(57)【要約】【課題】基板の表面形状を計測する精度を向上させる露光装置及びデバイス製造方法を提供する。【解決手段】計測ステーションと、露光ステーションと、基板を保持して移動するステージとを有し、前記計測ステーションに含まれる計測デバイスにより、前記ステージに保持された基板の表面の複数の計測点に関して該表面の位置を計測し、該表面の位置が計測された基板を前記計測ステーションから前記露光ステーションに移動させ、該移動させられた基板を前記露光ステーションにおいて露光する露光装置であって、該複数の計測点に関して得られた前記計測デバイスの出力に基づき、該複数の計測点のそれぞれに関して前記計測手段の計測値の誤差に関する指標を算出し、該算出された指標に基づき、該複数の計測点の配置を設定する、ことを特徴とする露光装置。【選択図】図１
2008016828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測ステーションと、露光ステーションと、基板を保持して移動するステージとを有し、前記計測ステーションに含まれる計測デバイスにより、前記ステージに保持された基板の表面の複数の計測点に関して該表面の位置を計測し、該表面の位置が計測された基板を前記計測ステーションから前記露光ステーションに移動させ、該移動させられた基板を前記露光ステーションにおいて露光する露光装置であって、
該複数の計測点に関して得られた前記計測デバイスの出力に基づき、該複数の計測点のそれぞれに関して前記計測手段の計測値の誤差に関する指標を算出し、
該算出された指標に基づき、該複数の計測点の配置を設定する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
該指標は、該出力の波形の対称性および該計測値の偏差量の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
【請求項３】
該複数の計測点のそれぞれに関して算出された指標が許容範囲内であるか判定し、
該判定に基づき、該複数の計測点の配置を設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
【請求項４】
該複数の計測点のそれぞれに関して算出された指標が該許容範囲内であるように、該複数の計測点をシフトさせる、
ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
前記露光ステーションは、レチクルからの光を該基板に投影する投影光学系を含み,
前記計測デバイスは、前記投影光学系の光軸に平行な方向における該表面の位置を計測する、
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】
該複数の計測点のうち少なくとも１つが配されるべき領域をユーザーが設定するための入力デバイスを有し、
前記入力デバイスを介して設定された該領域内に該複数の計測点のうち少なくとも１つが位置するように、該複数の計測点をシフトさせる、
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。
【請求項７】
計測ステーションと、露光ステーションと、基板を保持して移動するステージとを有し、前記計測ステーションに含まれる計測デバイスにより、前記ステージに保持された基板の表面の複数の計測点に関して該表面の位置を計測し、該表面の位置が計測された基板を前記計測ステーションから前記露光ステーションに移動させ、該移動させられた基板を前記露光ステーションにおいて露光する露光装置であって、
該複数の計測点の配置をユーザーが設定するための入力デバイスを有し、
該複数の計測点に関して得られた前記計測デバイスの出力に基づき、該複数の計測点のそれぞれに関して前記計測手段の計測値の誤差に関する指標を算出し、
該複数の計測点のそれぞれに関して該算出された指標を表示し、
前記入力デバイスを介して入力されたユーザーの指示に基づき、該複数の計測点をシフトさせるか否かを判断する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記入力デバイスを介して入力されたユーザーの指示に基づき、該複数の計測点のシフト方向およびシフト量を設定し、
該設定されたシフト方向およびシフト量にしたがって、該複数の計測点をシフトさせる、
ことを特徴とする請求項7に記載の露光装置。
【請求項９】
該指標は、該出力の波形の対称性および該計測値の偏差量の少なくとも一方を含む、
ことを特徴とする請求項７又は８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記露光ステーションは、レチクルからの光を該基板に投影する投影光学系を含み、
前記計測デバイスは、前記投影光学系の光軸に平行な方向における該表面の位置を計測する、
ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の露光装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０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、露光装置に関する。特に、半導体デバイス用のウェハ、液晶表示素子のガラスプレートなどの被処理体（基板）を露光する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、投影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置は、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する。
【０００３】
近年では、投影露光装置は、解像度の改善と露光領域の拡大のために、レチクルとウェハとを相対的に走査（スキャン）し、レチクルのパターンをウェハの各露光領域に露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）が主流となっている。
