(57)【要約】【課題】高精度な露光を実現する。【解決手段】ウエハＷ上の複数の異なるショット領域ＳＡn（ｎ＝１〜２８）にレチクルパターンを転写するために、そのパターンの像に対するウエハＷの移動とそのウエハＷに対するパターンの像の転写とを交互に繰り返し行う場合に、ウエハＷの移動に先立って、その移動距離と、パターンの像をウエハＷに対し転写する際の露光時間とに基づいて、ウエハＷの位置のＸ軸、Ｙ軸の補正量ｄｘn，ｄｙnを算出し、そのｄｘn，ｄｙnだけウエハＷの移動の目標位置を補正する。【選択図】図４
2006339179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光物体上の複数の異なる領域にパターンを転写するために、そのパターンの像に対する感光物体の移動とその感光物体に対する前記パターンの像の転写とを交互に繰り返し行う露光方法であって、
前記感光物体の移動に先立って、
その移動距離に関する情報と、前記パターンの像を前記感光物体上に対し転写する際の露光時間に関する情報とに基づいて、前記感光物体の移動の目標位置を補正する補正工程を含む露光方法。
【請求項２】
前記補正工程は、
前記感光物体の移動の所定方向の移動距離と前記露光時間とを独立変数とし前記感光物体の移動の目標位置の補正量を従属変数とする補正関数を用いて、前記目標位置の補正量を算出する第１副工程と；
前記算出された補正量に基づいて、前記感光物体の移動の目標位置を補正する第２副工程と；を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記補正関数は、
前記感光物体の移動の所定軸方向の向きに応じてその正負が決定され、
前記感光物体の移動の所定軸方向の移動距離の絶対値が増加するにしたがってその値が増加する第１の項と、前記露光時間が長くなるにしたがってその値が減少する第２の項とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記感光物体の移動の所定軸方向の移動距離が所定距離以上である場合には、前記第１の項の大きさを一定とすることを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記第２の項は、
前記露光時間を独立変数とする指数関数を含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記感光物体の移動が、前記所定軸方向に直交する軸方向に関する所定距離以上の移動を含む場合には、前記補正関数の値を０とすることを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項７】
前記補正工程では、
前記感光物体の最初の移動に先立って、
前記感光物体のすべての移動の目標位置を一度に補正することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
【請求項８】
前記補正工程では、
前記感光物体に対するパターンの像の転写を行う度に、次の移動の目標位置を補正することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法に係り、さらに詳しくは、感光物体上の複数の異なる領域にパターンを転写するために、そのパターンの像に対する感光物体の移動とその感光物体に対する前記パターンの像の転写とを交互に繰り返し行う露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体素子（集積回路）、液晶表示素子等の電子デバイスを製造するリソグラフィ工程では、マスクステージ（レチクルステージ）に保持されたマスク又はレチクル（以下、「レチクル」と総称する）のパターンの像を、投影光学系を介して、物体ステージ上に保持されレジスト（感光剤）が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の感光性の基板（以下、「基板」又は「ウエハ」と呼ぶ）上の各ショット領域に転写する投影露光装置が使用されている。この種の投影露光装置としては、従来より、ウエハ上の複数の異なるショット領域にパターンを転写するために、そのパターンの像に対するウエハを保持するウエハステージの移動とそのウエハに対するレチクル上のパターンの像の転写とを交互に繰り返し行うステップ・アンド・リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステッパ）が採用されている。
【０００３】
このようなステッパでは、レチクル上の回路パターンをウエハ上に高精度に転写することが求められている一方、単位時間当たりのウエハの処理枚数を向上させることも求められている。ウエハの処理枚数を向上させるためには、１ショット領域の露光時間を短縮するか、ウエハの移動時間を短縮する必要があるが、露光精度の観点からすれば、ウエハに対する露光精度に直結する露光量との関係から、露光時間の短縮は困難であるため、この露光以外の時間、すなわちウエハの移動時間を短縮することが求められている。
【０００４】
ウエハの移動時間を短縮するには、ウエハを保持するステージの移動速度を高速にする必要があるが、ステージの加減速移動により装置内には反力が生じる。そこで、ステッパでは、この反力等の結果生じる回路パターンの像とウエハとの間の相対振動が許容範囲内になるまでは、露光を行わないようにしている。このようにして、回路パターンは、ウエハ上の目標位置に高精度に転写されるようになる。
【０００５】
