(57)【要約】【課題】  非点収差補正にともなうスループットの低下を低減すること。 【解決手段】  非点収差を補正する状態可変の光学素子を含み、原版からの光を基板に投影する投影光学系と、基準マークを含み、基板を保持して移動する基板ステージと、投影光学系を介して基準マークを撮像する第１のスコープと、基板に形成されたアライメントマークを、投影光学系を介さずに撮像する第２のスコープと、投影光学系の光軸の方向において異なる基板ステージの複数の位置それぞれで第１のスコープに基準マークを撮像させて投影光学系の非点収差を求め、非点収差に基づき光学素子の状態を制御して投影光学系の非点収差の調整を行い、調整の後に第１のスコープに基準マークを撮像させ、光軸に直交する面内における調整による基準マークの位置ずれ量を求め、位置ずれ量に基づいて第２のスコープのベースライン値を補正する制御手段とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版を介して基板を露光する露光装置であって、   
非点収差を補正する状態可変の光学素子を含み、前記原版からの光を前記基板に投影する投影光学系と、
基準マークを含み、前記基板を保持して移動する基板ステージと、
前記投影光学系を介して前記基準マークを撮像する第１のスコープと、
前記基板に形成されたアライメントマークを、前記投影光学系を介さずに撮像する第２のスコープと、
前記投影光学系の光軸の方向において異なる前記基板ステージの複数の位置それぞれで前記第１のスコープに前記基準マークを撮像させて前記投影光学系の非点収差を求め、求められた前記非点収差に基づき前記光学素子の状態を制御して前記投影光学系の非点収差の調整を行い、前記調整の後に前記第１のスコープに前記基準マークを撮像させ、前記光軸に直交する面内における前記調整による前記基準マークの位置ずれ量を求め、求められた前記位置ずれ量に基づいて前記第２のスコープのベースライン値を補正する制御手段と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
基準マークを含み、前記原版を保持して移動する原版ステージを有し、
前記制御手段は、前記原版ステージの前記基準マークと前記基板ステージの前記基準マークとを前記第１のスコープに同時に撮像させて前記原版ステージの前記基準マークに対して前記基板ステージの前記基準マークが予め定めた相対位置関係になるように前記基板ステージの位置を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記原版ステージの前記基準マークに対して前記基板ステージの前記基準マークが予め定めた相対位置関係になった状態から前記基板ステージに移動を行わせて前記基板ステージの前記基準マークを前記第２のスコープに撮像させ、前記第２のスコープにより撮像された前記基準マークの位置と前記基板ステージの前記移動の量とに基づいて前記ベースライン値を求める、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原版を介して基板を露光する露光装置および当該露光装置を用いたデバイス製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１にて、非点収差 を検出し、補正できるステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が提案されている。
図５に示されるこの従来例において、アライメントスコープ２は、投影光学系４を通し、マスクステージ３ａ上の基準マークおよび基板ステージ７上の基準マークを同時に観察する装置で、マスクステージ３ａは、マスク３をスキャン方向に移動させるステージである。基準マーク３ｂは、マスクステージ３ａ上に設けられている。
【０００３】
投影光学系４は、マスク３の回路パターンを基板ステージ７上に搭載された基板５へ投影露光する光学系である。オフアクシスアライメントスコープ６は、基板に形成された位置決め用マーク（アライメントマーク）を投影光学系４の光軸４ａから離隔した位置で観察する装置で、照明手段６ａ、集光手段６ｂおよび撮像手段６ｃとから成る。基板ステージ７は基板５を搭載し、基板５をステップ・アンド・スキャンさせるステージである。基準マーク７ａは基板ステージ７上に設けられている。
