(57)【要約】【課題】  走査型露光装置でＴＥＧ等の特殊なケースにおいて、フォーカス計測精度を上げて露光する。【解決手段】  露光するときのウエハの位置とは異なる位置でスキャンしてフォーカス計測をして、フォーカス計測の計測値も使ってフォーカス情報を算出し、算出したフォーカス情報を使ってＺ駆動やチルト駆動しながら露光位置でスキャン露光する。【選択図】  図１
2008277468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版からの光を基板に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の光軸の方向における前記基板の表面の位置を計測する検出器と、前記投影光学系の光軸を横切る走査方向に前記原版および前記基板を走査させながら、前記検出器により前記表面の位置を計測するフォーカス計測手段と、前記検出器による計測値に基づいて走査露光中におけるフォーカス制御を行うフォーカス制御手段とを有し、前記原版及び前記基板を前記走査方向に走査させて前記基板を走査露光する露光装置であって、
前記フォーカス計測手段は、前記基板を走査露光するときの位置からシフトした位置で前記基板を前記走査方向に走査させながら前記検出器による計測を行うシフトフォーカスモードを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記シフトフォーカスモードの計測値のみに基づいて前記フォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記基板を走査露光するときの位置で前記走査方向に走査させながら前記検出器により計測した値と、前記シフトフォーカスモードの計測値との双方に基づいて前記フォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記基板を走査露光するときの位置で走査させながら前記検出器により行う計測は、前記基板の走査露光と並行して行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記基板を走査露光するときの位置からシフトした位置として、前記原版のパターンが実際に露光されるエリアでフォーカス計測できる位置を算出する手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
請求項１〜５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、半導体素子や液晶素子などのデバイスを製造するための露光装置に関し、特に、原版と基板とを投影光学系の光軸を横切る走査方向に走査させて基板を露光する走査型の露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ上に回路パターンを焼きつける場合、照明系から出た光は集積回路パターンが形成されたレクチルを通り、レクチルに形成されたパターンを投影光学系でウエハ上に投影露光する。この場合レクチルに形成されたパターンをウエハ上に正しく結像するようにするために、フォーカスを合わせる必要がある。しかし、ウエハに形成されているパターンによっては露光位置でフォーカスを正しく計測できない場合がある。このよう場合、一括型露光方式のステッパでは露光前に、露光するときの位置とは異なる位置でフォーカス計測するシフトフォーカスという方法がある。しかし、走査型露光方式のスキャナではスキャンしながら露光するため、ステッパと同様のシフトフォーカスが出来ないことから、シフトフォーカスはなかった。
【特許文献１】特開２００５−１２９６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのため、スキャン方向をＹ方向とすると、計測点がスクライブラインにかかったりして正しく計測できない場合がある。また、後で説明する例のような、特殊なケースでは、フォーカス計測が正しく出来ない場合や、フォーカス計測点自体が存在しない場合もある。このような特殊なケースとは、ＴＥＧ等のように、スキャン方向（Ｙ方向）にレチクル中心を通る線に対して大きく離れたＸ位置に露光エリアがある場合（図８Ａ）や、Ｙ幅が短い露光エリアがレチクル中心からＹ方向にずれた位置にある場合（図８Ｂ）等である。このような場合、露光するショットの近くのショットを露光した際のフォーカス計測情報を使ってフォーカスを合わせているが、正確にフォーカスが合わせられなかった。このようなエリアにパターンを露光する場合でも正確にフォーカス計測する必要がある場合がある。
【０００４】