しかしながら、回路パターンの像の相対振動が十分に低減したと判断した状態で露光を行っても、号機によっては、この露光前の移動方向に依存した回路パターンの転写位置が、その露光前のウエハの移動方向に依存した方向に位置ずれする場合があることがわかってきている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、第１の観点からすると、感光物体上の複数の異なる領域にパターンを転写するために、そのパターンの像に対する感光物体の移動とその感光物体に対する前記パターンの像の転写とを交互に繰り返し行う露光方法であって、前記感光物体の移動に先立って、その移動距離に関する情報と、前記パターンの像を前記感光物体上に対し転写する際の露光時間に関する情報とに基づいて、前記感光物体の移動の目標位置を補正する補正工程を含む露光方法である。
【０００７】
本発明者が得た知見によれば、感光物体の移動とその感光物体へのパターンの像の転写とを連続して行った場合、そのパターンの像の転写位置の位置ずれ量は、感光物体の移動と、パターンの像を転写する際の露光時間とに依存する。そこで、本発明では、感光物体の移動の目標位置を、その移動距離に関する情報と前記パターンの像を前記感光物体上に対し転写する際の露光時間に関する情報とに基づいて補正するので、パターンの像の転写位置の位置ずれを低減することができ、高精度な露光が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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方法を好適に実施可能な露光装置１００の全体的な構成が概略的に示されている。この露光装置１００は、ウエハＷ上の複数の異なるショット領域にレチクルパターンを転写するために、レチクルパターンの像に対するウエハＷの移動とそのウエハＷに対するレチクルＲ上のパターンの像の転写とを交互に繰り返し行うステップ・アンド・リピート方式の露光装置である。
【０００９】
この露光装置１００は、エネルギビームとしての露光用照明光（以下、「照明光」と略述する）ＩＬによりレチクルＲ上を均一な照度で照明する照明系１０、レチクルＲを保持するレチクルステージＲＳＴ、レチクルＲから射出される照明光ＩＬをウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保持してＸＹ平面内で自在に移動可能なウエハステージＷＳＴ、レチクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ及びウエハステージＷＳＴ等が搭載されたボディ５０等を備えている。
【００１０】
前記照明系１０は、不図示の光源に不図示の送光光学系を介して接続されている。光源としては、例えばＨｇランプのｉ線（３６５ｎｍ）や、ＡｒＦエキシマレーザ（出力波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（出力波長２４８ｎｍ）などの遠紫外光源、あるいはＦ2レーザ（出力波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光源などが用いられる。
【００１１】
照明系１０は、例えばオプティカルインテグレータを含む照度均一化光学系、リレーレンズ、可変ＮＤフィルタ、可変視野絞り（レチクルブラインド又はマスキングブレードとも呼ばれる）、及びダイクロイックミラー等（いずれも不図示）を含んで構成される照明光学系とを備えている。ここで、オプティカルインテグレータとしてはフライアイレンズ、内面反射型インテグレータ（ロッドインテグレータ等）、あるいは回折光学素子等が用いられる。この照明系１０では、回路パターン等が描かれたレチクルＲ上を照明光ＩＬによりほぼ均一な照度で照明する。
【００１２】
前記レチクルステージＲＳＴは、不図示のレチクルステージ定盤の上方に配置されている。このレチクルステージＲＳＴは、レチクルＲを保持している。
【００１３】
前記投影光学系ＰＬは、後述する第１コラムを構成する鏡筒定盤２５の中央部に形成された不図示の開口の内部に上方から挿入されている。この投影光学系ＰＬの鏡筒部の高さ方向中央やや下方の位置にはフランジ部ＦＬＧが設けられている。このフランジ部ＦＬＧは、鏡筒定盤２５に固定されている。
【００１４】
投影光学系ＰＬとしては、例えば両側テレセントリックな縮小系で、Ｚ軸方向の共通の光軸ＡＸを有する複数枚のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されている。この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば１／４、１／５又は１／６である。このため、照明系１０からの照明光ＩＬによってレチクルＲ上の前述の照明領域が照明されると、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲの照明領域内の回路パターンの縮小像（倒立像）が、表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上の前記照明領域に共役なスリット状の投影領域、すなわち露光領域に形成される。
【００１５】
前記ウエハステージＷＳＴは、図１に示されるように、鏡筒定盤２５の下方に配置されたウエハステージ定盤２９の上方に配置されている。ウエハステージＷＳＴは、ウエハＷを保持してＸＹ平面内で移動する。
【００１６】
ウエハステージＷＳＴは、Ｘ軸方向に移動可能なＸステージＴＸと、該ＸステージＴＸ上に搭載されＹ軸方向に移動可能なＹステージＴＹと、該ＹステージＴＹ上に搭載されたウエハテーブルＴＢとを備えている。前記ウエハテーブルＴＢ上にはウエハホルダＷＨが真空吸着によって固定されており、このウエハホルダＷＨ上に、ウエハＷが、例えば真空吸着、静電吸着等により吸着固定されている。
【００１７】
ＸステージＴＸ、ＹステージＴＹの協調動作により、ウエハテーブルＴＢは、ＸＹ平面内を移動可能であり、Ｚ軸回り（ヨーイング方向）に回転可能となっている。また、ＹステージＴＹとウエハテーブルＴＢとの間に配設された３つのアクチュエータにより、ウエハテーブルＴＢは、Ｚ軸方向、Ｘ軸回り（ピッチング方向）、Ｙ軸回り（ローリング方向）に回転可能に構成されている。