【０００４】
ウェハステージを１つだけ有するスキャナーは、図１３に示すように、所定の領域ＰＡをスリット形状の露光光ＥＬを用いて露光する際に、スキャン方向の前方に配置したフォーカス計測センサＦＳによってウェハの表面形状を計測する。ウェハの表面形状の計測と露光とを同時に実施することで、高精度なフォーカス制御をリアルタイムで実現することが可能である。かかるフォーカス制御は、露光位置（投影光学系）に対してフォーカス計測センサＦＳを前方に配置し、フォーカス計測センサＦＳの計測結果に基づいて、ウェハステージを鉛直方向に調整することによって、露光位置でウェハをフォーカシングしている。従って、フォーカス計測センサＦＳの計測位置と露光位置は、変更することができなかった。ここで、図１３は、ウェハ上のフォーカスの計測位置と露光位置との関係を示す概略平面図である。
【０００５】
一方、生産性を向上させるために、複数のウェハステージを有する露光装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる露光装置は、ウェハの表面形状を予め計測し、かかる計測結果を露光時に反映させる。また、一般的に、処理効率向上の観点から、一方のウェハステージで予め計測したウェハの表面形状に基づいて露光時のＺ方向の駆動量を算出し（マッピング）、かかる駆動量に基づいて他方のステージでウェハを露光する。      
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３２３４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の露光装置は、ウェハの表面形状を正確に計測することができず、高精度なフォーカス制御を実現することができない場合があった。これは、ウェハに形成された回路パターン（下地回路パターン）によってフォーカス計測結果に誤差を生じる領域（計測誤差領域）が存在する場合があるからである。
【０００８】
下地回路パターンによってフォーカス計測結果に誤差が生じてしまう場合の例を図１４に示す。例えば、ウェハの表面に斜めに計測光を入射させ、その反射光の位置によってフォーカス値を求める斜入射光学系を用いたフォーカス計測システムを考える。かかるフォーカス計測システムでは、反射光の強度を検出し、検出波形の重心位置を算出することによって反射光の位置を求める。従って、図１４（ａ）に示すように、高反射率部ＨＲと低反射率部ＬＲとの境界に計測光ＭＬが照射された場合、高反射率部ＨＲからの反射光の強度は、低反射率部ＬＲからの反射光の強度よりも大きくなる。これにより、検出波形は、図１４（ｂ）に示すように、理想波形ＩＷから波形ＲＷのように変形してしまう。この結果、本来の重心位置ＧＰに対して、計測結果が高反射率部ＨＲの方向ＨＤにシフトし、フォーカス計測値に誤差が生じてしまう。
【０００９】
このような計測誤差領域は、例えば、図１５に示すショット内において、配線パターンＣＰ等として存在する。そして、正確に計測された計測点ＭＰと計測誤差を含んで計測された計測点ＭＰ’から表面形状を決定してしまうと、デフォーカスが生じてチップ不良の原因となる。ここで、図１５は、ショット内における計測誤差領域を説明するための図である。
【００１０】
そこで、従来の露光装置では、計測誤差領域を計測しない又は計測誤差領域の計測結果を使用しないようにしていた。具体的には、フォーカス計測センサを多数配置し、使用するフォーカス計測センサを選択する方法、フォーカス計測センサ又は光学系のシフトによって計測位置をシフトする方法又は計測結果から異常値を除去する方法等が提案されている。
【００１１】
但し、フォーカス計測センサを多数配置する方法は、高コスト化や配置スペースが不足するなどの問題を有する。また、フォーカス計測センサ又は光学系をシフトする方法では、構成する光学系が複雑になってしまう。更に、計測値が閾値を超過した場合は異常とみなし、かかる計測値を除去（無効）する方法では、無効とされる計測誤差領域が存在した場合に、ショット内の計測誤差領域での計測値がなくなってしまう。その結果、ショット内で計測点が減少することになり、ウェハの表面形状の算出精度が劣化してしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、基板の表面形状を計測する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】
【００１３】
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装置は、計測ステーションと、露光ステーションと、基板を保持して移動するステージとを有し、前記計測ステーションに含まれる計測デバイスにより、前記ステージに保持された基板の表面の複数の計測点に関して該表面の位置を計測し、該表面の位置が計測された基板を前記計測ステーションから前記露光ステーションに移動させ、該移動させられた基板を前記露光ステーションにおいて露光する露光装置であって、該複数の計測点に関して得られた前記計測デバイスの出力に基づき、該複数の計測点のそれぞれに関して前記計測手段の計測値の誤差に関する指標を算出し、該算出された指標に基づき、該複数の計測点の配置を設定する、ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の別の側面としての露光装置は、計測ステーションと、露光ステーションと、基板を保持して移動するステージとを有し、前記計測ステーションに含まれる計測デバイスにより、前記ステージに保持された基板の表面の複数の計測点に関して該表面の位置を計測し、該表面の位置が計測された基板を前記計測ステーションから前記露光ステーションに移動させ、該移動させられた基板を前記露光ステーションにおいて露光する露光装置であって、該複数の計測点の配置をユーザーが設定するための入力デバイスを有し、該複数の計測点に関して得られた前記計測デバイスの出力に基づき、該複数の計測点のそれぞれに関して前記計測手段の計測値の誤差に関する指標を算出し、該複数の計測点のそれぞれに関して該算出された指標を表示し、前記入力デバイスを介して入力されたユーザーの指示に基づき、該複数の計測点をシフトさせるか否かを判断する、ことを特徴とする。
