション２０との間を移動可能な２つの基板ステージ１３と２５を支持する。本実施例の露光装置は２つの基板ステージを有するが、その数は限定されない。

制御部４０は、露光装置の各部を制御して計測及び露光を実行するが、特に、図１に示すアライメント方法（露光方法）を実行する。制御部４０には、メモリ４２、表示部４４、入力部４８が接続されている。メモリ４２は、制御部４０の処理に必要な情報やデータベースやプログラム（ソフトウェア）を保持している。表示部４４は、ユーザが露光装置の動作を設定するための操作画面を表示する。入力部４８は、ユーザが露光装置に各種の情報を入力することを可能にするキーボードやポインティングデバイスなどである。

以下、図１を参照して、制御部４０が実行するアライメント方法について説明する。図１は、本実施例のアライメント方法を説明するためのフローチャートである。図１において、「Ｓ」はステップの略であり、これは他のフローチャートでも同様である。

まず、制御部４０は、サンプルショットのアライメントマークを計測する（Ｓ１１０）。図５は、サンプルショットＳＳの配置を示す平面図である。図５においてハッチングされているサンプルショットＳＳは、図３に示すショットＳの中でアライメントマークの位置が計測される対象のショットである。

図６は、Ｓ１１０の詳細を説明するフローチャートである。

まず、制御部４０は、ショット配列の粗い位置を計測する粗アライメントを実行する（Ｓ１１１）。粗アライメントでは、以下に述べるアライメントマーク撮像工程及びアライメントマーク位置算出工程で計測するサンプルショットより少ない数のサンプルショットを計測する。アライメントマーク撮像工程で用いるアライメント検出部１４の視野より広い視野の検出系で検出する。例えば、図５に示す２つのショットＳ１において、図４に示すアライメントマークＳｂを検出する。制御部４０は、Ｓ１１１で計測したアライメント位置（基板上の既存パターン位置）に基づいて基板ステージ１８を駆動する。

次に、制御部４０は、Ｓ１１１の計測結果に基づいてアライメントマークＳｃがアライメント検出部１４の視野に入るように基板ステージ１８を移動する（Ｓ１１２）。

次に、制御部４０は、アライメント検出部１４でアライメントマークＳｃを撮像する（Ｓ１１３）。図７は、アライメント検出部１４が撮像したアライメントマークＳｃの像の平面図である。

次に、制御部４０は、公知のテンプレートマッチング法などを利用して、撮像したアライメントマーク像からアライメントマークＳｃの位置を算出する（Ｓ１１４）。

制御部４０は、Ｓ１１１〜Ｓ１１４を全サンプルショットのアライメントマークＳｃを計測するまで繰り返す（Ｓ１１５のＮのループ）。図５の矢印はアライメント検出部１４視野が基板Ｗ上で動く様子を示しているが、実際にはアライメント検出部１４は固定され、基板ステージ１８が矢印と逆方向に移動する。

制御部４０は、全サンプルショットＳＳのアライメントマークＳｃを計測したと判断すると（Ｓ１１５のＹ）、処理を終了する。

再び図１に戻って、次に、制御部４０は、Ｓ１１０の計測結果に基づいて基板Ｗの変形（基板形状と基板上のショット配列の位置と形状）を近似する（Ｓ１２０）。

従来のグローバルアライメントでは、この工程で、Ｓ１１０の計測結果に基づいて各サンプルショットの変形を求めており、その際に一次近似を行って多くの情報を捨てていた。これに対して本実施例は、各サンプルショットの変形を求めずに、Ｓ１１０の計測結果に基づいて基板Ｗの変形を近似している。そして、近似式は、基板全体の変形を表す第１項と、ショット配列の歪みを表す第２項及びショット形状の第３項の少なくとも一方と、の足し合わせからなる近似式である。このように、第１項に加えて第２項及び第３項を考慮することによって基板の変形の近似における近似誤差を低減している。また、近似式は、ｎ次多項式であってもよい。これにより、近似の際に捨てられる情報が減少するため、近似誤差を低減することができる。

