(57)【要約】【課題】  先行処理を行うタイミングを最適に管理することで、精度劣化無しにスループット低下を最小限に抑えることのできる露光装置を提供するものである。【解決手段】  投影光学系の結像面近傍の物体面を、該物体面上の面位置を検出する位置検出手段を使用し、該投影光学系の焦点面に合焦する露光方法を備えた露光装置において、露光時にあらかじめ設定される該物体面の最適フォーカス面の検出に必要な設定値を得るために、露光に先駆けてあらかじめ実行される、先行処理実行のタイミングを管理し、計測精度に影響を与えることなくスループットの向上を図る。【選択図】      図２
2006135055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系の結像面近傍の物体面を、該物体面上の面位置を検出する位置検出手段を使用し、該投影光学系の焦点面に合焦する露光方法を備えた露光装置において、露光時にあらかじめ設定される該物体面の最適フォーカス面の検出に必要な設定値を得るための、露光に先駆けてあらかじめ実行される複数の先行処理の実行タイミング、及び露光前の先行処理で求められる該物体面の最適フォーカス面検出のための補正量を、記憶、管理する機構を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置において、露光時にあらかじめ設定される該物体面の最適フォーカス面の検出に必要な設定値を得るための、露光に先駆けてあらかじめ実行される複数の先行処理の実行タイミングを、直前或は以前おこなわれた任意の先行処理シーケンス中、或いは露光処理中に取得可能な露光経過時間、被露光物体の延べ露光枚数、延べ露光回数、露光中のエラー発生率、或は他処理実行中に計算した被露光物体の反射率変化で与えられる値の、少くとも１つ以上の条件を組み合わせることによって判定することを特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の露光装置において、露光経過時間、被露光物体の延べ露光枚数、延べ露光回数、露光中のエラー発生率、或は他処理実行中に計算した、被露光物体の反射率変化で与えられる条件から前記先行処理の実行タイミングを判定するためのパラメータを、任意に設定できることを特徴とした露光装置。
【請求項４】
請求項３に記載の露光装置において、前回計測値或いは他処理実行中に取得可能な請求項２に記載の各種測定値の変化量から、次回先行処理実行タイミングを判定するための前記パラメータ値を修正できることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項２に記載の露光装置において、先行処理を行わない際も、前回計測値或いは他処理実行中に取得可能な請求項２に記載の各種測定値を用いて、前記先行処理実行タイミング管理機構に記憶されている該物体面の面位置検出のための補正量を修正することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項２に記載の露光装置において、前回計測値或いは他処理実行中に取得可能な請求項２に記載の各種測定値の変化量から、次回計測時における該物体面の、面位置検出のための補正量の変化を予測することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子製造の分野において、基板表面にレチクル上の回路パターンを繰り返し縮小投影露光するステッパ、スキャナと呼ばれる投影露光装置、および該投影露光装置を用いた投影露光方法、デバイス製造方法に関するもので、特に半導体装置の製造においてウエハ等、パターン構造を有する領域が形成された物体の表面の高さや傾き等の面位置検出をおこなう際に好適に用いられ、高精度な検出が可能になる露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の半導体素子の製造技術の進展はめざましく、それに伴う微細加工技術の進展も著しい。特に光加工技術は、従来よりサブミクロンの解像力を有する縮小投影露光装置、通称ステッパが主流であり、解像力向上のために開口数（ＮＡ）の拡大や、露光波長の短波長化が図られている。
【０００３】
