JP7071230B2 - 露光装置、露光方法、および物品の製造方法 - Google Patents

露光装置、露光方法、および物品の製造方法 Download PDF

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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、基板を走査することにより、投影光学系からの光が照射される光照射領域を基板のショット領域上で移動させ、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、光照射領域の配置に先立って基板面の高さが計測され、その計測結果に基づいて、光照射領域内の基板面が投影光学系のフォーカス許容範囲に収まるように基板の姿勢が制御される（特許文献１参照）。
また、露光装置では、例えば、異物などの付着により基板上に段差が生じることがある。この場合、その段差の計測結果に基づいて基板の姿勢が制御されると、基板の一部においてデフォーカスを起こし、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。特許文献２には、先読み計測で得られた計測データのうち、所定の許容値を超えた計測データがあるときには、その計測データを除外して基板の高さ調整を行うことが開示されている。
特開平９－４５６０８号公報 特開２００３－１１５４５４号公報
露光装置では、スループットを向上させるため、基板の走査速度を大きくすることが望まれており、先読み計測が行われてから光照射領域が配置されるまでの期間が短くなる傾向にある。そのため、特許文献２に記載されたように、先読み計測で得られた計測データに基づいて、その計測データ自身を基板の高さ調整に使用可能か否かを判断する方法では、判断期間が短く、基板の高さ調整を基板の走査に追従させることが困難になりうる。
そこで、本発明は、基板の走査露光において基板の姿勢を精度よく制御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、基板を走査しながら光照射領域を該基板上で移動させることにより該基板の露光を行う露光装置であって、前記基板の走査中に、走査方向に沿って前記基板上に配列された複数の計測対象箇所の各々の高さを、各計測対象箇所が前記光照射領域に入る前に順次計測する第１計測部と、前記基板の走査中に、前記複数の計測対象箇所の各々の高さを、前記第１計測部での計測が行われる前に順次計測する第２計測部と、前記第１計測部での計測結果に基づいて、前記基板の走査中における前記基板の姿勢を制御する制御部と、を含み、前記制御部は、前記第２計測部による各計測対象箇所の計測結果に基づいて、前記複数の計測対象箇所の中から異常箇所を特定し、前記異常箇所における前記第１計測部での計測結果を用いずに前記基板の姿勢を制御する、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、基板の走査露光において基板の姿勢を精度よく制御するために有利な技術を提供することができる。
第１実施形態の露光装置の全体構成を示す図である。 ショット領域、フォーカスチルト計測部による複数の計測点、および光照射領域の位置関係を示す図である。 第１実施形態の露光処理のフローチャートを示す図である。 ショット領域、フォーカスチルト計測部による複数の計測点、および光照射領域の位置関係を経時的に示す図である。 異常箇所を特定するための処理を説明するための図である。 第２実施形態の露光装置の全体構成を示す図である。
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。また、以下の実施形態で用いる「計測点」とは、特に計測箇所における複数の計測マークの１つ１つのエレメントと定義する。
＜第１実施形態＞
［露光装置の構成］
本発明に係る第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の露光装置１の全体構成を示す図である。図１において、露光装置１は、基板を走査することにより、投影光学系からの光が照射される光照射領域を基板のショット領域上で移動させて、該ショット領域の走査露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。このような露光装置１は、走査露光装置やスキャナとも呼ばれ、ショット領域の走査露光を行うことにより、原版に形成された回路パターンを基板上に転写することができる。本実施形態では、原版は、例えば石英製のレチクルＲであり、基板の各ショット領域に転写されるべき回路パターンが形成されている。また、基板は、フォトレジストが塗布されたウェハＷであり、例えば単結晶シリコン基板等が用いられうる。
