(57)【要約】【課題】レチクル又はレチクルステージ上の異物を検出して高品位の露光が可能な露光装置及び方法、かかる露光装置を用いたデバイス製造方法、並びに、異物有無判定装置を提供する。【解決手段】レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを、投影光学系を使用して被露光体に転写する露光装置であって、前記レチクルの所定位置の基準位置に対する光軸方向の高さを計測する計測手段と、前記計測手段により計測された前記高さを表す高さ情報を基準値と比較することによって前記レチクルステージ又は前記レチクル上の異物の有無を判定する判定手段とを有することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】  図１
2004186313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを、投影光学系を使用して被露光体に転写する露光装置であって、
前記レチクルの所定位置の基準位置に対する光軸方向の高さを計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記高さを表す高さ情報を基準値と比較することによって前記レチクルステージ又は前記レチクル上の異物の有無を判定する判定手段とを有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の半導体回路素子製造用の投影露光装置並びにそれを用いたデバイス製造方法に関し、特に、レチクル又はレチクルステージ上の異物検査に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子の製造に用いられる投影露光装置は、マスクとしてのレチクル上に形成された回路パターンを感光基板のウエハ又はガラスプレート等の上のフォトレジスト層に高い重ね合わせ精度で転写するために、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせ（アライメント）することが求められている。また、プロセスの微細化が加速し、装置に許容されるレベルは厳しくなっている。
【０００３】
レチクルとレチクルステージのレチクル吸着パッド上に異物が存在する状態では、異物によりレチクルに変形が生じ、局所的なデフォーカスが発生する。レチクル吸着パッドに異物が存在するような場合は、異物によるデフォーカスは異物が取り除かれるまで発生するため、異物が除去されるまでの間に処理された全ての製品に不良が生じてしまう。このため、従来から露光前にはレチクル上の異物検査がなされ、異物を除去した後で露光を開始していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、レチクル上の異物検査に関しては、レチクルステージ以外の場所で異物検査を実施しているが、レチクルステージ上でレチクル上の異物やレチクルステージ上の異物は検査する手段がなかった。従って、異物検査終了後にレチクルをレチクルステージに搭載するまでに異物がレチクルに付着したり、レチクルステージに異物が付着したりする場合には除去することができなかった。かかる異物の影響は近年の微細化の要請の下では無視できなくなってきた。
【０００５】
そこで、本発明は、レチクル又はレチクルステージ上の異物を検出して高品位の露光が可能な露光装置及び方法、かかる露光装置を用いたデバイス製造方法、並びに、異物有無判定装置を提供することを例示的な目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての露光装置又はかかる露光装置に使用される異物有無判定装置は、レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを、投影光学系を使用して被露光体に転写する露光装置であって、前記レチクルの所定位置の基準位置に対する光軸方向の高さを計測する計測手段と、前記計測手段により計測された前記高さを表す高さ情報を基準値と比較することによって前記レチクルステージ又は前記レチクル上の異物の有無を判定する判定手段とを有することを特徴とする。
【０００７】
前記所定位置は、前記レチクルの表面、又は、前記レチクルと前記被露光体とのアライメントに使用されるレチクルマークであり、前記基準位置は前記投影光学系であってもよい。前記所定位置は、前記レチクルと前記被露光体とのアライメントに使用されるレチクルマークであり、前記基準位置は前記投影光学系であってもよい。
【０００８】
前記計測手段は、前記レチクルの計測対象面に斜めに計測ビームを射出する光源と、前記計測対象面において反射又は透過したビームを受光する受光手段とを有してもよい。前記計測手段は、前記レチクルを通して前記レチクルと前記被露光体とのアライメントを行うための観察光学系であってもよい。前記計測手段による計測点数は増減可能に構成されていてもよい。前記露光装置は、前記観察光学系を通じて得られた前記異物に関する情報を表示する表示手段を更に有してもよい。
【０００９】
前記基準値は、前記レチクルステージ及び前記レチクルに前記異物がない状態で前記計測手段により得られた前記光軸方向の高さ情報であってもよい。前記露光装置は、前記基準値を前記レチクル毎に記憶する記憶手段を更に有してもよい。
【００１０】
