WO2007007626A1 - 露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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WO2007007626A1
WO2007007626A1 PCT/JP2006/313459 JP2006313459W WO2007007626A1 WO 2007007626 A1 WO2007007626 A1 WO 2007007626A1 JP 2006313459 W JP2006313459 W JP 2006313459W WO 2007007626 A1 WO2007007626 A1 WO 2007007626A1
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WO
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exposure
correction
mask
scanning
map
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/313459
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ayako Sukegawa
Shinichi Nakajima
Original Assignee
Nikon Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corporation filed Critical Nikon Corporation
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Publication of WO2007007626A1 publication Critical patent/WO2007007626A1/ja

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment

Definitions

  • Exposure method Exposure method, exposure apparatus, and device manufacturing method
  • the present invention relates to an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method. More specifically, the mask and an object are formed on the mask while being synchronously scanned with illumination light under a predetermined exposure condition.
  • the present invention relates to an exposure method for transferring a patterned pattern onto the object, an exposure apparatus suitable for carrying out the exposure method, and a device manufacturing method using the exposure method.
  • Exposure apparatuses In the lithographic process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, etc., for example, a step-and-scan type scanning projection exposure apparatus (a so-called scanning stepper) or the like is used as a sequential movement type projection. Exposure apparatuses (hereinafter abbreviated as “exposure apparatuses”) are used relatively frequently.
  • a reticle stage for holding a mask or a reticle (hereinafter collectively referred to as “reticle”) and a wafer stage for holding a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter collectively referred to as “wafer”) are provided. Since scanning exposure is performed by synchronous scanning, the synchronization accuracy of both stages during scanning exposure greatly affects the pattern transfer accuracy and overlay accuracy. For example, if the movement direction of the reticle stage or wafer stage deviates from the scanning direction during synchronous scanning, or if the reticle stage and the wafer stage deviate in synchronization, the transfer position force of the pattern on the wafer deviates from the design position. End up. Such a shift in the pattern transfer position on the wafer is directly lost in the shape of the shot area (V, so-called shot distortion) and appears in the exposure result.
  • V so-called shot distortion
  • the correction of the relative position of both stages is performed using the position of the both stages in the scanning direction as an operation variable and the correction amount of the relative position of both stages at that position as an explanatory variable. It is done using (power functions and trigonometric functions).
  • the amount of displacement between the relative positions of both stages depends on the scanning speed of both stages during scanning exposure and the length of the shot area to be formed in the scanning direction (scan length).
  • this correction function is a parametric parameter that uses exposure conditions including the scanning conditions of the stage during scanning exposure, such as the scanning speed and scanning length of both stages, as parameters. In general, it is a function.
  • This parametric correction function is obtained by modeling the relationship between the manipulated variable, the explanatory variable, and the parameter into a polynomial of a predetermined order by a method such as regression analysis. It contains an error. For this reason, if the correction function model does not match the actual dynamic characteristics of both stages, even if the correction function is completely corrected according to the correction function, the transfer result will not be the ideal shape.
  • the dynamic characteristics of both stages are complex, and as the required exposure accuracy increases, there is concern about correction residuals due to modeling errors!
  • the present invention has been made under strong circumstances. From the first viewpoint, the mask and the object are formed on the mask while synchronously scanning the illumination light with the mask and the object under a predetermined exposure condition.
  • the exposure method includes a correction step of correcting a relative position between the mask and the object during synchronous scanning.
  • the relative position between the mask and the object during the synchronous scanning is corrected based on the nonparametric information regarding the relative positional shift amount in the two-dimensional plane between the mask and the object during the synchronous scanning. Therefore, it is not necessary to consider the model error. As a result, the correction residual in the correction of the relative position between the mask and the object can be reduced, and both can be synchronized with high accuracy, so that highly accurate exposure can be realized. .
  • an exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask onto an object, an illumination system that illuminates the mask with illumination light; A first moving body that can be moved in a first moving plane that crosses the optical path of the illumination light from the illumination system; and can move in a second moving plane that crosses the optical path of the illumination light while holding the object A second moving body; and a driving device for driving the first moving body and the second moving body to synchronously scan the mask and the object with respect to the illumination light under a predetermined exposure condition;
  • the mask and the object during the synchronous scanning are controlled by controlling the driving device based on non-parametric information regarding the relative positional deviation amount in the two-dimensional plane between the mask and the object during the synchronous scanning. And a control device that corrects the relative position of the exposure device.
  • the control device controls the driving device based on the non-parametric information regarding the relative positional deviation amount in the two-dimensional plane between the mask and the object during the synchronous scanning, thereby performing the synchronous scanning. Since the relative position between the mask and the object is corrected, there is no need to consider modeling errors. As a result, the correction residual in the correction of the relative position between the mask and the object can be reduced, and the both can be scanned with high accuracy synchronously, so that highly accurate exposure can be realized.
  • the third aspect of the present invention can also be said to be a device manufacturing method using the exposure method of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state when a pattern on a reticle passes through an illumination area.
  • FIG. 3 is a flowchart showing correction map creation processing.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a reticle pattern used for low-speed, high-speed overlay exposure, and Fig. 4 (B) shows the X-axis direction, Y-axis direction, and ⁇ z FIG. 6 is a diagram schematically showing a positional deviation amount in a direction.
  • FIG. 5 is a flowchart showing processing of a correction amount calculation subroutine.
  • FIG. 6 is a flowchart showing processing of a correction processing task.
  • FIG. 7 is a diagram (part 1) for explaining interpolation using a two-dimensional correction variable vector.
  • FIG. 8 is a diagram (part 2) for explaining interpolation using a two-dimensional correction variable vector.
  • FIG. 9 is a diagram (part 3) for explaining interpolation using a two-dimensional correction variable vector.
  • FIG. 10 is a flowchart showing another method for creating a correction map.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the exposure apparatus 100 is a projection exposure apparatus of a step “and” scan method.
  • the exposure apparatus 100 includes an illumination system 10, a reticle stage RST on which a reticle R is mounted, a projection optical system PL, a wafer stage WST on which a wafer W is mounted, an alignment system AS, and a main controller that controls the entire apparatus. It has 20 mag.
  • the illumination system 10 illuminates a predetermined area on the reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn.
  • illumination light Illuminates with IL with almost uniform illuminance.
  • An area on the reticle R illuminated by the illumination light IL is called an illumination area IAR.
  • the illumination area IAR is a slit-shaped (or arc-shaped) area elongated in the X-axis direction.
  • far ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or ArF excimer laser light (wavelength 193 nm)
  • F laser light far ultraviolet light such as KrF excimer laser light (wavelength 248 nm) or ArF excimer laser light (wavelength 193 nm)
  • Vacuum ultraviolet light such as (wavelength 157 nm) is used.
  • the illumination light IL it is also possible to use ultraviolet emission lines (g-line, i-line, etc.) from an ultra-high pressure mercury lamp.
  • the illumination system 10 is configured in the same manner as the illumination system disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-313250 and the corresponding US Patent Application Publication No. 2003Z 0025890. To the extent permitted by national legislation in the designated country (or selected selected country) designated in this international application, the description in the above-mentioned US Patent Application Publication is incorporated herein by reference.
  • Reticle stage RST On the reticle stage RST, the reticle R force is fixed, for example, by vacuum suction.
  • Reticle stage RST is in the XY plane perpendicular to the optical axis of illumination system 10 (matching optical axis AX of projection optical system PL described later) by a reticle stage drive unit (not shown) using a linear motor or the like as a drive source ( (Including rotation around the Z-axis), and can be driven at a set scanning speed in a predetermined direction (here, the Y-axis direction, which is the left-right direction in FIG. 1).
  • a reticle stage drive unit not shown
  • a linear motor or the like as a drive source
  • the reticle stage RST includes a movable mirror 15 (actually, having a reflecting surface that reflects laser light).
  • a movable mirror 15 (actually, having a reflecting surface that reflects laser light).
  • X-moving mirror and a heel-moving mirror having reflecting surfaces orthogonal to the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively.
  • Reticle stage The position of the RST on the stage moving surface (X position, ⁇ position, ⁇ ⁇ direction (rotation direction around the ⁇ ⁇ axis) rotation (chowing amount)) is the reticle laser that irradiates the reflecting surface with laser light.
  • the interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 16 is always measured with a resolution of, for example, 0.5 to about Lnm.
  • Position information of reticle stage RST (including rotation information such as the amount of winging) from reticle interferometer 16 is supplied to stage controller 19 and main controller 20 via this.
  • the stage control device 19 drives and controls the reticle stage RST via a reticle stage driving unit (not shown) based on the supplied position information of the reticle stage RST in response to an instruction from the main control device 20.
  • Reticle stage Controls the position of reticle R held on RST.
  • the end surface of the reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflecting surface (corresponding to the reflecting surface of the movable mirror).
  • the projection optical system PL is arranged below the reticle stage RST in FIG. 1, and the direction of the optical axis AX is the Z-axis direction.
  • the projection optical system PL for example, a refractive optical system having a predetermined reduction magnification ⁇ (for example, 1Z5 or 1Z4) that is telecentric on both sides is used. For this reason, when the illumination area IAR is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 10, it passes through the reticle R in which the first surface (object surface) of the projection optical system PL and the pattern surface are substantially aligned.
  • Illuminated light IL is arranged on the second surface (image surface) side of the reduced image of the circuit pattern of the reticle R in the illumination area IAR through the projection optical system PL. Then, a region (exposure region) IA conjugate to the illumination region IAR on the wafer W having a resist (photosensitive agent) coated on the surface thereof is formed. Then, by synchronous driving of reticle stage RST and Ueno, stage WST, reticle R is moved relative to illumination area IAR (illumination light IL) in the scanning direction (Y-axis direction) and exposure area (illumination light IL).
  • a pattern is generated on the wafer W by the illumination system 10, the reticle R, and the projection optical system PL, and the pattern is formed on the wafer W by exposing the sensitive layer (resist layer) on the wafer W with the illumination light IL. Is formed.
  • the wafer stage WST is disposed on a base (not shown) below the projection optical system PL in FIG.
  • Wafer holder 25 is mounted on wafer stage WST. A wafer W is fixed on the wafer holder 25 by, for example, vacuum suction.
  • Wafer stage WST is driven by wafer stage drive unit 24 in FIG. 1 using X, ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ (rotation direction around the ⁇ axis), ⁇ ⁇ (rotation direction around the ⁇ axis), and 0 y ( This is a single stage that can be driven in the direction of 6 degrees of freedom.
  • Wafer stage WST has a moving mirror 17 having a reflecting surface for reflecting laser light (actually, an X moving mirror and a Y moving mirror each having a reflecting surface orthogonal to the X axis direction and the Y axis direction). Is provided. Position of the wafer stage WST with at least 5 degrees of freedom (X position, Y position, rotation (showing ( ⁇ z rotation that is rotation around Z axis)), pitching (0 x rotation that is rotation around X axis), rolling ( The rotation around the Y axis is 0 y rotation)), which is performed by a wafer laser interferometer (hereinafter referred to as “Ueno, interferometer”) 18 that irradiates the reflecting surface with laser light.
  • Ueno, interferometer wafer laser interferometer
  • the stage controller 19 passes through the wafer and stage drive unit 24 based on the position information of the wafer stage WST in response to an instruction from the main controller 20.
  • the Ueno and stage WST are driven and controlled to control the positions of the Ueno and W held on the Ueno and stage WST.
  • the end surface of the wafer stage WST is mirror-finished to create a reflective surface ( Equivalent to the reflective surface of a moving mirror Good, it is formed.
  • a reference mark plate (not shown) is fixed in the vicinity of wafer W on wafer stage WST.
  • the surface of the reference mark plate (not shown) is set at almost the same height as the surface of the wafer W, and at least a pair of reticle alignment reference marks and a reference mark for baseline measurement of the alignment system AS are provided on this surface. Etc. are formed.
  • the alignment system AS is an off-axis type alignment sensor disposed on the side surface of the projection optical system PL.
  • the alignment system AS irradiates the target mark with a broadband detection light beam that does not sensitize the resist on the wafer, and the target mark image formed on the light-receiving surface by the reflected light of the target mark force is not shown.
  • An image processing type FIA (Field Image Alignment) type sensor that picks up images and outputs those image pickup signals is used.
  • the imaging result of the alignment AS is output to the main controller 20.
  • control system is mainly configured by a main control device 20 and a stage control device 19 subordinate thereto.
  • the main control device 20 includes a so-called micro computer (or workstation) composed of a CPU (central processing unit), a main memory and the like, and controls the entire device in an integrated manner.
  • This CPU is a multitasking CPU. Tasks that run on the CPU include a real-time clock task that is started periodically, an exposure operation task that controls a series of exposure operations, and the reticle stage RST described later. There are correction processing tasks that perform target position command correction processing.
  • the exposure operation task for example, gives an instruction to start exposure to the stage control device 19 so that a series of exposure operations are performed appropriately, and sends information necessary for the exposure operation to the stage control device 19. Send.
  • the exposure operation task activates other tasks such as the correction processing task as necessary.
  • the stage controller 19 includes a position / speed feedback control system as a feedback control system for controlling the position and speed of the reticle stage RST, and a feedback control system for controlling the position and speed of the wafer stage WST.
  • the position-velocity feedback control system has been established.
  • the deviation between the position command group (orbit command) per unit time sent from the main controller 20 and the position information sent from the interferometers 16 and 18 is detected.
  • V calculate the drive amount of reticle stage RST and wafer stage WST.
  • the stage controller 19 moves the wafer W through the reticle stage driving unit and the wafer stage driving unit 24, for example, the synchronous movement of the reticle R and the wafer W during scanning exposure. (Stepping) etc. are controlled.
  • exposure apparatus 100 of the present embodiment supplies a light beam for forming a plurality of slit images toward the best imaging plane of projection optical system PL from an oblique direction with respect to the optical axis AX direction.
  • An oblique incidence type multi-point focus detection system comprising an irradiation system (not shown) and a light receiving system (not shown) that receives each reflected light beam on the surface of the wafer W through a slit.
  • this multipoint focus detection system for example, one having the same configuration as that disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403 and the corresponding US Pat. No. 5,448,332 is used.
  • the output of the multipoint focus detection system is supplied to the main controller 20.
  • the stage control device 19 receives the wafer stage via the stage control device 19 and the wafer stage drive unit 24 based on the position information of the wafer from the multipoint focus detection system in response to an instruction from the main control device 20.
  • FIG. 2 schematically shows that the pattern area PA on the reticle R held by the reticle stage RST passes through the illumination area IAR by synchronous scanning of the wafer stage WST and the reticle stage RST during scanning exposure. It is shown and speaks.
  • a y-axis parallel to the Y-axis is defined.
  • the origin of the y-axis is the position of the reticle stage RST (exposure start position) at the time when the exposure is started during the running exposure.
  • Y y, y, ..., y, y shown in Fig. 2
  • sampling position This is the sampling position.
  • sampling positions are equally spaced with the exposure start position as the origin, and the spacing is, for example, lmm.
  • FIG. 2 shows correction amounts in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the 0z direction at each sampling position.
  • the correction values in the axial direction and ⁇ z direction are dx, d_num d_num dy, and d 0, respectively, X direction, Y direction, ⁇ z d_num d_num at each sampling position
  • Reticle stage stage RST position correction amount is associated with each sampling position
  • a vector map of the collected correction amounts is a correction map.
  • the relative position shift (relative position shift) between both stages WST and RST generated during scanning exposure can be classified into those based on the static characteristics of both stages WST and RST and those based on dynamic characteristics.
  • Static characteristics that cause the relative displacement between the two stages WST and RST include, for example, the uneven shape (moving mirror curvature ⁇ ) on the surfaces of the movable mirrors installed in both stages WST and RST.
  • the measurement point of the interferometers 16 and 18 is actually the plane of the moving mirror. Therefore, the measured values of the interferometers 16 and 18 are based on the assumption that the plane of the movable mirror is a plane and that the relationship between the arrival position of the laser beam on the movable mirror and the position of the stage is always constant. It is measured as the position of stage WST and RST. For this reason, when the surface of the movable mirror is slightly bent, the actual displacement of the relative positions of both stages WST and RST occurs with the bending.
  • the properties of the relative position shift amount due to the static characteristics of both stages WST and RST are different from the relative position shift amount due to the dynamic characteristics.
  • the relative displacement due to the static characteristics of both stages WST and RST is a force that depends only on the position coordinates of both stages WST and RST.
  • the relative displacement due to the dynamic characteristics of both stages WST and RST is equal to both stages WST and RST.
  • a correction map for correcting the relative positions of both stages WST and RST a correction map for correcting the relative positions of both stages WST and RST, a correction map R related to the static characteristics of both stages WST and RST, Correction map R
  • the sum R of the correction map R and the correction map R is used as the actual correction amount.
  • the correction map R is referred to as a static map and is supplemented.
  • the primary map R is called a dynamic map.
  • R c (y) R D (y) + Rs (y ') ... ⁇ (!
  • y is the manipulated variable of the dynamic map, as described above, is the reticle stage from the start of exposure. This is the distance traveled by RST. This y is an in-shot coordinate axis parallel to the Y axis with the exposure start position described above as the origin.
