(57)【要約】      （修正有）【課題】フォーカス計測器の基準面とステージの軌道面とを平行にするための技術を提供する。【解決手段】露光装置は、基板２１に塗布された感光剤に投影光学系１１を介して露光ビームを照射して該感光剤に潜像パターンを形成する。露光装置は、基板２１を駆動する基板ステージ１６と、基板２１に対して斜めに計測光を照射し基板２１からの反射光に基づいて露光ビームの軸方向における基板２１の位置を計測するフォーカス計測器１４とを備える。露光装置は、更に、コントローラ１００を備える。コントローラ１００は、フォーカス計測器１４による計測結果に基づいて、フォーカス計測器１４の基準面と基板ステージ１６の軌道面とが平行になるように基板ステージ１６の軌道面を補正するキャリブレーションを実行する。【選択図】図１
2006313885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に塗布された感光剤に投影光学系を介して露光ビームを照射して該感光剤に潜像パターンを形成する露光装置であって、
基板を駆動する基板ステージと、
前記基板に対して斜めに計測光を照射し前記基板からの反射光に基づいて前記露光ビームの軸方向における前記基板の位置を計測するフォーカス計測器と、
前記フォーカス計測器による計測結果に基づいて、前記フォーカス計測器の基準面と前記基板ステージの軌道面とが平行になるように前記基準面を基準として前記軌道面を補正するキャリブレーションを実行するコントローラと、を備え、
前記基板ステージは、基準プレートを含み、前記フォーカス計測器によって基板ステージの軌道面を補正するための計測を実施する際に、前記コントローラは、計測光が前記基準プレートに照射されるように前記基板ステージの位置を制御する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記フォーカス計測器は、複数のチャネルを含み、前記コントローラは、前記複数のチャネルの少なくとも３個のチャネルによる計測結果に基づいて前記軌道面を補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記基板ステージを複数の位置に順に位置決めしながら各位置において前記フォーカス計測器に計測を実行させる、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記コントローラは、前記露光装置に対するリセット要求に応じて前記キャリブレーションを実行する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記基板ステージを支持するステージ定盤と、
前記基板ステージを前記ステージ定盤上に浮上させる静圧ガイドと、を更に備え、
前記コントローラは、前記静圧ガイドが非動作状態から動作状態になったときに前記キャリブレーションを実行する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
走査露光装置として構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に塗布された感光剤に投影光学系を介して露光ビームを照射して該感光剤に潜像パターンを形成する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の電子デバイスの製造において、回路パターンが形成されたレチクル（原版）のパターンを感光材（レジスト）が塗布されたウエハ（基板）に縮小投影して該感光剤に潜像パターンを形成する縮小投影露光装置が使用される。
【０００３】
近年、露光装置は、ショット領域に対してレチクルパターンを一括露光する静止型露光装置（ステッパ）を改良した走査型露光装置（スキャナー）が主流となっている。走査型露光装置は、スリットを通してスリット状に整形された露光ビームに対してレチクル及びウエハを走査駆動することでレチクル全体の回路パターンをウエハに転写する。静止型露光装置は、ショット領域を一括露光するのでショット内でのフォーカス／チルト補正は困難である。一方、走査型露光装置は、走査露光を行うのでショット内での局所的な表面形状の変動に追従することができ、投影光学系のスキャン方向のディストーションを平均化することができるメリットがある。
【０００４】
半導体デバイスの集積度が向上するにつれて、露光装置の投影光学系にはより高い解像力が求められている。この要求を満足するために、より短い波長λの露光ビームを使用することや、開口数ＮＡを大きくする必要がある。解像度は、ｋ１・λ／ＮＡ（ｋ１はプロセス定数）によって求まる。このような高解像度化のために、高精度なフォーカシングが要求されている。フォーカスマージン｛ｄ＝ｋ２・λ／ＮＡ２｝は年々厳しくなり、フォーカシングに関連する部品に対する要求も厳しくなってきている。