【００１５】
本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述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。デバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【００１６】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、例えば、基板の表面形状を計測する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】
【００１８】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光方法及び装置について説明する。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。ここで、図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略ブロック図である。
【００１９】
露光装置１は、レチクルの回路パターンを被処理体（本実施形態では、ウェハ）に露光する投影露光装置である。露光装置１は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置である。
【００２０】
図１において、１０１は光源部であり、例えば、エキシマレーザーやｉ線ランプなどを使用する。１０２は光源部１０１からの光を減衰させる複数の減光率を有する光学部材である。光学部材１０２は、例えば、透過率の異なるＮＤフィルタに代表される光学部材である。
【００２１】
１０３はレーザー光などのコヒーレントな光の角度を振動させ、照度ムラをなくすための光学ユニットである。１０４は光源部１０１からの光のビーム形状を整形すると共に、光源部１０１からの光をインコヒーレント化するビーム整形光学系である。
【００２２】
１０５は２次光源を形成するオプティカルインテグレーターである。１０６は２次光源であるオプティカルインテグレーター１０５からの光を用いてマスキングブレード１０８を照明するコンデンサーレンズである。
【００２３】
１０７はハーフミラーであり、オプティカルインテグレーター１０５からの光の一部を分割する。マスキングブレード（遮光板）１０８は、４つの独立に駆動する遮光板で構成され、結像レンズ１１０に関して、レチクル１２０と光学的に共役の関係にある。露光スリット１０９は、紙面内において、光軸と直行な方向について光を遮光する２組の遮光板で構成される。また、露光スリット１０９は、マスキングブレード１０８から、光軸方向にシフトした位置に配置されており、露光スリット１０９による光強度分布は台形形状の分布となる。結像レンズ１１０は、マスキングブレード１０８によって遮光された光をレチクル１２０上に結像し、像を形成する。
【００２４】
１１１は集光レンズであり、ハーフミラー１０７で分割された光をディテクタ１１２に集光する。ディテクタ１１２は、ウェハ１４０を露光している間の露光量を検出する際に使用される。
【００２５】
レチクル１２０は、ウェハ１４０に転写する回路パターンを有し、レチクルステージ１２５に支持及び駆動される。レチクル１２０とウェハ１４０とは、光学的に共役の関係にある。レチクルステージ１２５は、レチクル１２０を支持する。レチクルステージ１２５は、当業界周知のいかなる構成をも適用することができる。レチクルステージ１２５は、例えば、エアパット等によって浮上した状態で駆動され、２次元に自由に駆動できる構成を有する。
【００２６】
投影光学系（投影レンズ）１３０は、レチクル２０の回路パターンをウェハ１４０上に投影する。投影光学系１３０は、複数のレンズ素子のみからなる屈折光学系、複数のレンズ素子と１つの反射ミラーとを有する反射屈折光学系などを使用することができる。
【００２７】
ウェハ１４０は、第１のウェハステージ１４５に載置される。ウェハ１４０には、フォトレジストが塗布されている。第１のウェハステージ１４５は、当業界周知のいかなる構成をも適用することができる。第１のウェハステージ１４５は、例えば、エアパット等によって浮上した状態で駆動され、２次元に自由に駆動できる構成を有する。
【００２８】
ウェハ１４０面上における露光量は、ディテクタ１１２によって検出され、かかる検出結果に基づいて制御される。また、第１のウェハステージ１４５には照度計１５１が配置されており、露光する前にディテクタ１１２との関係を予め調べておくことによって、ウェハ１４０面上に所望の露光量を与えることができる。
【００２９】
また、レチクルステージ１２５と第１のウェハステージ１４５との位置調整などの様々な装置キャリブレーションは、第１のウェハステージ１４５に配置されたフィディシャルマーク１５２を用いて実施される。なお、露光装置１において、第１のウェハステージ１４５に載置されたウェハ１４０を実際に露光する光源部１０１乃至第１のウェハステージ１４５は、露光ステーションを構成する。
【００３０】
露光装置１は、第１のウェハステージ１４５に加えて、計測ステーション１６０において、第２のウェハステージ１６１を有する。また、第２のウェハステージ１６１は、第１のウェハステージ１４５と同様に、照度計１６２と、様々なキャリブレーション用のフィディシャルマーク１６３とを有している。所謂、露光装置１は、ツインステージシステムであり、ウェハ１４０を露光している間に、次のウェハ１４０Ａの表面形状を計測することにより、スループットを向上させることができる。なお、計測ステーション１６０の詳しい説明は後述する。