  • y ' which is an operation variable of the static map, is the Y position of reticle stage RST.
  • the correction map R (y) is c, but this manipulated variable may be y. That is, the correction maps R (y) and R (y,)
  • the correction map R (in the function form in which the position y, y, is an operation variable, and the correction amount of the position of the stage at the position y, y, is an explanatory variable. y), R (y), R
  • the dynamic map R (y) changes depending on the exposure conditions such as the shot size.
  • the exposure conditions that can only be in a discrete set state include, for example, the scan direction, the step (X step) direction related to the X-axis direction before the start of scanning exposure, the wafer stage WST control phase (stages before and after synchronous scanning) For example, the X step is completed.
  • the control sequence of the stage is divided according to the sequence), such as starting synchronous scanning after the completion.
  • the scan direction is +
  • the exposure conditions that can take continuous values include, for example, the scanning speed (scanning speed) of both stages WST and RST, the step pitch, and the scan size. These exposure conditions can take various continuous values depending on the design information of the wafer W to be exposed. In view of this point, it is extremely difficult to prepare all dynamic maps R (y) that match all combinations of exposure condition setting values that may be set.
  • the dynamic map R (y) only for some representative examples of the setting conditions of the exposure conditions.
  • a variable that represents the setting state of an exposure condition that has only a discrete setting state is defined as a non-interpolation variable
  • a variable that represents the setting state (setting value) of the exposure condition that can take a continuous value is interpolated. Define as a variable.
  • a non-interpolated variable means a variable! / That is to be interpolated. For exposure conditions that have only discrete setting states, one dynamic map should be prepared for each combination of the setting states. It should be noted that the non-interpolated variables corresponding to the exposure conditions that are discretely set and do not use force are set to values obtained by quantifying each set state. [0046]
  • the interpolation variable means a variable to be interpolated. For exposure conditions classified as interpolation variables, several representative values are picked up within the range of possible continuous values, and a dynamic map R (y) corresponding to each combination of picked-up representative values is obtained.
  • a group of these maps is created in advance and stored as a mother map. Prior to the scanning exposure, the main controller 20 determines the dynamic map R (y
  • an exposure condition in the exposure apparatus 100 is obtained by interpolation using the extracted dynamic map R (y).
  • the main controller 20 uses the created dynamic map R (y) to perform both steps during synchronous scanning.
  • interpolation variable vector ⁇ the vector having the interpolation variable as each element
  • ⁇ the vector having the non-interpolation variable as each element
  • the total number of elements of the interpolation variable vector ⁇ that is, the number of interpolation variables is m.
  • Non-interpolating variable ⁇ includes length etc.
  • the number of elements of the non-interpolated variable vector ⁇ that is, the number of non-interpolated variables is n in total.
  • Non-interpolated variables ⁇ to ⁇ force S If the number of possible setting states is ⁇ to ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , respectively, the total number of combinations is expressed by the following equation.
  • the representative values selected for each of the interpolation variables ⁇ to ⁇ are selected approximately evenly within a range that the value of the interpolation variable can take.
  • Range boundary values should also be selected as representative values.
  • N to N are summarized as follows.
  • the total number of all combinations of the set value of the non-interpolation variable and the representative value of the interpolation variable is M X N.
  • this total number M X N is M X N.
  • the interpolation variable vector ⁇ and the non-interpolation variable vector ⁇ in one combination of the set value of the non-interpolation variable and the representative value of the interpolation variable are ⁇ , ⁇ .0 to M) t can be expressed as follows.
  • (y) is the above-mentioned exposure condition, that is, the interpolation variable ⁇ representing the setting state, the non-interpolation variable
  • the dynamic map can also be expressed as R (y; ⁇ , ⁇ ).
  • the correction map is a map of the correction amount of the position of the stage with respect to the X-axis, Y-axis, and ⁇ z-axis directions at each sampling position, so this dynamic map R (y; ⁇
  • This is a vector whose components are the correction amount R (y;, ⁇ ) in the XD axis direction and the correction amount R (y; ⁇ , ⁇ ) in the ⁇ z direction.
  • correction amount R (y;, ⁇ ) in the X-axis direction correction amount R (y;, ⁇ ) in the ⁇ -axis direction
  • correction amount R (y;, ⁇ ) in the ⁇ -axis direction ⁇
  • the correction amount of the target position of the cruise stage RST is (dx, dy, d0).
  • d—num is the number of samples.
  • FIG. 3 shows a flowchart showing the processing algorithm of the main controller 20 when creating the correction map.
  • a measurement reticle used for creating a correction map is loaded on the reticle stage RST instead of the reticle R, and so-called low-speed one-high-speed overlay exposure is performed. This low speed and high speed overlap exposure will be described later.
  • FIG. 4A shows an example of a pattern area PA of the measurement reticle.
  • a plurality of two-dimensional position detection mark Mk force matrixes are arranged in the pattern area PA. At least three of these marks Mk are arranged at the same Y (y) position.
  • FIG. 4 (A) shows the X axis with the origin of the center of the center mark Mk among the three marks Mk parallel to the X axis and arranged in the X axis direction.
  • the force of the arrangement of the mark Mk in the Y (y) axis direction is about twice as large as the sampling position interval in FIG. 2 (for example, 2 mm with respect to the sampling interval lmm).
  • FIG. 2 for example, 2 mm with respect to the sampling interval lmm.
  • the mark Mk is a force indicated as a box mark, but is not limited to this, and may be a cross mark, and a line-and-space ( The mark may be a combination of the (LZS) pattern and the L / S pattern aligned in the Y-axis direction.
  • the mark Mk may be of any type as long as it is a mark that can detect its two-dimensional position coordinates.
  • step 201 the dynamic characteristics of both stages WST and RST have no effect on the amount of misalignment of the mark Mk transfer position! (Each mark Mk in the pattern area PA) is transferred onto the wafer W and then transferred.
  • the scanning exposure is performed again at the scanning speed (high speed) specified as the exposure condition.
  • the exposure conditions at the low speed described above are set such that the scan speed is 30 mmZs, the scan length is maximum, and the control phase is a force such as a control phase in which the start of scanning is set after wafer stage WST is stopped.
  • the mark Mk image transferred at a low speed and the mark Mk image transferred at a high speed do not overlap with each other at the low-speed transfer and the high-speed transfer.
  • the position of the wafer W is slightly shifted in the XY plane (that is, given a slight offset).
  • it is assumed that it is transferred to the same position.
  • the same exposure conditions that is, the elements of the interpolation variable vector ⁇ (interpolation variable) ⁇ and the elements of the non-interpolation variable vector ⁇ (non-interpolation variable) ⁇ have the same value
  • the above-described low-speed and high-speed overlap exposure is performed for a plurality of exposure conditions.
  • the wafer w that has been subjected to the low-speed and high-speed overexposure is developed by a developer bar (not shown).
  • FIG. 4 (B) shows a positional deviation between the transferred image transferred by the low-speed scanning exposure and the transferred image transferred by the high-speed scanning exposure corresponding to the three marks Mk at the same y position.
  • FIG. 4B the transfer images of the three marks Mk at the same y position transferred at low speed are indicated by dotted lines, and the transfer images of the same mark Mk transferred at high speed are indicated by solid lines.
  • Fig. 4 (B) the shift between the transfer position of the mark Mk image transferred at low speed and the transfer position of the mark Mk image transferred at high speed, generated by the dynamic characteristics of both stages WST and RST, is emphasized. It is shown.
  • the amount of displacement of the mark Mk mapping at all low speeds and high speeds is measured with a predetermined measuring device (eg, alignment system AS).
  • a predetermined measuring device eg, alignment system AS
  • correction amounts dx to dx, Y in the X-axis direction at the sampling position y (k l to d num) based on the positional shift amounts of the three mark images at the same y position.
  • Axial correction amount dv to dy, ⁇ z direction correction amount d ⁇ to d 0 I will.
  • step 301 under the same exposure conditions as described above (conditions where the values of the interpolation variable ⁇ and the non-interpolation variable ⁇ are the same).
  • step 303 if the absolute value of the positional deviation amount exceeds the preset threshold value in the measurement result in the same loop, it is excluded from the measurement result as an outlier.
  • step 305 an average vector of misalignment vectors at the same mark (same vernier) included in the remaining measurement results is calculated.
  • step 307 as a model indicating the vector of the positional deviation amount between the low speed and the high speed shown in FIG. 4 (B) from the positional deviation amounts corresponding to the three marks at the same Y position.
  • step 309 based on the calculated straight line, the positional deviation amount MX (Y) in the X-axis direction and the positional deviation in the y-axis direction at the in-shot coordinate Y with the center of the shot area (shot center) as the origin Amount MY (Y), ⁇ Calculate the misalignment amount M ⁇ (Y) in the z direction.
  • the average value of the amount of misalignment in the X-axis direction corresponding to the three marks Mk is determined as MX (Y), and the amount of misalignment MY (Y) in the direction of the intercept of the straight line is defined as tan — 1 (a) Is determined as the amount of displacement M 0 (Y) in the 0z direction.
  • step 311 the manipulated variables for these correction amounts are converted into Y-coordinates y that are the Y-positions of the in-shot coordinates with the shot center as the origin, and the in-shot coordinates y with the exposure start position as the origin.
  • the transfer image of the mark Mk transferred onto the wafer W is the result of convolution of the image of the mark Mk projected onto the wafer W while the mark Mk on the measurement reticle passes through the illumination area IAR. is there. Therefore, in order to accurately obtain the correction amount at the sampling position where reticle stage RST is located, deconvolution is performed on the measurement result of the positional deviation amount, and both stages WST, R at each sampling position are detected. It is desirable to restore the positional deviation amount of the ST relative position.
  • the moving average filter has the Sine function S (%) expressed by the following equation:
  • This filter force mark becomes a finer contributor to the convolution of the transfer result of the Mk image.
  • ⁇ 5 / (1 / w) indicates the largest integer that does not exceed one W
  • the size of the inverse filter that contributes to the above convolution is set to 2 a + 1 in sampling interval units (ex is an integer).
  • Si mPs ⁇ E ⁇ 3 ⁇ 4l... hi 3)
  • N ⁇ S mv0 (mp s ) xW (mp s )
  • step 313 using the inverse filter shown in the above equation (13), the measurement result R (kp) obtained in the above step 311 is obtained as shown in the following equation.
  • R (kp) is a measurement result after deconvolution.
  • a low-pass filter is applied to the measurement result obtained in step 313 above with the frequency near the frequency that can be followed as the force cutoff frequency.
  • Examples of such a low-pass filter include a moving average filter and a general low-pass filter using a Sine function. Can be applied.
  • step 317 the correction amount MX (y) in the xk-axis direction, the correction amount MY (y) in the y-axis direction, and the correction in the ⁇ ⁇ direction at each y position y after the low-pass filter is applied.
  • step 317 the process of subroutine 205 is ended.
  • the pattern force shown in FIG. 4 (A) is transferred to the reference wafer formed on the wafer W, ideally (with the amount of displacement being regarded as 0). Instead, it is loaded onto the wafer stage WST and overlaid on the ideal pattern image. Overlay exposure is performed with the scan speed under the low-speed condition described above and the longest scan length.
  • step 213 the amount of positional deviation between the mark Mk on the base and the image of the mark Mk that has been superimposed and transferred is measured.
  • the static map R (y ′) is calculated based on the displacement amount measured in step 213 above.
  • this exposure operation is executed by controlling the exposure operation task of the main controller 20.
  • This exposure operation task starts with a process program data file including design information such as circuit patterns on the wafer W to be exposed, as a host device (not shown) (host computer that manages the process in which the exposure apparatus 100 operates). Force, and perform preparatory processing such as loading of reticle R necessary for exposure, loading of wafer W, various alignment, and setting of exposure conditions. And ready After the processing is completed, information on the setting information included in the exposure recipe includes information on the shot map (shot placement), shot area exposure order, shot size, wafer stage WST control phase, etc.
  • a target position command group for both stages WST and RST (ie, target trajectories for both stages WST and RST) is created.
  • main controller 20 instructs stage controller 19 to start exposure and obtains target position command profile data for both stages WST and RST for performing scanning exposure on the shot area to be exposed next. It is sent to the stage controller 19.
  • the stage control device 19 Based on the received target position command profile data for both stages WST and RST, the stage control device 19 inputs the target position command for each sampling interval to the feedback control system for both stages WST and RST. As a result, the positions of both stages WST and RST are controlled, and synchronous scanning of both stages WST and RST is performed. At the same time, the illumination system 10 starts irradiating the illumination light IL (synchronizing the movable reticle blind with both stages WST and RST) to perform scanning exposure, and the pattern on the reticle R is applied to the wafer W. Transfer to.
  • the illumination light IL synchronizing the movable reticle blind with both stages WST and RST
  • FIG. 6 shows a flowchart showing the processing algorithm of the correction processing task in the main controller 20.
  • steps 401 ⁇ 403 ⁇ Processing of 405 ⁇ 407 ⁇ 409 is performed.
  • step 401 obtain the set values of the exposure conditions set as interpolation variables and non-interpolation variables from the design information included in the exposure recipe.
  • step 403 the correction conditions, that is, interpolation variables are obtained.
  • step 405 the exposure light amount when performing the scanning exposure for the first shot region set in the exposure operation task is acquired. Based on this exposure amount, the scanning speed is determined.
  • ⁇ * is expressed by the following equation.
  • the interpolation variable vector ⁇ * is an m-dimensional vector.
  • the number of dynamic maps for which the interpolation variable vector selected here, that is, the mother map force is also selected is 2 m .
  • a number from l to 2 m is assigned to each selected dynamic map. Is in the neighborhood of the current interpolation variable vector phi *, When the interpolated variable vector respectively corresponding to the dynamic map l ⁇ 2 m ⁇ [1] ⁇ [ 2 m], to L ⁇ 2 m used for interpolation Dynamic map R (y; ⁇ [
  • the interpolation variable vector is expressed by the following equation.
  • a correction map suitable for the interpolation variable vector ⁇ * is created by interpolation using ( ⁇ *).
  • the interpolation formula is expressed by the following formula.
  • step 409 the interpolation in step 409 will be described more specifically.
  • the interpolation variable ⁇ is only two of the scan speed and the scan length.
  • interpolation variable vector ⁇ is expressed as follows:
  • the total number of interpolation variable vectors ⁇ from which the dynamic map was acquired is 16. Therefore, the total number of non-interpolated variables ⁇ lacking 16 is the total number of dynamic maps.
  • FIG. 7 schematically shows the vector space of this interpolation variable vector ⁇ .
  • the horizontal axis is the scan length s
  • the vertical axis is the scan speed V, indicating the potential of the interpolation variable vector ⁇ from which the dynamic map R (y; ⁇ , ⁇ *) was acquired.
  • the coordinates are indicated by white circles.
  • the interpolation variable vector ⁇ * (s *, V) set this time
  • the position coordinates indicating the potential are indicated by the black circles in Fig. 7, four (2 2 ) interpolation variable vectors (the dynamic map is obtained!) ) Is selected as the interpolation variable margin ⁇ [1] to ⁇ [4] for interpolation, and interpolation using the dynamic map corresponding to the selected margin is performed.
  • the correction amount in the dynamic map corresponding to the correction variable vector ⁇ * is obtained by the following equation.
  • R * (y ⁇ , 0 *) t w-R (y ⁇ [l], 0 *) + t-(l-w)-R (y ⁇ [2], 0 *)
  • the interpolation variable vector ⁇ of the set value outside the region surrounded by the points of the interpolation variable vector ⁇ (j l to 2 m (16)) of the representative value If * is present, the correction value of the set value with the interpolation variable vector ⁇ * is calculated by external division based on the correction map of 16 interpolation variable vectors ⁇ [1] to ⁇ [2 m ]. You can ask for it!
  • the method to be selected in this case can be changed according to the nature of the interpolation variable.
  • the interpolation variable vector ⁇ * is set in the region of scan speed v ⁇ v.
  • the correction amount may be completely zero.
  • step 411 it is determined whether or not the exposure is complete for all shot areas. This determination is affirmed when the stage controller 19 notifies the exposure completion of the last exposure target shot area. If the determination is affirmative, the correction processing task is terminated, and if the determination is negative, the process proceeds to step 413.
  • step 413 the process waits until the target position command profile (trajectory command) of reticle stage RST at the time of scanning exposure of the shot area to be the next exposure is already created by the exposure operation task. During this waiting period, the correction processing task repeatedly determines whether or not the exposure for all shot areas has been completed in step 411. If the determination is affirmative, the process ends.
  • step 413 it is determined whether or not the exposure amount has been changed when the next shot area is exposed. That is, in some cases, during the scanning exposure of each shot region, the irradiation amount of the illumination light IL may be measured by a sensor (not shown) to calculate the average irradiation amount in the shot region. In this case, if the average dose is less than the target value, the scan speed is reset to a lower speed than the currently set speed, and if the average dose is greater than the target value, the scan speed is reset. It becomes necessary to reset the speed to a higher speed.
  • step 415 the determination in step 415 is affirmed, and the process returns to step 405.
  • the process returns to step 405.
  • a correction map suitable for the exposure conditions set is created.
