JPH11111610A

JPH11111610A - 位置決め方法及び位置決め装置

Info

Publication number: JPH11111610A
Application number: JP9284675A
Authority: JP
Inventors: Kuniyasu Haginiwa; 邦保萩庭; Yuichi Yamada; 雄一山田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 1999-04-23
Anticipated expiration: 2017-10-01
Also published as: JP3880155B2; US6130751A

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｚ及びレベリングの駆動を装置が行なってい
る時の面計測値を用いても、正確なＺ及びレベリングの
補正量を算出できる方法及び該方法を用いた位置決め装
置を提供すること。【解決手段】駆動手段上に固定された物体の位置を、
該駆動手段の駆動方向と垂直な方向に走査しながら該物
体の前記駆動方向である高さ方向の位置を面位置検出手
段により検出し、該物体を該駆動手段により所定の位置
で逐次所定の高さになるよう位置決め補正駆動を行なう
位置決め方法において、前記面位置検出手段の該物体の
高さ方向の位置の検出と同期して、該駆動手段の駆動状
態をモニターし、検出された前記高さ方向の位置と前記
モニター結果に基づき前記補正駆動の量を決定する位置
決め方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体露光装置等、
高精度に対象物体の高さ及び面位置を検出を行なう必要
のある装置における位置決め方法及び位置決め装置に関
するもので、特にスリット・スキャン方式の露光装置に
おいて必要とされる連続的なウエハー表面位置及び傾き
検出を精度良く行なう際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】最近のメモリーチップの大きさは露光装
置の解像線幅の向上やセルサイズとメモリ要領の拡大ト
レンドを反映して徐々に拡大の傾向を示している。例え
ば２５６ＭＤＲＡＭの第１世代のチップサイズは１４×
２５ｍｍ程度といわれている。このチップサイズを現在
クリティカルレイヤー用の露光装置として用いられてい
る縮小投影露光装置（ステッパー）の露光域の直径３１
ｍｍにあてはめると１回当たり１チップの露光しかでき
ず、効率が悪い。このため露光装置にはより大きな面積
を露光可能とすることが求められている。

【０００３】従来の大画面の露光装置には高スループッ
トが要求されるラフレイヤー用の半導体素子製造用の露
光装置や、モニター等の大画面液晶表示素子製作用の露
光装置がある。後者の大画面液晶表示素子製造用の露光
装置はいわゆるマスクーウエハーの相対走査によるスリ
ット・スキャン型の露光装置である。これは反射投影光
学系を用いた露光装置で、マスク上のパターンは同心の
反射ミラー光学系でウエハー上に結像される。照明には
円弧スリット状の照明光が用いられ、該スリットに対し
てマスクが直線スキャンされて、画面全体の一括露光が
行なわれる。

【０００４】露光動作においては感光剤であるフォトレ
ジスト等が塗布されたウエハーあるいはガラスプレート
基板をマスク像に対して焦点合わせする必要がある。上
記の露光装置では、露光対象となる面を投影光学系の最
良結像面に逐次合わせこむため、高さと傾きを検出する
面位置計測とオートフォーカス・オートレベリングの補
正駆動をスキャン露光時も連続的に行なっている。高さ
と傾きを検出する面位置検出手段としては光学的なセン
サーを用いる方法、例えば斜入射光学系で光束を斜め上
方より感光基板であるウエハー表面上に投影し、該基板
からの反射光をセンサに導いて該センサ上の位置ずれか
ら検出を行なう方法や、エアーマイクロセンサーや静電
容量センサーなどのギャップセンサーを用いる方法など
がある。これらのセンサーを用いてスキャン中の基板の
複数個の高さを測定し、該測定値から測定領域が露光ス
リットを通過する時の高さ及び傾きの補正駆動量を算出
し、補正を行なっていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら回路パタ
ーンの微細化に対応して縮小投影系が高ＮＡ化されるに
従い、回路パターンの転写工程におけるフォーカスの許
容深度はますます小さくなっている。現在、ラフ工程に
使用されている露光装置では許容深度が５μｍ以上確保
されているため、スキャン露光中に連続計測される計測
値に含まれる計測誤差やチップ内の段差は無視できてい
るが、２５６ＭＤＲＡＭ対応を考慮した場合、許容深度
は１μｍ以下になる。従って現在使用されているスリッ
ト・スキャン型の露光装置のコンセプトをそのまま２５
６Ｍ用に転用し、投影光学系のみを改良するだけだと前
述の計測誤差やチップ内の段差が無視できない量とな
る。

