JP6952590B2 - 露光装置、露光方法、および物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置、露光方法、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造工程（リソグラフィ工程）で用いられる装置の１つとして、投影光学系からの光と基板のショット領域とを相対的に走査して、該ショット領域の走査露光を行う露光装置がある。このような露光装置では、ショット領域の走査露光中、投影光学系からの光での露光に先立って基板の表面位置を計測（フォーカス計測）し、その計測結果に基づいて基板の高さが調整されうる。特許文献１には、ショット領域の走査露光中、走査方向に沿ってショット領域に配置された複数の計測位置の各々で基板の表面位置を順次計測しながら、その計測結果に基づいて基板の高さ調整を行う方法が開示されている。

特開平９−４５６０８号公報

基板の表面位置の計測が行われる複数の計測位置は、基板上へのパターンの形成精度を向上させるため、投影光学系の光が照射されている基板上の照射領域内に少なくとも２つの計測位置が同時に含まれるような間隔で設定されうる。また、露光対象の基板として、例えば複数の層を積層する製造プロセスを経た基板などを用いると、当該少なくとも２つの計測位置間において投影光学系の焦点深度より大きな段差が形成されることがある。この場合、走査露光中、当該少なくとも２つの計測位置うち一方における基板の表面位置が投影光学系の像面に配置されるように基板の高さ調整を行うと、他方における基板の表面位置が投影光学系の焦点深度から外れうる。その結果、基板上にパターンを精度よく形成することが困難になりうる。

そこで、本発明は、基板上にパターンを精度よく形成するために有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、投影光学系からの光と基板のショット領域とを相対的に走査して前記ショット領域の走査露光を行う露光装置であって、走査方向に配列された前記ショット領域の第１位置および該第１位置とは異なる第２位置において、前記投影光学系からの光で露光される前に前記基板の表面位置を計測する計測部と、前記計測部での計測結果に基づいて、前記基板の高さを調整しながら前記走査露光を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記第１位置と前記第２位置との間の走査露光中、前記計測部での計測結果から求められた前記第１位置での前記基板の表面位置と前記第２位置での前記基板の表面位置との間における特定の位置が前記投影光学系の像面に維持されるように、前記基板の高さを調整する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、基板上にパターンを精度よく形成するために有利な技術を提供することができる。

露光装置の構成を示す概略図である。 ショット領域上における複数の計測点と照射領域との位置関係を示す図である。 基板上における複数のショット領域の配置を示す概略図である。 サンプルショット領域についての表面位置の計測結果と、該計測結果から求められた補正値とを示す図である。 湾曲した基板のサンプルショット領域についての表面位置の計測結果を示す図である。 特定のショット領域に対する走査露光中に得られた表面位置の測定結果（補正前）を時系列で示す図である。 特定のショット領域に対する走査露光中に得られた表面位置の測定結果（補正後）を時系列で示す図である。 特定のショット領域に対する走査露光中に得られた表面位置の測定結果（補正前）を時系列で示す図である。 特定のショット領域に対する走査露光中に得られた表面位置の測定結果（補正後）を時系列で示す図である。 露光工程の流れを示すフローチャートである。 表面位置の計測対象となる箇所を示す基板の平面図である。

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、同一の部材ないし要素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。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態の露光装置について説明する。図１は、第１実施形態の露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、例えば、投影光学系から射出された光（パターン光）と基板のショット領域とを相対的に走査することにより該ショット領域の走査露光を行う、所謂スキャン・アンド・リピート方式の露光装置（走査露光装置）である。露光装置１００は、照明系１０６と、マスクステージ１０３と、投影光学系１０１と、基板ステージ１０５と、計測部１０２と、制御部１０４とを含みうる。ここで、図１では、投影光学系１０１の光軸ＡＸに平行な軸をＺ軸とし、Ｚ軸に垂直な平面内で互いに直交する２つの軸をＸ軸およびＹ軸とする。また、本実施形態では、マスクＭおよび基板Ｗの走査方向（即ち、基板上における照射領域の走査方向）をＸ方向とする。

照明系１０６は、エキシマレーザ等の不図示の光源から放出された光を調整し、マスクＭを照明する。マスクＭは、例えば石英ガラス等によって作製されており、基板上に転写されるべきパターン（例えば回路パターン）が形成されている。マスクステージ１０３は、マスクＭを保持するチャックを含み、少なくともＸ，Ｙの各軸方向に移動可能である。マスクステージ１０３は、基板Ｗの露光の際には、投影光学系１０１の光軸ＡＸと垂直な面方向であるＹ軸方向（矢印１０３ａ）に一定速度で走査する。マスクステージ１０３の各軸方向の位置情報は、マスクステージ１０３に設置されたバーミラー１２０と、マスクステージ１０３の位置検出用の第１干渉計１２１とを用いて常時計測されうる。

