【手続補正書】
【提出日】平成15年11月14日(2003.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影光学系によりレティクル像をウェーハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン式で投影するとともに、フォーカス用照明光により前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に複数のフォーカスセンスエリアを配列して形成するように照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受光して前記ウェーハステージを制御するスリットスキャン式投影露光装置において、前記複数の受光器からのフォーカス信号を、前記スキャン方向と垂直な方向の前記ウェーハ上の指定領域に対応して選択して用いるようにしたことを特徴とするスリットスキャン式投影露光装置。
【請求項２】
前記半導体ウェーハ表面の同一段差の領域を前記指定領域としたことを特徴とする請求項１に記載のスリットスキャン式投影露光装置。
【請求項３】
前記フォーカスセンスエリアを前記ウェーハ上のスキャン方向と垂直な方向で前記指定領域の長さに延びた長方形としたことを特徴とする請求項１記載のスリットスキャン式投影露光装置。
【請求項４】
投影光学系によりレティクル像をウェーハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン式で投影するとともに、フォーカス用照明光により前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成されるように照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受光して前記ウェーハステージを制御するスリットスキャン式投影露光装置において、前記フォーカスセンスエリアの前記スキャン方向の長さが１ｍｍ以下となる形状にしたことを特徴とするスリットスキャン式投影露光装置。
【請求項５】
前記フォーカスセンスエリアを長方形とし前記ウェーハ上で前記スキャン方向と垂直になるように形成したことを特徴とする請求項４に記載のスリットスキャン式投影露光装置。
【請求項６】
前記フォーカスセンスエリアを点状に形成したことを特徴とする請求項４に記載のスリットスキャン式投影露光装置。
【請求項７】
前記フォーカスセンスエリアを前記ウェーハ上のスキャン方向と垂直な方向で、フォーカシングをする指定領域の長さに延びた長方形としたことを特徴とする請求項４記載のスリットスキャン式投影露光装置。
【請求項８】
前記複数の受光器からのフォーカス信号を、前記スキャン方向と垂直な方向の前記ウェーハ上の指定領域に対応して選択して用いるようにしたことを特徴とする請求項４に記載のスリットスキャン式投影露光装置。
【請求項９】
前記半導体ウェーハ表面の同一段差の領域を前記指定領域としたことを特徴とする請求項８に記載のスリットスキャン式投影露光装置。
【請求項１０】
投影光学系によりレティクル像をウェーハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン式で投影するステップと、フォーカス用照明光により前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成されるように照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受光して、前記複数の受光器からのフォーカス信号を、前記スキャン方向と垂直な方向の前記ウェーハ上の指定領域に対応して選択して用いることにより、前記ウェーハステージを制御するステップとを含むことを特徴とするスリットスキャン式投影露光方法。
【請求項１１】
投影光学系によりレティクル像をウェーハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン式で投影するステップと、フォーカス用照明光により前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成され、かつ前記フォーカスセンスエリアの前記スキャン方向の長さが１ｍｍ以下の形状となるように照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受光して前記ウェーハステージを制御するようにしたステップとを含むことを特徴とするスリットスキャン式投影露光方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のスリットスキャン式投影露光方法により前記レティクル像が露光された前記半導体ウェーハを、現像処理することによりパターンを形成するステップを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
次に、フォーカス及びレベリングセンサ群１７〜２７とウェーハ側Ｚステージ用位置検出装置１４の動作原理を以下に説明する。露光光とは異なるウェーハ８上のフォトレジストを感光させない照明光が、照明光学系から光ファイバ光束１７を介して導かれる。光ファイバ光束１７から照射された照明光は、集光レンズ１８を経て照射側パターン形成板１９を照明する。図２（ｂ）に照射側パターン形成板１９の形状を示す。この照射側パターン形成板１９の中に設けられた複数の開孔を照射光が透過する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図１に戻り、ウェーハ８で反射された照明光は、集光対物レンズ２３、ミラー２４、結像レンズ２５、受光側パターン板２６を経て、受光器２７の受光面に再投影される。図２（ｃ）には、受光側パターン板２６の形状を示しており、これは照射側パターン形成板１９と同じ形状のものである。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図１に戻り、受光器２７の受光面には、照射側パターン形成板１９の像が再結像される。しかし、ウェーハ８のＺ位置が変化すると、ウェーハ８で反射された照明光は、受光側パターン板２６上での再投影されるＸ方向の位置が変化し、受光側パターン板２６を通過して受光器２７へ達する光量が変化する。よって、ウェーハ８のＺ位置は、受光側パターン板２６上でのＸ方向位置、受光器２７上での光量に変換される。更にこの光量はＩＶ変換により電圧に変換され、フォーカス信号としてウェーハ側Ｚステージ用位置検出装置１４に供給される。ウェーハ側Ｚステージ用位置検出装置１４は、各受光器２７からのフォーカス信号を、演算処理して、主制御装置１６に供給する。
なお、４はレティクルステージ干渉計ミラー、５はレティクルステージ干渉計、
９はウェーハステージ干渉計ミラー、１０はウェーハステージ干渉計である。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
従来技術では、これらの複数のフォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎのフォーカス信号ＳＦ１〜ＳＦｎが均一になるように、例えば全センサのフォーカス信号の平均値（ΣＳＦｎ）／ｎなどを用いて、オートフォーカスを行っていた。即ちウェーハ８を吸着したウェーハ側ＸＹステージ１１、ウェーハ側Ｚステージ１２を、レべリング補正（傾き補正）も含めて上下させていた。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
このように、Ｂ１−Ｂ２線上のフォーカシング状態は、フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎのスキャン方向（Ｙ方向）の長さが、領域２のスキャン方向の長さ内に入っているので、領域２を露光する際のデフォーカス量は理想的には０となる。しかし、半導体チップのスキャン方向（Ｙ方向）にチップ表面の段差がある場合、その段差エッジ近傍のＡ１−Ａ２線上のフォーカシングとレべリング状態は、図１２（ｂ）に示すように、デフォーカス状態になる。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
