(57)【要約】      （修正有）【課題】フォーカス精度の点で有利な露光方法を提供する。【解決手段】原版と基板とを走査方向に移動させながら基板を露光する露光方法であって、基板の高さ方向の複数の位置のそれぞれに基板を位置させて、複数の位置のそれぞれについて、基板を走査方向に移動させながら基板上の複数の計測点のそれぞれに光を斜入射させて各計測点の高さ方向の位置の第１計測値を取得する第１工程と、第１工程で取得した複数の位置のそれぞれにおける各計測点の第１計測値に基づいて、基板の面形状を求めて基板に存在する凹凸の位置を特定する第２工程と、基板を露光する際に、第２工程で特定した前記凹凸の位置と、基板を前記走査方向に移動させながら複数の計測点のそれぞれに光を斜入射させて得られる各計測点の高さ方向の位置の第２計測値とに基づいて、基板の高さ方向の位置が目標位置となるように基板を駆動する第３工程と、を有する。【選択図】図７
2019215399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版と基板とを走査方向に移動させながら前記基板を露光する露光方法であって、
前記基板の高さ方向の複数の位置のそれぞれに前記基板を位置させて、前記複数の位置のそれぞれについて、前記基板を前記走査方向に移動させながら前記基板上の複数の計測点のそれぞれに光を斜入射させて各計測点の前記高さ方向の位置の第１計測値を取得する第１工程と、
前記第１工程で取得した前記複数の位置のそれぞれにおける各計測点の第１計測値に基づいて、前記基板の面形状を求めて前記基板に存在する凹凸の位置を特定する第２工程と、
前記基板を露光する際に、前記第２工程で特定した前記凹凸の位置と、前記基板を前記走査方向に移動させながら前記複数の計測点のそれぞれに光を斜入射させて得られる各計測点の前記高さ方向の位置の第２計測値とに基づいて、前記基板の前記高さ方向の位置が目標位置となるように前記基板を駆動する第３工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】
前記複数の位置のそれぞれについて、前記第１計測値に基づいて、前記第２工程で特定した前記凹凸の位置に起因して前記第２計測値に生じる計測誤差を補正するための各計測点でのオフセットを求める第４工程を更に有し、
前記第３工程では、前記オフセットのうち、前記第２計測値を得たときの前記基板の前記高さ方向の位置に対応するオフセットで前記第２計測値又は前記目標位置を補正することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】
前記第４工程では、前記複数の位置のそれぞれにおける前記各計測点の前記第１計測値と、前記複数の位置のそれぞれとの差分を、前記オフセットとして求めることを特徴とする請求項２に記載の露光方法。
【請求項４】
前記第３工程では、前記各計測点の前記第２計測値と前記第２計測値を得たときの前記基板の前記高さ方向の位置に対応する前記各計測点でのオフセットとの差分に基づいて、前記基板の前記高さ方向の位置が前記目標位置となるように前記基板を駆動することを特徴とする請求項２又は３に記載の露光方法。
【請求項５】
前記第３工程では、前記目標位置と前記第２計測値を得たときの前記基板の前記高さ方向の位置に対応する前記各計測点との差分を新たな目標位置とし、前記第２計測値に基づいて、前記基板の前記高さ方向の位置が前記新たな目標位置となるように前記基板を駆動することを特徴とする請求項２又は３に記載の露光方法。
【請求項６】
前記第３工程では、前記複数の計測点のそれぞれが露光位置に到達する前に各計測点の前記第２計測値を取得し、各計測点が前記露光位置に到達するまでに前記基板の前記高さ方向の位置が前記目標位置となるように前記基板を駆動することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項７】
複数の基板を露光する場合に、
前記複数の基板のうち、先頭の基板については前記第１工程、前記第２工程及び前記第３工程を行い、
前記複数の基板のうち、前記先頭の基板を除く基板については、前記先頭の基板に対する前記第２工程で特定した前記凹凸の位置を用いて、前記第３工程を行うことを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光方法。
【請求項８】
原版と基板とを走査方向に移動させながら前記基板を露光する露光装置であって、
前記基板上の複数の計測点のそれぞれに光を斜入射させて各計測点の前記基板の高さ方向の位置の計測値を取得する計測部と、
前記基板を露光する処理を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、
前記基板の高さ方向の複数の位置のそれぞれに前記基板を位置させて、前記複数の位置のそれぞれについて、前記基板を前記走査方向に移動させながら前記複数の計測点を前記計測部で計測して各計測点の前記高さ方向の位置の第１計測値を取得し、
取得した前記複数の位置のそれぞれにおける各計測点の第１計測値に基づいて、前記基板の面形状を求めて前記基板に存在する凹凸の位置を特定し、