露光装置１は、照明装置１０と、レチクルＲを保持して移動可能なレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウェハＷを保持して移動可能なウェハステージ４５と、フォーカスチルト計測部５０と、アライメント検出部７０と、制御部６０とを含みうる。制御部６０は、例えばＣＰＵやメモリを有するコンピュータによって構成されるとともに、装置内の各部に電気的に接続され、装置全体の動作を統括して制御する。
照明装置１０は、光源部１２と照明光学系１４とを含み、ウェハＷに転写すべき回路パターンが形成されたレチクルＲの一部を照明する。
光源部１２は、例えば、波長約２４８ｎｍのレーザ光を射出するＫｒＦエキシマレーザや、波長約１９３ｎｍのレーザ光を射出するＡｒＦエキシマレーザなどを含みうる。また、光源部１２は、それらのエキシマレーザに限定されるものではなく、波長約１５７ｎｍのレーザ光を射出するＦ２レーザや、波長２０ｎｍ以下の光を射出するＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光源などを含んでもよい。
照明光学系１４は、光源部１２から射出された光束を用いてレチクルＲを照明する光学系であり、該光束を露光に最適な所定のスリット光に整形してレチクルＲの一部を照明する。照明光学系１４は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレータ、絞り等を含み、例えば、コンデンサレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサレンズ、スリット、結像光学系の順で配置される。照明光学系１４は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。オプティカルインテグレータは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（またはレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレータを含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。
レチクルステージ２５は、レチクルＲを保持するレチクルチャックと、レチクルチャックとともにレチクルＲを駆動する駆動機構とを含みうる。この駆動機構は、例えばリニアモータ等で構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向および各軸の回転方向にレチクルＲを駆動することができる。したがって、レチクルステージ２５は、ウェハＷの走査露光中において、走査方向であるＹ方向にレチクルＲを駆動することができる。また、レチクルステージ２５の位置は、例えばレーザ干渉計によって監視されうる。
ウェハステージ４５は、ウェハＷを保持するウェハチャック４６と、ウェハチャックとともにウェハＷを駆動する駆動機構とを含みうる。この駆動機構は、例えばリニアモータ等で構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向および各軸の回転方向にウェハＷを駆動することができる。したがって、ウェハステージ４５は、ウェハＷの走査露光中において、走査方向であるＹ方向にウェハＷを駆動することができる。また、ウェハステージ４５の位置は、例えばレーザ干渉計によって監視されうる。
投影光学系３０は、物体面からの光束を像面に結像する機能を有し、照明光学系１４により照明されたレチクルＲの一部のパターンを、所定の投影倍率でウェハＷ上に結像（投影）することができる。投影光学系３０からの光が照射されるウェハＷ上の領域を、以下では「光照射領域」と呼ぶことがある。また、アライメント検出部７０は、ウェハＷ上のマークを検出して、ウェハＷ上における各ショット領域の配置（位置）を求める。図１に示す例では、投影光学系３０を介さずにウェハＷ上のマークを検出するオフアクシス方式として構成されているが、投影光学系３０を介してウェハＷ上のマークを検出するＴＴＬ（Through The Lens）方式として構成されてもよい。
このように構成された露光装置１において、レチクルＲおよびウェハＷは、投影光学系３０を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系３０の物体面および像面）にそれぞれ配置される。制御部６０は、レチクルステージ２５およびウェハステージ４５により、レチクルＲとウェハＷとを投影光学系３０の投影倍率に応じた速度比で相対的に同期走査することにより、レチクルＲのパターンをウェハＷ上に転写することができる。そして、このような走査露光を、ウェハステージ４５をステップ移動させながら、ウェハＷにおける複数のショット領域の各々について順次繰り返すことにより、１枚のウェハＷにおける露光処理を完了させることができる。