投影光学系１０１は、マスクＭを透過した光を所定の投影倍率（例えば１／２倍）で基板上に投影する。投影光学系１０１の像面（フォーカス面）は、Ｚ軸方向に対して垂直となる関係にある。基板Ｗは、例えば単結晶シリコン基板であり、表面上にレジスト（感光剤）が塗布されうる。基板ステージ１０５は、基板Ｗを保持するチャックを含み、Ｘ，Ｙ、Ｚの各軸方向、さらには各軸の回転方向であるθｘ、θｙ、θｚ方向に移動（回転）可能である。基板ステージ１０５は、基板Ｗの露光の際には、投影光学系１０１の光軸ＡＸと垂直な面方向であるＹ軸方向（矢印１０５ａ）に一定速度で走査する。基板ステージ１０５の各軸方向の位置情報は、基板ステージ１０５に設置されたバーミラー１２３と、基板ステージ１０５の位置検出用の第２干渉計１２４とを用いて常時計測されうる。

計測部１０２は、基板ステージ１０５により保持されている基板Ｗの表面のＺ軸方向における位置または傾き(以下、これらを総称して「表面位置」または「表面高さ」と呼ぶことがある)を計測する。第１実施形態の計測部１０２は、基板Ｗに光を斜めから照射する斜入射型であり、基板Ｗに計測用の光束を投光する投光部と、投光部により投光されて基板Ｗで反射した光束（反射光束）を受光する受光部とを含みうる。

投光部は、例えば、光源１１０と、コリメータレンズ１１１と、スリット部材１１２と、投光光学系１１３と、ミラー１１４とを含みうる。光源１１０は、例えばランプや発光ダイオードなどを有し、基板上のレジストが感光しない波長の光束を射出する。コリメータレンズ１１１は、光源１１０から射出された光束を、断面の光強度分布がほぼ均一となる平行光にする。スリット部材１１２は、互いの斜面が相対するように貼り合わされた一対のプリズムによって構成されており、貼り合わせ面には、複数の開口（例えば１５個のピンホール）が形成されたクロム等の遮光膜が設けられている。投光光学系１１３は、両側テレセントリック光学系であり、スリット部材１１２に形成された複数の開口を個別に通過した複数（例えば１５本）の光束を、ミラー１１４を介して基板上に入射させる。このとき、複数の開口を有する平面と基板Ｗの表面を含む平面とは、投光光学系１１３に対してシャインプルーフの条件を満足するように構成されうる。本実施形態では、投光部からの各光束が基板Ｗに入射するときの入射角（光軸となす角）は、７０°以上である。また、投光部から射出された複数の光束は、各光束が入射した位置での表面高さを互いに独立して計測可能なように、Ｘ方向からＸＹ平面内でθ°（例えば２２．５°）回転した方向より、基板上の互いに異なる位置に入射する。

受光部は、例えば、ミラー１１５と、受光光学系１１６と、補正光学系１１７と、光電変換部１１８とを含みうる。ミラー１１５は、基板Ｗで反射された複数の光束を受光光学系１１６に導く。受光光学系１１６は、両側テレセントリック光学系であり、複数の光束に対して共通に設けられたストッパ絞りによって、基板上に形成されているパターンに起因して発生する高次の回折光（ノイズ光）をカットする。補正光学系１１７は、複数の光束に対応するように複数のレンズを有しており、受光光学系１１６を通過して光軸が互いに平行になっている複数の光束を、光電変換部１１８の受光面に対して、互いに同一の大きさを有したスポット光となるように結像する。光電変換部１１８は、例えば、複数の光束に対応するように複数の光電変換素子を含みうる。各光電変換素子は、ＣＣＤラインセンサなどを含み、受光面に入射した光束の強度（光強度）を検出し、処理部１２６（演算回路）に出力する。受光光学系１１６、補正光学系１１７および光電変換部１１８には、基板上の各計測点と光電変換部１１８の受光面とが互いに共役になるように、予め倒れ補正が行われている。そのため、各計測点の局所的な傾きに起因して発生する受光面でのピンホール像の位置変化はなく、各計測点の光軸方向ＡＸでの高さ変化に応答して、受光面上でのピンホール像の位置が変化する。ここで、本実施形態の光電変換部１１８は、１次元ＣＣＤラインセンサによって構成されているが、２次元の位置計測素子を複数配置したものを使用してもよい。

制御部１０４は、例えば、主制御部１２７と、マスク位置制御部１２２と、基板位置制御部１２５と、処理部１２６とを含みうる。主制御部１２７は、例えばＣＰＵやメモリを含むコンピュータなどで構成され、露光装置１００の各構成要素（これらを制御する制御部等）に回線を介して接続されて、プログラムなどに従って各構成要素の動作を統括制御する。マスク位置制御部１２２は、主制御部１２７からの指令に基づいて、マスクステージ１０３の動作を制御する。基板位置制御部１２５は、主制御部１２７からの指令に基づいて、基板ステージ１０５の動作を制御する。処理部１２６は、光電変換部１１８からの出力に基づいて各計測点での基板Ｗの表面位置を求める（計測する）。