【０００６】スキャン時の計測誤差の発生を説明する例
としては特開平６−２６０３９１号公報をあげることが
できる。ここでは露光領域に先立つ計測位置においてウ
エハー表面と像面の高さ・傾きの差ｚ、及びその時のス
テージの高さ・傾きを検出する。そして検出した領域が
露光領域に達した時、該領域の高さを検出時のステージ
の高さに前記差ｚを加えた値に設定する制御方法が特徴
となっている。制御量を求める際にはフォーカスの計測
値に対してはウエハー表面の凹凸の影響を緩和するため
平均値処理が行なわれるが、ステージの位置に関しては
蓄積時間の概念がないため、即値が用いられている。

【０００７】ここで例えば周辺で２μｍの補正量があ
り、それを５０ｍｓｅｃの時間で補正する場合を考え
る。５０ｍｓｅｃで２μｍを駆動する最中にも高さ・傾
き測定は行なわれている。仮に蓄積時間を５ｍｓｅｃと
し、補正駆動のパターンを１次としたとき、蓄積時間中
のｚ軸方向への移動量は０．２μｍとなる。このように
駆動している最中の計測には蓄積時間の誤差がのり、即
値の制御に対し最大０．２μｍ程度の補正誤差が発生し
てしまうという問題がある。

【０００８】従来のステッパーの露光シーケンスは、露
光位置でのフォーカス（高さ・傾き）補正終了後露光が
開始されるため、直列的に処理が移行していく。このた
め、露光はフォーカス計測及び駆動の終了後の静止状態
で行なえばよかった。しかしながらスリット・スキャン
方式の露光シーケンスはフォーカスの計測中も露光を行
なう並列処理であるため、フォーカスの計測駆動と露光
という２つのの処理を同時に精度良く行なわねばならな
い。その時に注意が必要なのがフォーカスの計測位置と
露光位置との位置的、時間的なずれと、フォーカス計測
時におけるレベリングステージの高さ方向の位置であ
る。

【０００９】スリット・スキャン方式ではスキャンしな
がらフォーカスの計測と補正駆動及び露光を同時に行な
うため、面位置検出手段によるフォーカス計測位置を露
光位置よりスキャン方向に対し前方にもって来る必要が
ある。これはフォーカス計測を行なった位置が露光スリ
ットの位置に到着する前に、フォーカスの補正駆動を終
了させる必要があるからである。

【００１０】ここで問題となるのはフォーカス計測に蓄
積型のセンサーを用いると計測データが蓄積時間中の平
均となってしまうことである。蓄積時間中も露光装置は
露光のために常時レベリングステージを高さ方向に上下
させており、フォーカス計測時のレベリングステージの
高さ及び傾き位置を単純に計測して補正するだけでは、
精度の良いウエハーの高さ及び傾き補正を実現すること
ができなかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の問題
点に鑑みてなされたもので、特にスリット・スキャン露
光方式においてスキャンしながら行なわれるフォーカス
計測時のレベリングステージの高さ及び傾き位置の高精
度な位置決め方法、及び該位置決め方法を用いた位置決
め装置を提供することを目的としている。