  • step 415 is affirmed even when the exposure amount is set to change for each shot area in the wafer design information, and the correction map is re-created (updated).
  • step 417 which is performed after the determination in step 415 is denied, the static map is read.
  • step 419 the correction amount of the dynamic map is added to the target trajectory command of reticle stage RST. The correction amount obtained by adding the correction amount of the static map is added.
  • step 419 is completed, return to step 411 again.
  • step 411 the processing of step 411 to step 419 is repeated until the determination is affirmed in step 41 1
  • the target trajectory command of reticle stage RST to which the correction amount has been added is sent to stage controller 19 by the exposure operation task.
  • the stage exposure device 19 performs scanning exposure while controlling the position of the reticle stage RST.
  • main controller 20 causes two-dimensional plane (XY plane) orthogonal to the optical axis of projection optical system PL of reticle R and wafer W during synchronous scanning. ) Based on the correction map R as nonparametric information about the relative displacement in
  • Reticle stage RST (reticle R) and wafer stage WST (we C) Since the relative position to w) is corrected, it is not necessary to consider the model error. As a result, the correction residual in correction of the relative position between reticle stage RST (reticle R) and wafer stage WST (wafer W) is reduced, and both can be scanned synchronously. Shot distortion can be reduced and high-precision exposure can be realized.
  • a correction map including a correction amount of a relative position shift at each sample position in the scanning direction of the synchronous scanning of both stages WST and RST is used as the nonparametric information.
  • This correction map is based on the pre-measured relative positional deviation, and is information that has not been parametricized by model ⁇ etc .. Using this correction map, the relative position of both stages WST and RST can be corrected. By performing this, it is possible to realize control without modeling errors.
  • a dynamic correction map (dynamic map R (y; ⁇ , ⁇ )) of a correction amount of relative positional deviation depending on the exposure condition, and an exposure condition are used. Do not depend
  • the correction amount of the static map R (y; ⁇ , ⁇ ) is set at that time.
  • a plurality of different exposures that are not divided into a dynamic map and a static map are used.
  • a correction map corresponding to each light condition may be prepared, the dynamic map can be easily obtained as a result of the exposure of the low-speed and high-speed overlay exposure described above, and the static map can be easily obtained from the reference wafer. Therefore, the accuracy of the correction amount of the correction map can be improved by dividing the correction map into those that do not depend on the exposure conditions as in this embodiment.
  • a plurality of exposure conditions near the exposure condition are selected from the plurality of exposure conditions for which the dynamic map is obtained. Select the exposure conditions.
  • a dynamic map under the specified exposure conditions is created by interpolation using the dynamic map under a plurality of selected exposure conditions. Then, using the created dynamic map, the relative positions of both stages WST and RST during synchronous scanning are corrected. As a result, there are exposure conditions that can take continuous values in the exposure conditions, and even if the correction map is acquired and the exposure conditions are set, the relative positions of both stages in accordance with the exposure conditions can be set. High-precision correction can be realized.
  • the interpolation calculation is performed only for exposure conditions that take continuous values (that is, interpolation variables), and is not performed for non-interpolated variables that take only discrete setting states. In this way, the number of exposure conditions for performing interpolation can be reduced, and the time required for correction calculation can be shortened.
  • the correction map is updated in accordance with the changed exposure condition. Re-create it with the corrections described above. As a result, even if the exposure conditions are changed during the exposure of a plurality of shot areas on the wafer W, it is possible to perform highly accurate correction according to the conditions.
  • a correction map is created prior to correction of the target position of reticle stage RST in scanning exposure. Specifically, each of the reticle R and the wafer W on which a plurality of measurement patterns are formed is scanned with respect to the illumination light IL under a plurality of different exposure conditions to perform scanning exposure. Acquire the transfer results of multiple measurement marks Mk under exposure conditions, detect the amount of displacement of the transfer position of each measurement mark Mk based on the acquired transfer results, and detect each measurement mark Mk detected The position of the transfer position is Based on this amount, a non-parametric correction map corresponding to each exposure condition is calculated. For this reason, a correction map based on the amount of misalignment measured for the actual exposure result force can be used for correction, so that it is possible to achieve highly accurate correction of both stages WST and RST.
  • scanning exposure is performed a plurality of times for each exposure condition, and the correction amount is calculated based on the average value of the positional deviation amounts of the transfer images of the respective marks.
  • And is orthogonal to the optical axis AX of the projection optical system PL of the reticle stage RST and wafer stage WST based on the amount of displacement of the transfer position of each measurement mark Mk that has been deconvoluted. Detects nonparametric information about the relative displacement of the dimension XY position coordinates.
  • the image of the mark Mk transferred and formed on the wafer W is the result of the convolution of the image projected on the wafer W while the mark Mk on the reticle R passes through the illumination area IAR.
  • deconvolution if deconvolution is performed, the displacement of the actual relative position of both stages WST and RST can be obtained with high accuracy, and a correction map that enables high-accuracy correction can be obtained.
  • FIG. 10 shows a flowchart of a subroutine 205 ′ which is a modification of the subroutine 205 in the above embodiment.
  • this subroutine 2 05 ′ in steps 501 to 517, the same processing as that in steps 301 to 317 of subroutine 205 in FIG. Since these steps are not included, explanations of these steps will be omitted.
  • step 519 Similar to step 217 in FIG. 3, based on the correction amount at the sampling position obtained in step 517, each combination of exposure condition representative values is determined. Update the dynamic map.
  • the dynamic map obtained so far is R (y; ⁇ , ⁇ ),
  • step 521 low-speed and high-speed overlap exposure is performed as in step 201 of FIG. However, here, in high-speed exposure, exposure is performed while correcting the target position of reticle stage RST using the stored correction map.
  • step 523 the amount of misalignment is measured in the same manner as in step 203 of FIG. 3, and in the subsequent step 525, it is determined whether or not the average misalignment amount is smaller than a preset threshold value. To do. If this determination is affirmed, the subroutine 205 ′ is terminated, and if the determination is negative, the process returns to step 501.
  • Step 501 to Step 525 are repeated until the positional deviation amount of the transfer position of each measurement mark Mk on the wafer W is within the allowable range, and obtained in the past.
  • the dynamic map corresponding to each exposure condition was updated using the amount of misalignment, and the relative position of both stages W ST and RST during synchronous scanning was corrected based on the updated dynamic map. In this state, scanning exposure is performed. In this way, if the dynamic map is updated until the correction residual is within the allowable range, the correction amount of the dynamic map can be driven to the correction amount at which the correction residual is almost zero. As in the case of performing deconvolution, it is possible to reduce the correction residual and improve the correction accuracy.
  • condition for determining the end of driving in step 525 is not limited to the comparison between the index value of the amount of misalignment (average in this example) and the threshold value.
  • the number of chasing may be fixed, or chasing may be terminated when the variation of the index value of the positional deviation amount falls within a predetermined range.
  • the correction residual is within the allowable range. It goes without saying that the correction residual can be reduced if the static map is updated by repeating the low-speed and high-speed overlay exposure.
  • the correction information to be created is a non-parametric correction map, so that it is easier to drive the correction amount than when the correction information is a parametric correction function. Therefore, if the correction information is used as a correction map, the number of driving-in times is reduced.
  • one of the non-interpolation variables is the control phase of wafer stage WST.
  • a control phase for example, mainly the following
  • control phase 1 Wafer stage WST step-shifts in the X-axis direction (non-scanning direction) after the speed in the scanning direction of wafer stage WST is completely zero due to deceleration after scanning exposure of the previous shot area Then, after the step movement is completely completed, the control phase that starts acceleration in the scanning direction of the wafer stage WST for the exposure of the next shot area (this is called control phase 1)
  • control phase 2 Before the velocity of the wafer stage WST in the scanning direction due to deceleration after scanning exposure of the previous shot area becomes completely zero, the wafer and stage WST move stepwise in the X-axis direction.
  • control phase 2 In which the traveling direction of the wafer stage WST in relation to the scanning direction is reversed during movement and scanning exposure for the next shot area is started (this is called control phase 2).
  • the control phase has a great influence on the dynamic characteristics of both stages WST and RST during scanning exposure. For example, in the case of the above control phase 1, even if the scan speed is changed, the amount of misalignment of the mark Mk image hardly changes, but in the case of the above control phase 2, depending on the scan speed, In some cases, the amount of misalignment of the mark Mk image changes significantly.
  • the interpolation variable includes both stages WST, Some are less sensitive to the dynamic characteristics of RST. In such a case, the interpolation variable may not be included in the interpolation variable vector. In other words, the number of interpolation variables can be reduced depending on the setting of non-interpolation variables. In this way, the number of correction maps to be created can be reduced, which is advantageous for throughput.
  • non-interpolated variables are not limited to those described above.
  • non-interpolating variables such as resist thickness and material of wafer W can be set according to the process.
  • the XY position of the shot area to be exposed may be set as a non-interpolation variable or an interpolation variable.
  • the wafer W is divided into several areas (for example, central part, outer peripheral side, + Y side, Y side, + X side, -X side force, etc. ) And set the value.
  • the operation variable of the static map is the Y position of reticle stage RST.
  • the present invention is not limited to this, and the operation variable is set to the XY position of wafer stage WST. May be. This is preferable when the component force of the moving mirror bend provided on the wafer stage WST is larger than that of the reticle stage RST.
  • the operation variable of the dynamic map is the movement distance of the reticle stage RST from the start of exposure.
  • the present invention is not limited to this, and a variable whose origin is the center of the shot area is moved. Let's make it an operation variable of the target map.
  • the target trajectory command of reticle stage RST is corrected in order to correct the relative positions of both stages WST and RST, but the present invention is not limited to this.
  • the measurement value of the interferometer 16 may be corrected using a correction map.
  • the position of wafer stage WST may be corrected using a static map, and the position of reticle stage RST may be corrected using a dynamic map, or vice versa. The point is that the relative position force correction map of both stages WST and RST will shift by the correction amount as a result! /.
  • the alignment system AS is not limited to the FIA system.
  • target light is irradiated with coherent detection light, and scattered light or diffracted light generated from the target mark is detected, or the target Alignment sensor that detects two diffracted lights that generate mark force (for example, diffracted lights of the same order ( ⁇ 1st order, ⁇ 2nd order, ... nth order diffracted light) or diffracted light diffracted in the same direction).
  • the target Alignment sensor that detects two diffracted lights that generate mark force (for example, diffracted lights of the same order ( ⁇ 1st order, ⁇ 2nd order, ... nth order diffracted light) or diffracted light diffracted in the same direction).
  • diffracted lights of the same order ⁇ 1st order, ⁇ 2nd order, ... nth order diffracted light
  • diffracted light diffracted in the same direction can be used alone or in appropriate combination.
  • the alignment AS may be any of the TTR (Through The Reticle) method, the TTL (Through The Lens) method, and the offaxis method!
  • the present invention is not limited to the step 'and' scan type exposure apparatus as in the above embodiment, but various scanning type exposure apparatuses including a proximity type exposure apparatus (such as an X-ray exposure apparatus).
  • a proximity type exposure apparatus such as an X-ray exposure apparatus
  • the control apparatus is nonparametric about the relative displacement in the two-dimensional plane between the mask and the object during synchronous scanning. Based on information! / And adopting a configuration that corrects the relative position between the mask and the object during synchronous scanning by controlling the drive system of the mask stage that holds the mask and the object stage that holds the sensitive object It is possible to do.
  • a far-ultraviolet light source such as a KrF excimer laser, a vacuum ultraviolet light source such as an ArF excimer laser or an F laser, or an ultra-luminous line (g-line, i-line, etc.) is emitted.
  • YAG lasers In addition to high-pressure mercury lamps, YAG lasers, semiconductor lasers, and other various harmonic generators can also be used.
  • illumination light for exposure it is not limited to the laser light output from each of the light sources described above, but is a DFB semiconductor laser or fiber laser force.
  • a wavelength laser beam is amplified by a fiber amplifier doped with, for example, erbium (Er) (or both erbium and ytterbium (Yb)), and a harmonic that generates a wavelength converted into ultraviolet light using a nonlinear optical crystal is generated.
  • Er erbium
  • Yb ytterbium
  • a wave generator can be used.
  • the illumination light IL of the exposure apparatus is not limited to light having a wavelength of lOOnm or more, but may be light having a wavelength of less than lOOnm.
  • EUV Extreme Ultraviolet
  • SOR Spin-Reflection Reduction
  • a plasma laser as a light source
  • An EUV exposure system using an all-reflection reduction optical system designed under a wavelength (eg, 13.5 nm) and a reflective mask is being developed.
  • the present invention can be suitably applied to a powerful apparatus.
  • the present invention may be applied to an exposure apparatus using charged particle beams such as X-rays, electron beams, or ion beams.
  • an immersion type exposure apparatus disclosed in International Publication No. 99/49504, etc., in which a liquid (for example, pure water) is filled between the projection optical system PL and the wafer W.
  • a liquid for example, pure water
  • the present invention relates to JP-A-10-163099, JP-A-10-214783 (corresponding to US Pat. Nos. 6,341,007, 6,400,441, 6,549,269). No. and 6,590,634), Special Table 2000-505958 (corresponding to US Pat. No. 5,969,441) or US Pat. No. 6,208,407, etc.
  • the present invention can also be applied to a multi-stage type exposure apparatus having a plurality of wafer stages for holding wafers.
  • the present invention also relates to an exposure apparatus provided with a measurement stage separately from wafer stage WST, as disclosed in JP-A-2000-164504 (corresponding to US Pat. No. 6,897,963).
  • a dose monitor 58 and illuminance unevenness sensor 21P may be provided on the measurement stage, as long as the national laws of the designated country (or selected country selected) specified in this international application allow. And the disclosure in the corresponding US patent specification is incorporated herein by reference.
  • the projection optical system PL in the exposure apparatus of the above embodiment may be any of a refractive system, a catadioptric system, and a reflective system, and may be any of a reduction system, an equal magnification system, and an enlargement system,
  • the projected image may be shifted between an inverted image and an erect image.
  • a predetermined light shielding pattern (or In addition to a light-reflective mask in which a predetermined reflective pattern is formed on a light-reflective substrate using a light-transmitting mask on which a phase pattern or a light-reducing pattern is formed, exposure is performed in place of these masks.
  • An electronic mask (variable molding mask) that forms a transmission pattern, a reflection pattern, or a light emission pattern based on the electronic data of the power pattern may be used. Such an electronic mask is disclosed, for example, in US Pat. No. 6,778,257.
  • the above-described electronic mask is a concept including both a non-light-emitting image display element and a self-light-emitting image display element.
  • the non-luminous image display element is also called a spatial light modulator (Spatia 1 Light Modulator), and is an element that spatially modulates the amplitude, phase, or polarization state of light, and is a transmissive spatial light modulator.
  • a reflective spatial light modulator is also called a spatial light modulator (Spatia 1 Light Modulator), and is an element that spatially modulates the amplitude, phase, or polarization state of light, and is a transmissive spatial light modulator.
  • the transmissive spatial light modulator includes a transmissive liquid crystal display (LCD), an electrochromic display (ECD), and the like.
  • the reflective spatial light modulator has DMD (Digital Mirror Micro-mirror Device), reflex screen ⁇ , reflective liquid crystal display element, electrophoretic display (EPD: ElectroPhoretic Display), electronic piano (or electronic ink), light diffraction light valve (Grating Light Value), etc. included.
  • DMD Digital Mirror Micro-mirror Device
  • reflex screen ⁇ reflective liquid crystal display element
  • electrophoretic display EPD: ElectroPhoretic Display
  • electronic piano or electronic ink
  • light diffraction light valve Grating Light Value
  • Self-luminous image display elements include CRT (Cathode Ray Tube), inorganic EL (Electro Luminescence) display, field emission display (FED: Field Emission Display) P plasma display (PDP: Plasma Display Panel) and so on.
  • LED Light Emitting Diode
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • LD Laser Diode
  • the present invention is also applied to an exposure apparatus that combines two reticle patterns on a wafer via a projection optical system, and performs double exposure of one shot area on the wafer almost simultaneously by one scan exposure. Can be applied.
  • the present invention is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor, but is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element and the like.
  • An exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, and manufacturing a thin film magnetic head It can also be applied to exposure devices that transfer device patterns used in ceramics onto ceramic wafers, and exposure devices that are used to manufacture image sensors (CCDs, etc.), micromachines, organic EL, and DNA chips.
  • image sensors CCDs, etc.
  • micromachines organic EL
  • DNA chips DNA chips.
  • glass substrates, silicon wafers, etc. are used to manufacture reticles or masks used in optical exposure equipment, EUV exposure equipment, X-ray exposure equipment, electron beam exposure equipment, etc., which are made only by micro devices such as semiconductor elements.
  • the present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern.
  • a transmission type reticle is generally used, and the reticle substrate is quartz glass, fluorine-doped quartz glass, meteorite, , Magnesium fluoride, or quartz is used.
  • Proximity X-ray exposure apparatuses or electron beam exposure apparatuses use transmissive masks (stencil masks, membrane masks), and silicon masks are used as mask substrates.
  • the semiconductor device includes a step of designing the function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer of silicon material force, and the reticle by the exposure apparatus 100 of the above-described embodiment. It is manufactured through the steps of transferring the pattern to the wafer, device assembly steps (including dicing process, bonding process, and packaging process), and inspection steps.