さらに現在では露光領域を拡大するために、レンズ系或いはレンズ系とミラー系で構成された縮小走査型の投影露光装置（走査型露光装置）が主流になってきている。
【０００４】
この走査型の縮小投影露光装置では、回路パターンを有するレチクルが載置されたステージと、パターン転写を行うウエハが載置されたステージの双方を投影光学系の縮小倍率に応じた速度比で相対走査しながら露光を行っている。
【０００５】
一般に投影光学系の高解像力化を図ろうとＮＡを高くすると、パターン投影の許容焦点深度が減少し、ウエハ面を投影光学系の合焦位置に合わせる際の精度に対しての要求が厳しくなる。
【０００６】
従来より、半導体素子製造用の縮小投影型の露光装置では、第１物体としてのレチクルの回路パターンを投影レンズ系により第２物体としてのウエハ上に投影露光するのに先立って、面位置検出装置（オートフォーカス装置、ＡＦ装置）を用いてウエハ面の光軸方向の位置を検出して，該ウエハー面を投影レンズの最良結像面に位置するようにしている。
【０００７】
投影露光装置に用いられるウエハ面の面位置検出機構としては、一般にウエハ面に対して光束を斜入射に入射させて構成される検出機構が使われる。この検出機構では、被検査面であるウエハ面上に複数の光束を照射し、ウエハ面から反射された複数の光束をそれぞれ光電変換素子にて受光し、光電変換素子上での光束の入射位置情報から、ウエハ面のＺ方向の位置情報（フォーカス）を検出したり、さらに複数の計測点のフォーカス情報から、ウエハ面の傾き情報（チルト）を検出するといった総合的なウエハ面の面位置情報を計測している。
【０００８】
ここで、斜入射光学系を用いる面位置検出機構においては、検出面の反射率が変動して、受光信号が大きすぎたり、逆に小さすぎてＳ／Ｎが悪化すると面位置検出精度が悪化するために、露光中に検出面の反射率に応じて投光手段の照射光量や受光手段のゲインを調整（調光）する必要がある。そこで調光のための時間を短縮または一律化して面位置計測時間を一定化し、また面位置検出精度の向上のために計測すべき領域の反射率を事前に計測しておくことで、計測サイクルを一定に管理する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
さらに上記検出方法においては、高ＮＡ化によってより浅くなったパターン投影の許容焦点深度内に確実にウエハの被露光領域全体を確実に位置づけするために、複数の測定点毎にあらかじめウエハ上のパターン領域内のパターン段差（トポグラフィ）を計測しておき、複数の測定点各々のトポグラフィに起因する計測値の差を求め、逐次ウエハ上の露光領域上にパターン転写を行う際に、各々の測定点の計測値からトポグラフィに起因する計測値の差を補正することで実現している。
【００１０】
このような面位置検出機構において検出面の局所的なパターン段差（トポグラフィ）や反射率は、検出面上に形成されたパターン等によって異なる。したがって一般に、面位置検出精度の向上のためにおこなわれる上記のような事前処理（以後、先行処理と記す）は、ウエハの交換等といった露光前の一定間隔毎に行われている。また、面位置検出精度の向上や安定化、スループットの向上のためにこのような先行処理は、上記に記した調光処理やトポグラフィ計測のように、複数の処理が行われることが一般的である。
【特許文献１】特開平１０−０６４９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、露光前に定期的にこれらの処理を行った場合、先行処理に要する時間がスループット低下の原因になるという問題がある。特に、近年の半導体産業においては、高付加価値のシステム・オン・チップ（ＳＯＣ）のように、少量多品種の製品へと焦点が移ってきており、露光装置においては全体の処理時間に対して、先行処理に要する時間が占める割合が増加してきており、これによるスループットの低下が大きな問題となっている。これを無くすためには、先行処理をできるだけ削減することが望ましいが、単に削減してしまうと、次のような問題が発生する。
【００１２】
