(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に配列され、基板上の複数のアライメントマークを検出することにより基板のアライメント測定情報を取得するための複数の第１のセンサーと、
基板の焦点合わせ測定情報を検出するための複数の第２のセンサーとを備え、
前記複数の第１のセンサーと前記複数の第２のセンサーとは１：１の対応関係で対応し、各第１のセンサーとそれに対応する第２のセンサーの第１の方向における座標が同じであり、
複数の投影対物レンズをさらに備え、
前記複数の投影対物レンズのうちの各投影対物レンズは、１つの第１のセンサーにそれぞれ対応し、各投影対物レンズとそれに対応する第１のセンサー、第２のセンサーの第１の方向における座標が同じであり、
前記複数の第２のセンサーは、複数の第１のセンサーの両側にそれぞれ均等に分けられて配置される、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
マスクを載置するマスクステージと、前記基板を載置する基板ステージとをさらに備え、
前記マスクステージ上のマスクと前記基板ステージ上の基板が前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って同期移動するときに、前記複数の投影対物レンズは、基板を露光してマスクの画像を前記基板に結像する、
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記複数の投影対物レンズは、前記複数の第２のセンサーと前記複数の第１のセンサーの両側に均等に分けられて分布され、或いは、前記複数の投影対物レンズは、複数の第２のセンサーと前記複数の第１のセンサーの片側のみに分布される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記複数の第１のセンサーと、前記アライメントマークの数は同じであり、且ついずれも三つ以上であり、
前記複数の第２のセンサーの数は、前記複数の第１のセンサーの二倍である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記基板は複数の走査露光フィールドに区画され、各走査露光フィールドは前記第１の方向に直交する第２の方向に沿って２列のアライメントマークを備え、各列のアライメントマークは第１の方向に沿って配列され、各列のアライメントマークの数と前記複数の第１のセンサーの数を同じ数にすることで、前記複数の第１のセンサーによって１列のアライメントマークを同時に検出できる、
ことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記第１のセンサーは、広帯域光源、照明用レンズ群、ビーム分離プリズム、前方の結像用レンズ群、アライメントマーク、後方の照明用レンズ群及び画像センサーを備え、
前記広帯域光源から射出された光ビームは、照明用レンズ群、ビーム分離プリズム及び前方の結像用レンズ群を通してアライメントマークを照明し、前記光ビームはアライメントマークによって反射されてから、前方の結像用レンズ群、ビーム分離プリズム及び後方の照明用レンズ群を通してアライメントマークを画像センサーに結像させ、画像センサーから出力した画像に対して画像処理を実施することで、結像後のアライメントマークのアライメント位置を取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記第２のセンサーは、広帯域光源、照明用レンズ群、投影マーク、第１の反射鏡、投影結像用レンズ群、結像検出用レンズ群、第２の反射鏡及び画像センサーを備え、
前記広帯域光源から射出された光ビームは、照明用レンズ群を通して投影マークを照明し、続いて第１の反射鏡と投影結像用レンズ群を通して投影マークを基板の表面に結像させ、前記光ビームは基板によって反射されてから、結像検出用レンズ群と第２の反射鏡を通して投影マークの像を画像センサーに結像させ、画像処理を実施することで、前記基板の焦点外れ情報を取得する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項８】
第１の方向に配列され、基板上のアライメントマークを検出することにより基板のアライメント測定情報を取得するための複数の第１のセンサーを用意するステップと、
基板の焦点合わせ測定情報を検出するために設けられ、前記複数の第１のセンサーのぞれぞれと１：１の対応関係で対応し、各第１のセンサーとそれに対応する第２のセンサーの第１の方向における座標が同じである複数の前記第２のセンサーを用意するステップであって、前記複数の第２のセンサーは、複数の第１のセンサーの両側にそれぞれ均等に分けられて配置される、ステップと、
前記基板を複数の走査露光フィールドに区画し、前記複数の第１のセンサーと前記複数の第２のセンサーによって基板上の1つの走査露光フィールドに対して走査測定を行うとともに、基板を載置する基板ステージの位置情報を測定するステップと、
１つの走査露光フィールドに対する走査測定に基づいて、現在の走査露光フィールドにおいて各第１のセンサーによって検出したアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）と、各第２のセンサーによって検出した焦点合わせ測定情報Ｚｉ及び測定した基板ステージの位置情報を記録するステップと、
記録したアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）と焦点合わせ測定情報Ｚｉ及び基板ステージの位置情報に基づいて、第１のセンサーの第１の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ、又は、前記第1の方向に直交する第２の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹを算出するステップと、
算出した焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ又はΔＹに基づいて前記アライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）を補正して、補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）を取得するステップと、
補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’） に基づいて、現在の走査露光フィールドのアライメント位置（Ｘ、Ｙ）を算出し、焦点外れ及び傾斜誤差を補正するステップと、を有し、
そのうち、ｉ、ｊ、ｊ’は第１のセンサー又は第２のセンサー、Ｘは第１の方向、Ｙは第２の方向、Ｚは第１の方向と第２の方向とで形成する平面に直交する方向を示す、
ことを特徴とする焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法。
【請求項９】
前記補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）と補正前の前記アライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）との関係は、（Ｘｊ’、Ｙｊ’）＝（Ｘｊ−ΔＸ、Ｙｊ）又は（Ｘｊ’、Ｙｊ’）＝（Ｘｊ、Ｙｊ−ΔＹ）である、
ことを特徴とする請求項８に記載の焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法。
【請求項１０】
前記記録したアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）と焦点合わせ測定情報Ｚｉ及び基板ステージの位置情報に基づいて、第１の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ又は第２の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹを算出するステップは、