［フォーカスチルト計測部の構成］
次に、フォーカスチルト計測部５０の構成について説明する。フォーカスチルト計測部５０は、計測光をウェハＷ上に投光する投光器５２と、ウェハＷで反射された計測光を受光する受光器５４とを含み、ウェハＷの走査中に、ウェハＷの表面高さ（Ｚ軸方向の表面位置）を順次計測する。投光器５２は、ドット状またはスリット状の計測光（計測マーク）をウェハＷ上に高入射角度で投光する。本実施形態では、ドット状の計測光をウェハＷ上に投光する例について説明する。また、投光器５２は、例えばＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子を有し、ウェハＷで反射された計測光を光電変換素子に結像するとともに、光電変換素子からの信号に基づいて、計測光が投光された箇所の表面高さを求める。
図２は、ウェハＷのショット領域ＳＲ、フォーカスチルト計測部５０による複数の計測点ＭＰ、および光照射領域ＥＳの位置関係を示す図である。計測点ＭＰは、投光器５２によりドット状の計測光が投光されてウェハＷの表面高さが計測されるウェハＷ上の位置のことであり、ウェハＷの走査に応じて、光照射領域ＥＳとともにウェハＷ上を移動しうる。また、図中の矢印Ｆおよび矢印ＲはウェハＷの走査方向を示しており、ショット領域ＳＲごとに切り替えられうる。
本実施形態のフォーカスチルト計測部５０は、光照射領域ＥＳ内で表面高さを計測する領域計測部と、光照射領域ＥＳの配置に先立って表面高さを計測する第１計測部と、第１計測部による計測に先立って表面高さを計測する第２計測部とを含みうる。図２に示す例では、領域計測部は、光照射領域ＥＳ内の計測点ＭＰ３～ＭＰ５においてウェハＷの表面高さを計測する。第１計測部は、いわゆる先読み計測部とも呼ばれ、光照射領域ＥＳから距離Ｌｐ１だけ離れた計測点ＭＰ６～ＭＰ８または計測点ＭＰ１２～ＭＰ１４においてウェハＷの表面高さを計測する。また、第２計測部は、いわゆる先先読み計測部とも呼ばれ、光照射領域ＥＳから距離Ｌｐ２だけ離れた計測点ＭＰ９～ＭＰ１１または計測点ＭＰ１５～ＭＰ１７においてウェハＷの表面高さを計測する。距離Ｌｐ１と距離Ｌｐ２との関係は、Ｌｐ１＜Ｌｐ２である。
ここで、計測点ＭＰ３～ＭＰ５は、ウェハＷの走査方向と異なる方向（例えば、該走査方向と垂直な方向（Ｘ方向））に互いに離間して配列されうる。計測点ＭＰ６～ＭＰ８、計測点ＭＰ９～ＭＰ１１、計測点ＭＰ１２～ＭＰ１４、計測点ＭＰ１５～ＭＰ１７の各組についても同様であり、ウェハＷの走査方向と交差する方向に計測点が互いに離間して配置される。また、ＭＰ３、ＭＰ６、ＭＰ９、ＭＰ１２およびＭＰ１５は、ほぼ同一のＸ座標位置に配置されうる。同様に、ＭＰ４、ＭＰ７、ＭＰ１０、ＭＰ１３およびＭＰ１６は、ほぼ同一のＸ座標位置に配置され、ＭＰ５、ＭＰ８、ＭＰ１１、ＭＰ１４およびＭＰ１７は、ほぼ同一のＸ座標位置に配置されうる。さらに、図２では、ウェハＷの走査方向と異なる方向（Ｘ方向）に３個の計測点が配列した例を示したが、該異なる方向に配列される計測点の数は３個に限られるものではなく、２個または４個以上であってもよい。
このように構成されたフォーカスチルト計測部５０では、各計測点ＭＰ３～ＭＰ１７での計測タイミングが制御部６０によって制御されうる。例えば、制御部６０は、光照射領域ＥＳと各計測点ＭＰ３～ＭＰ１７との距離、および、ウェハステージ４５の走査方向、走査速度に基づいて、フォーカスチルト計測部５０による各計測点ＭＰ３～ＭＰ１７の計測タイミングを制御する。これにより、ほぼ同一のＸ座標に配置された複数の計測点ＭＰの各々により、ウェハＷをＹ方向に走査しながら、ウェハＷ上における同一の計測対象箇所（同一のＸＹ座標位置）の高さを計測することができる。
［走査露光について］
上記のように構成された露光装置１では、ショット領域ＳＲの走査露光中、ウェハＷを走査しながら、光照射領域ＥＳの配置に先立ってウェハＷの表面高さがフォーカスチルト計測部５０によって計測される（先読み計測が行われる）。そして、その計測結果に基づいて、光照射領域ＥＳ内におけるウェハＷの表面が投影光学系３０のフォーカス許容範囲に収まるようにウェハＷの姿勢が制御（調整）される。このようなショット領域ＳＲの走査露光では、先読み計測が行われてから光照射領域ＥＲが配置されるまでの期間を短くした方が、走査露光中における気圧変動や温度変動などの環境経時変化の影響を受けづらくなる。したがって、本実施形態の露光装置１では、ショット領域ＳＲの走査露光時において、フォーカスチルト計測部５０の第１計測部（計測点ＭＰ６～ＭＰ８、または計測点１２～１４）での計測結果に基づいてウェハＷの姿勢が制御される。