前記基板を露光する際に、特定した前記凹凸の位置と、前記基板を前記走査方向に移動させながら前記複数の計測点を前記計測部で計測して得られる各計測点の前記高さ方向の位置の第２計測値とに基づいて、前記基板の前記高さ方向の位置が目標位置となるように前記基板を駆動する、ことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記複数の位置のそれぞれについて、前記第１計測値に基づいて、前記凹凸の位置に起因して前記第２計測値に生じる計測誤差を補正するための各計測点でのオフセットを求め、
前記オフセットのうち、前記第２計測値を得たときの前記基板の前記高さ方向の位置に対応するオフセットで前記第２計測値又は前記目標位置を補正することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記計測部は、前記複数の計測点のそれぞれで反射された光を検出する複数のセンサを含み、
前記複数のセンサのそれぞれについて、前記オフセットを求めることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光した前記基板を現像する工程と、
現像された前記基板から物品を製造する工程と、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【請求項１２】
凹凸を含む基板の面形状を計測する計測方法であって、
前記基板の高さ方向の複数の位置のそれぞれに前記基板を位置させて、前記複数の位置のそれぞれについて、前記基板を前記高さ方向に直交する方向に移動させながら前記基板上の複数の計測点のそれぞれに光を斜入射させて各計測点の前記高さ方向の位置の第１計測値を取得する第１工程と、
前記第１工程で取得した前記複数の位置のそれぞれにおける各計測点の第１計測値に基づいて、前記凹凸の位置を特定して前記基板の面形状を求める第２工程と、
を有することを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光方法、露光装置、物品の製造方法及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩなどの半導体デバイス、液晶表示デバイス、ＣＣＤなどの撮像デバイス、磁気ヘッドなどのデバイスを製造する際に、原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置が使用されている。露光装置において、原版のパターンを精度よく基板に転写するためには、基板の表面形状による影響が少ない基準面を決定し、かかる基準面を投影光学系の結像面に高精度に配置することが重要となる。
【０００３】
ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）では、基板を保持する基板ステージを走査方向に駆動しながら、基板ステージに保持された基板を露光する。その際、投影光学系の結像面と基板の基準面との間の距離をフォーカスセンサで計測し、その計測結果に基づいて、基板ステージを結像面に直交する方向に駆動して基準面を結像面に逐次合わせ込む追従駆動が行われる。このような追従駆動では、基板ステージの走査中に、露光位置の前方において、投影光学系の結像面と基板の基準面との間の距離をフォーカスセンサ（先読センサ）で予め計測する（先読みする）ことが必要となる。
【０００４】
追従駆動では、基本的には、基板の表面形状が平坦であることを前提としている。一方、近年の基板は、多層のパターンで構成されていることがある。このような基板の表面（下地）は、凹凸を多く含む段差構造を有するため、かかる凹凸に基板ステージを追従させようとすると、基板ステージの駆動量の急峻な変動によって追従誤差が生じ、フォーカス精度が低下する。
【０００５】
従って、段差構造を有する基板に対して追従駆動を適用するためには、基板の表面の凹凸に対する対処が必要となる。そこで、段差構造を有する基板に対する追従駆動を改善するために、凹凸によって生じる基準面との計測オフセットを計測点ごとに管理することで、基板ステージの駆動量の急峻な変動を抑制する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−４５６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、露光装置においては、一般的に、斜入射方式のフォーカスセンサが用いられるため、フォーカスセンサから基板までの距離（フォーカス方向の位置）が変化すると、計測点が横方向にシフトすることになる。従って、従来技術のように、あるフォーカス方向の位置で計測オフセットを求めてしまうと、フォーカス方向の位置が変化した場合、計測点のシフトに起因して、凹凸によって生じる基準面との計測オフセットが正しく反映されず、追従誤差が生じてしまう。このように、従来技術では、計測点のシフトの影響に対して、フォーカス精度の低下を抑制するための有効な手段が提供されていない。