本発明は、上述の従来例における問題点を解消することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明の露光装置は、原版からの光を基板に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の光軸の方向における前記基板の表面の位置を計測する検出器と、前記投影光学系の光軸を横切る走査方向に前記原版および前記基板を走査させながら、前記検出器により前記表面の位置を計測するフォーカス計測手段と、前記検出器による計測値に基づいて走査露光中におけるフォーカス制御を行うフォーカス制御手段とを有し、前記原版及び前記基板を前記走査方向に走査させて前記基板を走査露光する露光装置であって、前記フォーカス計測手段は、前記基板を走査露光するときの位置からシフトした位置で前記基板を前記走査方向に走査させながら前記検出器による計測を行うシフトフォーカスモードを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、フォーカス計測点がスクライブラインにかかるのを避けることが出来る。また、ＴＥＧ等の特殊な露光エリアが存在する場合も正確にフォーカス計測することができるようになり、正確にパターンを焼きつけることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の好ましい実施の形態を実施例により説明する。
図２は、本発明の一実施例に係る走査露光装置の外観を示す斜視図である。同図に示すように、この露光装置は、装置本体の環境温度制御を行う温調チャンバ１０１、その内部に配置され、装置本体の制御を行うＣＰＵを有するＥＷＳ本体１０６、ならびに、装置における所定の情報を表示するＥＷＳ用ディスプレイ１０２を備えている。また、装置本体において撮像手段を介して得られる画像情報を表示するモニタＴＶ１０５、装置に対し所定の入力を行うための操作パネル１０３、およびＥＷＳ用キーボードｌ０４等を含むコンソール部を備えている。図中、１０７はＯＮ−ＯＦＦスイッチ、１０８は非常停止スイッチ、１０９は各種スイッチ、マウス等、１１０はＬＡＮ通信ケーブル、１１１はコンソール機能からの発熱の排気ダクト、そして１１２はチャンバの排気装置である。露光装置本体はチャンバ１０１の内部に設置される。
【０００８】
ＥＷＳ用ディスプレイ１０２は、ＥＬ、プラズマ、液晶等の薄型フラットタイプのものであり、チャンバ１０１前面に納められ、ＬＡＮケーブル１１０によりＥＷＳ本体１０６と接続される。操作パネル１０３、キーボード１０４、モニタＴＶ１０５等もチャンバ１０１前面に設置し、チャンバ１０１前面から従来と同様のコンソール操作が行えるようにしてある。
【０００９】
図３は、図２の装置の電気回路構成を示すブロック図である。図３において、３２１は装置全体の制御を司る、ＥＷＳ本体１０６に内蔵された本体ＣＰＵであり、マイクロコンピュータまたはミニコンピュータ等の中央演算処理装置からなる。３２２はウエハステージ駆動装置、３２３はオフアクシス顕微鏡等のアライメント検出系、３２４はレチクルステージ駆動装置、３２５は照明系である。３２６は露光光として使用する不図示の水銀灯のシャッターやレーザの制御をする光源部制御装置、３２７はフォーカス検出系である。これら３２２〜３２７は、本体ＣＰＵ３２１により制御される。３２９は不図示のレチクル搬送装置、ウエハ搬送装置の搬送系である。
【００１０】
３３０は前記のディスプレイ１０２、キーボード１０４等を有するコンソールユニットであり、本体ＣＰＵ３２１にこの露光装置の動作に関する各種のコマンドやパラメータを与えるためのものである。すなわち、オペレータとの間で情報の授受を行うためのものである。３３１はコンソールＣＰＵ、３３２は各種ジョブのパラメータ等を記憶する外部メモリである。ジョブパラメータには、使用するマスク、マスキングブレードの開口、露光量、レイアウトデータやフォーカス関連パラメータ等が含まれる。また、各ユニットにも不図示であるが、ＣＰＵやメモリがあり、そのＣＰＵによって制御されている。
【００１１】
図１は、図３の装置の概略構成を示す図である。図３の照明系３２５においてエキシマレーザ等の光源部から出力された露光光は、第一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、露光光をＺ方向に７ｍｍ程度の幅を有するスリット状のビームに絞る他、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。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をスキャンさせて露光する際に、レチクル（原版）６のパターン描画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の光透過部に露光光が当たってウエハ（基板）２１上に投光されることを防止する。マスキングブレード１を通過した露光光は、第二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光は、投影レンズ１１を通してウエハ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。
【００１２】
８は１次元方向に移動可能なＴＴＬスコープであり、図３のアライメント検出系３２３を構成する。アライメント検出系３２３では、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（光軸）方向の位置）を計測することができる。
【００１３】
