(57)【要約】      （修正有）【課題】フォーカス精度を向上させる露光装置およびデバイス製造方法を提供する。【解決手段】基板を保持して移動するステージと、原版からの光を前記ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光軸の方向における該基板の表面の位置を計測する計測手段とを有し、該光軸に直交する走査方向への前記基板ステージの走査と、該計測手段による該表面の位置の計測と、該計測された位置にしたがった前記ステージの駆動とに並行して該基板のショット領域の露光を行う露光装置であって、該ショット領域の露光に先立ち、該表面の複数箇所に関して前記計測手段により該表面の位置を計測し、該複数箇所に関して計測された位置に基づき、該表面の形状を求め、 該求められた形状と、該ショット領域の露光のため前記計測手段により該ショット領域に関して計測された該表面の位置とに基づき、前記基板ステージの位置を制御する、ことを特徴とする。【選択図】図２
2008288347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して移動するステージと、原版からの光を前記ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光軸の方向における該基板の表面の位置を計測する計測手段とを有し、該光軸に直交する走査方向への前記基板ステージの走査と、該計測手段による該表面の位置の計測と、該計測された位置にしたがった前記ステージの駆動とに並行して該基板のショット領域の露光を行う露光装置であって、
該ショット領域の露光に先立ち、該表面の複数箇所に関して前記計測手段により該表面の位置を計測し、該複数箇所に関して計測された位置に基づき、該表面の形状を求め、
該求められた形状と、該ショット領域の露光のため前記計測手段により該ショット領域に関して計測された該表面の位置とに基づき、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】
該ショット領域の露光のため前記計測手段が該ショット領域に関して計測を開始するときの前記基板ステージの位置を該求められた形状にしたがって制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
該表面の形状は、該基板の中心からの距離の関数で近似して求めるようにした、
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】
該表面の形状は、該表面の一部の領域に関して求めるようにした、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
該表面の形状は、分割された該表面の領域ごとに求めるようにした、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
該複数箇所は、該基板のショット領域の指定を介して設定されるようにした、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
該ショット領域の露光のため前記計測手段により該ショット領域に関して計測された該表面の位置に基づき、該求められた形状を補正するようにした、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
該ショット領域の露光のため前記計測手段により該ショット領域に関して計測された該表面の位置に基づき、該求められた形状を更新するようにした、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項９】
該表面の形状は、基板のロット内における一部の基板に関して求めるようにした、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１０】
該求められた形状は、複数の基板にわたって平均化することにより更新するようにした、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１１】
該求められた形状に基づき、該走査の速度を設定するようにした、
ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
該露光された基板を現像するステップと、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を露光する露光装置、及び当該露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等の電子デバイスを作成する際に、投影露光装置を用いて、感光材であるレジストが塗布された被露光物体である基板であるウェハに縮小転写する縮小投影露光装置が主に用いられている。
この縮小投影露光装置は、回路パターンを描画したフォトマスクであるレチクルの回路パターンを、投影露光装置を用いて、感光材であるレジストが塗布された被露光物体であるウェハに縮小転写する。
現在、露光装置のタイプは、ショット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であるステッパを改良した走査型露光装置であるスキャナーが主流となっている。
【０００３】
走査型露光装置は、スリットを用いてスリット状に照射された光に対してレチクルを走査することでレチクル全体の回路パターンをウェハに転写する。
一方、静止型露光装置では、ショット一括露光のためショット内でのローカルなフォーカス／チルト補正は困難であった。
しかし、走査型露光装置は、スリットによるスキャン露光のためショット内での局所的な表面形状の変化に対して追従することが容易であり、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できるメリットがある。
スキャン露光時のウェハステージのフォーカス・レベリング駆動には、スキャンフォーカス計測器の先読み検出センサーおよびこれから露光させるショットのスリット領域におけるウェハ形状をフォーカス・チルト量として検出するセンサーを用いる。
【０００４】