【００１８】
ウエハ干渉計ＷＩＦによってウエハテーブルＴＢのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報が、固定鏡Ｍｗを基準として例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常時検出されている。なお、ウエハＸ干渉計及びウエハＹ干渉計は、測長軸を複数有する多軸干渉計でそれぞれ構成され、ウエハテーブルＴＢのＸ、Ｙ位置の他、回転（ヨーイング、ピッチング、ローリング）も計測可能となっている。
【００１９】
ウエハ干渉計ＷＩＦによって計測されるウエハステージＷＳＴの位置情報（又は速度情報）は、図２に示されるように、ステージ制御装置１９及びこれを介して主制御装置２０に送られる。ステージ制御装置１９は、主制御装置２０から与えられるショット配列情報に基づいて、ウエハステージＷＳＴの指令値（目標位置、目標速度）を作成し、その目標位置に一致するように、ウエハ干渉計ＷＩＦから出力される位置情報（又は速度情報）に基づいてウエハステージ駆動部ＷＳＣを介してウエハステージＷＳＴのＸＹ面内の移動を制御する。
【００２０】
前記本体コラム５０は、図１に示されるように、床面Ｆの上方に４つの防振装置３１Ａ1〜３１Ａ4（ただし、図１においては紙面奥側の防振装置３１Ａ3、３１Ａ4は図示せず）を介して水平に支持されたベースプレート２１と、ベースプレート２１上に配置された第１コラムＣＬ１を備えている。
【００２１】
前記第１コラムＣＬ１は、ベースプレート２１の上方に配置され、４本の支持柱２３（ただし、図１においては紙面奥側の支持柱は図示せず）によって支持された前述の鏡筒定盤（メインフレーム）２５とを有している。そして、この鏡筒定盤２５からは、ウエハステージ定盤２９を水平に吊り下げ支持するための支持部材２７が設けられている。
【００２２】
さらに、図示は省略されているが、露光装置１００には、ウエハＷ表面の前記露光領域内部分及びその近傍の領域のＺ軸方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出する、斜入射方式の多点フォーカス位置検出系が設けられており、後述する露光時などに、主制御装置２０によってウエハＷのフォーカス・レベリング制御が行われる。
【００２３】
上述したように、露光装置１００では、上述した各種防振装置が設けられているので、床面Ｆから伝わる振動や、ウエハテーブルＴＢの移動に伴って発生する反力等により発生する振動が、投影光学系ＰＬを支持する部分などの振動成分の伝達が制限されるようになっている。
【００２４】
上述のようにして構成された本実施形態の露光装置１００では、次のようにして露光動作が行われる。なお、前提として、レチクルＲは、すでにレチクルステージＲＳＴ上にロードされており、いわゆるレチクルの位置合わせ等を含む準備作業が完了しているものとする。
【００２５】
まず、主制御装置２０の管理の下、不図示のウエハローダによって、ウエハＷのロードが行われる。このロードの際には、ウエハステージ駆動部ＷＳＣを介したステージ制御装置１９の制御により、ウエハステージＷＳＴが、ウエハＷのロード位置まで移動させた状態で行われる。以下では、このロード位置を（ＸL，ＹL）とする。
【００２６】
ここで、ロードされたウエハＷが、既に一層以上の層が形成したウエハＷであった場合には、主制御装置２０は、不図示のアライメント検出系を用いてＥＧＡ（エンハンスト・グローバル・アライメント）等のアライメント計測を行う。このアライメント計測は、主制御装置２０の指示の下、ステージ制御装置１９が、不図示のアライメント検出系の検出視野内に、ウエハＷ上に形成されたショット領域に付設された幾つかのアライメントマークを収めるべく、適宜ＸＹ平面内を適宜移動させた状態で行われる。
【００２７】
一方、ロードされたウエハＷが、まだ露光が行われていないウエハである場合には、アライメント計測を行わず、次のステップに進む。
【００２８】
この後、以下のようにしてステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われる。この露光動作では、まず、ウエハＷ上の最初のショット領域（ファースト・ショット）と、投影光学系ＰＬを介したレチクルＲ上のパターンの像とが一致するように、ウエハステージＷＳＴをＸＹ平面内で移動させる。このときの目標位置は、設計上のウエハＷのショット領域の設計上の位置座標に基づいて定められる。このとき、上述したアライメント計測が行われたウエハＷである場合には、さらに、その計測結果が反映された目標位置となる。この目標位置を（Ｘ1，Ｙ1）とする。
【００２９】
このように、１つのショット領域に対するレチクルＲ上のパターンの像の転写が終了すると、ウエハステージＷＳＴがＸＹ平面内をステップ移動して、次のショット領域に対する露光が行われる。また、そのショット領域の露光が終了すると、さらにウエハステージＷＳＴがＸＹ平面内を、ステップ移動して、さらに次のショット領域に対する露光が行われる。すなわち、露光装置１００においては、ステッピングと露光とが順次繰り返され、ウエハＷ上に必要なショット数のパターンが転写される。
【００３０】
図３（Ａ）には、このようにしてステッピングと露光とを繰り返すことにより、ウエハＷ上に転写形成されるショット領域の配列の一例が示されている。図３（Ａ）では、ショット領域が露光される順番が、破線の矢印で示されている。主制御装置２０では、予め定められたそのウエハＷに対する設計情報である露光レシピを参照し、図３（Ａ）で転写形成すべき複数のショット領域の配列情報を取得する。図３（Ａ）に示される例では、ウエハＷの中央の領域に、４行６列のショット領域ＳＡの配列を形成し、ウエハＷのＹ軸方向の両端部に、ショット領域ＳＢをそれぞれ２つずつ形成するようになっている。
