JP5278719B2

JP5278719B2 - 計測方法及び露光方法

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Inventors: 晋一沖田
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Description

本発明は、計測方法及び露光方法に係り、さらに詳しくは、露光に用いられる物体の平坦度に関する情報を計測する計測方法及び該計測方法を用いた露光方法に関する。

半導体素子、液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、「ウエハ」と総称する）上に転写する露光装置、例えばステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）や、このステッパに改良を加えたステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキャニング・ステッパ）等の逐次移動型の投影露光装置（以下、「露光装置」と略述する）が主として用いられている。

この種の投影露光装置の投影光学系においては、限界に近い解像力が求められているため、近年では、その解像力を高めるべく投影光学系の開口数（ＮＡ）が大きく設定されるにつれて焦点深度（ＤＯＦ）がかなり浅くなってきており、投影光学系の光軸方向に関し、ウエハの露光面をその焦点深度内に位置させるフォーカス・レベリング制御に対する要求精度が厳しくなってきている。

このような状況では、レチクルの微小な変形も見逃すことができない。例えば、仮にレチクルのパターン領域の面（パターン面）がほぼ一様に投影光学系側に撓んでいる場合に、投影光学系の光軸方向に関するウエハの目標位置をパターン領域全面で同じとしてしまうと、露光面がＤＯＦからはずれて部分的にデフォーカスが発生してしまう。

また、レチクルのパターン面が変形すると、そのパターン面上のパターンの投影光学系の光軸に垂直な方向の結像位置も変化（横ずれ）することがあり、このようなパターンの横ずれはディストーション誤差の要因にもなる。

以上のような背景から、レチクル平坦度のより精密な管理が要求されるようになってきている。例えばレチクルホルダにおけるレチクルの保持方法を工夫したりする技術はその一例である（例えば、特許文献１）。また、要求されるパターンの転写精度に応じたレチクルの平坦度に関する規格が厳格に規定されており、例えばレチクル表面の最大値と最小値との差として表現される平坦度が０．５ミクロン以内であることがその合格基準として採用されている。

ところが、この規格は、あくまでレチクル自体の平坦度に関する規格であり、実際の露光中には、以下の理由などにより、その平坦度がさらに低下する。
（ａ）自重による撓み
（ｂ）レチクルをレチクルホルダ（プラテン）に強引に吸着保持する際に両者の接触面の平面度の相違により発生するレチクルの変形

レチクルホルダに保持されたレチクルの変形は、レチクル毎に、更には露光装置のレチクルホルダ毎（号機毎とほぼ同義）に異なったものとなるため、そのときのレチクルの平坦度に関する情報を取得するには、露光装置のレチクルホルダに露光に用いられるレチクルを実際に吸着保持した状態で計測するしかない。しかし、この場合には、一連の露光工程中に、レチクルホルダ上にレチクルを保持した後でその変形を計測するという工程を行う必要があるため、露光工程におけるスループットの低下が懸念される。

特開２００４−３２８０１４号公報

上記事情の下になされた本発明は、第１の観点からすると、複数の保持装置のそれぞれに保持された状態での基準物体の第１の平坦度に関する情報と、前記複数の保持装置とは別の他の保持装置に保持された状態での前記基準物体の第２の平坦度に関する情報とを計測し、前記複数の保持装置それぞれに対応する前記第１の平坦度に関する情報の計測結果と前記第２の平坦度に関する情報の計測結果とに基づき、前記複数の保持装置のそれぞれに保持された状態での物体の平坦度に関する情報と、前記他の保持装置に保持された状態でのその物体の平坦度に関する情報との間の関係としての当該両平坦度に関する情報間の差分を算出する工程と；前記複数の保持装置のそれぞれについて、各保持装置に保持された物体を用いて露光を行う露光装置に前記物体を搬入する前に、当該保持装置に保持された状態と等価な状態での前記物体の平坦度に関する情報を取得する事前取得工程と；を含み、前記事前取得工程は、前記他の保持装置により前記物体を保持した状態で、前記物体の平坦度に関する情報を計測する第１副工程と；前記第１副工程で得られる、前記他の保持装置に保持された状態での前記物体の平坦度に関する情報の計測結果と、前記複数の保持装置のそれぞれに対応する前記関係とに基づいて、前記複数の保持装置のそれぞれについて、各保持装置に保持された状態と等価な状態での前記物体の平坦度に関する情報を算出する第２副工程と；を含み、前記事前取得工程の結果に基づき、前記複数の保持装置の中から、前記物体の平坦度が最も良好となる保持装置を、前記物体を保持する保持装置として選択する選択工程をさらに含むことを特徴とする計測方法である。

ここで、「所定の保持装置に保持された状態と等価な状態」とは、所定の保持装置に保持された状態ではないが、所定の保持装置とほぼ同等の保持状態で物体を保持可能な保持装置に保持された状態だけでなく、その状態での物体の平坦度に関する情報を取得すれば、その情報から所定の保持装置の保持された状態での物体の平坦度に関する情報を算出又は推定することが可能な状態をも含むものとする。また、ここで、「物体の平坦度に関する情報」とは、その物体面の平坦度の算出に有用な情報であり、例えばその物体の面形状データが代表的なものとして挙げられる。

これによれば、露光に用いられる物体を露光装置に搬入する前に、複数の保持装置のそれぞれに保持された状態と等価な状態での物体の平坦度に関する情報を取得するので、露光装置におけるスループットに影響を与えることなく、その物体の平坦度に関する情報を露光前に認識することができる。

本発明は、第２の観点からすると、マスク上に形成されたパターンを、投影光学系を介して、感光物体上に転写する露光方法であって、本発明の計測方法を用いて、前記マスク及び前記感光物体の少なくとも一方の平坦度に関する情報を計測する計測工程と；前記計測の結果に基づいて、前記投影光学系の結像特性の補正と、前記マスク及び前記感光物体の相対位置の補正との少なくとも一方を行いつつ、前記パターンを、前記感光物体上に転写する転写工程と；を含む露光方法である。かかる場合には、本発明の計測方法を用いて露光に用いられるマスク又は感光物体の平坦度に関する情報を計測するため、スループットを低下させることなく、高精度な露光を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る露光システムの構成を概略的に示す図である。本発明の第１の実施形態に係る露光装置の構成を概略的に示す図である。図３（Ａ）は、レチクルホルダの構成の一例を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、ウエハホルダの構成の一例を示す斜視図である。本発明の第１の実施形態に係るレチクル計測機の構成を概略的に示す図である。本発明の第１の実施形態に係るトラックの構成を概略的に示す図である。本発明の第１の実施形態に係るウエハ計測機の構成を概略的に示す図である。本発明の第１の実施形態に係るレチクルの面形状の事前計測の準備処理の処理手順を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係るレチクルの面形状の計測の処理手順を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態に係るウエハの面形状の計測の処理手順を示すフローチャートである。露光動作の処理手順を示すフローチャートである。レチクルの面形状の計測結果の一例（その１）を示す図である。レチクルの面形状の計測結果の一例（その２）を示す図である。ウエハの面形状の計測結果の一例（その３）を示す図である。本発明の第１の実施形態におけるパイプライン処理を説明するための図である。本発明の第２の実施形態におけるウエハ計測機の概略的な構成を示す図である。本発明の第２の実施形態に係るレチクルの面形状の計測の処理手順を示すフローチャートである。本発明の第３の実施形態におけるレチクル計測機の概略的な構成を示す図である。本発明の第３の実施形態に係るウエハの面形状の計測の処理手順を示すフローチャートである。

≪第１の実施形態≫
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図１４に基づいて説明する。図１には、本発明に係る計測方法及び露光方法を好適に実施可能な第１の実施形態の露光システム２００の全体構成が概略的に示されている。

この露光システム２００は、感光物体としての半導体ウエハやガラスプレート等の基板（以下、総称して「ウエハ」とする。）を処理して、マイクロデバイス等の装置を製造する「基板処理工場」に設置されている。図１に示されるように、露光システム２００は、レーザ光源１等を備えた露光装置１００、該露光装置１００に隣接して配置された塗布現像装置（以下、「トラック」と呼ぶこととする）３００、レチクルの面形状を計測するレチクル計測機８００Ａとを備えている。トラック３００内には、ウエハ計測機４００Ａが設けられている。

この露光装置１００及びトラック３００の組合せについては、これらを一体として「基板処理装置」とみなすことができる。基板処理装置では、ウエハ上にフォトレジスト等の感光剤を塗布する塗布工程と、ウエハの平坦度に関する情報（面形状）を事前に取得する事前取得工程と；感光剤が塗布されたウエハ上に、レチクル上に形成されたパターンを転写する露光工程と、露光工程が終了したウエハを現像する現像工程等を、必要なときには露光システム２００内の他の装置と協調しつつ行う。このうち、塗布工程及び現像工程は、トラック３００により実施され、露光工程は、露光装置１００により実施され、事前取得工程は、トラック３００及び後述する解析システム６００により実施される。なお、レチクルの面形状の事前取得工程は、レチクル計測機８００Ａ及び後述する解析システム６００によって実施される。

基板処理装置において、露光装置１００及びトラック３００は、相互にインライン接続されている。ここでのインライン接続とは、装置間及び各装置内の処理ユニット間を、ロボットアームやスライダ等のウエハを自動搬送する搬送装置を介して接続することを意味する。

なお、図１では、紙面の都合上、基板処理装置が１つだけしか図示されていないが、実際には、露光システム２００には、複数台の基板処理装置が設置されている。すなわち、露光システム２００においては、露光装置１００と、露光装置１００にインライン接続されたトラック３００とが複数台設けられている。

さらに、露光システム２００は、各露光装置１００により実施される露光工程を集中的に管理する露光工程管理コントローラ５００と、各種演算処理や解析処理を行う解析システム６００と、基板処理工場内の各装置を全体的に管理する工場内生産管理ホストシステム７００とを備えている。

この露光システム２００を構成している各装置のうち、少なくとも各基板処理装置（１００、３００）及びレチクル計測機８００Ａは、温度及び湿度が管理されたクリーンルーム内に設置されている。また、各装置は、基板処理工場内に敷設されたＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワーク又は専用回線（有線又は無線）を介して接続されており、これらの間で適宜にデータ通信を行うことができるようになっている。

ウエハ計測機４００Ａは、露光装置１００とは独立して動作する装置であり、後に詳述するが、トラック３００内に配置される複数の処理ユニットのうちの１つとして設けられており、露光装置１００にウエハを搬入する前に、予めウエハの露光対象面の面形状を計測する装置である。また、レチクル計測機８００Ａは、他の装置（基板処理装置（１００、３００）等）とは独立して設けられた計測装置であり、この露光システム２００において単一又は複数設けられている。

［露光装置］
露光装置１００は、本第１の実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置（走査型露光装置）であるものとする。図２には、露光装置１００の概略構成が模式的に示されている。図２に示されるように、この露光装置１００は、図１に示されるレーザ光源１及び不図示の照明光学系を含む照明系、この照明系からのエネルギビームとしての露光用照明光（以下、「照明光」と略述する）ＩＬにより照明されるレチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、搬入されるウエハＷが搭載されるウエハステージＷＳＴ及びこれらの制御系等を備えている。

前記レチクルステージＲＳＴは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動部５６Ｒによって、上記照明系の光軸（後述する投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに一致）に垂直なＸＹ平面内で微少駆動可能（Ｚ軸回りの回転を含む）であるとともに、所定の走査方向（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で駆動可能となっている。

前記レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルホルダＲＨが設けられている。該レチクルホルダＲＨは、例えば真空吸着により、レチクルＲを、そのパターン領域側の面（以下、「パターン面」という）が−Ｚ側を向くように吸着保持している。図３（Ａ）の斜視図に示されるように、レチクルホルダＲＨには、レチクルＲをそのＸ軸両端でレチクルＲを吸着保持するＹ軸方向に延びる３つの吸着面が設けられている。この３つの吸着面には、それぞれレチクルＲと当接するプラテン部と、真空源と配管を介して連通する溝部とがそれぞれ設けられている。図３（Ａ）では、両部を図示していない。レチクルＲを吸着保持する際には、プラテン部に支持されたレチクルＲによって外気から遮蔽された溝部が真空状態となり、外気圧の力によりレチクルＲが吸着保持されるようになる。したがって、レチクルＲに対する吸着力は、この溝部の真空度に応じたものとなる。露光装置１００では、主制御装置２０の指示の下、不図示の真空源による排気力を調整することにより、レチクルＲに対する吸着力を制御することが可能となっている。

図２に戻り、レチクルステージＲＳＴには、レチクルＲの下方に、照明光ＩＬの通路となる開口が形成されている。この開口の大きさは、照明領域ＩＡＲより大きくなるように設定されている。