これらのセンサーによって露光対象ショットのステップが露光スリットで制限された露光光の照射領域上を通過する前であるレジストが感光する前にスキャン計測結果から得られるベストフォーカス像面への目標位置に予め追従するように露光される。
しかしながら、先読み検出によるスキャン露光方式では、スキャンフォーカス計測器のセンサーの位置はハード設計によりあらかじめ定まっている。
このため、スキャン露光スピードが速い場合やプロセス要因等によりウェハ形状の変形が一定以上である場合等は先読み駆動が間に合わず、フォーカス精度および同期精度に影響を与えることがあった。
また、特開２００１−３３２４７１号公報（特許文献１）にて、周辺ショットへの不良ショットの影響を最小限に抑え、不良ショットの低減を図る露光装置が提案されている。
この露光装置は、またオペレータによるミスオペレーションを低減させ、さらに露光処理工程の中だけでウェハチャックの汚染を検出する。
【特許文献１】特開２００１−３３２４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年のプロセスでは、トータルな生産性向上を目的としたウェハ１枚あたりの収率を上げるための様々な手段であるレイアウトやインバリッド領域の見直し等が講じられるようになってきた。
即ち、１枚のウェハにより多くのマスクパターンをウェハ上に転写する必要がある。
このため、全画角がウェハ内に収まるようなショットだけでなく、ウェハエッジに掛かるような外周付近にもショットを配置するレイアウトが用いられるようになってきた。
さらに、スキャンスピードを可能な限り速く設定して単位時間当たりの処理枚数を増大させる傾向が年々強まっている。
【０００６】
しかしながら、レジスト塗布・露光・現像のプロセス工程を繰り返すプロセスウェハにおいては、外周付近の形状が良好でないため外周ショットの高精度なフォーカス・レベリング駆動を保証することは困難であった。
即ち、露光工程以外で発生するイオン注入後の結晶破壊の修復処理や、配線作成後のウェハ表面層と金属の合金処理等、プロセス処理工程中に実施される加熱処理等によって、該ウェハの形状が変形することが知られている。
また、フォトレジスト層塗布後のパターン形成を妨げる溶剤の除去処理等のプロセス処理工程中に実施される加熱処理等によっても、該ウェハの形状が変形することが知られている。
【０００７】
ウェハの変形は多くの場合で外周付近が大きく上あるいは下に曲がる反り形状である。反り量は一定以上のもので外周ショットが数百[μrad]もの傾きを有し、数μmオーダーで変形している。
また、プロセスウェハの外周領域はローカルな範囲においても多様に変形していることが多く、局所的に急峻な凹凸が見られる等、フラットネスが良好でない点が目立っている。
このようなウェハでは、外周領域のフォーカス精度が懸念されており、欠けショットにおけるフォーカス検出系の計測不可領域の存在や、外周領域における平坦度が良好でない点に起因したフォーカス・チルトだまされ等がある。
これらによって、本来駆動すべき位置であるベストフォーカス像面から離れた位置に該ショット内露光部分を合わせようとする。
このため、外周領域において露光ショットの不良であるデフォーカスが発生する場合がある。
【０００８】
また、プロセスウェハの外周領域においては隣接したショット間でもフォーカス・チルト面が大きく乖離している場合があり、このようなショットにおいてはフォーカス・レベリング駆動量が大きくなる場合がある。
このため、ショットのスキャン開始位置ではフォーカス検出器の先読みセンサーで計測したベストフォーカス像面位置にウェハステージが追従できず、結果としてデフォーカスしたまま該ショットの露光を開始してしまう場合がある。
計測禁止領域であるフォーカスインバリッドエリアが正しく設定されていない場合や、ゴミの付着による異常値を拾ってしまった場合も同様に誤計測による駆動だまされが発生する。
【０００９】
そこで、本発明は、フォーカス精度を向上させることを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を達成するための本発明の露光装置は、基板を保持して移動するステージと、原版からの光を前記ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光軸の方向における該基板の表面の位置を計測する計測手段とを有し、該光軸に直交する走査方向への前記基板ステージの走査と、該計測手段による該表面の位置の計測と、該計測された位置にしたがった前記ステージの駆動とに並行して該基板のショット領域の露光を行う露光装置であって、
該ショット領域の露光に先立ち、該表面の複数箇所に関して前記計測手段により該表面の位置を計測し、該複数箇所に関して計測された位置に基づき、該表面の形状を求め、該求められた形状と、該ショット領域の露光のため前記計測手段により該ショット領域に関して計測された該表面の位置とに基づき、前記基板ステージの位置を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、フォーカス精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明の実施例１のウェハステージ駆動補正方法を用いるスキャン露光装置の概略構成の一例を示す概略構成図である。
ステージであるウェハステージ７０２は、基板であるウェハ７０５を保持して移動する。
投影光学系である投影レンズ７０４は、原版であるレチクル７０３からの光をステージであるウェハステージ７０２に保持された基板であるウェハ７０５に投影する。
計測手段であるフォーカス検出器７０６は、投影光学系の光軸の方向における基板の表面の位置を計測する。
さらに、本実施例の露光装置は、光軸に直交する走査方向への基板ステージの走査と、計測手段による表面の位置の計測と、該計測された位置にしたがったステージの駆動とに並行して基板のショット領域の露光を行う。
さらに、ショット領域の露光に先立ち、該表面の複数箇所に関して前記計測手段により該表面の位置を計測し、該複数箇所に関して計測された位置に基づき、該表面の形状を求める。
さらに、該求められた形状と、該ショット領域の露光のため前記計測手段により該ショット領域に関して計測された該表面の位置とに基づき、前記基板ステージの位置を制御する。