以下、Ｓ１２０の詳細について説明する。本実施例では、基板形状及び基板上ショット配列の位置と形状を以下の３つの変形要因の足し合わせと考える。

第一の変形要因は、熱処理等の半導体プロセス処理による基板歪み及び前工程で使用した基板ステージ１８のＹ方向移動誤差等である基板全体の変形である。本実施例では第一の変形要因である基板全体の変形（第１項）を、基板全体を表す座標である基板座標での位置を変数とする任意次数の多項式で表す。

まず、Ｘ方向の基板全体変形を次式で表す。

次に、Ｙ方向の基板全体変形を次式で表す。

ここで、（ｘ_１， ｙ_１）は基板座標の座標設計位置である。ａ_ｘ１、ｂ_ｘ１、ｃ_ｘ１、ｄ_ｘ１、ｅ_ｘ１、ｆ_ｘ１、ｇ_ｘ１、ｈ_ｘ１、ｉ_ｘ１、ｊ_ｘ１はＸ方向の基板全体変形を表すパラメータ（係数）である。ａ_ｙ１、ｂ_ｙ１、ｃ_ｙ１、ｄ_ｙ１、ｅ_ｙ１、ｆ_ｙ１、ｇ_ｙ１、ｈ_ｙ１、ｉ_ｙ１、ｊ_ｙ１はＹ方向の基板全体変形を表すパラメータ（係数）である。

第二の変形要因は、前工程で使用した基板ステージ１８のＸ方向移動誤差等であるショット配列の歪み（ショット配列変形）である。ここで、基板全体変形はショット内を含む基板全体の歪みであるのに対して、ショット配列変形はショット中心位置の配列のみが歪んでいる。本実施例は、ショット配列の歪み（第２項）を、基板座標系におけるショット中心位置を変数とする任意次数の多項式で表す。

まず、Ｘ方向のショット配列変形を次式で表す。

次に、Ｙ方向のショット配列変形を次式で表す。

ここで、（ｘ_２， ｙ_２）はショット中心の基板座標設計位置である。ｂ_ｘ２、ｃ_ｘ２、ｄ_ｘ２、ｅ_ｘ２、ｆ_ｘ２、ｇ_ｘ２、ｈ_ｘ２、ｉ_ｘ２、ｊ_ｘ２はＸ方向のショット配列変形を表すパラメータ（係数）である。ｂ_ｙ２、ｃ_ｙ２、ｄ_ｙ２、ｅ_ｙ２、ｆ_ｙ２、ｇ_ｙ２、ｈ_ｙ２、ｉ_ｙ２、ｊ_ｙ２はＹ方向のショット配列変形を表すパラメータ（係数）である。

第三の変形要因は、前工程における原板ステージ２４の移動誤差、原板Ｍのアライメント誤差、原板Ｍの変形、投影光学系２６のディストーション等によるショット形状の歪み（ショット形状変形）である。本実施例は、ショット形状変形（第３項）を、各ショット毎の座標系であるショット座標系における位置を変数とする任意次数の多項式で表す。

まず、Ｘ方向のショット形状変形を次式で表す。

次に、Ｙ方向のショット形状変形を次式で表す。

ここで、（Ｘ， Ｙ）はショット座標設計位置である。Ｂ_ｘ、Ｃ_ｘ、Ｄ_ｘ、Ｅ_ｘ、Ｆ_ｘ、Ｇ_ｘ、Ｈ_ｘ、Ｉ_ｘ、Ｊ_ｘはＸ方向のショット配列変形を表すパラメータ（係数）である。Ｂ_ｙ、Ｃ_ｙ、Ｄ_ｙ、Ｅ_ｙ、Ｆ_ｙ、Ｇ_ｙ、Ｈ_ｙ、Ｉ_ｙ、Ｊ_ｙはＹ方向のショット配列変形を表すパラメータ（係数）である。

これら３つの変形要因を足し合わせた式から既存パターンの位置と形状を算出する。基板座標の設計位置が（ｘ_１， ｙ_１）、ショット中心の基板座標設計位置が（ｘ_２， ｙ_２）、ショット座標設計位置が（Ｘ， Ｙ）の位置の変形後の位置を次式で表す。