主制御部１２７は、マスクステージ１０３および基板ステージ１０５を、互いに同期させながら投影光学系１０１の投影倍率に応じた速度比で相対的に走査する。これにより、投影光学系１０１からの光が照射される照射領域（即ち、投影光学系１０１によりマスクＭのパターン像が投影される領域）を基板上で走査し、マスクＭのパターンを基板上のショット領域に転写することができる。このような走査露光を、基板ステージ１０５をステップ移動させながら、基板Ｗにおける複数のショット領域の各々について順次行うことにより、１枚の基板Ｗにおける露光処理を完了させることができる。

次に、計測部１０２によって基板上に形成される複数の計測点について、図２を参照しながら説明する。図２は、計測部１０２によって基板Ｗの表面位置が計測されるショット領域２０１上の計測点（１５個）と、投影光学系１０１からの光が照射される照射領域２０２との位置関係を示す図である。図３において、照射領域２０２は、破線で囲まれた矩形状の領域である。計測点２０３ａ〜２０３ｃは、照射領域２０２の内側において基板Ｗの高さの計測を行う計測点である。以下では、これらの計測点２０３ａ〜２０３ｃを総称して「計測点２０３」とよぶことがある。また、計測点２０４ａ〜２０４ｃ、および計測点２０５ａ〜２０５ｃは、照射領域２０２の内側に設けられた計測点２０３から距離Ｌｐ２だけ離れた位置に配置された計測点である。以下では、計測点２０４ａ〜２０４ｃを総称して「計測点２０４」とよび、計測点２０５ａ〜２０５ｃを総称して「計測点２０５」とよぶことがある。更に、計測点２０６ａ〜２０６ｃ、および計測点２０７ａ〜２０７ｃは、照射領域２０２の内側に設けられた計測点２０３から距離Ｌｐ１だけ離れた位置に配置された計測点である。以下では、計測点２０６ａ〜２０６ｃを総称して「計測点２０６」とよび、計測点２０７ａ〜２０７ｃを総称して「計測点２０７」とよぶことがある。ここで、距離Ｌｐ１は、距離Ｌｐ２より大きい（Ｌｐ１＞Ｌｐ２）。

このように構成された計測部１０２では、照射領域２０２の走査方向、即ち基板Ｗの走査方向（移動方向）に応じて、基板Ｗの表面位置の計測に使用される計測点が切り替えられる。例えば、矢印Ｆの方向に基板Ｗを移動させてショット領域２０１の走査露光を行う場合には、その走査露光中、照射領域２０２での露光に先立って基板Ｗの表面位置の先読み計測が行われるように、計測点２０４および計測点２０６が使用されうる。この場合、主制御部１２７は、計測点２０４および計測点２０６での計測結果に基づいて、基板ステージ１０５により基板Ｗの高さを調整しながらショット領域２０１の走査露光を制御する。一方、矢印Ｒの方向に基板Ｗを移動させてショット領域２０１の走査露光を行う場合には、その走査露光中、照射領域２０２での露光に先立って基板Ｗの表面位置の先読み計測が行われるように、計測点２０５および計測点２０７が使用されうる。この場合、主制御部１２７は、計測点２０５および計測点２０７での計測結果に基づいて、基板ステージ１０５により基板Ｗの高さを調整しながらショット領域２０１の走査露光を制御する。

次に、計測部１０２による基板Ｗの表面位置の計測方法について説明する。本実施形態の露光装置１００のように、基板Ｗに光を斜めから照射する斜入射型の計測部１０２を用いると、基板Ｗに形成されたパターン構造（凹凸構造、段差）や基板自体の変形などに起因した計測誤差が生じる場合がある。そのため、露光装置１００では、計測部１０２の計測誤差を補正するための補正値に関する情報を基板Ｗの露光前に事前に取得し、基板Ｗ（ショット領域２０１）の走査露光時に、計測部１０２の計測結果を補正値によって補正しながら基板Ｗの高さ調整を行う。

図３は、基板Ｗ上に形成された複数のショット領域の配置を示す概略図である。露光対象としての基板Ｗ上には、先の露光工程で形成された同一のパターン構造をそれぞれ有する複数のショット領域が予め規則的に配列してあるものとする。上記のような補正値を取得するために行われうる表面位置の事前計測（以下、単に「事前計測」とよぶことがある）には、基板Ｗにおける複数のショット領域のうち、予め選定された代表的な幾つかのショット領域が用いられうる。本実施形態では、６つのショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６が、当該事前計測が行われる代表的なショット領域（サンプルショット領域）として選定されている。

図４は、図３に示すショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６について計測部１０２で得られた表面位置の計測結果と、該計測結果から求められた補正値とを示している。図４（ａ）は、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６のＹ軸方向の断面を一列に並べた図である。図中、面ｗｐ１は、基板Ｗの表面位置を示し、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６における各計測位置ｐ１〜ｐ５は、計測部１０２によって基板Ｗの表面位置の計測が行われるべき位置を示している。計測位置ｓ１には、パターン構造ｓ１が既に形成されており、計測位置ｐ２には、パターン構造ｓ２が既に形成されている。計測位置ｐ３〜ｐ５についても同様に、パターン構造ｓ３〜ｓ５がそれぞれ形成されている。