【００１４】
さらに、本実施例の露光装置は、該ショット領域の露光のため前記計測手段が該ショット領域に関して計測を開始するときの前記基板ステージの位置を該求められた形状にしたがって制御する。
さらに、本実施例の露光装置は、該表面の形状は、該基板の中心からの距離の関数で近似して求める。
さらに、本実施例の露光装置は、該表面の形状は、該表面の一部の領域に関して求める。
さらに、本実施例の露光装置は、該表面の形状は、分割された該表面の領域ごとに求める。
さらに、本実施例の露光装置は、該複数箇所は、該基板のショット領域の指定を介して設定される。
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
さらに、本実施例の露光装置は、該ショット領域の露光のため前記計測手段により該ショット領域に関して計測された該表面の位置に基づき、該求められた形状を補正する。
さらに、本実施例の露光装置は、
該ショット領域の露光のため前記計測手段により該ショット領域に関して計測された該表面の位置に基づき、該求められた形状を更新する。
さらに、本実施例の露光装置は、該表面の形状は、基板のロット内における一部の基板に関して求める。
さらに、本実施例の露光装置は、該求められた形状は、複数の基板にわたって平均化することにより更新する。
さらに、本実施例の露光装置は、該求められた形状に基づき、該走査の速度を設定する。
【００１５】
スキャン露光装置では、図１に示すように、原版ステージであるレチクルステージ７０１と基板ステージであるウェハステージ７０２を反対方向にスキャンさせながら、エキシマレーザー等の光源部から露光光を出力する。
光源部から露光光は、レチクル７０３、投影レンズ７０４を経由し、ウェハ７０５を露光する。
このフォーカス検出器７０６では、レーザーダイオード等の発光素子から測定対象物としての基板であるウェハ７０５に対して斜めに照射された非露光光の反射光を受光している。
この時、測定対象物であるウェハ７０５のフォーカス方向の位置に応じて受光側の反射光スポットの位置が変動する際は、受光スポットの重心位置を計測することで計測光をウェハ７０５面上に投光した場所のフォーカス値を求める。
センサーには先読みセンサーと露光スリットセンサーがあり、それぞれのセンサーは複数のチャネルから構成される。従って、１回の計測でフォーカスとチルトを同時に計測することができる。
さらにリセット時等に実施される機能によって投影レンズ７０４のベストフォーカス像面とフォーカス検出器７０６の各チャネルで形成されるフォーカス基準面が平行にキャリブレーションされる。
つまりフォーカス検出器７０６の計測結果が０の場合はベストフォーカスと等しい。また、露光時には主に先読みセンサーで計測した位置へウェハステージ７０２が追従するようスキャニングされる。
このため、本発明におけるウェハ形状の計測は、フォーカス検出器７０６を用いることによって実現できる。
【００１６】
図２は、本発明の実施例１のウェハステージ駆動補正方法の一例を示すフローチャートである。
最も特徴的な点は、ウェハ形状を近似する近似関数を生成する処理（ステップ１０４，１０５）を含むことと、この近似関数を用いて露光動作中のフォーカス・レベリング駆動を補正する処理（ステップ１０７）を含むことである。
まず、ジョブが開始すると、予め所定の位置にセットされたウェハ７０５が装置内に搬入される。（ステップ１０１）
次に、フォーカスセンサーの基準面であるベストフォーカス像面に対してウェハ７０５表面全体が平行に位置するようグローバルチルト補正を行う。（ステップ１０２）
グローバルチルト補正とは、ウェハ自体の厚みムラや、ウェハを載せるチャック形状、ウェハステージ７０２上にウェハを搬入するときに発生するウェハ置き誤差等の影響によるグローバルチルトを補正する処理である。グローバルチルトとは、ベストフォーカス像面に対するウェハ表面全体の傾きである。ここで得られた結果が、露光処理中の基準チルトとして計上される。
グローバルチルト補正では、平面算出なので３ショット以上のウェハ内数ショットのショット中心等の同一位置にウェハステージをステップ駆動させる。
次に、それぞれのポイントでフォーカス計測器の同一チャネルを用いて高さを計測し、得られた計測データから、例えば最小自乗近似して１次近似仮想平面を算出する。
【００１７】
次に、近似関数を生成するか否かによる。（ステップ１０３）
ここでＹｅｓである場合はウェハ形状を計測し、（ステップ１０４）、Ｎｏである場合は生成済み近似関数を使う。（ステップ１０６）
グローバルチルトの計測、補正が終了すると、さらにフォーカス計測器を用いて詳細なウェハ形状をサンプリングであるウェハの形状計測を行う。（ステップ１０４）
これは、自動あるいは手動で設定されたサンプルショット内を、指定された例えば数mmピッチの間隔でウェハステージをステップ駆動させて、ウェハ表面を複数点のフォーカス計測することによってウェハ形状をサンプリングする。
【００１８】
スキャン駆動に方向等の制限がない場合は、スキャンフォーカス計測によるサンプリングを行っても良いし、駆動制限がある場合でも露光時と同じスキャニング経路をスキャン計測してサンプリングデータを収集しても良い。 
サンプリング場所は、図３に示すようにフォーカス精度の向上が必要なウェハエッジに近い方から外周領域を重点的に計測することが望ましい。
サンプルショットは、あるルールを元に、例えば「ウェハ中心を通る横線（Ｘ軸）に近くより外側のショット３０１，３０２等を左右にそれぞれＭ個」等、自動的に選択する。
あるいはマニュアルで設定するためのインターフェースを備える場合は、個別に設定する方法と、ショット数を入力すると自動的に選択する方法とを備える。
【００１９】
さらに、自動あるいは手動により初期設定されたサンプルショットでは計測データが不十分な場合は、サンプルショットを自動的に追加できる。
例えば、初期サンプルショットとして最外周ショット３０１が選択された場合には、特にウェハの変形量が一定以上の場合等で計測データが足りずに近似関数を正確に生成することが難しい。
このため、計測した中でも内側付近の計測値がある閾値を超えていた場合はその隣接内側ショット３０２も計測する。