【００１２】このため本発明ではスキャン露光で面位置
検出手段の計測位置においてフォーカス計測を行なう
時、レベリングステージの高さ及び傾き検出と、相対走
査により連続的にウエハーの面位置の検出を行い、該検
出値の処理をウエハーの面位置を相対走査しながら連続
的に表面状態の特徴量を検出する段階と、ウエハーの表
面状態の特徴量の検出に同期して連続的にレベリングス
テージの高さ及び傾き量を検出する段階と、前記レベリ
ングステージの高さ及び傾き量を統計計算する段階と、
前記連続的に得られた特徴量と統計計算の結果を処理し
て、ウエハー表面を露光位置の像面に合わせる段階とを
有することを特徴としている。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例１で、本発
明の位置決め方法を用いたスリット・スキャン方式の投
影露光装置の主要部の概略図である。同図において１は
光軸がＡＸで示されている縮小投影レンズで、その像面
はＺ方向と垂直な関係にある。２はレチクルでレチクル
ステージ３上に保持されている。レチクル２上のパター
ンは縮小投影レンズ１の倍率に従って１／４ないし１／
２に縮小投影される。４は表面にレジストが塗布された
ウエハーで、該ウエハー上には先の露光工程で多数個の
被露光領域（ショット）の配列が形成されている。

【００１４】５はウエハーを載置するステージである。
ウエハーステージはウエハー４をステージ５に吸着・固
定するチャック、Ｘ軸方向とＹ軸方向それぞれに水平移
動可能なＸＹステージ、縮小投影レンズ１の光軸方向の
Ｚ軸方向への移動やＸ軸、Ｙ軸方向に水平な軸の回りに
回転可能なレベリングステージ、Ｚ軸回りに回転可能な
回転ステージ等の駆動機構により構成され、レチクルパ
ターン像をウエハー上の被露光領域に合致させるための
６軸補正系を構成している。

【００１５】１０から１９はウエハー４の表面位置及び
傾きを検出するフォーカス検出系の各要素である。図中
１０は光源で、白色ランプや、相異なる複数のピーク波
長を持つ高輝度発光ダイオードからの光を照射するよう
に構成された光照射手段である照明ユニットよりなって
いる。１１は光源１０からの光束を断面の強度分布がほ
ぼ均一な平行光束として射出させるコリメータレンズ、
１２はウエハー上に投射するスリット状の光を生成する
プリズム形状のスリット部材である。図１では一対のプ
リズムを互いの斜面を相対するように貼り合わせて作成
し、該貼り合わせ面に複数個の開口がクロム等の遮光膜
へのパターニングによって設けられる。ここでは説明の
ためクロム上に６個のピンホールが形成されているもの
とする。

【００１６】１３は両テレセントリックのレンズ系で、
スリット部材１２の６つのピンホールを通過した互いに
独立な６つの光束を、ミラー１４を介してウエハー４面
上の６つの測定点に導光している。図１では２光束のみ
が示されているが、各光束は紙面の垂直方向に３つ重な
って合計６光束となっている。この時、レンズ系１３と
ピンホールの形成されているプリズムの斜面とウエハー
４の表面を含む平面は光学的にシャインプルーフ（Ｓｃ
ｈｅｉｍｐｆｌｕｇ）の条件を満足するよう設定され
る。

【００１７】本実施例では光照射手段からの各光束のウ
エハー面４への入射角φが７０度以上になるように設定
される。入射角φはウエハー面に立てた垂線（Ｚ軸）と
入射光線のなす角度である。ウエハー４の表面には先の
露光工程で形成された複数個のパターン領域が整然と配
列されている。

【００１８】レンズ系１３を通過した６つの光束は図２
に示す様にウエハー上のパターン配列とは独立に、装置
に対して固定された測定点に入射・結像する。また６つ
の測定点を互いに独立して観察するため、光照射手段か
らの光束をＸＹ平面内で射影して見たときの入射方向は
ＸＹ軸に対し斜めになっており、例えば入射角をＸ軸に
対してθとすればθ＝２２．５°といった角度に設定さ
れる。以上の光照射手段の配置については本出願人が特
願平３−１５７８２２号公報で提案しており、これによ
り各光学要素の空間的配置が最適となって高精度な面位
置情報を検出することが可能となっている。