【００３１】
第１のウェハステージ１４５と第２のウェハステージ１６１とは、本実施形態では、置換（移動）可能に構成され、表面形状の計測が終了したウェハ１４０Ａを第２のウェハステージ１６１に保持されたまま露光ステーションに移動させることができる。勿論、本発明は、表面形状の計測が終了したウェハ１４０Ａを第２のウェハステージ１６１から搬出し、第１のウェハステージ１４５に載置させることを排除するものではない。
【００３２】
露光装置１は、計測ステーション１６０において、アライメント計測を実施する計測スコープ１６４と、フォーカス計測を実施する面位置検出部１６５（計測デバイスともいう）とを有する。なお、本実施形態において、フォーカス計測の原理は、露光装置の分野において一般的に知られている斜入射光学系を使用する。具体的には、ウェハ１４０Ａの計測位置にＬＥＤ１６５ａからの光を斜めから照射し、ウェハ１４０Ａからの反射光をディテクタ１６５ｂで受光する。ディテクタ１６５ｂが受光した反射光の強度分布は、波形信号に変換され、かかる波形信号を演算処理することによって、ウェハ１４０Ａの表面位置（フォーカス）を算出する。
【００３３】
計測スコープ１６４及び面位置検出部１６５は、ウェハ１４０Ａのひずみ量や起伏形状を計測することを目的とする。計測スコープ１６４及び面位置検出部１６５は、第１のウェハステージ１４５に載置されたウェハ１４０が投影光学系１３０を介して露光されている間に、第２のウェハステージ１６１に載置されたウェハ１４０Ａのウェハ状況（ひずみ量、起伏形状）を計測する。
【００３４】
ステージ制御部１７１は、第１のウェハステージ１４５及び第２のウェハステージ１６１を制御する。計測制御部１７２は、計測ステーション１６０の動作、即ち、計測スコープ１６４及び面位置検出部１６５を制御する。また、計測制御部１７２は、計測ステーション１６０による計測結果を記憶（記録）する機能も有する。ステージ制御部１７１及び計測制御部１７２は主制御部１７３に接続されており、主制御部１７３は計測ステーション１６０を含めて露光装置１を統一的に制御する。具体的には、主制御部１７３は、後述するコンピュータ１７４を介して入力されたユーザーの指示又はネットワーク１７５を介してダウンロードされた指示に基づいて、露光装置１の各種補正機能を実行し、各ユニットを駆動及び制御する。
【００３５】
コンピュータ１７４は、キーボードやマウスなどの入力デバイスを有し、露光装置１の動作を規定する。コンピュータ１７４はウェハ１４０の焼き付け条件や焼き付けレイアウト等を管理し、ユーザーは管理されている条件から使用したい条件を選択する。コンピュータ１７４は、露光装置１が配置されている環境に存在する基幹ネットワーク又はローカルネットワーク１７５に接続されており、ネットワーク１７５を介して、露光装置１の動作条件等がダウンロードされる場合もある。
【００３６】
ここで、計測ステーション１６０について詳しく説明する。ウェハ１４０Ａのフォーカス及びアライメントを計測する計測ステーション１６０の計測対象は、基本的には、ウェハ１４０Ａ（下地）のひずみ量（アライメント）とウェハ１４０Ａの起伏量（フォーカス）の２つとなる。ツインステージシステムでは、計測ステーション１６０での計測結果に基づいて、ウェハ１４０及び１４０Ａを露光する。
【００３７】
例えば、図２に示すように、領域ＭＡ１及びＭＡ２内（の計測点）においてフォーカス計測した結果が得られている場合を考える。図２は、計測ステーション１６０における計測点と露光ショットＥＳとの関係を示す図である。この場合、露光ショットＥＳを露光する際には、露光ショットＥＳ内に存在する計測結果を用いてウェハの駆動量を算出すればよい。図２に示す例では、領域ＭＡ１内の領域ＭＡ１ａの計測結果と領域ＭＡ２内の領域ＭＡ２ａの計測結果を用いる。このように、ウェハの表面形状を計測する計測位置は、露光位置に制限されることがない。従って、面位置検出部１６５での計測は、ショット内の計測位置を容易に変更することができる。ウェハの表面形状を計測する際に、計測誤差領域を計測すると、フォーカス計測値に誤差が生じ、かかるフォーカス計測値に基づいて露光すると、デフォーカスを生じてしまう。
【００３８】
そこで、露光装置１は、ウェハの表面形状を予め計測し、マッピング中に得られる計測結果から計測誤差領域を計測しないように、第２のウェハステージ１６１をシフトさせながらウェハの表面形状を計測する。これは、ウェハの表面形状を予め計測する露光装置においては、図２に示すマッピング情報に基づいて計測誤差領域を判定することができるという特徴によって実現することができる。
【００３９】
計測誤差領域の判定は、予め分かっている回路パターンに応じてユーザーが設定してもよいし、或いは、ウェハの表面形状を計測する際に取得可能な計測結果を利用してもよい。露光装置１では、ウェハの表面形状の計測結果として、フォーカス計測値に加えて、波形歪みやショット内等の特定領域での計測結果のばらつきを記憶する。
【００４０】
露光装置１は、本実施形態では、計測結果の一例として、図３に示すような波形の対称性を記憶する。図３は、露光装置１が記憶する計測結果の一例としての波形の対称性を示す図である。フォーカス計測の出力波形をＯＷとし、出力波形ＯＷに対して２つのスライスレベルＳＬ１及びＳＬ２を設定して、交点Ｑ１乃至Ｑ４を求める。４つの交点Ｑ１乃至Ｑ４に対するＸ座標をそれぞれｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４として、ＷＦ１及びＷＦ２に示す波形ＯＷの勾配差を記録する。具体的には、以下の数式１で示す波形対称性（Ｓｙｍｍｅｔｒｙ）を記録する。ウェハの表面のプロセス等の影響により波形が歪むと、対称性がくずれるために計測誤差領域を判定することができる。
【００４１】
【数１】
2008016828.tif 000003
【００４２】