  • the exposure method, the exposure apparatus, and the device manufacturing method of the present invention are suitable for manufacturing a microdevice such as a semiconductor element.

Abstract

　照明光が照射される照明領域（ＩＡＲ）及び露光領域に対してそれぞれレチクル及びウエハを所定の露光条件の下で同期走査させつつ、レチクル上のパターン領域（ＰＡ）のパターンを投影光学系を介してウエハ（Ｗ）上に転写する走査露光中に、レチクルとウエハとの相対位置を補正する際には、同期走査中におけるレチクルとウエハとのＸＹ面内の相対位置ずれ量に関するノンパラメトリックな情報、すなわち同期走査の走査方向に関する各サンプル位置での相対位置ずれの補正量を含む補正マップを用いる。

Description

明 細 書
露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しく は、照明光に対してマスク及び物体を所定の露光条件の下で同期走査させつつ、前 記マスクに形成されたパターンを前記物体上に転写する露光方法及び該露光方法 の実施に好適な露光装置、並びに前記露光方法を用いるデバイス製造方法に関す る。
背景技術
[0002] 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イエ程では、例えばステ ップ 'アンド'スキャン方式の走査型投影露光装置（ 、わゆるスキャニング ·ステツパ） 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)が比較的多く用い られている。
[0003] 走査型露光装置では、マスク又はレチクル (以下「レチクル」と総称する）を保持する レチクルステージとウェハ又はガラスプレート等の基板 (以下、「ウェハ」と総称する） を保持するウェハステージを同期走査させて走査露光を行っているため、走査露光 中の両ステージの同期精度が、パターンの転写精度や重ね合わせ精度に大きな影 響を与える。例えば、レチクルステージ又はウェハステージの移動方向が同期走査 中に走査方向からずれたり、レチクルステージとウェハステージとが同期状態力 ず れたりすると、ウェハ上のパターンの転写位置力 設計上の位置からずれてしまう。こ のようなウェハ上のパターンの転写位置のずれは、そのままショット領域の形状崩れ（ V、わゆるショットディストーション）となって露光結果に表れる。
[0004] そこで、従来においても、走査露光中のウェハステージ及びレチクルステージの同 期精度を高めるための様々な技術が導入されている。例えば、走査露光での実際の 露光結果に基づ 、て両ステージの相対位置を補正して 、る。
[0005] 両ステージの相対位置の補正は、両ステージの走査方向に関する位置等を操作 変数とし、その位置での両ステージの相対位置の補正量を説明変数とする補正関数 (べき関数や三角関数)を用いて行われて 、る。両ステージの相対位置の位置ずれ 量は、走査露光中の両ステージの走査速度や、形成されるショット領域の走査方向 の長さ (スキャン長）などに依存し、その依存度は号機間で大きく異なり、両ステージ の動的な挙動でも大きく変化するため、この補正関数は、両ステージの走査速度や、 スキャン長など、走査露光中のステージの走査条件を含む露光条件をパラメータとす るパラメトリックな関数となっているのが一般的である。
[0006] このパラメトリックな補正関数は、回帰分析等の方法により、操作変数と説明変数と ノ ラメータとの関係を、所定次数の多項式などにモデル化することによって得られる ものであり、いわゆるモデルィ匕誤差を含んでいる。このため、補正関数モデルが実際 の両ステージの動特性と合致しないと、たとえ、その補正関数に従って完全に補正が 行われて 、たとしても転写結果が理想形状とはならな 、。両ステージの動特性は複 雑であり、要求される露光精度が高くなるにつれて、モデル化誤差による補正残差が 懸念されるようになってきて!/、る。
発明の開示
課題を解決するための手段
[0007] 本発明は、力かる事情の下になされたもので、第 1の観点力 すると、照明光に対し てマスク及び物体を所定の露光条件の下で同期走査させつつ、前記マスクに形成さ れたパターンを前記物体上に転写する露光方法であって、前記同期走査中におけ る前記マスクと前記物体との 2次元面内の相対位置ずれ量に関するノンパラメトリック な情報に基づいて、前記同期走査中の前記マスクと前記物体との相対位置を補正 する補正工程を含む露光方法である。
[0008] これによれば、同期走査中におけるマスクと物体との 2次元面内の相対位置ずれ量 に関するノンパラメトリックな情報に基づいて、同期走査中のマスクと物体との相対位 置を補正するので、モデルィ匕誤差を考慮する必要がなくなる。これにより、マスクと物 体との相対位置の補正における補正残差を低減することができ、両者の高精度な同 期走査が可能となるため、高精度な露光を実現することが可能となる。
[0009] 本発明は、第 2の観点力 すると、マスクに形成されたパターンを物体上に転写す る露光装置であって、照明光により前記マスクを照明する照明系と;前記マスクを保 持して前記照明系からの照明光の光路を横切る第 1移動面内で移動可能な第 1移 動体と;前記物体を保持して前記照明光の光路を横切る第 2移動面内で移動可能な 第 2移動体と;前記照明光に対して前記マスク及び前記物体を所定の露光条件の下 で同期走査するために、前記第 1移動体及び第 2移動体を駆動する駆動装置と;前 記同期走査中における前記マスクと前記物体との 2次元面内の相対位置ずれ量に 関するノンパラメトリックな情報に基づいて、前記駆動装置を制御することにより、前記 同期走査中の前記マスクと前記物体との相対位置を補正する制御装置と;を含む露 光装置である。
[0010] これによれば、制御装置が、同期走査中におけるマスクと物体との 2次元面内の相 対位置ずれ量に関するノンパラメトリックな情報に基づいて、駆動装置を制御すること により、同期走査中のマスクと物体との相対位置を補正するので、モデル化誤差を考 慮する必要がなくなる。これにより、マスクと物体との相対位置の補正における補正残 差を低減することができ、両者の高精度な同期走査が可能となるため、高精度な露 光を実現することが可能となる。
[0011] リソグラフイエ程において、本発明の露光方法を用いて物体を走査露光し、該物体 上にパターンを形成することで、物体上にパターンを精度良く形成することが可能に なる。従って、本発明は、第 3の観点力もすると、本発明の露光方法を用いるデバイ ス製造方法であるとも言える。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明の一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す模式図である。
[図 2]照明領域を、レチクル上のパターンが通過する際の様子を示す図である。
[図 3]補正マップの作成処理を示すフローチャートである。
[図 4]図 4 (A)は、低速一高速重ね露光に用いられる計測用レチクルのパターンの一 例を示す図であり、図 4 (B)は、 X軸方向、 Y軸方向、 Θ z方向の位置ずれ量を模式 的に示す図である。
[図 5]補正量の算出のサブルーチンの処理を示すフローチャートである。
[図 6]補正処理タスクの処理を示すフローチャートである。
[図 7]2次元の補正変数ベクトルでの補間を説明するための図（その 1)である。 [図 8]2次元の補正変数ベクトルでの補間を説明するための図（その 2)である。
[図 9]2次元の補正変数ベクトルでの補間を説明するための図（その 3)である。
[図 10]補正マップの他の作成方法を示すフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下、本発明の一実施形態を図 1〜図 9に基づいて説明する。図 1には、本発明の 一実施形態に係る露光装置 100の概略構成が示されている。
[0014] この露光装置 100は、ステップ'アンド'スキャン方式の投影露光装置である。露光 装置 100は、照明系 10、レチクル Rが載置されるレチクルステージ RST、投影光学 系 PL、ウェハ Wが搭載されるウェハステージ WST、ァライメント系 AS、及び装置全 体を統括制御する主制御装置 20等を備えて 、る。
[0015] 前記照明系 10は、回路パターン等が描かれたレチクル R上の所定の領域を照明光
(露光光) ILによりほぼ均一な照度で照明する。照明光 ILにより照明されるレチクル R 上の領域を、照明領域 IARという。照明領域 IARは、 X軸方向に細長いスリット状 (又 は円弧状)の領域である。ここで、照明光 ILとしては、 KrFエキシマレーザ光 (波長 24 8nm)などの遠紫外光、あるいは ArFエキシマレーザ光（波長 193nm)、 Fレーザ光
2
(波長 157nm)などの真空紫外光などが用いられる。照明光 ILとして、超高圧水銀ラ ンプからの紫外域の輝線 (g線、 i線等）を用いることも可能である。照明系 10は、例え ば、特開 2001— 313250号公報及びこれに対応する米国特許出願公開第 2003Z 0025890号明細書等に開示される照明系と同様に構成されている。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、上記米国 特許出願公開明細書における記載を援用して本明細書の記載の一部とする。
[0016] 前記レチクルステージ RST上にはレチクル R力 例えば真空吸着により固定されて いる。レチクルステージ RSTは、リニアモータ等を駆動源とする不図示のレチクルス テージ駆動部によって、照明系 10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 (Z軸回りの回転を含む)で微少駆動可能であるとともに、所 定方向（ここでは図 1における紙面内左右方向である Y軸方向とする）に、設定された 走査速度で駆動可能となって 、る。
[0017] レチクルステージ RSTには、レーザ光を反射する反射面を有する移動鏡 15 (実際 には、 X軸方向及び Y軸方向にそれぞれ直交する反射面をそれぞれ有する X移動鏡 、 Υ移動鏡）が設けられている。レチクルステージ RSTのステージ移動面内の位置 (X 位置、 Υ位置、 θ ζ方向（Ζ軸回りの回転方向）の回転量 (ョーイング量)）は、その反 射面にレーザ光を照射するレチクルレーザ干渉計 (以下、「レチクル干渉計」という） 1 6によって、例えば 0. 5〜： Lnm程度の分解能で常時計測されている。レチクル干渉 計 16からのレチクルステージ RSTの位置情報 (ョーイング量などの回転情報を含む） 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。ステージ制 御装置 19は、主制御装置 20からの指示に応じて、供給されたレチクルステージ RS Tの位置情報に基づいて不図示のレチクルステージ駆動部を介してレチクルステー ジ RSTを駆動制御し、レチクルステージ RST上に保持されたレチクル Rの位置を制 御する。なお、移動鏡 15に代えて、レチクルステージ RSTの端面を鏡面カ卩ェして反 射面 (移動鏡の反射面に相当）を形成しても良 、。
前記投影光学系 PLは、レチクルステージ RSTの図 1における下方に配置され、そ の光軸 AXの方向が Z軸方向とされている。投影光学系 PLとしては、例えば両側テレ セントリックで所定の縮小倍率 β (例えば 1Z5又は 1Z4)を有する屈折光学系が使 用されている。このため、照明系 10からの照明光 ILによって照明領域 IARが照明さ れると、投影光学系 PLの第 1面 (物体面）とパターン面がほぼ一致して配置されるレ 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（回路パターンの一部の縮小像）力 その第 2面（ 像面)側に配置される、表面にレジスト (感光剤）が塗布されたウェハ W上の前記照 明領域 IARに共役な領域 (露光領域) IAに形成される。そして、レチクルステージ RS Tとウエノ、ステージ WSTとの同期駆動によって、照明領域 IAR (照明光 IL)に対して レチクル Rを走査方向 (Y軸方向）に相対移動するとともに、露光領域 (照明光 IL)に 対してウェハ Wを走査方向（Y軸方向）に相対移動することで、ウェハ W上の 1つのシ ヨット領域（区画領域）の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクル Rのパターン が転写される。すなわち、本実施形態では照明系 10、レチクル R及び投影光学系 P Lによってウェハ W上にパターンが生成され、照明光 ILによるウェハ W上の感応層（ レジスト層）の露光によってウェハ W上にそのパターンが形成される。 [0019] 前記ウェハステージ WSTは、投影光学系 PLの図 1における下方で、不図示のベ ース上に配置されて 、る。このウェハステージ WST上にウェハホルダ 25が載置され ている。このウェハホルダ 25上にウェハ Wが例えば真空吸着等によって固定されて いる。
[0020] ウェハステージ WSTは、図 1のウェハステージ駆動部 24により、 X、 Υ、 Ζ、 θ ζ (Ζ 軸回りの回転方向）、 θ χ (Χ軸回りの回転方向）、及び 0 y (Υ軸回りの回転方向）の 6 自由度方向に駆動可能な単一のステージである。
[0021] ウェハステージ WSTには、レーザ光を反射する反射面を有する移動鏡 17 (実際に は、 X軸方向及び Y軸方向にそれぞれ直交する反射面をそれぞれ有する X移動鏡、 Y移動鏡）が設けられている。前記ウェハステージ WSTの少なくとも 5自由度の位置（ X位置、 Y位置、回転 (ョーイング (Z軸回りの回転である Θ z回転）、ピッチング (X軸 回りの回転である 0 x回転）、ローリング (Y軸回りの回転である 0 y回転)）は、その反 射面にレーザ光を照射する、外部に配置されたウェハレーザ干渉計 (以下、「ウエノ、 干渉計」という） 18によって、例えば、 0. 5〜： Lnm程度の分解能で常時計測されてい る。ステージ制御装置 19は、主制御装置 20からの指示に応じて、ウェハステージ W STの位置情報に基づいてウエノ、ステージ駆動部 24を介してウエノ、ステージ WSTを 駆動制御し、ウエノ、ステージ WST上に保持されたウエノ、 Wの位置を制御する。なお 、移動鏡 17に代えて、ウェハステージ WSTの端面を鏡面加工して反射面 (移動鏡 の反射面に相当）を形成しても良 、。
[0022] また、ウェハステージ WST上のウェハ Wの近傍には、不図示の基準マーク板が固 定されている。不図示の基準マーク板の表面は、ウェハ Wの表面とほぼ同じ高さに 設定され、この表面には少なくとも一対のレチクルァライメント用基準マーク及びァラ ィメント系 ASのベースライン計測用の基準マーク等が形成されて 、る。
[0023] 前記ァライメント系 ASは、投影光学系 PLの側面に配置された、オファクシス方式 のァライメントセンサである。このァライメント系 ASとしては、例えばウェハ上のレジス 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 力も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 (ァライメント 系 AS内に設けられた指標板上の指標パターン)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 Alignmen t)系のセンサが用いられている。このァライメント系 ASの撮像結果は、主制御装置 2 0へ出力されている。
[0024] 制御系は、図 1中、主制御装置 20及びこの配下にあるステージ制御装置 19などに よって主に構成されている。
[0025] 主制御装置 20は、 CPU (中央演算処理装置）、メインメモリ等力 成る 、わゆるマイ クロコンピュータ (又はワークステーション)を含み、装置全体を統括して制御する。こ の CPUはマルチタスク CPUであり、 CPU上で動作するタスクには、定期的に起動す るリアルタイムクロックタスクや、一連の露光動作を制御する露光動作タスクの他、後 述するレチクルステージ RSTの目標位置指令の補正処理を行う補正処理タスクなど がある。露光動作タスクは、例えば、一連の露光動作が適切に行われるように、ステ ージ制御装置 19に対して露光開始等の指示を与えるとともに、露光動作に必要な情 報をステージ制御装置 19に送信する。また、露光動作タスクは、必要に応じて上記 補正処理タスクなど、他のタスクを起動させる。
[0026] ステージ制御装置 19には、レチクルステージ RSTの位置及び速度を制御するため のフィードバック制御系としての位置 速度フィードバック制御系と、ウェハステージ WSTの位置及び速度を制御するためのフィードバック制御系としての位置―速度フ イードバック制御系とが構築されている。ステージ制御装置 19における両ステージの 位置-速度フィードバック制御系では、主制御装置 20から送られる単位時間当たり の位置指令群 (軌道指令)と、干渉計 16、 18から送られる位置情報との偏差に基づ Vヽてレチクルステージ RST及びウェハステージ WSTの駆動量を算出する。ステージ 制御装置 19は、算出された駆動量に基づいて、レチクルステージ駆動部及びウェハ ステージ駆動部 24を介して、例えば、走査露光中のレチクル Rとウェハ Wの同期走 查ゃ、ウェハ Wの移動 (ステッピング)等を制御して 、る。
[0027] さらに、本実施形態の露光装置 100は、投影光学系 PLの最良結像面に向けて複 数のスリット像を形成するための光束を光軸 AX方向に対して斜め方向より供給する 不図示の照射系と、その光束のウェハ Wの表面での各反射光束を、それぞれスリット を介して受光する不図示の受光系とから成る斜入射方式の多点フォーカス検出系を 備えている。この多点フォーカス検出系としては、例えば特開平 6— 283403号公報 及びこれに対応する米国特許第 5, 448, 332号明細書などに開示されるものと同様 の構成のものが用いられ、この多点フォーカス検出系の出力が主制御装置 20に供 給されている。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、上記公報及び対応米国特許明細書における開示を援用して本 明細書の記載の一部とする。