レチクルステージＲＳＴ上には、レチクルレーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）５４Ｒからのレーザビームを反射する移動鏡５２Ｒが固定されており、レチクルステージＲＳＴのＸＹ面内の位置はレチクル干渉計５４Ｒによって、例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、図３（Ａ）に示されるように、レチクルステージＲＳＴ上には、走査露光時の非走査方向（Ｘ軸方向）に直交する反射面を有する移動鏡が設けられ、レチクルステージＲＳＴの走査方向（Ｙ軸方向）に関しては、コーナーキューブ型ミラー（例えばレトロリフレクタなど）が２つ設けられ、それぞれに対応する測長軸を有する干渉計が設けられているが、図２ではこれらが代表的に移動鏡５２Ｒ、レチクル干渉計５４Ｒとして示されている。すなわち、Ｙ軸方向に関しては、レチクル干渉計５４Ｒは、測長軸を２軸有する２軸干渉計であり、このレチクル干渉計５４Ｒの計測値に基づきレチクルステージＲＳＴのＹ位置に加え、Ｚ軸回りの回転（θｚ回転）も計測できるようになっている。なお、例えば、レチクルステージＲＳＴの端面を鏡面加工して反射面（移動鏡５２Ｒの反射面に相当）を形成しても良い。

レチクル干渉計５４ＲからのレチクルステージＲＳＴの位置情報は、ステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に送られるようになっている。ステージ制御装置１９は、主制御装置２０の指示に応じてレチクルステージ駆動部５６Ｒを介してレチクルステージＲＳＴの移動を制御する。

なお、図２では図示していないが、レチクルステージＲＳＴには、下側（−Ｚ側）の平面度の良好なガラス基板よりなるレチクルフィデューシャルマーク板（以下、「レチクルマーク板」と略述する）が設けられている。このレチクルマーク板は、レチクルＲと同材質のガラス素材、例えば合成石英やホタル石、フッ化カリウムその他のフッ化物結晶などから成り、レチクルステージＲＳＴに固定されている。このレチクルマーク板の基準面は、設計上でレチクルＲのパターン面と同じ高さ、かつ前述のスリット状の照明領域ＩＡＲとほぼ同一の大きさに設定されている。この基準面は、高い平坦度を有しており、複数の評価マークが、その基準面全体にほぼ均等に（例えばマトリクス状に）に形成されている。レチクルステージＲＳＴの移動により、レチクルマーク板が、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に位置すると、投影光学系ＰＬを介して得られる複数の評価マーク像を、ウエハステージＷＳＴ側に形成することが可能となっている。この複数の評価マーク像からなる結像面は、レチクルマーク板の基準面の投影像面であるとみなすことができる。本第１の実施形態では、この投影像面が、ウエハステージＷＳＴのフォーカス・レベリング制御を行う際の基準像面となる。

前記投影光学系ＰＬは、その光軸ＡＸの方向がＺ軸方向となるように、レチクルステージＲＳＴの図２における下方に配置されている。投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックな縮小系であり、光軸ＡＸの方向に沿って所定間隔で配置された複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば１／４、１／５等となっている。このため、不図示の照明系からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上のスリット状の照明領域ＩＡＲが照明されると、レチクルＲを通過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してその照明領域ＩＡＲ内のレチクルＲの回路パターンの縮小像（部分縮小像）が表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハＷ上の前記照明領域ＩＡＲと共役な露光領域ＩＡに形成される。

投影光学系ＰＬとしては、複数枚、例えば１０〜２０枚程度の屈折光学素子（レンズ素子）１３のみから成る屈折系が用いられている。この投影光学系ＰＬを構成する複数枚のレンズ素子１３のうち、物体面側（レチクルＲ側）の複数枚（ここでは、説明を簡略化するために４枚とする）のレンズ素子１３₁，１３₂，１３₃，１３₄は、結像特性補正コントローラ４８によって外部から駆動可能な可動レンズとなっている。レンズ素子１３₁〜１３₄は、不図示の二重構造のレンズホルダをそれぞれ介して鏡筒に保持されている。これらレンズ素子１３₁〜１３₄は、内側レンズホルダにそれぞれ保持され、これらの内側レンズホルダが不図示の駆動素子、例えばピエゾ素子などにより重力方向に３点で外側レンズホルダに対して支持されている。そして、これらの駆動素子に対する印加電圧を独立して調整することにより、レンズ素子１３₁〜１３₄のそれぞれを投影光学系ＰＬの光軸方向であるＺ軸方向にシフト駆動、及びＸＹ面に対する傾斜方向（すなわちＸ軸回りの回転方向（θｘ方向）及びＹ軸回りの回転方向（θｙ方向）に駆動可能（チルト可能）な構成となっている。

その他のレンズ素子１３は、通常のレンズホルダを介して鏡筒に保持されている。なお、レンズ素子１３₁〜１３₄に限らず、投影光学系ＰＬの瞳面近傍、又は像面側に配置されるレンズ素子、あるいは投影光学系ＰＬの収差、特にその非回転対称成分を補正する収差補正板（光学プレート）などを駆動可能に構成しても良い。更に、それらの駆動可能な光学素子の自由度（移動可能な方向）は３つに限られるものではなく１つ、２つあるいは４つ以上でも良い。

各駆動素子の駆動電圧（駆動素子の駆動量）が、主制御装置２０からの指令に応じて結像特性補正コントローラ４８により制御され、これによって、投影光学系ＰＬの結像特性、例えば、フォーカス、像面湾曲、ディストーション、倍率、球面収差、非点収差及びコマ収差などを補正することが可能となっている。

前記ウエハステージＷＳＴは、ＸＹステージ４２と、該ＸＹステージ４２上に搭載されたＺチルトステージ３８とを含んで構成されている。

前記ＸＹステージ４２は、ウエハステージＷＳＴの稼動範囲に敷設された不図示のウエハステージベースの上面の上方に不図示のエアベアリングによって例えば数μｍ程度のクリアランスを介して浮上支持され、ウエハステージ駆動部５６Ｗを構成する不図示のリニアモータ等によって走査方向であるＹ軸方向（図２における紙面直交方向）及びこれに直交するＸ軸方向（図２における紙面内左右方向）に２次元駆動が可能に構成されている。

前記Ｚチルトステージ３８は、３つのＺ駆動部２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ（但し、紙面奥側のＺ駆動部２７Ｃは不図示）によってＸＹステージ４２上で３点にて支持されている。これらのＺ駆動部２７Ａ〜２７Ｃは、Ｚチルトステージ３８の下面のそれぞれの支持点を投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に独立して駆動する３つのアクチュエータ（例えばボイスコイルモータなど）２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ（但し、紙面奥側のアクチュエータ２１Ｃは不図示）と、これらのアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃそれぞれによる各支持点のＺ軸方向の駆動量（基準位置からの変位）をそれぞれ検出するエンコーダ２３Ａ〜２３Ｃ（但し、紙面奥側のエンコーダ２３Ｃは不図示）とを含んで構成されている。ここで、エンコーダ２３Ａ〜２３Ｃとしては、例えば光学式又は静電容量式等のリニアエンコーダを使用することができる。

本第１の実施形態では、上記アクチュエータ２１Ａ〜２１ＣによってＺチルトステージ３８を、光軸ＡＸの方向（Ｚ軸方向）及び光軸に直交する面（ＸＹ面）に対する傾斜方向、すなわちＸ軸回りの回転方向であるθｘ方向、Ｙ軸回りの回転方向であるθｙ方向に駆動する駆動装置が構成されている。また、エンコーダ２３Ａ〜２３Ｃで計測されるＺチルトステージ３８のＺ駆動部２７Ａ〜２７Ｃによる各支持点のＺ軸方向の駆動量（基準点からの変位量）は、ステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に供給されるようになっている。

Ｚチルトステージ３８上には、移動鏡５２Ｗが固定されており、外部に配置されたウエハレーザ干渉計（以下、「ウエハ干渉計」という）５４Ｗによって、移動鏡５２Ｗを介して、Ｚチルトステージ３８（ウエハステージＷＳＴ）のＸＹ面内の位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。

ここで、実際には、Ｚチルトステージ３８上には、走査露光時の走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有するＹ移動鏡と非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面を有するＸ移動鏡とが設けられ、これに対応してウエハ干渉計もＸ軸方向位置計測用のＸレーザ干渉計とＹ軸方向位置計測用のＹレーザ干渉計とが設けられているが、図２ではこれらが代表的に移動鏡５２Ｗ、ウエハ干渉計５４Ｗとして示されている。なお、例えば、Ｚチルトステージ３８の端面を鏡面加工して反射面（前述のＸ移動鏡、Ｙ移動鏡の反射面に相当）を形成しても良い。また、Ｘレーザ干渉計及びＹレーザ干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、ウエハステージＷＳＴのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング（Ｚ軸回りの回転であるθｚ回転）、ピッチング（Ｘ軸回りの回転であるθｘ回転）、ローリング（Ｙ軸回りの回転であるθｙ回転））も計測可能となっている。従って、以下の説明ではウエハ干渉計５４Ｗによって、Ｚチルトステージ３８のＸ、Ｙ、θｚ、θｙ、θｘの５自由度方向の位置が計測されるものとする。また、多軸干渉計は４５°傾いてＺチルトステージ３８に設置される反射面を介して、投影光学系ＰＬが載置される架台（不図示）に設置される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）に関する相対位置情報を検出するようにしても良い。

ウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は、ステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に供給されるようになっている。ステージ制御装置１９は、主制御装置２０の指示に応じてウエハステージ駆動部５６Ｗを介してウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の位置を制御するとともに、Ｚ駆動部２７Ａ〜２７Ｃを駆動してＺチルトステージ３８のＺ位置及び傾斜を制御する。

前記Ｚチルトステージ３８上に、ウエハホルダＷＨが設けられ、該ウエハホルダＷＨ上に、ウエハＷが真空吸着されている。図３（Ｂ）に示されるように、ウエハホルダＷＨは、その外観が所定肉厚の円形板状の本体部２６、該本体部２６の上面（図２における紙面手前側の面）の外周部近傍の所定幅の環状領域を除く中央部の所定面積の領域に所定の間隔で設けられた複数の突起状のピン部３２，３２，……、これら複数のピン部３２が配置された前記領域を取り囲む状態で外周縁近傍に設けられた環状の凸部（以下、「リム部」と称する）２８等を備えている。ピン部３２が配置された領域は、真空源と、配管等を介して連通しており、ウエハＷを載置する際には、この領域が真空状態となり、ウエハＷがピン３２等に支持された状態で吸着保持される。

図２に戻り、また、ウエハステージＷＳＴ上には、後述するレチクルアライメント用の複数対の第１基準マーク、後述するアライメント系ＡＬＧのベースライン計測用の基準マーク等が形成された基準マーク板ＦＭが、その表面がほぼウエハＷの表面と同一高さとなるように固定されている。なお、基準マーク板ＦＭ上には、前述のレチクルマーク板の基準面の投影像や、後述する焦点位置検出系の計測点領域をカバーする大きさの鏡面加工が施された平面も設けられている。この平面の高さも、ウエハＷの表面と同じ高さとなるように規定されている。

本第１の実施形態の露光装置１００には、主制御装置２０によってオン・オフが制御される光源を有し、投影光学系ＰＬの結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形成するための結像光束を光軸ＡＸに対して斜め方向より照射する照射系６０ａと、それらの結像光束のウエハＷの表面での反射光束を受光する受光系６０ｂとからなる射入射方式の多点焦点位置検出系（以下、単に「焦点位置検出系」と呼ぶ）が設けられている。この多数のスリット像が形成される地点が、この焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）の計測点となり、この計測点から成る領域を、以下では「計測点領域」ともいう。この計測点領域は、露光領域ＩＡ及びその周辺の領域に対応するように配置されている。すなわち、焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の複数の計測点では、それぞれその点でのウエハＷのＺ軸方向の位置（高さ）を検出することができるようになっており、全ての計測点のウエハＷの面位置から、複数の計測点の計測結果から、露光領域ＩＡ及びその周辺全体のウエハＷの表面のＺ位置すなわち傾斜を求めることができるようになっている。

なお、本第１の実施形態の焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）と同様の多点焦点位置検出系の詳細な構成は、例えば特開平６−２８３４０３号公報（対応米国特許第５，４４８，３３２号）等に開示されている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。なお、上記公報等に記載の多点焦点位置検出系は、前述のように、ウエハＷ上の露光領域ＩＡだけでなく、その周辺のＺ位置も計測することができるようになっており、走査方向のウエハＷの起伏を先読みする機能等を有しているが、それらの機能は有していなくても良く、また、照射系６０ａによって照射される光束の形状は、平行四辺形その他の形状であっても良い。

ステージ制御装置１９では、走査露光時等に、受光系６０ｂからの焦点ずれ信号（デフォーカス信号）、例えばＳカーブ信号に基づいて焦点ずれが零あるいは焦点深度内となるように、ウエハＷのＺ位置及びＸＹ面に対する傾斜を、ウエハステージ駆動部５６Ｗを介して制御することにより、オートフォーカス（自動焦点合わせ）及びオートレベリングを実行する。

さらに、露光装置１００は、ウエハステージＷＳＴ（正確にはウエハホルダＷＨ）に保持されたウエハＷ上のアライメントマーク及び基準マーク板ＦＭ上に形成された基準マークの位置計測等に用いられるオフ・アクシス（off-axis）方式のアライメント系ＡＬＧを備えている。このアライメント系ＡＬＧとしては、例えばウエハＷ上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光束を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に結像された対象マークの像と不図示の指標の像とを撮像素子（ＣＣＤ等）を用いて撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のＦＩＡ（Field
Image Alignment）系のセンサが用いられる。ＦＩＡ系のセンサは、例えば特開平２−５４１０３号公報（対応する米国特許第４，９６２，３１８号明細書）などに開示されている。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。なお、ＦＩＡ系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出したり、その対象マークから発生する２つの回折光（例えば同次数）を干渉させて検出したりするアライメントセンサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることは勿論可能である。