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、フォーカス精度の点で有利な露光方法を提供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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光方法は、原版と基板とを走査方向に移動させながら前記基板を露光する露光方法であって、前記基板の高さ方向の複数の位置のそれぞれに前記基板を位置させて、前記複数の位置のそれぞれについて、前記基板を前記走査方向に移動させながら前記基板上の複数の計測点のそれぞれに光を斜入射させて各計測点の前記高さ方向の位置の第１計測値を取得する第１工程と、前記第１工程で取得した前記複数の位置のそれぞれにおける各計測点の第１計測値に基づいて、前記基板の面形状を求めて前記基板に存在する凹凸の位置を特定する第２工程と、前記基板を露光する際に、前記第２工程で特定した前記凹凸の位置と、前記基板を前記走査方向に移動させながら前記複数の計測点のそれぞれに光を斜入射させて得られる各計測点の前記高さ方向の位置の第２計測値とに基づいて、前記基板の前記高さ方向の位置が目標位置となるように前記基板を駆動する第３工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、フォーカス精度の点で有利な露光方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】基板と、フォーカス計測部の計測光との位置関係を示す図である。
【図３】投影光学系の結像面と、基板の基準面と、計測光との位置関係を示す図である。
【図４】基板上の計測点のシフトを説明するための図である。
【図５】投影光学系の結像面と、基板の基準面と、計測光との位置関係を示す図である。
【図６】基板上の計測点の一例を示す図である。
【図７】基板上の各計測点の計測値の補正を説明するための図である。
【図８】基板上の各計測点と基板の面との関係を示す図である。
【図９】基板ステージの目標位置の補正を説明するための図である。
【図１０】図１に示す露光装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、原版１と基板５とを移動させながら基板５を露光（走査露光）して、原版１のパターンを基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）である。露光装置１００は、図１に示すように、原版ステージ２と、第１計測部３と、投影光学系４と、基板ホルダ６と、基板ステージ７と、第２計測部８と、第３計測部９と、制御部１０と、フォーカス計測部３０とを有する。
【００１５】
また、本実施形態では、基板５の表面に平行な方向をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系を用いて方向を示す。ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれに平行な方向をＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とし、Ｘ軸周りの回転、Ｙ軸周りの回転及びＺ軸周りの回転のそれぞれをθＸ、θＹ及びθＺとする。
【００１６】
原版ステージ２は、基板５に転写すべき微細なパターンが形成された原版１を保持する。原版ステージ２は、例えば、原版１を吸着するための吸着部（不図示）を含み、吸着部によって原版１を真空吸着することで原版１を保持する。原版ステージ２は、Ｙ方向に移動するためのアクチュエータ（不図示）を含み、かかるアクチュエータとしては、主に、リニアモータが用いられる。
【００１７】
第１計測部３は、例えば、干渉計や光学式リニアエンコーダを含み、Ｙ方向における原版ステージ２の位置を計測する。また、原版ステージ２のチルト制御を可能とするために、第１計測部３は、原版ステージ２の側面に設けられた計測面の少なくとも３箇所の位置を計測して原版ステージ２のチルト成分を取得する。第１計測部３で計測された原版ステージ２の位置は、制御部１０に入力される。
【００１８】
原版ステージ２に保持された原版１は、照明光学系（不図示）によって照明される。原版１のパターンの像は、投影光学系４を介して縮小されて基板５に転写される。
【００１９】
基板ステージ７は、基板ホルダ６を介して、基板５を保持する。基板ステージ７は、基板５及び基板ホルダ６を吸着（真空吸着）するための吸着部（不図示）を含む。基板ホルダ６は、基板５の凹凸を少なくするために、基板ステージ側の面及び基板側の面の両面ともフラットに加工されている。また、基板ホルダ６は、温度変化による変形を軽減するために、セラミックスなどの温度安定性の高い材料で構成されている。基板ステージ７は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動するためのアクチュエータを含み、かかるアクチュエータとしては、リニアモータやボイスコイルモータが用いられる。
【００２０】
第２計測部８は、Ｘ方向及びＹ方向における基板ステージ７の位置を計測する。第３計測部９は、Ｚ方向における基板ステージ７の位置を計測する。また、原版ステージ２と同様に、基板ステージ７のチルト制御を可能とするために、第２計測部８は、基板ステージ７の側面に設けられた計測面の少なくとも３箇所の位置を計測する。第２計測部８及び第３計測部９で計測された基板ステージ７の位置は、制御部１０に入力される。
【００２１】