すなわち、投光手段の出射光量や受光手段のゲイン調整（調光）が十分に行われないために、面位置計測に要する計測時間や面位置計測精度がばらついてしまい、サーボ系との同期において応答遅れが発生したり、パターン領域内のトポグラフィに起因する誤差によってパターン投影の許容焦点深度内にウエハの被露光領域全体を合わせ込めないことになる。
【００１３】
したがって、スループットを低下させることなく、精度の劣化が発生しないようにウエハ表面のフォーカス（高さ及び傾き）を計測して、そのウエハ面を許容焦点深度内に保持すべくフォーカス補正を行う場合、適したタイミングで露光前の先行測定処理を行い、補正に必要なオフセットを正確に計測する必要がある。しかし、現在これらの先行処理を行うタイミングは経験的に管理されており、それぞれのプロセスに合わせて最適化されているとはいえない。
【００１４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、先行処理を行うタイミングを最適に管理することで、精度劣化無しにスループット低下を最小限に抑えることのできる露光装置及び方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記問題を解決するために、本発明では、投影光学系の結像面近傍に設けた物体面を、該物体面上の面位置を検出する位置検出手段を使用し、該投影光学系の焦点面に合焦する露光方法において、露光時にあらかじめ設定される該物体面の最適フォーカス面の検出に必要な設定値を得るために、露光に先駆けてあらかじめ実行される、先行処理実行のタイミングを、直前或いは以前おこなわれた同一とは異なる先行処理シーケンス中に得られる情報を元に判定することを特徴とする。
【００１６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記先行処理とは、物体面の面位置検出のための計測光の光量を調整するための処理、該物体面上のパターン段差（トポグラフィ）を露光前に計測して、トポグラフィに起因する計測値の差をオフセット管理するための処理のような先行処理において、少なくとも１つを含むような先行処理の実行機会を、精度劣化を招くことなく削減できる。
【００１７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記先行処理実行のタイミングは、例えばパラメータを任意に設定できる前記露光中の経過時間、被露光物体の延べ露光枚数、延べ露光回数、露光中のエラー発生率、あるいは他処理実行中に計算した被露光物体の反射率変化で与えられる条件のうち、少なくとも１つの項目に基づいて決定する。
【００１８】
本発明の好適な実施の形態によれば、投影光学系の結像面近傍に設けた物体面を、該物体面を上の面位置を検出する位置検出手段を使用し、該投影光学系の焦点面に合焦する露光方法において、前記先行処理を再実行することなく、前回計測値或いは他処理実行中に取得可能な情報によって、次回露光時中の先行処理結果に基づく補正量、あるいは先行処理再実行タイミングの判定を行う前記パラメータの、少なくとも１つの項目を修正できることを特徴とする。
【００１９】
上記手段を用いれば最適なタイミングで先行処理し、スループットを低下させることなく精度の劣化が発生しないようにウエハ表面のフォーカス（高さ及び傾き）を計測して、そのウエハ面を許容焦点深度内に保持するフォーカス補正を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、これまでウエハの交換時などの露光前の一定間隔で行われていた先行処理の計測機会を、精度を劣化させることなく削減することができ、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。また、調光やオフセット管理に使われるデータは露光処理中に計測された反射率変化や光量データなどから、随時補正・更新される。そのため、被露光領域の調光処理、オフセット補正などは常に高精度に行われ、製品不良率の低減も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２２】