主制御部１２７は、基板Ｗの露光を行わずに基板Ｗと計測部１０２とを相対的に走査しながら、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６における各計測位置ｐ１〜ｐ５で基板の表面位置を計測部１０２に計測させ、そのときの計測結果から近似平面ｇｔ１を求める。主制御部１２７は、求めた近似平面ｇｔ１と、各計測位置ｐ１〜ｐ５での計測結果との差分をそれぞれ算出し、計測位置ごとに差分を平均化する（平均化処理）。そして、主制御部１２７は、ショット領域内で最も計測精度が要求される位置（例えば計測位置ｐ３）を基準として、計測位置ごとに計測結果の差分を正規化し、正規化した差分値を補正値として決定する。図４（ｂ）は、上記の方法により得られた各計測位置ｐ１〜ｐ５の補正値を示す図である。具体的には、補正値ｃ３１は、各ショット領域の計測位置ｐ１での基板の表面位置の計測結果に対して適用される補正値である。同様に、各補正値ｃ３２〜ｃ３５は、各ショット領域の計測位置ｐ２〜ｐ５での基板の表面位置の計測結果に対してそれぞれ適用される補正値である。

複数の計測位置は、１つのショット領域内のＹ軸方向（走査方向）における位置が、基板における複数のショット領域の全てでほぼ同一になるように設定されうる。また、複数の計測位置は、基板上へのパターンの形成精度を向上させるため、走査露光中の照射領域内に少なくとも２つの計測位置が同時に含まれるような間隔で設定されうる。なお、図４に示す例では、各ショット領域に５個の計測位置が設定されているが、計測位置の数は５個に限られるものではない。例えば、図６および図７を用いて後述する例では、１０個の計測位置ｐ１〜ｐ１０が設定されうる。この場合、各サンプルショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６についても１０個の計測位置ｐ１〜ｐ１０が設定され、１０個の計測位置ｐ１〜ｐ１０にそれぞれ対応する１０個の補正値が得られることとなる。

ここで、一般的な基板では、以下に示す特徴１〜特徴３を有しているため、上述のように計測位置ごとに求めた補正値を、複数のショット領域間、および複数の基板間で流用することができる。また、以下の特徴３により、基板に形成されたパターンの凹部の底面または凸部の上面のいずれか一方を投影光学系１０１の像面に配置しても、それらのうちの他方を投影光学系１０１の焦点深度内に収めることができる。
特徴１：複数のショット領域間で凹凸形状（段差分布）が同様である。
特徴２：複数の基板間で凹凸形状（段差分布）が同様である。
特徴３：基板に形成されたパターンの凹部の底面と凸部の上面との差（高さ差）が投影光学系１０１の焦点深度より小さい。

一方、例えば複数のメモリセル層が積層されたＮＡＮＤ型フラッシュメモリなど、複数の層を積層する製造プロセスを経て構成された基板では、積層工程が進むにつれて、基板Ｗの平坦度が低下するとともに、表面位置のばらつきが生じることがある。この場合、上述した一般的な基板の特徴１〜特徴３とは異なり、以下の特徴１’〜特徴３’を有しうる。そのため、上述のように計測位置ごとに求めた補正値を、複数のショット領域間、および複数の基板間で流用してしまうと、ショット領域によっては計測誤差を補正しきれずに、デフォーカスによる解像不良を引き起こす可能性がある。そして、以下の特徴３’により、基板に形成されたパターンの凹部の底面または凸部の上面のいずれか一方を投影光学系１０１の像面に配置すると、それらのうちの他方が投影光学系１０１の焦点深度から外れる可能性がある。
特徴１’：複数のショット領域間で凹凸形状（段差分布）が互いに異なる
特徴２’：複数の基板間で凹凸形状（段差分布）が互いに異なる。
特徴３’：基板に形成されたパターンの凹部の底面と凸部の当面との差が投影光学系１０１の焦点深度より大きい。

図５は、複数の層を積層することにより形成された基板Ｗにおけるショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６についての計測部１０２で得られた基板の表面位置の計測結果を示している。計測位置ｐ１には、パターン構造ｓ１’が既に形成されており、計測位置ｐ２には、パターン構造ｓ２’が既に形成されている。計測位置ｐ３〜ｐ５についても同様に、パターン構造ｓ３’〜ｓ５’がそれぞれ形成されている。このように複数の層を積層した基板Ｗでは、例えば、同図の面ｗｐ２で示すように湾曲して平坦度が低下するため、基板Ｗの周辺部と中央部とでレジスト厚が異なり、計測部１０２で計測される表面位置が周辺部と中央部とで異なりうる。この場合、上述した方法で補正値を取得し、該補正値を用いて基板の表面位置の計測結果を補正すると、ショット領域によっては計測誤差を補正しきれずに、デフォーカスによる解像不良を引き起こす可能性がある。そして、基板に形成されたパターンの凹部の底面または凸部の上面のいずれか一方を投影光学系１０１の像面に配置すると、それらのうちの他方が投影光学系１０１の焦点深度から外れる可能性もある。