前記露光装置は、前記被露光体を駆動する別のステージと、前記判定手段が、前記高さ情報と前記基準値と差が所定範囲内であると判定した場合に、前記別のステージの駆動して前記差を許容範囲内に抑える補正制御手段を更に有してもよい。前記露光装置は、前記判定手段が、前記高さ情報と前記基準値と差が所定範囲外であると判定した場合に、エラーメッセージを出力するエラー出力手段を更に有してもよい。
【００１１】
本発明の別の側面としての露光方法は、レチクルを駆動するレチクルステージに搭載された前記レチクルの所定位置の基準位置に対する光軸方向の高さを表す高さ情報を取得するステップと、前記高さ情報を基準値と比較することによって前記レチクル又は前記レチクルステージ上の異物の有無を判断するステップと、前記判定ステップが、前記高さ情報と前記基準値と差が所定範囲内であると判定した場合に、前記レチクルステージの駆動して前記差を許容範囲内に抑えるステップと、前記判定手段が、前記差が前記許容範囲内であると判定した場合に、前記レチクルに形成されたパターンを、投影光学系を使用して被露光体に転写するステップと、前記判定ステップが、前記高さ情報と前記基準値と差が所定範囲外であると判定した場合に、エラーメッセージを出力するステップとを有してもよい。
【００１２】
本発明の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前記被露光体を投影露光するステップと、投影露光された前記被露光体に所定のプロセスを行うステップとを有することを特徴とする。上述の露光装置の作用と同様の作用を奏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。
【００１３】
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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。第１の実施形態は、計測手段として計測面に対して斜め方向から計測ビームを入射させ、反射するビームを受光する事でレチクル表面のＺ方向高さ情報を取得し、異物判定を実施する。ここで、図１は、本実施形態の露光装置の装置構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、１は、ランプ、レーザー、ＥＵＶ光などの露光用の光源である。レチクル上の回路パターンをウエハ上に転写露光する際には、露光装置制御系７０の指示が光源制御系３０に伝えられ、光源制御系３０の指示により露光光源１の動作が制御されている。
【００１７】
２はレチクルであり、レチクルステージ４に保持されている。レチクル２には不図示の複数のレチクルマークが設けられている。本実施形態においては、レチクルマークは、第１及び第２のレチクルマークを含む。
【００１８】
３はレチクル基準プレートであり、図１においてはレチクルステージ４に保持されているが、光学的にレチクルと等価な位置に固定されていてもよい。
【００１９】
レチクルステージ４は、走査型露光装置では投影光学系５の光軸方向（ｚ）及びこの方向に直交する方向（ｘ、ｙ）に移動可能であり、光軸に対して回転させることも可能である。レチクルステージ４の駆動制御は、露光装置制御系７０の指示がレチクルステージ制御系４０に伝えられ、レチクルステージ制御系４０の指示によりレチクルステージ４は駆動制御されている。
【００２０】
レチクル基準プレート３上には、不図示だが数種類のレチクル基準マークが設けられている。レチクル基準マークは、投影光学系５に対して正確に位置決めされ、上述の第１のレチクルマークに重ね合わせされる。レチクル２上の第２のレチクルマークは、後述のウエハ基準プレート９上に設けられた基準マークとのずれ量の検出に使用される。
【００２１】
投影光学系５は、複数のレンズで構成されており、露光時はレチクル上の回路パターンをウエハ８上に投影光学系５の縮小倍率に対応した倍率で結像させている。
【００２２】
６、７はオフアクシスのオートフォーカス光学系を形成している。６は投光光学系であり、投光光学系６より発せられた非露光光である光束は、ステージ基準プレート９上の点（又はウエハ８の上面）に集光し、反射される。反射された光束は、検出光学系７に入射する。不図示ではあるが、検出光学系７内には位置検出用受光素子が配置され、位置検出用受光素子とステージ基準プレート９上の光束の反射点が共役となるように構成されており、ステージ基準プレート９の投影光学系５の光軸方向の位置ズレは、検出光学系７内の位置検出用受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測される。
【００２３】
検出光学系７により計測されたステージ基準プレート９の所定の基準面からの位置ズレは、ウエハステージ制御系６０に伝達される。ウエハステージ制御系６０は、フォーカスキャリブレーション計測時は、ステージ基準プレート９を所定の基準位置の近傍で投影光学系５の光軸方向（ｚ方向）に上下駆動を行う。また、露光時はウエハ８の位置制御も実施している。
【００２４】