図４は本発明の一実施例における斜入射光学系を用いる面位置検出機構を持つステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置の概略図である。図４において、１は投影レンズ系であり、その光軸は図中ＡＸで示している。投影レンズ系１は、不図示のレチクル等マスクの回路パターンを、例えば１／４倍に縮小して投影し、その焦点面に回路パターンを形成している。また、光軸ＡＸは図中のＺ軸方向と平行な関係にある。２は表面にレジストを塗布したウエハであり、先の露光工程で互いに同じパターンが形成された多数個の被露光領域（以下、ショットと記す）が配列してある。
【００２３】
３はウエハ２を搭載するウエハステージである。ウエハ２はウエハステージ３に吸着されて固定されている。ウエハステージ３は、Ｘ軸方向に動くＸステージと、Ｙ軸方向に動くＹステージと、Ｚ軸方向の移動及び各Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回転するΘチルトステージとで構成されている。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は互いに直交するように設置されている。従って、この露光装置は、ウエハステージ３を駆動することにより、ウエハ２の表面位置を投影レンズ系１の光軸ＡＸ方向及び光軸ＡＸに直行する平面に沿った方向に調整し、更に焦点面、すなわち回路パターン像に対する傾きも調整している。
【００２４】
ウエハステージ３のＸ軸及びＹ軸方向の変位は、ウエハステージ３上に設けた基準ミラーとレーザ干渉計とを用いて周知の方法により測定し、ウエハステージ３の変位量を示す信号がレーザ干渉計から信号線を介して制御装置１３へ入力されている。また、ウエハステージ３の移動は、ステージ駆動装置１２により制御され、ステージ駆動装置１２は、信号線を介して制御装置１３から指令信号を受け、この信号に応答してウエハステージ３をサーボ駆動している。
【００２５】
ステージ駆動装置１２は、第１駆動手段と、第２駆動手段を有し、第１駆動手段によりウエハ２の光軸ＡＸと直交する面内における位置（Ｘ，Ｙ）と回転（Θ）とを調整し、第２駆動手段によりウエハ２の光軸ＡＸ方向の位置（Ｚ）と傾き（ＷＸ，ＷＹ）とを調整している。
【００２６】
走査型の縮小投影露光の場合には、露光光束はスリット状に形成され、スリット状の露光光束に対して、不図示のレチクルステージとウエハステージ３の双方を投影光学系の光学倍率に応じた速度比で一方向に動かし、固定されたスリット状の露光光束に対して、レチクル上のパターン転写領域とウエハ２上のパターン転写領域を走査することによって行われる。
【００２７】
次に、本実施形態の面位置検出機構について説明する。図４における符号（４〜１４）はウエハ２の表面位置及び傾きを検出するために設けた検出手段の各要素を示している。図４に記載のウエハ面２の面位置情報を検出する面位置検出装置は、説明の簡略化のために１計測点の検出手段のみ記しているが、実際は複数の検出点を投影し、各々の計測点でのフォーカス情報から被検面のチルト量を算出するようにしている。４は照明用光源、例えば発光ダイオードや、半導体レーザなどの高輝度な光源である。５は照明用レンズである。
【００２８】
光源４から射出した光は、照明用レンズ５によって平行な光束となり、スリット板６を照明する。スリット板６上には複数の開口が設けられており、スリット板６の開口を通過した複数個の光束（６１〜６５）は、結象レンズ７を経て折り曲げミラー８に入射し、折り曲げミラー８で方向を変えた後、ウエハ２の表面に入射している。ここで、結像レンズ７と折り曲げミラー８はウエハ２上にスリット６の複数個の開口の像を形成している。
【００２９】
図５はウエハ２上のショット配列を示し、図６は各ショットを走査する場合の例えばショット１００と、投影光学系によってウエハ２上に投影されるスリット（露光スリット）３０と、前記ウエハ２面上の複数の測定点（以下、ＣＨと記す）との位置関係の変化を示す。本実施例の場合、走査露光の方向（Ｂ方向またはＦ方向）に応じて計測点を使い分けるために各ＣＨは露光スリット３０の中心から走査方向にずれた位置に５つずつ（５０ｂ〜５４ｂ、５０ｆ〜５４ｆ）と、露光スリット３０の中心に５つ（５０〜５４）の計１５個が設定されている。これらの各ＣＨに対し、ＣＨ数分の光源４から射出した面位置計測用の光束を斜め方向から照射している。計測は、例えばＦ方向の走査露光の場合には、露光位置にさしかかる以前に前もって５点の計測点（５０ｆ〜５４ｆ）において面位置計測を行い、さらにはそれら５点のフォーカス値と予め既知の計測点の位置関係から傾き量を算出している。