【０００５】
走査露光時に起こるデフォーカスの一般的な要因としては、例えば、
１）厚みむらなどのウエハ非対称形状やステージ走りの再現性の悪さによって発生するパターンオフセット計測誤差、
２）空気のゆらぎ、気圧変化、温度変動といった環境要因に対する補正残渣、
３）計測光学系の経時変化、
４）露光熱によるレンズ収差や露光履歴の補正残渣など、を挙げることができる。
【特許文献１】特開２００１−１５４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
投影光学系がレチクル像を形成する像面（以下、この像面をレンズ像面ともいう。）と、ウエハステージが移動する際の該ウエハステージの所定部分（典型的には、ウエハチャックの表面。）の軌道面（以下、この走り面をステージ走り面ともいう。）と、フォーカス方向（ｚ方向）を計測する光斜入射方式の計測光学系における複眼フォーカスセンサーの基準面（以下では、この基準面をＯＰＴＦ基準面という。）との３面が平行を維持していないことは、露光時にデフォーカスする大きな要因となる。
【０００７】
ステージ走り面はリセットによって大きく変動し再現性が失われるため、リセット時にはレンズ像面やＯＰＴＦ基準面に対してステージ走り面が平行になるようにキャリブレーションを実行する必要がある。リセットによるステージ走り面の変動は、ステージの原点再現位置を安定させることが困難であることに起因する。ステージ走り面がリセットによって変動すると、レンズ像面やＯＰＴＦ基準面に対して非平行状態でステージ走り面がセットされることになる。
【０００８】
特許文献１に記載された技術では、Ｎ次関数多項式曲面に沿って駆動されるステージの軌跡を一次直線成分（平面）で表される走り面に補正する。したがって、ステージの駆動によるフォーカス方向へのステージの変動分をあらかじめ計測して補正テーブルを生成し、この補正テーブルを参照してステージ走り面を求める。なお、特許文献１に記載された技術では、補正テーブルの生成のための計測において、ステージ上にウエハを配置し、そのウエハの面のＺ軸方向位置を計測する。
【０００９】
本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、フォーカス計測器の基準面とステージの軌道面とを平行にするための技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の露光装置は、基板に塗布された感光剤に投影光学系を介して露光ビームを照射して該感光剤に潜像パターンを形成する露光装置に関する。前記露光装置は、基板を駆動する基板ステージと、前記基板に対して斜めに計測光を照射し前記基板からの反射光に基づいて前記露光ビームの軸方向における前記基板の位置を計測するフォーカス計測器と、コントローラを備える。前記コントローラは、前記フォーカス計測器による計測結果に基づいて前記フォーカス計測器の基準面と前記基板ステージの軌道面とが平行になるように前記基準面を基準として前記軌道面を補正するキャリブレーションを実行する。前記基板ステージは、基準プレートを含む。前記フォーカス計測器によって基板ステージの軌道面を補正するための計測を実施する際に、前記コントローラは、計測光が前記基準プレートに照射されるように前記基板ステージの位置を制御する。
【００１１】
本発明の好適な実施形態によれば、前記フォーカス計測器は、複数のチャネルを含み得る。この場合において、前記コントローラは、前記複数のチャネルの少なくとも３個のチャネルによる計測結果に基づいて前記軌道面を補正し得る。
【００１２】
本発明の好適な実施形態によれば、前記コントローラは、前記基板ステージを複数の位置に順に位置決めしながら各位置において前記フォーカス計測器に計測を実行させ得る。
【００１３】
本発明の好適な実施形態によれば、前記コントローラは、前記露光装置に対するリセット要求に応じて前記キャリブレーションを実行し得る。
【００１４】
本発明の好適な実施形態によれば、前記露光装置は、前記基板ステージを支持するステージ定盤と、前記基板ステージを前記ステージ定盤上に浮上させる静圧ガイドと、を更に備え得る。この場合において、前記コントローラは、前記静圧ガイドが非動作状態から動作状態になったときに前記キャリブレーションを実行し得る。
【００１５】