【００３１】
図３（Ａ）に示されるウエハＷにおいては、４行６列のショット領域ＳＡから露光を行うように指定されている。ここでは、１行目の最も−Ｘ側にあるショット領域ＳＡを１番目に露光するショット領域とし、そのショット領域ＳＡの＋Ｘ側に隣接するショット領域ＳＡを２番目に露光するショット領域ＳＡとする。同様に、１行目のショット領域ＳＡを−Ｘ側から順番に露光していく。
【００３２】
１行目のすべてのショット領域ＳＡに対する露光が終了すると、今度は、２列目のショット領域ＳＡに対する露光を行う。この２列目でも、最も＋Ｘ側のショット領域から順番に露光していく。同様に、次の３行目のショット領域は−Ｘ側から順に、次の４行目のショット領域は＋Ｘ側から順に、露光していく。
【００３３】
４行６列のショット領域ＳＡの露光が終了すると、残りの４つのショット領域ＳＡに対する露光を行う。図３（Ｂ）に示されるように、この４つのショット領域ＳＡについては、−Ｙ端の２つのショット領域ＳＡを、−Ｘ側から順番に露光し、次に、＋Ｙ側の２つのショット領域ＳＡを−Ｘ側から順に露光する。
【００３４】
なお、４行６列のショット領域ＳＡと、両端部に形成される４つのショット領域ＳＢとは、そのショットサイズが異なっている。この場合、これらのショット領域ＳＡと、ショット領域ＳＢとでは、露光レシピにおけるブラインドＩＤ（露光領域の共役面に配置されるように、照明系１０内に設けられた露光領域の大きさを制限するブラインドの状態を指定する認識番号）が異なるようになる。露光レシピでは、ブラインドＩＤごとに指定された露光量［ｍＪ／ｃｍ2］が規定されており、規定された露光量に応じて、各ショット領域の露光時間が異なるようになる。したがって、露光装置１００では、ショット領域ＳＡの露光に先立って、露光レシピを参照して、照明系１０（例えばレチクルブラインド等）や、ショット領域に対する露光時間などを調整し、ショット領域ＳＢを露光するための露光条件への設定変更を行う。
【００３５】
このように、露光装置１００では、ウエハステージＷＳＴをステッピング移動と、露光とを繰り返しながら、ウエハＷ上の複数の異なる位置にショット領域を転写形成していくが、パターンの像を転写する際には、ステップ移動に伴って発生するウエハステージＷＳＴのＸＹ平面内の振動が十分に整定されている必要がある。そこで、露光装置１００では、ウエハ干渉計ＷＩＦの計測値を参照して、ウエハステージＷＳＴの振動が許容値に収まった状態で露光を開始するようにしている。
【００３６】
しかしながら、この振動を十分に整定した後に露光を行うようにしても、ウエハステージＷＳＴのステップ移動に依存するパターンの像の転写位置の位置ずれが発生する場合がある。図３（Ｂ）には、その位置ずれの一例が示されている。図３（Ｂ）に示される例では、１行目、３行目のショット領域ＳＡは−Ｘ側及び＋Ｙ側に位置ずれし、２行目、４行目のショット領域は、＋Ｘ側及び−Ｙ側に位置ずれしている。また、ショット領域ＳＢについても、同様な位置ずれが生じている。このような位置ずれは、ショット領域ＳＡの位置ずれ方向が行ごとに異なるので、ショット領域の位置がずれる現象を以下では、行ずれともいう。
【００３７】
そのため、露光装置１００では、上述のような位置ずれ（行ずれ）をキャンセルするための位置調整機能を有している。本発明者が得た知見によれば、この位置ずれの大きさ及び量は、ウエハステージＷＳＴのステップ移動と露光時間とに依存している。すなわち、位置ずれ量は、露光直前のステップ移動の方向によりその位置ずれの方向が決まり、その移動距離が長くなり、露光時間が短くなると、位置ずれ量が大きくなることがわかっている。そこで、本実施形態では、ｎ番目に露光されるショット領域ＳＡn（ショット領域ＳＡ、ＳＢを含む）の位置ずれ量ｄｘn、ｄｙn［μｍ］のモデル式を次式で規定する。
【００３８】
【数１】
2006339179.tif 000003
ここで、ＤＸn、ＤＹnは露光前のウエハステージＷＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動量であり、ｔは、ショット領域ＳＡnにおいて、露光レシピのブラインドＩＤに基づいて求められる露光時間である。また、Ａ、Ｂ，Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇは係数であり、装置パラメータとして設定可能な係数である。Ｓｉｇｎ（ＤＸn）は、ＤＸnの符号に基づいて＋１か−１かいずれかの値をとる。
【００３９】
図４（Ａ）には、この位置ずれ量ｄｘn，ｄｙnが模式的に示されている。前回露光されるｎ−１番目のショット領域（ｘn-1，ｙn-1）の露光位置から、今回露光されるｎ番目のショット領域（ｘn，ｙn）の露光位置までのウエハステージＷＳＴの移動に伴って、今回露光されるｎ番目のショット領域は、ｄｘn，ｄｙnだけ位置ずれすることが示されている。また、図４（Ｂ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴの移動方向が逆向きである場合には、位置ずれ量ｄｘn，ｄｙnの極性は逆となる。
【００４０】
なお、ＤＸn、ＤＹnは、次式で規定される。
【００４１】
【数２】
2006339179.tif 000004
上記式（１）のｄｘn，ｄｙnは、露光時間ｔと、ウエハステージＷＳＴの移動距離ＤＸnを独立変数とする関数となっており、その大きさは、ウエハステージＷＳＴの移動距離ＤＸnの絶対値と、露光時間ｔを反転させた−ｔを独立変数とする指数関数との和によって決定される。すなわち、ｄｘn，ｄｙnは、ウエハステージＷＳＴの移動距離ＤＸnが長くなるにつれて大きくなり、露光時間ｔが長くなる。位置ずれ量ｄｘn，ｄｙnと、露光時間ｔ、移動距離ＤＸnとの関係は、本発明者の鋭意検討により導き出されたものである。