ところで、露光装置では、例えば、ウェハＷ上に異物（パーティクル）などが付着することによりウェハＷに段差が生じることがある。この場合、フォーカスチルト計測部５０により当該段差を計測した結果に基づいてウェハＷの姿勢を制御すると、ウェハＷの一部においてデフォーカスを起こし、ウェハＷ上にレチクルＲのパターンを精度よく転写することが困難になりうる。したがって、露光装置では、フォーカスチルト計測部５０の第１計測部での計測結果がウェハＷの姿勢制御に使用可能か否かを判断し、使用不可と判断された計測結果を用いずにウェハＷの姿勢制御を行うことが好ましい。
しかしながら、露光装置には、ウェハＷの走査速度を大きくしてスループットを向上させることが望まれており、フォーカスチルト計測部５０の第１計測部により先読み計測が行われてから光照射領域ＥＳが配置されるまでの期間が短くなる傾向にある。このような状況下において、第１計測部での計測結果をウェハＷの姿勢制御に使用可能か否かの判断を、該第１計測部での計測結果に基づいて行ってしまうと、判断期間が短く、ウェハＷの姿勢制御をウェハＷの走査に追従させることが困難になりうる。
そこで、本実施形態の露光装置１では、フォーカスチルト計測部５０の第２計測部での計測結果に基づいて、ウェハＷ上に設定された複数の計測対象箇所の中から異常を有する異常箇所を特定する。そして、光照射領域ＥＳが配置されるときのウェハＷの姿勢を、フォーカスチルト計測部５０の第１計測部による異常箇所での計測結果を用いずに制御する。ここで、「ウェハＷの姿勢」は、ウェハＷの傾き、およびウェハＷの高さ（Ｚ方向の位置）の双方を含むものとして定義されうる。また、「異常」は、例えば異物の付着などにより、フォーカスチルト計測部５０で計測された表面高さが、他の計測対象箇所に対して局所的に特異な値を示すものとして定義されうる。
次に、本実施形態の露光装置１における露光処理について、図３および図４を参照しながら説明する。露光処理とは、ウェハＷを走査しながら、ショット領域ＳＲの計測対象箇所の表面高さを計測してウェハＷを露光する処理のことである。図３は、本実施形態の露光処理のフローチャートを示す図である。また、図４は、ウェハＷのショット領域ＳＲ、フォーカスチルト計測部５０による複数の計測点ＭＰ、および光照射領域ＥＳの位置関係を経時的に示す図である。
ショット領域ＳＲには、図４（ａ）に示すように、フォーカスチルト計測部５０により表面高さが計測されるべき複数の計測対象箇所ＴＰが設定（配置）されている。計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３は、図中の矢印Ｆの方向にウェハＷを走査した場合に、フォーカスチルト計測部５０により最初に表面高さが計測される計測対象箇所である。計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３は、走査方向と異なる方向（Ｘ軸方向）に沿って配列された複数（３個）の計測点ＭＰの位置に対応するように、走査方向と異なる方向に沿って互いに離間して配列されうる。また、計測対象箇所ＴＰ２１～ＴＰ２３は、計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３の次に計測されるように、計測対象箇所ＴＰ３１～ＴＰ３３は、計測対象箇所ＴＰ２１～ＴＰ２３の次に計測されるようにそれぞれ設定されうる。
ここで、本実施形態では、ウェハＷの走査方向Ｆにおいて、第１計測部（計測点ＭＰ６～ＭＰ８）と第２計測部（計測点ＭＰ９～ＭＰ１１）との間隔が、計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３と計測対象箇所ＴＰ３１～ＴＰ３３との間隔より大きいものとする。また、本実施形態では、説明を分かりやすくするため、計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ３３で表面高さを計測する例について説明し、図４では、計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ３３以外の計測対象箇所の図示を省略している。しかしながら、実際には、走査方向に所定の間隔をあけて配置された複数行の計測対象箇所が、ショット領域ＳＲの全範囲にわたって設定され、計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ３３での処理と同様の処理が繰り返されうる。