本発明の好適な実施形態によれば、前記露光装置は、走査露光装置として構成され得る。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば、フォーカス計測器の基準面とステージの軌道面とを平行にするための技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１８】
本発明の露光装置は、ウエハ（基板）に塗布された感光剤に投影光学系を介して露光ビームを照射して該感光剤に潜像パターンを形成する装置として構成される。図１は、本発明の好適な実施形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。エキシマレーザー等の光源部２３から出射される露光ビームは、第１コンデンサレンズ群２を経由してスリット４に達する。スリット４は、露光ビームをＺ軸方向に７ｍｍ程度の幅を有するスリット状のビームに整形する他、Ｚ軸方向に積分した照度がＸ軸方向の所定範囲内にわたって均一になるように調整する。
【００１９】
マスキングブレード１は、レチクルステージ（原版ステージ）５とウエハステージ（基板ステージ）１６をスキャン駆動しながらレチクル６のパターンをウエハ２１上の感光剤に転写する際に、レチクル（原版）６のパターン画角の端に追従して移動する。マスキングブレード１は、レチクル６のパターンの転写が終了してレチクルステージ５が減速している間に、レチクル６の光透過部に露光ビームが当たってウエハ２１上に投光されることを防止する。
【００２０】
マスキングブレード１を通過した露光ビームは、第２コンデンサレンズ群３を経由してレチクルステージ５上のレチクル６に照射される。レチクル６のパターンを通過した露光ビームは、投影レンズ（投影光学系）１１を通してウエハ（基板）２１表面近傍に該パターンの結像面を形成する。投影レンズ１１内には、ＮＡ絞り１２が設けられており、これにより露光時の照明モードを変更することができる。
【００２１】
１次元方向に移動可能なＴＴＬスコープ８は、ＴＴＬスコープ８の絶対位置基準を基準として、レチクル６上及びウエハ２１又はウエハステージ１６上の基準マーク１９に形成されたアライメントマークのＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の位置を計測する。リレーレンズ７は、ＴＴＬスコープ８のフォーカスを調整するために使用される。アライメントマークのフォーカスが最も合っている状態でのリレーレンズ７の位置を参照することにより、検出対象物のフォーカス（Ｚ軸方向の位置）を計測することができる。
【００２２】
図１では、作図の便宜上、２基のＴＴＬスコープ８がＹ軸方向に沿って配置されているが、実際には、これらのＸ軸方向にもう１基のＴＴＬスコープが配置されている。この配置により、レチクルアライメントマークとウエハ２１上のマーク又はウエハ基準プレート１９に形成されたマーク２０１との間のωｘ，ωｙ方向の傾きを計測することができる。図１に記載された２基のＴＴＬスコープ８は、露光ビームの画角中心方向（Ｙ軸方向）への駆動が可能である。
【００２３】
ＴＴＬスコープ８のフォーカス調整では、まず、レチクルステージ５上のレチクル基準プレート９をＴＴＬスコープ８で観察することができるようにレチクルステージ５を駆動する。次いで、ＴＴＬスコープ８を基準プレート９上の計測マーク位置まで移動する。ＴＴＬスコープ８は、通常の露光シーケンスにおいては、露光の邪魔にならないように露光ビームの画角の外側に退避させられている。この実施形態では、まず、スリット状に整形された露光ビームの長手方向（Ｘ軸方向）に退避させられていた２基のＴＴＬスコープ８が画面中心方向に移動する。次いで、露光ビームの短手方向（Ｙ軸方向）に退避させられていた１基が画面中心方向に対して移動する。ＴＴＬスコープ８は、レチクルステージ５上のレチクル基準プレート９上のマークを観察２０２する。
【００２４】
レチクル基準プレート９上のマーク２０２は、図２に例示的に示すパターンを有する。レチクル基準プレート９上に形成されたマーク２０２は、Ｚ軸方向においてレチクルパターン面とほぼ等価な位置にあるとみなすことができるため、マーク２０２のフォーカスは、レチクルに形成された回路パターンのフォーカスポジションを代表する。ＴＴＬスコープ８によってマーク２０２を観察しながら、最も高いコントラストが得られるベストフォーカス状態になるようにリレーレンズ７が駆動される。以上の処理により３基のＴＴＬスコープ８のベストフォーカス位置がレチクル基準プレート９に形成されたマーク２０２の面に対して合わされたことになる。
【００２５】