また、プロセスウェハの場合は既にレチクルの回路パターンが刻まれているので、ウェハ表面形状を高精度に抽出するために、中心付近のショットも外周ショットと同じようにフォーカス計測する。
これにより、回路パターンを計算・抽出して、外周領域の計測結果から除去することができる。
即ち前記ウェハの外周領域における前記ショットの各々の計測ポイントと同一位置に相当する、前記ウェハの内側領域のショットのフォーカスの計測値から、前記ウェハ上に刻まれたレチクルの回路パターン成分を計算・抽出する。
回路パターン成分を考慮しない場合やベアシリウェハの場合は、ショット構成を無視して計測しても良い。
【００２０】
さらには、図４に示すようにウェハを縦横に４分割のように数個のゾーン４０１，４０２，４０３，４０４に分割して、各ゾーン４０１，４０２，４０３，４０４毎にサンプリングを実施することもできる。
ゾーン４０１，４０２，４０３，４０４毎にゾーン４０１，４０２，４０３，４０４を代表するサンプルショット４０１ａ，４０２ａ，４０３ａ，４０４ａを選択する。
分割した領域ごとにウェハ形状に明らかに差のある場合は、ゾーン毎に異なるタイプ・異なる係数の近似関数を定義しても良いし、形状に差がない場合は平均化処理を実施し関数生成時の統計精度を高めても良い。
ゾーン分割においてはゾーンを指定する画像インターフェース等のインターフェースを設けても良く自動的に分割しても良い。
インターフェースからゾーンを設定する場合は、ゾーン毎に代表するサンプルショットを選択しても良い。自動的にゾーン分割を行う場合は、ウェハ外周領域の反り形状のばらつきを調べれば良い。
前記ウェハ形状サンプリング計測の前に、ウェハエッジから数ミリ内側でウェハ中心からの半径距離が等しいポイントを離散的に数点フォーカス計測する。
これにより、ウェハの形状が、右側と左側で違う形等のように領域別に異なることが検出された場合は、形状が異なる領域別にサンプリングデータを管理すれば良い。
このようにゾーン毎に近似関数を生成する場合は、ゾーン情報をウェハ座標と共に管理し、スキャン露光時の各ショットに使用する近似関数を自動的に選択することが好適ある。
【００２１】
次に、ウェハ形状サンプリングデータの収集されると、ウェハ表面形状を最も良く表現する近似関数を作成する。（ステップ１０５）
近似関数はＮ次の多項式、例えばウェハ中心からの半径座標を変数とし、フォーカス値の関数として表現されるＮ次式関数で表現する。
ウェハ形状の変化が均一でない場合等は、次数を大きくするとフォーカス計測した近傍領域のみフィッテングしないため、高々６次程度の関数で近似することが望ましい。
このため次数を限定するインターフェースを備えても良い。
さらに、最高次の係数以外を０にして最高次の項と切片のみでウェハ形状を近似すれば、図５に示すように単調に増加あるいは減少する関数が作成できる。
これは例えば次のような式で表わすことができる。
ｆ（ｒ）＝ｋ＊（ｒ−Ｒo）＾Ｐｗ＋Ｚo
ここで、Ｐｗが次数であり、ｋ＝(Ｚr−Ｚo)／(Ｒr−Ｒo)^Ｐｗである。
図５に示されるようにＲｏとＲｒの間に位置する領域を高次数曲率形状で関数化し、Ｒｏより内側の領域をｆ（ｒ）＝０、Ｒｒより外側の領域をｆ（ｒ）＝Ｚｒと定義している。
このような単調増加する関数式においては、ウェハ形状の短周期成分を無視することができるため、局所的な変形に依存せず、ウェハ外周領域全面に対して有効な関数を作成でき、外周が反るウェハに対しても効果的である。
【００２２】
近似関数を生成する必要が無いときは、前記ウェハ形状計測（ステップ１０４）とウェハ形状近似関数の生成（ステップ１０５）は実施しなくとも良い。
近似関数を必要としない場合とは、近似関数をインターフェースからマニュアルで設定してこれを使う場合がある。
さらに、同一ジョブのウェハ数枚露光処理において先頭ウェハのみ形状計測・近似関数生成を行い２枚目以降は近似関数を流用する場合、異なるジョブ間でも前に実施したジョブの近似関数を流用する場合等がある。
近似関数が生成された場合、レイアウトされたウェハ内各ショットのスキャン露光を実行する。（ステップ１０７）
フォーカス計測器には前記したように予め駆動目標位置を取得するための先読みセンサーと露光光が照射される領域である露光スリット領域のフォーカス情報を取得するための露光スリットセンサーが装備されている。
露光中は先読みセンサー情報から得られるフォーカス・チルト目標値に追従するようにウェハステージが制御され、スリットセンサーで微調整を行いながらリアルタイムにスキャン露光駆動を実施する。
本実施例による露光時のフォーカス・レべリング駆動では、事前に取得したウェハ表面形状近似関数を用いて露光駆動を補正する。
さらに、露光精度をフィードバックするために、近似関数情報と近似関数を利用した補正量情報とスキャン露光時の駆動残渣情報をロギングする。
全ショットの露光が完了すると、装置の外に露光済みウェハを搬出する。（ステップ１０８）
【００２３】
図６を参照して、本発明の実施例のスキャン露光装置におけるウェハの形状と飛び込み補正量との関係を説明する。
ウェハ形状を近似関数ｆｚ(r)で表すとすると、その地点でのウェハのグローバルチルト面からの傾きを表す関数はｄ／ｄｒ・ｆｚ(r)となる。
本実施例の露光装置ではチャック中心(ｒ＝０)の位置を中心に回転させるためウェハの形状の傾きのｄ／ｄｒ・ｆｚ(r)とその地点の距離ｒをかけたｄ／ｄｒ・ｆｚ(r)・ｒの分だけZ方向に駆動させる必要が生じる。
この結果から求められるZ補正量のｄ／ｄｒ・ｆｚ(r)・ｒ−ｆｚ(ｒ)とチルト量ｄ／ｄｒ・ｆｚ(r)をグローバルチルト目標値に対して加味し、予め飛び込み時等にステージをある程度傾ける。
それに伴って変化するZ位置を駆動した状態で進入できるので、従来に比べ相対駆動量を小さくすることが可能となる。
Ｘ・Ｙの2軸構成でチルティング駆動が行われる露光装置においては、チルト量は前記したｄ／ｄｒ・ｆｚ(r)にＸ軸からの回転角θ成分をかけて表現することができる。
例えば、Ｘ軸を回転軸とするチルトをωｘ、Ｙ軸を回転軸とするチルトをωｙとすると、それぞれのチルト量は、チルトωｘ＝ｄ／ｄｒ・ｆｚ(r)・sinθ、チルトωｙ＝ｄ／ｄｒ・ｆｚ(r)・cosθとなる。