制御部１０は、ＣＰＵやメモリなどを含むコンピュータで構成され、記憶部に記憶されたプログラムに従って露光装置１００の各部を統括的に制御して露光装置１００を動作させる。制御部１０は、基板上の複数のショット領域のそれぞれにパターンを転写するために、原版ステージ２及び基板ステージ７を制御する。また、制御部１０は、パターンを正確に結像するために、走査露光中に、フォーカス計測部３０から、投影光学系４の結像面と基板５との距離、傾き及び基板５の基準面に関する情報を取得する。そして、制御部１０は、基板ステージ７をＺ方向に駆動して、基板５の基準面を投影光学系４の結像面に逐次合わせ込む追従駆動を行う。
【００２２】
フォーカス計測部３０は、光源１１と、投影レンズ１２と、反射ミラー１３及び１４と、受光レンズ１５と、シリンドリカルレンズ１６と、ラインセンサ１７と、演算部１８とを含む。光源１１からの光は、スリット（不図示）に投射される。スリットからの光（スリットで形成された投影マーク）は、投影レンズ１２及び反射ミラー１３を介して、基板５の複数の位置に一定角度で入射（斜入射）する。基板５で反射された光は、反射ミラー１４及び受光レンズ１５を介して、シリンドリカルレンズ１６に入射する。投影レンズ１２及び受光レンズ１５は、テレセントリックレンズで構成されている。シリンドリカルレンズ１６に入射した光は一次元に積算され、ラインセンサ１７によって、各画素位置における光強度の情報が取得する。ラインセンサ１７は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどで構成され、基板５で反射された光を検出する。ラインセンサ１７は、スリットで形成される投影マークの数に応じて複数配置される。演算部１８は、ラインセンサ１７で取得された光強度の情報に基づいて、フォーカス計測部３０と基板５との間の距離、傾き、基板５の基準面を演算して、制御部１０に入力する。
【００２３】
図２は、基板５と、フォーカス計測部３０の計測光（反射ミラー１３で反射されて基板５に入射する光）との位置関係を示す図である。露光装置１００では、基板５を走査方向（Ｙ方向）の前後に走査（駆動）しながら基板５を露光する。そのため、フォーカス計測部３０は、露光位置（露光領域）でフォーカスを計測するための計測光ＳＣと、露光位置より走査方向に対して離れた位置でフォーカスを計測（先読み）するための計測光ＳＦ及びＳＢとを基板５に入射させる。ここで、フォーカスとは、基板５の高さ方向（Ｚ方向）の位置、例えば、投影光学系４の結像面と基板５の基準面との間の距離を含む。
【００２４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、投影光学系４の結像面と、基板５の基準面と、計測光ＳＣ、ＳＦ及びＳＢとの位置関係を示す図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）では、露光走査中の状態を示し、基板ステージ７が＋Ｙ方向（基板５の高さ方向（Ｚ方向）に直交する方向）に走査され、先読み計測は計測光ＳＦで行うことを想定している。
【００２５】
図３（ａ）に示すように、基板ステージ７の走査中に、計測光ＳＦによって、投影光学系４の結像面と基板５の基準面との間の距離ΔＺを計測する。そして、図３（ｂ）に示すように、計測光ＳＦで計測した基板上の計測点ＭＰが露光位置Ｃに到達する前に、基板ステージ７を＋Ｚ方向にΔＺだけ駆動し、計測点ＭＰが露光位置Ｃに到達したら露光を開始する。また、基板上の計測点ＭＰの露光と同時に、計測光ＳＣによって、露光位置Ｃでのフォーカス誤差を計測する。これらの動作を基板上の計測点の位置を変更しながら連続的に行うことで、走査露光を可能としている。
【００２６】
フォーカス計測部３０は、斜入射方式のフォーカスセンサであるため、図４に示すように、フォーカス計測部３０と基板５との間の距離が変化すると、基板上の計測点がＸ方向にシフトする。例えば、計測光が＋Ｘ方向から入射角θで基板５に入射する場合、基板５の位置が−Ｚ方向にΔＺだけ変化すると、計測点ＭＰは、計測点ＭＰ’で示すように、−Ｘ方向にΔＸ（＝ΔＺ／ｔａｎθ）だけシフトする。
【００２７】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、基板上の計測点のシフトを詳細に説明するための図であって、投影光学系４の結像面と、基板５の基準面と、計測光ＳＣ、ＳＦ及びＳＢとの位置関係を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）では、走査露光中の状態を示し、基板ステージ７が＋Ｙ方向に走査され、先読み計測は計測光ＳＦで行うことを想定している。
【００２８】
図５（ａ）に示すように、投影光学系４の結像面と基準面との間の距離がΔＺ１である場合と、投影光学系４の結像面と基準面との間の距離がΔＺ２である場合とでは、それぞれ、Ｘ（ΔＺ１）及びＸ（ΔＺ２）で示すように、基板上での計測点が異なる。ここで、従来技術のように、基板５の凹凸（段差）１９によって生じる基準面との計測オフセットを求めることを考える。例えば、投影光学系４の結像面と基準面との間の距離ΔＺ２で計測オフセットを求めるとする。この場合、投影光学系４の結像面と基準面との間の距離ΔＺ１から追従駆動を行うと、基板５の凹凸１９による計測オフセットΔＺ’が反映されず、図５（ｂ）に示すように、基板ステージ７の駆動量ΔＺに誤差が生じてしまう。また、投影光学系４の結像面と基準面との間の距離ΔＺ１で計測オフセットを求め、投影光学系４の結像面と基準面との間の距離ΔＺ２から追従駆動を行っても同様に、基板ステージ７の駆動量ΔＺに誤差が生じてしまう。