【０００４】
非点収差補正ユニット１１は、投影光学系４の温度や気圧などの外乱によって経時的に変化する光学特性の内、非点収差を補正するユニットである。非点収差補正ユニット１１を構成する一対のシールガラス１１ａを支点１１ｂを軸にして回転するように駆動し、相対位置を変化させることにより投影光学系４の非点収差を補正する。
【特許文献１】特開平１０−２７７４３号公報
【特許文献２】特開平１１−１９５６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来例において、非点収差補正ユニット１１を駆動させると、投影光学系４の光軸４ａが移動するため、その都度、ベースライン値（ベースライン長）の計測（特許文献２）をやり直す必要がある。このことは、露光装置のスループット点で好ましくない。
そこで、本発明は、非点収差補正にともなうスループットの低下を低減することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、原版を介して基板を露光する露光装置であって、非点収差を補正する状態可変の光学素子を含み、前記原版からの光を前記基板に投影する投影光学系と、基準マークを含み、前記基板を保持して移動する基板ステージと、前記投影光学系を介して前記基準マークを撮像する第１のスコープと、前記基板に形成されたアライメントマークを、前記投影光学系を介さずに撮像する第２のスコープと、前記投影光学系の光軸の方向において異なる前記基板ステージの複数の位置それぞれで前記第１のスコープに前記基準マークを撮像させて前記投影光学系の非点収差を求め、求められた前記非点収差に基づき前記光学素子の状態を制御して前記投影光学系の非点収差の調整を行い、前記調整の後に前記第１のスコープに前記基準マークを撮像させ、前記光軸に直交する面内における前記調整による前記基準マークの位置ずれ量を求め、求められた前記位置ずれ量に基づいて前記第２のスコープのベースライン値を補正する制御手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、非点収差補正にともなうスループットの低下を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明の実施例の構成図である。
本実施例は、原版であるマスク３を介して基板５を露光する露光装置であって、原版ステージであるマスクステージ３ａに保持されるマスク３の回路パターンを基板ステージ７上に保持された基板５へ、基板ステージ７のステップ移動を介在させながら、投影光学系４を介して転写露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
【０００９】
ミラー１ｂは照明用ランプ１ａから照射される照明光１ｄを反射させるミラーである。レンズ１ｃは照明光を集光させるレンズである。第１のスコープであるアライメントスコープ２は、投影光学系４を介し、照明光１ｄである露光光を観察光として使用して、マスクステージ３ａ上の基準マーク３ｂおよび基板ステージ７上の基準マーク７ａを同時に観察し撮像する装置である。マスクステージ３ａは、マスク３を保持してスキャン方向に移動するステージである。基準マーク３ｂは、マスクステージ３ａ上に設けられている。投影光学系４は、マスク３からの光、すなわち、マスク３の回路パターンを基板ステージ７上に搭載された基板５へ投影する光学系である。
【００１０】
第２のスコープであるオフアクシスアライメントスコープ６は、基板５に形成されたアライメントマークを、投影光学系４を介さずに撮像する。オフアクシスアライメントスコープ６は、投影光学系４に対しスキャン方向に直交する方向に配置され、基板ステージ７はスキャン露光する前に基板ステージ７上に形成されている基準マーク７ａをオフアクシスアライメントスコープ６の視野内へ移動する。オフアクシスアライメントスコープ６は、基板５上のアライメントマークを上方から照明する、ランプ１ａから照射される照明光１ｄとは異なる波長の照明光を照射する照明手段６ａと、このアライメントマークからの反射光を拡大し集光する集光手段６ｂと，この集光された反射光を画像として撮像する撮像手段６ｃとを有する。