第１のセンサーの最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１を算出するステップと、
オフライン校正により、第１のセンサーのアライメント測定用光軸の第１の方向に対する傾斜量Φｘ又は第２の方向に対する傾斜量Φｙを算出するステップと、
第１の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ又は第２の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹを、式ΔＸ＝ΔＺ１ｔａｎ（Φｘ）、ΔＹ＝ΔＺ１ｔａｎ（Φｙ）によって算出するステップと、
を有する、
ことを特徴とする請求項８に記載の焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法。
【請求項１１】
前記第１のセンサーの最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１を算出するステップは、
前記第１のセンサーの最適な測定面、及び第２のセンサーのゼロ面を決めるステップと、  前記第１のセンサーの最適な測定面と前記第２のセンサーのゼロ面との間の固有偏差ΔＺ０を算出するステップと、
基板ステージの位置情報に基づいて、前記第１のセンサーと第２のセンサーの、前記基板上における測定個所のＸ方向又はＹ方向の位置を取得するステップと、
前記測定個所の水平方向の位置に基づいて前記焦点合わせ測定情報Ｚｉを照会して、アライメントマークの高さΔＺ２を決め、前記最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１を、式ΔＺ１＝ΔＺ０−ΔＺ２によって算出するステップと、
を有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法。
【請求項１２】
前記オフライン校正により、第１のセンサーのアライメント測定用光軸の第１の方向に対する傾斜量Φｘ又は第２の方向に対する傾斜量Φｙを算出するステップは、
前記露光装置の基板ステージを水平方向に移動して、前記第１のセンサーと前記第２のセンサーによって前記基板ステージに載置されているアライメント基準板を測定するステップと、           
前記基板ステージをＺ方向に少なくとも２回ステッピング移動して、毎回のステッピング移動における前記第２のセンサーによる測定結果、及び前記第１のセンサーによる測定結果を記録するステップと、
連続する２回のステッピング移動において前記第１のセンサーによる測定結果の第１の方向における偏差ΔＸ０又は第２の方向における偏差ΔＹ０、及び前記第２のセンサーによる測定結果の偏差ΔＺをそれぞれ算出するステップと、
前記第１の方向に対する傾斜量Φｘ又は前記第２の方向に対する傾斜量Φｙを、式Φｘ＝Ａｒｃｔａｎ（ΔＹ０／ΔＺ）、Φｙ＝−１＊Ａｒｃｔａｎ（ΔＸ０／ΔＺ）によって算出するステップと、
を有する、
ことを特徴とする請求項１０に記載の焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造の技術分野に関し、特に、露光装置、並びに焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレーが大型化になって行くにしたがって、解像度が高くなりつつあり、液晶ディスプレー産業の中核的な加工設備の一つとしての投影リソグラフィ装置には、多くの技術問題がある。現在、次世代のリソグラフィ装置は、液晶ディスプレーの大型化及び解像度の要求を満たすため、主に以下の二つの方法を採用している。その一つの方法は、投影対物レンズを大きくすることで、大サイズガラス基板の高生産性の要求を満たすことであり、例えば、日本のキヤノン株式会社がこのような技術で次世代の投影リソグラフィを実現している。もう一つの方法は、組み合わせ式のマルチレンズ方式を採用することで、大サイズガラス基板の露光を高効率に実現することであり、例えば、日本の株式会社ニコンがこの方法を採用しており、具体的には、発明名称が「露光方法、露光装置及びデバイス製造方法」である中国特許（ＣＮ１４５９６７１Ａ）を参照することができる。
【０００３】
中国特許ＣＮ１４５９６７１Ａの露光装置は、図面に示すように、鉛直方向に順に配置される照明光学系ILと、マスクステージＭＳＴと、投影光学系PLと、感光基板Pとを備え、前記マスクステージＭＳＴはマスクＭを載置するためのものである。当該露光装置の動作原理は、次のようになっている。マスクＭと感光基板Pが投影光学系PLに対してＸ軸方向に同期移動すると、感光基板P上の投影光学系PLの投影領域において感光基板Pを露光しているが、露光する前に、パターンとオーバレイの精度を確保するために、アライメント測定と焦点合わせ測定を行わなければならない。しかし、アライメント測定と焦点合わせ測定を行っている間に焦点外れ及び傾斜誤差がよく生じたので、アライメント精度を大きく低下させ、電子部品の生産性に影響を与える。
【０００４】
上記の問題を解決するために、当業者はその解決策を検討し続けてきた。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、アライメント測定センサー及び焦点合わせ測定センサーの位置を適切に配置し、焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法と結合することにより、焦点外れ及び傾斜誤差を適切に補正して、焦点外れ及び傾斜誤差がアライメント精度に対する影響を徹底的に解消できる露光装置、並びに焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法を提供することを目的とする。
【０００６】
上記の技術問題を解決するために、本発明は、露光装置、並びに焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法を提供する。前記露光装置は、
第１の方向に配列され、基板上のアライメントマークを検出することにより基板のアライメント測定情報を取得するための複数の第１のセンサーと、
基板の焦点合わせ測定情報を検出するための複数の第２のセンサーと、
を備え、
前記複数の第１のセンサーと前記複数の第２のセンサーとは１：１の対応関係で対応し、各第１のセンサーとそれに対応する第２のセンサーの第１の方向における座標が同じである。
【０００７】
あるいは、前記露光装置は、投影対物レンズマトリックスをさらに備え、前記投影対物レンズマトリックスの各投影対物レンズは、１つの第２のセンサーと１つの第１のセンサーにそれぞれ対応し、各投影対物レンズとそれに対応する第１のセンサー、第２のセンサーの第１の方向における座標が同じであっても良い。 
【０００８】
あるいは、前記露光装置は、マスクを載置するマスクステージと、前記基板を載置する基板ステージとをさらに備え、前記マスクステージ上のマスクと前記基板ステージ上の基板が第２の方向に同期移動するときに、投影対物レンズマトリックスによって基板を露光してマスクの画像を前記基板に結像し、ここで、前記第１の方向が前記第２の方向に直交してもよい。
【０００９】
あるいは、前記露光装置において、前記複数の第２のセンサーは複数の第１のセンサーの両側に均等に分けられて分布され、或いは、前記複数の第２のセンサーは複数の第１のセンサーの片側のみに分布されても良い。
【００１０】
あるいは、前記露光装置において、前記投影対物レンズマトリックスは、前記複数の第２のセンサーと前記複数の第１のセンサーの両側に均等に分けられて分布され、或いは、前記投影対物レンズマトリックスは、複数の第２のセンサーと前記複数の第１のセンサーの片側のみに分布されても良い。
【００１１】
あるいは、前記露光装置において、前記複数の第２のセンサーと、前記複数の第１のセンサーと、前記アライメントマークの数は同じであり、且ついずれも三つ以上であっても良い。