図１では、作図の便宜上、２基のＴＴＬスコープ８がＹ方向に沿って配置されているが、実際にはこれらのＸ方向にもさらに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上又はウエハステージ１６上の基準マーク１９との間のωｘ、ωｙ方向の傾きを計測することができる。図１中に記載されたＴＴＬスコープ８は、画角中心方向（Ｙ軸方向）への駆動が可能である。
【００１４】
レチクルステージ５は、３つのレチクルレーザ干渉計１０を利用してＸ、Ｙ、θ方向（Ｚ軸回り）に制御される。図１では、１つのレチクルレーザ干渉計１０のみが記載されているが、実際には、Ｙ軸に沿って２つ、Ｘ軸方向に１つのレーザ干渉計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。一方、Ｘ、θ軸に関しては、レチクルステージ５にレチクル６を吸着させた際の位置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。
【００１５】
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上にはレチクル基準プレート９が搭載されており、ＴＴＬスコープ８によって観察できるマークがプレート上に描画されている。
【００１６】
１４はフォーカス検出器である。フォーカス検出器１４においては、レーザダイオードなどの発光素子から出射される計測光を斜めに測定対象物に照射する。すると、その反射光が測定対象物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。この受光スポットの重心位置を計測することで、計測光をウエハ面上に投光した場所におけるフォーカス値（フォーカス方向における基板面位置）を求める。
【００１７】
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１９のＺ、ωｘ、ωｙ方向の位置は、フォーカス検出器により投影レンズ１１を介することなく、マークの有無にかかわらず、高速にて計測される。レチクルステージ５とウエハステージ１６を同期スキャンさせながら露光を行う際のフォーカス（基板面位置）の検出にはこのフォーカス検出器１４が用いられる。フォーカス検出器１４は、計測精度の長期安定性を保証する為に、ウエハステージ１６上の基準マーク１９をＴＴＬスコープ８によって計測した結果と、基準マーク１９をフォーカス検出器１４で計測した結果とを比較することで、自己キャリブレーションを行う。
【００１８】
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とを持っている。通常の量産ジョブにおいてウエハ２１をアライメントする際には、この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２１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をステップさせる際に一括して行われる。
【００１９】
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に対し微少量上方に浮上した状態で位置決めされている。先に説明したフォーカス検出器１４及びＴＴＬスコープ８は鏡筒定盤１３に取り付けられているので、これらの計測器の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。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。本実施例では、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センサによる計測結果の和が、上位シーケンスから指令される目標値に一致するように制御を行う。これにより、ウエハステージ１６上のウエハ２１が、鏡筒定盤１３に対して、フォーカス方向（光軸方向）において上位シーケンスから指定される目標値に一致するように維持される。ウエハステージ干渉計２３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。本実施例では、Ｙ方向を走査方向としている。
【００２０】
ステージ定盤１７は、ベースプレート１８から、鏡筒定盤１３と同様に、微少量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なまらせてベースプレート１８に逃がす機能とを備えている。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。
【００２１】
２２はレチクルフォーカス計測器であり、レチクルステージ５に吸着保持されたレチクル６のパターン描画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に複数計測点が配置されたフォーカス計測センサであり、計測方式としてはフォーカス検出器１４と同様な反射光の重心位置計測によるものである。レチクルステージ５がレーザ干渉計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。
【００２２】