Z補正量に関しても、同様にX・Y両軸をチルティングすることを考えると、ｄ／ｄｒ・ｆｚ(r)・ｒ・(sinθ+cosθ)−ｆｚ(ｒ)等のように表現することができる。
【００２４】
次に、図７を参照して、本実施例おける各ショットのスキャン露光時のフローを説明する。
スキャン露光時は、ショット単位で実施され、各ショットの露光開始ステップ（以下「飛び込みステップ」とも呼ぶ）から露光終了ステップまで、数ミリ間隔の各ステップでフォーカス・チルトレべリング駆動をリアルタイムに実現する。
このフォーカス・チルトレべリング駆動をリアルタイムに実現しながら等速でスキャン露光駆動する。
走査型露光装置ではレチクルステージ７０１とウェハステージ７０２を反走査方向で同期させる。
即ち、レチクルとウェハはそれぞれ逆方向にスキャン移動しているので、ショットはＵＰスキャンとＤＯＷＮスキャンが１ショット毎に交互に露光されることになる。
ＵＰスキャンとＤＯＷＮスキャンの切り替えタイミングで露光光が照射されてない時間が存在するのでこの時間を利用する。
即ち、あるショットの露光終了から次ショットの先読みフォーカス計測が開始される前に、ウェハ形状計測から得たウェハ形状近似関数（ステップ２０８）とショットレイアウトから次ショットの飛込みステップ座標を得る。
この飛込みステップ座標により次ショットの飛び込みステップのフォーカス・チルト量である初期目標位置を算出する。（ステップ２０１）
露光が開始されて該ショットの飛び込みステップを先読みフォーカス計測する前に、図６を参照して先に説明したように、近似関数から算出された値を元にステージの姿勢を予め補正駆動しておく。（ステップ２０２）
この事前補正駆動によって、先読みスキャンフォーカス駆動だけでは追従しきれない場合、例えば該露光ショットの傾きが大きく現ステージ姿勢と乖離する状態でもベストフォーカス像面に飛び込みステップが合う状態で露光を開始できる。
【００２５】
次に、図８を参照して、本発明の実施例の効果を説明する。
図８は、ショットｎ−１とショットｎの傾きが大きく乖離している状況におけるデフォーカス量を示している。
本実施例を実施しない場合である補正無しの場合、ショットｎ−１の露光が完了すると、その時のチルト量を保ったままベストフォーカス像面から離れていく。
その後、ショット間駆動の途中で先読みスキャン計測開始位置Ｂ１に進入してレベリング駆動を開始しても、駆動すべきフォーカス・チルト量が大きく、露光スリット下Ｂ２に到達しても、先読み計測で得た目標位置にまで駆動が終わっていない。このため、ショット飛び込み付近がデフォーカスしてしまう。
これに対して、本実施例を実施する場合である補正有りの場合においては、ショットｎ−１の露光完了後に、近似関数から得られる予想される駆動目標値を元に事前の補正駆動Ｂ０Ａ０を開始する。
このため、ショットｎの先読み計測が始まる時Ａ１にはステージの姿勢がほぼ補正されている。
その結果、先読み計測位置Ａ１から露光開始位置Ａ２までの駆動量が小さくなるため、露光開始位置Ａ２においてもベストフォーカス像面に対して高精度に追従することが可能となる。
【００２６】
補正駆動量の決定方法としてひとつには近似関数の算出値をそのまま使用することがある。
さらには、近似関数から得られるフォーカス・チルト量を、そのまま反映させるのではなく、該露光対象ショットに最も近い形状をしているのが近接露光済みショットであるとする。
この場合、該ショット飛び込みステップとの近接露光済みショットの近接走査計測ステップにおけるフォーカス・チルト計測量との差分から補正率を自動的に推定することができる
結果として近似関数の形に依存しない高精度な補正が実現できるため、過補正になり補正不足になることを防ぐことが可能になる。
例えば、該ショットの露光開始前の補正駆動量（フォーカスあるいはチルト）は次のように算出することができる。
【００２７】
補正駆動量  ＝  近似関数（該露光対象ショット飛び込みステップ座標）／近似関数（近接露光済みショット近接ステップ座標）＊近接露光済みショット近接ステップ座標の露光駆動量
あるいは、
補正駆動量  ＝  近似関数（該露光対象ショット飛び込みステップ座標）−近似関数（近接露光済みショット近接ステップ座標）＋近接露光済みショット近接ステップ座標の露光駆動量
【００２８】
補正駆動量を算出する計算式の選択は、インターフェースを設けてユーザが選択しても良い。
また、より発展的な選択方法としては既に露光済みのショット群における補正後の駆動残渣から、残渣が小さい計算式が該露光ゾーンに最適な式と判断して自動的に選択しても良い。
また、補正率を指定するンターフェースから、補正率をマニュアルで設定することもできる。
事前補正駆動の後、該ショットの露光動作に入る。フォーカス計測器の先読みセンサーによってショット飛び込みステップのスキャン計測を実行する。（ステップ２０３）
次に、ベストフォーカス像面へのフォーカス・チルト駆動量を計算する。（ステップ２０４）
駆動量の計算後、ショット飛び込みステップが露光光が照射される露光スリット領域を通過する前に、ウェハステージのレベリング駆動を実施して、ベストフォーカス像面へ追従する。（ステップ２０５）
ステップ２０３、２０４、２０５の処理をショット内の全ステップで実施した後（ステップ２０６）、次ショットの露光に入る。（ステップ２０７）
【００２９】
ここで、図７に示す近似関数最適化（ステップ２１０）は、ウェハ形状近似関数（ステップ２０８）と、露光駆動履歴（駆動量と駆動残渣）（ステップ２０９）から得られる現露光領域付近のウェハ形状とを併用する。
この併用により、未露光領域の予想駆動軌跡を算出し、近似関数にフィードバックする。
近似関数の最適化はウェハ形状計測の結果から生成された関数を基本として、図９に示すように、露光駆動履歴毎に実施する。
最適化単位はステップ毎、ショット毎、ゾーン毎等のタイミングを指定するインターフェースから設定する。
このように基本となる関数を保持しておくことで最適化後の近似関数がウェハへフィットしない場合、駆動目標位置の補正後にも関わらず駆動残渣が許容量を超えてしまう場合等に、基本となる近似関数を用いれば良く、駆動時のフェールセーフを兼ねる。
【実施例２】
【００３０】
次に、本発明の実施例２を説明する。
実施例２は、近似関数の最適化を伴った実施例である。