この理由を、次に説明する。従来のスキャン式ステッパのオートフォーカスシステムでは、フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎは、スキャン方向と４５度の角度をなし、かつ一つのフォーカスセンスエリアは０．２ｍｍ×２．０ｍｍ程度の大きさを持っている。従って、フォーカスセンスエリアＦ１〜ＦｎのＹ方向長さが例えば１．４ｍｍ（＝２ｍｍ÷√２）を持つので、フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎが領域１と領域２の段差に掛かっている割合に応じて、フォーカシング状態が変化することになる。
即ち、領域２の露光にとっては、デフォーカスが生ずることになる。例えば、このフォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎが領域１と領域２の段差に掛かってぃる割合が、１：２で、領域１と領域２の段差が１μｍであった場合、デフォーカス量は０．３３μｍとなり、サブミクロンリソグラフィにおいては致命的となる。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【課題を解決するための手段】
この発明のスリットスキャン式投影露光装置は、投影光学系によりレティクル像をウェーハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン式で投影するとともに、フォーカス用照明光により前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に複数のフォーカスセンスエリアを配列して形成するように照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受光して前記ウェーハステージを制御するスリットスキャン式投影露光装置において、前記複数の受光器からのフォーカス信号を、前記スキャン方向と垂直な方向の前記ウェーハ上の指定領域に対応して選択して用いるようにしたことを特徴とするものである。
また、この発明のスリットスキャン式投影露光装置は、前記半導体ウェーハ表面の同一段差の領域を前記指定領域としたことを特徴とするものである。
また、この発明のスリットスキャン式投影露光装置は、前記フォーカスセンスエリアを前記ウェーハ上のスキャン方向と垂直な方向で前記指定領域の長さに延びた長方形としたことを特徴とするものである。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
また、この発明のスリットスキャン式投影露光装置は、投影光学系によりレティクル像をウェーハステージ上に装着されたウェーハ上にスリットスキャン式で投影するとともに、フォーカス用照明光により前記ウェーハ上に前記スキャン方向に対して垂直な方向に複数のフォーカスセンスエリアが配列して形成されるように照射し、反射された前記照明光を複数の受光器で受光して前記ウェーハステージを制御するスリットスキャン式投影露光装置において、前記フォーカスセンスエリアの前記スキャン方向の長さが１ｍｍ以下となる形状にしたことを特徴とするものである。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
また、この発明のスリットスキャン式投影露光装置は、前記フォーカスセンスエリアを長方形とし前記ウェーハ上で前記スキャン方向と垂直になるように形成したことを特徴とするものである。
また、この発明のスリットスキャン式投影露光装置は、前記フォーカスセンスエリアを点状に形成したことを特徴とするものである。
また、この発明のスリットスキャン式投影露光装置は、前記フォーカスセンスエリアを前記ウェーハ上のスキャン方向と垂直な方向で、フォーカシングをする前記指定領域の長さに延びた長方形としたことを特徴とするものである。
また、この発明のスリットスキャン式投影露光装置は、前記複数の受光器からのフォーカス信号を、前記スキャン方向と垂直な方向の前記ウェーハ上の指定領域に対応して選択して用いるようにしたことを特徴とするものである。
また、この発明のスリットスキャン式投影露光装置は、前記半導体ウェーハ表面の同一段差の領域を前記指定領域としたことを特徴とするものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
この様にしてフォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎから選択的に取り込みが行われたフォーカス信号のみが、均一になるように、例えば取り込みが行われたフォーカスセンサＡＦ１〜ＡＦｎ’のフォーカス信号の平均値（ΣＳＦｎ’）／ｎ’などを算出する（図３のフロー図におけるステップＳ７）。この算出値を用いて、主制御装置１６により、ウェーハ側Ｚステージ制御装置１２を制御し、投影光学系５で作られたスリット状露光エリア７の像面にウェーハ８を位置合わせする（図３のフロー図におけるステップＳ８）。ウェーハの露光位置が、露光領域を出れば終了する（図３のフロー図におけるステップＳ９）。以上のプロセスは、例えば主制御装置１６に組み込まれたプログラムにより制御する。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
この図５（ａ）では、図２（ａ）で示したフォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状が、長辺方向に小型化された形状を示している。このようにフォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの形状を小型化するためには、図２（ｂ）で示した照射側パターン形成板１９及び受光側パターン板２６の開孔を小型化する。
図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ１−Ａ２線上を照射し領域２にフォーカシングしている場合のレべリング状態を示し、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ１−Ｂ２線上を照射し同じく領域２をフォーカシングしている場合のレべリング状態を示している。
いま、例えば、フォーカスセンスエリアＦ１〜Ｆｎの長辺方向を従来の２ｍｍからｌｍｍに小型化した場合を考える。従来の技術と同様、Ａ１−Ａ２線上のフォーカシング状態は、領域１と領域２の段差により、デフォーカス状態になる。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
1998326733.tif 000001
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
1998326733.tif 000002
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
1998326733.tif 000003
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
1998326733.tif 000004
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
1998326733.tif 000005
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
1998326733.tif 000006
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
1998326733.tif 000007
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
1998326733.tif 000008
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
1998326733.tif 000009