８１、８２はオフアクシスのオートフォーカス光学系を形成している。８１は投光光学系であり、投光光学系８１より発せられた非露光光である光束は、レチクル２の下面２ａ又はレチクル基準プレート３上の点に集光し、反射される。反射された光束は、検出光学系８２に入射する。不図示ではあるが、検出光学系８２内には位置検出用受光素子が配置され、位置検出用受光素子とレチクル２の下面２ａの光束の反射点が共役となるように構成されており、レチクル２の下面２ａの投影光学系５の光軸方向の位置ズレは、検出光学系８２内の位置検出用受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測される。検出光学系８２により計測されたレチクル２の所定の基準面又は基準位置からの光軸方向のズレは、レチクル面制御系８０に伝達される。
【００２５】
次に、本実施形態において、レチクル２又はレチクル吸着パッド４２上の異物検査について説明する。ここで、図３は、レチクルステージ４上でのレチクル２とレチクル吸着パッド４２及びレチクル下面２ａの投影光学系５に対するＺ方向の高さを計測する計測系の関係を示す図である。
【００２６】
図３（ａ）は、レチクルステージ４上にレチクル２が吸着されている時の図で、レチクル２及びレチクル吸着パッド４２の位置関係を示す図である。図３（ａ）に示すように、吸着パッド４２はレチクル２の実素子パターン領域外の四隅に配置されている。また、不図示ではあるが、レチクルステージ４は同図のＹ方向に走査駆動が可能であるため、四隅のパッド４２も走査方向に長く構成されている。
【００２７】
図３（ｂ）は、レチクルステージ４上にレチクル２が吸着されている状態を示す概略断面図で、レチクル２及レチクル吸着パッド４２とレチクル下面２ａの投影光学系５のＺ方向の高さを計測する計測系（８１ａ、８１ｂ、８２ａ、８２ｂ）の位置関係を示している。図３（ｂ）に示すように、計測系は吸着パッド４２に計測ビームが干渉しない位置で、かつ、吸着パッド４２に近い位置に配置されている。
【００２８】
以下、レチクル下面２ａの投影光学系５に対するＺ方向の高さ計測について説明する。ここで、図４は、計測点ＭＰを示す概略平面図である。図４において、黒丸は計測点を示している。レチクル下面２ａの投影光学系５に対するＺ方向の高さは、左右のレチクル吸着パッド４２の近傍をレチクルステージ４を移動し各々の位置で計測する。計測に関しては、レチクルステージ４を走査駆動させ、走査駆動中の各計測点を連続的に計測してもよいし、レチクルステージ４を各計測点位置に駆動させ、静止した状態で計測してもよい。より精度良く各計測点ＭＰの計測を行う場合には静止した状態で計測を行えばよいし、計測時間を短くする場合には走査駆動中の各計測点を連続的に計測すればよい。
【００２９】
図５に、図４の各計測点ＭＰで計測を実施した結果を示す。図５の上側は、図４をＡ方向から見た側面図であり、下側は各計測点ＭＰの計測値のグラフである。グラフ中のＹ方向はレチクルステージ４の走査方向であり、Ｚ方向は投影光学系５に対する光軸方向の高さを示している。図５は、レチクル２及びレチクル吸着パッド４２上に異物が無い状態での図であり、同図を見てもわかるように、吸着パッド４２近傍のレチクル下面２ａはほぼフラットである。これは吸着パッド４２に対してレチクル２が隙間なく吸着され、計測値は吸着パッド４２の表面形状を表しているからである。
【００３０】
また、吸着パッド４２がない中央部分の計測値に着目すると、計測値が湾曲していることがわかる。この湾曲はレチクル２が吸着パッド４２に吸着されている際に、パッド４２がない部分ではレチクル２の自重により変形していることを示している。
【００３１】
以下、得られたＺ方向の高さ計測値（即ち、高さ情報）を基に、レチクル２又はレチクル吸着パッド４２上の異物判定について説明する。レチクル２又はレチクルステージ４上の異物判定は、レチクル２毎に記憶しているＺ方向の高さ計測値と、レチクル２がレチクル吸着パッド４２上に吸着された後に計測したＺ方向の高さ計測値を比較すればよい。記憶は、例えば、制御系７０の記憶部７４に置いて行い、比較及び判定は、例えば、制御系７０の制御部７２が行う。
【００３２】
例えば、図６は、レチクル２とレチクル吸着パッド４２の間に異物がある場合を示す図であり、図５と同様に、上側は、図４をＡ方向から見た側面図に相等し、下側は各計測点ＭＰの計測値のグラフである。図６に示すように、レチクル２とレチクル吸着パッド４２の間に異物がある場合は、レチクル２が異物により変形する。変形した状態でレチクル下面２ａを計測すると同図の実線で示すような計測値が得られる。計測値は異物により変形したレチクル下面２ａの形状を正確に計測していることがわかる。
【００３３】
前述のように、レチクル２毎にレチクル２及びレチクルステージ４上に異物がない状態で計測した計測値を記憶しておき、記憶している計測値（グラフ中の点線）を重ねるとグラフの形状の相違を見ることが可能となる。このため、グラフ形状の差から異物判定を実施すればよい。
【００３４】
異物判定方法としてレチクル２毎に記憶している計測値とレチクル２がレチクル吸着パッド４２上に吸着後の計測値との差による判定方法を一例として説明したが、その他の判定方法としては、レチクル２及びレチクル吸着パッド４２上に異物がない状態でテストレチクルを吸着パッド上に吸着させ、テストレチクル下面の計測を実施し、吸着パッド部分の計測値から近似関数を各パッド部分について算出し、装置オフセットとして記憶しておく。
【００３５】
各レチクル２はレチクル吸着パッド４２に吸着された後に計測を実施し、各点ＭＰの計測値と計測位置を近似関数に代入し、算出されたＺ方向の高さと比較してもよい。