まず、Ｘ方向の変形後の基板座標位置ｐ_ｘ（ｘ_１， ｙ_１， ｘ_２， ｙ_２， Ｘ， Ｙ）を次式で表す。

次に、Ｙ方向の変形後の基板座標位置ｐ_ｙ（ｘ_１， ｙ_１， ｘ_２， ｙ_２， Ｘ， Ｙ）を次式で表す。

メモリ４２は、数式７と８を保持している。また、メモリ４２はＳ１１０の計測結果も保持している。

Ｓ１１０の計測結果を利用して数式７と８のＰｘとＰｙを求める。具体的には式中の係数を算出する。係数ａ_ｘ１〜ｊ_ｘ１、ａ_ｙ１〜ｊ_ｙ１、ｂ_ｘ２〜ｊ_ｘ２、ｂ_ｙ２〜ｊ_ｙ２、Ｂ_ｘ〜Ｊ_ｘ、Ｂ_ｙ〜Ｊ_ｙはサンプルショットＳＳの各アライメントマークＳｃの計測位置から求める。具体的には、各アライメントマークＳｃの基板座標の設計位置（ｘ_１， ｙ_１）、ショット中心の基板座標設計位置（ｘ_２， ｙ_２）、ショット座標設計位置（Ｘ， Ｙ）と変形後の基板座標位置である計測位置（ｐ_ｘ， ｐ_ｙ）を用いて求める。この式は最小自乗近似法により正規方程式を解くことで求めることができる。正規方程式の解法としてはＬＵ分解を使用することができる。

なお、数式７及び８を一般式として任意次数の多項式としているが、実施時には基板Ｗの既存パターンに基づいて特定次数の多項式を用いたり、特定項を除いた多項式を用いたりする。このために、事前に数式７及び８を決めておく。

図８は、前記第１項〜第３項のそれぞれの次数を設定する、表示部４４の操作画面の一例を示す平面図である。ユーザは入力部４８を介して数式７及び８の次数を入力可能である。フィールド４５ａは第一の変形要因である基板全体変形の次数を決定する部分である。フィールド４５ｂは、第二の変形要因であるショット配列変形を設定する部分である。フィールド４５ｃは、第三の変形要因であるショット形状変形を設定する部分である。操作画面により使用する多項式の次数を事前に設定することができる。

次に、Ｓ１２０で得られた数式７及び８に基づいて基板Ｗ上の全ショットＳのそれぞれの補正量を算出する（Ｓ１３０）。従来グローバルアライメントでは、基板Ｗ上の全ショットＳのそれぞれの補正量を算出する基準を各サンプルショットの変形であったのに対して本実施例では基板全体の変形である。上述したように、各サンプルショットの変形は一次近似された情報であるのに対して本実施例では一次よりも高次の多項式で近似された情報を使用している。このため、近似の際に捨てられる情報が少なく近似誤差が低減している。また、従来は、いずれの変形要因も考慮していなかったのに対して本実施例では３つの変形要因のうちの少なくとも２つ（第１項と第２項、第１項と第３項、第１項〜第３項の全て）を考慮している。このため、全ての変形要因に関して図８で一次を選択したとしても従来よりも近似誤差が低減する。

ここでは、露光装置がショット形状の一次成分を補正しながら露光する場合について説明するが、ショット形状の任意次数の成分も補正する方法にも拡張することができる。本実施例ではショットに複数のサンプル点を置き、各サンプル点の設計値と数式７と８で求めた位置から以下の式を解くことによって各ショットの形状を算出する。

ここで、（Ｘ， Ｙ）はショット座標設計位置である。（Ｐ_ｘ， Ｐ_ｙ）は変形後のショット座標位置である。Ｓ_ｘ［ｉ］はショットｉのＸ方向ショット中心位置（シフト）、Ｓ_ｙ［ｉ］はショットｉのＹ方向ショット中心位置（シフト）である。Ｍ_ｘ［ｉ］はショットｉのＸ方向ショット倍率、Ｍ_ｙ［ｉ］はショットｉのＹ方向ショット倍率である。Ｒ_ｘ［ｉ］はショットｉのＸ方向ショット回転、Ｒ_ｙ［ｉ］はショットｉのＹ方向ショット回転である。