Ｓ１１では、制御部６０は、ショット領域ＳＲの走査露光を行うためにウェハＷの走査駆動を開始する。Ｓ１２では、制御部６０は、第２計測部（計測点ＭＰ９～ＭＰ１１）による計測対象箇所の表面高さの計測を開始する。例えば、制御部６０は、ウェハＷを走査しながら、第２計測部が計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３に配置されたタイミングで、第２計測部に計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３の表面高さを計測させる（図４（ｂ））。また、制御部６０は、引き続きウェハＷを走査しながら、第２計測部が計測対象箇所ＴＰ２１～ＴＰ２３に配置されたタイミングで、第２計測部に計測対象箇所ＴＰ２１～ＴＰ２３の表面高さを計測させる（図４（ｃ））。同様に、制御部６０は、引き続きウェハＷを走査しながら、第２計測部が計測対象箇所ＴＰ３１～ＴＰ３３に配置されたタイミングで、第２計測部に計測対象箇所ＴＰ３１～ＴＰ３３の表面高さを計測させる。
Ｓ１３では、制御部６０は、第２計測部（計測点ＭＰ９～ＭＰ１１）での計測結果に基づいて、異常を有する異常箇所を特定する。図４に示す例では、制御部６０は、計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ３３の中から異常箇所を特定する。例えば、制御部６０は、走査方向に沿って配列された複数の計測対象箇所（例えばＴＰ１１、ＴＰ２１、ＴＰ３１）における計測結果の相関性をそれぞれ求めることにより、その相関性が許容範囲を超えている計測対象箇所を異常箇所として特定することができる。制御部６０は、相関性として、走査方向に沿って配列された複数の計測対象箇所間での計測結果の差分を求めてもよいし、該複数の計測対象箇所間での計測結果の比率を求めてもよい。また、許容範囲は、焦点深度（ＤＯＦ）、パターン線幅、露光照明モードなどに基づいて設定され、例えば、ユーザインターフェースを介してユーザにより設定されてもよい。
図５は、複数の計測対象箇所の中から異常箇所を特定するための具体的な処理を説明するための図である。ここでは、走査方向に沿って配列した計測対象箇所ＴＰ１１、ＴＰ２１、ＴＰ３１間での計測結果の差分を相関性として求め、当該差分から異常箇所を特定する例について説明する。図５の上図は、計測対象箇所ＴＰ１１、ＴＰ２１、ＴＰ３１でそれぞれ計測された表面高さを示しており、図５の下図は、計測対象箇所ＴＰ１１、ＴＰ２１、ＴＰ３１間での差分を示している。図中において、ΔＺ１２は、計測対象箇所ＴＰ１１とＴＰ２１とでの表面高さの差分を、ΔＺ２３は、計測対象箇所ＴＰ２１とＴＰ３１とでの表面高さの差分を、ΔＺ３１は、計測対象箇所ＴＰ３１とＴＰ１１とでの表面高さの差分をそれぞれ表す。
図５（ａ）に示すように、計測対象箇所ＴＰ１１、ＴＰ２１、ＴＰ３１での表面高さの計測結果がほぼ同じであり、ΔＺ１２、ΔＺ２３、ΔＺ３１がそれぞれ許容範囲ＺＡを超えていない場合には、制御部６０は、異常箇所が存在しないと判定することができる。一方、図５（ｂ）に示すように、ΔＺ２３は許容範囲ＺＡを超えていないが、ΔＺ１２、Δ３１が許容範囲ＺＡを超えている場合には、制御部６０は、計測対象箇所ＴＰ１１が異常箇所であると判定（特定）することができる。また、図５（ｃ）に示すように、ΔＺ３１は許容範囲ＺＡを超えていないが、ΔＺ１２、ΔＺ２３が許容範囲ＺＡを超えている場合には、制御部６０は、計測対象箇所ＴＰ２１が異常箇所であると判定（特定）することができる。同様の処理は、計測対象箇所ＴＰ１２、ＴＰ２２、ＴＰ３２の組、および計測対象箇所ＴＰ１３、ＴＰ２３、ＴＰ３３の組に対しても行われて、各組について異常箇所が特定されうる。ここで、図４に示す例では、上述した処理を行うことにより、▲印で示す計測対象箇所ＴＰ１１が異常箇所として特定されたものとする。
Ｓ１４では、制御部６０は、第１計測部（計測点ＭＰ６～ＭＰ８）による計測対象箇所の表面高さの計測を開始する。例えば、制御部６０は、ウェハＷを走査しながら、第１計測部が計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３に配置されたタイミングで、第１計測部に計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３の表面高さを計測させる（図４（ｄ））。同様に、制御部６０は、引き続きウェハＷを走査しながら、第１計測部が計測対象箇所ＴＰ２１～ＴＰ２３に配置されたタイミングで、第１計測部に計測対象箇所ＴＰ２１～ＴＰ２３の表面高さを計測させる（図４（ｅ））。
Ｓ１５では、制御部６０は、第１計測部（ＭＰ６～ＭＰ８）による計測対象箇所の表面高さの計測結果に基づいて、各計測対象箇所が光照射領域ＥＳに入る（配置される）ときのウェハＷの目標姿勢を決定（算出）する。このとき、制御部６０は、光照射領域ＥＳ内におけるウェハＷの表面が投影光学系３０のフォーカス許容範囲に収まるようにウェハＷの目標姿勢を決定しうる。また、制御部６０は、Ｓ１３で特定された異常箇所が計測対象箇所に含まれる場合には、制御部６０は、第１計測部による異常箇所の計測結果を用いずにウェハＷの目標姿勢を求める。