さらに、本第１の実施形態の露光装置１００では、図示は省略されているが、レチクルＲの上方に、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上の一対のレチクルマークと対応する基準マーク板上の一対の第１基準マークとを同時に観察するための露光波長の光を用いたＴＴＲ（Through The Reticle）アライメント系から成る一対のレチクルアライメント系が設けられている。これらのレチクルアライメント系としては、例えば特開平７−１７６４６８号公報（対応する米国特許第５，６４６，４１３号）などに開示されるものと同様の構成のものが用いられる。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

前記制御系は、図２中、前記主制御装置２０によって主に構成される。主制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等からなるいわゆるワークステーション（又はマイクロコンピュータ）等から構成され、前述した種々の制御動作を行う他、装置全体を統括して制御する。ステージ制御装置１９は、主制御装置２０の指示に従って、ウエハステージＷＳＴ（ＸＹステージ４２、Ｚチルトステージ３８）及びレチクルステージＲＳＴの位置制御を行う。

［レチクル計測機］
次に、レチクル計測機８００Ａの構成について図４に基づいて説明する。このレチクル計測機８００Ａでは、露光装置１００におけるレチクルステージＲＳＴに相当するレチクルステージＲＳＴ’と、レチクルホルダＲＨと同型のホルダであるレチクルホルダＲＨ’と、フィゾー干渉計６０とを備えている。

このレチクル計測機８００Ａは、露光システム２００のレチクルＲを搬送する不図示のレチクル搬送系による搬送経路中に設置されている。露光システム２００では、例えば露光工程管理コントローラ５００の管理の下、この露光装置１００にレチクルＲを搬入する前に、不図示のレチクル搬送系により、レチクル計測機８００ＡにレチクルＲが搬入され、レチクルホルダＲＨ’上に適切なバキューム圧で、真空吸着保持されるようになる。レチクル計測機８００Ａは、レチクルホルダＲＨ’上に吸着保持された状態でのレチクルＲのパターン面の面形状を計測する。

このとき、レチクルＲは、そのパターン面が−Ｚ側を向くように保持されるものとする。レチクルＲのパターン面の面形状の計測を可能とするために、レチクル計測機８００Ａにおいては、レチクルホルダＲＨ’の−Ｚ側、すなわちレチクルホルダＲＨ’上に保持されたレチクルＲのパターン面側に、フィゾー干渉計６０が設けられている。

このフィゾー干渉計６０は、レーザ光源６１、レンズ６２、絞り６３、ビームスプリッタ６４、λ／４波長板６５、コリメータレンズ６６、参照面６７Ａ、６８Ａが形成された参照面用部材６７、６８、レンズ６９、干渉縞検出部７０及び処理装置７１などを含んで構成されている。

図４に示されるように、例えば発振波長６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ等のレーザ光源６１から発した光は、可干渉性を有し、紙面に平行な偏光方位（Ｘ軸方向）を有する直線偏光の光束となるように設定されている。この光束は、レンズ６２及び迷光等を除去するための絞り６３を経た後、ビームスプリッタ６４に入射する。

ビームスプリッタ６４は、Ｘ軸方向に偏光方位を有する直線偏光の光束を透過させる。透過した光束は、λ／４波長板６５に入射し、円偏光に変換されて、コリメータレンズ６６で平行光に変換された後、参照面用部材６７に入射する。参照面用部材６７に形成された参照面６７Ａでは、この平行光が一部反射し、残りが透過するようになる。この透過した光束は、レチクルホルダＲＨ’に保持されたレチクルＲのパターン面全面に照射され、例えば、レチクルＲのパターン面全面がクロム蒸着されている場合には、照射された平行光はそのパターン面で反射する。

参照面用部材６７の参照面６７Ａで反射された光（参照光）と、レチクルＲのパターン面で反射された光（測定光）とは、λ／４波長板６５によりＹ軸方向に偏光変位を有する直線偏光に変換され、コリメータレンズ６６を通って集光されながらビームスプリッタ６４で反射される。ビームスプリッタ６４で反射された光束は、レンズ６９で平行光に変換されてＣＣＤ（電荷結合素子：Charge Coupled Device）から成る干渉縞検出部７０に導かれる。この干渉縞検出部７０の受光面には、参照面用部材６７の参照面６７Ａと、レチクルＲのパターン面の両方の反射面から反射されて合成された光の干渉縞が形成され、干渉縞検出部７０により、この干渉縞が検出される。

すなわち、参照面用部材６７の参照面６７Ａと、レチクルＲのパターン面との距離をｄとすると、１回の往復で２ｄの光路差で参照光と測定光が干渉し、その光路差がレーザ波長の１／２の奇数倍であるときには、互いに打ち消し合って暗線を生じさせ、光路差がレーザ波長の整数倍であるときには、互いに強め合って明線を生じさせ、この結果、干渉縞検出部７０の受光面上に干渉縞が生じる。

この干渉縞の検出結果は、処理装置７１に送られる。処理装置７１は、この干渉縞の検出結果に基づいてレチクルホルダＲＨ’に保持されたレチクルＲのパターン面の面形状を算出する。具体的には、処理装置７１は、干渉縞の検出結果に基づいて、干渉縞の明線及び暗線の数を累積演算することにより、その干渉縞の分布状態に従ったレチクルＲのパターン面の勾配に応じた面形状データを仮決定する。そして、その累積演算に伴い、仮決定された面形状データに含まれる一定の勾配や一定のデフォーカス（オフセット成分）を、面形状データに内在する累積誤差として除去し、最終的なレチクルＲの面形状データを算出する。この面形状データは、例えば、ある面内位置（ＸＹ位置）に対する面高さ（Ｚ位置）のデータなどのディジタルデータとして算出される。

一方、レチクルＲが、そのパターン面にクロム蒸着が施されていない透過レチクルであった場合、レチクルＲのパターン面全面に照射された光束の一部はそのパターン領域で反射するものの、残りの光束は、レチクルＲのパターン面とは反対側の面まで達し、その面を一部は反射し、残りは透過する。レチクルＲを透過した光束は、もう１つの参照面用部材６８の参照面６８Ａまで達する。この参照面６８Ａは、反射率が高い面であり、この面でこの光束が反射し、レチクルＲまで戻るようになる。そして、上述したのと同様の光路で、参照面用部材６７、６８の参照面６７Ａ、６８Ａをそれぞれ反射した参照光と、レチクルＲのパターン面を反射した、あるいは、その反対側の面を反射した測定光との干渉縞が、干渉縞検出部７０において検出される。

このように、このレチクル計測機８００Ａにおいては、パターン面にクロムが全面蒸着されたレチクルをレチクルホルダＲＨ’に保持させた場合には、参照面用部材６７の参照面６７Ａで反射した参照光とパターン面で反射した測定光との干渉縞が、干渉縞検出部７０で観測されるようになり、レチクルＲとして透過レチクルをレチクルホルダＲＨ’に保持させた場合には、参照面用部材６８の参照面６８Ａでそれぞれ反射した参照光と、パターン面とその裏面で反射した測定光との干渉縞が観測されるようになる。これにより、レチクル計測機８００Ａでは、全面がクロム蒸着されたレチクルであっても、透過レチクルであっても、そのパターン領域に回路パターンが形成されたレチクルであっても、そのパターン面全面の面形状を計測することが可能である。ここで、レチクル平坦度の計測は、パターン全面について行う必要はなく、レチクルパターン設計データに基づき、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に所定のピッチで均等に、レチクル面の透過、又は、反射部分の複数の計測点から近似的に求めてもよい。例えば、Ｙ軸方向（スキャン方向）に７点、Ｘ軸方向に５点で、レチクル面内３５点の計測点における計測値より近似的にレチクル平坦度を求める。

なお、このレチクルステージＲＳＴ’には、レチクルステージＲＳＴと同様に、レチクルマーク板に相当するマーク板が設けられている。フィゾー干渉計６０によりレチクルホルダＲＨ’に保持されたレチクルＲのパターン面の面形状を計測する際には、このマーク板の面形状もあわせて計測されるようになる。すなわち、レチクル計測機８００Ａの計測結果によれば、マーク板の面位置を基準としたレチクルＲのパターン面の面形状データが得られることになる。

また、レチクル計測機８００Ａでは、このフィゾー干渉計６０を、レーザ光束が被検体を２度通過するダブルパス型の干渉計とすることにより、その検出精度を向上させることが可能である。

［塗布現像装置］
次に、各基板処理装置が備えるトラック３００について、図５を参照して説明する。トラック３００は、露光装置１００を囲むチャンバ内に、露光装置１００にインライン方式で接続可能となるように設置されている。トラック３００には、その中央部を横切るようにウエハＷを搬送する搬送ライン３０１が配置されている。この搬送ライン３０１の一端に未露光若しくは前工程の基板処理装置で処理がなされた多数のウエハＷを収納するウエハキャリア３０２と、本基板処理装置で露光工程及び現像工程を終えた多数のウエハＷを収納するウエハキャリア３０３とが配置されており、搬送ライン３０１の他端に露光装置１００のチャンバ側面のシャッタ付きの搬送口（不図示）が設置されている。

また、トラック３００に設けられた搬送ライン３０１の一側に沿ってコータ部（塗布部）３１０が設けられており、他側に沿ってデベロッパ部（現像部）３２０が設けられている。コータ部３１０は、ウエハＷにフォトレジストを塗布するレジストコータ３１１と、そのウエハＷ上のフォトレジストをプリベークするためのホットプレートからなるプリベーク装置３１２と、プリベークされたウエハＷを冷却するためのクーリング装置３１３を含んで構成されている。

デベロッパ部３２０は、露光処理後のウエハＷ上のフォトレジストをベーキングする、いわゆるＰＥＢ（Post-Exposure Bake）を行うためのポストベーク装置３２１、ＰＥＢが行われたウエハＷを冷却するためのクーリング装置３２２及びウエハＷのフォトレジストの現像を行うための現像装置３２３を備えて構成されている。

［ウエハ計測機］
さらに、本第１の実施形態では、ウエハＷを露光装置１００に搬入する前に、当該ウエハＷの平坦度に関する情報（面形状）を事前計測するウエハ計測機４００Ａがインライン設置されている。図６に示されるように、ウエハ計測機４００Ａは、ウエハステージＷＳＴ’と、ウエハホルダＷＨ’と、フィゾー干渉計６０’とを含んで構成されている。ウエハステージＷＳＴ’は、ウエハステージＷＳＴとほぼ同型のステージであるが、移動可能でない固定のステージであってもよい。また、ウエハホルダＷＨ’は、ウエハホルダＷＨと同型のホルダであり、ウエハＷを真空吸着することにより（すなわち露光装置１００のウエハホルダＷＨと同じようにして）、これを保持する。

このウエハ計測機４００Ａでは、レチクル計測機８００Ａと同様に、ウエハホルダＷＨ’に吸着保持された状態でのウエハＷの面形状を、フィゾー干渉計６０’を用いて計測する。このフィゾー干渉計６０’は、参照面用部材６８を備えていないほかは、フィゾー干渉計６０と同等の構成とすることができるので、その構成については、詳細な説明を省略する。すなわち、このフィゾー干渉計６０’は、反射計測型の干渉計である。

なお、このウエハステージＷＳＴ’には、ウエハステージＷＳＴと同様に、基準マーク板ＦＭに相当するマーク板が設けられている。このマーク板の面は、厳格にほぼ平面として規定されているので、マーク板の面形状に相当する信号は、そのマーク板の高さを示す信号となる。したがって、このマーク板の面形状に相当する信号と、ウエハＷの面形状に相当する信号とを比較すれば、マーク板の面の高さとウエハＷの面形状の計測対象面の高さとの相対的関係が明らかとなり、それらの差分を求めることができるようになる。すなわち、マーク板の面を基準として、フィゾー干渉計６０’によりウエハホルダＷＨ’に保持されたウエハＷの面形状を計測することができる。

なお、図５に示される、コータ部３１０を構成する各ユニット（レジストコータ３１１、プリベーク装置３１２、クーリング装置３１３）、デベロッパ部３２０を構成する各ユニット（ポストベーク装置３２１、クーリング装置３２２、現像装置３２３）及びウエハ計測機４００Ａの構成及び配置は、あくまで一例であって、実際にはさらに複数の他の処理ユニットやバッファユニット等が設けられるとともに、各ユニットは空間的に配置され、各ユニット間でウエハＷ又はウエハホルダＷＨを搬送するロボットアームや昇降機等も設けられている。また、ウエハＷが各ユニット間をどのような経路で通過して処理されるかは、処理ユニットの処理内容や全体としての処理時間の高速化等の観点から最適化され、動的に変更され得る。