【００１１】
この撮像された画像は画像処理装置９で計測処理され、計測結果から各補正量（Ｘ，Ｙのシフト成分、回転成分、Ｘ，Ｙの倍率成分、ＸとＹの直角度成分）を計算する。この補正量に従って投影光学系４の倍率、基板ステージ７の位置・回転、及びマスクステージ３ａと基板ステージ７との同期偏差量を制御装置１０によって制御しながらスキャン露光処理を行なう。
【００１２】
制御手段である制御装置１０は、投影光学系４の光軸の方向において異なる基板ステージ７の複数の位置それぞれでアライメントスコープ２に基板ステージ７上の基準マーク７ａを撮像させて投影光学系４の非点収差を求める。
さらに、制御装置１０は、求められた前記非点収差に基づき非点収差を補正する状態可変の光学素子である非点収差補正ユニット１１の状態を制御して投影光学系４の非点収差の調整を行う。
【００１３】
さらに、制御装置１０は、前記調整の後にアライメントスコープ２に基板ステージ７上の基準マーク７ａを撮像させ、前記光軸に直交する面内における前記調整による基板ステージ７上の基準マーク７ａの位置ずれ量を求める。
さらに、制御装置１０は、求められた前記位置ずれ量に基づいてオフアクシスアライメントスコープ６のベースライン値を補正する。
【００１４】
基板ステージ７は、基板５を保持して移動し、基板５をステップ・アンド・スキャンさせるステージである。基準マーク７ａは基板ステージ７上に設けられている。基板ステージ定盤８は、基板ステージ７を搭載する常盤である。画像処理装置９は、アライメントスコープ２及びオフアクシスアライメントスコープ６で撮像された画像を処理する装置で、制御装置１０は、マスクステージ３ａ及び基板ステージ７を含む各ユニットの動作を制御する装置である。
【００１５】
投影光学系４は、非点収差を補正する状態可変の光学素子である非点収差補正ユニット１１を含み、非点収差補正ユニット１１は、投影光学系４の温度や気圧などの外乱によって経時的に変化する光学特性の内、非点収差を補正する。非点収差補正ユニット１１は、投影光学系４の下側に配置され、互いに反対方向に回転するように駆動される一対のシールガラス１１ａ，１１ａを含み、投影光学系４の非点収差を補正するように一対のシールガラス１１ａ，１１ａは軸１１ｂを中心に回転するように駆動される。気圧計１２は、投影光学系４の内部の気圧を推測するのに利用される。
【００１６】
非点収差補正ユニット１１は、スキャン露光する前に基板ステージ７上の基準マーク７ａをアライメントスコープ２の観察位置へ移動する。アライメントスコープ２は照明用ランプ１ａから照射される照明光１ｄを観察光として投影光学系４を通して基板ステージ７上の基準マーク７ａを撮像（観察）し、投影光学系４が有する光学特性である非点収差を求める。この非点収差を補正するように、制御装置は、非点収差補正ユニット１１の駆動を制御する。
【００１７】
なお、非点収差補正ユニット１１は、ここに示したものに限定されず、投影光学系の非点収差を調整するためにその状態（例えば、位置や、姿勢、形状等）を制御可能な公知のいかなる構成のものであってもよい。
また、投影光学系４に照射される照明光１ｄの照射時間から投影光学系４の上昇温度を求め、この温度上昇により発生する非点収差や、装置内に取り付けられた気圧計１２を用いて推測される投影光学系４の鏡筒内の気圧変化により発生する非点収差を補正するように、非点収差補正ユニット１１の駆動を制御する。
【００１８】
照明用ランプ１ａから照射された照明光１ｄは、ミラー１ｂ及び集光レンズ１ｃを介してマスク３面上に集光され、集光された照明光１ｄは投影光学系４を介して基板５の上面に集光される。マスク３はマスクステージ３ａ上に吸着して保持されており、基板５は基板ステージ定盤８上をＸ，Ｙ方向に移動可能な基板ステージ７上に吸着して保持されている。マスクステージ３ａと基板ステージ７とをスキャン方向に同期スキャン制御することにより、マスク３に描画されている回路パターンが基板５に転写される。この同期スキャン制御による転写露光処理を、基板ステージ７のステップ移動を介在させながら繰り返し行なうことにより、基板５の全ショットに回路パターンが転写される。
【００１９】