なお、Ｉｎｃ＿Ｌ＝ｘ２−ｘ１、Ｉｎｃ＿Ｒ＝ｘ４−ｘ３とする。
【００４３】
数式１において、波形の対称性がくずれた場合は、Ｉｎｃ＿ＬとＩｎｃ＿Ｒとの差が大きくなるため、Ｓｙｍｍｅｔｒｙが大きくなる。一方、波形の歪みが小さい（許容範囲内である）場合は、Ｉｎｃ＿ＬとＩｎｃ＿Ｒとの差が小さくなり、Ｓｙｍｍｅｔｒｙはゼロ付近の値となる。従って、Ｓｙｍｍｅｔｒｙの値を閾値と比較することによって、計測誤差領域を判定することができる。
【００４４】
また、露光装置１は、計測結果の一例として、図４に示すようなショット内のフォーカス計測値の分布を記録してもよい。図４は、露光装置１が記憶する計測結果の一例としてのショット内のフォーカス計測値の分布を示す図である。露光装置１は、ショット内の平均フォーカス値ＡＦに対する各計測点における計測結果ＭＲとの差分値ＤＡを求め、かかる差分値ＤＡを記録する。ショット内の平均フォーカス値ＡＦからの差分値ＤＡが他の計測点と比較して大きい場合には、フォーカス検出誤差が発生していることが考えられる。従って、差分値ＤＡと閾値と比較することによって、計測誤差領域を判定することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、波形の対称性、ショット内の平均フォーカス値との差分値を計測結果の一例としているが、テンプレートマッチング等によるパターン認識結果など波形の状態を表す指標であればよい。また、閾値処理による計測誤差領域の判定には、計測結果として波形対称性やフォーカス値の絶対値を用いてもよいし、特定領域における波形対称性やフォーカス値の平均値からの乖離量に代表される相対値を用いてもよい。これらの計測結果は、ショット毎、ウェハ毎、ロット毎の単位で統計処理され、露光装置１に記録される。
【００４６】
露光装置１は、計測誤差領域が存在した場合には、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）をシフトすることによって、計測誤差領域を計測しないようにマッピングする。第２のウェハステージ１６１をシフトさせる方向及びシフト量は、コンピュータ１７４の入力部を介して、ユーザーが任意に設定することができる。
【００４７】
図５は、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）のシフトを説明するための図である。図５（ａ）は、予め計測誤差を生じる回路パターン領域ＣＰＡが分かっている場合の例を示す。図５（ａ）を参照するに、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）は、シフト前の計測位置ＭＰ１が計測位置ＭＰ２の位置に来るように、シフトされる。この場合、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）のシフト方向及びシフト量は、最も少ないシフト量で回路パターン領域ＣＰＡを計測しない計測位置となるように決定される。
【００４８】
図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、計測結果に基づいて計測誤差領域が検出された場合の例を示す。図５（ｂ）では、シフト前の初期位置である計測位置ＭＰ３を中心として時計回りにシフトする。また、図５（ｂ）は、シフト前の初期位置である計測位置ＭＰ４から同一方向に順次シフトする。但し、計測位置ＭＰ４を同一方向にシフトしすぎると、計測位置ＭＰ４がショット外の領域となり、計測点が減少してしまうため、シフト量は計測位置ＭＰ４がショット外に出ないシフト範囲であることが好ましい。
【００４９】
例えば、図６に示すような計測位置ＭＰ５の場合、左側方向への最大シフト量はＭＰ５Ｌ、右側への最大シフト量はＭＰ５Ｒとし、シフト範囲はＳＲで決定される。なお、シフト範囲ＳＲを超える場合には、それまでの計測誤差領域のなかで最も計測誤差領域が小さくなるシフト量が選択される。ここで、図６は、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）のシフトを説明するための図である。
【００５０】
第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）のシフト量及び方向の設定は、同じプロセスのウェハである場合には同様であることから、最初に処理される数枚のウェハで設定された情報（例えば、図５（ｂ）及び図５（ｃ））に従ってシフト量を算出する。なお、同一のプロセスを露光している間は、計測誤差領域の分布が変わらない。従って、計測位置を順次シフトしていった際の計測誤差領域の大きさ、評価値をウェハ毎に蓄積していくことで、計測誤差領域が最も小さくなる最適シフト量を算出してもよい。また、精度を優先させる場合には、露光に先駆けてテストウェハ等で露光パターンの計測結果を取得しておき、シフト量を決定しておけばよい。これにより、始めから最適なシフト量でフォーカス計測を行うことが可能である。
【００５１】
以下、図７を参照して、露光装置１による露光方法、特に、ウェハの表面形状の計測（マッピング）について説明する。図７は、本発明の一側面としての露光方法について説明するためのフローチャートである。
【００５２】
まず、露光装置１が露光する回路パターンによるウェハの位置シフト情報を読み込む（ステップ１００１）。次に、計測誤差領域に対するウェハのシフト量（即ち、計測位置のシフト量）が設定されているかどうかを判断する（ステップ１００２）。
【００５３】
計測誤差領域に対するウェハのシフト量が設定されている場合には、かかるシフト量に基づいてウェハの位置（計測位置）をシフトし（ステップ１００３）、ウェハ上の計測点を作成する（ステップ１００４）。一方、計測誤差領域に対するウェハのシフト量が設定されていない場合には、そのまま、ウェハ上の計測点を作成する（ステップ１００４）。      
【００５４】