【００２９】
そこで、本実施形態では、基板５に凹凸１９が存在している場合であっても、走査露光時に高精度な追従駆動を実現し、フォーカス精度の点で有利な技術を提供する。
【００３０】
＜第１実施形態＞
図６（ａ）は、基板ステージ７（基板５）のＺ方向の複数の位置のそれぞれにおいて、フォーカス計測部３０によって計測される基板上の計測点（白点）を示す図である。図６（ａ）では、図２に示す計測光ＳＦ、ＳＣ及びＳＢのそれぞれに対応する基板上の計測点（黒点）のうち、計測光ＳＦに対応する基板上の計測点を示している。
【００３１】
本実施形態では、走査露光を開始する前に、まず、基板ステージ７（基板５）がＺ位置（Ｚ方向の位置）Ｚ（０）に位置するように基板ステージ７を駆動する。そして、基板ステージ７を＋Ｙ方向に走査しながら、基板上の各計測点にてフォーカスを計測する。この際、Ｚ位置Ｚ（０）における基板上の計測点は、図６（ｂ）に示すように、（Ｙ（０），Ｚ（０））、（Ｙ（１），Ｚ（０））、・・・、（Ｙ（４），Ｚ（０））となる。また、フォーカス計測部３０によって、各計測点に対応する計測値ＦＺ（ＦＺ（Ｙ（０），Ｚ（０））、ＦＺ（Ｙ（１），Ｚ（０））、・・・、ＦＺ（Ｙ（４），Ｚ（０）））を取得する。
【００３２】
次いで、基板ステージ７がＺ位置Ｚ（１）に位置するように基板ステージ７を駆動する。そして、基板ステージ７を＋Ｙ方向に走査しながら、基板上の各計測点にてフォーカスを計測する。この際、Ｚ位置Ｚ（１）における基板上の計測点は、図６（ｃ）に示すように、（Ｙ（０），Ｚ（１））、（Ｙ（１），Ｚ（１））、・・・、（Ｙ（４），Ｚ（１））となる。また、フォーカス計測部３０によって、各計測点に対応する計測値ＦＺ（ＦＺ（Ｙ（０），Ｚ（１））、ＦＺ（Ｙ（１），Ｚ（１））、・・・、ＦＺ（Ｙ（４），Ｚ（１）））を取得する。
【００３３】
同様に、基板ステージ７がＺ位置Ｚ（２）に位置するように基板ステージ７を駆動する。そして、基板ステージ７を＋Ｙ方向に走査しながら、基板上の各計測点にてフォーカスを計測する。この際、Ｚ位置Ｚ（２）における基板上の計測点は、図６（ｄ）に示すように、（Ｙ（０），Ｚ（２））、（Ｙ（１），Ｚ（２））、・・・、（Ｙ（４），Ｚ（２））となる。また、フォーカス計測部３０によって、各計測点に対応する計測値ＦＺ（ＦＺ（Ｙ（０），Ｚ（２））、ＦＺ（Ｙ（１），Ｚ（２））、・・・、ＦＺ（Ｙ（４），Ｚ（２）））を取得する。
【００３４】
このように、基板ステージ７（基板５）のＺ位置を変化させることで、基板上の計測点がＸ方向にシフトする。従って、複数のＺ位置に基板５を位置させて、複数のＺ位置のそれぞれについて、基板をＹ方向に移動させながら各計測点の計測値ＦＺを取得することで、Ｚ位置を基準とした基板５の面形状を求めて凹凸１９の位置を特定することができる。
【００３５】
各Ｚ位置について基板上の各計測点の計測値ＦＺ（第１計測値）を取得したら、以下に示すように、計測点ごとに、計測値ＦＺと基板ステージ７（基板５）のＺ位置との差分ΔＦＺ（計測オフセット）を求める。
ΔＦＺ（（Ｙ（０），Ｚ（０））＝ＦＺ（（Ｙ（０），Ｚ（０））−Ｚ（０）
ΔＦＺ（（Ｙ（１），Ｚ（０））＝ＦＺ（（Ｙ（１），Ｚ（０））−Ｚ（０）
・・・
ΔＦＺ（（Ｙ（４），Ｚ（０））＝ＦＺ（（Ｙ（４），Ｚ（０））−Ｚ（０）
ΔＦＺ（（Ｙ（０），Ｚ（１））＝ＦＺ（（Ｙ（０），Ｚ（１））−Ｚ（１）
ΔＦＺ（（Ｙ（１），Ｚ（１））＝ＦＺ（（Ｙ（１），Ｚ（１））−Ｚ（１）
・・・
ΔＦＺ（（Ｙ（４），Ｚ（１））＝ＦＺ（（Ｙ（４），Ｚ（１））−Ｚ（１）
ΔＦＺ（（Ｙ（０），Ｚ（２））＝ＦＺ（（Ｙ（０），Ｚ（２））−Ｚ（２）
ΔＦＺ（（Ｙ（１），Ｚ（２））＝ＦＺ（（Ｙ（１），Ｚ（２））−Ｚ（２）
・・・
ΔＦＺ（（Ｙ（４），Ｚ（２））＝ＦＺ（（Ｙ（４），Ｚ（２））−Ｚ（２）
図７（ａ）は、フォーカス計測部３０によって計測される基板上の各計測点の計測値ＦＺと、第３計測部９によって計測される基板ステージ７のＺ位置との関係を示す図である。図７（ａ）では、縦軸は、基板上の各計測点の計測値ＦＺを示し、横軸は、基板ステージ７のＺ位置を示している。図７（ａ）を参照するに、基板５の形状がフラットな計測点では、計測値ＦＺとＺ位置がリニアに変化している。一方、基板５に存在する凹凸１９に位置する計測点（Ｙ（２），Ｚ（２））では、計測値ＦＺ（Ｙ（２），Ｚ（２））とＺ位置Ｚ（２）との間に差分ΔＦＺ（Ｙ（２），Ｚ（２））が生じる。
【００３６】
図７（ｂ）は、走査露光時にＹ位置（Ｙ方向の位置）Ｙ（２）で基板５に存在する凹凸１９を計測すると仮定した場合において、基板上の各計測点の計測値ＦＺの補正を概念的に示す図である。走査露光を開始した後に基板上の各計測点にてフォーカスを計測して取得した計測値ＦＺ（第２計測値）と、差分ΔＦＺとに基づいて、各計測点の計測値ＦＺを補正する。
【００３７】
例えば、基板ステージ７がＹ位置Ｙ（０）及びＹ（１）のそれぞれに位置してフォーカスを計測する際に、基板ステージ７のＺ位置がＺ（０）の近傍に位置している場合を考える。この場合、以下に示すように、基板上の各計測点の計測値ＦＺから、各計測点（Ｙ（０），Ｚ（０））、（Ｙ（１），Ｚ（０））における差分ΔＦＺを差し引いた値を補正後の計測値ＦＺ’として取得する。