また、複数の層を積層する製造プロセスを経て構成された基板では、積層工程が進むにつれて基板に形成される段差が顕著になり、投影光学系１０１の焦点深度より大きい段差が形成されうる。このような基板では、走査露光中の照射領域２０２内に同時に含まれうる少なくとも２つの計測位置間において、投影光学系１０１の焦点深度より大きな段差が形成されていることがある。そして、このような基板の走査露光中に、当該少なくとも２つの計測位置のうち一方の表面位置を投影光学系１０１の像面に配置するように基板の高さ調整を行うと、他方の表面位置が投影光学系１０１の焦点深度から外れてしまう。その結果、基板上にパターンを精度よく形成することが困難になりうる。

例えば、照射領域２０２が、走査露光中に計測位置ｓ１と計測位置ｓ２とを同時に含むような走査方向の幅（寸法）を有し、且つ、計測位置ｓ１の表面と計測位置ｓ２の表面との段差（高さ差）が投影光学系１０１の焦点深度より大きい場合を想定する。この場合、照射領域２０２内の計測位置ｓ１の表面が投影光学系の像面に配置されるように基板の高さ調整を行うと、計測位置ｓ１と共に照射領域２０２内に含まれている計測位置ｓ２の表面が投影光学系の焦点深度から外れてしまう。その結果、計測位置ｓ２ではデフォーカスを起こし、パターンを精度よく形成することが困難になりうる。

そこで、本実施形態の露光装置１００は、計測部１０２の計測結果から求められた第１位置（例えば計測位置ｓ１）での基板Ｗの表面位置と第２位置（例えば計測位置ｓ２）での基板Ｗの表面位置との間において特定の位置（例えば１つの高さ位置）を決定する。そして、第１位置と第２位置との間の走査露光中、決定した特定の位置が投影光学系１０１の像面に維持されるように基板Ｗの高さ調整を行う。以下に、本実施形態の露光装置１００における走査露光方法について、図６および図７を参照しながら詳細に説明する。

図６および図７は、基板における複数のショット領域のうち、特定のショット領域Ｎ（図中では「ｓｈｏｔＮ」と表記している）に対して走査露光を行っている様子を時系列で示す図である。図６および図７に示す例では、１０個の計測位置ｐ１〜ｐ１０が設定されている。図６は、各計測位置ｐ１〜ｐ１０の表面位置を計測した計測部１０２からの出力値（補正前の表面位置データ）を棒グラフで示したものである。図７は、上述のようにサンプルショット領域を用いて事前に取得した計測誤差の補正値によって計測部１０２からの出力値を補正した値（補正後の表面位置データ）を棒グラフで示したものである。

図６および図７では、照射領域２０２の内側において基板の高さの計測を行う第３計測点（計測点２０３）が配置される位置を「Ｆ３」で示しており、照射領域２０２（走査方向の幅）も示している。第３計測点から距離Ｌｐ２だけ離れた第２計測点（計測点２０４または計測点２０５）が配置される位置を「Ｆ２」で示し、第３計測点から距離Ｌｐ１だけ離れた第１計測点（計測点２０６または計測点２０７）が配置される位置を「Ｆ１」で示している。図中の「Ｄｉｒ」は基板Ｗの走査方向を示している。ここで、距離Ｌｐ１は、照射領域２０２がショット領域Ｎに差し掛かる前に、少なくとも２つの計測位置で基板の表面位置の計測を行うことができるように、計測位置の間隔の２倍より大きいことが好ましい。

図６（ａ）、図７（ａ）は、第１計測点Ｆ１がショット領域Ｎに差し掛かる時刻ｔ１での状態を示している。この時刻ｔ１では、第１計測点Ｆ１での基板の表面位置の計測が開始されうる。
図６（ｂ）、図７（ｂ）は、第２計測点Ｆ２がショット領域Ｎに差し掛かる時刻ｔ２での状態を示している。この時刻ｔ２では、第２計測点Ｆ２での基板の表面位置の計測が開始されうる。また、この時刻ｔ２では、第１計測点Ｆ１による計測位置ｐ１およびｐ２での基板の表面位置の計測が完了しており、図７（ｂ）に示すように、事前に取得した補正値によって補正された表面位置（補正残渣ともいう）が得られうる。主制御部１２７は、図７（ｂ）の破線で示すように、計測位置ｐ１（第１位置に対応しうる）での補正後の表面位置と計測位置ｐ２（第２位置に対応しうる）での補正後の表面位置との間における１つの高さ位置Ｔｇｔを特定の位置として決定する。そして、主制御部１２７は、計測位置ｐ１と計測位置ｐ２との間の走査露光中、決定した高さ位置Ｔｇｔが投影光学系１０１の像面に配置された状態を維持するように基板の高さ調整を行う。