【００３０】
ここで照射する光量は、受光信号が大きすぎて受光系が飽和したり、逆に小さすぎてＳ／Ｎが悪化することによる精度劣化を防ぐために、前記面位置検出に先立ち、予め前記複数の各検出ポイントに前記投光手段からの光束を入射して、その反射光を前記受光手段で受光し、その受光信号に基づいて各ＣＨにおける前記投光手段の駆動電流または、前記受光手段のゲインの最適値を求めておくことで、スキャン計測中の調光のための時間を短縮または一体化して、スキャン中の面位置計測時間を一定化し、もっと面位置検出をスキャンと同期させてオフセット計測を正確に行い、面位置検出精度の向上を実現している（先行処理１）。
【００３１】
同様に、Ｂ方向の走査露光の場合には、計測点（５０ｂ〜５４ｂ）において前もって面位置計測を行い、さらにはそれら５点のフォーカス値と予め既知の計測点の位置関係から傾き量を算出している。
【００３２】
面位置検出装置１４は、位置検出素子１１からの出力信号（面位置データ）を基に処理し、ウエハ２の表面の位置を検出する。そして、この検出結果を制御装置１３へ転送し、所定の指令信号によりステージ駆動装置１２に指令を送り、露光位置にさしかかる前に所望のフォーカス、チルト量の駆動を行っている。
【００３３】
また、ウエハ２の被露光領域のＺ方向の位置すなわち像面位置に対する位置（Ｚ）及び傾き（ＷＸ，ＷＹ）のずれを高精度に検出するためには、ウエハー２の表面を正確に補正しなければならない。そこで、露光に先立ち、最もフォーカス値が高精度に測定される条件で予めＺおよびＷＸ，ＷＹをあらかじめ測定し、かつその被露光領域内で最もフォーカス精度が要求される部分の高さを基準としてオフセット管理することによりスキャン露光中に計測されるフォーカス計測値の検出誤差をリアルタイムで補正できることが特願平９−０４５６０８号公報で提案されている（先行処理２）。
【００３４】
また、図４における符号（１７−２０）は、ウエハ２上のパターンとレチクル上のパターンの位置合わせにおいて、ウエハ２上に形成されたアライメントマーク２４の位置を検出するために設けた検出手段の各要素を示している。１８は照明用光源、例えば発行ダイオードや、半導体レーザ等の高輝度な光源である。光源１８から射出した光は、ハーフミラー１７により方向を変えた後、投影レンズ系１を介してウエハ２上のアライメントマーク２４を照明する。ウエハ２上で反射した光は、再び投影レンズ系１及びハーフミラー１７を介して、位置検出素子１９上に入射する。位置検出素子１９は、２次元的なＣＣＤ等からなり、アライメントマーク２４を含む画像をアライメントマーク位置検出装置２０に出力する。アライメントマーク位置検出装置２０は、ステージ３の位置とアライメントマーク２４の検出位置から、アライメントマーク位置を計算する。制御装置１３は、露光開始に先立ち、ショットレイアウト情報とアライメントマーク配置情報と計測マーク選択情報とから、順番に各アライメントマークが計測可能な位置にステージ３を移動させ、前記アライメントマーク位置検出装置２０から検出位置を受け取る。そして、前もって計測しておいたレチクル位置とステージ位置の関係とショットレイアウト情報とアライメントマーク検出位置情報から、ウエハ上のショット配置とレチクルの投影パターンの正確な位置関係を求め、ステップアンドリピート時のショットの位置合わせに使用する（グローバルアライメント）。
【００３５】
次に、本発明による好適な実施の形態による露光処理の方法を、フローチャート図１、図２および図７を用いて説明する。
【００３６】
まず、あるロットの露光が開始された（ステップ１００）際、ステップ１０１にて、ロット先頭ウエハが選択される。
【００３７】
次に、ステップ１０２にて、制御装置１３は、事前に設定されたサンプルショット情報に基づき、図５に示すような各サンプルショット（Ｓ０１〜Ｓ０４）上に配置されたアライメントマーク位置検出装置２０から検出位置を受け取り、グローバルアライメントを行う。
【００３８】