数式９及び１０の係数は各ショット毎に、ショットのサンプル点のショット座標設計位置と数式７及び８を用いて求めた変形後のショット座標位置から求める。具体的には、サンプル点は、ショット内で均一になるように設定し、各サンプル点毎に数式７及び８から変形後のショット座標位置を求める。次に、サンプル点のショット座標設計位置（Ｘ， Ｙ）と変形後のショット座標位置（Ｐ_ｘ， Ｐ_ｙ）を用いてＳ_ｘ［ｉ］、Ｓ_ｙ［ｉ］、Ｍ_ｘ［ｉ］、Ｍ_ｙ［ｉ］、Ｒ_ｘ［ｉ］、Ｒ_ｙ［ｉ］を求める。この式は最小自乗近似法により正規方程式を解くことで求めることができる。正規方程式の解法としてはＬＵ分解を使用することができる。

以上の方法で各ショットの露光位置及び形状（シフト、倍率、回転）を求めた後、露光時に補正する（Ｓ１４０）。具体的には、制御部４０は、基板ステージ２８を駆動して各ショットＳのシフトを補正する。次に、制御部４０は、投影光学系２６内の浮上レンズを上下方向に駆動する投影倍率補正手段により、各ショットＳのショット倍率を補正する。次に、制御部４０は、投影光学系２６内の互いに同一形状の非球面を有する一対の光学素子の相対位置を変えてディストーションを補正する手段により、各ショットＳのショット回転を補正する。次に、制御部４０は、原板ステージ２４と基板ステージ２８の走査方向を相対的に調整するスキュー補正手段により、各ショットＳのショット回転を補正する。次に、制御部４０は、基板ステージの走査速度を調整するディストーション補正手段により、各ショットＳの走査方向のショット倍率を補正する。

なお、二次以上の補正値は、例えば、原板ステージ２４と基板ステージ２８の走査方向を任意次数の軌跡で変更することで補正することができる。更に、ここではショット位置及び形状を多項式で近似して補正値を算出したが、変形後の基板座標での位置の変化量から補正値を算出してもよい。多項式で近似する方法に比べて高速に補正値を算出することができる。具体的には、以下の式において各ショット中心の基板座標における設計値を（ｘ_１， ｙ_１）に、基板座標におけるショット中心位置設計値を（ｘ_２， ｙ_２）に、ショット座標におけるショット中心位置設計値（０，０）を（Ｘ， Ｙ）に代入する。

次に、制御部４０が、基板Ｗの外周周辺にサンプルショットＳＳを設定している実施例について説明する。従来のサンプルショットＳＳは、図５に示すように、等間隔かつ基板中心に対して対称になるように配置する場合が多かった。一方、基板は外周近辺になる程プロセスの影響により歪むことが多いため、基板周辺にサンプルショットを設定する方が有利な場合もある。これに対し、従来は一部が欠けているショットはサンプルショットに使用できなかった。

図９は、基板周辺に設定されたサンプルショットの例を示す概略平面図である。本実施例は、各サンプルショットの変形を算出する処理がないため、一部が欠けているショットをサンプルショットとしても使用することができる。このため、基板外周のショットでは、図９に示すように、隣接ショットも含めて計測点を設定している。

図９において、ＳＰは基板輪郭、Ｓ２は基板外周のショット、Ｓｃ２は基板外周ショットＳ２において計測できないアライメントマーク、Ｓ３はショットＳ２に隣接したショット、Ｓｃ３はアライメントマークＳｃ２の代わりに計測するアライメントマークである。ここでは、ショットＳ２及びＳ３を合わせてサンプルショットとすることで、基板外周にサンプルショット（計測点）を設定することができる。

図１０は、図９で設定したサンプルショットを含むサンプルショット配置例を示す平面図である。サンプルショットを基板外周付近及び基板内に満遍なく設定でき、位置合わせ精度の向上を期待することができる。

次に、欠損等によりアライメントマークが計測できなかった場合の処理について述べる。基板上のアライメントマークは稀にプロセス過程で欠損する場合がある。この場合、他のショットのアライメントマークを計測して処理を続行する場合がある。しかし、従来はサンプルショット中の１つのアライメントマークが計測できないだけでも、サンプルショット中の他のアライメントマーク計測値も使用できなくなり、新たに別のサンプルショットで同一数のアライメントマークを計測する必要がある。