ここで計測されたレチクル面のフォーカス計測情報は不図示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・チルト方向の目標位置軌道の補正に用いられる。
【００２３】
図４は、走査露光中のショット内フォーカス計測点配置を表す図であり、図５は本実施例における走査露光装置本体に固定された露光スリット５０１のショット上の位置とフォーカス計測スポットの照射位置とを表す図である。図５において、走査露光中にウエハ２１が紙面上部から紙面下部に向けて走査した場合、フォーカス制御情報のためのセンサとしてチャンネルＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６を用いる。また、逆方向に走査する場合は、チャンネルＣＨ７、ＣＨ８、ＣＨ９、ＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６を用いる。説明の便宜上、本実施例における走査露光時の走査方向はＹ軸方向とし、ウエハステージ１６は、ＸＹ平面において任意の位置に駆動できるものとし、また、投影レンズのフォーカス方向（Ｚ方向）に微少駆動できるものとする。それぞれのスキャン方向におけるセンサＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３及びセンサＣＨ７、ＣＨ８、ＣＨ９は、露光スリットがウエハ上の被露光エリアを露光する前にフォーカスを計測できるセンサである。よって、これらをプリフォーカスセンサと呼ぶことする。これに対し、スリット位置に配置されたフォーカスセンサであるチャンネルＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６はスリットセンサと呼ぶこととする。
【００２４】
各チャンネルは複数のフォーカス計測マークで構成されており、各マークの計測値の平均値がチャンネル毎のフォーカス計測値となる。例えば、プリフォーカスセンサＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３からは３チャンネル分のフォーカス計測値が得られる。そして、これらの値と既知のチャンネル間距離とからプリフォーカスセンサ計測位置におけるＺ、ωｙ軸方向の座標値（基板面位置）を計算し、フォーカス制御用のデータとして供する。スリットセンサＣＨ４、ＣＨ５、ＣＨ６およびプリフォーカスセンサＣＨ７、ＣＨ８、ＣＨ９の計測値に関しても同様である。また、走査露光中のフォーカス計測は１ショットにつき複数回行われるが、図４は走査露光装置における標準サイズのショット（たとえば現状の標準規格は２６［ｍｍ］×３３［ｍｍ］）に対して４［ｍｍ］ピッチのフォーカス計測ポイントを配した例を示す。本実施例では、プリフォーカスセンサとスリットセンサの配置スパンを１２［ｍｍ］としたので、プリフォーカスセンサが計測した場所と同じ場所を３サイクル遅れてスリットセンサがたどることができるようになっている。
【００２５】
チャンネルＣＨ１〜ＣＨ９のフォーカス計測光の投光スポットの厳密な位置は、フォーカス検出器１４の中に搭載されているプリズム素子の加工寸法公差等によって、チャンネルごとに若干の設計値からのずれを持っている。こうしたずれは、露光処理対象であるウエハ上で指定されたショット（座標）に対しフォーカス制御および露光を行うに際し、計測スポットがウエハ上に存在するかどうかを判断する際に補正量として反映される。
図４において、ウエハ上に立って観察した場合、露光スリットが通過する順番に＜Ｐ０＞＜Ｐ１＞．．．．＜Ｐ８＞とフォーカス計測ポイントを定義している。ショットがウエハ２１の端部にかかっている場合は、上記判断に基づき、ウエハ外もしくは周辺の禁止領域に位置するフォーカス計測単位（マーク、チャンネルもしくはポイント）は無効化され、無効化された計測単位におけるフォーカス計測は行われなくなる。
【００２６】
図７は、プロセスを経たウエハ２１のパターンオフセットを計測するためのサンプルショット（７０１〜７０８）の配置の一例を示す図である。ショット７０４及び７０８はプリアライメント計測のサンプルショットも兼ねている。パターンオフセット計測は、上記サンプルショット７０１〜７０８に関して、紙面上下方向の計測スキャンを行う。サンプルショット７０１〜７０８の計測順序は、トータルの計測シーケンス所用時間が最短になるように最適化された順序が計算されて、与えられる。
【００２７】
図６は、通常のフォーカス（およびチルト）制御を行うにあたって、特徴的なフェーズを説明するためのウエハ上のショット、フォーカス計測器のフォーカス計測ＣＨ１〜ＣＨ９、および露光スリット５０１、並びにスキャン方向（矢印）を示す図である。通常のフォーカス（およびチルト）制御において、フォーカス計測は、スキャン露光と並行して実行される。
【００２８】