近似関数を用いたショット飛び込み時の高精度なフォーカス・チルト合わせの応用として、該露光ショット以前の露光駆動履歴を用いて該露光ショット付近の領域に対する近似関数のずれを補完し、逐次ローカルな領域に最適化させた近似関数を使用する。
該露光ショット以後の露光には最適化した近似関数を反映させて駆動目標座標を逐次調整することで高精度な補正が可能となる。
本実施例によれば、近似関数を生成したフォーカス情報を取得した計測領域に依存しない露光目標座標を獲得することができる。
これにより、鞍型ウェハ等反りの方向が同一でないウェハ、例えば左右は上方向に反っているが、上下は下に反っている等においても外周全域においてベストフォーカス像面への追従が可能となる。
例えば、既に露光が終了している走査フォーカス計測済みの各ショットの各ステップにおけるフォーカス・チルト情報を記憶しておく。
その中から該露光ショットの飛び込みステップに最も近いステップにおけるフォーカス・チルト情報と、近似関数から得られる該ステップにおけるフォーカス・チルト情報の差分を取る。
このフォーカス・チルト情報は、フォーカス、チルトＸ、チルトＹで最近傍ステップが違っても良く、チルトＸは縦方向、チルトＹは横方向から選択する等である。
この差分を取ることで現露光領域における近似関数のズレ量を推定し、そのズレ量を補正量に反映させる。
【００３１】
ウェハ形状近似関数と露光駆動履歴を併用したときのさらに発展した効果としては、スキャン露光中のショット内各ステップにおけるリアルタイムレべリング駆動の精度向上に寄与することがある。
即ち、スキャンフォーカス計測ユニットの複数チャネルで構成される先読み・スリットセンサーの計測信頼性を向上させることができる。
具体的には、ウェハ形状近似関数と露光駆動履歴を用いて先読みセンサーで計測する位置におけるフォーカス・チルト駆動量を予想しておくことで、先読みセンサーの計測精度を向上させる。
詳細な方法としては、先読みセンサーを構成する各チャネル計測値の有効／無効の判断を前記予想駆動量との差分から推定することができる。
スリットセンサーに関しては先読みセンサーの各チャネルに相当するスリットセンターの各チャネルに対して補正情報をそのまま反映させれば良い。
一般に先読み位置におけるフォーカス・チルト駆動量は先読みセンサーの全チャネルを用いて算出する。
しかし、ウェハやウェハチャックに付着したゴミや、非常にローカルな領域にできた例外的な急峻な変形によって異常な値が検出された場合には、該当するチャネルの計測値を使用せずにフォーカス・チルト駆動目標を算出することが好適である。
さらには、計測禁止領域（エッジリンス処理によりレジストが除去されたウェハのエッジ数ミリの領域）が正しく設定されていない場合も同様に計測値異常による誤駆動が発生する要因となる。
本実施例２におけるレベリング駆動補正はこれを解決するひとつの作用である。
例えば、先読みセンサーがｎ個のチャネルで構成された場合、駆動目標を算出するためのチャネルの組み合わせの総数は次の通りである。
即ち、ｎ個の中からｍ個(n≧m)を選択する組み合わせ数をｎＣｍと表現すれば、全チャネルの使用から１チャネルのみ使用まで以下の式で算出することができる。
チャネルの組み合わせ数  ＝  ｎＣｎ＋ｎＣｎ−１＋・・・＋ｎＣｍ＋・・・＋ｎＣ１
【００３２】
例えば先読みセンサーが３チャネル（ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３）で構成された場合は次の組合せがある。
即ち、ＣＨ１+ＣＨ２+ＣＨ３、ＣＨ１+ＣＨ２、ＣＨ２+ＣＨ３、ＣＨ１+ＣＨ３、ＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３の７通りのフォーカス・チルト量の組み合わせが考えられる。
実際には各チャネルのハード構成によって計測可能なチルト情報が異なるため、前記式より組み合わせの総数は少なくなる場合がある。
これらの各チャネルの組み合わせから得られる先読みフォーカス・チルト駆動目標の全てに対して、近似関数と露光駆動履歴から得られる予想フォーカス・チルト駆動目標との差分を求めて、各チャネルの計測値に異常がないか判断することができる。
また、駆動目標を求めるためにはチャネルの数が多いほうが有利であるため、例えばチャネル数の多い組み合わせの差分（ずれ量）をより小さく算出する等、チャネルの組み合わせに応じて差分に重み付けを行った後に異常値計測チャネルを検出しても良い。
以上のようにフォーカス・レベリング駆動中に近似関数から得られる予想駆動量を用いて異常値計測チャネルを検出することができる。
また、該異常チャネル除去後の駆動目標決定チャネルが少ない場合、例えば１つしか残らずチルトが算出できない場合等は、一つ前のステップにおける駆動量と補完することで駆動精度を保証することができる。
【００３３】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例２の効果を説明する。
図１０は、スキャン計測値のみから得られる駆動軌跡と、近似関数による補正を併用したときの値から得られる駆動軌跡に関するデフォーカス量を示すグラフである。
本実施例では６ステップ目にゴミ等の影響で計測値が飛んだ場合を想定している。
本実施例を導入しない場合の補正無しの軌跡は、６ステップ目で大きくレベリング駆動してデフォーカスする。
７ステップ目以降も６ステップ目の影響を受け暫くデフォーカスしたままスキャニングされる。
これに対して、本実施例を導入した場合の補正有りの軌跡においては、前記したように近似関数と駆動履歴から得られる予想駆動量から異常値検出チャネルを発見する。
さらには予想駆動量との補完からウェハ形状に沿った局所的な異常形状に依存しないスムーズなスキャニングが可能となる。
また、ウェハ形状計測とこれによる近似関数がもたらす有効な別の状況としては、近似関数から得られるウェハ形状の変化量（主にチルト成分）が非常に大きいことが検出された場合がある。
この場合に、本実施例における補正駆動の適用有り無しに関わらず、ユーザが設定している現スキャンスピードでは、高精度にベストフォーカス像面に追従できないショットが存在することを発見する可能性がある。