【００１２】
あるいは、前記露光装置において、前記基板は複数の走査露光フィールドに区画され、各走査露光フィールドは第２の方向に沿って２列のアライメントマークを備え、各列のアライメントマークは第１の方向に配列され、ここで、前記第１の方向が前記第２の方向に直交し、各列のアライメントマークの数と前記複数の第１のセンサーの数を同じ数にすることで、前記複数の第１のセンサーによって１列のアライメントマークを同時に検出できるようにしても良い。
【００１３】
あるいは、前記露光装置において、前記第１のセンサーは、広帯域光源、照明用レンズ群、ビーム分離プリズム、前方の結像用レンズ群、アライメントマーク、後方の照明用レンズ群及び画像センサーを備え、前記広帯域光源から射出された光ビームは、照明用レンズ群、ビーム分離プリズム及び前方の結像用レンズ群を通してアライメントマークを照明し、前記光ビームはアライメントマークによって反射されてから、前方の結像用レンズ群、ビーム分離プリズム及び後方の照明用レンズ群を通して、アライメントマークを画像センサーに結像させ、画像センサーから出力した画像に対して画像処理を実施することで、結像したアライメントマークのアライメント位置を取得しても良い。
【００１４】
あるいは、前記露光装置において、前記第２のセンサーは、広帯域光源、照明用レンズ群、投影マーク、第１の反射鏡、投影結像用レンズ群、結像検出用レンズ群、第２の反射鏡及び画像センサーを備え、前記広帯域光源から射出された光ビームは、照明用レンズ群を通して投影マークを照明し、その後第１の反射鏡と投影結像用レンズ群を通して投影マークを基板の表面に結像させ、前記光ビームは基板によって反射されてから、結像検出用レンズ群と第２の反射鏡を通して、投影マークの像を画像センサーに結像させ、画像処理を実施することで、前記基板の焦点外れ情報を取得しても良い。
【００１５】
本発明は、さらに、焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法を提供し、前記焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法は以下のステップを有する。
【００１６】
第１の方向に配列され、基板上のアライメントマークを検出することにより基板のアライメント測定情報を取得するための複数の第１のセンサーを用意するステップ。
【００１７】
基板の焦点合わせ測定情報を検出するために設けられ、前記複数の第１のセンサーとは１：１の対応関係で対応し、各第１のセンサーとそれに対応する第２のセンサーの第１の方向における座標が同じである複数の前記第２のセンサーを用意するステップ。
【００１８】
前記基板を複数の走査露光フィールドに区画し、前記複数の第１のセンサーと前記複数の第２のセンサーによって基板上の１つの走査露光フィールドに対して走査測定を行うとともに、基板を載置する基板ステージの位置情報を測定するステップ。
【００１９】
１つの走査露光フィールドの走査測定に基づいて、現在の走査露光フィールドにおいて各第１のセンサーによって検出したアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）と、各第２のセンサーによって検出した焦点合わせ測定情報Ｚｉ及び測定した基板ステージの位置情報を記録するステップ。
【００２０】
記録したアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）と焦点合わせ測定情報Ｚｉ及び基板ステージの位置情報に基づいて、第１のセンサーの第１の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ、又は、前記第１の方向に直交する第２の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹを算出するステップ。
【００２１】
算出した焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ又はΔＹに基づいて、前記アライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）を補正して、補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）を取得するステップ。
【００２２】
補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）に基づいて、現在の走査露光フィールドのアライメント位置（Ｘ、Ｙ）を算出して、焦点外れ及び傾斜誤差を補正するステップ。
【００２３】
そのうち、ｉ、ｊ、ｊ’は第１のセンサー又は第２のセンサー、Ｘは第１の方向、Ｙは第２の方向、Ｚは第１の方向と第２の方向とで形成される平面に直交する方向を示している。
【００２４】
あるいは、前記焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法において、前記補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）と補正前の前記アライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）との関係は、（Ｘｊ’、Ｙｊ’）＝（Ｘｊ−ΔＸ、Ｙｊ）又は（Ｘｊ’、Ｙｊ’）＝（Ｘｊ、Ｙｊ−ΔＹ）であってもよい。
【００２５】
あるいは、前記焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法において、前記した、記録したアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）と焦点合わせ測定情報Ｚｉ及び基板ステージの位置情報に基づいて、第１の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ、又は、第２の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹを算出するステップは、以下のステップを有する。
【００２６】
第１のセンサーの最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１を算出するステップ。
【００２７】
オフライン校正により、第１のセンサーのアライメント測定用光軸の第１の方向に対する傾斜量Φｘ又は第２の方向に対する傾斜量Φｙを算出するステップ。
【００２８】
第１の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ又は第２の方向における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹを、式ΔＸ＝ΔＺ１ｔａｎ（Φｘ）、ΔＹ＝ΔＺ１ｔａｎ（Φｙ）によって算出するステップ。
【００２９】
あるいは、前記焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法において、前記した、第１のセンサーの最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１を算出するステップは、以下のステップを有する。
【００３０】
前記第１のセンサーの最適な測定面、及び第２のセンサーのゼロ面を決めるステップ。
【００３１】
前記第１のセンサーの最適な測定面と前記第２のセンサーのゼロ面との間の固有偏差ΔＺ０を算出するステップ。
【００３２】
基板ステージの位置情報に基づいて、前記第１のセンサーと第２のセンサーの測定個所のＸ方向又はＹ方向における位置を取得するステップ。
【００３３】
前記測定個所の水平方向の位置に基づいて前記焦点合わせ測定情報Ｚｉを照会して、アライメントマークの高さΔＺ２を決め、前記最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１を、式ΔＺ１＝ΔＺ０−ΔＺ２によって算出するステップ。
【００３４】