図２に示されるＯＡＳ-Ｘ１， ＯＡＳ-Ｘ２， ＯＡＳ-Ｙ１は、オフアクシススコープ６である。ＡＳ-Ｌ， ＡＳ-Ｒは、投影光学系４を通し、露光光を観察光として使用して、マスクステージ３ａ上の基準マーク３ｂおよび基板ステージ７上の基準マーク７ａを同時に観察できるアライメントスコープ２である。また、ＡＳ-Ｌ及びＡＳ-Ｒは、Ｘ方向への駆動が可能であり、ＡＳ-Ｒにおいては投影光学系４の光軸４ａまで駆動が可能である。
【００２０】
非点収差補正ユニット１１の駆動により変動する投影光学系４の光軸４ａとＯＡＳ-Ｘ１の光軸との距離に相当するベースライン２０の値は、基板ステージ７上の同一マークを、基板ステージ７のＸＹ方向ステップ駆動の前後で、ＯＡＳ-Ｘ１およびＡＳ-Ｒそれぞれで観察し、その結果（例えば、それぞれのマークの位置）と基板ステージ７のＸＹステップ量とから算出する。
【００２１】
基準マーク部材Ｃおよび基準マーク部材Ｆにはそれぞれにアライメントマークが形成（描画）されている。２つのアライメントマークをＡＳ-Ｒで撮像（観察）することにより、基準マーク部材Ｃ上のマークを投影光学系４の光軸に対して位置決めする。その状態から基板ステージ７を移動して、基板マーク部材Ｃ上のマークをＯＡＳ-Ｘ１で撮像（観察）することにより、ベースライン２０の値を算出する。ここで、ベースライン値２０は、オフアクシスアライメントスコープ６の集光手段６ｂの光軸と投影光学系４の光軸４ａとの間の距離に相当する。
【００２２】
以下、本発明の実施例の動作を図３のフローチャートを参照して説明する。制御装置１０は、当該フローチャートに対応したプログラムにしたがって演算や各ユニットの動作の制御を行う。
アライメントスコープ２と、マスクステージ３ａ上の基準マーク３ｂと、基板ステージ７上の基準マーク７ａとを予め設定されている投影光学系４の露光位置に移動する。
【００２３】
照明用ランプ１ａから照射された照明光１ｄが基準マーク３ｂで反射した反射光と照明光１ｄが投影光学系４を介して基準マーク７ａで反射した反射光とを同時にアライメントスコープ２で撮像し、マスクステージ３ａ上の基準マーク３ｂと基板ステージ７上の基準マーク７ａとの位置合わせを高精度に行なう。例えば、マスクステージ３ａ上の基準マーク３ｂに対して基板ステージ７上の基準マーク７ａが予め定めた相対位置関係になるように基板ステージ７の位置決めを行う。制御装置１０は、マスクステージ３ａ上の基準マーク３ｂおよび基板ステージ７上の基準マーク７ａをアライメントスコープ２に同時に撮像させてマスクステージ３ａ上の基準マーク３ｂに対して基板ステージ７上の基準マーク７ａが予め定めた相対位置関係になるように基板ステージ７の位置を制御する。なお、アライメントスコープ２の撮像により得られる画像の例を図４に示す。（ステップ１０１）
【００２４】
次に、基板ステージ７上の基準マーク７ａを予め設定されているオフアクシスアライメントスコープ６の位置に移動し、オフアクシスアライメントスコープ６の撮像手段６ｃと基準マーク７ａとの位置合わせを高精度に行ない、アライメントスコープ２を用いて位置合わせを行なった位置からの基板ステージ７の移動量から、ベースライン２０の値またはその基準値からの補正値を制御装置１０が求めて記憶する。（ステップ１０２）このベースライン２０の計測は、各々のオフアクシスアライメントスコープ６に対して行なう。こうして、各オフアクシスアライメントスコープ６のベースライン値を高精度に求めることができる。
【００２５】
アライメントスコープ２と、マスクステージ３ａ上の基準マーク３ｂとを予め設定されている投影光学系４の光軸４ａの位置に移動し、照明用ランプ１ａから照射された照明光１ｄが基準マーク３ｂで反射した反射光をアライメントスコープ２で撮像し、フォーカスが合うようにアライメントスコープ２の内部に構成されたリレーレンズを駆動する。（ステップ１０３）
【００２６】
次に、基板ステージ７上の基準マーク７ａを予め設定されている投影光学系４の光軸４ａの位置に移動し、照明用ランプ１ａから照射された照明光１ｄが投影光学系４を介して基準マーク７ａで反射した反射光をアライメントスコープ２で撮像し、投影光学系４で発生している非点収差を計測する。なお、非点収差の計測にあたっては、投影光学系４の光軸の方向における基板ステージ７の移動を介在させ、投影光学系４の光軸の方向において異なる基板ステージ７の複数の位置のそれぞれで基準マーク７ａを撮像する。（ステップ１０４）