露光装置１００が備える主制御装置２０、コータ部３１０及びデベロッパ部３２０、ウエハ計測機４００Ａ及び解析システム６００は、前述のように、有線又は無線で接続されており、各々の処理開始又は処理終了を示す信号が送受信される。また、本第１の実施形態では、ウエハ計測機４００Ａで計測された計測結果（ウエハ計測機４００Ａの処理装置７１で算出されたウエハＷの面形状に相当するデータ（面形状データ））は、解析システム６００に送られるが（通知されるが）、解析システム６００でなく、露光装置１００の主制御装置２０に直接的に、あるいは解析システム６００を介して露光装置１００の主制御装置２０に送られるようにしてもよい。

なお、ウエハ計測機４００ＡによるウエハＷの面形状の計測は、ウエハＷの前層のマーク形成が完了した後であれば行うことができるが、ウエハＷがトラック３００に搬入された後、望ましくはレジスト塗布後であって、かつ、露光装置１００への搬入前に行われる。なお、ウエハ計測機４００Ａの設置場所は、本第１の実施形態のようにトラック３００内には限られず、露光装置１００のチャンバ内であれば、例えばトラック３００内の外部でもよく、あるいはこれらの装置とは独立した計測専用の装置を設けて搬送装置で接続するようにしても良い。しかし、ウエハ計測機４００Ａをトラック３００内に設置した場合には、ウエハＷの前処理と、その面形状の自動計測を一括して行うことができるため、スループットに有利となる。

この露光システム２００における、ウエハプロセス処理は、各基板処理装置でそれぞれ行われており、各基板処理装置は、露光工程管理コントローラ５００により統括的に制御・管理される。露光工程管理コントローラ５００は、これに付属する記憶装置に、露光システム２００で処理する各ロットあるいは各ウエハについてのプロセスを制御するための種々の情報、そのための種々のパラメータあるいは露光履歴データ等の種々の情報を蓄積する。そして、これらの情報に基づいて、各ロットに適切な処理が施されるように、各基板処理装置を制御・管理する。

また、解析システム６００は、露光装置１００、トラック３００（ウエハ計測機４００Ａ）、露光装置１００の光源、レチクル計測機８００Ａ等とは独立して動作する装置であり、それら各種装置からネットワークを経由して各種データを収集し、必要な解析処理を行う。

工場内生産管理ホストシステム７００は、基板処理工場内の全ての半導体製造プロセスを統括管理する。

［レチクルパターン面の面形状の事前計測の準備処理］
次に、図１に示される露光システム２００において、レチクルホルダＲＨに保持された状態と同等の状態でのレチクルＲのパターン面の面形状を事前計測するための準備処理について、図７のフローチャートを参照して説明する。この準備処理は、基板処理工場内における、露光装置１００やレチクル計測機８００Ａ、トラック３００の組み立ての際にあわせて行われる。なお、このとき、すなわち、露光システム２００内のレチクル計測機８００Ａ及び露光装置１００以外の構成要素の組み立て及び調整はすでに完了しているものとし、工場内生産管理ホストシステム７００、露光工程管理コントローラ５００はすでに稼動しているものとする。また、この準備処理では、そのパターン面にクロムが全面蒸着された基準物体としての基準レチクルＲ_Tが用いられる。

まず、ステップＳ１０において、レチクル計測機８００Ａ内にフィゾー干渉計６０を設置し、このフィゾー干渉計６０により、図４に示されるレチクルＲのパターン面（被検面）の面形状の計測を可能な状態に調整する。すなわち、フィゾー干渉計６０内の光学系を図４に示される状態に設置する。この調整は、組み立て用ロボットにより自動的に行われるようにしてもよい。この調整では、フィゾー干渉計６０の計測結果を、処理装置７１から解析システム６００へ送信することができるような調整も併せて行われる。なお、この時点で、レチクル計測機８００Ａ内において、レチクルステージＲＳＴ’及びレチクルホルダＲＨ’を、図４に示される状態には設置しないものとする。また、参照面用部材６８については、この時点でまだ、図４に示されるように設置しておく必要はない。

次のステップＳ１２では、露光装置１００に設置されることとなるレチクルステージＲＳＴ及びレチクルホルダＲＨを、図４に示されるレチクルステージＲＳＴ’及びレチクルホルダＲＨ’と同じように設置し、レチクルホルダＲＨ’上にレチクルＲを吸着保持可能な状態に調整するとともに、フィゾー干渉計６０を用いてレチクルＲ及びマーク板の面形状を適切な状態で計測できるように、フィゾー干渉計６０に対するそれらの位置及び姿勢等を調整する。

次のステップＳ１４では、不図示のレチクル搬送系を用いて基準レチクルＲ_TをレチクルホルダＲＨ上にロードし、レチクルホルダＲＨに基準レチクルＲ_Tを吸着保持させる。そして、次のステップＳ１６では、フィゾー干渉計６０を用いて、基準レチクルＲ_Tのパターン面の面形状を計測する。この計測結果は、処理装置７１から解析システム６００に送られる。さらに、次のステップＳ１８では、基準レチクルＲ_Tを不図示のレチクル搬送系を用いてアンロードし、適当な場所に待機させる。

次のステップＳ２０では、レチクルステージＲＳＴ及びレチクルホルダＲＨを、レチクル計測機８００Ａから取り外し、レチクルステージＲＳＴ’及びレチクルホルダＲＨ’を設置し、レチクルホルダＲＨ上に基準レチクルＲ_Tを吸着保持可能な状態に調整するとともに、フィゾー干渉計６０を用いてレチクルＲ及びマーク板の面形状を適切な状態で計測できるように、フィゾー干渉計６０に対するそれらの位置及び姿勢等を調整する。

次のステップＳ２２では、待機させていた不図示のレチクル搬送系を用いて待機させていた基準レチクルＲ_TをレチクルホルダＲＨにロードし、レチクルホルダＲＨに基準レチクルＲ_Tを吸着保持させる。そして、次のステップＳ２４では、フィゾー干渉計６０を用いて、基準レチクルＲ_Tのパターン面の面形状を計測する。この計測結果は、処理装置７１から解析システム６００に送られる。さらに、次のステップＳ２６では、レチクル搬送系を用いて基準レチクルＲ_Tをアンロードし、保管場所に戻す。

次のステップＳ２８では、解析システム６００が、ステップＳ１６で取得されたレチクルホルダＲＨに保持された状態での基準レチクルＲ_Tのパターン面の面形状データと、ステップＳ２４で取得されたレチクルホルダＲＨ’に保持された状態での基準レチクルＲ_Tのパターン面の面形状データとの差分に相当する面形状差データを算出する。ここでは、レチクルステージＲＳＴ’のマーク板の高さの計測結果を基準とした（一致させた）ときの面形状差（マーク板に相当する信号を重ね合わせたときの各パターン面の面形状に相当する信号の差分）が算出される。解析システム６００は、この算出結果を記憶し、いつでも読み出せるように管理する。ステップＳ２８の終了後は、この準備処理を終了する。

このような準備処理を経た後、最終的に露光システム２００の各構成要素が組み立てられ（例えば、露光装置１００内で、レチクルステージＲＳＴ及びレチクルホルダＲＨが図２に示されるように設置される。レチクル計測機８００Ａ内におけるレチクルステージＲＳＴ’及びレチクルホルダＲＨ’は、上述した工程を行った後、図４に示されるような状態に、すでに設置されている）、実際に運用可能な状態に調整される。

なお、ウエハ計測機４００Ａについても、上述したような処理と同様の処理が行われる。すなわち、ウエハステージＷＳＴ’及びウエハホルダＷＨ’の代わりにウエハステージＷＳＴ及びウエハホルダＷＨを設置し、表面が鏡面加工された基準物体としての基準ウエハを吸着保持させたときの基準ウエハの面形状をフィゾー干渉計６０’により計測し、ウエハステージＷＳＴ’及びウエハホルダＷＨ’を設置し、ウエハホルダＷＨに基準ウエハを保持させたときの基準ウエハの面形状をフィゾー干渉計６０’により計測し、基準マーク板ＦＭに相当するマーク板の表面を基準とした、それぞれの場合の面形状差データを、解析システム６００により求める。解析システム６００は、この面形状差データを不図示の記憶装置に格納し、そのデータをいつでも読み出せるように管理する。

上述した準備処理は、露光システム２００内の全ての露光装置１００各々について行われる。また、露光装置１台１台が、複数のレチクルホルダＲＨの中から露光に用いるレチクルホルダ（すなわち実際にレチクルＲを保持するホルダ）を択一的に選択可能である場合には、複数のレチクルホルダＲＨそれぞれについて、上述の動作が行われ、レチクル計測機８００ＡのレチクルホルダＲＨ’との面形状差が解析システム６００により求められる。解析システム６００は、これらすべてのレチクルホルダＲＨと、そのレチクルホルダＲＨについて上述のようにして算出された面形状差データとを関連付けて、不図示の記憶装置に格納し、いずれかのレチクルホルダＲＨが用いられる際には、そのレチクルホルダＲＨに対応する面形状差データを読み出すことができるように管理している。

［ウエハプロセス］
次に、図１に示される露光システム２００において、すでに１層目の露光が完了した１枚のウエハＷに対する露光処理を行う場合の動作について図８〜図１０のフローチャート及び図１１〜図１３に基づいて説明する。なお、前提として、露光装置１００においては、レチクルステージＲＳＴに設けられたレチクルマーク板の投影像（空間像）計測処理又はテスト露光などにより、そのレチクルマーク板の投影光学系ＰＬによる投影像面（最良結像面）が検出されており、ステージ制御装置１９によるウエハステージＷＳＴのフォーカス・レベリング制御においては、検出されたこの最良結像面に、ウエハＷの露光領域ＩＡに対応する表面が合致するようなフォーカス・レベリング制御が行われるように、焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出オフセットが調整されているものとする。

図８に示されるように、まず、ステップＳ５０では、工場内生産管理システム７００の管理の下、露光工程管理コントローラ５００が、不図示のレチクル搬送系により、露光装置１００にロードされることになるレチクルＲを、レチクル計測機８００Ａまで搬送させ、レチクルホルダＲＨ’上にロードさせる。次のステップＳ５２では、レチクル計測器８００Ａが、レチクルホルダＲＨ’に保持された状態でのレチクルＲのパターン面に相当する面形状を計測する。この計測された面形状データＲ（ｘ，ｙ）（ｘ、ｙは、レチクルＲのパターン中心を原点とするＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置座標）は、解析システム６００に送信される。図１１、図１２には、計測された面形状Ｒ（ｘ、ｙ）の一例が示されている。図１１では、＋Ｚ側から見たときのＸＹ面に対するレチクルＲのパターン面のＺ位置の変化が示され、図１２は、ＸＹ面に対するレチクルＲのパターン面のＺ位置を、３次元グラフ表示したものである。図１１、図１２に示されるように、レチクルＲは、レチクルホルダＲＨ’に保持されることにより、その保持部分に対しレチクルＲのパターン面の中心付近が落ち込むような形状に変形する。図１２に示されるように、レチクルＲのパターン面のＺ位置の最大値と最小値との差は、０．５ミクロン程度となっている。なお、図１２のグラフにおいては、レチクルＲのマーク板の面のＺ位置の最小値を原点として表示している。

図８に戻り、ステップＳ５４では、不図示のレチクル搬送系により、レチクルＲをレチクル計測機８００Ａからアンロードさせる。引き続き、レチクル搬送系は、このレチクルＲを、露光装置１００に搬送する。

次のステップＳ５６では、解析システム６００は、露光装置１００のレチクルホルダＲＨに保持された状態とほぼ等価な状態でのレチクルＲの面形状データを算出する。すなわち、解析システム６００は、上記ステップＳ２８で算出された面形状差データ（これをｄＲ（ｘ、ｙ）とする）と、ステップＳ５２で取得されたレチクルホルダＲＨ’に保持された状態でのレチクルＲの面形状データ（Ｒ（ｘ，ｙ））とに基づいて、レチクルホルダＲＨに保持された状態とほぼ等価な状態でのレチクルＲの面形状データ（Ｒ’（ｘ，ｙ）＝Ｒ（ｘ，ｙ）＋ｄＲ（ｘ，ｙ））を算出する。レチクルＲの面形状データＲ’（ｘ、ｙ）は、解析システム６００から露光工程管理コントローラ５００に送られる。

次のステップＳ５８では、露光工程管理コントローラ５００は、レチクルＲのパターン面の平坦度が異常であるか否か、換言すれば、平坦度に関する要求精度を満たすことができないレチクルＲであるか否かを判断する。ここでは、上述のようにして求められたレチクルＲのパターン面の面形状データＲ’（ｘ，ｙ）から、その平坦度に関する指標値を算出し、上記判断を、その値に基づいて行う。例えば、ここでは、面形状データＲ’（ｘ，ｙ）における面位置の最大値と最小値との差が、許容範囲内になければ、レチクルＲは平坦度異常であると判断する。この判断が肯定されれば、ステップＳ６０に進み、そのレチクルＲをリジェクトするように指示し（或いはモニタ上での表示機能などを用いて、そのレチクルＲのリジェクトを促し）、処理を終了する。一方、この判断が肯定されれば、ステップＳ６２に進む。