例えば、計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３が光照射領域ＥＳに入るときのウェハＷの目標姿勢を求める場合を想定する。この場合、Ｓ１３において、計測対象箇所ＴＰ１１が異常箇所であると特定されている。そのため、制御部６０は、第１計測部による計測対象箇所ＴＰ１１の計測結果を用いずに、第１計測部による計測対象箇所ＴＰ１２～ＴＰ１３の計測結果に基づいてウェハＷの目標姿勢を求める。このとき、制御部６０は、計測対象箇所ＴＰ１２～ＴＰ１３の各々についての第１計測部での計測結果と第２計測部での計測結果との平均値に基づいて、ウェハＷの目標姿勢を求めてもよい。この場合、平均化効果により、さらに精度よくウェハＷの目標姿勢を求めることができる。
ここで、制御部６０は、Ｓ１５においてウェハＷの目標姿勢を求める際に、異常箇所とは異なる計測対象箇所から推定された異常箇所の表面高さを用いてもよい。例えば、制御部６０は、走査方向に沿って配列された複数の計測対象箇所（ＴＰ１１、ＴＰ２１、ＴＰ３１）のうち、異常箇所以外の計測対象箇所（ＴＰ２１、ＴＰ３１）に基づいて該異常箇所（ＴＰ１１）の表面高さを推定する。具体的には、計測対象箇所ＴＰ２１、ＴＰ３１について第２計測部で計測された表面高さの平均値を、異常箇所ＴＰ１１の表面高さとして推定しうる。これにより、制御部６０は、異常箇所ＴＰ１１の表面高さの推定値と、第１計測部による計測対象箇所ＴＰ１２～ＴＰ１３の表面高さの実測値とに基づいて、ウェハＷの目標姿勢を求めることができる。
また、制御部６０は、Ｓ１５においてウェハＷの目標姿勢を求める際に、既に露光が行われた他のウェハ（第２基板）から推定された異常箇所の表面高さを用いてもよい。例えば、制御部は、該他の基板のうち、異常箇所（ＴＰ１１）と同じ基板位置を有する計測箇所における第１計測部での計測結果に基づいて該異常箇所の表面高さを推定する。このとき、異常箇所と同じ基板位置を有する該他のウェハの計測対象箇所について第１計測部で計測された表面高さを、異常箇所ＴＰ１１の表面高さとして推定してもよい。これにより、制御部６０は、異常箇所ＴＰ１１の表面高さの推定値と、第１計測部による計測対象箇所ＴＰ１２～ＴＰ１３の表面高さの実測値とに基づいて、ウェハＷの目標姿勢を求めることができる。
Ｓ１６では、制御部６０は、光照射領域ＥＳへの光の照射を開始し、ショット領域ＳＲの走査露光を開始する。このとき、制御部６０は、Ｓ１５で決定した目標姿勢に基づいてウェハＷの姿勢を制御しながら、ショット領域ＳＲの走査露光を行う。例えば、制御部６０は、計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３が光照射領域ＥＳに入るタイミングにおいて、Ｓ１５で決定した目標姿勢になるようにウェハＷの姿勢を制御する。また、このとき、制御部６０は、領域計測部（ＭＰ３～ＭＰ５）に計測対象箇所ＴＰ１１～ＴＰ１３の表面高さを計測させてもよい。この領域計測部による表面高さの計測は、光照射領域ＥＳ内におけるウェハＷの表面が投影光学系３０のフォーカス許容範囲に収っているか否かを確認する目的で行われ、ウェハＷの姿勢制御には使用されない。
Ｓ１７では、制御部６０は、ショット領域ＳＲの走査露光を終了するか判断する。制御部６０は、ウェハＷの走査方向に沿って配列された複数の計測対象箇所の各々に対して、上述した第２計測部での計測、第１計測部での計測、および光照射領域での露光を繰り返し行う。そして、光照射領域ＥＳがショット領域ＳＲを抜け出したときにショット領域ＳＲの走査露光を終了すると判断する。
上述したように、本実施形態の露光装置１は、第２計測部での計測結果に基づいて異常箇所を特定し、光照射領域ＥＳが配置されるときのウェハＷの姿勢を、第１計測部による異常箇所での計測結果を用いずに制御する。これにより、ウェハＷの走査速度を大きくする傾向にあっても、第１計測部での計測結果をウェハＷの姿勢制御に使用可能か否かの判断を光照射領域ＥＳが配置されるまでに行うことができ、ウェハＷの姿勢制御を精度よく行うことができる。
ここで、本実施形態では、フォーカスチルト計測部５０の第１計測部および第２計測部により、ウェハＷを走査しながら、ウェハＷ上における同一の計測対象箇所を２回にわたって計測する例について説明した。しかしながら、それに限られるものではなく、例えば、第１計測部（または第２計測部）により、ウェハＷ上における同一の計測対象箇所を２回（複数回）にわたって計測してもよい。この場合、まず、ウェハＷ上における複数の計測対象箇所の各々について、ウェハＷを走査しながら第１計測部による１回目の高さ計測を行い、その計測結果に基づいて異常箇所を特定する。その後、ウェハＷ上における複数の計測対象箇所の各々について、ウェハＷを走査しながら第１計測部による２回目の高さ計測を行い、その計測結果に基づいてウェハＷの姿勢を制御しながらウェハＷの走査露光を行う。この走査露光では、第１計測部による２回目の計測結果のうち異常箇所の計測結果を用いずにウェハＷの姿勢を制御する。