図４と同様に、矢印のスキャン方向でスキャン露光に入る際、露光スリット５０１が露光エリアにさしかかる前にＣＨ１〜ＣＨ３がショット内の露光エリアのフォーカス計測を行うことができる（図６のＰＰ）。このときのフォーカス計測をプリフォーカス計測ＰＰと呼ぶものとする。プリフォーカスによって得られた計測値に基づいてＺ方向およびωｙ方向の必要駆動量が算出される。そして、スリットセンサＣＨ４〜ＣＨ６がフォーカス計測を行うポイントに達するまでにＰＰで計測されたフォーカスおよびチルト量の望ましい目標値からの差分を解消する基板面の駆動プロファイル（ＰＰからＰ０までの曲線）が生成される。この駆動プロファイルがウエハステージ１６のＺ軸およびωｙ軸方向における目標軌道となる。望ましいのは、ウエハステージ１６のＹ軸方向駆動に伴ってウエハ面のＺ軸やωｙ軸方向における位置が、フォーカス検出器１４の原点が形成する平面と平行になっていることである。その場合、スキャン露光フェーズが図６におけるＰ０に達してスリットセンサで計測を行った際にウエハ表面位置が望ましい制御目標値に一致することが確かめられる。本実施例においては、露光処理シーケンスに入る前に、キャリブレーションシーケンスによって、フォーカス検出器１４の原点平面とウエハステージ１６の走り（原点平面）とを平行化する調整が予め行われている。
【００２９】
露光フェーズがＰ０に差しかかると、制御ロジックはスリットセンサＣＨ４〜ＣＨ６でウエハ面形状を計測した結果と望ましい制御目標値との差分を計算し、次のフォーカス計測ポイントＰ１の計測までに計算した差分が解消するプロファイルを生成する。そして、同様の処理を、露光ショット最後の計測ポイントＰ８まで繰り返す。計測ポイントＰ０に着目すると、Ｐ０の位置において計測されるスリットセンサのフォーカス計測値は、ＰＰの位置においてプリフォーカスセンサによって計測されたフォーカス目標値との差分が解消されているので、０である。この場合、次回の駆動においてステージのフォーカス目標値を補正する必要なし、と計算される。しかし、ショット表面は傾斜しているので、次の計測ポイントＰ１に達するまでに、（ショットの傾斜分）×（フォーカス計測ピッチ）の距離だけフォーカス目標値との偏差が発生する。ポイントＰ２においては、Ｐ１において計測された偏差に相当する量を解消するだけのステージ駆動が行われているが、ポイントＰ１からポイントＰ２に移動する間に新たに発生する偏差は解消されない。この問題に対しては特開２００５−１２９６７４で、ショット面形状に対する追従性を向上させる解決方法が提案されている。
【００３０】
しかし、露光するエリアがレチクル上で、Ｘ幅が短く中心からＸ方向に離れている図８Ａのような場所や、Ｙ幅が短く中心からＹ方向に離れている図８Ｂのような場所にある場合、正しくフォーカス計測できない。
図８Ａでは、レチクル６の中央部分に通常ショット用パターン８０２があり、レチクル６の中心からＸ方向に離れているＸ幅が短いＴＥＧパターン８０１がある。また、図８Ｂでは、レチクル６の中心からＹ方向に離れているＹ幅が短いＴＥＧパターン８０１がある。
【００３１】
例えば、図８Ａの（１）のように レチクル６の中心からＸ方向に離れているＸ幅が短いＴＥＧパターン８０１を露光エリア８０３に露光する場合、８０４のフォーカス計測センサは露光エリア８０３の位置に存在しない。そのため、ウエハ表面８０５に段差８０７がある場合、正しいフォーカス計測が出来ない。ここで、８０６はＴＥＧパターン８０１を露光エリア８０３に露光する場合のウエハ２１のＸ位置を示す。
また、図８Ｂの（１）のようにＹ幅が短いＴＥＧパターン８０１を露光エリア８０３に露光する場合、８０４のフォーカス計測センサの間に露光エリア８０３が来るケースがある。この場合フォーカス計測ポイントが存在しないことになる。このような場合、本実施例では、フォーカスを計測する点を８０８や８０９のようにシフトして計測し、その後、露光する位置に戻して露光する。
これについては以下で図１０、図１１のフローチャートを使って説明する。
【００３２】
図１０は、本発明を適用した実施例におけるウエハ露光シーケンスの一例を示すフローチャートである。以下で説明する処理はコンソールＣＰＵ３３１、本体ＣＰＵ３２１、または、各ユニットで処理される。オペレータもしくはオンラインホストからの指定によりジョブを開始（ステップ１００１）する。まず、パターンオフセットデータやフォーカス計測器の調光値、アライメントマークのベストフォーカス位置等を含むジョブ依存の計測パラメータをクリアする（ステップ１００２）。次にウエハロードの過程でウエハステージにウエハ２１を載せる前に、メカプリアライメントを行う（ステップ１００３）。このメカプリアライメントでは、ウエハ２１に刻まれたオリエンテーションフラットもしくはノッチを不図示のメカプリアライメント系で計測し、おおまかなウエハ２１の回転および中心位置を合わせる。次に不図示の搬送ロボットによりウエハ２１をウエハステージ１６にロードする（ステップ１００４）。次いで、例えば図７におけるショット７０４と７０８のようなプリアライメントサンプルショットのプリアライメントマークを計測するプリアライメント計測ループに移行する（ステップ１００５、ステップ１００６）。
【００３３】
ステップ１００７では、処理しようとしているウエハ２１が１枚目であるか否かを判定する。処理しようとしているウエハ２１が１枚目より以降の場合は、ステップ１００８〜ステップ１０１５の処理をスキップする。すなわち、１枚目より以降のウエハ２１では、１枚目のウエハ２１で計測したパターンオフセット値やＩｍａｇｅ  Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ計測値等が流用できるため、これらのパラメータ計測は省略される。