[0028] ステージ制御装置 19は、主制御装置 20からの指示により、この多点フォーカス検 出系からのウェハの位置情報に基づいて、ステージ制御装置 19及びウェハステー ジ駆動部 24を介してウェハステージ WSTを Z方向及び傾斜方向に駆動する。
[0029] 《補正マップ》
本実施形態の露光装置 100では、一連の露光工程に先立って、走査露光中のゥ ェハステージ WSTとレチクルステージ RSTとの相対位置を補正するための補正マツ プを作成する。図 2には、走査露光中のウェハステージ WSTとレチクルステージ RS Tとの同期走査により、レチクルステージ RSTに保持されたレチクル R上のパターン 領域 PAが、照明領域 IARを通過する様子が模式的に示されて ヽる。
[0030] ここで、図 2に示されるように、 Y軸に平行な y軸を規定する。この y軸の原点は、走 查露光中にぉ 、て露光が開始される時点でのレチクルステージ RSTの位置（露光開 始位置）となっている。図 2に示される y=y 、 y 、 · ··、 y 、 y は、この補正マップに
1 2 k d_num
おけるサンプリング位置である。これらのサンプリング位置は、露光開始位置を原点と して等間隔となっており、その間隔は、例えば lmmとなっている。
[0031] 図 2には、各サンプリング位置での X軸方向、 Y軸方向、 0 z方向の補正量が示され ている。レチクルステージ RSTの目標位置力 y=yであったときの、 X軸方向、 Y軸
1
方向、 0 z方向の補正量をそれぞれ dx 、 dy 、 d 0 とする。同様に、 y=yであったと
1 1 1 2 きの、 X軸方向、 Y軸方向、 0 2方向の補正量をそれぞれ(1 、 （1 、（1 0 とし、 y=yで
2 2 2 k あつたときの、 X軸方向、 Y軸方向、 0∑方向の補正量をそれぞれ(1 、 （1 、 （1 0 とし、 k k k y=y であったときの、 X軸方向、 Y軸方向、 Θ z方向の補正量をそれぞれ dx 、 d_num d_num dy 、 d 0 とする。これら各サンプリング位置における X軸方向、 Y軸方向、 Θ z d_num d_num
方向のレチクルステージ RSTの位置の補正量を、各サンプリング位置に対応づけて まとめた補正量のベクトルのマップが、補正マップとなる。
[0032] <動的マップと静的マップ >
ところで、走査露光中に発生する両ステージ WST、 RSTの相対位置のずれ (相対 位置ずれ）は、両ステージ WST、 RSTの静特性によるものと、動特性によるものとに 分類することができる。
[0033] 両ステージ WST、 RSTの相対位置の位置ずれの要因となる静特性としては、例え ば、両ステージ WST、 RSTに備え付けられた移動鏡の表面の凹凸形状 (移動鏡曲 力^)が、代表例として挙げられる。干渉計 16、 18の計測点は、実際には移動鏡の面 である。したがって、干渉計 16、 18の計測値は、その移動鏡の面が平面であって、 移動鏡におけるそれらのレーザビームの到達位置とステージの位置との関係が常に 一定であることを前提として両ステージ WST、 RSTの位置として計測されるものであ る。このため、移動鏡の面が微小に曲がっている場合には、その曲がりに伴って、両 ステージ WST、 RSTの相対位置の実際のずれが生ずることとなる。
[0034] また、両ステージ WST、 RSTの動特性による位置ずれとしては、例えば、レチクル ステージ RSTの目標位置に対する追従遅れなどが代表例として挙げられる。両ステ ージ WST、 RSTの同期走査中においては、一方のステージに対し他方のステージ が追従するようになる力 その制御系における追従誤差などにより、両ステージ WST 、 RSTの相対位置ずれが生じるのである。
[0035] 両ステージ WST、 RSTの静特性による相対位置ずれ量と、動特性による相対位置 ずれ量とでは、その性質が異なる。例えば、両ステージ WST、 RSTの静特性による 相対位置ずれ量は、両ステージ WST、 RSTの位置座標のみに依存する力 両ステ ージ WST、 RSTの動特性による相対位置ずれ量は、両ステージ WST、 RSTの位置 座標のみならず、同期走査中の両ステージ RST, WSTの速度（すなわちスキャン速 度)やショット領域の Y軸方向の長さ（すなわちショットサイズ)などの露光条件にも依 存し、露光条件に応じて変化する。したがって、この両者については別々に扱った方 が望ましぐ本実施形態では、そのように扱う。
[0036] 具体的には、本実施形態では、両ステージ WST、 RSTの相対位置を補正するた めの補正マップを、両ステージ WST、 RSTの静特性に関する補正マップ Rと、動特 性に関する補正マップ R
Dとに分け、補正マップ R、 R
S Dを別々に用意しておく。そして
、実際の走査露光中には、補正マップ Rと補正マップ Rとの和 Rを実際の補正量と
S D C
して次式を用いて求め、求められた補正量で両ステージ WST、 RSTの相対位置を 補正しつつ走査露光を行う。なお、以下では、補正マップ Rを静的マップと呼び、補
S
正マップ Rを動的マップと呼ぶ。
D
[0037] [数 1]
Rc(y) = RD(y) + Rs(y') ·■■(!) ここで、動的マップの操作変数となっている yは、前述したとおり、露光開始からのレ チクルステージ RSTの移動距離である。この yは、前述した露光開始位置を原点とす る Y軸に平行なショット内座標軸である。また、静的マップの操作変数となっている y' は、レチクルステージ RSTの Y位置である。上記式（1)では、補正マップ R (y)となつ c ているが、この操作変数は y，でもよい。すなわち、補正マップ R (y)と R (y，）とのい
D S
ずれかを、 y又は y'のいずれか一方に換算した後、上記式（1)の演算が行われる。
[0038] なお、上記式（1)では、位置 y、 y，を操作変数とし、その位置 y、 y，におけるステー ジの位置の補正量を説明変数とするような関数形式で補正マップ R (y)、R (y)、R
C D S
(y' )を表記しているが、実際には、これらは、後述するように、ノ メータを含まないノ ンパラメトリックな情報 (すなわちマップ)である。
[0039] 動的マップ R (y)は、前述のように、ショットサイズ等の露光条件に依存して変化す
D
る。したがって、両ステージ WST, RSTの相対位置の制御を精度良く行うためには、 露光装置に設定されている露光条件に適合する動的マップ R (y)
D を、両ステージ W
ST、 RSTの相対位置の補正に用いる必要がある。
[0040] 動的マップ R (y)に影響を与える露光条件は多数存在し、それらは、離散的な設
D
定状態し力とらないものと連続的な値をとりうるものとに分類される。
[0041] 離散的な設定状態しかとらない露光条件には、例えば、スキャン方向や、走査露光 開始前の X軸方向に関するステップ (Xステップ)方向、ウェハステージ WSTの制御 フェーズ（同期走査前後のステージの動作を規定したもの、例えば、 Xステップが完 全に終わってから同期走査を開始するなど、ステージの制御シーケンスをそのシー ケンスに応じて場合わけした制御形態)などがある。通常、スキャン方向としては、 +
Y方向と Y方向との 2つであり、ステップ方向も、 +X方向と X方向との 2つがあり 、制御フェーズについては、一般的に、数種類のものがある。これらの露光条件につ いては、それらの設定状態のすべての組み合わせの数が有限であり、各組み合わせ (例えば、スキャン方向 +Y、ステップ方向 +Χ、 1つの制御フェーズの組合せ）につ V、てそれぞれ動的マップ R (y)を作成し用意しておくことは可能である。
D
[0042] 連続値をとりうる露光条件には、例えば、両ステージ WST、 RSTの走査速度 (スキ ヤン速度）、ステップピッチ、スキャンサイズなどがある。これらの露光条件は、露光対 象となるウェハ Wの設計情報などに応じて様々な連続値をとりうる。この点を鑑みると 、設定される可能性のある露光条件の設定値のすべての組み合わせに適合する動 的マップ R (y)をすベて用意しておくのは極めて困難である。
D
[0043] そこで、本実施形態では、連続値をとりうる露光条件に関しては、その露光条件の 設定状態の幾つかの代表例についてのみ、動的マップ R (y)
D を予め用意しておく。 そして、露光装置 100に実際に設定されている露光条件の設定値に対応する動的 マップ R (y)が用意されていな力つた場合には、予め用意されていた動的マップ R (
D D
y)を用いた補間を行うことにより、その設定値に対応する動的マップ R (y)
D を作成し、 作成された動的マップ R (y)を用いて、両ステージ WST、 RSTの相対位置の補正を
D
行うこととする。
[0044] 以上のことから、補正マップの適用に際しては、複数の異なる露光条件を、離散的 な設定状態しかとらない露光条件と、連続値をとる露光条件とに分類するのが望まし い。この分類においては、離散的な設定状態しかとらない露光条件のその設定状態 を表す変数を非補間変数として定義し、連続値をとりうる露光条件のその設定状態（ 設定値)を表す変数を補間変数と定義する。
[0045] 非補間変数とは、補間対象とならな!/、変数を意味する。離散的な設定状態しかな い露光条件については、その設定状態の組み合わせ各々について動的マップを 1 つずつ用意しておけばよい。なお、離散的な設定状態し力とらない露光条件に対応 する非補間変数には、各設定状態が数値化された値が設定されるものとする。 [0046] また、補間変数とは、補間対象となる変数を意味する。補間変数に分類される露光 条件については、そのとりうる連続値の範囲内で幾つかの代表的な値をピックアップ し、ピックアップされた代表値の組み合わせそれぞれに対応する動的マップ R (y)を
D
予め作成し、それらのマップの一群をマザ一マップとして記憶しておく。そして、走査 露光に先立って、主制御装置 20は、マザ一マップとして記憶された動的マップ R (y
D
)の中から、露光条件の実際の設定値に近い条件の動的マップ R (y)を幾つ力抽出
D
し、抽出された動的マップ R (y)を用いた補間により、露光装置 100における露光条
D
件の実際の設定値に対応する動的マップ R (y)
D を作成する。そして、走査露光時に は、主制御装置 20は、作成された動的マップ R (y)を用いて、同期走査中の両ステ
D
ージ WST、 RSTの相対位置の補正を行う。
[0047] ここで、補間変数を各要素とするベ外ルを補間変数ベクトルを φとし、非補間変数 を各要素とするベクトルを非補間変数ベクトルを Φとして定義する。これらのベクトル は、それぞれ次式のように表される。
[0048] [数 2]
Figure imgf000014_0001
Figure imgf000014_0002
上記式（2)では、補間変数ベクトル φの要素数、すなわち補間変数の数を全部で m個としている。この補間変数 φ〜φ の中には、スキャン速度を表す φ 、ス
1 m scan— velocity キャン長を表す Φ
scan— lengthなどが含まれて 、る。また、ここでは、非補間変数ベクトル Φ の要素数、すなわち非補間変数の数を全部で n個としている。非補間変数 Φ
1〜Φ η には、スキャン方向を表す Φ 、ウェハステージ WSTの制御フェーズを表す Φ
scan— direction
などが含まれている。
Wstage_phase
[0049] 非補間変数 Φ〜Φ力 Sとりうる設定状態の数をそれぞれ Μ〜Μとすると、その組合 せの総数は、次式で表される。
[0050] [数 3] =M, χΜ2χΜ3 χ···χΜη = Π·=1 Mt ·'·(4) 例えば、非補間変数を、スキャン方向 Φ
scan— directionと、ウェハステージ WSTの制御フ エーズ Φ との 2つのみとする。スキャン方向 Φ の設定状態については
Wstage_phase scan— direction
、 +Y方向と、 Υ方向の 2つである。そして、ウェハステージ WSTの制御フェーズ Φ の設定状態の数力 つであるとすると、 Μ は、 2X4 = 8となる。
Wstage_phase ALL
[0051] 補間変数 Φ 〜Φ についてそれぞれ選択される代表値は、その補間変数の値がと りうる範囲内でほぼ均等に選択されるのが望ましい。また、補正マップの作成は、外 挿 (外分）によって作成するよりも、内挿（内分）による補間により作成するのがマップ の信頼性の観点から望ましいため、補間変数の値がとりうる範囲の境界の値も代表 値として選択するのが望ましい。また、主制御装置 20等の演算能力（後述する補間 処理を行うための演算能力)も考慮して、代表値の数を決定するのが望ましい。これ らの観点から、例えば、スキャン速度としては、 140、 280、 560mmZsなどが代表値 として選択され、スキャン長としては、 33、 25、 17mmなどが代表値として選択される 。補間変数 Φ 〜Φ についてそれぞれ選択された幾つかの代表値をそれぞれ Ν〜
1 m 1
Nとすると、 N〜Nは、以下のようにまとめられる。
m 1 m
[0052] [数 4]
Figure imgf000015_0001
この場合、補間変数の代表値の組合せ数 N は、次式で表される。
ALL
[0053] [数 5] ^=Ν, xN2xN3x-xNm= Π™, Ν,··· (6) したがって、本実施形態では、予め用意すべき動的マップ R (y)の数は、各非補間
D
変数 Φ 〜Φについてそれぞれ Ν 個となる。
1 n ALL
[0054] この結果、非補間変数の設定値と、補間変数の代表値とのすべての組み合わせの 総数は、 M X N となる。以下では、説明を簡単にするため、この総数 M X N
ALL ALL ALL AL
をまとめて Mとする。すなわち、非補間変数の設定値と補間変数の代表値とのすべ し
ての組合せが M通り存在するとする。 jを 1〜Mまでの値をとる変数であるとすると、非 補間変数の設定値と補間変数の代表値との 1つの組み合わせにおける補間変数べ タトル Φ、非補間変数ベクトル Φは、 Φ , Φ.0 〜M) t 、うように表現することがで きる。なお、 i≠jのとき、 φ ≠ (ί)又は Φ≠ Φである。この表現を用いれば、本実施形 態では、 Μ通りの補間変数と非補間変数との組合せ、すなわち（φ , Φ )〜（φ , Φ
1 1
)についての補正マップ R (y)を予め取得することになる。このように、動的マップ R
D D
(y)は、上述の露光条件、すなわちその設定状態を表す補間変数 Φ、非補間変数
j
Φに依存するので、動的マップを R (y; φ , Φ )と表現することもできる。
i D j j
[0055] ところで、前述したように、補正マップは、各サンプリング位置での X軸、 Y軸、 Θ z軸 方向に関するステージの位置の補正量のマップであるため、この動的マップ R (y; φ
D
, Φ )は、実際には、次式で示されるように、 X軸方向の補正量 R (y; φ , Φ )、 Y
XD 軸 方向の補正量 R (y; , Φ )、 Θ z方向の補正量 R (y ; φ , Φ )を構成要素とする ベクトルとなる。
[0056] [数 6]
Figure imgf000016_0001
ここで、 X軸方向の補正量 R (y; , Φ )、 Υ軸方向の補正量 R (y; , Φ )、 θ
XD j j YD j j z方向の補正量 R (y; φ , Φ .)は、それぞれ次式のようになる。
[0057] [数 7]
Figure imgf000017_0001
すなわち、この補正マップによれば、露光開始位置を原点とするレチクルステージ RSTの位置座標がサンプリング位置 y (k= l、 2、 3、 · ··、 d num)であるときのレチ k ―
クルステージ RSTの目標位置の補正量は、（dx , dy , d 0 )ということになる。なお、 k k k
d— numはサンプル数である。
[0058] ここで、補正マップの作成方法にっ 、て説明する。図 3には、補正マップを作成す る際の主制御装置 20の処理アルゴリズムを示すフローチャートが示されている。図 3 に示されるように、まず、ステップ 201において、補正マップの作成に用いられる計測 用レチクルをレチクル Rの代わりにレチクルステージ RST上にロードして、いわゆる低 速一高速重ね露光を行う。この低速一高速重ね露光については後述する。
[0059] 図 4 (A)には、計測用レチクルのパターン領域 P Aの一例が示されている。図 4 (A) に示されるように、このパターン領域 PAには、複数の 2次元位置検出用のマーク Mk 力 マトリクス状に配置されている。これらのマーク Mkは、同一 Y(y)位置に少なくとも 3つ配置されている。図 4 (A)には、 X軸に平行で、 X軸方向に並ぶ 3つのマーク Mk のうち、中央のマーク Mkの中心を原点とする X軸が示されている。マーク Mkの Y(y) 軸方向に関する配置の間隔は、図 2のサンプリング位置の間隔の約 2倍 (例えばサン プリング間隔 lmmに対し 2mm)程度となっている力 これには限られない。また、図 4 (A)では、マーク Mkは、ボックスマークとして示されている力 これには限られず、十 字マークであってもよ 、し、 X軸方向に並んだライン ·アンド'スペース（LZS)パター ンと Y軸方向に並んだ L/Sパターンとの組合せのマークであってもよい。要は、マー ク Mkは、その 2次元位置座標を検出可能な形状のマークとなっていればよぐその 種類は問わない。
[0060] ステップ 201では、両ステージ WST, RSTの動特性がマークの Mkの転写位置の 位置ずれ量に影響しな!、程度の低!、走査速度 (低速)で、計測用レチクルのパター ン（パターン領域 PA内の各マーク Mk)をウェハ W上に転写し、その後、その転写さ れた各マーク Mkの像の上に重ねるように、露光条件としての補間変数 φ ^ = 1〜M )の値、非補間変数 ^(j = l〜M)の値を露光装置 100に設定した状態で、その露光 条件として指定された走査速度 (高速)で、走査露光を再度行う。なお、上述した低 速のときの露光条件としては、スキャン速度が 30mmZs、スキャン長最大、制御フ ーズについてはウェハステージ WSTが停止した状態から走査開始が設定される制 御フェーズなど力 設定される。