【００３６】
また、各レチクル２はレチクル吸着パッド４２に吸着された後に計測を実施し、各点ＭＰの計測値の内、最大値と最小値の差を判定に使用しても良い。
【００３７】
計測処理に関しては、異物検査はレチクル２がレチクル吸着パッド４２に吸着された状態で実施する必要があるため、計測タイミングは露光装置で露光処理を実施するプロセス処理中となる。露光装置のプロセス処理には高スループットが要求されるため、毎回レチクル全面を計測することは計測時間の遅延に直結するため好ましくない。計測時間を短縮するためには、単純に計測点数ＭＰを減らせばよい。ここでは異物検査の計測点数ＭＰを減らす方法に関し説明する。
【００３８】
図７は、レチクル２とレチクル吸着パッド４２及び計測点ＭＰの関係を示す図である。
【００３９】
図７（ａ）は、レチクル２の全面を計測していることを示す平面図であり、例えば、テストレチクルを使い近似関数を求める場合の計測等で使用する。計測点ＭＰを増やすことで精度の高い近似関数を求めることが可能となる。計測点ＭＰが多いため計測時間はかかるが、装置のメンテナンス等で計測を実施することによりプロセス処理中での計測処理は省略可能となる。
【００４０】
図７（ｂ）は、レチクル吸着パッド付近のみ計測していることを示す図であり、例えば、プロセス処理中の異物計測を実施する場合等で使用する。異物の検知は、レチクル２とレチクル吸着パッド４２の関係のみに着目し、計測を実施するため、計測点数は少なくてすむ。このため、計測時間の短縮が図れる。
【００４１】
図７（ｃ）は、図７（ｂ）と同様に、レチクル吸着パッド４２付近のみ計測していることを示す図であり、例えば、複数枚のレチクル２を使用するプロセス処理中の異物計測を実施する場合等で使用する。異物の検知は、レチクル２とレチクル吸着パッド４２の関係のみに着目し、計測点ＭＰを間引いて計測を実施するため、計測点数は図７（ｂ）よりも少なくてすむ。このため、計測時間の短縮が図れる。レチクル２毎にＺ方向の高さ情報を記憶している場合にも使用することが可能である。計測点ＭＰの間引き間隔に関しては、後述する異物判定基準を考慮して間引き間隔を決定すればよい。
【００４２】
また、図７（ｃ）の場合に、異物の有無が判定出来ないような計測値が得られた場合、例えば予め設定された許容値に対して計測値が７割程度の値であった場合には、計測点数を増やし、より詳細な計測値を得ることにより、正確な判定を行うことが可能となる。
【００４３】
異物判定においては、判定基準というものが重要である。判定基準としては、装置として補正可能な異物の大きさを自動的に判別する方法が挙げられる。この方法は、異物補正を実施する補正系の補正限界を考慮し、補正可能な場合は自動的に異物補正を行う方法である。
【００４４】
この場合の補正系とは、ウエハステージ１０が考えられる。異物は投影光学系５に対するＺ方向に影響を与えるため、補正は、制御系７０の制御部７２及びウエハステージ制御系６０を介して、ウエハステージ１０を異物の大きさ分Ｚ方向に補正駆動させる。片側のパッド上に異物が確認された場合にはウエハステージ１０を傾斜させ、補正駆動させるという補正を実施すればよい。
【００４５】
補正系の補正限界に関しては、レチクルステージ４及びウエハステージ１０を走査駆動し、露光処理を実施する走査型露光装置の場合は、ウエハステージ１０のＺ方向又はチルト補正に関してはリアルタイム性が要求されるため、異物の大きさによっては補正駆動が追従できない場合がある。このため、Ｚ方向又はチルト補正駆動をリアルタイムに実施可能な範囲であるかを判定基準とすればよい。
【００４６】
一方、露光装置としては補正可能であっても、プロセスとしては問題となる場合がある。例えば、クリティカルレイヤの場合には非常に厳しい条件での露光処理が求められる。こうした場合は、プロセス毎に予め異物に対する許容値を設定可能としておき、判定基準は設定された許容値とすればよい。
【００４７】
計測値（異物の大きさ）が許容値を超えた場合には、そのまま露光処理を継続すると製品不良となる可能性が高いため、装置をエラー停止させ、エラーメッセージを出力するような機能を持たせる。エラーメッセージとしては、「異物を検知したため異物除去（クリーニング）を実施してください」といったメッセージを出力することが望ましい。かかる出力手段は、例えば、モニタなどの制御系７０の表示部７６に表示される。もちろんメッセージの変わりに、警告音などでもよい。
【００４８】
また、許容値を超えた計測値を計測した位置がわかるため、自動的に異物があると思われる場所に観察光学系２０を駆動し、観察画像を表示部７６に出力することにより操作者が目視で異物の有無を確認することが可能となる。
【００４９】
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態では、計測手段としてＴＴＲ（スルー・ザ・レチクル）観察光学系を使用し、レチクルマークの画像情報を基に異物判定を実施する場合に関し説明する。
【００５０】
図２は、本実施形態の露光装置の装置構成を示すブロック図である。構成的には、図１に示す装置構成にＴＴＲ観察光学系２０を付加したものである。ＴＴＲ観察光学系２０以外は、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００５１】