投影レンズ１１の像面に対してウエハステージ１６の走り面（軌道面）を平行に補正する処理においてもＴＴＬスコープ８が用いられる。ウエハステージ１６に設けられた基準プレート１９に形成されたマーク２０１がレチクル基準プレート９に形成された計測マーク２０２と同様に観測される位置になるようにウエハステージ１６が駆動される。レチクルステージ５の基準プレート９とウエハステージ１６の基準プレート１９上に形成されているマーク２０１は、図２に例示的に示すパターンを有し、ＴＴＬスコープ８によって両者を同時に観察することができる。
【００２６】
また、マーク２０１、２０２は、スリット状に整形された露光ビームの長手方向（Ｘ軸方向）に沿って配置された２基のＴＴＬスコープの視野内にそれぞれ入るように基準プレート９、１９の２箇所に配置されている。これによって、レチクルステージ５、ウエハステージ１１の傾き量を計測することができる。
【００２７】
観測されるマークのコントラストが最も高くなるように、ウエハステージ１６をＺ軸方向に微小駆動する。そして、２基のＴＴＬスコープ８によってそれぞれ計測されるマークの計測差（コントラスト差、又は、Ｚ軸方向の位置の差。）とマークのスパンとに基づいてレンズ像面（投影レンズ１１の像面）とステージ走り面（ウエハテージ１６が移動する際のウエハステージ１６の所定部分の軌道面。）との間の相対的な傾き（差分）を演算することができる。これに基づいてレンズ像面とステージ走り面とが平行になるように、ウエハステージ１６を駆動するためのデータを補正することができる。
【００２８】
レチクルステージ５は、３つのレチクルレーザー干渉計１０を利用してＸ、Ｙ、θ方向に制御される。図１では、１つのレチクルレーザー干渉計１０のみが記載されているが、実際には、Ｙ軸に沿って２つ、それらのＸ軸方向に１つのレーザー干渉計１０が配置されている。レチクルステージ５は、鏡筒定盤１３上に設けられたガイドに沿ってＸ、Ｙ、θ方向に移動可能である。レチクルステージ５は、Ｙ軸に関しては、ウエハステージ１６と同期して移動しながらスキャン露光を実行するために長ストロークにわたって移動可能である。レチクルステージ５は、Ｘ、θ軸に関しては、レチクルステージ５にレチクル６を吸着させた際の誤差を解消できれば十分なため、微少範囲内でのみ移動可能である。
【００２９】
この露光装置は、レチクルステージ５を駆動した際の反力がベースプレート１８と剛につながっている不図示の反力吸収装置に逃がされる構造を有し、駆動の反動による鏡筒定盤１３の揺れは発生しない。レチクルステージ５上には、前述のレチクル基準プレート９が搭載されている。
【００３０】
ＯＰＴＦ計測は、フォーカス計測器１４を使用してなされる。フォーカス計測器１４は、レーザーダイオードなどの発光素子を含む投光器から出射される計測光を測定対象物（ウエハ）に対して斜めに照射し、その反射光を撮像素子を含む受光器によって受光する。撮像素子の撮像面に形成される反射光スポットの位置は、測定対象物（ウエハ）のフォーカス方向（Ｚ軸方向；露光ビームの軸方向）の位置に依存する。フォーカス計測器１４は、例えば、反射光スポットの重心位置を検出することによって、計測光が測定対象物（ウエハ）に入射した位置におけるフォーカス値を求める。
【００３１】
フォーカス計測器１４を用いたＯＰＴＦ計測では、投影レンズ１１を介することなく、ウエハステージ（基板ステージ。）１６上に搭載されたウエハ２１又は基準マークプレート１９のＺ、ωｘ、ωｙ方向の位置を、マークの有無にかかわらず、高速に計測することができる。
【００３２】
レチクルステージ５とウエハステージ１６を同期させてスキャン駆動しながら露光を行う際のフォーカスの検出には、フォーカス計測器１４が用いられる。フォーカス計測器１４は、計測精度の長期安定性を保証するために、自己キャリブレーションを実施する。これは、ウエハステージ１６に設けられた基準マークプレート１９に形成されたマーク２０１をＴＴＬスコープ８によって計測した結果と、フォーカス計測器１４で計測した結果とを比較することによりなされる。
【００３３】
オフアクシススコープ２０は、一眼によるフォーカス計測機能とＸＹ方向のアライメント誤差計測機能を持っている。通常の量産ジョブにおいてウエハをアライメントする際には、オフアクシススコープ２０においてグローバルチルト計測兼グローバルアライメント計測を行う。グローバルチルト補正とグローバルアライメント補正は、ウエハの露光エリアが投影レンズ１１の下に位置するようにウエハステージ１６をステップ移動させる際に一括して行われる。
【００３４】