あるいは、前記の焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法において、前記したオフライン校正により、第１のセンサーのアライメント測定用光軸の第１の方向に対する傾斜量Φｘ又は第２の方向に対する傾斜量Φｙを算出するステップは、以下のステップを有する。
【００３５】
前記露光装置の基板ステージを水平方向に移動して、前記第１のセンサーと前記第２のセンサーによって前記基板ステージに載置されているアライメント基準板を測定するステップ。
【００３６】
前記基板ステージをＺ方向に少なくとも２回ステッピング移動し、毎回のステッピング移動における前記第２のセンサーによる測定結果、及び前記第１のセンサーによる測定結果を記録するステップ。
【００３７】
連続する２回のステッピング移動において前記第１のセンサーによる測定結果の第１の方向における偏差ΔＸ０又は第２の方向における偏差ΔＹ０、及び前記第２のセンサーによる測定結果の偏差ΔＺをそれぞれ算出するステップ。
【００３８】
前記第１の方向に対する傾斜量Φｘ又は前記第２の方向に対する傾斜量Φｙを、式Φｘ＝Ａｒｃｔａｎ（ΔＹ０／ΔＺ）、または、Φｙ＝−１＊Ａｒｃｔａｎ（ΔＸ０／ΔＺ）によって算出するステップ。
【００３９】
本発明の露光装置、並びに焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法によれば、各アライメント測定センサー（第１のセンサー）がそれぞれ１つの焦点合わせ測定センサー（第２のセンサー）に対応し、各アライメント測定センサーとそれに対応する焦点合わせ測定センサーの第１の方向における座標を同じにすることによって、アライメント測定センサーと焦点合わせ測定センサーを同一直線上に位置させ、この時に、焦点合わせ測定情報とアライメント測定情報の両者ともアライメントマークを表すことができ、これにより、、アライメント測定情報に誤差があってもその誤差を補正し、焦点外れ及び傾斜誤差を補正することができるので、アライメント精度を高め、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】焦点外れ及び傾斜誤差の発生原理を説明する図である。
【図２】本発明の一実施例の露光装置を示す図である。
【図３】本発明の露光装置のアライメント測定センサーの測定原理を説明する図である。
【図４】本発明の露光装置の焦点合わせ測定センサーの測定原理を説明する図である。
【図５】本発明の焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図５のステップＳ３３を実施するための具体的な工程を示すフローチャートである。
【図６Ｂ】図６ＡのステップＳ３３０を実施するための具体的な工程を示すフローチャートである。
【図６Ｃ】図６ＡのステップＳ３３１を実施するための具体的な工程を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施例の基板上のアライメントマーク及び走査露光フィールドの分布状況を示す図である。
【図８】本発明のアライメント測定センサーの測定個所と焦点合わせ測定センサーの測定個所の分布状況を示す図である。
【図９Ａ】本発明の露光装置によって１つの走査露光フィールドにおいて走査測定を行うことを示す図である。
【図９Ｂ】本発明の露光装置によって焦点合わせ測定を行うことを示す図である。
【図９Ｃ】本発明の露光装置によってアライメント測定を行うことを示す図である。
【図１０】アライメント測定の最適な測定面及び固有偏差ΔＺ０を決めるときの状況を示す図である。
【図１１】アライメント測定センサーのアライメント測定用光軸が傾いたときにオフライン校正を行う原理を説明する図である。
【図１２】アライメント測定センサーのアライメント測定用光軸がＸ軸から外れたときに焦点外れ及び傾斜誤差の補正を行うことを示す図である。
【図１３】アライメント測定センサーのアライメント測定用光軸がＹ軸から外れたときに焦点外れ及び傾斜誤差の補正を行うことを示す図である。
【図１４】本発明の露光装置の露光工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
実験研究によれば、焦点外れ及び傾斜誤差が生じる原因は、主に、焦点外れ量と、アライメント測定を行うアライメント測定センサーの測定用光軸の傾斜量と関係がある。図１は、焦点外れ及び傾斜誤差の発生原理を説明する図である。具体的には、図１に示すように、５５３がアライメント測定センサーの測定用光軸であり、５５０がアライメント測定センサーの最適な測定面であり、４１５は基板の表面が湾曲している時の状態を表すものであり、基板の表面が湾曲している場合、アライメント測定の測定個所は、アライメント測定センサーの最適な測定個所５５１の位置からアライメント測定センサーの測定個所５３０の位置に変更され、アライメント測定センサーの測定個所５３０とアライメント測定センサーの最適な測定個所５５１との間には高度差が存在し、この高度差が、アライメント測定センサーの最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１である。また、アライメント測定センサーの測定用光軸５５３が傾斜量Φで傾斜している場合、アライメント測定では、Ｘ軸の焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ又はＹ軸の焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹが生じ、△Ｘ＝△Ｚ１＊ｔａｎ（Φ）、或いは△Ｙ＝△Ｚ１＊ｔａｎ（Φ）である。
上記の式から明らかに分かるように、焦点外れ及び傾斜誤差に影響を与える要素は、アライメント測定センサーの最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１とアライメント測定センサーの測定用光軸５５３の傾斜量Φであるので、焦点外れ及び傾斜誤差に影響を及ぼすこの二つの要素のうちのいずれか一方を０にすれば、焦点外れ及び傾斜誤差を０に低減することができる。ここで、焦点外れ及び傾斜誤差の低減には、通常以下の２つの方法があり、その一つの方法は、アライメント測定センサーのアライメント測定用光軸の傾斜量を厳密に制御することであるが、この方法によれば、必ずアライメント測定センサーの開発及び製造コストが高くなる。また、もう一つの方法は、基板ステージの平坦度を厳密に制御することで、基板表面の平坦度を制御することであるが、この方法によれば、基板ステージの開発及び製造コストが高騰するだけでなく、将来の使用が予期される可撓性基板への適応性が問題点となる。
【００４２】
前記した焦点外れ及び傾斜誤差に関する研究を踏まえ、本発明は、焦点外れ及び傾斜誤差に影響を及ぼす２つの要素であるアライメント測定センサーの最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１とアライメント測定センサーのアライメント測定用光軸の傾斜量Φに着目して、アライメント精度を向上させるとともに、半導体業界のニーズを満たすことができる露光装置、並びに焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法を提供する。
【００４３】
以下では、図面及び具体的な実施例に基づいて、本発明に係る露光装置、並びに焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法についてさらに詳しく説明する。下記の説明と特許請求の範囲によって、本発明の利点と特徴はさらに鮮明になる。
なお、図面は簡略化した形状で実際の比例となっていないが、これは本発明の実施例の目的を便宜かつ明確に補助説明するためのものだけである。
【００４４】
図２は本発明の一実施例の露光装置を示す図である。