【００２７】
ステップ１０４で計測された投影光学系４の非点収差を補正（調整）するように非点収差補正ユニット１１を駆動する。ここで、調整される非点収差の目標値は、ゼロのみならず、ゼロとは異なる予め定めた値であってもよい。（ステップ１０５）
【００２８】
再度、基準マーク３ｂと基準マーク７ａをアライメントスコープ２で撮像してお互いの相対位置を計測することにより、非点収差補正ユニット１１の駆動後に発生する光軸４ａの移動量を求め、当該移動量にしたがって、ベースライン値またはその補正値を求める。制御装置１０は、マスクステージ３ａ上の基準マーク３ｂに対して基板ステージ７上の基準マーク７ａが予め定めた相対位置関係になった状態から基板ステージ７に移動を行わせて基板ステージ７上の基準マーク７ａをオフアクシスアライメントスコープ６に撮像させ、オフアクシスアライメントスコープ６により撮像された板ステージ７上の基準マーク７ａの位置と基板ステージ７の前記移動の量とに基づいてベースライン値を求める。（ステップ１０６）
【００２９】
本実施例によれば、非点収差補正ユニット１１を駆動する度に投影光学系４の光軸中心４ａの移動量を算出する。ここで、非点収差補正ユニット１１の駆動後のベースライン２０の補正値を、アライメントスコープ２による基準マーク７ａの移動量の算出のみにより算出することができ、ベースライン計測をやり直す必要は無い。このため、ベースライン補正値計測の時間を短縮でき、非点収差補正ユニット１１の駆動に伴うスループットの低下を抑える（低減する）ことができる。
【００３０】
なお、以上の説明では、投影光学系４の光軸とオフアクシスアライメントスコープ６の光軸との距離をベースライン値としたが、それぞれの光軸と露光領域や計測視野領域とが偏心している場合には、たとえば、露光領域（内の基準位置）と計測視野領域（内の基準位置）との距離としてもよく、露光領域（内の基準位置）と計測視野領域（内の基準位置）との相対位置関係を示す値であればよい。
【００３１】
（デバイス製造方法の実施例）
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して、感光剤を塗布した基板（ウェハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより形成、製造される。他の周知の工程は、例えば、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等の少なくとも１つを含みうる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例の構成図である。
【図２】本発明の実施例の部分構成図である。
【図３】本発明の実施例のフロー図である。
【図４】本発明の実施例を構成するアライメントスコープ２の撮像により得られる画像図である。
【図５】従来例の構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ａ・・・照明用ランプ
１ｂ・・・ミラー
１ｃ・・・集光レンズ
２  ・・・アライメントスコープ
３  ・・・マスク
３ａ・・・マスクステージ
３ｂ・・・マスクステージ上の基準マーク
４  ・・・投影光学系
５  ・・・基板
６  ・・・オフアクシスアライメントスコープ
６ａ・・・オフアクシスアライメントスコープの照明手段
６ｂ・・・オフアクシスアライメントスコープの集光手段
６ｃ・・・オフアクシスアライメントスコープの撮像手段
７  ・・・基板ステージ
７ａ・・・基板ステージ上の基準マーク
８  ・・・基板ステージ定盤
９  ・・・画像処理装置
１０・・・制御装置
１１・・・非点収差補正ユニット
１２・・・気圧計
【図１】
2010062263.tif 000003
【図２】
2010062263.tif 000004
【図３】
2010062263.tif 000005
【図４】
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【図５】
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