ＴＴＲ観察光学系２０は、ファイバ２１、ハーフミラー２２、対物レンズ２３、ミラー２４、撮像素子２５を有している。ファイバ２１から出射した照明光束はハーフミラー２２を通過し、対物レンズ２３とミラー２４を介してレチクル基準プレート３（又はレチクル２）近傍に集光する。レチクル基準プレート３近傍に集光した照明光束は、投影光学系５を介してステージ基準プレート９上に集光する。ステージ基準プレート９からの反射光は元の光路を戻り、順に投影光学系５、レチクル基準プレート３、ミラー２４、対物レンズ２３を介し、ハーフミラー２２で反射して撮像素子２５に入射する。ＴＴＲ観察光学系２０内には不図示ではあるが、観察面との焦点位置を変えるリレーレンズが構成されている。また、不図示ではあるが、ＴＴＲ観察光学系２０はレチクルステージ４の走査方向に対して左右に配置されている。
【００５２】
以下、本実施形態における、レチクル２又はレチクルステージ４上の異物検査について説明する。ここで、図８は、レチクルステージ４上でのレチクル２とレチクル２内のレチクルマーク４４及びレチクル吸着パッド４２の関係を示す平面図である。図８に示すように、レチクルマーク４４はレチクル吸着パッド４２付近又は吸着パッド４２の上に配置されている。
【００５３】
以下、レチクルマーク４４の投影光学系５に対するＺ方向の高さ計測について説明する。ここで、図９は、レチクルマーク４４に対するＴＴＲ観察光学系２０の合焦点位置を計測する際の計測シーケンスフローである。図９に示すフローチャートは、例えば、制御系７０内の記憶部７４に格納される。かかるフローチャートを具現化するプログラム又はソフトウェアも本発明の一側面を構成する。
【００５４】
図９において、ステップＳ０にて第１のレチクルマーク４４へレチクルステージ４を駆動する。この時、ＴＴＲ観察光学系２０の対物レンズ２３は、既に第１のレチクルマーク４４を観察可能な位置に駆動している。
【００５５】
次いで、ステップＳ１において、ＴＴＲ観察光学系２０のリレーレンズを計測開始位置へ駆動する。次いで、ステップＳ２において、ＴＴＲ観察光学系２０によるレチクルマーク４４の計測を行う。ＴＴＲ観察光学系２０のレチクルマーク４４に計測は、ＴＴＲ観察光学系２０で使用するセンサが光電変換素子である場合はマークからの反射光量が計測値となり、センサがＣＣＤに代表される２次元センサである場合はマークのコントラストが計測値となる。
【００５６】
次いで、ステップＳ３において、レチクルマーク４４に対するＴＴＲ観察光学系２０の合焦点位置を算出するために必要な計測点数分計測が実施されたかを判定する。合焦点位置算出に必要な計測が終了していない場合は、ステップＳ４にてリレーレンズの焦点位置を変更する。その後、ステップＳ２にてマーク計測を実施する。ステップＳ３にてレチクルマーク４４に対するＴＴＲ観察光学系２０の合焦点位置を算出するために必要な計測点数分計測が終了した場合は、ステップＳ５にて合焦点位置を算出し、記憶する。次いで、ステップＳ６では、異物検出に必要な全マークの計測が終了しているかを判定する。
【００５７】
異物検出に必要な全マークの計測が終了していない場合は、ステップＳ７にて次のレチクルマーク４４にレチクルステージ４を駆動させる。ステップＳ７はレチクルステージ４の可動範囲が狭いステッパーの場合はＴＴＲ観察光学系２０の対物レンズ２３をマーク観察位置に駆動させればよい。
【００５８】
全マークの計測が終了するまでステップＳ０からステップＳ７を繰り返すことによって、レチクル吸着パッド４２近傍又はレチクル吸着パッド４２上のレチクルマーク４４に対するＴＴＲ観察光学系２０の合焦点位置を求められる。
【００５９】
図１０は、図８の各計測点で計測を実施した結果であり、図８をＢ方向から見た側面図と各計測点の計測値のグラフである。グラフ中のＹ方向はレチクルステージ４の走査方向であり、Ｚ方向は投影光学系５に対する光軸方向を示している。グラフ中の線は各計測点の計測値を示している。図１０は、レチクル２及びレチクル吸着パッド４２上に異物がない状態での図であり、同図を見てもわかるように、吸着パッド４２近傍のレチクルマーク４４に対するＴＴＲ観察光学系２０の合焦点位置はほぼフラットである。これは吸着パッド４２に対してレチクル２が隙間無く吸着され、計測値は吸着パッド４２の表面形状を表していることを示している。
【００６０】
以下、得られたＺ方向の高さ計測値を基に、レチクル２又はレチクルステージ４上の異物判定について説明する。レチクル２又はレチクルステージ４上の異物判定は、レチクル２毎に記憶しているＺ方向の高さ計測値と、レチクル２がレチクル吸着パッド４２上に吸着された後に計測したＺ方向の高さ計測値を比較すればよい。記憶は、例えば、制御系７０の記憶部７４が行い、比較は、例えば、制御系７０の制御部７２が行う。
【００６１】
例えば、図１１はレチクル２とレチクル吸着パッド４２の間に異物がある場合を示す図である。同図に示すように、レチクル２とレチクル吸着パッド４２の間に異物がある場合は、レチクルが異物により変形する。変形した状態でレチクルマーク４４を計測すると同図の実線で示すような計測値が得られる。計測値は異物により変形したレチクル２の形状を正確に計測していることがわかる。
【００６２】