【００３４】
ステップ１００８、ステップ１００９はグローバルチルト計測ループである。当該計測ループでは、図７のパターンオフセット計測サンプルショット７０１〜７０８のショット中心をスリットフォーカスセンサのＣＨ５だけの単眼で計測する。さらに、ショットの中心位置（ｘ、ｙ座標）とフォーカス（Ｚ座標）の計測結果で規定される位置とから求められる最小２乗近似平面（グロチル面とも呼ぶ）を求める。
【００３５】
ステップ１０１０はスキャンフォーカス調光シーケンスである。ここでは、上記ショット７０１〜７０８で指定されたショットの内の１ショットに関し、グロチル面にウエハ２１を位置決めした状態でＹスキャンを行う。さらに、スキャン中に得られた計測光の強度が所望の精度を満たすための光量値になるように、フォーカス計測器の投光側の発光強度を調整する。
【００３６】
ステップ１０１１、ステップ１０１２はパターンオフセット計測ループである。ここでは、パターンオフセット計測サンプルショットに指定したショット７０１〜７０８において、所定のスキャン方向に関してパターンオフセット計測を行う。パターンオフセットを計測する際のウエハステージ１６のＺ、ωｘ、ωｙ軸方向の目標値は、上述のグロチル面が水平になるように固定される。
【００３７】
ステップ１０１３は、パターンオフセット補正テーブルおよび、ショット近似面係数の計算シーケンスである。このシーケンスは、特開２００５−１２９６７４の図１１で説明しているのと同様の方法で行う。
ステップ１０１４はＩｍａｇｅ  Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ計測シーケンスであり、複数のアライメント計測サンプルショット（不図示）における各アライメントマークのベストフォーカスポジションを求める工程である。
ステップ１０１５、ステップ１０１６はオートアライメント計測ループであり、２枚目以降のウエハ２１もこのループを経由してアライメント計測を行う。
【００３８】
ステップ１０１７、ステップ１０１８は露光処理ループであり、ウエハ２１をフォーカス制御（ウエハ２１の被露光ショット面をパターン結像面に合わせこむように駆動）しながら露光する。露光処理ループにおいては、ステップ１０１３で計算したパターンオフセット補正テーブルおよびショット近似曲面係数がフォーカス制御に反映される。露光を終えたウエハ２１はアンロードされ、搬送系により回収されて、次の現像工程に送られる（ステップ１０１９）。ジョブに予め指定された枚数のウエハ２１をすべて処理し終えたところで（ステップ１０２０）、ジョブが終了する（ステップ１０２１）。
【００３９】
本発明の特徴部分に係る動作を図９、図１１及び図１２を用いて説明する。以下で説明する動作はコンソールＣＰＵ３３１、本体ＣＰＵ３２１、または、フォーカス検出系３２７で処理される。
図９はディスプレイ１０２、キーボード１０４で操作するＧＵＩのシフトフォーカスの関連パラメータを設定するＧＵＩの画面である。図９において、９０１はシフトフォーカス用パラメータの入力画面であることを示すラベルである。この画面はショットを選択して、ショット単位にパラメータを設定する画面である。９０２は指定したショットに対して、シフトフォーカスをどうするかを設定するシフトフォーカスモードを示す。セレクトボックスになっており、Ｏｆｆ、Ｍａｎｕａｌ、Ａｕｔｏの値を持ち、それぞれが、シフトフォーカスしない、シフト先の手動入力、シフト先の自動算出を示す。９０３がシフト先のＸ位置を示し、９０４がシフト先のＹ位置を示す。シフトフォーカスモード９０２がディフォルト値であるＯｆｆの場合、そのショットはシフトフォーカスしないことを示す。Ｍａｎｕａｌの場合、シフト先をシフト先のＸ位置９０３とシフト先のＹ位置９０４からオペレータが入力する。Ａｕｔｏの場合、レチクル６の中心と露光エリアの位置関係からシフト先を自動でコンソールＣＰＵ３３１が計算して、シフト先をシフト先のＸ位置９０３とシフト先のＹ位置９０４に表示する。このモードでは、シフト先のＸ位置９０３とシフト先のＹ位置９０４は表示のみで、入力できなくなる。Ａｕｔｏの場合、パラメータをコンソールユニットから本体に渡す場合に、シフト先をシフト先のＸ位置９０３とシフト先のＹ位置９０４はコンソールＣＰＵ３３１で再計算される。これはシフトフォーカスモード９０２を設定後に、他のパラメータが変更になった場合に、整合性を保つためである。また、図９はシフトフォーカスの関連パラメータはショット単位に設定するように説明したが、これは１実施例であって、同じＴＥＧの場合には一度に設定できるようであっても良い。
【００４０】
図１１は、図１０のステップ１０１７の部分を詳細に示すフローチャートである。図１１において、ステップ１１０１ではシフトフォーカスモード９０２でＯｆｆが設定されていれば、ステップ１１０５に進み通常の露光をし、他の値の場合はステップ１１０２に進みシフトフォーカスを使った露光をする。ステップ１１０５では、上記図６を用いて説明した通常のフォーカスおよびチルト制御と露光処理を行う。ステップ１１０２では、シフト先のＸ位置９０３とシフト先のＹ位置９０４に設定されている位置でスキャンフォーカス計測をする。このとき、フォーカス追い込み駆動をかけない状態でステージをスキャン駆動しながらフォーカス（面位置）計測を行う。