先行処理実行判定部１５０は、それぞれの先行処理毎に、該先行処理以前に実行された計測等の処理中に得られる情報から、該先行処理再実行の判定方法を変更する。本実施例１においては、ステップ１０２のグローバルアライメント時に得られる情報が、以後のステップ１０３で実施される先行処理１（計測光量の調光処理：特開平１０―６４９８０号公報）の再実行判定に利用される。
【００３９】
したがってこの際、各サンプルショット（Ｓ０１〜Ｓ０４）及びサンプルショット間移動中の反射率を、面位置検出装置１４から制御装置１３内に設けたタイミング管理部１７０で受け取り、データベースへ記録する。本実施例においては、図５で与えられるグローバルアライメントのサンプルショットＳ０１→Ｓ０２の移動間を含む反射光量、同様にＳ０２→Ｓ０３移動間を含む反射光量、Ｓ０３→Ｓ０４移動間を含む反射光量をそれぞれ記録する。また、データベース部では、前回計測時の反射光量との変化率をモニタする。
【００４０】
先行処理実行判定部１５０は、この変化率があらかじめ設定してある閾値（閾値ａ）を超えた場合には、面位置計測のための計測調光値に変化が生じたと判断し、先行処理再実行の判定フラグを立てる。また、この変化率があらかじめ設定してある閾値（閾値ｂ）を超えた場合には、先行処理の再計測自体を行わず、データベースに記録されている補正値を、例えば前回よりも反射光量が増加していた場合は計測光量を変化量に応じて減少させる、反射光量が減少していた場合には、計測光量を変化量に応じて増加させるよう書き換える。
【００４１】
図９は、サンプルショットＳ０１→Ｓ０２間のあるポイントＰにおけるデータベースに記録された反射光量差の推移を示す。図９では、計測回数がｉ＋４回目のグローバルアライメント計測時に閾値ａを超え、この時先行処理の再実行が判定される。
【００４２】
また、上記説明ではデータベースの値を書き換えているが、閾値ｂを超えた場合に先行処理再実行の判定フラグを立て、この際に取得した変化量に応じて、次回先行処理１計測時における該物体面の調光値を予測しておき、先行処理１の計測に要する時間を短縮したり、先行処理１の結果の妥当性を判断してもよい。
【００４３】
次に、被露光領域内の複数ポイントで、その面位置を測定するために、制御装置１３内に設けたタイミング管理部１７０にて特開平１０−６４９８０号公報で提案されている、露光時計測光の最適光量を検出するための調光処理（先行処理１）を実施する／しないの判定（ステップ１０３）を行う。
【００４４】
１７０のタイミング管理部では、ステップ１５１にて現在記録されているデータの解析を行う。ここで、先行処理１を実施する／しないの判定を図７のフローチャートにより決定する。図７で、ステップ３０１〜ステップ３０５に示される条件に基づき判断を行い、全ての条件を満たした場合にはステップ３０６にて、先行処理不実施の判断を下す。
【００４５】
また、ステップ３０１〜ステップ３０５に示される条件の内、少なくとも１つの条件を満たさなかった場合は、ステップ３０７にて、先行処理再実施の判断を下す。
【００４６】
先行処理１で実施が判断された場合はステップ１５２にて再計測を行い、ステップ１５３で結果をデータベースに記録する。
【００４７】
次に、ステップ１０４にて、特願平９−０４５６０８号公報で提案されている面位置情報をオフセット管理するためのフォーカスオフセット計測行う。
【００４８】
露光中の面位置検出に必要な補正値が求まると、次に制御装置１３はレーザ干渉計１６を使って被露光領域の位置を正確に算出し、ステージ駆動装置１２を使って、ステージ３の位置決め後、露光処理に入る（ステップ１０５）。
【００４９】
ステップ１０５の露光処理では、新しく先行処理１で測定したデータ或いはデータベースに記録してある調光値を参照しながら、面位置検出装置１４を使って被露光領域上における各計測点へ入射する光量を調整する。そして面位置検出装置１４で計測した面位置情報と、ステップ１０４で測定したフォーカスオフセットから、被露光領域と投影レンズ系１の結像面の位置ズレ量とを算出し、ステージ駆動装置１２を使ってステージ３を駆動させながら露光を行う。
【００５０】