前述のように、レチクル２毎にレチクル２及びレチクルステージ４上に異物がない状態で計測した計測値を記憶しておき、記憶している計測値（グラフ中の点線）を重ねるとグラフの形状の相違を見ることが可能となる。このため、グラフ形状の差から異物判定を実施すればよい。
【００６３】
異物判定方法としてレチクル２毎に記憶している計測値とレチクル２がレチクル吸着パッド４２上に吸着後の計測値との差による判定方法を一例として説明したが、その他の判定方法としては、レチクル２及びレチクル吸着パッド４２上に異物がない状態でテストレチクルを吸着パッド上に吸着させ、テストレチクル下面の計測を実施し、吸着パッド部分の計測値から近似関数を各パッド部分について算出し、装置オフセットとして記憶しておく。
【００６４】
各レチクル２はレチクル吸着パッド４２に吸着された後に計測を実施し、各点ＭＰの計測値と計測位置を近似関数に代入し、算出されたＺ方向の高さと比較してもよい。
【００６５】
また、各レチクル２はレチクル吸着パッド４２に吸着された後に計測を実施し、各点ＭＰの計測値の内、最大値と最小値の差を判定に使用しても良い。
【００６６】
計測処理に関しては、異物検査はレチクル２がレチクル吸着パッド４２に吸着された状態で実施する必要があるため、計測タイミングは露光装置で露光処理を実施するプロセス処理中となる。露光装置のプロセス処理には高スループットが要求されるため、毎回レチクル全面を計測することは計測時間の遅延に直結するため好ましくない。計測時間を短縮するためには、単純に計測点数を減らせばよい。ここでは異物検査の計測点数を減らす方法に関し説明する。
【００６７】
図１２は、レチクル２とレチクル吸着パッド４２及び計測点ＭＰの関係を示す図である。
【００６８】
図１２（ａ）は、レチクル吸着パッド４２上に配置されている全てのレチクルマーク４４を計測していることを示す図であり、例えば、テストレチクルを使い近似関数を求める場合の計測等で使用する。計測点を増やすことで精度の高い近似関数を求めることが可能となる。計測点が多いため計測時間はかかるが、装置のメンテナンス等で計測を実施することによりプロセス処理中での計測処理は省略可能となる。
【００６９】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）と同様に、レチクル吸着パッド４２上のレチクルマーク４４を計測していることを示す図であり、例えばプロセス処理中の異物計測を実施する場合等で使用する。異物の検知は、計測点を間引いて計測を実施するため、計測点数は少なくてすむ。このため、計測時間の短縮が図れる。計測点の間引き間隔に関しては、後述する異物判定基準を考慮して間引き間隔を決定すれば良い。
【００７０】
また、図１２（ｂ）の場合に、異物の有無が判定出来ないような計測値が得られた場合、例えば予め設定された許容値に対して計測値が７割程度の値であった場合には、計測点数を増やし、より詳細な計測値を得ることにより、正確な判定を行うことが可能となる。
【００７１】
異物判定においては、判定基準というものが重要である。判定基準としては、装置として補正可能な異物の大きさを自動的に判別する方法が挙げられる。この方法は、異物補正を実施する補正系の補正限界を考慮し、補正可能な場合は自動的に異物補正を行う方法である。
【００７２】
この場合の補正系とは、ウエハステージ１０が考えられる。異物は投影光学系５に対するＺ方向に影響を与えるため、補正は、制御系７０の制御部７２及びウエハステージ制御系６０を介して、ウエハステージ１０を異物の大きさ分Ｚ方向に補正駆動させる。片側のパッド上に異物が確認された場合にはウエハステージ１０を傾斜させ、補正駆動させるという補正を実施すればよい。
【００７３】
補正系の補正限界に関しては、レチクルステージ４及びウエハステージ１０を走査駆動し、露光処理を実施する走査型露光装置の場合は、ウエハステージ１０のＺ方向又はチルト補正に関してはリアルタイム性が要求されるため、異物の大きさによっては補正駆動が追従できない場合がある。このため、Ｚ方向又はチルト補正駆動をリアルタイムに実施可能な範囲であるかを判定基準とすればよい。
【００７４】
一方、露光装置としては補正可能であっても、プロセスとしては問題となる場合がある。例えば、クリティカルレイヤの場合には非常に厳しい条件での露光処理が求められる。こうした場合は、プロセス毎に予め異物に対する許容値を設定可能としておき、判定基準は設定された許容値とすればよい。
【００７５】
計測値（異物の大きさ）が許容値を超えた場合には、そのまま露光処理を継続すると製品不良となる可能性が高いため、装置をエラー停止させ、エラーメッセージを出力するような機能を持たせる。エラーメッセージとしては、「異物を検知したため異物除去（クリーニング）を実施してください」といったメッセージを出力することが望ましい。かかる出力手段は、例えば、モニタなどの制御系７０の表示部７６に表示される。もちろんメッセージの変わりに、警告音などでもよい。
【００７６】
また、許容値を超えた計測値を計測した位置がわかるため、自動的に異物があると思われる場所に観察光学系２０を駆動し、観察画像を表示部７６に出力することにより操作者が目視で異物の有無を確認することが可能となる。
【００７７】