これに対して、本実施例は、各サンプルショットの変形を算出する処理がない。このため、アライメントマークＳｃ４が計測できなかった場合、図１１に示すように、アライメント検出部１４が、アライメントマークＳｃ４の代わりに、隣接ショットＳ５のアライメントマークＳｃ５を計測すればよい。これにより、計測できなかったアライメントマークが発生した場合の処理時間の増加を抑えることができる。

実施例１のアライメント方法によれば、一次成分に近似しておらず、近似誤差を低減することができる。また、各サンプルショットの変形を算出する必要がないため、基板外周にサンプルショットを設定することができる。また、計測できないアライメントマークがあっても隣接ショットのアライメントマークを計測することによる代替が可能である。更に、二次以上の成分を持つショット形状を算出する場合もモデルを変更するだけで対応でき拡張性に優れる。

実施例２は、重ね合わせ対象である、前回、基板Ｗにパターンを露光した露光装置の露光方式に基づいて基板Ｗを近似する近似式を変更する。実施例２の露光装置は実施例１と同様である。即ち、本実施例は、変形後の基板座標位置を表す式として数式７及び８とは別の式を用いる。

ショットの変形は露光方式よって異なる。具体的には、ステップアンドリピート方式の露光装置（ステッパ）は露光時に基板ステージは静止しているため、ショットの形状に基板ステージの駆動特性は影響しない（ショット間の中心位置の分布には影響する）。これに対して、ステップアンドスキャン方式の露光装置（スキャナ）は、露光時に基板ステージは移動しているため、ショットの形状に基板ステージ２８の駆動特性が影響する。例えば、基板ステージの駆動特性が図１２（ａ）であるとすると、スキャナによる露光では図１２（ｂ）のようなショット形状となり、ステッパによる露光では図１２（ｃ）のようなショット形状となる。本実施例では、この露光装置の方式によるショット形状の違いに基づいたパターン変形モデルを用いる。

既存パターンをスキャナで露光した場合、ステージ駆動誤差が第一の変形要因となるがステッパでは第二の変形要因となる。このことから既存パターンを露光した露光装置の露光方式に応じて以下の多項式を用いる。

既存パターンをスキャナで露光した場合は次式を使用する。

既存パターンをステッパで露光した場合には次式を使用する。

図１３は、モデル（多項式）を選択する方法を説明するためのフローチャートである。

まず、制御部４０は、既存パターンを露光した露光装置の露光方式を取得する（Ｓ２１０）。図１４は、基板を製造する工場５０の典型的なブロック図である。工場５０は、露光装置６０や他の基板製造装置７０と通信網５４を介して接続しているホストコンピュータ５２が設置してあり、ホストコンピュータ５２が各製造装置を制御して半導体装置などを製造する。このため、ホストコンピュータ５２は、既存パターン（重ね合わせ対象となる層）を露光した露光装置及びその露光方式を管理している。Ｓ２１０では、ホストコンピュータ５２に問い合わせることにより既存パターンを露光した露光装置の露光方式を参照する。

次に、制御部４０は、ステップＳ２１０の結果に応じてモデル（多項式）を選択する（Ｓ２２０）。例えば、制御部４０は、既存パターンを露光した露光装置がスキャナなら数式１７及び１８を選択し、ステッパなら数式１９及び２０を選択する。なお、数式１７〜２０の次数を特定したり、特定項を除いたりしてもよいことは実施例１と同様である。

図１５は、表示部４４の操作画面の一例である。ユーザは入力部４８を介して数式１７〜２０の次数を設定することができる。フィールド４６ａは第一の変形要因である基板全体変形の次数を決定する部分である。フィールド４６ｂは、第二の変形要因であるショット配列変形を設定する部分である。フィールド４６ｃは、第三の変形要因であるショット形状変形を設定する部分である。操作画面により使用する多項式の次数を事前に設定することができる。