ウェハ上の計測点を作成したら、ステップ１００４で作成した計測点の位置において、フォーカス計測を行う（ステップ１００５）。また、フォーカス計測と共に、上述した波形対称性等の計測ステータスＥｖを計算し（ステップ１００６）、かかる計測ステータスＥｖを記録する。なお、計測ステータスＥｖは、ショット毎、ウェハ毎、ロット毎の単位で平均化等の統計処理がなされてから記録されてもよい。ここで、計測ステータスは、各計測点での計測値の誤差に関する指標である。
【００５５】
フォーカス計測及び計測ステータスＥｖの算出が終了したら、コンピュータ１７４の入力部を介してユーザーが設定された閾値Ｔｈと計測誤差領域の判定に使用する計測ステータスＥｖとを読み出す（ステップ１００７）。そして、計測ステータスＥｖと閾値Ｔｈとを比較し（ステップ１００８）、計測誤差領域を求める。
【００５６】
ステップ１００８において、計測誤差領域がないと判定された場合（本実施形態では、閾値Ｔｈが計測ステータスＥｖよりも大きかった場合）は、マッピングを終了し、計測したウェハの表面形状に基づいて露光時のウェハの駆動量を算出する。
【００５７】
一方、ステップ１００８において、計測誤差領域があると判定された場合（本実施形態では、計測ステータスＥｖが閾値Ｔｈよりも大きかった場合）は、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）のシフト量及び方向を更新する（ステップ１００９）。第２のウェハステージ１６１のシフト量及び方向は、コンピュータ１７４の入力部を介してユーザーが任意に設定することが可能なシフト量、全方位設定可能なシフト方向、それらを自由に組み合わせることが可能なシフト順序を含む。そして、それらに加えて、回路パターン情報や第２のウェハステージ１６１をシフトした後のショット内計測点の数等により更新する。
【００５８】
第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）のシフト量及び方向を更新したら、ウェハの表面形状を再計測するかどうか判断する（ステップ１０１０）。ウェハの表面形状を再計測する場合には、ステップ１００９で更新したシフト量及び方向に基づいてウェハの表面形状を計測し、ステップ１００３に戻る。また、ウェハの表面形状を再計測しない場合には、マッピングを終了する。
【００５９】
なお、第２のウェハステージ１６１の計測時のシフト量は、ロット開始前に予め計算しておくことで、不良をだすことなく高精度に露光することができるが、ウェハの露光時に順次計算しながら露光してもよい。従って、露光に先駆けてシフト量を計測する場合や精度優先の露光を実施したい場合などに、ステップ１０１０においてウェハの表面形状の再計測が実施される。
【００６０】
また、特定のプロセスを露光する際には、回路パターンが予め分かっていることが多い。この場合には、予め分かっている回路パターンについて、フォーカスを最も合わせたい位置、即ち、フォーカスマージンが厳しい位置を計測するように第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）をシフトさせてもよい。これにより、フォーカスマージンが最も厳しい位置でのウェハの表面位置を、投影光学系１３０の焦点位置に厳密に一致させることが可能となる。更に、事前にテストウェハ等を露光し、フォーカスマージンが厳しい位置を特定し、かかる位置の表面形状を計測するように、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）をシフトさせてもよい。より具体的には、例えば、複数の計測点のうち少なくとも１つが配されるべき領域（フォーカスマージンが厳しい位置等）をユーザーが入力デバイス（コンピュータまたは入出力部１７４）介して設定できるようにする。そして、そのようにして設定された領域内に複数の計測点のうち少なくとも１つが位置するように、複数の計測点をシフトさせればよい。
【００６１】
図８は、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）のシフトを説明するための図であって、フォーカスマージンが厳しい領域ＦＭＡが分かっている場合の例を示す。図８を参照するに、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）は、シフト前の計測位置ＭＰ５が計測位置ＭＰ５の位置に来るように（即ち、計測位置が領域ＦＭＡに来るように）、シフトされる。この場合、第２のウェハステージ１６１（ウェハ１４０Ａ）のシフト方向及びシフト量は、最も少ないシフト量で領域ＦＭＡを計測できる計測位置となるように決定される。
【００６２】
以下、図９を参照して、露光装置１による露光方法、特に、ウェハのフォーカスを最も合わせたい位置の表面形状の計測（マッピング）について説明する。ここでは、フォーカスを最も合わせたい位置としてフォーカスマージンが厳しい位置を例に説明する。図９は、本発明の一側面としての露光方法について説明するためのフローチャートである。
【００６３】
まず、露光装置１が露光する回路パターンによるウェハの位置シフト情報を読み込む（ステップ１１０１）。次に、回路パターンに応じて、フォーカスマージンが厳しい領域に対するウェハのシフト量（即ち、計測位置のシフト量）が設定されているかどうかを判断する（ステップ１１０２）。
【００６４】
フォーカスマージンが厳しい領域に対するウェハのシフト量が設定されている場合には、かかるシフト量に基づいてウェハの位置（計測位置）をシフトし（ステップ１１０３）、ウェハ上の計測点を作成する（ステップ１１０４）。そして、ステップ１１０４で作成した計測点の位置において、フォーカス計測を行う（ステップ１１０５）。
【００６５】
一方、フォーカスマージンが厳しい領域に対するウェハのシフト量が設定されていない場合には、図７に示すフローに従ってウェハのマッピング計測を実施する（ステップ１１０６）。
［他の実施例］