ステップＳ６２では、露光工程管理コントローラ５００は、主制御装置２０に、面形状データＲ’（ｘ、ｙ）を送るか、又は解析システム６００に、このレチクルＲのパターン面の面形状データＲ’（ｘ，ｙ）を、主制御装置２０に送らせる。次のステップＳ６４では、レチクルＲを、露光装置１００に搬入させ、レチクルＲを図２に示されるようにレチクルホルダＲＨ上に吸着保持させる。そして、次のステップＳ６６では、露光装置１００に対し、不図示のレチクルアライメント系によるレチクルアライメント及びベースライン計測などのレチクルＲに関する準備作業を、不図示のレチクルアライメント系及びアライメント系ＡＬＧなどを用いて行うように指示する。なお、このような露光装置１００における一連の動作は、通常のスキャナと同様であるから、詳細説明については省略する。ステップＳ６６完了後は、図９のステップＳ７０に進む。

次のステップＳ７０では、露光工程管理コントローラ５００は、基板処理装置、すなわち露光装置１００及びトラック３００（コータ部３１０、デベロッパ部３２０及びウエハ計測機４００Ａ等）に対し、所定の手順でウエハＷに対する処理をおこなうように指示する。この指示を受けると、ウエハキャリア３０２から取り出された１枚のウエハＷは、搬送ライン３０１上をレジストコータ３１１まで搬送される。そして、レジストコータ３１１内に搬入されたウエハＷに対しフォトレジストが塗布され、さらに、そのウエハＷは搬送ライン３０１に沿ってプリベーク装置３１２及びクーリング装置３１３に搬送され、そのウエハＷに対するレジスト処理が行われる。レジスト処理が完了すると、トラック３００から露光工程管理コントローラ５００に対し、レジスト処理完了通知が送られる。ステップＳ７２において、露光工程管理コントローラ５００は、この通知を取得する。

次のステップＳ７４では、露光工程管理コントローラ５００は、ウエハ計測機４００ＡにウエハＷをロードさせ、ステップＳ７６において、ウエハ計測機４００Ａにより、ウエハＷの面形状を計測させ、その面形状データＷ（ｘ、ｙ）を取得させる。図１３には、ここで、取得されたウエハＷの面形状データＷ（ｘ、ｙ）の一例が示されている。

次のステップＳ７８では、ウエハ計測機４００ＡからウエハＷをアンロードし、不図示の搬送系により、ウエハＷを露光装置１００に搬送させる。そして、ステップＳ８０では、露光工程管理コントローラ５００は、解析システム６００に、上記ステップＳ２８で算出された面形状差データ（ｄＷ（ｘ、ｙ）とする）と、ステップＳ５２で取得されたウエハホルダＷＨ’に保持された状態でのウエハＷの面形状データ（Ｗ（ｘ，ｙ））とに基づいて、ウエハホルダＷＨに保持された状態とほぼ等価な状態でのウエハＷの面形状データ（Ｗ’（ｘ，ｙ）＝Ｗ（ｘ，ｙ）＋ｄＷ（ｘ，ｙ））を算出させる。算出したウエハＷの面形状データＷ’
（ｘ，ｙ）は、解析システム６００から露光工程管理コントローラ５００に送られる。

次のステップＳ８２では、露光工程管理コントローラ５００は、ウエハＷの平坦度が、要求精度を満たすことができないものであるか否かを判断する。この判断は、ウエハＷの面形状データＷ’（ｘ、ｙ）に基づいてその平坦度を表す指標値を算出し、その値を判断基準としてなされる。例えば、面形状データＷ’（ｘ，ｙ）における最大値と最小値との差が、許容範囲でなければ、その平坦度は、要求精度を満たしておらず異常であると判断することができる。この判断が肯定されれば、ステップＳ８４に進み、露光工程管理コントローラ５００は、そのウエハＷをリジェクトするように指示し（或いはモニタ上での表示機能などを用いて、そのウエハＷのリジェクトを促し）、処理を終了する。

一方、この判断が肯定されれば、ステップＳ８６に進む。ステップＳ８６では、露光工程管理コントローラ５００は、ウエハＷの面形状データＷ’（ｘ，ｙ）を、主制御装置２０に送るか、又は解析システム６００に対し、求められたウエハＷの面形状データＷ’（ｘ，ｙ）を、主制御装置２０に送るように指示する。そして、次のステップＳ８８では、露光工程管理コントローラ５００は、トラック３００に対し、ウエハＷを露光装置１００に搬送させるように指示する。これにより、ウエハＷが露光装置１００に搬入される。これにあわせて、露光工程管理コントローラ５００は、露光装置１００に対し、一連の露光動作を開始するように指示する。以降、図１０のステップＳ９０〜ステップＳ１０８までの動作は、露光装置１００の主制御装置２０によって行われるものである。

この指示が送られた主制御装置２０では、ステップＳ９０において、不図示のプリアライメント装置により、ウエハステージＷＳＴの移動位置（ウエハ干渉計５４Ｗの計測置に基づく位置）を規定するステージ座標系（本第１の実施形態では、ＸＹ座標系とする）と、ウエハＷ上のショット領域の配列により規定される座標系（ウエハ座標系）とがある程度まで一致するように、ウエハステージＷＳＴに対するウエハＷの回転ずれと中心位置ずれが高精度に調整されるいわゆるウエハプリアライメントを行う。

次のステップＳ９２では、不図示のウエハローダを介して、ウエハＷをウエハステージＷＳＴ上のウエハホルダＷＨ上にロードする。

次のステップＳ９４では、ウエハアライメントを行う。ここでは、アライメント系ＡＬＧなどを用いた、ＥＧＡ方式などのウエハアライメントが行われる。なお、このＥＧＡ方式のウエハアライメントについては、例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号などに開示されているので、詳細な説明を省略する。本国際出願で指定した指定国（又は選択した選択国）の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。

次のステップＳ９６では、レチクルＲのパターン面の面形状データＲ’（ｘ，ｙ）を、像面上の曲面に換算する。この換算は、投影光学系ＰＬの投影倍率を用いて行われる。この換算された面形状データをＲ’’（ｘ，ｙ）とする。このＲ’’（ｘ、ｙ）は、レチクルマーク板の評価マーク像による基準面からのレチクルＲのパターン像の像面のずれ量を示データであるとみなすことができる。

次いで、ステップＳ９８では、ショット領域の配列番号を示すカウンタｐの値（以下、「カウンタ値ｐ」とする）に１をセットし、最初のショット領域を露光対象領域とする。

次に、ステップＳ１００では、露光対象領域の配列座標（各ショット領域の中心位置座標）に基づいて、ウエハＷの位置が露光対象領域を露光するための加速開始位置となるように、ステージ制御装置１９、ウエハステージ駆動部５６Ｗを介してウエハステージＷＳＴを移動させるとともに、レチクルＲの位置が加速開始位置となるようにステージ制御装置１９、レチクルステージ駆動部５６Ｒを介して、レチクルステージＲＳＴを移動させる。すなわち、主制御装置２０は、ウエハアライメントの結果として得られたウエハＷ上の各ショット領域の配列情報及びアライメント系ＡＬＧのベースラインに基づいて、干渉計５４Ｗ、５４Ｒからの位置情報をモニタしつつ、ステージ制御装置１９の制御により、ウエハＷの第１ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）に、Ｚチルトステージ３８（ウエハステージＷＳＴ）を移動させるとともに、レチクルステージＲＳＴを走査開始位置（加速開始位置）に移動させる。

次のステップＳ１０２では、レチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴの相対走査を開始する。そして両ステージＲＳＴ、ＷＳＴがそれぞれの目標走査速度に達し、等速同期状態に達すると、不図示の照明系からの照明光ＩＬによってレチクルＲのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。そして、レチクルＲのパターン領域の異なる領域が照明光ＩＬで逐次照明され、パターン領域の全面に対する照明が完了することにより走査露光が終了する。これにより、レチクルＲの回路パターン等が投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の露光対象領域に縮小転写される。すなわち、ここでは、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる。

この走査露光中に、上記ステップＳ９６で求められたウエハ像面換算のレチクルＲの面形状データＲ’’（ｘ，ｙ）に基づいて、レチクルステージＲＳＴのＹ座標に応じて結像特性補正コントローラ４８を介して可動レンズを駆動するとともに、焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の出力に基づいてステージ制御装置１９及びアクチュエータ２１Ａ〜２１Ｃを介してＺチルトステージ３８を駆動して、その補正後の走査像面にウエハＷの面を一致させるように制御する。

これにより、走査露光中においては、非スキャン方向（Ｘ軸方向）のレチクルＲの照明領域ＩＡＲに相当する部分の面形状の変化による像面変化の１次成分は、Ｚチルトステージ３８のローリング（Ｘ軸方向チルト）制御で補正され、その２次以上の成分は可動レンズの駆動により補正され、スキャン方向（Ｙ軸方向）の像面変化は、Ｚチルトステージ３８のピッチング（Ｙ軸方向チルト）制御で補正され、像面のオフセット成分は、Ｚチルトステージ３８のＺ軸方向の制御（フォーカス制御）によって補正される。

なお、走査露光中の可動レンズの駆動による投影光学系ＰＬの結像特性の補正、例えば像面湾曲の補正は、走査露光中に常時行うことは必須ではなく、例えば走査露光に先立って行うものとすることもできる。この場合、可動レンズの駆動によりフォーカス位置が変化する場合には、主制御装置２０は、発生するフォーカス位置の変化量ΔＺ’を走査露光前に算出しておき、走査露光中は、−ΔＺ’だけ変化させたフォーカス位置の目標値に基づいて、前述のフォーカス・レベリング制御を実行することとしても良い。これによって、レチクルＲのパターン面の撓みによる像面湾曲及びデフォーカスが補正されて、ウエハＷの表面が高精度にレチクルＲのパターン面に対する実際の像面に焦点深度の範囲内で合わせ込まれる。

また、この走査露光中においては、レチクルＲの面形状データＲ’’（ｘ、ｙ）による補正と同時に、ウエハＷの面形状データＷ（ｘ、ｙ）を用いたウエハステージＷＳＴの位置制御の補正も同時に行う。すなわち、ウエハ干渉計５４Ｗの計測値から得られる、ウエハステージＷＳＴのＸ位置、Ｙ位置に基づいて、露光領域ＩＡに相当するウエハＷの位置（ｘ、ｙ）を割り出す。そして、そのウエハＷの位置（ｘ，ｙ）におけるウエハの面形状データＷ（ｘ、ｙ）から算出された露光領域ＩＡに対応するウエハＷの表面に基づいて、例えば、焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）の検出オフセットを調整する。これにより、そのウエハＷの基準マーク板のＺ位置に対する露光領域ＩＡに対応するウエハＷの面形状の変化に関わらず、パターンの最良結像面と、ウエハＷの表面とが焦点深度の範囲内で一致するようになる。

次のステップＳ１０４では、カウンタ値ｐを参照し、全てのショット領域に露光が行われたか否かを判断する。ここでは、ｐ＝１、すなわち、最初のショット領域に対して露光が行なわれたのみであるので、ステップＳ１０４での判断は否定され、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、カウンタ値ｐをインクリメント（ｐ←ｐ＋１）して、次のショット領域を露光対象領域とし、ステップＳ１００に戻る。

以下、ステップＳ１０４での判断が肯定されるまで、ステップＳ１００→ステップＳ１０２→ステップＳ１０４→ステップＳ１０６の処理、判断が繰り返され、ウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルＲの回路パターン等が転写される。ウエハＷ上の全てのショット領域へのパターンの転写が終了すると、ステップＳ１０４での判断が肯定され、ステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０８では、不図示のウエハローダによるウエハＷのアンロードを指示する。

この指示により、ウエハステージＷＳＴからアンロードされたウエハＷは、不図示のウエハアンローダにより、トラック３００の搬送ライン３０１まで搬送された後、搬送ライン３０１に沿って順次ポストベーク装置３２１及びクーリング装置３２２を経て現像装置３２３に送られる。次のステップＳ１１０では、現像装置３２３において、ウエハＷの各ショット領域上に、レチクルのデバイスパターンに対応したレジストパターン像が現像される。現像が完了したウエハＷは、必要に応じて形成されたパターンの線幅、重ね合わせ誤差等の不図示の計測装置で検査され、搬送ライン３０１によってウエハキャリア３０３内に収納される。

次のステップＳ１１２では、ウエハキャリア３０３に収納されたウエハＷは、他の処理装置に搬送され、エッチング（レジストで保護されていない部分を削り取る）を行い、ステップＳ１１４において、レジスト剥離（ステップＳ９６、不要となったレジストを取り除く）を行う。露光装置１００で露光を行う次のウエハＷがある場合には、上述したＳ７０〜Ｓ１１４の処理をそのウエハＷに対し繰り返し行う。これにより、ウエハキャリア３０２に収納された例えば１ロットのウエハＷに対し、多重に回路パターンが形成される。

［パイプライン処理］
上述した本第１の実施形態の処理手順においては、ウエハ計測機４００ＡによるウエハＷの面形状の露光装置１００搬入前の計測工程（図９のステップＳ７０〜ステップＳ８８）を行うことにより、ウエハプロセス処理のスループットが低下することが懸念されるが、以下のようなパイプライン処理を適用することにより、スループットの低下を防止することが可能である。これについて図１４に基づいて説明する。