実施例２によれば、既存パターンを露光した露光装置の種類に応じてモデル（多項式）を選択するので、近似精度が向上し、高精度な重ね合わせを実現することができる。また、求める係数が少ないモデル（多項式）を用いることができる場合があり、処理時間を短縮できる可能性がある。

露光において、露光ステーション２０で基板Ｗを露光している間に、計測ステーション１０で別の基板Ｗの計測を行う。それぞれの作業が終了すると、露光ステーション２０から露光済みの基板Ｗが排出され、計測ステーション１０の別の基板Ｗが基板ステージ１８によって露光ステーション２０に供給される。制御部４０は計測ステーション１０の計測結果の情報に基づいて当該別の基板Ｗを露光する。計測ステーション１０には更に別の基板が供給される。本実施例では、アライメント精度が向上しているので、露光装置は重ね合わせ精度よく露光を行うことができる。

デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、前述の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。

実施例１のアライメント方法を説明するためのフローチャートである。 本発明を適用可能な露光装置のブロック図である。 図２に示す基板のショット配列の平面図である。 図３に示すショットの概略拡大平面図である。 図２に示すショット配列に割り当てられたサンプルショット配列の平面図である。 図１のＳ１１０の詳細のフローチャートである。 図６のＳ１１３の撮像結果を示す平面図である。 実施例１の基板の変形を近似する近似式の各項の次数を設定する操作画面である。 基板の外周周辺に設定されたサンプルショットの平面図である。 図５の変形例の平面図である。 計測されるアライメントマークの代替を説明する概略平面図である。 露光方式によってショットの変形が異なることを説明する概略平面図である。 実施例２のアライメント方法を説明するためのフローチャートである。 複数の露光装置を備えた工場のブロック図である。 実施例２の基板の変形を近似する近似式の各項の次数を設定する操作画面である。

符号の説明

１４ アライメント検出部
２２ 原板ステージ
２６ 投影光学系
２８ 基板ステージ
４０ 制御部
４４ 表示部
４８ 入力部
６０ 露光装置

Claims (17)

1. 原板のパターンの像を基板の複数の転写領域である複数のショットの各々に露光する露光装置であって、
   前記複数のショットに割り当てられた複数のサンプルショットの各々に設けられたアライメントマークを検出するアライメント検出部と、
   前記アライメント検出部によって検出された前記アライメントマークの位置を算出し、基板全体の変形を表す第１項と、ショット配列の歪みを表す第２項及びショット形状の変形を表す第３項の少なくとも一方と、の足し合わせからなる前記基板上のパターン位置を近似する近似式を、算出された前記アライメントマークの位置から決定し、前記複数のショットにおけるショット位置およびショット形状を、決定された前記近似式から算出された前記パターン位置から算出することによって前記複数のショットの各々の補正量を算出し、各ショットを露光する際に、算出された前記補正量に基づいて補正を行う制御部と、
   を有することを特徴とする露光装置。
2. 前記近似式はｎ次多項式であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１項と前記第２項と第３項のそれぞれの次数を設定する操作画面を表示する表示部と、
   前記操作画面において前記第１項と前記第２項と第３項のそれぞれの次数を入力可能な入力部と、
   を更に有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記制御部は、前記複数のサンプルショットを前記基板の外周周辺のショットに設定していることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 前記アライメント検出部は、前記サンプルショットの前記アライメントマークを計測できない場合に前記アライメントマークが計測できない前記サンプルショットに隣接するショットのアライメントマークを検出することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. 前記制御部は、前回、前記基板に露光した露光装置の露光方式に基づいて前記基板の変形を近似する近似式を変更することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
7. 前記基板を支持及び駆動する基板ステージを更に有し、
   前記制御部は、各ショットを露光する際に、前記補正量に基づいて前記基板ステージの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。
8. 前記原板の前記パターンの前記像を前記基板に投影する投影光学系を更に有し、
   前記投影光学系は、投影倍率を補正する投影倍率補正手段を有し、
   前記制御部は、各ショットを露光する際に、前記補正量に基づいて前記投影倍率補正手段による各ショットの投影倍率を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
9. 前記原板の前記パターンの前記像を前記基板に投影する投影光学系を更に有し、
   前記投影光学系は、同一形状の非球面を有する一対の光学素子を有し、
   前記制御部は、各ショットを露光する際に、前記補正量に基づいて前記一対の光学素子の相対位置を変更することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
10. 前記原板を支持および駆動する原板ステージと、
    前記基板を支持及び駆動する基板ステージと、
    を更に有し、
    前記制御部は、各ショットを露光する際に、前記補正量に基づいて前記原板ステージと前記基板ステージの相対的な走査方向を調整することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
11. 前記基板を支持及び駆動する基板ステージを更に有し、
    前記制御部は、各ショットを露光する際に、前記補正量に基づいて前記基板ステージの走査速度を調整することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
12. 前記近似式において、前記第１項は前記基板全体を表す座標系における位置を変数とし、前記第２項は前記基板全体を表す座標系におけるショット中心位置を変数とし、前記第３項は各ショット毎の座標系における位置を変数とすることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
13. 前記パターン位置(p _x , p _y )は、前記第１項の前記基板全体を表す座標系における位置を(x ₁ , y ₁ )、前記第２項の前記基板全体を表す座標系におけるショット中心位置を(x ₂ ,y ₂ )、前記第３項の各ショット毎の座標系における位置を(X,Y)、係数をa _x1 〜j _x1、 a _y1 〜j _y1、 b _x2 〜j _x2、 b _y2 〜j _y2、 B _x 〜J _x、 B _y 〜J _y とした時に以下の式で表されることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
    