【００４２】
ｆ（ＤＹn）は、大きなＹ軸方向の移動量を伴なう場合の位置ずれ量のリミットとして機能する関数である。例えば、ＤＹn＜ＬＹ（例えば１０００μｍ）であれば１となり、ＤＹn≧ＬＹ（例えば１０００μｍ）であれば、０となる関数である。図５（Ａ）には、ＤＹn≧ＬＹであったときの位置ずれ量ｄｘn，ｄｙnのモデルが示されている。ウエハステージＷＳＴは、前述のように、Ｙ軸方向に移動するＹステージＴＹの上に、Ｘ軸方向に移動するＸステージＴＸが搭載された構成となっている。このため、それらのステージの重量と、Ｙ軸方向のウエハステージＷＳＴに対する駆動力とのバランスを考慮して、ウエハステージＷＳＴの移動がＹ軸方向の移動を伴う場合には、その移動速度が比較的低速となるように規制されている。この場合、ウエハステージＷＳＴの加減速に伴って発生する反力は小さくなり、図５（Ａ）に示されるように、位置ずれ量ｄｘn，ｄｙnはほぼ０となると考えられる。
【００４３】
また、図５（Ｂ）に示されるように、Ｘ軸方向の移動量ＤＸnが、ＬＸを超えていた場合には、上記式（１）に入力するＤＸnをＬＸとする。この理由は以下のとおりである。
【００４４】
ここで、図６（Ａ）に示されるように、あるショット領域の露光が終了した後、隣接するショット領域を露光領域に一致させるべく、図６（Ｂ）に示されるように、ウエハステージＷＳＴを加減速移動させると、このときの加速に伴って発生する反力の影響が、露光装置１００全体に及ぶようになる。その後、図６（Ｃ）に示されるように、露光領域が、隣接するショット領域に達する前に、ウエハステージＷＳＴは、減速を開始する。この減速に伴って発生する反力の影響も、露光装置１００全体に及ぶようになる。このときの反力の向きは、図６（Ａ）で示される反力の向きと逆向きとなる。
【００４５】
前述したように、位置ずれ量ｄｘn，ｄｙnは、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）に示される状態で発生する反力の影響が強いと思われる。この場合、ウエハステージＷＳＴの移動距離が長いと、ウエハステージＷＳＴの加速時に発生する反力は、隣接するショット領域の露光時には、十分に低減されるようになり、ショット領域の位置ずれ量ｄｘn，ｄｙnに影響するのは、減速時の反力のみであると考えられる。そこで、本実施形態では、ＤＸn≧ＬＸとなった場合には、位置ずれ量ｄｘn，ｄｙnはそれ以上大きくならないものとして、ＤＸn＝ＬＸとした上で、上記式（１）の演算を行うものとする。
【００４６】
ところで、上記式（１）の係数Ａ〜Ｆは、実際に号機ごとに求める必要がある。そこで、本実施形態では、実際に露光を行い、実際のショット領域の位置ずれ量を計測し、その計測結果から係数Ａ〜Ｆを導き出す。ただし、設計上の位置からの位置ずれ量を直接計測することが困難であるため、本実施形態では、隣接するショット領域の相対的な位置ずれ量を計測する。
【００４７】
隣接するショット領域の相対的な位置ずれ量の計測を容易にするために、本実施形態では、図７（Ａ）の斜線で示されるように、ショット領域の一部が重なり合うような露光を行う。図７（Ａ）に示されるように、＋Ｙ側のショット領域と−Ｙ側のショット領域とは、その露光の前のウエハステージＷＳＴの移動方向が逆向きで、その移動距離が同じであるものとする。また、そのショットサイズも同じであるものとする。すなわち、上下のショット領域は、その露光前のステージの移動方向が逆であるだけで、その他の条件は同一であり、ステージ移動距離と露光時間とが同一となっている。
【００４８】
この重なり合う部分には、互いの位置ずれ量を計測可能できるようにマークが転写形成されている。図７（Ｂ）には、これらのマークの一例が示されている。これらのマークを観察することにより、隣接するショット領域間の相対的な位置ずれ量を計測することが可能となる。上下のショット領域の露光前の移動距離と露光時間とが同じであるため、この相対的な位置ずれ量の半分を、このときの移動距離と露光時間とにおけるショット領域の位置ずれ量の大きさとみなすことができる。なお、図７（Ｂ）では、Ｘ軸方向の相対位置ずれ量を計測されているマークしか示されていないが、Ｙ軸方向の相対位置ずれ量を計測するためのマークも、この重なっている部分に形成されている。
【００４９】
そこで、本実施形態では、様々なステージの移動距離と露光時間との組合せについて複数の異なる条件（例えば、ブラインドＩＤ）を設定し、その条件毎にショット領域の一部が重なり合うような露光を実際に行って、そのときの相対的な位置ずれ量を計測する。そして、計測された位置ずれ量の半分をその条件でのショット領域の設計上の転写位置からの位置ずれ量とみなす。
【００５０】
そして、それらの位置ずれ量、及びそのときの移動時間と露光時間とを、上記式（１）に代入し、最小二乗法を用いて、式（１）の係数Ａ〜Ｆを求める。求められた係数Ａ〜Ｆは装置パラメータとして設定しておく。
【００５１】
この設定の後、露光装置１００において、プロセスの実行が開始される。図８には、プロセスを実行する際の主制御装置２０の処理アルゴリズムのフローチャートが示されている。
【００５２】
まず、ステップ２０１に示されるように、露光レシピを取得する。この露光レシピには、ウエハＷ上に転写するショット領域の設計情報、例えば、各ショット領域の位置座標やブラインドＩＤなどが設定されている。次のステップ２０３では、レチクルステージＲＳＴへのレチクルＲのロード、レチクルアライメント、ベースライン計測などの準備処理を行う。
【００５３】
次のステップ２０５では、露光レシピに設定されている各ショット領域の位置座標と、各ショット領域のブラインドＩＤに基づいて得られる露光時間とに基づいて、各ショット領域の位置座標（露光位置）の補正を行う。
【００５４】