【００１９】次に本実施例で用いたウエハー４からの反
射光束の検出を行なう受光系である１５から１９につい
て説明する。１５の反射ミラーを介したウエハーからの
６つの反射光は両テレセントリックな受光レンズ１６に
導かれる。受光レンズ１６内のストッパー絞り１７は６
つの光束に対して共通に設けられ、ウエハー４上に存在
する回路パターンによって発生し検出の際のノイズ成分
となる高次の回折光をカットする。両テレセントリック
系で構成された受光レンズ１６を通過した光束はその軸
がお互いに平行で、６つの光束それぞれに対して設けら
れた個別の補正光学系群１８の補正レンズにより光電変
換手段群１９の検出面に互いに同一の大きさのスポット
光となって再結像する。光電変換手段群１９は各々の測
定点に対応して６個の１次元ＣＣＤラインセンサーによ
り構成されている。１６から１８の受光系側はウエハー
面４上の各測定点と光電変換手段群１９の検出面とが互
いに共役となるように倒れ補正を行なっているので、各
測定点の局所的な傾きは検出面のピンホール像の位置に
変化を与えず、各測定点でのＺ方向の高さの変化に対応
して検出面上でピンホールの像の位置が変化する。

【００２０】光電変換手段群１９を１次元ラインセンサ
ーで構成することは従来の２次元センサーを用いた構成
に比べ、次の３点で有利である。第１は光学系の配置上
の利点で、１８の補正光学系群の構成において６つの光
電変換手段を分離して配置することが可能となったた
め、各光学部材やメカ的なホルダーの配置の自由度が大
幅に広がった。第２は検出の分解能である。検出分解能
を向上させるにはミラー１５から補正光学系群１８まで
の光学倍率を大きくする必要があるが、光学系の配置の
自由度が増し光路を分割して個別のセンサーに入射させ
る構成とできるため、部材をコンパクトにまとめ倍率を
大きく設定することが可能となった。第３の利点は計測
時間の短縮である。スリット・スキャン方式では露光中
にフォーカスを連続的に計測することが不可欠となり、
計測時間の短縮が大きな課題となる。従来の２次元ＣＣ
Ｄセンサーでは必要以上のデータを読み出す必要があっ
たため時間がかかったが、１次元ＣＣＤセンサーは２次
元ＣＣＤセンサーに比べ読み出し時間を１／１０以下に
することが可能である。

【００２１】以上が露光装置のフォーカス関係の部分の
概略であるが、次いでスリット・スキャン方式の露光シ
ステムについて説明する。

【００２２】図１に示したようにレチクル２はレチクル
ステージ３に吸着・固定された後、投影レンズの光軸Ａ
Ｘ（Ｚ軸方向）と垂直な面内でＲＸ方向（Ｘ軸方向）に
一定速度でスキャンされる。この時スキャン方向と垂直
なＲＹ方向（Ｙ軸方向）は常に目標座標位置にスキャン
するように補正駆動される。レチクルステージのＸ方向
及びＹ方向の位置情報は、レチクルステージに固定され
たＸＹバーミラー２０に対してレチクルステージ干渉計
２１から複数のレーザービームを照射し常時計測され
る。光源にはエキシマレーザー等のパルス光を発生する
光源が使用されており、露光用照明光学系６が不図示の
ビーム整形光学系、オプティカルインテグレーター、コ
リメータ及びミラー等の部材で構成されて、遠紫外領域
のパルス光を効率的に導光する。ビーム整形光学系は入
射ビームの断面形状を所望の寸法、形状に整形し、オプ
ティカルインテグレータは光束の配光特性を均一にして
レチクル２を均一照度で照明する。露光照明光学系６内
には不図示のマスキングブレードがあってチップサイズ
に対応した矩型の照明領域を設定し、該照明領域で部分
照明されたレチクル２上のパターンが投影レンズ１を介
してレジストが塗布されたウエハー４上に投影され、ス
キャンを行なって全体が露光される。