ウエハＷの面形状の計測工程を追加したことにより、ウエハプロセス処理は、レジスト膜を形成するレジスト処理工程Ａ、ウエハ計測機４００Ａによるウエハの面形状の計測工程Ｂ、アライメント及び露光を行う露光工程Ｃ、露光後の熱処理や現像を行う現像工程Ｄ、レジストパターンの測定を行う場合にはパターン寸法計測工程Ｅの５つの工程で構成されることになる。これらの５つの工程で、数枚のウエハＷ（同じ図では３枚）について、並行的に処理するパイプライン処理を行う。具体的には、また、ウエハＷの計測工程Ｂを先行するウエハＷの露光工程Ｃとを並行して行うことにより、全体のスループットに与える影響を極めて小さく抑えることができる。

また、現像工程Ｄの実施後にレジスト寸法測定工程Ｅを実施する場合には、事前計測工程Ｂとレジスト寸法測定工程Ｅを互いに重ならないようなタイミングで、これらをウエハ計測機４００Ａでパイプライン的に計測することにより、レジスト寸法測定装置を別途設ける必要がないので装置コストを削減することができるうえ、且つスループットにもそれほど悪影響を与えることはない。

なお、図１４に示されるパイプライン処理はあくまでも一例であり、先行するウエハに対する露光を行っている間に次のウエハＷに対するウエハプリアライメントを行うように工程をスケジューリングしてもよいことは勿論である。

以上詳細に述べたように、本第１の実施形態によれば、露光に用いられるレチクルＲ及びウエハＷを露光装置１００に搬入する前に、レチクルホルダＲＨ及びウエハホルダＷＨに保持された状態と等価な状態でのレチクルＲ及びウエハＷの平坦度に関する情報（それらの面形状データＲ’’（ｘ、ｙ）、Ｗ’（ｘ，ｙ））を取得する。このようにすれば、露光装置１００におけるスループットに影響を与えることなく、そのレチクルＲ及びウエハＷの平坦度に関する情報を、それらを用いた露光装置１００における露光動作を行う前に認識することができる。

より具体的には、本第１の実施形態では、レチクルホルダＲＨ、ウエハホルダＷＨに保持された状態でのレチクルＲ、ウエハＷの面形状と、そのレチクルＲ、ウエハＷを保持したときのその面形状との差分（面形状差）が既知であるレチクルホルダＲＨ’、ウエハホルダＷＨ’によりレチクルＲ、ウエハＷを保持した状態で、レチクルＲ、ウエハＷの面形状を計測し、レチクルホルダＲＨ、ウエハホルダＷＨに保持された状態でのレチクルＲ、ウエハＷの面形状データと、前述の面形状差のデータとに基づいて、レチクルホルダＲＨ、ウエハホルダＷＨに保持された状態と等価な状態でのレチクルＲＨ、ＷＨの面形状データを算出する。このようにすれば、露光装置１００のレチクルホルダＲＨ、ウエハホルダＷＨにレチクルＲ、ウエハＷを直接保持した状態とせずとも、それらに保持された状態と等価な状態でのレチクルＲ、ウエハＷの面形状を求めることが可能となる。これにより、レチクルＲ、ウエハＷを露光装置１００に搬入する前に、露光中のレチクルＲ、ウエハＷの面形状を事前に取得することができるようになる。

また、本第１の実施形態では、このようなレチクルＲ、ウエハＷの面形状を事前計測する工程に先立って、レチクルホルダＲＨ、ウエハホルダＷＨに保持された基準レチクルＲ_T、基準ウエハの面形状と、レチクルホルダＲＨ’、ウエハホルダＷＨ’に保持されたそれらの面形状とをそれぞれ計測し、それぞれの計測結果の差分をレチクルホルダＲＨとレチクルホルダＲＨ’との面形状差、ウエハホルダＷＨとウエハホルダＷＨ’との面形状差として算出する。この面形状差を求めることにより、レチクルホルダＲＨ、ウエハホルダＷＨにレチクルＲ、ウエハＷを保持させることなく、レチクルホルダＲＨ、ウエハホルダＷＨに保持された状態でのレチクルＲ、ウエハＷの面形状を算出することが可能となる。

また、本第１の実施形態によれば、レチクルＲ、ウエハＷの面形状の計測結果に基づいて、それらの平坦度異常を検出し、異常と判断した場合には、そのレチクルＲ、ウエハＷをリジェクトする。このようにすれば、平坦度異常とみなされたレチクルＲ、ウエハＷは露光に用いないようにすることができ、露光工程を適切なものとすることができる。

また、本第１の実施形態によれば、上述したように、露光装置１００に搬入される前に、レチクルホルダＲＨ、ウエハホルダＷＨに保持された状態と等価な状態でのレチクルＲ、ウエハＷの面形状を計測し、その計測結果に基づいて、投影光学系ＰＬの結像特性の補正と、レチクルＲ及びウエハＷの相対位置の補正を行いつつ、レチクルＲ上に形成された回路パターン等を、ウエハＷ上に転写するので、高精度な露光を実現することができる。

なお、本第１の実施形態では、レチクルＲの面形状に応じて、結像特性補正コントローラ４８を用いて、投影光学系ＰＬの結像特性のうち、フォーカス、像面湾曲、ディストーションを補正した。これらの収差成分を補正することにより、レチクルＲのパターンを所望のウエハＷ上の位置に転写することができるようになる。

また、本第１の実施形態では、ウエハＷの面形状に関しては、焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）の検出オフセットを、随時その面形状にあわせて調整していったが、これには限られない。例えば、レチクルＲの像面換算の面形状データＲ’’（ｘ、ｙ）とウエハＷの面形状データＷ’（ｘ、ｙ）との和を、露光領域ＩＡに対応する部分で加算した結果に基づいて、結像特性補正コントローラ４８を用いて投影光学系ＰＬの結像特性を調整するようにしてもよい。

なお、本第１の実施形態では、レチクルＲの面形状と、ウエハＷの面形状とを両方事前（露光装置１００に搬入する前）に計測したが、どちらか一方だけ事前計測すればよいことは勿論である。レチクルＲの面形状のみを露光時の投影光学系ＰＬの結像特性に反映させる場合には、補正可能な収差成分として、投影光学系ＰＬのフォーカス、像面湾曲、ディストーションを調整することになるが、ウエハＷの面形状のみの場合には、投影光学系ＰＬのフォーカスのみを調整することとなる。

また、本第１の実施形態では、レチクルＲ、ウエハＷの平坦度が要求精度を満たすことができないものである場合には、そのレチクルＲ、ウエハＷをリジェクトしたが、これには限られない。平坦度が悪化している面がごく一部である場合には、残りの部分を露光に用いるようにすることもできる。例えば、レチクルＲのパターン領域に複数のチップ領域に対応する回路パターンが形成されている場合、平坦度が悪化しているチップ領域を露光しないように、不図示の照明系に備えられたレチクルブラインドを規定して露光を行うようにしてもよい。このことは、ウエハＷについても同様であり、ウエハＷの全体の平坦度が、許容値を上回っていても、それが一部の平坦度の悪化によるものか否かを判断し、平坦度が悪化している部分のショット領域のみを露光対象から除外することができる。

なお、平坦度異常が検出された場合には、レチクルホルダＲＨを別のホルダに交換するようにしてもよい。具体的には、露光工程管理コントローラ５００は、図８のステップＳ５８において、平坦度異常と判断した場合には、露光装置１００の主制御装置２０に対し、レチクルホルダＲＨの交換を指示する。主制御装置２０は、レチクルＲが搬入される前に、レチクルホルダＲＨの交換を不図示のレチクルホルダ交換系を用いて行う。

また、例えば、露光装置１００が、複数のレチクルホルダＲＨの中から１つのレチクルホルダＲＨを選択して、レチクルステージＲＳＴ上に載置可能である場合には、平坦度が許容範囲内となるレチクルホルダＲＨを選択するようにしてもよい。この場合、解析システム６００は、露光装置１００に備えられた複数のレチクルホルダＲＨそれぞれについて、レチクルホルダＲＨ’との面形状差データｄＲ（ｘ、ｙ）を不図示の記憶装置に記憶して管理しているものとする。そして、図８のステップＳ５６では、解析システム６００は、レチクルＲの面形状データＲ（ｘ、ｙ）と、各レチクルホルダＲＨの面形状データｄＲ（ｘ、ｙ）との和である面形状データＲ’（ｘ、ｙ）を算出し、露光工程管理コントローラ５００は、その算出結果に基づいて、パターン面の平坦度が最も良好なレチクルホルダＲＨを選択する。露光工程管理コントローラ５００は、この選択されたレチクルホルダＲＨに関する情報（例えばレチクルホルダＲＨの識別番号）などを露光装置１００の主制御装置２０に送る。主制御装置２０は、レチクルＲを搬入する前に、選択されたレチクルホルダＲＨをレチクルステージＲＳＴにロードする。なお、この平坦度が最も良好であるホルダの選択については、ウエハホルダＷＨについても同じように実施することができることはいうまでもない。

さらに、レチクルホルダＲＨ’とレチクルＲとの間や、ウエハホルダＷＨ’とウエハＷとの間に異物が挟みこまれてそれらの平坦度が悪化していることも考えられるので、一端、レチクルホルダＲＨ、ウエハホルダＷＨ、レチクルＲ、ウエハＷを洗浄し、レチクル計測機８００Ａ、ウエハ計測機４００Ａにおいて、再度、面形状の計測を行うようにしてもよい。具体的には、露光工程管理コントローラ５００は、レチクルＲの面形状データＲ’（ｘ、ｙ）から得られる平坦度が所定の閾値を超えていた場合には、平坦度異常であるとみなし、基板処理工場内に備えられた洗浄装置に、レチクルホルダＲＨ、レチクルＲ又はウエハホルダＷＨ、ウエハＷを搬送させ、それらを洗浄させる。洗浄後、レチクルホルダＲＨ及びレチクルＲ、ウエハホルダＷＨ及びウエハＷは、再び、レチクル計測機８００Ａ又はウエハ計測機４００Ａに搬送され、図８又は図９に示される面形状データの事前取得工程が行われる。

なお、本第１の実施形態では、レチクルホルダＲＨ’又はウエハホルダＷＨ’が保持するレチクルＲ又はウエハＷの保持状態を調整可能であるとすることもできる。例えばウエハホルダＷＨ’のピン３２一本が、例えばピエゾ素子などに接続されており、その先端部の高さがそれぞれ調整可能であった場合、ウエハについて行われる、図７に示されるような準備処理を行った後、ウエハホルダＷＨに保持された状態での基準ウエハの面形状と、ウエハホルダＷＨ’に保持された基準ウエハの面形状とがほぼ一致するように、ピン３２を調整するようにしてもよい。このようにすれば、レチクルホルダＲＨに保持された状態での面形状と、レチクルホルダＲＨ’に保持された状態での面形状とをほぼ同じ状態とすることができるので、それらの面形状の計測精度をさらに向上させることができる。

≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態について、図１５、図１６に基づいて説明する。上記第１の実施形態では、ウエハホルダＷＨに保持された状態と等価な状態（面形状の差が既知である他のウエハホルダＷＨ’に保持された状態）でのウエハＷの面形状を露光装置１００に搬入する前に計測したが、本第２の実施形態では、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷの面形状を直接事前計測する。ここで、上記第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。本発明に係る検査方法及び露光方法を好適に実施可能な第２の実施形態に係る露光システムは、前述した第１の実施形態におけるウエハ計測機４００Ａ（図６）に代えて、図１５に示される、ウエハ計測機４００Ｂを備え、露光装置１００とウエハ計測機４００Ｂとの間でウエハホルダＷＨを搬送することができる不図示の搬送系をさらに備える点に特徴を有する。

図１５には、ウエハ計測機４００Ｂの概略的な構成が示されている。図１５に示されるように、ウエハ計測機４００Ｂでは、専用のウエハホルダＷＨ’でなく、露光装置１００で用いられるウエハホルダＷＨがウエハステージＷＳＴ’の上に載置されている。このウエハホルダＷＨは、上述したウエハホルダの搬送系により搬送され、ウエハステージＷＳＴ’の上にロードされたものである。ウエハ計測機４００Ｂでは、露光装置１００で用いられるウエハホルダＷＨに吸着保持された状態、すなわち実際の露光中と同じ状態でのウエハＷの面形状の計測を行う。

次に、図１５に示されるウエハ計測機４００Ｂを用いたウエハＷの面形状の計測を行う場合の動作について図１６のフローチャートに基づいて説明する。この計測動作は、本第１の実施形態における露光動作の図９のステップＳ７４〜ステップＳ８８の代わりに行われるものである。