露光レシピに設定されたショットマップの一例が、図９に示されている。この露光が開始される前のステージ座標の位置座標（開始座標）を（Ｘ0，Ｙ0）とする。この開始座標（Ｘ0，Ｙ0）は、ウエハＷが、既に一層以上の露光が完了しているウエハである場合には、後述するステップ２１１で行われるウエハアライメントが完了したときのウエハステージＷＳＴの位置座標となるが、そうでない場合には、後述するステップ２０７でのウエハ交換が行われるときのウエハステージの位置座標（すなわち、前述のロード位置（ＸL，ＹL））となる。
【００５５】
今回の露光では、設計上の位置座標が（Ｘ1，Ｙ1）である１番目のショット領域を露光するために、ウエハステージＷＳＴが（Ｘ0，Ｙ0）から（Ｘ1，Ｙ1）に移動した後、このショット領域について指定されたブラインドＩＤに基づいて決定される露光量から得られる必要な露光時間ｔを規定して露光を行う。すなわち、１番目のショット領域の露光前のウエハステージＷＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動距離は、それぞれＤＸ1＝Ｘ1−Ｘ0，ＤＹ1＝Ｙ1−Ｙ0となる。また、露光時間ｔは、そのブラインドＩＤによって決まる。
【００５６】
そこで、求められた移動距離ＤＸ1，ＤＹ1と、露光時間ｔとを上記式（１）に代入し、ショット領域の中心位置の補正量（ｄＸ1，ｄＹ1）を求める。なお、上記式（１）に示されるように、ＤＹ1が所定距離以上の場合には、ｆ（ＤＹ1）＝０となり、（ｄＸ1，ｄＹ1）はともに０となる。
【００５７】
以降、２番目〜２４番目のショット領域のブラインドＩＤは同一であるので、それらの露光時間ｔは、上記１番目のショット領域ＳＡ1と同一であり、それぞれの露光に先立つウエハステージＷＳＴの移動距離を、それぞれのショット領域の設計上の位置座標から求める。すなわち、ウエハステージＷＳＴのＸ軸方向及びＹ軸方向の移動距離は、それぞれＤＸn＝Ｘn−Ｘn-1，ＤＹn＝Ｙn−Ｙn-1（ｎ＝２〜２４）となる。上記式（１）を計算して、各ショット領域の位置座標の補正量を求めていく。このとき、例えば６番目のショット領域から７番目のショット領域への移動等については、Ｙ軸方向の移動距離がＬＹとなる場合には、そのときの補正量を（０、０）とする。
【００５８】
２５番目〜２８番目のショット領域ＳＡn（ＳＢ）のブラインドＩＤは、１番目〜２４番目のショット領域ＳＡn(ＳＡ)のブラインドＩＤと異なるので、それらのショット領域については、そのブラインドＩＤから得られる露光量を用いて露光時間ｔを改めて算出しなおして、各ショット領域ＳＡnの位置座標の補正量を求める。そして、求められた補正量に基づいて１番目から２８番目までのショット領域の設計上の位置座標を補正し、各ショット領域ＳＡnの露光位置を求める。ショット領域ＳＡnでの補正された位置座標は、不図示の記憶装置に格納される。
【００５９】
次のステップ２０７では、ウエハＷをウエハステージＷＳＴ上にロードし、ステップ２０９では、このウエハＷがすでに一層目の露光が完了しているウエハであるか否かを判断する。この判断が肯定されれば、サーチアライメント、ウエハアライメント等のウエハＷの位置合わせを行う。ここでは、ウエハＷ上にすでに形成された前層の幾つかのショット領域ＳＡnに付設されたマークを不図示のアライメント系で検出し、その位置情報を計測する。そして、その計測結果に基づいてウエハＷ上の前層の実際のショット領域の位置座標を推定する。なお、このアライメントにおいても、マークをアライメント系の検出視野内に収めるために、ウエハステージＷＳＴを駆動するが、その際の目標位置を上記式（１）で示される補正量で補正する必要はない。
【００６０】
次のステップ２１３では、不図示の記憶装置に格納された補正量で補正された露光位置にウエハステージＷＳＴを移動させつつ、各ショット領域ＳＡnの露光を行う。
【００６１】
ウエハＷ上のすべてのショット領域ＳＡnに対する露光が完了すると、ステップ２１５に進み、ロット内のすべてのウエハに対する露光が完了したか否かを判断する。この判断が否定されれば、ステップ２０７に戻る。
【００６２】
以降、ステップ２１５において判断が肯定されるまで、ステップ２０７〜ステップ２１５の処理が繰り返され、ロット内のすべてのウエハＷに対する露光が行われる。ステップ２１５で判断が肯定されると、処理を終了する。
【００６３】
以上詳細に述べたように、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動とそのウエハＷへのレチクルパターンの像の転写とを連続して行った場合、そのレチクルパターンの像の転写位置の位置ずれ量（ｄｘn，ｄｙn）が、ウエハＷの移動と、レチクルパターンの像を転写する際の露光時間ｔとに依存する場合には、ウエハＷの移動の目標位置を、そのＸ軸方向に関する移動距離ＤＸnと、回路パターンの像をウエハＷ上に対し転写する際の露光時間ｔとに基づいて補正すれば、レチクルパターンの像の転写位置の位置ずれを低減することが可能となる。これにより、レチクルパターンの像の転写位置を目標位置に近づけることができるようになり、高精度な露光が可能となる。
【００６４】
また、本実施形態によれば、ステップ２０５では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）のＸ軸方向の移動距離と露光時間ｔとを独立変数とし、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動の目標位置の補正量（ｄｘn，ｄｙn）を従属変数とする補正関数（式（１））を用いて、それらの目標位置の補正量を算出し、算出された補正量に基づいてウエハＷの移動の目標位置を補正している。
【００６５】
