(57)【要約】【課題】  走査方向の像面の傾きを計測することで高精度なフォーカスキャリブレーションを実現し、スループットを低下させることなく解像度に優れた露光を行うことができる露光装置を提供する。【解決手段】  第１のステージに載置されたレチクルに形成されたパターンを照明し、前記パターンを投影光学系を介して第２のステージに載置された被処理体に露光する露光装置であって、前記レチクル又は前記レチクルと等価な面に設けられ、前記レチクルと前記被処理体との位置合わせの基準となる第１の基準マークを少なくとも３つ以上有する第１の基準板と、前記第１の基準マークの結像位置での合焦位置を測定し、前記投影光学系の像面を計測する計測手段と、前記計測手段の計測の基準となる基準面と前記像面との関係を補正する補正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
2005175400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のステージに載置されたレチクルに形成されたパターンを照明し、前記パターンを投影光学系を介して第２のステージに載置された被処理体に露光する露光装置であって、
前記レチクル又は前記レチクルと等価な面に設けられ、前記レチクルと前記被処理体との位置合わせの基準となる第１の基準マークを少なくとも３つ以上有する第１の基準板と、
前記第１の基準マークの結像位置での合焦位置を測定し、前記投影光学系の像面を計測する計測手段と、
前記計測手段の計測の基準となる基準面と前記像面との関係を補正する補正手段とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記露光装置は、前記レチクルと前記被処理体とを同期して走査し、前記投影光学系を介して前記パターンを前記被処理体に露光する走査型露光装置であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記第１の基準マークは、平面をなすように配置され、
前記計測手段は、走査方向及び／又は前記走査方向に直交する方向の前記像面の傾きを計測することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記第１の基準マークは、走査方向に直交する方向に一直線状に配置され、
前記計測手段は、前記投影光学系の有効画角内の前記走査方向において、異なる複数の位置での合焦位置を測定し、走査方向の前記像面の傾きを計測することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項５】
前記ウェハと等価な面に設けられ、前記レチクルと前記被処理体との位置合わせの基準となる第２の基準マークを有する第２の基準板と、
前記第２の基準マークを前記第１の基準マークの結像位置に順次送り込む手段とを更に有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】
前記第１の基準マーク及び前記第２の基準マークを前記投影光学系の光軸方向に相対的に走査した場合に、前記第１の基準マーク及び前記第２の基準マークを透過した光の光量を検出するセンサーを更に有することを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記投影光学系の有効露光領域は円弧形状であり、
前記計測手段は、前記有効露光領域内の複数点での合焦位置を測定し、前記走査方向及び前記走査方向に直交する方向の前記像面の傾きを計測することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項８】
前記投影光学系の有効露光領域は矩形形状であり、
前記計測手段は、前記有効露光領域内の複数点での合焦位置を測定し、前記走査方向及び前記走査方向に直交する方向の前記像面の傾きを計測することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項９】
前記補正手段は、前記計測手段が計測した走査方向及び前記走査方向に直交する方向の前記像面の傾きと前記第１のステージ及び前記第２のステージの走り面との関係を補正することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項１０】
前記計測手段は、前記第１の基準マークを露光波長と同一の波長の光を用いて前記像面を計測することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１１】
前記計測手段は、前記第１の基準マークを露光波長と異なる波長の光を用いて前記像面を計測することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１２】
前記レチクルに形成されたパターンを照明する露光光は、２０ｎｍ以下の波長を有し、
前記計測手段は、前記第１の基準マークを前記露光波長と異なる波長の光を用いて前記像面を計測することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、露光装置に係り、特に、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体チップ、液晶パネルなどの表示素子、磁気ヘッドなどの検出素子、ＣＣＤなどの撮像素子といった各種デバイス、マイクロメカニクスで用いる微細パターンの製造に用いられる露光装置に関する。本発明は、例えば、リソグラフィー工程において、ステップ・アンド・スキャン方式によって露光する露光装置に好適である。