鏡筒定盤１３は、この露光装置の高精度な計測器を取り付ける基台になっている。鏡筒定盤１３は、床の上に直接置かれたベースプレート１８に対して、静圧ガイドによって微少量だけ上方に浮上した状態で位置決めされている。フォーカス計測器１４及びＴＴＬスコープ８が鏡筒定盤１３に取り付けられているので、フォーカス計測器１４及びＴＴＬスコープ８によって得られる計測値は、結果的に鏡筒定盤１３からの相対的な距離を計測していることになる。
【００３５】
定盤間干渉計１５は、鏡筒定盤１３とステージ定盤１７との相対的な位置関係を計測する。この実施形態では、走査露光時に、定盤間干渉計１５による計測結果とウエハステージ１６に実装されている不図示の３軸のＺセンサーによる計測結果の和が目標値に一致するようにコントローラ１００によって制御される。ウエハステージ干渉計２４は、レチクルステージ５についての干渉計と同様に３つ配置され、ウエハステージ１６のＸ、Ｙ、θ方向の制御に利用される。
【００３６】
ステージ定盤１７は、静圧ガイドによってベースプレート１８から微少量だけ浮上して位置決めされている。ステージ定盤１７は、床からベースプレート１８を経由してウエハステージ１６に伝達される振動を取り除く機能と、ウエハステージ１６を駆動したときの反力を低減してベースプレート１８に逃がす機能を兼ねている。ウエハステージ１６は、ステージ定盤１７の上に微少距離浮上して搭載されている。
【００３７】
レチクルフォーカス計測器２２は、レチクルステージ５に吸着保持されたレチクル６のパターン面のフォーカス方向の位置を計測する。レチクルフォーカス計測器２２は、図１において紙面に対して垂直方向（Ｘ軸方向）に複数の計測点が配置されたフォーカス計測センサであり、計測方式としては、例えば、フォーカス計測器１４と同様な反射光の重心位置計測による方式を採用することができる。レチクルステージ５がレーザー干渉計１０で位置計測されるＹ方向に動くと、Ｙ方向における任意の位置でのレチクルパターン面のフォーカス計測が可能となる。
【００３８】
ここで計測されたレチクル面のフォーカス計測情報は、コントローラ１００内の記憶装置に記憶され、ウエハ２１の露光処理の際にスキャン動作するウエハステージ１６のフォーカス・チルト方向についての目標位置軌道の補正に用いられる。
【００３９】
図３は、本発明の好適な実施形態の走査露光装置においてＯＰＴＦ基準面を基準にしてステージ走り面の平行補正を行うキャリブレーションを概念的に示す図である。ＯＰＴＦ基準面３０２をキャリブレーションの基準にする方法は、ＯＰＴＦ基準面３０２がリセットによって変化しないことが条件となる。本発明者等は、ＯＰＴＦ基準面３０２のドリフトは、定期的（例えば、週に１回くらいで十分）なメンテナンスにおいて調整すれば十分な程度に変動が緩やかであることを確認している。ＯＰＴＦ基準面は、経時変化等のインターバルが長い要素が原因で変化するので、ドリフトが小さい。
【００４０】
また、仮にＯＰＴＦ基準面３０２がドリフトしても、図２を参照しながら説明したようにマーク２０２を用いてキャリブレーションを実行することにより、レンズ像面（投影レンズ１１の像面。）に対するＯＰＴＦ基準面３０２の相対的な傾きを計測することができるので、この調査を定期的に行えばＯＰＴＦ基準面３０２を装置の基準面とすることができる。
【００４１】
一方、ステージ走り面３０１の傾き（ＯＰＴＦ基準面に対するステージ走り面の平行度）は、リセット直後において再現性がないが、図３（ａ）に模式的に示すように、ＯＰＴＦ基準面３０２と平行にはならない。そこで、図３（ｂ）に模式的に示すように、ステージ走り面３０１がＯＰＴＦ基準面３０２に対して平行になるようにキャリブレーションを実施する。もし、ウエハ表面もＯＰＴＦ基準面３０２と平行にしたい場合は、ウエハ表面とステージ走り面３０１の平行補正を行うためにグローバルチルト計測を行う。具体的には、ウエハステージ１６を駆動してウエハ表面上の数ポイントでフォーカス計測器１４の中心チャネル（中心センサ）を用いてフォーカス計測を実施する。これによって、ウエハ表面とステージ走り面３０１の差分を計測し、この差分に基づいて補正量を得ることができる。
【００４２】
露光装置は、更に、グローバルチルト計測によって得られる計測値が許容値を超えた場合にエラー処理を実行する機能を備えてもよい。また、露光装置は、リセット時にキャリブレーションを実行するか否かを選択するためのインターフェースを備えてもよい。
【００４３】
なお、ステージ走り面の傾きについては、前述のように、リセット直後において再現性がないが、ステージ走り面の形状については、図１で示したステージ定盤１７の形状を継承するため、比較的高い再現性がある。