【００２３】メイン制御部２７はレチクル２の照明され
た矩型領域の部分の像がウエハー４の所定領域に形成さ
れるようスキャンに応じて全系をコントロールする役目
をする。ウエハーに対してはＸＹ面内の位置、即ちＸＹ
座標とＺ軸に平行な軸の回りの回転Θ、Ｚ方向の位置、
即ちＺ座標とＸ，Ｙ各軸に平行な軸の回りの回転α，β
についての制御が行なわれる。

【００２４】レチクルとウエハーのＸＹ面内での位置合
わせはレチクル干渉計２１とウエハー干渉計２４の位置
データと不図示のアライメント顕微鏡から得られるウエ
ハーの位置データから制御データを算出し、レチクル位
置制御系２２及びウエハー位置制御系２５をコントロー
ルすることにより実現される。レチクルステージ３を矢
印３ａ方向にスキャンする場合、ウエハーステージ５は
矢印５ａの方向に投影レンズの縮小倍率分だけ補正され
たスピードでスキャンされる。レチクルステージ３のス
キャンスピードは露光照明光学系６内の不図示のマスキ
ングブレードのスキャン方向の幅と、ウエハー４の表面
に塗布されたレジストの感度から決定され、スループッ
トが有利となるように設定される。

【００２５】一方、Ｚ軸方向とＸ，Ｙ各軸に平行な軸の
回りの回転α，βについての位置合わせ、即ち像面への
位置合わせはウエハー４の高さのデータを検出する面位
置検出系２６での検出結果をもとに、ウエハーステージ
内のレベリングステージの制御を行なうウエハー位置制
御系２５で行なう。面位置検出系２６はスキャン方向に
おいてスリット近傍に配置されたウエハーの高さ測定用
スポット光３点による高さデータからスキャン方向とス
キャン方向に垂直な方向の傾き及びＺ軸方向の高さを検
出し、該検出値から露光位置での最適像面位置への補正
量が計算されて駆動が行なわれる。

【００２６】図４は平均値法を用いた補正値の算出方法
を説明したものである。同図でＺ１は像面・ウエハー表
面間の距離の算出値、Ｚ２は測定時のウエハーの高さ保
持位置から露光域での補正量が決定される様子を概念的
に示したものである。図の計測開始時点では既に１つ前
の計測ポイントのデータよりステージの高さ方向の補正
が連続的に行なわれている。蓄積時間をｔ０とすると、
蓄積を行なっている期間中ステージの高さは図の斜線部
に示す様に高さ方向の計測と補正を独立に行なってい
る。本発明ではフォーカス検出系でフォーカス計測中の
データがウエハー表面の高さデータとステージの高さ補
正の変化量を合わせて測定している点に着目し、補正制
御量としてフォーカス検出系で得られた像面・ウエハー
表面間の距離算出値Ｚ１、及び計測中のステージ位置変
化量を考慮した平均高さデータＺ３のデータより露光域
での補正量を求めることを特徴としている。

【００２７】フォーカス検出位置が露光域のすぐ近くに
ある場合は前記差分データで補正を行なえばよい。しか
しながらスリット・スキャン露光のように検出位置と露
光位置の間が離れている場合はステージの走査方向にお
ける傾斜量や露光スリット到達位置までのステージの高
さを換算し、該換算値と検出位置での計測データとの差
分を考慮して補正を行なう必要があり、それが本発明の
特徴となっている。

【００２８】レベリングステージの高さの換算は統計計
算によって行われ、計測値の多重サンプルの平均値、蓄
積時間ｔ０前後のステージ位置の平均値、あるいは制御
データの平均値を用いるなどの方法を代表的にあげるこ
とができる。

【００２９】またここまでは高さ方向の補正について述
べたが、傾斜方向の補正を行なう場合も同様で、計測蓄
積期間中の傾斜方向の制御量がフォーカスの傾斜補正量
の算出値のなかに加算されていることに着目して、差分
値を管理すればよい。