このような場合には、装置が持つウェハステージの追従性能、さらにはレチクルステージとの同期精度を考慮して、最適なスキャンスピードを導き出すことができる。  ここで、ウェハの形状の変化量とスキャンスピードは反比例する。
このスキャンスピードの最適化はウェハ単位で実施しても良いし、ショットレイアウトから得られる各ショットの座標位置情報を用いて、ショット毎に実施しても良い。
ゾーン毎に近似関数を生成した場合も同様に、ゾーン毎にスキャンスピードを最適化することが有効である。
【００３４】
さらには、ウェハ形状計測の結果から、フォーカスマージン（深度）を超える程の変形が観測された場合がある。
この場合である、例えば、露光スリット位のローカルな領域において急峻に大きく変化した凸状あるいは凹状の形状が観測された場合等は、解像不良のショットは後工程で剥がれてしまう恐れがある。
このため、該領域のショットをスキップ露光し、あるいは、該ウェハ内ショット全ての露光をスキップすることができる。
スキップしたときはその情報をユーザに通知することができ、また、この自動スキップ機能を実行するか判断するインターフェースを備えることが好適である。
あるいは、露光枚数が多い場合等はシーケンスを止めることで不良品の発生を防止する。
【００３５】
また、近似関数生成のためのウェハ形状フォーカス計測において、計測値に異常値があった場合がある。
例えば、計測基板（ウェハ）に非常に微少なゴミが付着しており、フォーカス計測センサーではこれを計測した場合、あるいは、外乱等によって計測値が非常に大きい場合である。
ここで、図１１を参照して、計測データに異常値があっても、それを回避する実施例を説明図する。
各々の計測ポイントのフォーカス値データが、周辺のデータや半径座標が近いデータと比較して極端に大きすぎないか、あるいは、小さすぎないかチェックする。
これが、もし、ある閾値を超えて大きすぎた場合は、異常値と見なして近似関数生成に使用しない。
あるいはサンプル数が少ない場合は周辺のフォーカス計測値を使って例えば平均値を算出し、異常計測ポイントのデータを補完する。
図１１では近傍の両端２ポイントの平均として補完している。
この他にも、異常値が多く検出される場合は、周辺の正常データを複数点において用いて関数近似補完しても良いし、また、計測データの一部あるいは全体に対してフィルタ処理を行っても良い。
このように、たとえ異常値があったとしても、精度良く近似関数を作成することが可能である。
【００３６】
また、補正対象エリアを指定するインターフェースを備える。
補正対称エリアを指定するとは、前記ウェハステージの駆動を補正するエリアを指定することに通じる。
これが特に指定されない場合は、例えば図５で示した近似関数を用いた場合、構成パラメータである曲率開始点Ｒo、これは半径座標がＲo[mm]の円形線に相当するが、補正対象領域と補正対象外領域の境界になる。
該露光対象ショットが曲率開始点Ｒoより内側に位置している時、補正量は０になるので実質補正無しとなる。
通常は補正あり／なしの切り替えは前記パラメータで判別することで十分と見なせるが、ウェハ形状によっては補正対象範囲を曲率開始点Ｒoより外側に設定したい場合もある。
例えば、外周領域は上に大きく反っていて、かつ、ウェハ中心付近の領域が盛り上がっているような、フォーカス形状が単調増加していないウェハの場合、つまり、ウェハ内のある領域に凸状あるいは凹状の形状が存在する場合等が該当する。
一般にウェハ外周領域で、露光ショットの不良であるフォーカスぼけを引き起こすようなショットは、最もチルト量が大きな最外周ショットである場合が多い。
このため、これらのショットのみ補正対象とする場合は、近似関数生成のための計測サンプルデータを減らすこともできるため、スループットに貢献することができる。
このようなユースケースを想定すれば、ウェハ上にイメージされたショットレイアウト情報はユーザは既知であるため、インターフェースによって露光対象エリアを指定できることが有益である。
【００３７】
また、近似関数生成のためのウェハ形状フォーカス計測を実施するタイミングを指定するインターフェースを備える。
ユーザはこれから露光しようとしているプロセスウェハ群のタイプ、例えば露光条件が違い、前工程・後工程処理が違う等のタイプを知っているため、同タイプのウェハ複数枚を１セットとしてジョブを作成し装置に露光させる。
この１セットをロットと定義すると、本実施例における近似関数生成タイミングとしては、スループットと近似関数のウェハに対するフィッテング精度の兼ね合いから、ロットの先頭ウェハでフォーカス計測を実施する。
ここで得られた近似関数を同ロット内の他ウェハにも利用する。
しかしながら、ロット内においても任意のタイミングで近似関数を作り直すことは有用である。
例えば、ロット内でウェハ形状のばらつきが一定以上と想定される場合等は、近いスロット間のウェハ形状は同様であるため、ウェハ数枚間隔で計測・近似関数生成を実施する。
ここで、計測が行なわれなかったウェハに対しては前記した実施例と同じく、最も近いスロットで作成された近似関数を引継ぎ、極端には毎ウェハで近似関数を生成させる。
あるいは、ロット間でウェハ形状に差が見られない場合は、トータル的なスループットの観点から、ロット間に跨るタイミング、例えば、複数ロットで１回近似関数を作成する等を指定できることが必要である。
また、数枚の計測結果から得られた近似関数を組み合わせて新たな関数を再生成しても良い。つまり複数の前記ウェハの形状データを管理し、前記形状データの組み合わせから前記近似関数を再生成しても良い。
例えば、ロット先頭から数枚のウェハにおいて近似関数を作成して、その後のウェハには、数枚分の近似関数を移動平均等によってミックスさせた関数を使用することもできる。
このようなユースケースを想定すれば、任意のタイミングでフォーカス計測および近似関数生成を実施するインターフェースを備えることが重要である。
【００３８】
また、近似関数を新しく作成するタイミングを知るより高度な方法としては、各々のウェハの露光が開始される前に各々のウェハが必ず実施しているグローバルチルト補正（ステップ１０２）の計測結果から得られるウェハの大まかな形状をテーブルで管理する。