図２に示すように、前記露光装置は、マスクステージ２００と、投影対物レンズマトリックス３００と、基板ステージ４００とを備え、さらに、第１の方向に沿って配列され、基板上のアライメントマークを検出することにより基板のアライメント測定情報を取得するための複数のアライメント測定センサー（第１のセンサー）５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ、５００ｅ、５００ｆと、基板の焦点合わせ測定情報を検出するための複数の焦点合わせ測定センサー（第２のセンサー）６００ａ、６００ｂ、６００ｃ、６００ｄ、６００ｅ、６００ｆとを備えている。また、各アライメント測定センサーと各焦点合わせ測定センサーとの間には１：１の対応関係があり、且つ各アライメント測定センサーとそれに対応する焦点合わせ測定センサーの第１の方向における座標が同じである。
また、前記露光装置は露光を行うための照明系１００をさらに備える。
【００４５】
図３は、本発明の露光装置のアライメント測定センサーの測定原理を説明する図である。図３に示すように、前記アライメント測定センサーは、広帯域光源５２０を使用し、この広帯域光源５２０の光を照明用レンズ群５２１、ビーム分離プリズム５２２、前方の結像用レンズ群５２３を通してアライメントマーク４１１を照明し、測定用の光はアライメントマーク４１１によって反射されてから、前方の結像用レンズ群５２３、ビーム分離プリズム５２２、及び後方の照明用レンズ群５２４を通してアライメントマーク４１１を画像センサー５２５に結像させ、画像センサー５２５から出力した画像に対して画像処理を実施することで、現在のアライメントマーク４１１のアライメント位置を取得できる。
本実施例におけるアライメント測定センサーでは、典型的なマシンビジョンによるアライメント測定技術を採用している。
【００４６】
図４は、本発明の露光装置の焦点合わせ測定センサーの測定原理を説明する図である。図４に示すように、前記焦点合わせ測定センサーは広帯域光源６２０を使用し、この広帯域光源６２０の光を照明用レンズ群６２１を通して投影マーク６２２を照明し、続いて、第１の反射鏡６２３と投影結像用レンズ群６２４を通して投影マーク６２２を基板表面に結像させる。測定用の光は基板によって反射されてから、結像検出用レンズ群６２５と第２の反射鏡６２６を通して投影マーク６２２の像を画像センサー６２７に結像させ、画像処理を実施することで、現在の基板の焦点外れ情報を取得する。
本実施例における焦点合わせ測定センサーでは、典型的な三角測定の原理を採用している。
【００４７】
さらに、前記投影対物レンズマトリックスは前記焦点合わせ測定センサー及び前記アライメント測定センサーの周りに配置される。具体的には、投影対物レンズマトリックスにおける各投影対物レンズは１つの焦点合わせ測定センサーと１つのアライメント測定センサーにそれぞれ対応し、各投影対物レンズとそれに対応する焦点合わせ測定センサー及びアライメント測定センサーの第１の方向における座標が同じである。これによって、投影対物レンズマトリックス、アライメント測定センサー及び焦点合わせ測定センサーの三者を同一直線上に位置させることで、対物レンズの露光フィールドにより近接させ、アライメント精度を向上させる。
【００４８】
好ましくは、前記投影対物レンズマトリックスは前記複数の焦点合わせ測定センサーと前記複数のアライメント測定センサーの両側にそれぞれ均等に分けられて分布され、或いは、前記投影対物レンズマトリックスは、複数の焦点合わせ測定センサーと前記複数のアライメント測定センサーの片側のみに分布されても良い。
【００４９】
図２に戻って説明すると、マスクステージ２００にマスク２１０が載置され、前記マスクステージ２００と前記基板ステージ４００が前記第１の方向に直交する第２の方向に同期移動すると、前記マスクステージ２００上のマスク２１０と前記基板ステージ４００上の基板４１０が第２の方向に同期移動し、投影対物レンズマトリックス３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆによって基板４１０に対して露光を実施して、マスク２１０の画像を前記基板４１０に結像させる。
本実施例において、投影対物レンズマトリックスは１組に三つあって計２組設けられ、各組の対物レンズは第１の方向に沿って分布され、２組の投影対物レンズマトリックスはＹ軸に分布される。また、２組の投影対物レンズマトリックスの間には６つのアライメント測定センサー５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ、５００ｅ、５００ｆを配置するとともに、２組の対物レンズの間には６つの焦点合わせ測定センサー６００ａ、６００ｂ、６００ｃ、６００ｄ、６００ｅ、６００ｆを配置した。
６つのアライメント測定センサーはＸ軸に分布され、各アライメント測定センサーにはそれぞれ１つの焦点合わせ測定センサーが対応し、各アライメント測定センサーとそれに対応する焦点合わせ測定センサーの第１の方向における座標が同じである（即ちＸ軸の座標が同じである）。
【００５０】
図８は本発明のアライメント測定センサーの測定個所と焦点合わせ測定センサーの測定個所の分布状況を示す図である。図２及び図８に示すように、６つのアライメント測定センサー（即ち５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ、５００ｅ、５００ｆ）と６つの焦点合わせ測定センサー（即ち６００ａ、６００ｂ、６００ｃ、６００ｄ、６００ｅ、６００ｆ）のそれぞれに対応して、前記基板４１０には、アライメント測定センサーの測定個所６３０ａ、６３０ｂ、６３０ｃ、６３０ｄ、６３０ｅ、６３０ｆ及び焦点合わせ測定センサーの測定個所５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｄ、５３０ｅ、５３０ｆが分布され、アライメント測定センサーの測定個所６３０ａ、６３０ｂ、６３０ｃ、６３０ｄ、６３０ｅ、６３０ｆのそれぞれに対応して、対物レンズの露光フィールド３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆが分布されている。
各アライメント測定センサーにはそれぞれ一つの焦点合わせ測定センサーが対応しており、各アライメント測定センサーとそれに対応する焦点合わせ測定センサーの第１の方向における座標（本実施例において、第１の方向における座標はＸ軸の座標）が同じであるので、アライメント測定センサーの測定個所のＸ軸座標とそれに対応する焦点合わせ測定センサーの測定個所の第１の方向における座標が同じであり、アライメント測定センサーの測定個所のＹ軸座標は、それに対応する焦点合わせ測定センサーの測定個所のＹ軸座標より大きくても良く、それに対応する焦点合わせ測定センサーの測定個所のＹ軸座標より小さくてもよい。
【００５１】
本発明の前記焦点合わせ測定センサーと、前記アライメント測定センサーと、前記アライメントマークの数は同じであり、且ついずれも三つ以上である。
また、前記複数の焦点合わせ測定センサーは複数のアライメント測定センサーの両側にそれぞれ均等に分けられて分布されていても良く、或いは前記複数の焦点合わせ測定センサーは複数のアライメント測定センサーの片側のみに分布されていても良い。
【００５２】
図７は本発明の一実施例の基板上のアライメントマーク及び走査露光フィールドの分布状況を示す図である。図７に示すように、前記基板は４つの走査露光フィールド（即ち９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄ、）に区画され、各走査露光フィールドは第２の方向に沿って２列のアライメントマークを備え、各列のアライメントマークは第１の方向に配列され、ここで、前記第１の方向が前記第２の方向に直交し、各列のアライメントマークの数と前記アライメント測定センサーの数は同じであるので、前記複数のアライメント測定センサーによって１列のアライメントマークを同時に検出することができる。また、基板における走査露光フィールドの区画数は本実施例の数に限らず、必要に応じて基板を複数の走査露光フィールドに区画してもよい。
【００５３】