以下、図１０を参照して、ウェハの表面形状の計測（マッピング）についての他の実施例を説明する。先の実施例（図７のフローチャート）では、露光装置１がウェハ表面形状の計測点を自動的に決定した。しかし、本実施例では、各計測点での計測ステータスをユーザーに提供することにより、計測点のシフトおよび／または最終的な計測点の設定をユーザーが決めることができるようにしている。図１０は、本発明の他の側面としての露光装置または露光方法について説明するためのフローチャートである。
【００６６】
まず、露光装置１がウェハ上のショットレイアウトの情報に基づいて、ショット内の計測点の配置を自動的に生成する（ステップＳ１５０１）。 
【００６７】
ウェハ上の計測点の配置を生成したら、ステップＳ１５０１で生成した計測点の位置において、フォーカス計測を行う（ステップＳ１５０２）。続いて、フォーカス計測の後に、上述した波形対称性および／または各計測点での偏差量等の計測ステータスＥｖを算出し（ステップＳ１５０３）、かかる計測ステータスＥｖを記憶する。なお、計測ステータスＥｖは、予め定められた複数のショットにわたる平均化等の統計処理がなされたものであってもよい。
【００６８】
計測ステータスＥｖの算出が終了したら、ユーザーインターフェース（コンピュータまたは入出力部１７４）を介して計測ステータスＥｖをユーザーに対し提供（表示）する（ステップＳ１５０４）。なお、先の実施例のように計測ステータスＥｖと閾値Ｔｈとを比較するようにし、当該比較の結果を、ユーザーインターフェース１７４を介してユーザーに対し提供（表示）してもよい。ここで、当該比較結果も計測ステータスの概念に含めることとし、また、計測ステータスは、単にステータスともいうことにする。
【００６９】
次のステップＳ１５０５において、ユーザーインターフェース１７４を介したユーザーの入力（指示）にしたがって現在の計測点の配置でよいか否かを判断する。よいと判断された場合は、マッピングを終了し、計測したウェハの表面形状に基づいて露光時のウェハ（ウェハステージ１６１）の駆動量を算出する。
【００７０】
一方、ステップＳ１５０５において、現在の計測点の配置でよいと判断されなかった場合は、ショット内の計測点の配置をシフトさせる（ステップＳ１５０６）。ここで、当該シフトの量及び方向は、予め設定された情報にしたがって露光装置が自動的に設定するようにしてもよいし、ユーザーインターフェース１７４を介してユーザーがその都度設定してもよく、適宜の方式を採用することができる。当該シフトの量及び方向を露光装置が自動的に設定する場合、先の実施例の方法を採用することができる。
【００７１】
ステップＳ１５０６においてショット内の計測点の配置が更新される。その後、ユーザーインターフェース１７４を介したユーザーの入力（指示）にしたがって当該更新された計測点の配置に関してウェハの表面形状を再計測するか否かを判断する（ステップＳ１５０７）。ウェハの表面形状を再計測すると判断された場合には、ステップＳ１５０６で更新された計測点の配置に基づいてウェハの表面形状を計測するべく、ステップＳ１５０２に戻る。また、ウェハの表面形状を再計測しないと判断された場合には、マッピングを終了する。なお、ここで、マッピングを終了するにあたっては、直前に計測されたウェハの表面形状を選択したり、記憶された計測ステータスＥｖに基づき、これまでに計測されたウェハの表面形状のうち１つを自動的に選択したりすることができる。あるいは、ユーザーインターフェース１７４を介したユーザーの入力（指示）にしたがい、これまでに計測されたウェハの表面形状のうち１つを選択してもよい。あるいは、ウェハの表面形状が適切に計測できなかったとしてエラー終了としてもよい。
【００７２】
このように、本実施形態のウェハのマッピング計測（露光方法）によれば、露光時にウェハの表面を投影光学系の焦点位置に一致させるためのウェハ（ウェハステージ）の駆動量を、フォーカス誤差が生じない位置の計測結果から求めることができる。また、本実施形態のウェハのマッピング計測によれば、フォーカス計測の計測点の数を減らすことがないため、高精度にウェハ（ウェハステージ）の駆動量を算出することができる。従って、露光装置１は、高精度なフォーカス制御を実現し、優れた露光性能を達成することができる。
【００７３】
露光において、光源部１０１から発せられた光束は、光学部材１０２乃至結像レンズ１１０で構成される照明光学系によりレチクル１２０を照明する。レチクル１２０を通過してレチクルパターンを反映する光束は、投影光学系１３０を介して、ウェハ１４０に結像される。この際、露光装置１は、上述したように、高精度なフォーカス制御によって投影光学系１３０の焦点位置とウェハ１４０の表面位置とを高精度に一致させることができる。従って、露光装置１は、従来よりも高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。
【００７４】
次に、図１１及び図１２を参照して、上述の露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１１は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）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を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する行程であり、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）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００７５】