このことで、該露光対象ウェハが管理情報から得られる前のウェハのグローバル形状と明らかに差があると判断される場合には、近似関数を新たに生成し直すシーケンスを自動で実行することができる。
あるいは、グローバルチルト情報の代わりに、露光中のフォーカス制御結果を管理することで、フォーカス制御結果（ステージ追従残渣等）がある一定の許容量を超えた場合は、近似関数の再生成を実施しても良い。
また、この自動判別による近似関数の再生成を実施するかどうかを装置に通知するインターフェースを備えても良い。
また、ウェハ形状計測における更に有効な作用としては、特にエッジ付近の外周領域における計測値から、エッジ数ミリ内側のリング状に形成されたレジスト除去領域が検出できる場合がある。
その場合は、パラメータとして設定してある計測禁止領域を内部的に調整することができる。
計測禁止領域を正確に設定することはフォーカス・レベリング駆動時の目標駆動軌跡を算出する際に有利である。
【００３９】
（デバイス製造方法の実施例）
次に、図１２及び図１３を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図１２は、ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等のデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスク（レチクル）を製作する。
ステップＳ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
ステップＳ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて、前記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程である。
この組立ての工程には、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。
ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップＳ７）される。
【００４０】
図１３は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップＳ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。
ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップＳ１３（電極形成）では、ウェハに電極を形成する。
ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。
ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。
ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。
ステップＳ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。
ステップＳ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。
ステップＳ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
以上本発明の実施例のデバイス製造方法においては、前記の露光装置を用いるため、よりデバイス製造の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例１のウェハステージ駆動補正方法を用いるスキャン露光装置の概略構成の一例を示す概略構成図である。
【図２】実施例１のウェハステージ駆動補正方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】実施例１のウェハの外周形状を計測するためのサンプルショットと計測ポイントの一例を説明する説明図である。
【図４】実施例１のウェハ内を複数のゾーンに分割した場合と各ゾーンの計測ポイントの一例を説明する説明図である。
【図５】実施例１のウェハ形状の近似関数の一例を説明するグラフである。
【図６】実施例１のグローバルチルト、近似関数、Z補正量の関係を説明する説明図である。
【図７】実施例１の各ショットのスキャン露光におけるスキャン露光時の処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】実施例１のショット露光開始前の補正の効果を説明する説明図である。
【図９】実施例１の近似関数を最適化するときのフレームワークを説明する説明図である。
【図１０】本発明の実施例２のショット露光中における補正の効果を説明する説明図である。
【図１１】実施例２のウェハ形状計測において異常値を検出したときの回避方法を説明する説明図である。
【図１２】本発明の露光装置を使用したデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１３】図１２に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
３０１    最外周ショット
３０２    隣接内側ショット
７０１    レチクルステージ
７０２    ウェハステージ
７０３    レチクル
７０４    投影レンズ
７０５    ウェハ
７０６    フォーカス検出器
【図１】
2008288347.tif 000003
【図２】
2008288347.tif 000004
【図３】
2008288347.tif 000005
【図４】
2008288347.tif 000006
【図５】
2008288347.tif 000007
【図６】
2008288347.tif 000008
【図７】
2008288347.tif 000009
【図８】
2008288347.tif 000010
【図９】
2008288347.tif 000011
【図１０】
2008288347.tif 000012
【図１１】
2008288347.tif 000013
【図１２】
2008288347.tif 000014
【図１３】
2008288347.tif 000015