まず、ステップＳ２００において、不図示のウエハホルダの搬送系により、ウエハホルダＷＨを露光装置１００からウエハ計測機４００Ｂまで搬送し、ウエハステージＷＳＴ’上に載置する。次のステップＳ２０２では、ウエハＷを、ウエハステージＷＳＴ’に載置されたウエハホルダＷＨ上にロードする。次のステップＳ２０４では、ウエハ計測機４００Ｂは、ウエハＷの面形状を計測し、ウエハＷの面形状データＷ’（ｘ、ｙ）を露光工程管理コントローラ５００に送る。ステップＳ２０６において、露光工程管理コントローラ５００は、その面形状データＷ’（ｘ、ｙ）に基づく平坦度が許容範囲内であるか否かを判断する。この判断が否定されれば、ステップＳ２０８に進み、肯定されればステップＳ２１４に進む。ここでは、ウエハＷの面形状データＷ’（ｘ、ｙ）が許容範囲外で、判断が否定され、ステップＳ２０８に進むものとする。ステップＳ２０８では、露光工程管理コントローラ５００は、ウエハＷの面形状の計測回数が所定回数（例えば２回）を超えたか否かを判断する。ここでは、１回目であるので、判断は否定され、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、不図示の搬送系を用いてウエハＷを一旦アンロードし、ステップＳ２０２に戻り、ウエハ計測機４００ＢにウエハＷを再びロードする。このとき、ウエハＷのロード位置を、前回のステップＳ２０２におけるウエハＷのロード位置に対し、所定距離（例えば１００ミクロン程度）ずらした位置とする。そして、ステップＳ２０４において、ウエハ計測機４００ＢにおいてウエハＷの面形状を再び計測し、ステップＳ２０６において、露光工程管理コントローラ５００は、その面形状データＷ’（ｘ、ｙ）を取得し、ウエハＷの平坦度が許容範囲内であるか否かを判断する。

このように、ステップＳ２０６において判断が肯定されるか、ステップＳ２０８において、判断が肯定されるまで、ステップＳ２０２〜ステップＳ２１０のループ処理が繰り返され、ウエハホルダＷＨ上のウエハＷの保持位置を数百ミクロンずらしながら、その都度、ウエハＷの面形状データＷ’（ｘ、ｙ）が取得される。このループ処理の繰り返し回数が所定回数以上となると、ステップＳ２０８における判断が肯定され、ステップＳ２０８に進み、そのウエハＷをリジェクトして、処理を終了する。

一方、ウエハＷの面形状データＷ’（ｘ、ｙ）に基づく平坦度が許容範囲内となり、ステップＳ２０６における判断が肯定されれば、ステップＳ２１４に進む。ステップＳ２１４では、ウエハＷをアンロードし（或いはモニタ上での表示機能などを用いて、ウエハＷのアンロードを促し）、続くステップＳ２１６では、ウエハホルダＷＨをアンロードして（或いはモニタ上での表示機能などを用いて、ウエハホルダＷＨのアンロードを促して）、露光装置１００に搬送し、ウエハステージＷＳＴ上に設置する。さらに、ステップＳ２１８では、露光工程管理コントローラ５００は、最終的に取得されたウエハホルダＷＨ上のウエハＷの保持装置及びその保持位置でのウエハＷの面形状データＷ’（ｘ、ｙ）を主制御装置２０に送信し、さらに、ステップＳ２２０では、ウエハＷを露光装置１００に搬送する。

ステップＳ２２０の実行後は、上記第１の実施形態と同様に、図１０のステップＳ９０〜ステップＳ１０８の露光処理が行われ、現像（ステップＳ１１０）、エッチング（ステップＳ１１２）、レジスト剥離（ステップＳ１１４）が行われる。

以上詳細に述べたように、本第２の実施形態によれば、露光装置１００で用いられるウエハホルダＷＨに保持された状態でのウエハＷの平坦度に関する情報（面形状）を、直接的に、露光装置１００にウエハＷを搬入する前に事前計測するので、実際の露光中と同じ状態でのウエハＷの面形状を直接計測することが可能となるので、高い計測精度が得られる。

また、本第２の実施形態によれば、観点を変えてみると、ウエハホルダＷＨに保持された状態でのウエハＷの平坦度が良好となるように、ウエハＷの保持状態を調整し、調整された保持状態でウエハホルダＷＨによりウエハＷを保持しつつ、レチクルＲ上のパターンを、ウエハＷ上に転写する。かかる場合には、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷを用いて露光を行う際に、ウエハＷの平坦度が良好となるように、その保持状態が調整されたウエハホルダＷＨによりウエハＷを保持することができるので、高精度な露光を実現することができる。

なお、本第２の実施形態では、露光装置１００で用いられるウエハホルダＷＨをウエハ計測機４００Ｂに搬送し、ウエハＷの面形状を計測するので、この計測中、露光装置１００ではウエハホルダＷＨを用いることができない。したがって、本第２の実施形態では、複数のウエハホルダＷＨを用意し、それらを順番に用いるようにすれば、露光装置１００における露光と、ウエハ計測機４００Ｂにおける計測とを同時並行で行うことができるようになる。このようにすれば、スループットを低下させることなく、ウエハＷの面形状を事前に計測することができるようになる。

また、本第２の実施形態によれば、ステップＳ２０２〜ステップＳ２１０において、ウエハホルダＷＨにおける、ウエハＷの保持位置を調整しつつ、ウエハＷの面形状の計測を行い、露光装置１００内でウエハホルダＷＨによりウエハＷを保持する際には、ウエハＷの平坦度が最も良好だった保持位置でウエハＷを保持する。このようにすれば、ウエハＷの平坦度を最適化した状態でウエハホルダＷＨにより、ウエハＷを保持することが可能となる。

なお、本第２の実施形態では、ウエハＷの面形状Ｗ（ｘ、ｙ）から得られたその平坦度が許容範囲内でない場合には、ウエハホルダＷＨ上のウエハＷの保持位置を変更したが、これに限らず、ウエハホルダＷＨの吸着保持力を変更するようにしても良い。すなわち、ステップＳ２０６、Ｓ２０８において判断が否定された後に、ステップＳ２１０におけるウエハＷをアンロードした後、ステップＳ２０２においてウエハＷのロードを行ってウエハＷの保持位置を変更する代わりに、ウエハホルダＷＨのバキューム圧を変更し、ステップＳ２０４に戻って、再びウエハＷの面形状を計測するようにしても良い。そして、バキューム圧を所定範囲内で変化させ、ウエハＷの面形状Ｗ（ｘ、ｙ）が許容範囲内となったときには、そのバキューム圧を、ウエハＷを吸着保持するためのバキューム圧として、ウエハＷの面形状Ｗ（ｘ、ｙ）とともに、露光装置１００の主制御装置２０に送るようにすればよい。

なお、この場合、バキューム圧を所定範囲内で変化させても、ウエハＷの平坦度が許容範囲内とならなかった場合には、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷの保持位置を変更して、さらにバキューム圧の調整を行うようにしてもよい。また、ウエハＷの保持位置を変化させても、ウエハＷの平坦度が許容範囲内とならなかった場合には、最も平坦度が良好であった保持位置にウエハＷを保持し、その保持位置でウエハＷのバキューム圧を変化させて、最も良好であったバキューム圧を最適なバキューム圧として選択するようにしてもよい。

また、ウエハホルダＷＨ上のウエハＷの保持位置が好ましい位置であるか否かを判断するために、その保持位置でウエハＷを保持したまま、ウエハホルダＷＨのバキューム圧を変化させ、ウエハＷの面形状の変化を計測するようにしてもよい。ここで、その変化量が所定値よりも大きい場合には、その保持位置は、望ましい位置でないとし、ウエハホルダＷＨのウエハＷの保持位置を変更するようにしても良い。すなわち、バキューム圧に応じてウエハＷの平坦度がほとんど変わらないような保持位置を、ウエハＷの最適な保持位置として選択するようにしてもよい。すなわち、ウエハホルダＷＨの真空吸着力の変動に伴うウエハＷの面形状の変動の度合（大きさ）に基づいて、ウエハホルダＷＨにおけるウエハＷの最適な保持位置を求めるようにしてもよい。

なお、本第２の実施形態では、ウエハＷの面形状から得られるその平坦度が異常であると判断された場合には、ステップＳ２１２において、ウエハＷをリジェクトしたが、ウエハＷをウエハホルダＷＨからアンロードし、それぞれをクリーニングした後、上記事前計測処理をリトライするようにしてもよい（或いはモニタ上での表示機能などを用いて、その旨を、すなわちウエハＷとウエハホルダＷＨのそれぞれをクリーニングする旨を促すようにしても良い）。

また、本第２の実施形態では、露光装置１００において、複数のウエハホルダＷＨを有している場合には、そのうちの１つのウエハホルダＷＨにウエハＷを保持した状態で、その面形状を計測し、平坦度が最も良好だったウエハホルダＷＨを選択的に用いるようにしても良い（或いはモニタ上での表示機能などを用いて、平坦度が最も良好だったウエハホルダＷＨを選択的に用いるように促しても良い）。具体的には、図１６のステップＳ２０６で、平坦度許容値内において、判断が否定された場合には、他のウエハホルダＷＨを、ウエハ計測機４００Ｂ上に載置し、そのウエハホルダＷＨにウエハＷを保持した状態で、その面形状を計測する処理を、平坦度が許容範囲内となるまで繰り返すようにすればよい。

また、本第２の実施形態では、ウエハホルダＷＨに保持されたウエハＷの面形状を直接的に、事前計測する場合について述べたが、レチクルホルダＲＨに保持されたレチクルＲの面形状を直接事前計測するようにしてもよいことは勿論である。この場合、レチクルホルダＲＨに保持された状態でのレチクルＲの面形状を事前に計測可能なレチクル計測機を備え、その計測機と露光装置との間でレチクルホルダＲＨを搬送することができる不図示の搬送系をさらに備える必要がある。

≪第３の実施形態≫
次に、本発明の第３の実施形態について、図１７、図１８に基づいて説明する。ここで、上記第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用いるとともに、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。この第３の実施形態に係る露光システムでは、図１７の斜視図でその構成が模式的に示される、レチクル計測機８００Ｃを備える点に特徴を有する。

図１７に示されるように、レチクル計測機８００Ｃは、光源８０１と、振動ミラー８０２と、走査レンズ８０３と、受光器８０８、８０９、８１０とを含んで構成されている。また、レチクルＲのパターン面（被検面８０４）上には、回路パターンが形成されているものとし、その一部に異物８０６が付着しているものとする。

光源８０１から射出された光ビームＬ１は、振動ミラー（ガルバノスキャナーミラー又はポリゴンスキャナーミラー）８０２により偏向させられて走査レンズ８０３に入射し、この走査レンズ８０３から射出された光ビームＬ２が、被検面８０４上の走査線８０５上を走査する。この際に、光ビームＬ２の走査周期よりも遅い速度で被検面８０４をその走査線８０５に直交する方向に移動させると、光ビームＬ２により被検面８０４上の全面を走査することができる。この場合、被検面８０４の表面上に異物８０６が存在する領域に光ビームＬ２が照射されると散乱光Ｌ３が発生する。また、被検面８０４上に付着した異物やパターン欠陥とは異なる、例えばレチクルＲ上の回路パターン、ウエハＷ上の回路パターン等の周期的な構造（以下、「パターン」と総称する）８０７が存在する領域に光ビームＬ２が照射されると、そのパターン８０７からは回折光Ｌ４が発生する。

図１７においては、受光器８０８、８０９及び８１０が相異なる方向から走査線８０５に対向するように配置されている。異物８０６から発生する散乱光Ｌ３はほとんど全方向に向かって発生する等方的散乱光であるのに対して、パターン８０７から発生する回折光Ｌ４は回折によって生じるために空間的に離散的な方向に射出される光（指向性の強い光）である。この散乱光Ｌ３と、回折光Ｌ４との性質の違いを用いて、受光器８０８、８０９及び８１０の全てで光を検出した場合には、その光は欠陥からの散乱光であり、受光器８０８、８０９及び８１０の内で１つでも光を検出しない受光器が存在する場合には、その光はパターンからの回折光であると判断する。これにより、パターン８０７と異物８０６とを区別して検出することができる。

次に、本第３の実施形態に係る露光システム２００の動作について説明する。図１８には、図１７のレチクルＲの面形状の事前計測の処理手順を示すフローチャートが示されている。図１８に示されるように、ステップＳ３００において、レチクルＲをレチクル計測機８００Ｃにロードする。そして、ステップＳ３０２において、上述のようにして、レチクルＲのパターン面（ゴミの付着及びパターンの欠陥）を計測する。この計測結果は、露光工程コントローラ５００に送られる。次のステップＳ３０４では、レチクルＲをレチクル計測機８００Ｃからアンロードする。

次のステップＳ３０６では、露光工程管理コントローラ５００は、この計測が２回目の計測であるか否かを判断する。この判断が肯定されればステップＳ３１２に進み、否定されればステップＳ３０８に進む。ここでは、まだ計測が１回目であるので判断は否定され、ステップＳ３０８に進む。ステップＳ３０８では、計測中に、散乱光Ｌ３が観測され、レチクルＲ上に異物（例えば、図１７の異物８０６）が発見されたか否かを判断する。この判断が否定されればステップＳ３１４に進み、肯定されればステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３１０では、不図示のクリーニング装置において、レチクルＲのパターン面をクリーニングする（或いはモニタ上での表示機能などを用いて、レチクルＲのパターン面のクリーニングを促す）。ステップＳ３１０終了後は、ステップＳ３００に戻り、レチクルＲをレチクル計測機８００Ｃに再びロードし、ステップＳ３０２において、異物、パターン欠陥の事前計測を行い、ステップＳ３０４において、レチクル計測機８００ＣからレチクルＲをアンロードし、ステップＳ３０６では、２回目の計測であるので判断は肯定され、ステップＳ３１２に進む。