【００４１】
図８Ａの例では、（１）位置で露光する前に、露光エリア８０３でフォーカス計測できる（２）の位置にＸ方向に矢印８０８だけシフトし、Ｚ駆動とチルト駆動をしないで、スキャンしながらフォーカスの計測のみを行う。フォーカス計測点は露光エリア８０３に入っている部分のみ正常に計測できるため、露光エリア８０３にあるマークのみ有効である。この例では中心チャネルのみ有効であり、中心チャネルを使って計測する。また、図８Ｂのような場合は露光エリア８０３にフォーカス計測ポイントに入るように、Ｙ方向に矢印８０９だけシフトして、（２）の位置でＺ駆動とチルト駆動をしないで、スキャンしながらフォーカスの計測のみを行う。
【００４２】
図１１のステップ１１０３では、ステップ１１０２で計測したデータの異常値を除去する。ステップ１１０４では、露光する位置で、異常値を除去したデータを使って、最適フォーカス値を算出して、そのデータを使ってＺ駆動とチルト駆動をして、露光する。
上述の例では図８Ａの（１）の位置、または、図８Ｂの（１）の位置で露光する。最適フォーカス値の算出では当然ながらショットの傾き等によりＺやωｙ軸方向の計測値の補正が必要である。
【００４３】
図１２はシフトフォーカス計測を行った計測値と露光時の駆動量のグラフである。
次に図１２のグラフで、シフトフォーカス計測を行った計測値と露光時の駆動量の関係の一例を示す。図８Ａの場合を例に示している。図８Ａに示す下方向のスキャンにおいては、シフトしたショット内の計測点Ｐ０〜Ｐ４において計測されたセンサ群ＣＨ１〜ＣＨ３およびセンサ群ＣＨ４〜ＣＨ６の計測データが計測点数分得られる。これらの計測データは、直ちに各センサ群ごとのＺおよびωｙ成分の計測値に変換される。但し、有効なセンサは露光エリア８０３上にあるＣＨ２及びＣＨ５である。図８Ａにおける上方向のスキャンにおいてはセンサ群ＣＨ７〜ＣＨ９およびセンサ群ＣＨ４〜ＣＨ６の計測データが同様に得られるようになっている。但し、有効なセンサは露光エリア８０３にあるＣＨ８及びＣＨ５である。シフトフォーカス計測時の各計測点のフォーカス計測量を１２０１の丸印で示している。（２）の露光エリアでのフォーカス計測量１２０１を（１）の露光エリア８０３を露光する位置に移動することで、ショットの傾き等によりＺやωｙ軸方向の値を補正量１２０２で補正する必要がある。そして、（１）の位置で露光する場合の駆動量は例えば移動平均法等の手法で算出して１２０３のようになる。センサ群ＣＨ２から得られたＺ軸方向の計測値の一例を想定して示している。他のセンサ群および制御軸に関しても同様である。
【００４４】
本実施例のシフトフォーカス計測においては、フォーカス追い込み駆動をかけない状態でステージをスキャン駆動しながらフォーカス（面位置）計測を行っている。しかし、フォーカス追い込み駆動をかけてステージをスキャン駆動しながらフォーカス（面位置）計測を行っても良い。すなわち、シフトフォーカス計測による計測値とスキャン駆動時のフォーカス計測値との双方に基づいてフォーカス追い込み駆動（フォーカス制御）を行っても良い。この場合は計測値に駆動量を加えたものが、本実施例のフォーカス計測量１２０１に相当する。
【００４５】
本実施例によれば、このように走査型露光方式の露光装置でも、実際にレチクルパターンが露光されるエリアに移動してスキャンしながらフォーカス計測して、最適なフォーカス値を算出する。そして、この最適なフォーカス情報を使ってＺ駆動やチルト駆動しながら露光位置でスキャン露光することで、フォーカス計測点がスクライブラインにかかるのを避けることが出来る。また、ＴＥＧ等の特殊な露光エリアの場合も正確にフォーカス計測することができるようになり、正確にパターンを焼きつけることができるように出来るようになるという効果がある。
【００４６】
［デバイス製造方法の実施例］
次に、図１３および図１４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１３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方法を例に説明する。
ステップ１（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２（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（原版またはレチクルともいう）を製作する。ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組立）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、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）等の組立工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５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７）される。
【００４７】