[0061] なお、実際の低速一高速重ねでは、低速で転写されたマーク Mkの像と高速で転 写されたマーク Mkの像とが重なることがな 、ように、低速での転写時と高速での転写 時とで、ウェハ Wの位置を XY平面内で若干ずらす (すなわち若干のオフセットをもた せる）ことになるが、本実施形態では、説明を簡単にするために、ウェハ W内の同一 位置に転写されるものとして説明する。また、ここでは、計測誤差を考慮して、同一の 露光条件 (すなわち、補間変数ベクトル Φの要素 (補間変数） Φ、非補間変数べタト ル Φの要素 (非補間変数） Φが同じ値である条件）について、複数回の低速一高速 重ね露光を行っておくのが望ましい。また、複数の露光条件について、上記の低速 一高速重ね露光を行う。なお、この低速一高速重ね露光が行われたウェハ wは、不 図示のデベロツバで現像される。
[0062] 図 4 (B)には、同一 y位置での 3つのマーク Mkに対応する、低速の走査露光で転 写された転写像と高速の走査露光で転写された転写像との位置ずれの様子の一例 が示されている。図 4 (B)においては、低速で転写された同一 y位置の 3つのマーク Mkの転写像が点線で示され、高速で転写された同じマーク Mkの転写像が実線で 示されている。図 4 (B)においては、両ステージ WST、 RSTの動特性により発生する 低速で転写されたマーク Mkの像の転写位置と、高速で転写されたマーク Mkの像の 転写位置とのずれが強調して示されて 、る。
[0063] 図 3に戻り、続くステップ 203では、すべての低速時及び高速時のマーク Mkの転 写像の位置ずれ量を、所定の計測装置 (例えばァライメント系 AS)で計測する。
[0064] 続くサブルーチン 205では、これらの同一 y位置における 3つのマーク像の位置ず れ量に基づいて、サンプリング位置 y (k= l〜d num)における X軸方向の補正量 dx〜dx 、 Y軸方向の補正量 dv〜dy 、 θ z方向の補正量 d Θ 〜d 0 を求 める。
[0065] このサブルーチン 205では、まず、図 5に示されるように、ステップ 301において、上 述の如ぐ同じ露光条件 (補間変数 φ、非補間変数 Φの値が同じである条件)の下 で複数回の低速一高速重ねを行った場合に得られた計測結果を、同じ露光条件の 計測結果のグループにグループ分けする。続いて、ステップ 303において、同じダル ープ内の計測結果において、位置ずれ量の絶対値が予め設定された閾値を超えて いたものについては、外れ値として計測結果から除外する。そして、ステップ 305に おいて、残った計測結果に含まれる同一マーク（同一バーニア）での位置ずれべタト ルの平均ベクトルを算出する。
[0066] 続いて、ステップ 307において、同一 Y位置における 3つのマークに対応する位置 ずれ量から、図 4 (B)に示される、低速と高速との間の位置ずれ量のベクトルを示す モデルとしての直線 Y=ax+bの傾き aと切片 bとを、例えば最小二乗法を用いて求 める。そして、ステップ 309において、求められた直線に基づいて、ショット領域の中 心（ショットセンタ）を原点とするショット内座標 Yにおける X軸方向の位置ずれ量 MX ( Y)、 y軸方向の位置ずれ量 MY (Y)、 Θ z方向の位置ずれ量 M θ (Y)を算出する。 ここで、 3つのマーク Mkに対応する X軸方向の位置ずれ量の平均値を MX (Y)とし て求め、直線の切片 軸方向の位置ずれ量 MY (Y)とし、 tan— 1 (a)を、 0 z方向の 位置ずれ量 M 0 (Y)として求める。
[0067] 続くステップ 311では、これらの補正量の操作変数を、ショット中心を原点とするショ ット内座標の Y位置である Y力 露光開始位置を原点とするショット内座標 yに変換
i k する。
[0068] 次のステップ 313では、求められた X軸方向の補正量 MX (y )、 y軸方向の補正量
k
MY(y )、 θ ζ方向の補正量 Μ Θ (y )に対するインバースフィルタを用いたデコンボリ k k
ユーシヨンを行う。ウェハ W上に転写されるマーク Mkの転写像は、計測用レチクル上 のマーク Mkが照明領域 IAR内を通過する間におけるウェハ W上に投影されたマー ク Mkの像のコンボリューシヨンの結果である。したがって、レチクルステージ RSTのあ るサンプリング位置での補正量を精度良く得るためには、その位置ずれ量の計測結 果に対してデコンボリューシヨンを行い、各サンプリング位置での両ステージ WST、 R STの相対位置の位置ずれ量を復元するのが望ましいのである。
[0069] ここで用いられるインバースフィルタにつ!/、て説明する。まず、補正マップのサンプ リング間隔を p [mm]であるとすると、 kp =yとし、上記ステップ 311で得られた計測 s s k
結果を、次式のように表現することができる。
[0070] [数 8]
R(kps),k = l,2,'"(9)
一方、サンプリング間隔 p [mm],照明領域 IARのスリット幅 w[mm]に対応する移 s
動平均フィルタは、周波数空間（％とする）では、次式で示される Sine関数 S ( % )に
0 なる。このフィルタ力 マーク Mkの像の転写結果のコンボリューシヨンに寄与するフィ ノレタとなる。
[0071] [数 9] sin^/ /(11 w))
S0(X) = •(10)
πχ/ /w) これを、サンプリング周波数お)で標本化すると、次式が得られる c
s
[0072] [数 10]
S。(kcos) = ^¾^ ,k = 0，U，… … (11)
πω5/(1/ w) は、一を上回らない最大の整数を示す
Figure imgf000020_0001
W 上記コンボリューシヨンに寄与するフィルタのインバースフィルタのサイズをサンプリ ング間隔単位で 2 a + 1とする（ exは整数)。上記式（11)の逆数を逆フーリエ変換す ると、インバースフィルタを次式のように求めることができる。
[0073] [数 11] cos)
5 ··· (12)
Figure imgf000021_0001
ただし、 m = - ,-a + 1,-α + 2,... ,0,..., -2,α-1,α なお、このインバースフィルタの両端を滑らかにするため、窓関数として、ハユング 窓関数 W(mp )を採用すると、インバースフィルタ S (mp )が得られる。ハユング
s in vl s
関数 W (mp )及びインバースフィルタ S (mp )は、次式で示される。
s invl s
[0074] [数 12]
Si mPs) = ^E^¾l…ひ 3) N= ∑Smv0(mps)xW(mps)
m=-a
W(x) = l + cos(2 X/M) M = (2a + i)ps
そこで、図 5に戻り、ステップ 313では、上記式（13)に示されるインバースフィルタを 用いて、次式で示されるように、上記ステップ 311で得られた計測結果 R(kp )に対し
s デコンボリューシヨンを行う。
[0075] [数 13] (mps)xSinvl(mPs -kps))-(14)
Figure imgf000021_0002
ここで、 R (kp )は、デコンボリューシヨン後の計測結果である。
d s
[0076] 次のステップ 315では、ショット内座標の各 y位置 yにおける x軸方向の補正量 MX k
(y )、 y軸方向の補正量 MY (y )、 θ ζ方向の補正量 Μ Θ (y )に対し、レチクルステ k k k
ージ RSTが十分に追従できる周波数以下の成分のみ補正することができるように、 上記ステップ 313で得られた計測結果に対し、追従可能な周波数付近の周波数を力 ットオフ周波数とするローパスフィルタをかける。このようなローパスフィルタとしては、 例えば、移動平均フィルタや、 Sine関数などを用いた一般的なローパスフィルタなど を適用することができる。
[0077] 続いて、ステップ 317では、ローパスフィルタがかけられた後の各 y位置 yにおける x k 軸方向の補正量 MX (y )、 y軸方向の補正量 MY (y )、 θ ζ方向の補正量 Μ Θ (y ) k k k を用いた補間により、サンプリング位置 y、 y、 · ··、 y における x軸方向の補正量 dx
1 2 d_num
、 y軸方向の補正量 dy、 Θ z方向の補正量 d Θ を求める。補間の方法としては、所 k k k
定次数の関数での補間法や Sine関数を用いた補間法など、様々な方法を適用する ことができる。ステップ 317終了後は、サブルーチン 205の処理を終了する。
[0078] 図 3に戻り、次のステップ 211では、図 4 (A)に示されるパターン力 理想的に（その 位置ずれ量を 0とみなせる状態で)転写され形成された基準ウェハをウェハ Wの代わ りに、ウェハステージ WST上にロードし、その理想的なパターン像の上に重ね合わ せるようにして、上述した低速の条件のスキャン速度、最長のスキャン長で重ね合わ せ露光を行い、次のステップ 213では、下地のマーク Mkと、重ね合わせ転写された マーク Mkの像の位置ずれ量を計測する。次のステップ 215では、上記ステップ 213 で計測された位置ずれ量に基づいて、静的マップ R (y' )
S を作成する。この作成の要 領は、サブルーチン 205における動的マップ R (y)の作成要領とほぼ同じである。
D
[0079] 次のステップ 217では、これまでに作成された（φ 、 Φ )〜（φ 、 Φ )という露光条
1 1 M M
件の各組合せでの動的マップ R (y; φ
D 1、 Φ
1 )〜R (y; (ί>
D 、 Φ )と、静的マップ R (y
S
' )とを格納する。格納された動的マップ R (y; φ、 Φ )の一群は、マザ一マップとして
D j j
それぞれの補間変数、非補間変数（φ 、 Φ )〜（φ 、 Φ )と対応付けされてデータ
1 1 M M
ベースに登録される。
[0080] <露光動作 >
上述した補正マップの作成終了後、露光装置 100において一連の露光動作が開 始される。以下では、この露光動作について説明する。前述のように、この露光動作 は、主制御装置 20の露光動作タスクの制御により実行される。この露光動作タスクは 、まず、露光対象となるウェハ W上の回路パターン等の設計情報が含まれるプロセス プログラムデータファイルを、不図示の上位装置（露光装置 100が稼動するプロセス を管理するホストコンピュータ）力 取得し、露光に必要なレチクル Rのロード、ウェハ Wのロード、各種ァライメント、露光条件の設定などの準備処理を行う。そして、準備 処理終了後、露光レシピに含まれる設定情報のうち、両ステージ WST、 RSTの駆動 に必要なショットマップ（ショット配置）、ショット領域の露光順、ショットサイズ、ウェハス テージ WSTの制御フェーズなどに関する情報を読み出し、読み出された情報に基 づいて、両ステージ WST、 RSTに対する目標位置指令群（すなわち両ステージ WS T、 RSTの目標軌道）を作成する。そして、主制御装置 20は、ステージ制御装置 19 に対し、露光開始を指示するとともに、次の露光対象となるショット領域に対する走査 露光を行うための両ステージ WST、 RSTの目標位置指令のプロファイルデータをス テージ制御装置 19に送信する。
[0081] ステージ制御装置 19は、受信した両ステージ WST、 RSTの目標位置指令のプロ ファイルデータに基づいて、両ステージ WST、 RSTのフィードバック制御系に対しサ ンプリング間隔毎に目標位置指令を入力することにより、両ステージ WST、 RSTの 位置制御を行い、両ステージ WST、 RSTの同期走査を行う。また、これと同時に、照 明系 10による照明光 ILの照射を開始して（可動レチクルブラインドを両ステージ WS T、 RSTと同期させて）走査露光を行い、レチクル R上のパターンをウェハ W上に転 写する。
[0082] ところで、露光動作タスクは、この露光動作を開始するに当たり、上述の補正処理タ スクを起動させる。図 6には、主制御装置 20における補正処理タスクの処理アルゴリ ズムを示すフローチャートが示されて ヽる。
[0083] 図 6に示されるように、まず、この補正処理タスクでは、露光動作タスクにおいて主 制御装置 20からステージ制御装置 19に対し露光開始指示がなされるのに先立って 、ステップ 401→403→405→407→409の処理を行う。まず、ステップ 401【こお!ヽ て、露光レシピに含まれる設計情報のうち、補間変数、非補間変数として設定された 露光条件の設定値を取得し、ステップ 403において、補正条件、すなわち補間変数 ベクトル φ *、非補間変数ベクトル Φ*を設定する。そして、ステップ 405において、露 光動作タスクにおいて設定された最初のショット領域に対する走査露光を行う際の露 光量を取得する。この露光量に基づいて、スキャン速度が決定される。
[0084] 次のステップ 407では、設定された補間変数ベクトル φ 非補間変数ベクトル Φ*に 基づいて、マザ一マップの中から動的マップ R (y; *, Φ*)を抽出し、それらの集合 を作成する。
[0085] ここで、マザ一マップの中に、今回決定された露光条件（上記の補正条件に対応） に完全に適合する動的マップ R (y) )の
D が存在した場合には、その動的マップ R (y
D
みを抽出し、それを後述する両ステージ WST、 RSTの相対位置補正に用いればよ い。逆に、今回の露光条件に適合する動的マップ R (y)
D が存在しな力つた場合には
、マザ一マップの中から、補間を行うためのその周辺の動的マップ R (y)を幾つか選
D
び出し、その動的マップ R (y)の集合を作成する必要がある。
D
[0086] 上記ステップ 403にお 、て設定された補間変数ベクトル φ *、非補間変数ベクトル
Φ*を次式で表す。
[0087] [数 14]
Figure imgf000024_0001
このように、補間変数ベクトル φ *は、 m次元のベクトルである。この補間変数べタト ル Φ *での動的マップ R (y; *, Φ*)を補間により作成するためには、この補間変数
D
ベクトノレ φ ベクトル空間である m次元空間内における軸（ベクトルの各要素に対応 する軸)方向に補間変数ベクトル φ *を挟み込むような位置関係となる 2つの補間変 数ベクトルを軸ごとに選択する必要がある。したがって、ここで選択される補間変数べ タトル、すなわちマザ一マップ力も選択される動的マップの数は、 2m個となる。
[0088] ここで、選択される動的マップ 1つ 1つに l〜2mまでの番号を付与する。今回の補間 変数ベクトル φ *の近傍にあり、その動的マップ l〜2mにそれぞれ対応する補間変数 ベクトルを φ [1]〜φ [2m]とすると、補間に用いる l〜2mまでの動的マップ R (y; φ [
D
] , Φ*)を求めるキーを、以下の表のようにまとめることができる。
[0089] [表 1] 番号 非補間変数べクトル 補間変数べクトル
1 φ* Φ [ 1 ]
2 φ* Φ [ 2 ]
；
2 m Φ* Φ [ 2™] すなわち、ここでは、非補間変数ベクトル Φがベクトル Φ*と同一で、補間変数べタト ル φ *の近傍にある 2m個の補間変数ベクトル Φ [1]〜Φ [2m]に対応する動的マップ R (y)をそれらのベクトルをキーとして、マザ一マップ力も選択するようになる。
D
[0090] ここで、補間変数ベクトル φ *の近傍にある補間変数ベクトル Φ [1]〜 Φ [2m]の選択 方法について説明する。補間変数 φ (1= 1、 2、 · ··、 m)の代表値の中で、補間変数 ベクトル φ *の補間変数 φの値 φ *を超えな 、最大の Φを Φ とし、 Φ *を下回らな ヽ
1 1 min,l 1
最小の Φを Φ とすると、 Φ を各要素とする補間変数ベクトルと、 Φ を各要素
1 max,l min,l max，l
とする補間変数ベクトルは、次式で表される。
[0091] [数 15]
•(18)
Figure imgf000025_0001
なお、 φ ≠ φ であることは勿論である。 φ はそれぞれ、選択 min,l max,l max、 Φ . される補
min
間変数ベクトル φ [1]と φ [2m]となる。以下では、便宜上、この 、 φ を、補間変
max min
数の両端とも呼ぶ。この場合、その他の Φ [2]、 · ··、 φ [2m— は、補間変数の両端とと もに示せば次式で表される。
[数 16] Φπταχ,Ι Φπι ,Ι Φπΐίΐχ,Ι
Φηΐ3χ,2 Φηιίη,2
φ[1] = max,3 , Φ[2] = , ΦΡ] = Φιηϊη,3 ,…… ] = ΦΠΙΗΧ,3 •••(19) ψ Tmax,m ψ τ max,m ψ Tmax,m Φιη3χ,ηι すなわち、 φ [1]〜φ [2m]に対応する動的マップ R (y; φ [1] , 0>*)〜R (y; φ [2
D D
m] , Φ*)がマザ一マップの中から選択されるようになる。
[0093] 次のステップ 409では、選択された動的マップ R (y; φ [1] , 0>*)〜R (y; φ [2m] ,
D D
Φ*)を用いた補間により、補間変数ベクトル φ *に適合した補正マップを作成する。そ の補間式は、次式で表される。
[0094] [数 17]
Figure imgf000026_0001
ここで、上記ステップ 409の補間について、より具体的に説明する。ここでは説明を 簡単にするため、補間変数 Φを、スキャン速度とスキャン長の 2つのみであるものとす
1
る。この場合、補間変数ベクトル Φは、次式のように表されるものとする。
[0095] [数 18]
Figure imgf000026_0002
Figure imgf000026_0004
ここで、 s、 vは、スキャン長、スキャン速度である。この場合、動的マップが取得され ている補間変数ベクトル Φを、次式で表すものとする。
J
[数 19]
Φ」 •(22)
Figure imgf000026_0003
ここで、スキャン長 Sの代表値の数力 つであり、スキャン速度 Vの代表値の数力 つ であったとすると、動的マップが取得された補間変数ベクトル φの総数は 16というこ とになり、非補間変数 Φの組合せの総数に 16を欠けたものが動的マップの総数とな る。
[0097] 図 7には、この補間変数ベクトル φのベクトル空間が模式的に示されている。このべ タトル空間では、横軸をスキャン長 sとし、縦軸をスキャン速度 Vとして示されており、動 的マップ R (y; φ、 Φ*)が取得された補間変数ベクトル φのポテンシャルを示す位
D j j
置座標が白丸で示されて 、る。
[0098] 図 6のステップ 403で設定された補間変数であるスキャン長が s*であり、スキャン速 度が Vであるとし、今回設定された補間変数ベクトル φ *= (s*, V )のポテンシャルを 示す位置座標が、図 7中の黒丸で示されるものとすると、このベクトルの近傍にある 4 つ（22個）の補間変数ベクトル (動的マップが取得されて!、る補間変数ベクトル）が、 補間用の補間変数べ外ル φ [1]〜φ [4]として選択され、選択されたべ外ルに対 応する動的マップを用いた補間が行われる。