次に、図１３及び図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を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウエハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。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リソグラフィー技術によってウエ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。
【００７８】
図１４は、図１３に示すステップ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２００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。本実施形態のデバイス製造方法によれば、レチクル２又はレチクルステージ４上の異物を検出し、その影響がないように補正するか、異物を除去することによって、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、かかる露光装置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として機能するものである。
【００７９】
以上のように、本実施形態によれば、レチクル２とレチクル吸着パッド４２の間の異物を検知することが可能となるため、異物によるデフォーカスを露光前に予測することが可能となる。また、デフォーカスに対する許容量を設けることにより、異物によるデフォーカスが原因の製品不良を防止することが可能となる。
【００８０】
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ず、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、レチクル２は反射型であってもよい。
【００８１】
本発明は更に以下の事項を開示する。
【００８２】
（実施態様１）  レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを、投影光学系を使用して被露光体に転写する露光装置であって、
前記レチクルの所定位置の基準位置に対する光軸方向の高さを計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記高さを表す高さ情報を基準値と比較することによって前記レチクルステージ又は前記レチクル上の異物の有無を判定する判定手段とを有することを特徴とする露光装置。
【００８３】
（実施態様２）  前記所定位置は、前記レチクルの表面、又は、前記レチクルと前記被露光体とのアライメントに使用されるレチクルマークであり、前記基準位置は前記投影光学系であることを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００８４】
（実施態様３）  前記所定位置は、前記レチクルと前記被露光体とのアライメントに使用されるレチクルマークであり、前記基準位置は前記投影光学系であることを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００８５】
（実施態様４）  前記計測手段は、
前記レチクルの計測対象面に斜めに計測ビームを射出する光源と、
前記計測対象面において反射又は透過したビームを受光する受光手段とを有することを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００８６】
（実施態様５）  前記計測手段は、前記レチクルを通して前記レチクルと前記被露光体とのアライメントを行うための観察光学系であることを特徴とする実施態様３に記載の露光装置。
【００８７】
（実施態様６）  前記計測手段による計測点数は増減可能に構成されていることを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００８８】
（実施態様７）  前記基準値は、前記レチクルステージ及び前記レチクルに前記異物がない状態で前記計測手段により得られた前記光軸方向の高さ情報であることを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００８９】
（実施態様８）  前記基準値を前記レチクル毎に記憶する記憶手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【００９０】
（実施態様９）  前記被露光体を駆動する別のステージと、
前記判定手段が、前記高さ情報と前記基準値と差が所定範囲内であると判定した場合に、前記別のステージの駆動して前記差を許容範囲内に抑える補正制御手段を更に有することを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００９１】
（実施態様１０）  前記観察光学系を通じて得られた前記異物に関する情報を表示する表示手段を更に有することを特徴とする実施態様５に記載の露光装置。
【００９２】
（実施態様１１）  前記判定手段が、前記高さ情報と前記基準値と差が所定範囲外であると判定した場合に、エラーメッセージを出力するエラー出力手段を更に有することを特徴とする実施態様１に記載の露光装置。
【００９３】
（実施態様１２）  レチクルを駆動するレチクルステージに搭載された前記レチクルの所定位置の基準位置に対する光軸方向の高さを表す高さ情報を取得するステップと、