【００３０】図３は本発明におけるフォーカス計測とス
テージ高さ計測の同期制御について説明したものであ
る。ウエハー位置制御系２５におけるフォーカス制御部
は計測開始ポイントの管理や計測データに基づいて計測
した箇所が露光域に到達した時に補正すべき補正量の算
出を行なう。ＣＣＤクロックドライバー部は面位置検出
センサーとして使用されるＣＣＤセンサーのクロック生
成部で、フォーカス制御部の計測開始命令に従って蓄積
サイクルをリフレッシュする。また同様にウエハー位置
制御系２５に含まれるＺ及びＴＩＬＴ（レベリング）制
御部はウエハーを吸着し、像面に対するＺ及びＴＩＬＴ
の補正駆動を行なう。Ｚおよびレベリングステージはフ
ォーカス制御部の駆動命令に従って駆動を行なうととも
に、ＣＣＤ蓄積開始タイミングに従って蓄積中の平均位
置を求めたり、Ｚやレベリングステージの現在値を即時
に読み出すことが可能である。

【００３１】ウエハー位置制御系２５は以上の構成で、
フォーカス制御部によりフォーカス検出位置でＣＣＤク
ロックドライバーに計測命令を発してフォーカスの検出
波形を読み出すとともに、Ｚ、ＴＩＬＴ制御部からＣＣ
Ｄ蓄積時間に対応したＺ及びレベリングステージ位置の
平均高さを読み出す。

【００３２】上記フォーカス計測値Ｚ１と平均高さ計測
値Ｚ３という２つのデータに基づきフォーカスの補正量
Ｚ２を求めることにより、移動補正中のウエハー表面の
高さを検出しているにもかかわらず、移動補正の変化量
を除いた補正すべきウエハー表面と像面間の補正量が求
められる。

【００３３】図５は本発明を用いた補正シーケンスの例
である。Ｓｔｅｐ１でウエハーを搬入し、チャックに吸
着固定した後、ｓｔｅｐ２でチップサイズ、露光条件、
装置条件等から予備的に計測位置の検討を行なうプリス
キャン１の計測点、即ちプリスキャン２や露光時にショ
ット内で用いるフォーカス計測の候補点を算出する。計
測の候補点はサンプリング定理や補正系の応答時間の関
係から必要十分な計測ポイント数を算出する。Ｓｔｅｐ
２の時点では、露光時に用いる計測ポイント数より多く
取ったほうが、後のｓｔｅｐ７で行なう計測ポイントの
決定を行なう上で有利である。露光する対象が最初のパ
ターニング工程、即ち１ｓｔプリントの場合以外は、こ
こでウエハー全体のアライメント計測を行ない、位置決
めを完了する。

【００３４】Ｓｔｅｐ３ではウエハー内でチャックの影
響を受けにくい中心付近のショットをサンプルショット
Ｓとしてプリスキャン１の計測対象に選択し、ショット
中心でフォーカスの位置補正を行なう。Ｓｔｅｐ４では
ｓｔｅｐ２で定めた計測候補点の選択に従ってサンプル
ショットＳ内での第１計測ポイントにウエハーを移動
し、該計測ポイントにおいてフォーカス計測値Ｚｉｊ
（ｊ＝１，６）を測定しメモリーに記憶するｓｔｅｐ５
に移る。この測定を所定の第ｎ計測ポイントまでｓｔｅ
ｐ６として繰り返す。この繰り返し動作がプリスキャン
１である。

【００３５】このようにしてメモリーに格納されたＺｉ
ｊの全計測値から演算処理を行なうのがｓｔｅｐ７であ
る。Ｓｔｅｐ７では全計測値の挙動から近似曲線を求め
た上で、各計測ポイントについて実際の計測値と求めら
れた近似曲線との偏差を計算する計測の適合性の判定を
行う。該偏差量が所定の値を越えた場合は、その計測ポ
イントＰｉｊが不適合であるとして、実際のスキャン露
光時の計測ポイントから外す処置を行なう。所定量を越
えるような異常値が発生するのはスクライブの様な特殊
な所なので、実際の選択に当たっては補正サイクルがほ
ぼ周期的になり、計測値の変化がなだらかな部分が採用
されることになる。表面形状の凹凸が極端に悪い場合
や、特殊な場合には計測点が選択できない場合がありう
るが、各計測ポイントでの計測値全５点が全て有効とな
る必要はなく、スパンが充分取れれば、最低２点あれば
ＴＩＬＴの量も算出可能である。