図２は、本実施例における制御装置１３内に設けられた、先行処理タイミング管理部の概略を示す。ステップ１０２及びステップ１０４で、先行処理判定が指令される（１６０）と、データ解析部１６１にて、データベース１６２に記録されたデータの解析を行う。データ解析部１６１では、図７で示されるフローチャートに従って、ステップ３０１でエラーが発生したか、ステップ３０２で指定時間経過したか、ステップ３０３で指定枚数処理したか、またはステップ１０３にてモニタされた、グローバルアライメント時の光量データ（ステップ３０４）や、ウエハ反射率変化量（ステップ３０５）の閾値ａで与えられるフラグの少なくとも１つの条件を満たさなかった場合、ステップ３０７によって先行処理の再計測機会を判定する。再計測判定が出ると、再度先行処理を実行し、露光中に反映される計測結果を基にデータベースの値を更新する。
【００５１】
上記処理をロット内の全ウエハに対して行った後、ステップ１０６にて露光ロットを交換し、全ロットが終了した場合、露光を終了する。
【００５２】
ここで実施例１においては、ステップ１０３のグローバルアライメント時に取得可能な反射光量情報を、先行処理再計測の判定やデータベースに登録されている補正値の修正に使用しているが、例えば露光処理中の反射光量等、他処理中に取得可能な情報から同様の処理を行っても良い。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明による第２の実施形態による露光処理の方法を、フローチャート図３、図７および図８を用いて説明する。
【００５４】
まず、あるロットの露光が開始された（ステップ２００）際、ステップ２０１にて、ロット先頭ウエハが選択される。
【００５５】
次に、ステップ２０２にて、制御装置１３は、事前に設定されたサンプルショット情報に基づき、図５に示すような各サンプルショット（Ｓ０１〜Ｓ０４）上に配置されたアライメントマーク位置検出装置２０から検出位置を受け取り、グローバルアライメントを行う。
【００５６】
次にステップ２０３で、露光時計測光の最適光量を検出するための調光処理を行う。
【００５７】
先行処理実行判定部１５０は、それぞれの先行処理毎に、該先行処理以前に実行された計測等の処理中に得られる情報から、該先行処理再実行の判定方法を変更する。本実施例２においては、ステップ２０３の計測光の調光処理時に得られる情報が、以後のステップ２０４で実施される先行処理２（面位置情報のオフセット管理：特願平９−０４５６０８号公報）の再実行判定に利用される。
【００５８】
本実施例ではこの際、計測されるサンプルショット内の反射率分布から、サンプルショット内の高反射率位置（異常計測値位置）を閾値処理等の手段により求めて、面位置検出装置１４から制御装置１３内に設けたタイミング管理部１７０で受け取り、データベースに記録する。この時、求められた高反射率位置が一定量移動した場合、或いは反射光量があらかじめ設定してある閾値（閾値ｃ）を超えた場合には、面位置計測の先行処理２の再計測実行フラグを立てる。
【００５９】
また、高反射率位置の反射光量があらかじめ設定してある閾値（閾値ｄ）を超えた場合には、先行処理２の再実行を行わずにデータベースに記録されている補正量を、高反射率位置の変位または変化量に応じて書き換える（図８のステップ３５１および３５２）。
【００６０】
上記説明ではデータベースの値を書き換えているが、閾値ｄを超えた場合に先行処理再実行の判定フラグを立て、この際に取得した変化量に応じて、次回先行処理２計測時における該物体面の調光値を予測しておき、先行処理２の計測に要する時間を短縮したり、先行処理２の結果の妥当性を判断してもよい。
【００６１】
次に、制御装置１３内に設けたタイミング管理部１７０にて、特願平９−０４５６０８号公報で提案されている面位置情報をオフセット管理するためのフォーカスオフセット計測（先行処理２）を、実施する／しないの判定（ステップ２０４）を行う。
【００６２】
１７０のタイミング管理部では、ステップ２５１にて現在記録されているデータの解析を行う。
【００６３】
ここで、先行処理１を実施する／しないの判定を図７のフローチャートにより決定する。図７で，ステップ３０１〜ステップ３０５に示される条件に基づき判断を行い、全ての条件を満たした場合にはステップ３０６にて、先行処理不実施の判断を下す。