＜第２実施形態＞
本発明に係る第２実施形態について説明する。図６は、本実施形態の露光装置１’の全体構成を示す図である。本実施形態の露光装置１’は、図１に示す露光装置１と比べて、複数のショット領域ＳＲの各々について走査露光を行ったときの情報（以下、「ウェハ情報」と呼ぶことがある）をウェハＷごとに記憶する記憶部８０（メモリ等の記憶媒体）が更に設けられている。ウェハ情報とは、例えば、フォーカスチルト計測部５０（第１計測部、第２計測部）での計測結果、異常箇所として特定した計測対象箇所の位置、異常箇所に適用された表面高さの推定値などの情報を含みうる。図６に示す例では、ウェハＷ１、ウェハＷ２、ウェハＷ３、ウェハＷ４・・・のようにウェハＷごとに順次取得されたウェハ情報が個別に記憶されうる。なお、本実施形態の露光装置１’における記憶部８０以外の構成は、図１に示す露光装置１と同様であるため、ここでは該構成についての説明を省略する。
同じロットで管理される複数のウェハＷでは、ショット領域の配列や半導体プロセス、露光制御等を同じ条件として露光処理が行われる。そのため、前回までに露光処理が行われたウェハＷと、これから露光処理が行われるウェハＷとでは、同じウェハ内の位置（基板位置）を有する計測対象箇所の高さ情報が同じ傾向となる。例えば、ウェハＷ３では、その前に露光処理が行われたウェハＷ２において異常箇所と特定された計測対象箇所と同じ基板位置を有する計測対象箇所で、「異常」が生じる傾向にある。そのため、本実施形態では、露光処理を行っているウェハＷ３における異常箇所を、該ウェハＷ３における第２計測部での計測結果と、既に露光処理が行われたウェハＷにおける第２計測部での計測結果とを比較することにより特定する。比較対象となるウェハＷは、同一ロット内のものであることが好ましい。
次に、本実施形態の露光装置１’における露光処理について説明する。本実施形態の露光処理は、第１実施形態において図３および図４を用いて説明した内容を基本的に引き継ぐものであるが、図３に示すフローチャートのＳ１３において異常箇所を特定する工程が第１実施形態の露光処理と異なる。また、ここでは、ウェハＷ１およびウェハＷ２については露光処理が既に終了しており（即ち、ウェハＷ１およびウェハＷ２のウェハ情報が記憶部８０に記憶されており）、ウェハＷ３のショット領域ＳＲの露光処理を行う例について説明する。
本実施形態のＳ１３では、制御部６０は、ウェハＷ３のショット領域ＳＲにおいて第２計測部により計測された各計測対象箇所ＴＰの表面高さと、ウェハＷ２のウェハ情報における各計測対象箇所ＴＰの表面高さとを比較する。該比較は、現在露光処理が行われているウェハＷ３と、既に露光処理が行われたウェハＷ２とで同じ基板位置を有する計測対象箇所ＴＰ同士で行われうる。これにより、制御部６０は、比較結果に基づいて、異常箇所として特定されたウェハＷ２上の計測対象箇所ＴＰに対応し、且つウェハＷ３とウェハＷ２とでの表面高さの差が閾値以下となるウェハＷ３上の計測対象箇所ＴＰを異常箇所として特定することができる。閾値は、例えば、ユーザインターフェースを介してユーザにより設定されうる。
また、制御部６０は、走査方向に沿って配列された複数の計測対象箇所（例えば、ＴＰ１１、ＴＰ２１、ＴＰ３１）における第２計測部での計測結果の相関性を、ウェハＷ３とウェハＷ２とで比較してもよい。制御部６０は、相関性として、走査方向に沿って配列された複数の計測対象箇所間での計測結果の差分を用いてもよいし、該複数の計測対象箇所間での計測結果の比率を用いてもよい。この場合でも、制御部６０は、比較結果に基づいて、異常箇所として特定されたウェハＷ２上の計測対象箇所ＴＰに対応し、且つウェハＷ３とウェハＷ２とでの相関性の差が閾値以下となるウェハＷ３上の計測対象箇所ＴＰを異常箇所として特定することができる。
ここで、上記の例では、ウェハＷ２のウェハ情報を用いてウェハＷ３の異常箇所を特定したが、それに限られず、ウェハＷ１のウェハ情報を用いてウェハＷ３の異常箇所を特定してもよい。即ち、既に露光処理が行われたウェハのウェハ情報を用いてウェハ３の異常箇所を特定すればよい。また、ウェハＷ３の異常箇所を特定する際に、ウェハＷ１とウェハＷ２とでのウェハ情報（例えば、各計測対象箇所の表面高さ）の平均値を用いてもよい。この場合、ウェハの個体差の影響を小さくして、異常箇所の特定精度を高めることができる。
上述したように、本実施形態では、現在露光処理を行っているウェハ上の異常箇所を、既に露光処理が行われたウェハＷについて取得されたウェハ情報と比較することにより特定する。このような処理によっても、第１実施形態と同様に、ウェハＷの姿勢制御を精度よく行うことができる。
＜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。