【００４４】
図４は、本発明好適な実施形態の走査露光装置におけるリセットシーケンスを示すフローチャートである。このシーケンスは、コントローラ１００によって制御される。鏡筒定盤１３やステージ定盤１７は、静圧ガイドによって浮上しているため、リセットの実行が指示されて該静圧ガイドに対する電力の供給が遮断されると降下する（ステップ４０２）。次に、コントローラ１００の初期化４０３が行われた後、電力が鏡筒定盤１３とステージ定盤１７の静圧ガイドに供給されて、鏡筒定盤１３とステージ定盤１７が浮上する（ステップ４０４）。その後、鏡筒定盤１３に取り付けられている定盤間干渉計１５がリセットされ、現在位置のカウント（計測）が開始される（ステップ４０５）。
【００４５】
このように、リセットを実行すると、ステージ定盤１７のメカ再現性が失われてステージ走り面が変動することからステージ走り面の再現性も失われる。また、両定盤１３、１７は、リセットによる降下・浮上の影響を受けて、例えば数マイクロメートルオーダで振動した状態になる（一般には約±１μｍ）ので、鏡筒定盤１３とステージ定盤１７が平行な状態で位置カウントが開始されるのは困難である。したがって、ステージ定盤１７に対して平行に校正されるステージ走り面はその影響を受けることからステージ走り面の変動が発生する。なお、鏡筒定盤１３は、定盤間干渉計１５が取り付けられているので、露光装置上では固定とみなすことができる。次いで、ウエハステージ１１の原点出しが行われ（ステップ４０６）、更に、以下で説明するウエハステージ走り面のキャリブレーションが実行されて（ステップ４０７）、リセットが完了する。
【００４６】
図５は、本発明の好適な実施形態の走査露光装置におけるウエハステージ走り面のキャリブレーションシーケンスを示すフローチャートである。このシーケンスは、コントローラ１００によって制御される。リセットの実行などに伴ってキャリブレーションの実行が要求されると、キャリブレーションが開始される（ステップ５０１）。なお、図５に示すキャリブレーションは、リセットの実行のみならず、初期化シーケンスにおいて実施されてもよいし、一定時間間隔で実施されてもよいし、プログラムされた時間に実施されてもよい。或いは、図５に示すキャリブレーションは、ジョブの先頭又は途中で実施されてもよいし、ウエハやレチクルの交換時といった装置の環境変化時などに実施されてもよいし、他のタイミングで実施されてもよい。
【００４７】
次いで、図６に例示的に示すようにウエハステージ１６上のウエハ２１の外側にある基準マークプレート１９に形成されたマーク２０１が、ＯＰＴＦチャネルが存在する投影レンズ１１の中心付近下に駆動される（ステップ５０２）。
【００４８】
この実施形態では、図７に例示的に示すように、フォーカス計測器１４は、複数のＯＰＴＦチャネル（センサ）を有する。このキャリブレーションでは、ステージ走り面の傾きを検知することができれば十分であるので、例えば、図７に例示的に示すように、フォーカス計測器１４が有する全チャネルのうち少なくとも３つのチャネルを選択して、それらを使用することができる。図７に示す例では、黒丸が計測対象チャネル７０１、白丸が非計測対象チャネル７０３であり、５つのＯＰＴＦチャネルが使用される。
【００４９】
次に、中心のＯＰＴＦチャネル（図７のチャネルＣＨ５）による突き上げ処理（Ｚ方向の位置合わせ）が行われる（ステップ５０３）。この突き上げ処理では、例えば、中心チャネルＣＨ５を使用し、ＯＰＴＦ計測値が原点０になるまでウエハステージ１６をＺ方向に駆動して、フォーカス要因のＯＰＴＦ計測誤差を防ぐ。
【００５０】
次いで、フォーカス計測器１４が有する複数のＯＰＴＦチャネルから選択される少なくとも３つのチャネルのうちの１つのチャネルの計測領域に対してマーク２０１中のあらかじめ決められた定点を位置合わせする。そして、フォーカス方向（Ｚ軸方向）の距離（位置）を計測する（チャネルの選択個数が少ないほどキャリブレーションに要する時間は短くなる）。
【００５１】
計測は、チャネル毎に設定された回数だけ実行され（ステップ５０５）、その後、その回数分の計測値の平均値を計算して、そのチャネルによる計測値とする（ステップ５０６）。なお、計測中にステップエラー、フォーカス計測エラー、あるいはマーク２０１上の異物などの問題により異常な測定値が検出されたときは、その計測値を無視し次のステップに進めるか、露光ジョブの実行を禁止する機能を備えてもよい。
【００５２】