ここで、主制御部１２７は、高さ位置Ｔｇｔを、計測位置ｐ１の補正後の表面位置と計測位置ｐ２の補正後の表面位置との中間位置に決定するとよい。高さ位置Ｔｇｔを決定する際には、計測位置ｐ１および計測位置ｐ２の各々について第１計測点Ｆ１で複数回計測した結果の平均値を用いてもよい。また、第２計測点Ｆ２によって計測位置ｐ１での表面位置を再計測してもよく、この際に、決定した高さ位置Ｔｇｔを投影光学系１０１の像面に配置すると第２計測点Ｆ２によって計測位置ｐ１での表面位置を精度よく計測することができる。

図６（ｃ）、図７（ｃ）は、計測位置ｐ１に照射領域２０２が配置され、第３計測点Ｆ３がショット領域Ｎに差し掛かる時刻ｔ３での状態を示している。この時刻ｔ３では、計測位置ｐ１と計測位置ｐ２との間において決定された高さ位置Ｔｇｔが投影光学系１０１の像面に配置されるように基板の高さが調整されるとともに、照射領域２０２による計測位置ｐ１の走査露光が開始される。また、時刻ｔ３では、第１計測点Ｆ１による計測位置ｐ１〜ｐ４での表面位置の計測が完了しており、図７（ｃ）に示すように、事前に取得した補正値によって補正された表面位置が得られうる。主制御部１２７は、計測位置ｐ１と計測位置ｐ２との間で高さ位置Ｔｇｔを決定したのと同様に、計測位置ｐ２と計測位置ｐ３（第３位置に対応しうる）との間、および計測位置ｐ３と計測位置ｐ４との間においても高さ位置Ｔｇｔを決定する。そして、主制御部１２７は、計測位置ｐ２と計測位置ｐ３との間の走査露光中、計測位置ｐ２と計測位置ｐ３との間で決定された高さ位置Ｔｇｔ（第２の特定の位置）が投影光学系１０１の像面に配置された状態を維持するように基板の高さ調整を行う。同様に、計測位置ｐ３と計測位置ｐ４との間の走査露光中、計測位置ｐ３と計測位置ｐ４との間で決定された高さ位置Ｔｇｔが投影光学系１０１の像面に配置された状態を維持するように基板の高さ調整を行う。

図６（ｄ）、図７（ｄ）は、第１計測点Ｆ１による計測位置ｐ１〜ｐ１０での基板の表面位置の計測が完了しており、図７（ｄ）に示すように、事前に取得した補正値によって補正された表面位置が得られうる。主制御部１２７は、上述したのと同様に、複数の計測位置ｐ１〜ｐ１０の間で高さ位置Ｔｇｔをそれぞれ決定し、各計測位置間で決定した高さ位置Ｔｇｔを、走査露光の際に投影光学系１０１の像面に順次配置する。

このように、本実施形態では、互いに隣り合う少なくとも２つの計測位置の表面位置の間において特定の位置を決定し、当該少なくとも２つの計測位置間の走査露光中、特定の位置が投影光学系１０１の像面に維持されるように基板の高さ調整を行う。これにより、当該少なくとも２つの計測位置の表面の双方を投影光学系の焦点深度内に配置した状態でそれらの露光を行うことができるため、デフォーカスによるパターンの転写不良を低減することができる。

ここで、本実施形態では、互いに隣り合う２つの計測位置での基板の表面位置に基づいて１つの高さ位置Ｔｇｔを求めたが、それに限られるものではなく、３つ以上の計測位置での基板の表面位置に基づいて１つの高さ位置Ｔｇｔを求めてもよい。この場合、当該３つ以上の計測位置間での走査露光中、決定した高さ位置Ｔｇｔが投影光学系１０１の像面に配置された状態を維持するように基板の高さ調整を行いうる。また、本実施形態では、補正後の表面位置に基づいて１つの高さ位置Ｔｇｔを求めたが、計測部１０２による計測結果の補正を行わずに、補正前の表面位置に基づいて１つの高さ位置Ｔｇｔを求めてもよい。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、ショット領域Ｎの走査露光中に、第１計測点Ｆ１および第２計測点Ｆ２の双方を用いて基板の表面位置を計測する例について説明した。第２実施形態では、ショット領域Ｎの走査露光中、第２計測点Ｆ２は用いずに、第１計測点Ｆ１のみを用いて表面位置を計測する例について説明する。なお、本実施形態では、以下に説明がない限り、第１実施形態の事項を引き継ぐものとする。

図８および図９は、基板における複数のショット領域のうち、特定のショット領域Ｎ（図中では「ｓｈｏｔＮ」と表記している）に対して走査露光を行っている様子を時系列で示す図である。図８および図９は、第１実施形態で説明した図６および図７にそれぞれ対応しうる。