図５は本発明の焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法のフローチャートである。図５に示すように、焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法は以下のステップを有している。
【００５４】
まず、ステップＳ３０において、前記したような露光装置を用意する。前記露光装置は、基板ステージの位置を測定するための干渉測定装置と、基板ステージ上に設けられるアライメント基準板をさらに備える。
【００５５】
次に、ステップＳ３１において、前記アライメント測定センサーと前記焦点合わせ測定センサーによって基板上の１つの走査露光フィールドに対して走査測定を行うとともに、干渉測定装置によって基板ステージの位置情報を測定する。
【００５６】
次に、ステップＳ３２において、１つの走査露光フィールドに対する走査測定に基づいて、現在の走査露光フィールドにおいてアライメント測定センサーによって検出したアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）、焦点合わせ測定センサーによって検出した焦点合わせ測定情報Ｚｉ、及び干渉測定装置によって測定した基板ステージの位置情報を記録する。
【００５７】
図９Ａは、本発明の露光装置によって１つの走査露光フィールドに対して走査測定を行うことを示す図である。本実施例において、図９Ａに示すように、９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄは走査露光フィールドであり、基板４１０には、前記した走査露光フィールドに対応して、アライメントマーク４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄ、４１１ｅ、４１１ｆ；４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ、４１２ｅ、４１２ｆ；４１３ａ、４１３ｂ、４１３ｃ、４１３ｄ、４１３ｅ、４１３ｆ；４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ、４１４ｄ、４１４ｅ、４１４ｆ；４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｃ、４１５ｄ、４１５ｅ、４１５ｆ；４１６ａ、４１６ｂ、４１６ｃ、４１６ｄ、４１１６ｅ、４１６ｆ；４１６Ａ、４１６Ｂ、４１７ｃ、４１７ｄ、４１７ｅ、４１７ｆ；４１８ａ、４１８ｂ、４１８ｃ、４１８ｄ、４１８ｅ、４１８ｆがそれぞれ設けられている。
【００５８】
図９Ｂは、本発明の露光装置によって焦点合わせ測定を行うことを示す図であり、図９Ｃは、本発明の露光装置によってアライメント測定を行うことを示す図である。
図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、本実施例において走査露光フィールド９１０ａを例にすると、基板ステージが第２の方向（本実施例におけるＹ軸方向）に沿って移動し、焦点合わせ測定センサーの測定個所６３０ａ、６３０ｂ、６３０ｃが走査露光フィールド９１０ａに進入し始めると、基板ステージの位置及び走査露光フィールド９１０ａ内のリアルタイム的な焦点合わせ測定情報Ｚｉを記録し、本実施例において、焦点合わせ測定情報は順次にＺａ、Ｚｂ、Ｚｃ、Ｚｄ、Ｚｅ、Ｚｆである。
また、各アライメント測定センサーがそれぞれ1つの焦点合わせ測定センサーと対応し、各アライメント測定センサーとそれに対応する焦点合わせ測定センサーの第１の方向における座標が同じであり、アライメント測定センサーの測定個所のＸ軸座標とそれに対応する焦点合わせ測定センサーの測定個所の第１の方向における座標が同じであるので、基板ステージが移動している間に、現在の走査露光フィールド中のアライメントマークは順次に焦点合わせ測定センサーの測定個所のフィールド範囲に入り、このとき、各アライメントマークの高度の値、即ちアライメントマークの焦点合わせ測定情報を取得することができる。
また、全ての焦点合わせ測定センサーの測定個所が完全に基板４１０上に位置してない場合、現在の走査露光フィールドに対する焦点合わせ測定を終了し、基板４１０においてまだ走査測定が行われていない他の走査露光フィールドに対して走査測定を行う。
【００５９】
引き続き図９Ｂ及び図９Ｃを参照すると、図９Ｃに示すように、第１列のアライメントマーク４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄ、４１１ｅ、４１１ｆがアライメント測定センサーの測定個所５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｄ、５３０ｅ、５３０ｆのフィールド範囲内に位置すると、基板ステージの移動を停止し、アライメント測定を始めて、対応するアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）を取得する。ここで、Ｘｊは各測定個所のＸ軸上の座標であり、Ｙｊは各測定個所のＹ軸上の座標である。本実施例において、対応するアライメント測定情報は順次に（Ｘａ１、Ｙａ１）、（Ｘｂ１、Ｙｂ１）、（Ｘｃ１、Ｙｃ１）、（Ｘｄ１、Ｙｄ１）、（Ｘｅ１、Ｙｅ１）、（Ｘｆ１、Ｙｆ１）である。
また、第１列のアライメントマークのアライメント測定が終了すると、基板ステージをＹ軸方向に右から左に向けて移動し続け、同様に、第２列のアライメントマーク４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ、４１２ｅ、４１２ｆがアライメント測定センサーの測定個所５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｄ、５３０ｅ、５３０ｆのフィールド範囲内に位置すると、基板ステージの移動を停止し、アライメント測定を始めて、対応するアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）を取得し、本実施例において、対応するアライメント測定情報は順次に（Ｘａ２、Ｙａ２）、（Ｘｂ２、Ｙｂ２）、（Ｘｃ２、Ｙｃ２）、（Ｘｄ２、Ｙｄ２）、（Ｘｅ２、Ｙｅ２）、（Ｘｆ２、Ｙｆ２）である。
また、同様に、基板４１０においてまだ走査測定が行われていない他の走査露光フィールドに対してアライメント測定を行い、対応するアライメント測定情報を記録する。
【００６０】
次に、ステップＳ３３において、記録したアライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）、焦点合わせ測定情報Ｚｉ、及び基板ステージの位置情報に基づいて、アライメント測定センサーのＸ軸における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ又はＹ軸における焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹを算出する。
【００６１】
図１に示すように、アライメント測定センサーの測定用光軸５５３が傾斜量Φで傾斜し、且つ基板４１０が湾曲している場合、ステップＳ３２において測定したアライメント測定情報には焦点外れ及び傾斜誤差が生じる。本発明では、焦点外れ及び傾斜誤差を求めて補正することによって、焦点外れ及び傾斜誤差を低減する方法を採用する。
【００６２】
図６Ａは、図５のステップＳ３３を実施するための具体的な工程を示すフローチャートである。具体的には、図６Ａに示すように、ステップ３３は、以下の工程によって実現される。
【００６３】
まず、ステップＳ３３０において、アライメント測定センサーの最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１を算出する。
【００６４】
また、図６Ｂは、図６ＡのステップＳ３３０を実施するための具体的な工程を示すフローチャートであり、図６Ｂに示すように、具体的には以下のステップを有する。
【００６５】