選択されたチャネルによるＯＰＴＦ計測が全て終わるまで、該チャネルの計測領域にマーク２０１の定点がくるようウエハステージ１６を駆動し計測を繰り返す（ステップ５０７）。ここで、図７の例では、計測に使用するチャネルが５つなので、この場合はステップ５０７に掛かるループが５回実行される。なお、チャネルの選択において、Ｘ方向及びＹ方向の傾きを求めるため、同一直線上に存在しない少なくとも３つのチャネルを選択する必要が有り、最大選択数はフォーカス計測器１４が有するチャネルの数である。
【００５３】
ステップ５０４において、チャネルの選択順序は、例えば、フォーカス計測器１４が図７に示すチャネル構成を有し、ＣＨ１、３、５、７、９を使用する場合には、中心チャネルＣＨ５からスタートするとすれば、
ＣＨ５  →  ＣＨ３  →  ＣＨ１  →  ＣＨ７  →  ＣＨ９  →  ＣＨ５
とすることができる。この場合は、ＣＨ５が計測の最初と最後に１回ずつ使用される。このように同じチャネルを使用して計測ループ中に再度計測することによって、計測タイミングによる同一チャネルの差分を算出することができる。この差分からＯＰＴＦ基準面の計測ドリフトが分かるため、ＯＰＴＦ計測の信頼性の判断に利用することができる。
【００５４】
このように、計測に使用する各チャネルについて、ステップ５０５を実行する回数を決定することができる（ステップ５０８）。上記の例では、ＣＨ５については、ステップ５０５が２回実施され、ＣＨ１、３、５、７、９については、ステップ５０５が１回のみ実施される例である。同一チャネルを使用してステップ５０５を複数回実施する場合には、その複数回の実施によって得られる計測値の平均値を算出し、これを使用してもよい。
【００５５】
同一チャネルを使用して得られる計測値の差分が許容量に収まっていないときは、全チャネルあるいは所定のチャネルを使用してＯＰＴＦ計測をやり直してもよいし、エラーが発生したものとみなして処理を中断してもよい。
【００５６】
各ＯＰＴＦチャネルの計測においてどのチャネルからもある一定の計測値が検出される場合は、既にステージ走り面とＯＰＴＦ基準面が平行に位置していると判断することができる。この場合、その後の計算処理・補正処理（ステップ５０９〜５１１）をバイパスしてもよい。
【００５７】
次いで、ステップ５０４〜ステップ５０８で計測したＯＰＴＦ計測値を用いてウエハステージ走り面のＸ、Ｙ方向の傾きが計算される（ステップ５０９）。チャネルの数が３を超える場合は、最小２乗近似などの方法で統計処理を行って１次平面を求め傾きを算出することができる。
【００５８】
次いで、ステップ５０９において求めたステージ走り面のＸ、Ｙ方向の傾き（ＯＰＴＦ基準面に対する傾き）からＸ、Ｙ方向についての補正量がそれぞれ計算される（ステップ５１０）。
【００５９】
次いで、ステップ５１０で求めた補正値を用いてステージ走り面がＯＰＴＦ基準面に対して平行になるようにウエハステージ１６のステージ走り面の傾きが補正され（ステップ５１１）、一連の処理が終了する（ステップ５１２）。キャリブレーションが完了した後に、計測に使用した定点をＯＰＴＦの数チャネルを使用して再度計測し、それらのバラツキを調べることでキャリブレーションの成否を判断してもよい。３σなどのような統計的に得られる計測値のバラツキがある閾値を超えていた場合は、キャリブレーションが失敗したと見なしてユーザーに通知することができる。この際、再計測で使用するチャネルの選択には本計測で使用していない非計測対象ＯＰＴＦチャネル７０２を用いることがより効果的である。
【００６０】
図８は、ウエハステージ１６の駆動においてステージ走り面（８０７、８０８）がＯＰＴＦ計測値に与える影響を表す概念図である。ＯＰＴＦチャネル１（８０１）の計測領域にウエハステージ１６上のマーク２０１の定点がくるようにウエハステージ１６（図８中の８０３）を駆動してＯＰＴＦ値が計測される。この時のチャネル１（８０１）の計測値をＺ＿１とする。
【００６１】
次に、マーク２０１の定点がチャネル３（８０２）の計測領域にくるようウエハステージ１６（図８中の８０４）が駆動される。ＯＰＴＦ基準面８０６に対してステージ走り面８０７が平行である場合のチャネル３（８０２）の計測値をＺ＿３＿４とすると、Ｚ＿１  ＝  Ｚ＿３＿４  となるためＯＰＴＦ基準面８０６とステージ走り面８０７の１次領域での平行性が保証される。
【００６２】
これに対して、ＯＰＴＦ基準面８０６とステージ走り面８０８が平行でない場合は、図８でウエハステージが８０５として示されているように、チャネル３（８０２）の計測値をＺ＿３＿５とすると、Ｚ＿１と等しくならない。したがって、ＯＰＴＦ基準面８０６に対してステージ走り面８０８が平行ではなく傾いていることが分かる。
【００６３】