図８（ａ）、図９（ａ）は、第１計測点Ｆ１がショット領域Ｎに差し掛かる時刻ｔ１での状態を示している。この時刻ｔ１では、第１計測点Ｆ１での基板の表面位置の計測が開始されうる。
図８（ｂ）、図９（ｂ）は、第１計測点Ｆ１による計測位置ｐ１およびｐ２での基板の表面位置の計測が完了した時刻ｔ２での状態を示している。この時刻ｔ２では、図９（ｂ）に示すように、事前に取得した補正値によって補正された表面位置が得られうる。主制御部１２７は、図９（ｂ）の破線で示すように、計測位置ｐ１での補正後の表面位置と計測位置ｐ２での補正後の表面位置との間（例えば中間位置）における１つの高さ位置Ｔｇｔを特定の位置として決定する。そして、主制御部１２７は、計測位置ｐ１と計測位置ｐ２との間の走査露光中、決定した高さ位置Ｔｇｔが投影光学系１０１の像面に配置された状態を維持するように基板の高さ調整を行う。

図８（ｃ）、図９（ｃ）は、計測位置ｐ１に照射領域２０２が配置され、第３計測点Ｆ３がショット領域Ｎに差し掛かる時刻ｔ３での状態を示している。この時刻ｔ３では、計測位置ｐ１と計測位置ｐ２との間において決定された高さ位置Ｔｇｔが投影光学系１０１の像面に配置されるように基板の高さが調整されるとともに、照射領域２０２による計測位置ｐ１の走査露光が開始される。また、時刻ｔ３では、第１計測点Ｆ１による計測位置ｐ１〜ｐ４での基板の表面位置の計測が完了しており、図９（ｃ）に示すように、事前に取得した補正値によって補正された表面位置が得られうる。主制御部１２７は、計測位置ｐ１と計測位置ｐ２との間で高さ位置Ｔｇｔを決定したのと同様に、計測位置ｐ２と計測位置ｐ３との間、および計測位置ｐ３と計測位置ｐ４との間においても高さ位置Ｔｇｔを決定する。

図８（ｄ）、図９（ｄ）は、第１計測点Ｆ１による計測位置ｐ１〜ｐ１０での基板の表面位置の計測が完了しており、図９（ｄ）に示すように、事前に取得した補正値によって補正された表面位置が得られうる。主制御部１２７は、上述したのと同様に、複数の計測位置ｐ１〜ｐ１０の間で高さ位置Ｔｇｔをそれぞれ決定し、各計測位置間で決定した高さ位置Ｔｇｔを、走査露光の際に投影光学系１０１の像面に順次配置する。

このように、本実施形態のように第１計測点Ｆ１のみを用いた場合でも、第１実施形態と同様に、複数の計測位置の表面を投影光学系の焦点深度内に配置することができるため、デフォーカスによるパターンの転写不良を低減することができる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態および第２実施形態で説明した走査露光方法を採用する露光工程について説明する。図１０は、本実施形態における露光工程の流れを示すフローチャートである。当該フローチャートの各工程は、主制御部１２７によって制御されうる。

Ｓ１０１では、主制御部１２７は、不図示の搬送ハンドを用いて、基板Ｗを基板ステージ１０５上に搬入し、チャックに保持させる）。Ｓ１０２では、主制御部１２７は、後述するＳ１０６のグローバルアライメント工程のための事前計測および補正を実行する（プリアライメント工程）。具体的には、主制御部１２７は、グローバルアライメントで用いる不図示の高倍アライメントスコープの視野に基板のマークが入るように、不図示の低倍アライメントスコープを用いて基板Ｗの位置や回転等のずれ量を計測し、補正する。

Ｓ１０３では、主制御部１２７は、例えば計測部１０２を用いて基板の複数箇所の表面高さを計測し、基板Ｗの全体的な傾きを算出し、補正する（グローバルチルト工程）。図１１は、一例として、表面高さの計測対象となる箇所（ショット領域１１０１）を示す基板Ｗの平面図である。Ｓ１０４では、主制御部１２７は、後述するＳ１０７のスキャン露光中の表面高さ計測の際に生じる可能性のある計測誤差を補正するための補正値を取得する事前スキャン計測を実行する（事前スキャン計測工程）。この工程は、上述したように、サンプルショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６を用いて計測誤差の補正値を求める工程（事前計測）を含みうる。

Ｓ１０５では、主制御部１２７は、投影光学系１０１内の投影レンズの傾きや像面湾曲等の補正値を算出し、補正する（投影レンズ補正工程）。補正値の算出には、基板ステージ１０５上に設定されている光量センサおよび基準マークと、マスクステージ１０３上に設置されている基準プレートとが用いられうる。具体的には、主制御部１２７は、光量センサに、基板ステージ１０５をＸＹＺの各軸方向に走査したときの露光光の光量変化を計測させる。そして、主制御部１２７は、光量センサの出力である光量変化量に基づいて、基準プレートに対する基準マークのずれ量を求め、ずれ量を補正するための補正値を算出する。