前記高さ情報を基準値と比較することによって前記レチクル又は前記レチクルステージ上の異物の有無を判断するステップと、
前記判定ステップが、前記高さ情報と前記基準値と差が所定範囲内であると判定した場合に、前記レチクルステージの駆動して前記差を許容範囲内に抑えるステップと、
前記判定手段が、前記差が前記許容範囲内であると判定した場合に、前記レチクルに形成されたパターンを、投影光学系を使用して被露光体に転写するステップと、
前記判定ステップが、前記高さ情報と前記基準値と差が所定範囲外であると判定した場合に、エラーメッセージを出力するステップとを有する露光方法。
【００９４】
（実施態様１３）  実施態様１乃至１１のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて前記被露光体を投影露光するステップと、
投影露光された前記被露光体に所定のプロセスを行う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。
【００９５】
（実施態様１４）  レチクルステージに支持されたレチクルに形成されたパターンを、投影光学系を使用して被露光体に転写する露光装置に使用される異物有無判定装置であって、
前記レチクルの所定位置の基準位置に対する光軸方向の高さを計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された前記高さを表す高さ情報を基準値と比較することによって前記レチクルステージ又は前記レチクル上の異物の有無を判定する判定手段とを有することを特徴とする異物有無判定装置。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によれば、レチクル又はレチクルステージ上の異物を検出して高品位の露光が可能な露光装置及び方法、かかる露光装置を用いたデバイス製造方法、並びに、異物有無判定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による露光装置のブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による露光装置のブロック図である。
【図３】図１に示す露光装置のレチクルとレチクル吸着パッド及びレチクル下面計測用斜入射計測系の関係を示す平面図及び断面図である。
【図４】図３に示すレチクルの下面の計測位置を示す概略平面図である。
【図５】異物がない場合のレチクルを示す側面図と図３に示す計測系による計測結果を表すグラフである。
【図６】異物がある場合のレチクルを示す側面図と図３に示す計測系による計測結果を表すグラフである。
【図７】レチクル下面の様々な計測位置のパターンを示す平面図である。
【図８】図２に示す露光装置のレチクルとレチクルマーク及びレチクル吸着パッドの関係を示す平面図である。
【図９】レチクルマークに対する図２に示すＴＴＲ観察光学系の合焦点位置の計測シーケンスフローである。
【図１０】異物がない場合のレチクルを示す側面図と図２に示すＴＴＲ光学系を用いた場合の計測結果を表すグラフである。
【図１１】異物がある場合のレチクルを示す側面図と図２に示すＴＴＲ光学系を用いた場合の計測結果を表すグラフである。
【図１２】レチクルの様々なレチクルマーク計測位置のパターンを示す平面図である。
【図１３】本発明の露光装置を有する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１４】図１３に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
２          レチクル
３          レチクル基準プレート
４          レチクルステージ
５          投影光学系
８          ウエハ
１０        ウエハステージ
２０        ＴＴＲ観察光学系
４０        レチクルステージ制御系
４２        レチクル吸着パッド
４４        レチクルマーク
５０        投影光学系制御系
６０        ウエハステージ制御系
７０        露光装置制御系
７２        制御部
７４        記憶部
７６        表示部
８０        レチクル面制御系
８１        投光光学系
８２        検出光学系
【図１】
2004186313.tif 000003
【図２】
2004186313.tif 000004
【図３】
2004186313.tif 000005
【図４】
2004186313.tif 000006
【図５】
2004186313.tif 000007
【図６】
2004186313.tif 000008
【図７】
2004186313.tif 000009
【図８】
2004186313.tif 000010
【図９】
2004186313.tif 000011
【図１０】
2004186313.tif 000012
【図１１】
2004186313.tif 000013
【図１２】
2004186313.tif 000014
【図１３】
2004186313.tif 000015
【図１４】
2004186313.tif 000016