このようにＯＰＴＦ基準面８０６とステージ走り面８０８が平行になっていない場合は、次のようにする必要がある。すなわち、チャネル１（８０１）からチャネル３（８０２）へのウエハステージの駆動において、図８中の８０４の位置にウエハステージ１６が駆動されるように駆動データを補正する必要がある。このような計測処理を数チャネルで行うことでステージ走り面のＯＰＴＦ基準面に対する傾きが詳細に計測・計算できるためステージ走り面の全体的な補正が可能となる。
【００６４】
上記の実施形態は、複数チャネル（複眼）で構成されたフォーカス計測器１４によってステージ走り面の傾きを計測するが、これに代えて単チャネル（単眼）で構成されたフォーカス計測器を採用することもできる。単チャネル（単眼）で構成されたフォーカス計測器を採用する場合には、コントローラ１００が、ウエハステージ１６を複数の位置に順に位置決めしながら各位置においてフォーカス計測器に計測を実行させればよい。
【００６５】
以上の処理により、スキャン時のウエハステージの走り面をＯＰＴＦ基準面に対して平行にすることができる。
【００６６】
以上のように、本発明の好適な実施形態では、走査露光装置において、ウエハステージの走り面をフォーカスの基準面であるＯＰＴＦ基準面に対して平行に補正する機能を設ける。これによって、フォーカス・チルトの制御精度が向上して、微細化に対応した走査露光装置を実現することが可能となる。
【００６７】
また、この実施形態によれば、リセット時にレンズ像面とステージ走り面との平行性を保証するためのキャリブレーションを実行する必要がないので、リセットに要する時間が短縮される。
【００６８】
また、この実施形態では、キャリブレーションの際に複数チャネル構成のフォーカス検出器の全チャネルのうち使用すべきチャネルを設定する機能を設ける。これにより、高精度が要求される場合や高速性が要求される場合など、要求に応じて使用すべきチャネルを設定することができる。
【００６９】
更に、３つ以上のチャネルを使用することにより、ωｘ及びωｙの双方について、高精度なキャリブレーションを実現することができる。
【００７０】
キャリブレーションは、ステージ走り面がリセットで変化する構成においてはリセット時に実行すべきである。その他、キャリブレーションは、経時変化やプロセスの変わり目での変化、突発的な変化にも対応するために、ジョブのスタート時やウエハやレチクルの交換時など、任意のタイミングで実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の好適な実施形態の走査露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】レンズ像面とステージ走り面を平行にするための処理等において使用され得るマークを例示的に示す図である。
【図３】本発明の好適な実施形態の走査露光装置においてＯＰＴＦ基準面を基準にしてステージ走り面の平行補正を行うキャリブレーションを概念的に示す図である。
【図４】本発明好適な実施形態の走査露光装置におけるリセットシーケンスを示すフローチャートである。
【図５】本発明の好適な実施形態の走査露光装置におけるウエハステージ走り面のキャリブレーションシーケンスを示すフローチャートである。
【図６】ウエハステージとその上に配置されたウエハ及び基準マークプレートを例示的に示す図である。
【図７】複眼のフォーカス計測器のチャネル構成を例示的に示す図である。
【図８】ウエハステージの駆動においてステージ走り面がＯＰＴＦ計測値に与える影響を表す概念図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  マスキングブレード
２  第１コンデンサレンズ群
３  第２コンデンサレンズ群
４  スリット
５  レチクルステージ
６  レチクル
７  リレーレンズ
８  ＴＴＬスコープ
９  レチクル基準プレート
１０  レチクルレーザー干渉計
１１  投影レンズ
１２  ＮＡ絞り
１３  鏡筒定盤
１４  フォーカス計測器
１５  定盤間干渉計
１６  ウエハステージ
１７  ステージ定盤
１８  ベースプレート
１９  基準プレート
２０  オフアクシススコープ
２１  ウエハ
２２  レチクルフォーカス計測器
２３  光源部
２４  ウエハステージ干渉計
２０１  マーク（ウエハ側）
２０２  マーク（レチクル側）
【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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