ステップＳ３１２では、パターン面上に欠陥があるか否かを判断する。クリーニング後のレチクルＲに対する２回目の計測でも、散乱光Ｌ３が観測されるということは、パターン欠陥があるということを意味している。したがって、ここでは、２回目の計測においても散乱光Ｌ３が観測されていた場合には判断を肯定し、ステップＳ３１８に進む。ステップＳ３１８では、レチクルＲをリジェクトし（或いはモニタ上での表示機能などを用いて、そのレチクルＲのリジェクトを促し）、処理を終了する。

一方、ステップＳ３０８において判断が否定された後（１回目の計測においてレチクルＲ上に散乱光Ｌ３が観測されなかった場合）又はステップＳ３１２において判断が肯定された後（２回目の計測でもレチクルＲ上に散乱光Ｌ３が観測されなかった場合）は、ステップＳ３１４に進む。ステップＳ３１４では、レチクルＲを露光装置１００に搬入し、ステップＳ３１６において、第１の実施形態のステップＳ６６（図８参照）と同様の準備処理を行う。ステップＳ３１６実行後は、図９、図１０と同様の処理が行われる。

以上詳細に述べたように、本第３の実施形態によれば、露光に用いられるレチクルＲを露光装置１００に搬入する前に、レチクルＲのパターン面上を計測し、レチクルＲ上に付着した異物及びパターン欠損に関する情報を取得する。このようにすれば、露光装置１００におけるスループットに影響を与えることなく、そのレチクルＲに付着した異物及びパターン欠損をいち早く検出し、対処することができる。

また、本第３の実施形態によれば、レチクルＲのパターン面を計測し、散乱光Ｌ３が観測され異物が付着していると判断した場合には、ステップＳ３１０において一度レチクルＲのパターン面をクリーニングし、再度上記計測を行っても、散乱光Ｌ３が観測された場合には、パターン欠陥があると判断するので、パターン面上の異物と、パターン欠陥とも区別することが可能となり、異物があると判断した場合にはクリーニングを行い、パターン欠陥があると判断した場合にはレチクルＲのリジェクトを行うというように、それぞれ検出結果に応じて適切な処理を実行することができるようになる。

なお、本第３の実施形態では、レチクルＲ上の異物又はパターン欠陥を事前計測するレチクル計測機８００Ｃを備える場合について述べたが、ウエハＷ上の異物又はパターン欠陥を事前計測するウエハ計測機を備えるようにしてもよいことは勿論である。このウエハ計測機の構成及び動作は、上述したレチクル計測機８００Ｃの構成及び動作とほぼ同等とすることができるので、詳細な説明を省略する。

なお、本第３の実施形態においても、レチクルＲのパターン欠陥が発生している箇所がごく一部である場合には、残りの部分を露光に用いるようにすることもできる。例えば、レチクルＲのパターン領域に、複数のチップ領域に対応する回路パターンが形成されている場合、パターン欠陥が発生しているチップ領域を露光しないように、不図示の照明系に備えられたレチクルブラインドを規定して露光を行うようにしてもよい。

このことは、ウエハＷについても同様であり、ウエハＷ上の一部のショット領域にパターン欠陥が発生していても、それが一部のショット領域に限られるものであれば、パターン欠陥が発生したショット領域のみを露光対象から除外することができる。

なお、上記第１、第２の実施形態では、レチクルＲ及びウエハＷの平坦度に関する情報をそのレチクルＲ、ウエハＷの面形状データとしたが、これには限られず、例えばその面形状の微分データ又は積分データであってもよい。また、そのレチクルＲ及びウエハＷのＺ位置の分散や標準偏差、最大値と最小値との差であってもよい。また、この面形状データとしては、各ｘｙ位置に対するＺ位置の面形状マップ方式で表現されているものであっても良いし、関数形式で表現されているものであってもよい。

なお、上記各実施形態では、レチクルホルダＲＨを、３つの面で吸着保持するものとしたが、これには限らず、レチクルＲの４角近傍を支持する４点支持のレチクルホルダであってもかまわない。

なお、上記各実施形態では、レチクルＲ又はウエハＷを保持するレチクルホルダＲＨ、ＲＨ’，ウエハホルダＷＨ、ＷＨ’を真空吸着式のホルダであるものとしたが、静電吸着方式のホルダであってもよい。また、これらのホルダＲＨ、ＲＨ’ＷＨ、ＷＨへの保持に際しては、ステージＲＳＴ、ＷＳＴの走査に際し生じる加速度によるレチクルＲ、ウエハＷの位置ずれを防止するために、レチクルＲ、ウエハＷをステージＲＳＴ、ＷＳＴに押し付ける機械的なクランプ機構を併用することも可能である。この場合、事前の平坦度の計測をする際にも、同じようなクランプ機構を併用した状態とするのが望ましい。

なお、上記各実施形態では、レチクルＲ、ウエハＷの面形状を計測するためにフィゾー干渉計を用いたが、これには限られない。レチクルＲ、ウエハＷの面形状を計測装置は、被検面に接触することなく、その面形状を計測する計測装置であればよい。例えば、露光装置１００に備えられた、焦点位置検出系（６０ａ、６０ｂ）と同様の計測装置などを用いて、それらの面形状を計測するようにしてもよい。斜入射方式の検出系を用いれば、透明なレチクルであっても、複雑な回路パターンが形成されたウエハであっても、それらの面形状を精度良く計測することが可能となる。

また、上記各実施形態では、レチクル計測機８００Ａ、８００Ｃを、露光装置１００とはインラインに接続されていない計測機（レチクルの搬送経路上に備えられた計測機）とし、ウエハ計測機４００Ａ、４００Ｂを、露光装置１００とインラインに接続されている計測機とし、トラック３００内に設けられるものとした。このようにすれば、効率良くレチクルとウエハの事前計測を行うことができる。しかしながら、これには限られず、その逆であってもよいし、両方とも露光装置にインライン接続又はオフラインに設置されていても良い。なおこれらレチクル計測器（或いはレチクル検査器）８００Ａ、８００Ｃや、ウエハ計測器（ウエハ検査器）４００Ａ、４００Ｂに、上述の解析システム６００における解析機能や、その解析の結果出される指示（例えば既述したようなウエハやレチクルのリジェクト指示など）を出させるようにしても良い。

また、上記各実施形態では、照明光ＩＬとして、露光装置に一般に用いられているものであれば適用することができる。例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）、銅蒸気レーザ、ＹＡＧレーザ、半導体レーザなどの高調波等を照明光ＩＬとして用いることができる。

また、上記各実施形態の露光装置において、投影光学系は縮小系、等倍あるいは拡大系のいずれを用いても良いし、屈折系、反射屈折系、及び反射系のいずれであっても良い。いずれの光学系であっても、その結像特性を調整することができる光学系であれば、上記各実施形態のように、投影光学系の結像特性を調整して、露光精度を向上させることが可能である。

なお、上記各実施形態における露光装置を製造する際には、複数のレンズから構成される投影光学系を露光装置に組み込む。その後、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージＷＳＴを露光装置に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記各実施形態の露光装置を製造することができる。なお、上記第１の実施形態においては、このレチクルステージＲＳＴ又はウエハステージＷＳＴを露光装置に取り付ける前に、基準レチクルＲ_T、基準ウエハを用いた平坦度差を算出する準備処理を行う必要がある。また、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

なお、上記各実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置について説明したが、本発明は、ステップ・アンド・リピート型の投影露光装置の他、プロキシミティ方式の露光装置など他の露光装置にも適用できることはいうまでもない。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置にも本発明を好適に適用することができる。また、ウエハステージを２基備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。また、液浸法を用いる露光装置にも本発明を適用することができるのは勿論である。

また、本発明は、半導体製造用の露光装置に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるデバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、及び撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、有機ＥＬ、ＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用することができる。また、ＥＵＶ光、Ｘ線、あるいは電子線及びイオンビームなどの荷電粒子線を露光ビームとして用いる露光装置に本発明を適用しても良い。

また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。ここで、ＤＵＶ（遠紫外）光やＶＵＶ（真空紫外）光などを用いる露光装置では一般的に透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、螢石、フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。また、プロキシミティ方式のＸ線露光装置、又は電子線露光装置などでは透過型マスク（ステンシルマスク、メンブレンマスク）が用いられ、マスク基板としてはシリコンウエハなどが用いられる。

また、上記各実施形態では、レチクルＲ及びウエハＷの平坦度、異物及び欠陥等の計測結果は、解析システム６００に送られ、その計測結果を用いた演算を行い、露光工程管理コントローラ５００がその計測結果、演算結果等に基づく工程の制御を行ったが、これには限られない。例えば、解析システム６００によって、計測結果、演算結果等に基づく工程の制御が行われるようにしてもよく、レチクルＲ及びウエハＷの平坦度、異物及び欠陥等の計測結果が直接、主制御装置２０に送られるようにし、主制御装置２０により、その計測結果を用いた演算を行ない、その演算結果に基づく工程の制御を行なうようにしてもよい。

半導体デバイスは、デバイスの製造、性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した上記各実施形態の露光システム２００及び露光装置１００によりレチクルのパターンをウエハＷに転写するステップ、メモリリペアステップ、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、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。

以上説明したように、本発明の計測方法は、露光に用いられる物体の平坦度を計測するのに適しており、本発明の露光方法は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程に適している。

Claims

複数の保持装置のそれぞれに保持された状態での基準物体の第１の平坦度に関する情報と、前記複数の保持装置とは別の他の保持装置に保持された状態での前記基準物体の第２の平坦度に関する情報とを計測し、前記複数の保持装置それぞれに対応する前記第１の平坦度に関する情報の計測結果と前記第２の平坦度に関する情報の計測結果とに基づき、前記複数の保持装置のそれぞれに保持された状態での物体の平坦度に関する情報と、前記他の保持装置に保持された状態でのその物体の平坦度に関する情報との間の関係としての当該両平坦度に関する情報間の差分を算出する工程と；
前記複数の保持装置のそれぞれについて、各保持装置に保持された物体を用いて露光を行う露光装置に前記物体を搬入する前に、当該保持装置に保持された状態と等価な状態での前記物体の平坦度に関する情報を取得する事前取得工程と；を含み、
前記事前取得工程は、
前記他の保持装置により前記物体を保持した状態で、前記物体の平坦度に関する情報を計測する第１副工程と；
前記第１副工程で得られる、前記他の保持装置に保持された状態での前記物体の平坦度に関する情報の計測結果と、前記複数の保持装置のそれぞれに対応する前記関係とに基づいて、前記複数の保持装置のそれぞれについて、各保持装置に保持された状態と等価な状態での前記物体の平坦度に関する情報を算出する第２副工程と；を含み、
前記事前取得工程の結果に基づき、前記複数の保持装置の中から、前記物体の平坦度が最も良好となる保持装置を、前記物体を保持する保持装置として選択する選択工程をさらに含むことを特徴とする計測方法。
請求項１に記載の計測方法において、
前記事前取得工程における取得結果に基づいて平坦度異常を検出する検出工程と；
前記平坦度異常が検出された場合には、前記物体の除外と、前記物体を保持する保持装置の保持面のクリーニングとの少なくとも一方を行う処理工程と；をさらに含むことを特徴とする計測方法。
マスク上に形成されたパターンを、投影光学系を介して、感光物体上に転写する露光方法であって、
請求項１又は２に記載の計測方法を用いて、前記マスク及び前記感光物体の少なくとも一方の平坦度に関する情報を計測する計測工程と；
前記計測の結果に基づいて、前記投影光学系の結像特性の補正と、前記マスク及び前記感光物体の相対位置の補正との少なくとも一方を行いつつ、前記パターンを、前記感光物体上に転写する転写工程と；を含む露光方法。
請求項３に記載の露光方法において、
前記計測工程では、
前記マスクの平坦度に関する情報と前記感光物体の平坦度に関する情報とをそれぞれ計測して、前記マスクの平坦度に関する情報と前記感光物体の平坦度に関する情報との差分を求め、
前記転写工程では、
前記マスクの平坦度に関する情報と前記感光物体の平坦度に関する情報との差分を考慮して、前記投影光学系の結像特性の補正と、前記マスクと前記感光物体との相対位置の補正の少なくとも一方を行うことを特徴とする露光方法。
請求項３に記載の露光方法において、
前記計測工程で、前記マスクの平坦度に関する情報を計測した場合には、
前記投影光学系の結像特性には、前記投影光学系のフォーカス、像面湾曲、ディストーションとの少なくとも１つが含まれることを特徴とする露光方法。
請求項３に記載の露光方法において、
前記計測工程で、前記感光物体の平坦度に関する情報を計測した場合には、
前記投影光学系の結像特性には、前記投影光学系のフォーカスが含まれることを特徴とする露光方法。
請求項３〜６のいずれか一項に記載の露光方法において、
複数の感光物体各々に対し順番に、前記計測工程と、前記露光工程を行う場合に、先行する感光物体に対し前記露光工程を行う間に、続いて処理される感光物体に対して前記計測工程を行うことを特徴とする露光方法。