[0099] 図 7では、選択された 4つの補間変数ベクトル φ [1]〜 φ [4]に対応する点がグレイ 表示されている。ここで、図 7に示されるように、スキャン長の設定値 s*力 線分 s〜s
1 2 を t : 1— t〖こ内分し、スキャン速度の設定値 V*が、線分 V〜vを w: 1— wに内分する点
1 2
であったとする。この場合、補正変数ベクトル Φ *に対応する動的マップにおける補正 量は、次式で得られる。
[0100] [数 20]
R*(y^ ,0*) = t w - R(y^[l],0*) + t - (l - w) - R(y^[2],0*)
+ (l - t) - w - Κ( ;φ[3],Φ*) + (l - t) - (l - w) - R(y^[4],0*) 〜(23) なお、この式（23)が上記式（20)に対応する。上記式（23)において、 R(y)は、そ の補正マップ内の dx , dy , d Θ のいずれかが代入されることとなる。
k k k
[0101] ところで、図 8に示されるように、設定された補間変数ベクトル φ *が、代表値で仕切 られる領域の境界線上にある場合を考える。この場合には、 φ [1]と φ [2]とに関す る係数はすべて 0となるので、 φ [3]に対応する動的マップと、 φ [4]に対応する動的 マップとで補間を行うことになる。
[0102] また、図 9に示されるように、代表値の補間変数ベクトル ^^ s ie))の点に よって囲まれる領域の外側に、設定値の補間変数ベクトル Φ *が存在する場合には、 代表値の補間変数べ外ル Φ [1]〜Φ [2m]を用いた補間をすることができないので、 その最も近傍の補間変数ベクトルをそのまま用いることができる。図 9に示される例で は、最も近い補間変数ベクトル (グレイ表示されている補間変数ベクトル）が選択され ている。すなわち、ここでは、補間変数の設定範囲の端に対応する代表値において、 補正マップにおける補正量を飽和させるようにする。
[0103] なお、図 9に示される場合のように、代表値の補間変数ベクトル φ (j = l〜2m (16) ) の点によって囲まれる領域の外側に、設定値の補間変数ベクトル φ *が存在する場合 には、設定値の補間変数ベクトル φ *での補正量を、 16個の補間変数ベクトル Φ [1] 〜 Φ [2m]の補正マップに基づ 、て外分演算により求めるようにしてもよ!、。
[0104] この場合にどのような方法を選択するかは、補間変数の性質に応じて変更すること ができる。例えば、スキャン速度 v<vの領域に補間変数ベクトル φ *が設定されてい
0
た場合には、補正量を完全に 0にするようにしてもよい。
[0105] 図 6に戻り、ステップ 409終了後、次のステップ 411では、全ショット領域に対する露 光が終了した力否かを判断する。この判断は、ステージ制御装置 19から最後の露光 対象となるショット領域の露光完了通知が行われた時点で、肯定されるようになる。判 断が肯定されれば補正処理タスクを終了し、否定されればステップ 413に進む。
[0106] ステップ 413では、次の露光対象となるショット領域の走査露光の際のレチクルステ ージ RSTの目標位置指令のプロファイル (軌道指令)が露光動作タスクにより作成済 みとなるまで待つ。この待ちの間、補正処理タスクでは、ステップ 411で、全ショット領 域に対する露光が完了した力否かを判断を繰り返し行い、その判断が肯定された場 合には処理を終了する。
[0107] 露光動作タスクにぉ 、てレチクルステージ RSTの目標位置指令のプロファイル（軌 道指令）の作成が完了すると、ステップ 413における判断が肯定され、ステップ 415 に進む。ステップ 415では、次のショット領域に対する露光をするに際し露光量が変 更されたか否かを判断する。 [0108] すなわち、場合によっては、各ショット領域の走査露光の間に、照明光 ILの照射量 を不図示のセンサ等で計測し、ショット領域における平均照射量を算出することがあ る。この場合、その平均照射量が目標値よりも少な力つたときには、スキャン速度を現 在の設定されている速度よりも低速に設定しなおし、平均照射量が目標値よりも多か つたときには、スキャン速度をより高速に設定しなおす必要が生じる。このような場合 には、ステップ 415における判断が肯定され、ステップ 405に戻る。すなわち、このよ うな露光量の変更する必要があれば、変更された露光量に応じた露光条件での補正 マップを改めて作成する必要があるため、ステップ 405〜409の処理を再び行って、 変更された露光条件に適合した補正マップを作成する。
[0109] ここで、露光量が変更されたとしても、そのために補間に用いる動的マップを変更 する必要がない場合には、ステップ 405に戻る必要はなぐステップ 409に戻り、補間 演算を再実行するだけでもよ 、。
[0110] なお、ウェハの設計情報において、ショット領域毎に露光量が変更するように設定 されている場合にもステップ 415が肯定され、補正マップの再作成（更新）が行われる
[0111] ステップ 415で判断が否定された後に行われるステップ 417では、静的マップの読 み出しを行い、ステップ 419では、レチクルステージ RSTの目標軌道指令に、動的マ ップの補正量と静的マップの補正量とを加算して得られる補正量を加算する。ステツ プ 419終了後は、再びステップ 411に戻る。ステップ 411に戻った後は、ステップ 41 1にお 、て判断が肯定されるまで、ステップ 411〜ステップ 419の処理が繰り返される
[0112] 補正量が加算されたレチクルステージ RSTの目標軌道指令は、露光動作タスクに よりステージ制御装置 19に送られる。ステージ制御装置 19により、レチクルステージ RSTの位置を制御しつつ、走査露光が行われる。
[0113] 以上詳細に説明したように、本実施形態によると、主制御装置 20が、同期走査中 におけるレチクル Rとウェハ Wとの投影光学系 PLの光軸に直交する 2次元面 (XY面 )内の相対位置ずれ量に関するノンパラメトリックな情報としての補正マップ Rに基づ
C
いて、同期走査中のレチクルステージ RST (レチクル R)とウェハステージ WST (ゥェ ハ w)との相対位置を補正するので、モデルィ匕誤差を考慮する必要がなくなる。この 結果、レチクルステージ RST (レチクル R)とウェハステージ WST (ウェハ W)との相対 位置の補正における補正残差を低減し、両者の同期走査が可能となるので、転写形 成されるショット領域のショットディストーションを低減し、高精度な露光を実現すること が可能となる。
[0114] また、本実施形態によると、ノンパラメトリックな情報として、両ステージ WST、 RST の同期走査の走査方向に関する各サンプル位置での相対位置ずれの補正量を含 む補正マップを用いている。この補正マップは、予め計測された相対位置ずれ量に 基づくものであり、モデルィ匕などによりパラメトリック化されていない情報であり、この補 正マップを用いて、両ステージ WST、 RSTの相対位置の補正を行うことにより、モデ ル化誤差のな 、制御を実現することが可能となる。
[0115] 露光条件をパラメータとしない補正マップを用いて補正を行うには、露光条件に応 じた複数の補正マップを用意する必要がある。したがって、補正マップの数は、多け れば多いほど、両ステージ WST、 RSTの相対位置の制御精度が向上するようになる 力 補正マップの数は、装置内の記憶容量等を考慮して判断すればよい。
[0116] また、本実施形態によると、補正マップとして、露光条件に依存する相対位置ずれ の補正量の動的な補正マップ (動的マップ R (y; φ、 Φ ) )と、露光条件に依存しな
D j j
い相対位置ずれの補正量の静的な補正マップ (静的マップ R (y; Φ、 Φ ) )とを用い
S j j
る。このように、補正マップを露光条件に依存するものとしないものとに分解すれば、 露光条件に応じたフレキシブルな補正が可能となる。
[0117] 例えば、走査露光中では、静的マップ R (y； φ、 Φ )の補正量に、そのとき設定さ
s j j
れていた露光条件に対応する動的マップ R (y; φ、 Φ )の補正量をさらに加算して、
D j j
両ステージ WST、 RSTの補正を行えば、どのような露光条件の下であっても、それら をパラメータとしない、ノンパラメトリックな両ステージ WST、 RSTの相対位置の補正 が可能となる。すなわち、設定される可能性がある複数の異なる露光条件それぞれ に対応する動的マップを複数用意しておき、設定された露光条件に対応する動的マ ップを用いたノンパラメトリックな補正が可能となる。
[0118] なお、本発明では、動的マップと静的マップとに分割することなぐ複数の異なる露 光条件それぞれに対応する補正マップを用意するようにしてもよいが、動的マップは 、上述した低速一高速重ね露光の露光結果力 容易に得られ、静的マップは、基準 ウェハから容易に得られるため、本実施形態のように、補正マップを露光条件に依存 するものとしないものとに分解すれば、補正マップの補正量の精度を高めることがで きる。
[0119] また、本実施形態によると、所定の露光条件に対応する動的マップがない場合に は、動的マップが得られている複数の露光条件の中から、露光条件の近傍の複数の 露光条件を選択する。続いて、選択された複数の露光条件での動的マップを用いた 補間演算により、指定された露光条件での動的マップを作成する。そして、作成され た動的マップを用いて、同期走査中の両ステージ WST、 RSTの相対位置を補正す る。これにより、露光条件の中に連続値をとりうる露光条件があり、補正マップが取得 されて 、な 、露光条件が設定されて 、たとしても、その露光条件に応じた両ステージ の相対位置の高精度な補正を実現することが可能となる。
[0120] また、本実施形態では、補間演算は、連続した値をとる露光条件 (すなわち補間変 数）についてのみ行われ、離散的な設定状態しかとらない非補間変数については、 行われない。このようにすれば、補間を行う露光条件の数を少なくして、補正演算に 要する時間を短くすることができる。
[0121] また、本実施形態では、ショット領域毎に露光条件が変更されたか否かの判断を行 い、露光条件が変更されていれば、変更後の露光条件に合わせて、補正マップを上 述した補正などを行って作成し直す。これにより、露光条件がウェハ Wの複数のショ ット領域に対する露光中に変更されたとしても、その条件に合わせた高精度な補正を 行うことが可能となる。
[0122] また、本実施形態では、走査露光におけるレチクルステージ RSTの目標位置の補 正に先だって、補正マップの作成を行う。具体的には、照明光 ILに対し、複数の計 測用パターンが形成されたレチクル Rとウェハ Wとを複数の異なる露光条件の下で同 期走査することにより、走査露光を行って、各露光条件での複数の計測用マーク Mk の転写結果を取得し、取得された転写結果に基づいて、各計測用マーク Mkの転写 位置の位置ずれ量を検出し、検出された各計測用マーク Mkの転写位置の位置ず れ量に基づいて、各露光条件に対応するノンパラメトリックな補正マップを算出する。 このため、実際の露光結果力 計測された位置ずれ量に基づく補正マップを補正に 用いることができるので、両ステージ WST、 RSTの高精度な補正を実現することが可 能となる。
[0123] なお、本実施形態では、各露光条件について複数回の走査露光を行い、各マーク の転写像の位置ずれ量の平均値に基づいて補正量を算出した。これにより、転写時 に発生する偶然誤差や、計測装置における計測誤差に影響を受けな!/、位置ずれ量 を求めることが可能となる。また、露光結果に対しローパスフィルタをかけているので、 滑らかな補正が可能となる。
[0124] また、本実施形態では、照明光 ILが照射される照明領域 IARのスキャン方向に関 する幅に応じたインバースフィルタを用いて、各計測用のマーク Mkの転写位置の位 置ずれ量をデコンボリューシヨンし、デコンボリューシヨンされた各計測用マーク Mkの 転写位置の位置ずれ量に基づ 、て、レチクルステージ RSTとウェハステージ WSTと の投影光学系 PLの光軸 AXに直交する 2次元 XY位置座標の相対位置ずれ量に関 するノンパラメトリックな情報を検出する。ウェハ W上に転写形成されるマーク Mkの 像は、レチクル R上のマーク Mkが照明領域 IARを通過する間にウェハ W上に投影さ れる像のコンボリューシヨンの結果であるため、その露光結果に対しデコンボリューシ ヨンを行えば、両ステージ WST、 RSTの実際の相対位置の位置ずれを精度良く求め 、高精度な補正を可能とする補正マップを取得することができる。
[0125] なお、高精度な補正を可能とする補正マップを高精度に取得する方法は、上述し た方法には限られない。
[0126] 図 10には、上記実施形態におけるサブルーチン 205の変形例であるサブルーチ ン 205'のフローチャートが示されている。図 10に示されるように、このサブルーチン 2 05 'では、ステップ 501〜ステップ 517において、図 5のサブルーチン 205のステップ 301〜ステップ 317と同じ処理（但し、ステップ 313のデコンボリューシヨンに対応する ステップは含まれな 、）を行うので、これらのステップにつ ヽては説明を省略する。
[0127] 次のステップ 519では、図 3のステップ 217と同様にしてステップ 517で求められた サンプリング位置での補正量に基づ 、て、露光条件の代表値の組合せそれぞれに ついて動的マップを更新する。これまで求められた動的マップを R (y; φ、 Φ )とし、
J J j 今回算出された位置ずれ量に基づく補正残差 (追従残差)を E (y; φ、 Φ )とすると、 j j j 補正マップ R (y; φ、 Φ )は、さらに、補正残差だけ補正量が増加するように、次式を
J j J
用いて更新される。
[0128] [数 21]
R,(y^J,0J) = J(y^J,Oj) + EJ (y^J,0J) - -(24)
続くステップ 521において、図 3のステップ 201と同様に、低速一高速重ね露光を 行う。ただし、ここでは、高速での露光においては、保存している補正マップを用いて レチクルステージ RSTの目標位置を補正しつつ露光を行う。
[0129] 次のステップ 523では、図 3のステップ 203と同様に、位置ずれ量の計測を行い、 続くステップ 525では、位置ずれ量の平均が、予め設定された閾値より小さいか否か を判断する。この判断が肯定されれば、サブルーチン 205 'を終了し、否定されれば ステップ 501に戻る。
[0130] すなわち、このサブルーチン 205，では、ウェハ W上における各計測用のマーク M kの転写位置の位置ずれ量が許容範囲内となるまで、ステップ 501〜ステップ 525が 繰り返され、過去に得られた位置ずれ量を用 ヽて各露光条件にそれぞれ対応する動 的マップを更新し、更新された動的マップに基づ ヽて記同期走査中の両ステージ W ST、 RSTの相対位置を補正した状態で、走査露光を行う。このように、補正残差が 許容範囲内となるまで動的マップを更新するようにすれば、動的マップの補正量を、 補正残差がほぼ零となる補正量に追い込むことができ、前述のデコンボリューシヨン を行う場合と同様に、補正残差を低減し、その補正精度を向上させることが可能とな る。
[0131] なお、ステップ 525における追い込みの終了判断条件は、位置ずれ量の指標値 (こ の例では平均）と閾値との比較に限られない。追い込み回数を固定としてもよいし、 位置ずれ量の指標値の変動が所定範囲内となったら追い込みを終了するようにして もよい。また、静的マップの作成においても、同様に、補正残差が許容範囲内となる まで、低速一高速重ね露光を繰り返して静的マップを更新していけば、補正残差を 低減することができるのは勿論である。
[0132] なお、上記実施形態では、作成する補正情報を、ノンパラメトリックな補正マップとし たため、補正情報をパラメトリックな補正関数とするよりも、補正量を追い込みやすく なっている。したがって、補正情報を補正マップとすれば、追い込み回数が少なくなり
、補正情報の作成に要する時間を短縮することができる。
[0133] なお、上記実施形態のように、デコンボリューシヨンによる方法を採用した方力 上 記変形例の場合に比べて、補正マップの作成に要する時間を短縮することができ、 スループットの面では有利となる。
[0134] なお、上記実施形態では、非補間変数の 1つに、ウェハステージ WSTの制御フエ ーズなどがあるとしたが、このような制御フェーズとしては、例えば、主として、以下の
2つがあげられる。
[0135] (1)前ショット領域の走査露光後における減速に伴うウェハステージ WSTの走査方 向の速度が完全に零となつてから、 X軸方向（非走査方向）にウェハステージ WSTが ステップ移動し、そのステップ移動が完全に終了してから、次のショット領域の露光の ためのウェハステージ WSTの走査方向の加速を開始する制御フェーズ (これを制御 フェーズ 1とする）
[0136] (2)前ショット領域の走査露光後における減速に伴うウェハステージ WSTの走査方 向の速度が完全に零となる前に、 X軸方向にウエノ、ステージ WSTがステップ移動し 、そのステップ移動中にウェハステージ WSTの走査方向に関する進行方向が反転 し、次のショット領域に対する走査露光を開始する制御フェーズ (これを制御フェーズ 2とする）
[0137] 制御フェーズは、両ステージ WST、 RSTの走査露光中の動特性に多大な影響を 与える。例えば、上記制御フェーズ 1の場合には、スキャン速度等を変更しても、マー ク Mkの像の位置ずれ量がほとんど変わらないが、上記制御フェーズ 2の場合には、 スキャン速度に応じて、マーク Mkの像の位置ずれ量が大きく変化するような場合もあ る。
[0138] このように、非補間変数の設定によっては、補間変数の中には、両ステージ WST、 RSTの動特性に対する感度が小さくなるようなものもある。このような場合、その補間 変数を、補間変数ベクトルに含めないようにしてもよい。すなわち、非補間変数の設 定如何によつては、補間変数の数を減らすことも可能である。このようにすれば、作成 する補正マップの数を減らすことができるようになり、スループットに有利である。