１：露光装置、１０：照明装置、２５：レチクルステージ、３０：投影光学系、４５：ウェハステージ、５０：フォーカスチルト計測部、６０：制御部

Claims (11)

  1. 基板を走査しながら光照射領域を該基板上で移動させることにより該基板の露光を行う露光装置であって、
    前記基板の走査中に、走査方向に沿って前記基板上に配列された複数の計測対象箇所の各々の高さを、各計測対象箇所が前記光照射領域に入る前に順次計測する第１計測部と、
    前記基板の走査中に、前記複数の計測対象箇所の各々の高さを、前記第１計測部での計測が行われる前に順次計測する第２計測部と、
    前記第１計測部での計測結果に基づいて、前記基板の走査中における前記基板の姿勢を制御する制御部と、
    を含み、
    前記制御部は、前記第２計測部による各計測対象箇所の計測結果に基づいて、前記複数の計測対象箇所の中から異常箇所を特定し、前記異常箇所における前記第１計測部での計測結果を用いずに前記基板の姿勢を制御する、ことを特徴とする露光装置。
  2. 前記制御部は、前記複数の計測対象箇所における前記第２計測部での計測結果の相関性に基づいて前記異常箇所を特定する、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、前記複数の計測対象箇所における前記第２計測部での計測結果の差分を前記相関性として求める、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
  4. 前記制御部は、前記複数の計測対象箇所における前記第２計測部での計測結果の比率を前記相関性として求める、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
  5. 前記制御部は、前記基板における前記第２計測部での計測結果と、既に露光が行われた基板における前記第２計測部での計測結果との比較に基づいて、前記異常箇所を特定する、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、前記複数の計測対象箇所のうち前記異常箇所とは異なる箇所についての前記第２計測部での計測結果に基づいて前記異常箇所の高さを推定し、推定した前記異常箇所の高さに基づいて前記基板の姿勢を制御する、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. 前記制御部は、前記複数の計測対象箇所のうち前記異常箇所とは異なる箇所についての前記第２計測部での計測結果の平均値を、前記異常箇所の高さとして推定する、ことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
  8. 前記制御部は、既に露光が行われた基板のうち前記異常箇所と同じ基板位置を有する箇所についての前記第１計測部での計測結果に基づいて前記異常箇所の高さを推定し、推定した前記異常箇所の高さに基づいて前記基板の姿勢を制御する、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。
  9. 基板の走査露光を行う露光装置であって、
    前記基板上に配列された複数の計測対象箇所の各々の高さを２回にわたって計測する計測部と、
    前記計測部による２回目の計測結果に基づいて、前記基板の姿勢を制御する制御部と、
    を含み、
    前記計測部は、前記計測部による１回目の計測結果に基づいて、前記複数の計測対象箇所の中から異常箇所を特定し、前記計測部による２回目の計測結果のうち前記異常箇所の計測結果を用いずに前記基板の姿勢を制御する、ことを特徴とする露光装置。
  10. 請求項１乃至９のいずれか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. 基板を走査しながら光照射領域を該基板上で移動させることにより該基板の露光を行う露光方法であって、
    前記基板の走査中に、走査方向に沿って前記基板上に配列された複数の計測対象箇所の各々の高さを順次計測する第１工程と、
    前記基板の走査中に、前記複数の計測対象箇所の各々の高さを前記第１工程での計測の後に順次計測する第２工程と、
    前記第２工程での計測結果に基づいて、前記光照射領域内での前記基板の姿勢を制御する第３工程と、
    を含み、
    前記第３工程では、前記第１工程での各計測対象箇所の計測結果に基づいて、前記複数の計測対象箇所の中から異常箇所を特定し、前記異常箇所における前記第２工程での計測結果を用いずに前記基板の姿勢を制御する、ことを特徴とする露光方法。
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