    
    
14. 前記近似式において、前記第１項は前記基板全体を表す座標系における位置を変数とし、前記第２項は前記基板全体を表す座標系におけるショット中心位置を変数とし、前記第３項は各ショット毎の座標系における位置を変数とし、
    前記露光方式がステップアンドスキャン方式である場合、前記パターン位置(p _x , p _y )は、前記第１項の前記基板全体を表す座標系における位置を(x ₁ , y ₁ )、前記第２項の前記基板全体を表す座標系におけるショット中心位置を(x ₂ ,y ₂ )、前記第３項の各ショット毎の座標系における位置を(X,Y)、係数をa _x1 〜j _x1、 a _y1 〜j _y1、 b _x2 〜j _x2、 b _y2 〜j _y2、 B _x 〜J _x、 B _y 〜J _y とした時に以下の式で表されることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
    
    
    
15. 前記近似式において、前記第１項は前記基板全体を表す座標系における位置を変数とし、前記第２項は前記基板全体を表す座標系におけるショット中心位置を変数とし、前記第３項は各ショット毎の座標系における位置を変数とし、
    前記露光方式がステップアンドリピート方式である場合、前記パターン位置(p _x , p _y )は、前記第１項の前記基板全体を表す座標系における位置を(x ₁ , y ₁ )、前記第２項の前記基板全体を表す座標系におけるショット中心位置を(x ₂ ,y ₂ )、前記第３項の各ショット毎の座標系における位置を(X,Y)、係数をa _x1 〜j _x1、 a _y1 〜j _y1、 b _x2 〜j _x2、 b _y2 〜j _y2、 B _x 〜J _x、 B _y 〜J _y とした時に以下の式で表されることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
    
    
    
16. 請求項１〜１５のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
    前記ステップによって露光された基板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の製造方法。
17. 原板のパターンの像を基板の複数の転写領域である複数のショットの各々に露光する露光方法であって、
    アライメント検出部を利用して前記複数のショットに割り当てられた複数のサンプルショットの各々に設けられたアライメントマークを検出することによって前記アライメントマークの位置を算出する第１ステップと、
    基板全体の変形を表す第１項と、ショット配列の歪みを表す第２項及びショット形状の変形を表す第３項の少なくとも一方と、の足し合わせからなる前記基板上のパターン位置を近似する近似式を、前記第１ステップによって算出された前記アライメントマークの位置から決定する第２ステップと、
    前記複数のショットにおけるショット位置およびショット形状を、前記第２ステップによって決定された前記近似式から算出された前記パターン位置から算出することによって前記複数のショットの各々の補正量を算出する第３ステップと、
    各ショットを露光する際に、前記第３ステップによって算出された前記補正量に基づいて補正を行う第４ステップと、
    を有することを特徴とする露光方法。