ＦＺ’（Ｙ（０），Ｚ（０））＝ＦＺ（Ｙ（０），Ｚ（０））−ΔＦＺ（Ｙ（０），Ｚ（０））
ＦＺ’（Ｙ（１），Ｚ（０））＝ＦＺ（Ｙ（１），Ｚ（０））−ΔＦＺ（Ｙ（１），Ｚ（０））
次に、基板ステージ７がＹ位置Ｙ（２）に位置してフォーカスを計測する際に、基板ステージ７のＺ位置がＺ（２）の近傍に位置している場合を考える。この場合、以下に示すように、計測値ＦＺを、計測点（Ｙ（２），Ｚ（２））での差分ΔＦＺで補正して、補正後の計測値ＦＺ’を取得する。
ＦＺ’（Ｙ（２），Ｚ（２））＝ＦＺ（Ｙ（２），Ｚ（２））−ΔＦＺ（Ｙ（２），Ｚ（２））
計測値ＦＺ（Ｙ（２），Ｚ（２）には、基板５に存在する凹凸１９に起因する計測誤差が含まれているが、差分ΔＦＺ（Ｙ（２），Ｚ（２））を差し引くことで計測誤差が除去される。
【００３８】
次に、基板ステージ７がＹ位置Ｙ（３）及びＹ（４）のそれぞれに位置してフォーカスを計測する際に、基板ステージ７のＺ位置がＺ（０）の近傍に位置している場合を考える。この場合、以下に示すように、基板上の各計測点の計測値ＦＺから、各計測点（Ｙ（３），Ｚ（０））、（Ｙ（４），Ｚ（０））における差分ΔＦＺを差し引いた値を補正後の計測値ＦＺ’として取得する。
ＦＺ’（Ｙ（３），Ｚ（０））＝ＦＺ（Ｙ（３），Ｚ（０））−ΔＦＺ（Ｙ（３），Ｚ（０））
ＦＺ’（Ｙ（４），Ｚ（０））＝ＦＺ（Ｙ（４），Ｚ（０））−ΔＦＺ（Ｙ（４），Ｚ（０））
従って、基板上の各計測点における補正後の計測値ＦＺ’は、以下で表される。
ＦＺ’（Ｙ（０），Ｚ（０））＝ＦＺ（Ｙ（０），Ｚ（０））−ΔＦＺ（Ｙ（０），Ｚ（０））
ＦＺ’（Ｙ（１），Ｚ（０））＝ＦＺ（Ｙ（１），Ｚ（０））−ΔＦＺ（Ｙ（１），Ｚ（０））
ＦＺ’（Ｙ（２），Ｚ（２））＝ＦＺ（Ｙ（２），Ｚ（２））−ΔＦＺ（Ｙ（２），Ｚ（２））
ＦＺ’（Ｙ（３），Ｚ（０））＝ＦＺ（Ｙ（３），Ｚ（０））−ΔＦＺ（Ｙ（３），Ｚ（０））
ＦＺ’（Ｙ（４），Ｚ（０））＝ＦＺ（Ｙ（４），Ｚ（０））−ΔＦＺ（Ｙ（４），Ｚ（０））
本実施形態によれば、走査露光時に基板上の計測点が凹凸１９にシフトしても、走査露光前に求めた差分ΔＦＺで計測値ＦＺを補正することで計測誤差を除去することができる。なお、このような補正は、図２に示す計測光ＳＦ、ＳＣ及びＳＢのそれぞれが入射する基板上の各計測点に対して行われる。従って、露光装置１００では、基板５を走査露光する際に、基板ステージ７をＺ方向に駆動して基板５（の基準面）を投影光学系４の結像面に逐次合わせ込む追従駆動を高精度に行うことが可能となるため、フォーカス精度の低下を抑制することができる。
【００３９】
＜第２実施形態＞
本実施形態では、走査露光前に求めた差分ΔＦＺに基づいて、走査露光時における基板ステージ７の目標位置を補正する場合について説明する。基板ステージ７の目標位置を決定するためには、基板上の各計測点の計測値ＦＺから基板５の面形状を求める必要がある。
【００４０】
基板５の面形状を求める際には、一般的に、最小２乗法が用いられる。図８は、基板上の各計測点と基板５の面（面形状）との関係を示す図である。図８では、基板５の面を１次の近似面とする。基板上の各計測点を（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）、（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）、（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）とすると、近似面は、面（Ｓ＝ａｘ＋ｂｙ＋ｃ）と各計測点との距離Δｚ０、Δｚ１、Δｚ２が最小になる係数（ａ、ｂ、ｃ）を決定することで求められる。
【００４１】
図９（ａ）は、図２に示す計測光ＳＦによる計測箇所Ｓ（０）、Ｓ（１）、Ｓ（２）を示す図である。上述したように、走査露光を開始する前に、基板ステージ７（基板）５がＺ位置Ｚ（０）、Ｚ（１）及びＺ（２）のそれぞれに位置するように基板ステージ７を駆動する。そして、各Ｚ位置において、基板ステージ７を＋Ｙ方向に走査しながら、Ｙ位置Ｙ（０）、Ｙ（１）、Ｙ（２）、Ｙ（３）のそれぞれでフォーカスを計測する。次いで、基板上の計測点（Ｙ（０），Ｚ（０））、（Ｙ（１），Ｚ（１））、・・・、（Ｙ（４），Ｚ（２））の計測値から基板５の面形状２０を求める。
【００４２】
図９（ｂ）は、Ｙ位置Ｙ（２）における１次の近似面と、各計測箇所Ｓ（０）、Ｓ（１）、Ｓ（２）と、基板ステージ７のＺ方向の駆動量との関係を示す図である。計測点（Ｙ（２），Ｚ（２））を除く計測点から求められる基板５の近似面をＳとする。近似面Ｓは、基板５に存在する凹凸１９の影響を受けていないため、ここでは、基板５の基準面とする。図９（ｂ）を参照するに、基板ステージ７の駆動量は、投影光学系４の結像面と基板５の基準面との差分ΔＺｏであり、走査露光時には、基板ステージ７を＋Ｚ方向にΔＺｏだけ駆動する。
【００４３】
一方、計測点（Ｙ（２），Ｚ（２））では、基板５に存在する凹凸１９の影響を受けるため、計測箇所Ｓ（０）の計測値と基板５の基準面との間に差分ΔＦＺ（Ｙ（２），Ｚ（２））が生じ、近似面は、チルト成分θを含む近似面Ｓ’となる。ここで、Ｙ位置Ｙ（２）における基板ステージ７の駆動量は、投影光学系４の結像面と基板５の基準面との差分ΔＺｏに差分ΔＦＺ’（Ｙ（２），Ｚ（２））を加算した値となる。