[0139] なお、非補間変数としては、上述したようなものには限られない。例えば、ウェハ W のレジストの厚みや材質など、プロセスに応じた非補間変数を設定することも可能で ある。また、露光対象のショット領域の XY位置を非補間変数又は補間変数として設 定するようにしてもよい。非補間変数として設定する場合には、例えば、ウェハ Wを、 幾つかの領域 (例えば、中央部か、外周側か、 +Y側か、 Y側か、 +X側か、 -X 側力 など）に分割して、その値を設定することになる。
[0140] なお、上記実施形態では、静的マップの操作変数を、レチクルステージ RSTの Y位 置としたが、これには限られず、その操作変数を、ウェハステージ WSTの XY位置と するようにしてもよい。ウェハステージ WSTに設けられた移動鏡曲がりの成分力 レ チクルステージ RSTのそれよりも、大きい場合には、このようにした方が望ましい。
[0141] また、上記実施形態では、動的マップの操作変数を、露光開始からのレチクルステ ージ RSTの移動距離としたが、これには限られず、ショット領域の中心を原点とする 変数を動的マップの操作変数とするようにしてもょ 、。
[0142] なお、上記実施形態では、両ステージ WST、 RSTの相対位置を補正するために、 レチクルステージ RSTの目標軌道指令を補正したが、本発明はこれには限られない 。例えば、補正マップを用いて、干渉計 16の計測値を補正するようにしてもよい。ま た、静的マップを用いて、ウェハステージ WSTの位置を補正し、動的マップを用いて 、レチクルステージ RSTの位置を補正するようにしてもよいし、その逆であってもよい 。要は、結果的に、両ステージ WST、 RSTの相対位置力 補正マップの補正量だけ ずれるようになって 、ればよ！/、。
[0143] なお、上記実施形態では、ァライメント系 ASとして力 オファクシス方式の FIA系（ 結像式のァライメントセンサ）を用いる場合について説明したが、 FIA系に限らず、ァ ライメント系 ASとしては、 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する、あるいはその対象 マーク力も発生する 2つの回折光 (例えば同次数の回折光（± 1次、 ± 2次、……、士 n次回折光）、あるいは同方向に回折する回折光）を干渉させて検出するァライメント センサを単独であるいは適宜組み合わせて用いることができる。同次数の回折光を 干渉させて検出する場合、次数毎に回折光を独立に検出し、少なくとも 1つの次数で の検出結果を用いるようにしてもよ!、し、波長が異なる複数のコヒーレントビームをァ ライメントマークに照射し、波長毎に各次数の回折光を干渉させて検出してもよい。ま た、ァライメント系 ASは、 TTR (Through The Reticle)方式、 TTL (Through The Lens )方式、またオファクシス方式の何れの方式であっても構わな!、。
[0144] また、本発明は上記実施形態の如き、ステップ'アンド'スキャン方式の露光装置に 限らず、プロキシミティ方式の露光装置 (X線露光装置等)を始めとする各種の走査 型露光装置にも全く同様に適用が可能である。例えば、プロキシミティ方式の走査型 露光装置などの場合、投影光学系は存在しないが、制御装置が、同期走査中にお けるマスクと物体との 2次元面内の相対位置ずれ量に関するノンパラメトリックな情報 に基づ!/、て、マスクを保持するマスクステージと感応物体を保持する物体ステージと の駆動系を制御することにより、同期走査中のマスクと物体との相対位置を補正する 構成を採用することは可能である。この場合、上記実施形態と同様に、モデル化誤差 を考慮する必要がなくなり、これにより、マスクと物体との相対位置の補正における補 正残差を低減することができ、両者の高精度な同期走査、ひいては高精度な露光を 実現することが可能となる。
[0145] 上記実施形態では、光源として、 KrFエキシマレーザなどの遠紫外光源、 ArFェキ シマレーザ、 Fレーザなどの真空紫外光源、紫外域の輝線 (g線、 i線等)を発する超
2
高圧水銀ランプなどの他、 YAGレーザ、あるいは半導体レーザその他の各種高調 波発生装置を用いることもできる。例えば、真空紫外域の光を露光用照明光として用 いる場合に、上記各光源から出力されるレーザ光に限らず、 DFB半導体レーザ又は ファイバーレーザ力 発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例え ばエルビウム（Er) (又はエルビウムとイッテルビウム (Yb)の両方）がドープされたファ ィバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を 発生する高調波発生装置を用いることができる。 [0146] また、上記実施形態では、露光装置の照明光 ILとしては波長 lOOnm以上の光に 限らず、波長 lOOnm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、近年、 70nm以下のパターンを露光するために、 SORやプラズマレーザを光源として、軟 X 線領域（例えば 5〜 15nmの波長域）の EUV (Extreme Ultraviolet)光を発生させると ともに、その露光波長（例えば 13. 5nm)の下で設計されたオール反射縮小光学系 、及び反射型マスクを用いた EUV露光装置の開発が行われている。この装置にお いては、円弧照明を用いてマスクとウェハを同期走査してスキャン露光する構成が考 えられるので、力かる装置にも本発明を好適に適用することができる。この他、 X線、 又は電子線あるいはイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置に本発明を適 用してちょい。
[0147] この他、例えば国際公開第 99/49504号パンフレットなどに開示される、投影光 学系 PLとウェハ Wとの間に液体 (例えば純水など）が満たされる液浸型露光装置な どに本発明を適用してもょ 、。
[0148] また、本発明は、特開平 10— 163099号公報、特開平 10— 214783号公報 (対応 米国特許第 6, 341, 007号、第 6, 400, 441号、第 6, 549, 269号及び第 6, 590 , 634号明細書）、特表 2000— 505958号公報（対応米国特許第 5, 969, 441号 明細書)あるいは米国特許第 6, 208, 407号明細書などに開示されているようなゥェ ハを保持するウェハステージを複数備えたマルチステージ型の露光装置にも適用で きる。また、本発明は、特開 2000— 164504号公報 (対応米国特許第 6, 897, 963 号明細書などに開示されているように、ウェハステージ WSTとは別に計測ステージを 備えた露光装置にも適用できる。この場合、照射量モニタ 58や照度むらセンサ 21P を計測ステージに設けても良い。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、上記各公報及び対応米国特許明細書におけ る開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
[0149] また、上記実施形態の露光装置における投影光学系 PLは、屈折系、反射屈折系 、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍系、及び拡大系のいずれでも良い し、その投影像は倒立像及び正立像の 、ずれでも良 、。
[0150] なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン (ま たは位相パターン ·減光パターン)を形成した光透過型マスクを用いた力 光反射性 の基板上に所定の反射パターンを形成した光反射型マスクは勿論、これらのマスク に代えて、露光すべきパターンの電子データに基づ 、て透過パターンまたは反射パ ターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク（可変成形マスク）を用いてもよ い。このような電子マスクは、例えば米国特許第 6, 778, 257号明細書に開示されて いる。
[0151] なお、上述の電子マスクとは、非発光型画像表示素子と自発光型画像表示素子と の双方を含む概念である。ここで、非発光型画像表示素子は、空間光変調器 (Spatia 1 Light Modulator)とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調 する素子であり、透過型空間光変調器と反射型空間光変調器とに分けられる。透過 型空間光変調器には、透過型液晶表示素子 (LCD:Liquid Crystal Display)、エレク トロクロミックディスプレイ (ECD)等が含まれる。また、反射型空間光変調器には、 D MD (Digital Mirror
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Micro— mirror Device)、汉射 フ ~~ ,レ 、 反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（EPD:ElectroPhoretic Display)、電子 ぺーノ （又は電子インク）、光回折ライトバルブ（Grating Light Value)等が含まれる。
[0152] また、自発光型画像表示素子には、 CRT (Cathode Ray Tube)、無機 EL (Electro Luminescence)ディスプレイ、電界放出ディスプレイ（FED: Field Emission Display)ゝ プラズマディスプレイ（PDP:Plasma Display Panel)や、複数の発光点を有する固体 光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数 の発光点を 1枚の基板に作り込んだ固体光源アレイ（例えば LED (Light Emitting Di ode)ディスプレイ、 OLED (Organic Light Emitting Diode)ディスプレイ、 LD (Laser D iode)ディスプレイ等）等が含まれる。なお、周知のプラズマディスプレイ（PDP)の各 画素に設けられている蛍光物質を取り除くと、紫外域の光を発光する自発光型画像 表示素子となる。
[0153] さらに、 2つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウェハ上で合成し、 1回の スキャン露光によってウェハ上の 1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光 装置にも本発明を適用することができる。
[0154] なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体 (エネルギビームが照射される露 光対象の物体）はウェハに限られるものでなぐガラスプレート、セラミック基板、ある いはマスクブランクスなど他の物体でも良!、。
[0155] なお、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 イ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ェハ上に 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、半導体 素子などのマイクロデバイスだけでなぐ光露光装置、 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ェ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ェハ などが用いられる。
[0156] 半導体デバイスは、デバイスの機能 ·性能設計を行うステップ、この設計ステップに 基づ 、たレチクルを製作するステップ、シリコン材料力 ウェハを製作するステップ、 前述した実施形態の露光装置 100によりレチクルのパターンをウェハに転写するス テツプ、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。
産業上の利用可能性
[0157] 以上説明したように、本発明の露光方法及び露光装置、並びにデバイス製造方法 は、半導体素子などのマイクロデバイスの製造に適して 、る。

Claims

請求の範囲
[1] 照明光に対してマスク及び物体を所定の露光条件の下で同期走査させつつ、前記 マスクに形成されたパターンを前記物体上に転写する露光方法であって、
前記同期走査中における前記マスクと前記物体との 2次元面内の相対位置ずれ量 に関するノンパラメトリックな情報に基づいて、前記同期走査中の前記マスクと前記物 体との相対位置を補正する補正工程を含む露光方法。
[2] 請求項 1に記載の露光方法において、
前記パターンの転写は、前記パターンを投影光学系を介して前記物体上に投影す ることで行われ、
前記マスクと物体とは、前記投影光学系の光軸に直交する第 1移動面、第 2移動面 内でそれぞれ移動する露光方法。
[3] 請求項 1に記載の露光方法において、
前記補正工程では、
前記ノンパラメトリックな情報として、
前記同期走査の走査方向に関する各サンプル位置での相対位置ずれの補正量を 含む補正マップを用いる露光方法。
[4] 請求項 3に記載の露光方法において、
前記補正工程では、
前記補正マップとして、
前記露光条件に依存する相対位置ずれの補正量の動的な補正マップと、前記露 光条件に依存しな!、相対位置ずれの補正量の静的な補正マップとを用いる露光方 法。
[5] 請求項 4に記載の露光方法において、
前記補正工程は、
前記所定の露光条件に対応する前記動的な補正マップがない場合には、前記動 的な補正マップが得られている複数の露光条件の中から、当該露光条件の近傍の 複数の露光条件を選択する第 1副工程と；
前記選択された複数の露光条件での動的な補正マップを用いた補間演算により、 指定された露光条件での動的な補正マップを作成する第 2副工程と； 前記作成された補正マップを用いて、前記同期走査中の前記物体と前記マスクと の相対位置を補正する第 3副工程と；を含む露光方法。
[6] 請求項 5に記載の露光方法において、
前記補間演算は、前記連続した値をとる露光条件についてのみ行われる露光方法
[7] 請求項 1に記載の露光方法において、
前記補正工程に先だって、
前記照明光に対し、複数の計測用パターンが形成されたマスクと物体とを前記複 数の異なる露光条件の下で同期走査することにより、前記走査露光を行って、前記 各露光条件での前記複数の計測用パターンの転写結果を取得する取得工程と； 前記取得された転写結果に基づ 、て、前記各計測用パターンの転写位置の位置 ずれ量を検出する検出工程と；
前記検出された前記各計測用パターンの転写位置の位置ずれ量に基づ 、て、前 記各露光条件に対応する前記ノンパラメトリックな情報を算出する算出工程と;をさら に含む露光方法。
[8] 請求項 7に記載の露光方法において、
前記物体上における前記各計測用パターンの転写位置の位置ずれ量が許容範囲 内となるまで、前記取得工程と、前記検出工程と、前記算出工程とを繰り返し、 前記取得工程では、過去の前記算出工程における算出結果を用いて前記各露光 条件にそれぞれ対応する前記ノンパラメトリックな情報を更新し、更新されたノンパラ メトリックな情報に基づいて、前記同期走査中の前記マスク及び前記物体の相対位 置を補正しつつ、前記照明光に対してマスク及び物体を所定の露光条件の下で同 期走査させつつ、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して前記物体 上に転写する露光方法。
[9] 請求項 7に記載の露光方法において、
前記算出工程では、
前記照明光が照射される領域の前記走査方向に関する幅に応じたインバースフィ ルタを用いて、前記各計測用パターンの転写位置の位置ずれ量をデコンボリューシ ヨンし、
前記デコンボリューシヨンされた前記各計測用パターンの転写位置の位置ずれ量 に基づ!/、て、前記マスクと前記物体との前記投影光学系の光軸に直交する 2次元面 内の相対位置ずれ量に関するノンパラメトリックな情報を検出する露光方法。
[10] 請求項 1〜9のいずれか一項に記載の露光方法を用いて物体を走査露光し、該物 体上にパターンを形成するリソグラフイエ程を含むデバイス製造方法。
[11] マスクに形成されたパターンを物体上に転写する露光装置であって、
照明光により前記マスクを照明する照明系と；
前記マスクを保持して前記照明系からの照明光の光路を横切る第 1移動面内で移 動可能な第 1移動体と；
前記物体を保持して前記照明光の光路を横切る第 2移動面内で移動可能な第 2移 動体と；
前記照明光に対して前記マスク及び前記物体を所定の露光条件の下で同期走査 するために、前記第 1移動体及び第 2移動体を駆動する駆動装置と；
前記同期走査中における前記マスクと前記物体との 2次元面内の相対位置ずれ量 に関するノンパラメトリックな情報に基づいて、前記同期走査中の前記マスクと前記物 体との相対位置を補正する補正装置と；を含む露光装置。
[12] 請求項 11に記載の露光装置において、
前記パターンを前記物体上に投影する投影光学系を更に備え、
前記第 1移動面及び第 2移動面は、ともに前記投影光学系の光軸に直交する露光 装置。
[13] 請求項 11に記載の露光装置において、
前記補正装置は、前記ノンパラメトリックな情報として、前記同期走査の走査方向に 関する各サンプル位置での相対位置ずれの補正量を含む補正マップを用いる露光 装置。
[14] 請求項 13に記載の露光装置において、
前記補正装置は、 前記補正マップとして、前記露光条件に依存する相対位置ずれの補正量の動的な 補正マップと、前記露光条件に依存しな!、相対位置ずれの補正量の静的な補正マ ップとを用いる露光装置。
[15] 請求項 14に記載の露光装置において、
前記補正装置は、
前記所定の露光条件に対応する前記動的な補正マップがない場合には、前記動 的な補正マップが得られている複数の露光条件の中から、当該露光条件の近傍の 複数の露光条件を選択する選択装置と；
前記選択された複数の露光条件での動的な補正マップを用いた補間演算により、 指定された露光条件での動的な補正マップを作成する作成装置と；
前記作成された補正マップを用いて、前記同期走査中の前記物体と前記マスクと の相対位置を補正する相対位置補正装置と；を含む露光装置。
[16] 請求項 15に記載の露光装置において、
前記作成装置は、前記連続した値をとる露光条件についてのみ、前記補間演算を 行う露光装置。
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