また、その補正関数は、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動のＸ軸方向の向きに応じてその正負が決定され、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動のＸ軸方向の移動距離の絶対値が増加するにしたがってその値が増加する項と、露光時間ｔが長くなるにしたがってその値が減少する項とを含んでいる。露光時間ｔを独立変数とする項は、その露光時間ｔを独立変数とする指数関数である。この位置ずれ量が、ウエハステージＷＳＴの移動に伴って発生する反力に起因することから、その反力の影響の減衰状態を考慮すると、露光時間ｔを独立変数とする項は、露光時間が長くなるにつれて減衰する指数関数であるとするのが最も望ましい。しかしながら、本発明はこれには限られず、露光時間ｔを独立変数とする項は、指数関数である必要はなく、露光時間が長くなるにつれてその大きさが減衰する項であればよい。また、Ｘ軸方向の移動距離の項も、そのパラメータの符号によっては、移動距離の増加に対して減少する場合も表現可能である。
【００６６】
また、本実施形態では、ウエハＷの移動のＸ軸方向の移動距離がＬＸ以上となる場合には、その項の大きさを一定としている。これは、移動距離がＬＸ以上となると、ウエハステージＷＳＴの加減速時に生じる反力のうち、加速時に生じる反力の影響は、無視できる程度に小さくなっているからである。このようにすれば、過剰な位置ずれ量の補正を防ぐことができる。
【００６７】
また、本実施形態では、ウエハステージＷＳＴ（ウエハＷ）の移動が、Ｙ軸方向に関するＬＹ以上の移動を含む場合には、上記式（１）に示される補正関数の値を０としている。これは、ＹステージＴＹ上に、ＸステージＴＸが搭載されている上記実施形態におけるウエハステージＷＳＴの構造に起因するものであり、他の構造を有するウエハステージＷＳＴであれば、このような制限を設けなくても良い場合も考えられる。
【００６８】
また、本実施形態では、一連の露光動作（ステップ２０７〜ステップ２１５）に先立って、ステップ２０５で一括して、全ショット領域ＳＡnの位置座標の補正量を一度に算出したが、これには限られず、各ショット領域ＳＡnの位置座標の補正量の算出は、そのショット領域ＳＡnを露光するためのウエハステージＷＳＴの移動の開始前、例えば、その前のショット領域ＳＡnの露光の際に算出されればよい。
【００６９】
なお、上記実施形態では、露光レシピ内のブラインドＩＤに基づいて得られる設計上の露光時間を計算に用いたが、厳密な露光時間を計算に用いたい場合には、そのブラインドＩＤに対応する実際の露光時間を、照明系１０に備えられたインテグレータセンサ等を用いて実測しておいてもよい。
【００７０】
なお、上記実施形態では、ショット領域ＳＡnの転写位置が位置ずれする原因としては、上記反力による投影光学系ＰＬに設けられた参照鏡Ｍｗと、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとの間の距離の変動、反力による移動鏡３４の変形やウエハＷを保持するウエハホルダＷＨがウエハステージＷＳＴに対するウエハホルダＷＨの変動などが挙げられる。これらはいずれもウエハ干渉計ＷＩＦでは検出し得ないものであるため、ショット領域の位置ずれの原因となる。本発明を適用すれば、これらの原因に関わりなく、そのショット領域ＳＡnの転写位置を正確に補正することが可能となる。
【００７１】
また、本発明は、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４号パンフレットなどに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば純水など）が満たされる液浸型露光装置などにも適用できる。なお、上記実施形態の露光装置は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報や国際公開ＷＯ９８／４０７９１号パンフレットなどに開示されているように、投影光学系を介してレチクルパターンの転写が行われる露光位置と、ウエハアライメント系によるマーク検出が行われる計測位置（アライメント位置）とにそれぞれウエハステージを配置して、露光動作と計測動作とをほぼ並行して実行可能なツイン・ウエハステージタイプでも良い。さらに、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。
【００７２】
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、あるいは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を用いたが、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い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号公報に開示されている。ここではこの米国特許第６，７７８，２５７号公報を参照して援用する。
【００７３】
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（Spatial 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 Crystral 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、ＤＭＤ（Digital Mirror Device,またはDigital Micro-mirror Device）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（EPD:ElectroPhoretic Display）、電子ペーパ（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。
【００７４】