【００３６】このようにしてウエハーパターンの性質が
分かった段階で、ｓｔｅｐ７ではさらに補正駆動の応答
スピードを考慮し、必要最小限且つ、計測ポイントに片
寄りが生じないように露光時の計測ポイントの最終決定
を行なう。

【００３７】Ｓｔｅｐ８は最終決定された計測ポイント
を用いてレジスト表面の凹凸などに起因する計測系のオ
フセットである面位置補正データＣｉｊを測定するプリ
スキャン２を実施する。この時Ｐｉｊとして除去された
計測ポイントの計測は行なわれない。

【００３８】以上の処理により実際のウエハーをスキャ
ン露光するための全てのパラメーター、即ち計測ポイン
トの選択と、各計測ポイントに対するオフセットが求ま
り、露光の準備が整う。

【００３９】Ｓｔｅｐ９からｓｔｅｐ１６のシーケンス
は実際のウエハー露光の手順を示したものである。先ず
ｓｔｅｐ９で第１ショット（Ｎ＝１）、第１計測ポイン
ト（ｉ＝１）位置へウエハーステージの移動を開始し、
ｓｔｅｐ１０で第１ショットの第１計測ポイントの位置
まで移動を行なう。Ｓｔｅｐ１１では第１ショットの第
１計測ポイントのＺ１ｊ（ｊ＝１〜５）を計測し、ｓｔ
ｅｐ１２のＺ１ｊ測定時のレベリングステージ位置の測
定では、フォーカス計測用のセンサーの蓄積中にハード
ウェアーもしくはソフトウェアーにより蓄積中のタイミ
ングを知り、蓄積時間中のレベリングステージの平均位
置を求めることで、露光のための正確なレベリングステ
ージ位置を決定することができる。

【００４０】Ｓｔｅｐ１３ではＰ１ｊ以外のデータから
計測値Ｚ１ｊと面位置補正データＣ１ｊよりＺ１ｊーＣ１ｊを計算し、この値からＺ軸方向の補正駆動値と最小自乗
平面の計算からＴＩＬＴの補正駆動値を算出する。これ
で第１ショットの第１計測ポイントでの駆動パラメータ
ーが全て求められたため、ｓｔｅｐ１４では第１ショッ
トの第１計測ポイントを露光スリット位置へ移動し、最
小自乗平面とレンズ像面のずれ及びＴＩＬＴ（レベリン
グ）ステージのＺ１ｊ測定時の位置と、現在の露光位置
との差分を補正してステージを光軸方向であるＺ軸方向
と傾き方向に補正駆動する。

【００４１】以上で第１ショットの第１計測ポイントの
処理が終了する。この操作はｓｔｅｐ１５で第１ショッ
トの第２計測ポイントで今度はＺ２ｊとＣ２ｊを用いた
制御に移行するというループに入る。第１ショットの第
ｎ計測ポイントまでの処理が終了すると、ｓｔｅｐ１６
で第２ショットへ移動するというループ処理に入る。そ
して全被露光ショットの露光が完了すると、ｓｔｅｐ１
７でウエハーが回収される。