【００６４】
また、ステップ３０１〜ステップ３０５に示される条件の内、少なくとも１つの条件を満たさなかった場合は、ステップ３０７にて、先行処理再実施の判断を下す。
【００６５】
先行処理２実施が判断された場合はステップ２５２にて再計測を行い、ステップ２５３で結果をデータベースに記録する。
【００６６】
先行処理によって、露光中の面位置検出に必要な補正値が求まると、次に制御装置１３はレーザ干渉計１６を使って被露光領域の位置を正確に算出し、ステージ駆動装置１２を使って、ステージ３の位置決め後、露光処理に入る（ステップ２０５）。
【００６７】
ステップ２０５の露光処理では、ステップ２０２で測定したデータを参照しながら、面位置検出装置１４を使って被露光領域上における各計測点へ入射する光量を調整する。そして面位置検出装置１４で計測した面位置情報と、先行処理２で測定したフォーカスオフセットから、被露光領域と投影レンズ系１の結像面の位置ズレ量とを算出し、ステージ駆動装置１２を使ってステージ３を駆動させながら露光を行う。
【００６８】
上記処理をロット内の全ウエハに対して行った後、ステップ１０６にて露光ロットを交換し、全ロットが終了した場合、露光を終了する。
【００６９】
実施例２においては、ステップ２０３の調光処理時に取得可能なショット内の反射率分布を、先行処理再計測の判定やデータベースに登録されている補正値の修正に使用しているが、これに限らず露光処理中の反射光量等、他処理中に取得可能な情報から同様の処理を行っても良い。
【００７０】
また、上記修正を行う頻度、または修正量から図７に示す判定の、各設定パラメータの値を更新してもよい。例えば、修正頻度が大きく、また修正量が大きい場合は、先行処理再実施の判定のための設定時間、許容エラー回数、設定枚数、設定閾値の少なくとも１つをより厳しく設定することで、より効果的なタイミングで先行処理が行える。
【００７１】
本発明において、実施形態１と実施形態２では先行処理１と先行処理２を別々に管理しているが、上記先行処理の少なくとも１つ或いは両方を含む、他の先行処理に対しても、同様の手法により計測タイミングの管理が行える。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施形態に依る露光シーケンスを示すフローチャート
【図２】本発明の実施形態に依る、先行処理実行タイミング管理フロー図
【図３】本発明の第２の実施形態に依る露光シーケンスを示すフローチャート
【図４】本発明の実施形態に依る投影露光装置の要部を示す概略図
【図５】本発明の実施形態に依る投影露光装置における、ウエハ上の被露光領域と、計測オフセットのサンプルショット配置を示す説明図
【図６】本発明の実施形態に依る投影露光装置における、ウエハ上の計測点と、露光エリアの関係を示す説明図
【図７】本発明の実施形態に依る、タイミング判定処理のフローを示す図
【図８】本発明の第二の実施形態に依る、先行処理不実行の際に行う、面位置検出時の補正値の修正処理を示すフロー図
【図９】本発明の実施形態に依る、図５に示すサンプルショットＳ０１→Ｓ０２間のあるポイントＰにおける、データベースに記録された反射光量差の推移を示す図
【符号の説明】
【００７３】
１  投影レンズ系
２  ウエハ
３  ウエハステージ
４  ウエハ表面位置検出用の高輝度光源
５  照明用レンズ
６  ピンホールを持つマスク
７  結像レンズ
８、９  折り曲げミラー
１０  検出レンズ
１１  ウエハ表面位置検出用の位置検出素子
１２  ステージ駆動装置
１３  制御装置
１４  面位置検出装置
１５  レーザ反射ミラー
１６  レーザ干渉計
１７  ハーフミラー
１８  アライメントマーク検出用の高輝度光源
１９  アライメントマーク検出用の位置検出素子
２０  アライメントマーク位置検出装置
２１  レチクルパターンの投影領域
２４  アライメントマーク
３０  被露光領域
６１〜６５  ウエハ表面位置検出用の検出光光束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図５】
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