Ｓ１０６では、不図示の高倍アライメントスコープを用いて、基板Ｗ上のアライメントマークを計測し、基板Ｗ全体の位置ずれ量（回転ずれ量も含む）および各ショット領域共通の位置ずれ量を算出し、補正する（グローバルアライメント工程）。ここで、アライメントマークを精度よく計測するためには、アライメントマークのコントラストがベストコントラスト位置（高さ）になければならない。このベストコントラスト位置の計測には、計測部１０２とアライメントスコープとが用いられうる。具体的には、主制御部１２７は、予め定められた高さ（Ｚ軸方向）に基板ステージ１０５を移動させ、アライメントスコープにコントラストを計測させると同時に、計測部１０２に表面高さを計測させる工程を数回繰り返す。このとき、主制御部１２７は、表面高さの計測結果と各表面高さに応じたコントラストの計測結果とを関連付けて保存する。そして、主制御部１２７は、得られた複数のコントラストの計測結果に基づいて、最もコントラストの高い表面高さを求め、ベストコントラスト位置（高さ）に決定する。

Ｓ１０７では、主制御部１２７は、露光対象となるショット領域の表面位置を計測部１０２に計測させながら、走査露光を行う（走査露光工程）。この工程は、第１実施形態および第２実施形態で説明した方法に従って行われうる。具体的には、主制御部１２７は、ショット領域の走査露光中、計測部１０２で得られた各計測位置での基板の表面位置を補正値によって補正し、補正された表面位置に基づいて決定された高さ位置Ｔｇｔを投影光学系１０１の像面に配置する。Ｓ１０８では、主制御部１２７は、基板Ｗ上の露光対象となっている全てのショット領域に対する露光が完了した後、基板ステージ１０５による基板Ｗの保持を終了し、基板ステージ１０５上から基板Ｗを搬出する。このようにして、１枚の基板Ｗに対する一連の露光工程が終了する。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像（加工）する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１００：露光装置、１０１：投影光学系、１０２：計測部、１０３：マスクステージ、１０４：制御部、１０５：基板ステージ、１０６：照明光学系、２０１：ショット領域、２０２：照射領域、２０３〜２０７：計測点

Claims (11)

1. 投影光学系からの光と基板のショット領域とを相対的に走査して前記ショット領域の走査露光を行う露光装置であって、
   走査方向に配列された前記ショット領域の第１位置および該第１位置とは異なる第２位置において、前記投影光学系からの光で露光される前に前記基板の表面位置を計測する計測部と、
   前記計測部での計測結果に基づいて、前記基板の高さを調整しながら前記走査露光を制御する制御部と、
   を含み、
   前記制御部は、前記第１位置と前記第２位置との間の走査露光中、前記計測部での計測結果から求められた前記第１位置での前記基板の表面位置と前記第２位置での前記基板の表面位置との間における特定の位置が前記投影光学系の像面に維持されるように、前記基板の高さを調整する、ことを特徴とする露光装置。
2. 前記制御部は、前記第１位置および前記第２位置の各々について、前記計測部の計測誤差を補正するための補正値に関する情報を事前に取得し、前記計測部での計測結果を前記補正値で補正した値に基づいて前記基板の表面位置を求める、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御部は、前記第１位置と前記第２位置との間の走査露光中、前記第１位置での前記基板の表面位置と前記第２位置での前記基板の表面位置とが前記投影光学系の焦点深度内に含まれるように前記基板の高さを調整する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記制御部は、前記第１位置と前記第２位置との間の走査露光中に前記基板の高さを維持する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記制御部は、前記第１位置での前記基板の表面位置と前記第２位置での前記基板の表面位置との間における１つの位置を前記特定の位置として決定する、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記制御部は、前記第１位置での前記基板の表面位置と前記第２位置での前記基板の表面位置との中間位置を前記特定の位置として決定する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記第２位置は、前記第１位置の次に前記計測部で前記基板の表面位置が計測される位置である、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記制御部は、前記計測部により前記第１位置および前記第２位置で前記基板の表面位置が計測された後、前記投影光学系からの光で前記第１位置が露光される前に前記特定の位置を決定する、ことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
9. 前記ショット領域は、前記第２位置の後に前記計測部で前記基板の表面位置が計測される第３位置を更に含み、
   前記制御部は、前記第２位置と前記第３位置との間の走査露光中、前記計測部での計測結果から求められた前記第２位置での前記基板の表面位置と前記第３位置での前記基板の表面位置との間における第２の特定の位置が前記投影光学系の像面に維持されるように、前記基板の高さを調整する、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置。
10. 請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で露光を行われた前記基板を現像する工程と、を含み、
    現像された前記基板から物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
11. 投影光学系からの光と基板のショット領域とを相対的に走査して前記ショット領域の走査露光を行う露光方法であって、
    走査方向に配列された前記ショット領域の第１位置および該第１位置とは異なる第２位置において、前記投影光学系からの光で露光される前に前記基板の表面位置を計測する計測工程と、
    前記計測工程での計測結果に基づいて、前記基板の高さを調整しながら前記走査露光を制御する制御工程と、
    を含み、
    前記制御工程では、前記第１位置と前記第２位置との間の走査露光中、前記計測工程での計測結果から求められた前記第１位置での前記基板の表面位置と前記第２位置での前記基板の表面位置との間における特定の位置が前記投影光学系の像面に維持されるように、前記基板の高さを調整する、ことを特徴とする露光方法。

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