図１２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１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（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１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってレチクルの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（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１９（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。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００７６】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例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。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【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ブロック図である。
【図２】図１に示す露光装置の計測ステーションにおける計測点と露光ショットとの関係を示す図である。
【図３】図１に示す露光装置が記憶する計測結果の一例としての波形の対称性を示す図である。
【図４】図１に示す露光装置が記憶する計測結果の一例としてのショット内のフォーカス計測値の分布を示す図である。
【図５】図１に示す露光装置の第２のウェハステージ（ウェハ）のシフトを説明するための図である。
【図６】図１に示す露光装置の第２のウェハステージ（ウェハ）のシフトを説明するための図である。
【図７】本発明の一側面としての露光方法について説明するためのフローチャートである。
【図８】図１に示す露光装置の第２のウェハステージ（ウェハ）のシフトを説明するための図である。
【図９】本発明の一側面としての露光方法について説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施形態を説明するためのフローチャートである。
【図１１】デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１１に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【図１３】ウェハ上のフォーカスの計測位置と露光位置との関係を示す概略平面図である。
【図１４】下地回路パターンによってフォーカス計測結果に誤差が生じてしまう場合の一例を示す図である。
【図１５】ショット内における計測誤差領域を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７８】
１                          露光装置
１０１                      光源部
１０２                      光学部材
１０３                      光学ユニット
１０４                      ビーム整形光学系
１０５                      オプティカルインテグレーター
１０６                      コンデンサーレンズ
１０７                      ハーフミラー
１０８                      マスキングブレード
１０９                      露光スリット
１１０                      結像レンズ
１１１                      集光レンズ
１１２                      ディテクタ
１２０                      レチクル
１２５                      レチクルステージ
１３０                      投影光学系
１４０及び１４０Ａ          ウェハ
１４５                      第１のウェハステージ
１６０                      計測ステーション
１６１                      第２のウェハステージ
１６４                      計測スコープ
１６５                      面位置検出部
１６５ａ                    ＬＥＤ
１６５ｂ                    ディテクタ
１７１                      ステージ制御部
１７２                      計測制御部
１７３                      主制御部
１７４                      コンピュータ
１７５                      ネットワーク
【図１】
2008016828.tif 000004
【図２】
2008016828.tif 000005
【図３】
2008016828.tif 000006
【図４】
2008016828.tif 000007
【図５】
2008016828.tif 000008
【図６】
2008016828.tif 000009
【図７】
2008016828.tif 000010
【図８】
2008016828.tif 000011
【図９】
2008016828.tif 000012
【図１０】
2008016828.tif 000013
【図１１】
2008016828.tif 000014
【図１２】
2008016828.tif 000015
【図１３】
2008016828.tif 000016
【図１４】
2008016828.tif 000017
【図１５】
2008016828.tif 000018