【００４４】
図９（ｃ）は、投影光学系４の結像面に追従するための基板ステージ７の目標位置の補正を概念的に示す図である。ここで、基板ステージ７の目標位置をＴＺとすると、各計測点にて目標位置ＴＺから差分ΔＦＺ’を差し引いた値を補正後の目標位置ＴＺ’とする。
【００４５】
例えば、基板ステージ７のＺ位置がＺ（０）である場合、Ｚ位置Ｚ（０）でフォーカスを計測して得られる計測値に基づいて、以下に示すように、基板ステージ７の目標位置ＴＺ’を決定する。
ＴＺ’（Ｙ（０），Ｚ（０））＝ＴＺ（Ｙ（０））−ΔＦＺ’（Ｙ（０），Ｚ（０））
ＴＺ’（Ｙ（１），Ｚ（０））＝ＴＺ（Ｙ（１））−ΔＦＺ’（Ｙ（１），Ｚ（０））
ＴＺ’（Ｙ（２），Ｚ（０））＝ＴＺ（Ｙ（２））−ΔＦＺ’（Ｙ（２），Ｚ（０））
ＴＺ’（Ｙ（３），Ｚ（０））＝ＴＺ（Ｙ（３））−ΔＦＺ’（Ｙ（３），Ｚ（０））
ＴＺ’（Ｙ（４），Ｚ（０））＝ＴＺ（Ｙ（４））−ΔＦＺ’（Ｙ（４），Ｚ（０））
基板５の面形状２０がフラットである場合、差分ΔＦＺ’はゼロとなるため、Ｙ位置（０）、Ｙ（１）、Ｙ（３）及びＹ（４）における目標位置ＴＺと補正後の目標位置ＴＺ’とは一致する。
【００４６】
基板ステージ７のＺ位置がＺ（１）である場合についても、上述したのと同様となる。一方、基板ステージ７のＺ位置がＺ（２）である場合、基板ステージ７の目標位置ＴＺ’は、以下に示すようになる。
ＴＺ’（Ｙ（０），Ｚ（２））＝ＴＺ（Ｙ（０））−ΔＦＺ’（Ｙ（０），Ｚ（２））
ＴＺ’（Ｙ（１），Ｚ（２）＝ＴＺ（Ｙ（１））−ΔＦＺ’（Ｙ（１），Ｚ（２））
ＴＺ’（Ｙ（２），Ｚ（２））＝ＴＺ（Ｙ（２））−ΔＦＺ’（Ｙ（２），Ｚ（２））
ＴＺ’（Ｙ（３），Ｚ（２））＝ＴＺ（Ｙ（３））−ΔＦＺ’（Ｙ（３），Ｚ（２））
ＴＺ’（Ｙ（４），Ｚ（２））＝ＴＺ（Ｙ（４））−ΔＦＺ’（Ｙ（４），Ｚ（２））
このように、基板上の計測点（Ｙ（２），Ｚ（２））では、基板５に存在する凹凸１９に起因して、基板ステージ７の駆動量の誤差が生じるが、走査露光前に求めた差分ΔＦＺ’（Ｙ（２），Ｚ（２））で目標位置を補正することで誤差を除去することができる。従って、露光装置１００では、基板５を走査露光する際に、基板ステージ７をＺ方向に駆動して基板５（の基準面）を投影光学系４の結像面に逐次合わせ込む追従駆動を高精度に行うことが可能となるため、フォーカス精度の低下を抑制することができる。なお、本実施形態では、基板ステージ７のZ方向の目標位置の補正について説明したが、基板ステージ７のチルトの目標位置の補正にも適用可能である。
【００４７】
以下、図１０を参照して、露光装置１００の動作、具体的には、基板５の搬入から走査露光を終了するまでの動作について説明する。露光装置１００では、走査露光を開始する前に、複数のＺ方向の位置のそれぞれについて、基板５を走査しながらフォーカスを計測することで計測オフセットを決定する。
【００４８】
Ｓ１００２では、露光装置１００に基板５を搬入して、かかる基板５を基板ステージ７に保持させる。Ｓ１００４では、フォーカス計測部３０で計測すべき基板上の計測点を設定する。具体的には、基板上の計測点として、Ｙ位置（Ｙ（０）、・・・、Ｙ（ｎ））とＺ位置（Ｚ（０）、・・・、Ｚ（ｍ））との組み合わせを設定する。
【００４９】
Ｓ１００６では、上述したように、基板ステージ７を走査しながら、フォーカス計測部３０によって、Ｓ１００４で設定した基板上の各計測点にてフォーカスを計測する。これにより、基板上の各計測点の計測値ＦＺが得られる。
【００５０】
Ｓ１００８では、Ｓ１００６で得られた計測値ＦＺに基づいて、基板５の基準面を生成する。本実施形態では、上述したように、投影光学系４の結像面の近傍のＺ位置における各計測点の計測値に基づいて、基板５の基準面を生成する。Ｓ１０１０では、上述したように、基板上の計測点ごとに、Ｓ１００６で得られた計測値ＦＺと基板ステージ７のＺ位置との差分ΔＦＺを求める。
【００５１】
Ｓ１０１２では、走査露光を開始する。走査露光では、基板ステージ７を走査方向に走査しながら、フォーカス計測部３０によって、基板上の各計測点が露光位置に到達する前にフォーカスを計測して計測値を取得する。そして、基板上の各計測点が露光位置に到達するまでに基板ステージ７（基板５）のＺ位置が目標位置に位置するように、基板ステージ７を駆動する（即ち、基板５の基準面を投影光学系４の結像面に逐次合わせ込む追従駆動を行う）。
【００５２】
Ｓ１０１４では、走査露光時における現在の基板ステージ７のＹ位置及びＺ位置のそれぞれに対して、近傍点Ｙ（ｋ１）及びＺ（ｋ２）を決定する。なお、本実施形態では、近傍点Ｙ（ｋ１）及びＺ（ｋ２）を決定しているが、近傍点Ｙ（ｋ１）及びＺ（ｋ２）を決定するのではなく、現在の基板ステージ７のＹ位置及びＺ位置を取得してもよい。
【００５３】
Ｓ１０１６では、走査露光時にフォーカス計測部３０から得られる計測値ＦＺを差分ΔＦＺで補正しながら基板ステージ７の追従駆動を行う。具体的には、Ｓ１０１０で求めた差分ΔＦＺのうち、Ｓ１０１４で決定した近傍点Ｙ（ｋ１）及びＺ（ｋ２）に対応する差分ΔＦＺ（Ｙ（ｋ１），Ｚ（ｋ２））を選択する。そして、上述したように、計測値ＦＺ（Ｙ（ｋ１），Ｚ（ｋ２））を差分ΔＦＺ（Ｙ（ｋ１），Ｚ（ｋ２））で補正しながら基板ステージ７を追従駆動させる。