まず、ステップＳ３３３において、前記アライメント測定センサーの最適な測定面、及び焦点合わせ測定センサーのゼロ面を決める。
【００６６】
また、図１０は、アライメント測定の最適な測定面及び固有偏差ΔＺ０を決めるときの状況を示す図である。具体的には、図１０に示すように、基板ステージを水平方向に移動して、アライメント測定センサーの測定個所５３０と焦点合わせ測定センサーの測定個所６３０で基板ステージ上のアライメント基準板４２０を測定し、アライメント基準板４２０上の基準板アライメントマーク４２１がアライメント測定センサーの測定個所５３０のフィールド範囲内に位置すると、アライメント測定センサーの測定個所で基準板アライメントマーク４２１に対してアライメント測定を行い、基板ステージ４２０を鉛直方向に少なくとも３回ステッピング移動させる。
本実施例において、６回ステッピング移動し、露光装置が１つの焦点合わせ測定センサーと１つのアライメント測定センサーを有する場合を例にして説明すると、毎回のステッピング移動位置において焦点合わせ測定センサーの焦点合わせ測定情報Ｚｆ１、Ｚｆ２、Ｚｆ３、Ｚｆ４、Ｚｆ５、Ｚｆ６を記録するとともに、毎回のステッピング移動位置においてアライメント測定センサーによって基準板アライメントマーク４２１がアライメントＣＣＤ５２５におけるコントラスト比ＭＴ１、ＭＴ２、ＭＴ３、ＭＴ４、ＭＴ５、ＭＴ６を取得する。コントラスト比ＭＴ１、ＭＴ２、ＭＴ３、ＭＴ４、ＭＴ５、ＭＴ６と焦点合わせ測定情報Ｚｆ１、Ｚｆ２、Ｚｆ３、Ｚｆ４、Ｚｆ５、Ｚｆ６に対して放物線適合を実施することで、基準板アライメントマーク４２１のコントラスト比が最も大きい位置、即ちアライメント測定センサーの最適な測定面５５０を取得する。また、上記の焦点合わせ測定情報から焦点合わせ測定センサーのゼロ面６００を決めることができる。
【００６７】
次に、ステップＳ３３４において、前記アライメント測定センサーの最適な測定面と前記焦点合わせ測定センサーのゼロ面との間の固有偏差ΔＺ０を算出する。前記アライメント測定センサーの最適な測定面と前記焦点合わせ測定センサーのゼロ面との間の固有偏差ΔＺ０とは、前記アライメント測定センサーの最適な測定面と前記焦点合わせ測定センサーのゼロ面との間の垂直距離である。
【００６８】
次に、ステップＳ３３５において、基板ステージの位置情報に基づいて前記アライメント測定センサーと焦点合わせ測定センサーの測定個所の水平方向の位置を取得する。
【００６９】
次に、ステップＳ３３６において、前記測定個所の水平方向の位置に基づいて前記焦点合わせ測定情報Ｚｉを照会して、アライメントマークの高さΔＺ２を決め、前記最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１を、式ΔＺ１＝ΔＺ０−ΔＺ２によって算出する。
【００７０】
引き続き図９Ａ−図９Ｃを参照すると、前記焦点合わせ測定情報Ｚｉは、焦点合わせ測定センサーによってアライメントマークに対して焦点合わせ測定を行った結果であり、アライメントマークの高度の値でもある。前記干渉測定装置によって基板ステージの位置を測定した測定結果を照会することにより、アライメント測定センサーの測定個所と焦点合わせ測定センサーの測定個所の水平方向における位置を取得でき、最終的には所要のアライメントマークの高度の値、即ち焦点合わせ測定情報Ｚｉを決める。
【００７１】
次に、ステップＳ３３１において、オフライン校正によりアライメント測定センサーのアライメント測定用光軸のＸ軸に対する傾斜量Φｘ又はＹ軸に対する傾斜量Φｙを算出する。
【００７２】
アライメント測定用光軸の傾斜量ΦにはＸ軸に対する傾斜量Φｘ又はＹ軸に対する傾斜量Φｙの２種類があるため、それぞれの状況に応じて分析し算出する必要がある。図６Ｃは、図６ＡのステップＳ３３１を実施するための具体的な工程を示すフローチャートであり、図６Ｃに示すように、ステップＳ３３１を実施するときには、具体的に以下のステップを有する。
【００７３】
まず、ステップＳ３３７において、前記露光装置の基板ステージを水平方向に移動して、前記アライメント測定センサーと前記焦点合わせ測定センサーによって前記基板ステージに載置されているアライメント基準板を測定する。
【００７４】
次に、ステップＳ３３８において、前記基板ステージを鉛直方向に少なくとも２回ステッピング移動させ、毎回のステッピング移動における前記焦点合わせ測定センサーによる測定結果、及び前記アライメント測定センサーによる測定結果を記録する。
【００７５】
次に、ステップＳ３３９において、連続する２回のステッピング移動における前記アライメント測定センサーによる測定結果のＸ軸における偏差ΔＸ０又はＹ軸における偏差ΔＹ０、及び前記焦点合わせ測定センサーによる測定結果の偏差ΔＺをそれぞれ算出する。
【００７６】
次に、ステップＳ３４０において、前記Ｘ軸に対する傾斜量Φｘ又は前記Ｙ軸に対する傾斜量Φｙを、式Φｘ＝Ａｒｃｔａｎ（ΔＹ０／ΔＺ）、Φｙ＝−１＊Ａｒｃｔａｎ（ΔＸ０／ΔＺ）によって算出する。
【００７７】
図１１は、アライメント測定センサーのアライメント測定用光軸が傾いたときにオフライン校正を行う原理を説明する図である。図１１に示すように、水平方向に基板ステージを移動して、アライメント測定センサーの測定個所５３０と焦点合わせ測定センサーの測定個所６３０でアライメント基準板４２０を測定し、ここで、前記アライメント基準板４２０上に基準板アライメントマーク４２１が設けられている。この動作は、後工程でオフライン校正によりアライメント測定センサーの測定用光軸５５３の傾斜量を確定することと関係がある。
アライメント基準板４２０上の基準板アライメントマーク４２１がアライメント測定センサーの測定個所５３０のフィールド範囲内に入ると、アライメント測定センサーの測定個所で基準板アライメントマーク４２１に対してアライメント測定を行い、基板ステージ４２０を鉛直方向に少なくとも２回ステッピング移動させる。
本実施例において、２回ステッピング移動し、露光装置に１つの焦点合わせ測定センサーと１つのアライメント測定センサーを設けている場合を例にして説明すると、毎回のステッピング移動位置において、その時点の焦点合わせ測定センサーによる測定結果Ｚｆａ、Ｚｆｂを記録するとともに、毎回のステッピング移動位置において、アライメント測定センサーによって現在の基準板アライメントマーク４２１のアライメント測定情報を取得する。
仮にアライメント測定用光軸５５３が傾斜量Φｙで傾斜しているとすると、２回のステッピング移動位置におけるアライメント測定結果はＸ軸において偏差ΔＸ０が存在し、ここでΔＺ＝Ｚｆａ−Ｚｆｂとすれば、Φｙ＝−１＊Ａｒｃｔａｎ（ΔＸ０／ΔＺ）となる。同様に、仮にアライメント測定用光軸５５３が傾斜量Φｘで傾斜しているとすると、２回のステッピング移動位置におけるアライメント測定結果はＹ軸において偏差ΔＹ０が存在し、ここでΔＺ＝Ｚｆａ−Ｚｆｂとすれば、Φｘ＝Ａｒｃｔａｎ（ΔＹ０／ΔＺ）となる。
【００７８】
図１２は、アライメント測定センサーのアライメント測定用光軸がＸ軸から外れたときに焦点外れ及び傾斜誤差の補正を行うことを示す図である。図１３は、アライメント測定センサーのアライメント測定用光軸がＹ軸から外れたときに焦点外れ及び傾斜誤差の補正を行うことを示す図である。
図１２及び図１３に示すように、ステップＳ３３２において、Ｘ軸の焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ又はＹ軸の焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹを、式ΔＸ＝ΔＺ１ｔａｎ（Φｘ）、ΔＹ＝ΔＺ１ｔａｎ（Φｙ）によって算出する。本実施例において、焦点合わせ測定センサーの測定用光軸６５３が傾斜していないので、焦点合わせ測定センサーによる焦点合わせ測定センサーの測定個所６３０の測定結果（即ち焦点合わせ測定情報）からアライメントマークの高さΔＺ２を確定できる。
【００７９】