【００４２】実施例１では蓄積型のセンサーとして光学
的な検出方式であるＣＣＤセンサーの例を示したが、静
電センサーやエアーセンサー、あるいはフォトダイオー
ドなど別のセンサーを用いて計測値の平均値を求めフォ
ーカス計測値としている場合にも、本発明は同様に適用
可能である。この場合にも平均値算出期間のＺ及びレベ
リングステージ位置の平均高さを用いて補正量を算出す
れば、補正駆動中にフォーカスを計測しても、補正駆動
の影響を除去して真のＺ及びレベリングの補正量を算出
することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上本発明によれば、Ｚ及びレベリング
の駆動を装置が行なっている時の面計測値を用いても、
正確なＺ及びレベリングの補正量を算出することができ
る。また本発明は高精度で高速なフォーカス、レベリン
グ補正が可能であるため、スリット・スキャン型の露光
装置にも好適で、結果的に２５６ＭＤＲＡＭ以降のより
集積度の高いチップに対して良好なパターン転写を高ス
ループットで行なうことができる。従って、より微細な
ＬＳＩチップを安定して作成することが可能となり、半
導体生産の向上に寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面位置検出法を用いるスリット・ス
キャン方式の投影露光装置の露光系の概略図、

【図２】ウエハーの面位置検出光学系による面位置検
出での露光スリットと各測定点の位置関係を示す図、

【図３】補正タイミングの同期を示す説明図、

【図４】平均値算出方法を示す説明図、

【図５】本発明を用いた露光方式のフローチャート、

【符号の説明】

１縮小投影レンズ、２レチクル、３レチクルステージ、４ウエハー、５ウエハーステージ、６露光照明光学系、１０光源、１１コリメータレンズ、１２プリズム形状のスリット部材、１３レンズ系、１４、１５折曲げミラー、１６受光レンズ、１７ストッパー絞り、１８補正光学系群、１９光電変換手段群、２０レチクルステージ用ＸＹバーミラー、２１レチクルステージ干渉計、２２レチクル位置制御系、２３ウエハステージ用バーミラー、２４ウエハーステージ干渉計、２５ウエハー位置制御系、２６面位置検出系、２７メイン制御部、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動手段上に固定された物体の位置を、
該駆動手段の駆動方向と垂直な方向に走査しながら該物
体の前記駆動方向である高さ方向の位置を面位置検出手
段により検出し、該物体を該駆動手段により所定の位置
で逐次所定の高さになるよう位置決め補正駆動を行なう
位置決め方法において、前記面位置検出手段の該物体の
高さ方向の位置の検出と同期して、該駆動手段の駆動状
態をモニターし、検出された前記高さ方向の位置と前記
モニター結果に基づき前記補正駆動の量を決定すること
を特徴とする位置決め方法。
【請求項２】前記面位置検出手段の検出位置が前記ス
キャン方向において前記所定の位置より前方に配置され
ていることを特徴とする請求項１記載の位置決め方法。
【請求項３】前記面位置検出手段の検出点が複数個で
あることを特徴とする請求項２記載の位置決め方法。
【請求項４】前記位置決め補正駆動が該物体の高さと
ともに、該物体の傾きも補正することを特徴とする請求
項３記載の位置決め方法。
【請求項５】前記補正駆動量が前記モニター結果の統
計計算により行なわれることを特徴とする請求項４記載
の位置決め方法。
【請求項６】前記統計計算が前記補正駆動量の多重サ
ンプル平均により行なわれることを特徴とする請求項５
記載の位置決め方法。
【請求項７】前記統計計算が前記補正駆動量の平均値
により行なわれることを特徴とする請求項５記載の位置
決め方法。
【請求項８】前記統計計算が前記補正駆動量の制御デ
ータの平均により行なわれることを特徴とする請求項５
記載の位置決め方法。
【請求項９】前記走査を行なうに当たり、該物体と前
記面位置検出手段が該物体面上に形成する計測ポイント
との計測適合性をチェックする段階を設けたことを特徴
とする請求項１記載の位置決め方法。
【請求項１０】前記計測適合性をチェックする段階に
おいて該物体のプリスキャンを行ない、該プリスキャン
によって得られたデータに対して近似曲線を求め、該近
似曲線からの前記データの偏差量が所定の値を越えた場
合、該データを与えた計測ポイントを不適合点として計
測対象から除去することを特徴とする請求項９記載の位
置決め方法。
【請求項１１】請求項１〜１０までのいずれか１項記
載の位置決め方法を適用した位置決め装置。
【請求項１２】請求項１１記載の位置決め装置を搭載
した露光装置。