【００５４】
Ｓ１０１８では、基板５に対する走査露光が終了したかどうかを判定する。基板５に対する走査露光が終了している場合には、Ｓ１０２０に移行する。一方、基板５に対する走査露光が終了していない場合には、Ｓ１０１４に移行して、走査露光を継続する。
【００５５】
Ｓ１０２０では、露光装置１００に全ての基板５を搬入しかたかどうかを判定する。露光装置１００に全ての基板５を搬入した場合には、動作を終了する。一方、露光装置１００に全ての基板５を搬入していない場合には、Ｓ１０２２に移行する。
【００５６】
Ｓ１０２２では、露光装置１００に次の基板５を搬入して、かかる基板５を基板ステージ７に保持させ、走査露光を開始するために、Ｓ１０１２に移行する。同一の下地処理が行われた一連の基板（例えば、１つのロット内の基板）を走査露光する場合、基板間の下地のばらつきは少ないと考えられる。そこで、本実施形態では、一連の基板のうち最初の基板（例えば、ロット内の先頭の基板）に対して差分ΔＦＺを求め、最初の基板を除く基板については、最初の基板で求めた差分ΔＦＺを用いて計測値を補正する。この場合、全ての基板に対してフォーカスを計測して差分ΔＦＺを求める場合と比べて、処理時間を短縮することができる。但し、同一の下地処理が行われた一連の基板であっても、全ての基板に対してフォーカスを計測して差分ΔＦＺを求めるようにしてもよい（Ｓ１０２０のＮＯからＳ１００４に移行してもよい）。
【００５７】
基板上の計測点に関しては、処理に要する時間や精度の影響を考慮して、その位置や数を設定するとよい。また、基板ステージ７の追従駆動を更に高精度に制御するため、各計測点の位置と差分ΔＦＺとを用いて、１次又は２次以上の多項式補間を行い、内挿を求めることも可能である。また、基板ステージ７の駆動可能な軸を増やし、より多くの位置の組み合わせから計測点を設定してもよい。
【００５８】
フォーカス計測部３０に関しては、ラインセンサ１７のそれぞれの特性を考慮して、ラインセンサ１７ごとに差分ΔＦＺを求めるとよい。これにより、ラインセンサ１７の特性にばらつきがある場合であっても、差分ΔＦＺを正確に求めることが可能となり、基板ステージ７の高精度な追従駆動を実現することができる。
【００５９】
本実施形態では、任意の基板で求めた差分ΔＦＺを、同一の厚さを有する基板に適用する場合について説明したが、各基板が有する厚さに関する影響を考慮して差分ΔＦＺを決定してもよい。
【００６０】
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）、カラーフィルタ、光学部品、ＭＥＭＳなどの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置１００を用いて、上述した実施形態の露光方法によって、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された感光剤を現像する工程とを含む。また、現像された感光剤のパターンをマスクとして基板に対してエッチング工程やイオン注入工程などを行い、基板上に回路パターンが形成される。これらの露光、現像、エッチングなどの工程を繰り返して、基板上に複数の層からなる回路パターンを形成する。後工程で、回路パターンが形成された基板に対してダイシング（加工）を行い、チップのマウンティング、ボンディング、検査工程を行う。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、レジスト剥離など）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００６１】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置だけではなく、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）にも適用可能である。また、凹凸を含む基板の面形状を計測する計測方法も本発明の一側面を構成する。かかる計測方法では、上述したように、基板の高さ方向の複数の位置のそれぞれについて、基板を高さ方向に直交する方向に移動させながら基板上の各計測点の高さ方向の位置の計測値を取得する。そして、基板上の各計測点の計測値に基づいて、基板に存在する凹凸の位置を特定して基板の面形状を求める。
【符号の説明】
【００６２】
１００：露光装置    １：原版    ４：投影光学系    ５：基板    １０：制御部    ３０：フォーカス計測部
【図１】
2019215399.tif 000003
【図２】
2019215399.tif 000004
【図３】
2019215399.tif 000005
【図４】
2019215399.tif 000006
【図５】
2019215399.tif 000007
【図６】
2019215399.tif 000008
【図７】
2019215399.tif 000009
【図８】
2019215399.tif 000010
【図９】
2019215399.tif 000011
【図１０】
2019215399.tif 000012