次に、ステップＳ３４において、算出したＸ軸の焦点外れ及び傾斜誤差ΔＸ又はＹ軸の焦点外れ及び傾斜誤差ΔＹに基づいて、前記アライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）を補正して、補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）を取得する。
【００８０】
さらに、前記補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）と補正前の前記アライメント測定情報（Ｘｊ、Ｙｊ）との関係は、（Ｘｊ’、Ｙｊ’）＝（Ｘｊ−ΔＸ、Ｙｊ）又は（Ｘｊ’、Ｙｊ’）＝（Ｘｊ、Ｙｊ−ΔＹ）である。
【００８１】
次に、ステップＳ３５において、前記焦点合わせ測定情報Ｚｉ及び補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）に基づいて、焦点合わせ位置Ｚ及びアライメント位置（Ｘ、Ｙ）をそれぞれ算出し、そのうち、前記焦点合わせ位置Ｚは、現在の走査露光フィールドの焦点合わせ測定情報Ｚｉによって適合計算して得たものであり、前記アライメント位置（Ｘ、Ｙ）は、補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）によって適合計算して得たものである。
【００８２】
次に、ステップＳ３５において、補正後のアライメント測定情報（Ｘｊ’、Ｙｊ’）に基づいて、現在の走査露光フィールドのアライメント位置（Ｘ、Ｙ）を算出し、焦点外れ及び傾斜誤差の補正を完成する。
【００８３】
具体的には、焦点合わせ測定情報には誤差がなく、アライメント測定情報は補正後（即ち焦点外れ及び傾斜誤差の補正後）のものであるため、算出した焦点合わせ位置Ｚ及びアライメント位置（Ｘ、Ｙ）は高い精度を持ち、アライメント精度を向上させる。
また、検証によると、最適な測定面の焦点外れ量ΔＺ１＝１０μｍ、焦点外れ量Φ＝３ｍｒａｄである場合、本発明の焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法によれば、アライメント精度は従来の技術に比べて３０ｎｍ程度高くなる。
【００８４】
上記内容に対する理解をより深くするために、図１４に基づいて説明する。図１４は、本発明の露光装置の露光工程を示すフローチャートである。図１４に示すように、本発明の露光装置による露光は以下のステップを有する。
【００８５】
まず、ステップＳ１０において、基板を基板ステージに載置する。
【００８６】
次に、ステップＳ１１において、基板に対してプレアライメントを行う。
【００８７】
次に、ステップＳ１２において、基板ステージを１つ目の走査露光フィールドまで移動して走査測定を行い、焦点合わせ測定センサーの測定個所が該走査露光フィールドに進入し始めると焦点合わせ測定を始め、各時点での焦点合わせ測定情報を記録する。
【００８８】
次に、ステップＳ１３において、現在の走査露光フィールドにおける第１列のアライメントマークに対してアライメント測定を行い、アライメント測定情報を記録する。
【００８９】
次に、ステップＳ１４において、現在の走査露光フィールドにおける第２列のアライメントマークに対してアライメント測定を行い、アライメント測定情報を記録する。
【００９０】
次に、ステップＳ１５において、全ての焦点合わせ測定センサーの測定個所が全部現在の走査露光フィールドを通った後は、焦点合わせ測定及び焦点合わせ測定情報の記録を停止する。
【００９１】
次に、ステップＳ１６において、記録したアライメント測定情報を補正する。
【００９２】
次に、ステップＳ１７において、補正後のアライメント測定情報に基づいてアライメント位置を算出する。
【００９３】
次に、ステップＳ１８において、記録した焦点合わせ測定情報に基づいて焦点合わせ位置を算出する。
【００９４】
次に、ステップＳ１９において、全ての走査露光フィールドに対して走査測定を行ったかを判断し、ＹＥＳの場合、ステップＳ２０に移行し、ＮＯの場合、ステップＳ１３に戻る。
【００９５】
次に、ステップＳ２０において、各走査露光フィールドで算出したアライメント位置及び焦点合わせ位置に基づいてテーブルを駆動して、各走査露光フィールドに対する走査露光を行う。
【００９６】
次に、ステップＳ２１において、走査露光した基板を基板ステージから取り外す。
【００９７】
以上で説明したように、本発明の露光装置、並びに焦点外れ及び傾斜誤差の補正方法では、各アライメント測定センサーはそれぞれ１つの焦点合わせ測定センサーと対応し、各アライメント測定センサーとそれに対応する焦点合わせ測定センサーの第１の方向における座標を同じ座標にすることによって、アライメント測定センサーと焦点合わせ測定センサーを同一直線上に位置させ、この時、焦点合わせ測定情報とアライメント測定情報の両者ともアライメントマークを表しているので、アライメント測定情報に誤差があってもその誤差を補正して、焦点外れ及び傾斜誤差の補正を実現することにより、アライメント精度を高め、生産性を向上させることができる。
【００９８】
上記内容は、本発明の好適な実施例に過ぎなく、これによって本発明に対していかなる制限を加えようとするものではない。当業者が上記公開内容に基づいて行ういかなる変更及び改良は、いずれも本願の特許請求の範囲の保護範囲に入る。
【符号の説明】
【００９９】
照明系−１００；マスクステージ−２００；マスク−２１０；投影光学系−３００；投影対物レンズマトリックス−３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、３００ｅ、３００ｆ；対物レンズの露光フィールド−３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆ；走査露光フィールド−９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、９１０ｄ；基板ステージ−４００；基板−４１０；アライメントマーク−４１１、４１１ａ、４１１ｂ、４１１ｃ、４１１ｄ、４１１ｅ、４１１ｆ、４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ、４１２ｅ、４１２ｆ、４１３ａ、４１３ｂ、４１３ｃ、４１３ｄ、４１３ｅ、４１３ｆ、４１４ａ、４１４ｂ、４１４ｃ、４１４ｄ、４１４ｅ、４１４ｆ、４１５ａ、４１５ｂ、４１５ｃ、４１５ｄ、４１５ｅ、４１５ｆ、４１６ａ、４１６ｂ、４１６ｃ、４１６ｄ、４１１６ｅ、４１６ｆ、４１６Ａ、４１６Ｂ、４１７ｃ、４１７ｄ、４１７ｅ、４１７ｆ、４１８ａ、４１８ｂ、４１８ｃ、４１８ｄ、４１８ｅ、４１８ｆ；アライメント基準板−４２０；基準板アライメントマーク−４２１；アライメント測定センサー−５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ、５００ｅ、５００ｆ；アライメント測定センサーの測定個所−５３０、５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃ、５３０ｄ、５３０ｅ、５３０ｆ；焦点合わせ測定センサー−６００ａ、６００ｂ、６００ｃ、６００ｄ、６００ｅ、６００ｆ；焦点合わせ測定センサーの測定個所−６３０、６３０ａ、６３０ｂ、６３０ｃ、６３０ｄ、６３０ｅ、６３０ｆ；アライメント測定センサーの測定用光軸−５５３；焦点合わせ測定センサーの測定用光軸−６５３；アライメント測定センサーの最適な測定個所−５５１；アライメント測定センサーの最適な測定面−５５０；焦点合わせ測定センサーのゼロ面−６５０；広帯域光源−５２０、６２０；照明用レンズ群−５２１、６２１；ビーム分離プリズム−５２２；前方の結像用レンズ群−５２３；後方の照明用レンズ群−５２４；画像センサー−５２５、６２７；投影マーク−６２２；第１の反射鏡−６２３；投影結像用レンズ群−６２４；結像検出用レンズ群−６２５；第２の反射鏡−６２６。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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