図１４は、ステップ４のウエ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、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。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エハ上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例に係る走査露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１の装置の外観を示す斜視図である。
【図３】図１の装置の電気回路構成を示すブロック図である。
【図４】走査露光中のショット内フォーカス計測位置及びフォーカス計測スポットの配置を表す図である。
【図５】図１の走査露光装置における露光装置本体に固定された露光スリットのショット上の位置とフォーカス計測スポットの照射位置を表す図である。
【図６】スキャン露光開始直前と露光中のフォーカス計測スポット、露光スリット及び露光対象ショットの位置関係を表す図である。
【図７】プロセスを経たウエハのパターンオフセットを計測するためのサンプルショット（７０１〜７０８）の配置の一例を示す図である。
【図８Ａ】フォーカス計測位置をＸ方向にシフトする例を示す図である。
【図８Ｂ】フォーカス計測位置をＹ方向にシフトする例を示す図である。
【図９】シフトフォーカスパラメータ設定画面の一例を示す図である。
【図１０】図１の装置におけるウエハ露光シーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートにおけるショット露光部分の詳細を示すフローチャートである。
【図１２】図１の装置においてシフトフォーカス計測を行った計測値と露光時の駆動量の一例を示すグラフである。
【図１３】露光装置を使用した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。
【図１４】図１３に示すフローチャートにおけるステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１：マスキングブレード、２：第一コンデンサレンズ、３：第二コンデンサレンズ、４：スリット、５：レチクルステージ、６：レチクル（原版）、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：レチクルレーザ干渉計、１１：投影レンズ（投影光学系）、１２：ＮＡ絞り、１３：鏡筒定盤、１４：ウエハ上の投影レンズフォーカス方向の距離を複数の計測スポットでフォーカス計測することができるフォーカス検出器、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：基準マーク、２０：オフアクシススコープ、２１：ウエハ（基板）、２２：レチクルフォーカス計測器、２３：ウエハステージ干渉計、１０１：温調チャンバ、１０２：ＥＷＳ用ディスプレイ装置、１０３：操作パネル、１０４：ＥＷＳ用キーボード、１０５：モニタＴＶ、１０６：ＥＷＳ本体、１０７：ＯＮ−ＯＦＦスイッチ、１０８：非常停止スイッチ、１０９：各種スイッチ、マウス等、１１０：ＬＡＮ通信ケーブル、１１１：排気ダクト、１１２：排気装置、３２１：本体ＣＰＵ、３２２：ウエハステージ駆動、３２３：アライメント検出系、３２４：レチクルステージ駆動、３２５：照明系、３２６：光源部制御、３２７：フォーカス検出系、３２９：搬送系、３３０：コンソール、３３１：コンソールＣＰＵ、３３２：外部メモリ、４０１：露光ショット、Ｐ０〜Ｐ８：フォーカス計測ポイント、５０１：露光スリット、ＣＨ１〜ＣＨ９：フォーカス計測チャンネル、７０１〜７０８：パターンオフセット計測サンプルショット、８０１：ＴＥＧパターン、８０２：通常ショット用パターン、８０３：ＴＥＧパターンを露光する露光エリア、８０４：フォーカス計測点、８０５：ウエハ表面、８０６：ＴＥＧパターン８０１を露光エリア８０３に露光する場合のＸ位置、８０７：露光エリア８０３を露光する場合のフォーカス計測位置と露光エリア８０３の段差、８０８：フォーカス計測Ｘ位置から露光エリア８０３までのＸシフト量、８０９：フォーカス計測Ｙ位置から露光エリア８０３までのＹシフト量、９０１：シフトフォーカスパラメータ設定画面を表すラベル、９０２：シフトフォーカスのモードを設定するエリア、９０３：Ｘ方向のシフト位置の設定、または、表示するエリア、９０４：Ｙ方向のシフト位置の設定または表示エリア、１２０１：シフトフォーカス位置でのＺ、ωｙの計測値、１２０２：チルト成分による補正量、１２０３：シフトフォーカスで露光する場合のＺ及びωｙ駆動量。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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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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