また、自発光型画像表示素子には、ＣＲＴ（Cathod 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）、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 Diode）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ、ＬＤ（Laser Diode）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。
【００７５】
さらに、本発明が適用される露光装置の光源は、ＫｒＦエキシマレーザやＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ2レーザとしたが、他の真空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この他、露光用照明光として、例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム（又はエルビウムとイッテルビウムの両方）がドープされたファイ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用いても良い。
【００７６】
なお、複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系、並びにアライメント系ＡＳを露光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより、上記実施形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００７７】
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ィ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エハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、有機ＥＬ、マイクロマシン及び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く、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エ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することができる。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、ホタル石、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エハなどが用いられる。
【００７８】
また、本発明に係るマーク検出方法は、露光装置に限らず、物体を保持するステージを位置決めする装置であれば、適用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上説明したように、本発明の露光方法は、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ィ工程に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図１の露光装置の制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】図３（Ａ）は、ウエハのショットマップ及びショット領域の露光順の一例を模式的に示す図であり、図３（Ｂ）は、各ショット領域の位置ずれ量を示す図である。
【図４】図４（Ａ）は、位置ずれ量を模式的に示す図であり、図４（Ｂ）は、逆向きの移動での位置ずれ量を模式的に示す図である。
【図５】図５（Ａ）は、Ｙ軸方向の移動を伴う場合の位置ずれ量を模式的に示す図であり、図５（Ｂ）は、Ｘ軸方向の移動が所定距離以上であった場合の位置ずれ量を模式的に示す図である。
【図６】図６（Ａ）は、あるショット領域を露光している時のウエハステージの状態を示す図であり、図６（Ｂ）は、次のショット領域の露光のための移動をウエハステージが開始したときの様子を示す図であり、図６（Ｃ）は、次のショット領域の露光のための移動をウエハステージが終了したときの様子を示す図である。図６（Ｄ）は、次のショット領域が露光される様子を示す図である。
【図７】図７（Ａ）は、所定の移動距離及び所定のショットサイズにおける転写位置の位置ずれ量を算出するためのショット領域の転写方法を模式的に示す図であり、図７（Ｂ）は、隣接するショット領域の重なり合っている部分に形成されたマークの関係を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る一連の露光動作を行う際の主制御装置２０の処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
【図９】ウエハ上のショット領域の露光順及び位置ずれ量を算出するための情報の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…照明系、１００…露光装置、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【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５】
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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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