【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、レチクル又はマスク（本出願ではこれらの用語を交換可能に使用する。）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投影露光装置が従来から使用されている。
【０００３】
最近では、図１３に示すように、解像度の改善と露光領域の拡大のために、レチクルＲＴを一部ずつ露光し、レチクルステージ１１００及びウェハステージ１３００によって、レチクルＲＴとウェハＷＦとを投影光学系１２００に対して同期して走査（スキャン）させることでレチクルパターン全体をウェハＷＦの各露光領域に露光する走査型投影露光装置（「スキャナー」とも呼ばれる。）１０００が主流となっている。図１３は、従来の走査型露光装置１０００の構成を示す概略斜視図である。
【０００４】
露光を行う際には、レチクルとウェハとを位置合わせ（アライメント）する必要があり、露光装置には複数のアライメント光学系が構成されている。例えば、図１３に示すように、ウェハＷＦ上のアライメントマークを検出してウェハアライメントに使用するオフアクシスアライメント光学系（以下、「オフアクシス光学系」とする。）１６００と、レチクルＲＴ上のアライメントマークに対するウェハＷＦ上のアライメントマークの位置を投影光学系１２００を介して検出するＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｌｅｎｓ）アライメント光学系（以下、「ＴＴＬ光学系」とする。）１５００がある。なお、ＴＴＬアライメント光学系は、ＴＴＲ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｒｅｔｉｃｌｅ）アライメント光学系と呼ばれる場合もある。
【０００５】
また、ウェハ面位置検出手段として、斜入射方式のフォーカス・レベリング検出系１４００が構成されている。フォーカス・レベリング検出系１４００は投影光学系１２００によって、レチクルＲＴのパターンが転写されるウェハ面（あるいは基準プレート１７００面）に対して斜め方向から光を照射し、ウェハ面（あるいは基準プレート１７００面）から斜めに反射する反射光を検出している。
【０００６】
フォーカス検出系１４００の検出部には反射光に対応した位置検出用の受光素子が構成されており、位置検出受光素子の受光面とウェハＷＦの光束の反射点がほぼ共役になるように配置されている。
【０００７】
そのため、ウェハＷＦ（あるいは基準プレート１７００）の投影光学系１２００の光軸方向の位置ずれは、検出部内の位置検出用受光素子上で位置ずれとして計測される。
【０００８】
特にフォーカスのみならずレベリング（傾き）検出として、複数の光束とそれに応じた複数個の位置検出用の受光素子が構成されており、各位置検出受光素子の受光面とウェハＷＦの各光束の反射点がほぼ共役になるように配置されている。複数の各計測点のフォーカス計測結果から、ウェハＷＦ（あるいは基準プレート１７００）の傾きを計測するようにしている。
【０００９】
ＴＴＬ光学系１５００は、投影光学系１２００が露光熱を吸収したり、周囲の環境が変動したりすると、フォーカス・レベリング検出系１４００の計測原点と投影光学系１２００の焦点面とに誤差が発生してしまうため、かかる誤差を計測する（フォーカスキャリブレーション）機能も有する。また、ＴＴＬ光学系１５００は、一般に、２つの光学系１５００ａ及び１５００ｂから構成されているため、投影光学系１２００の合焦状態を２点同時に計測することが可能である。
【００１０】
走査型露光装置においては、静止時の露光領域が、走査方向と直交する方向（以下、「長辺方向」とする。）を長辺、走査方向を短辺とするスリット形状、あるいは円弧形状を有するため、長辺方向の投影光学系の像面と実際の露光面、即ち、ウェハ面とが傾いていると解像度が劣化する。
【００１１】
そこで、ＴＴＬ光学系を用いて、露光スリット内の２点で投影光学系の合焦状態を計測することで、長辺方向の像面の傾きを求め、かかる傾きに実際の露光面を一致させることで良好な解像性能を得ることが可能となる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平０５−０４５８８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
近年、半導体素子の高集積化に対応して、転写されるパターンの微細化、即ち、高解像度化が要求されている。かかる要求に応えるために、従来は露光光波長の短波長化で対応してきたが、半導体素子は急速に高集積化しており、露光光波長だけでは限界があるため、近年では、短波長化とあわせて、投影光学系の開口数（ＮＡ）を従来の０．６程度から０．８を越えるような高いＮＡとすることで高解像度化への要求に応えようとしている。
【００１３】
このため、焦点深度が従来に比べて極めて小さくなってきており、焦点位置の検出精度の大幅な向上、特に、フォーカスキャリブレーションに対して精度の向上が求められている。これは、焦点深度の減少によって、従来は問題とならなかった走査方向の像面の傾きを計測し、例えば、ウェハステージを駆動して実際の露光面を投影光学系の像面に一致させたり、投影光学系内のレンズ等を駆動して像面側を補正して実際の露光面と一致させたりすることが必須となってきているからである。しかし、従来の走査型投影露光装置では、上述したように、長辺方向の像面の傾きは計測及び補正することが可能であるが、走査方向の像面の傾きは計測することができず、従って、補正することもできない。
【００１４】
また、フォーカス・レベリング検出系の基準面が経時的に変動した場合にも、最良な露光が行われなくなる。かかる変動を補正するためには、ウェハステージの基準マークをフォーカス・レベリング検出系の複数の計測点に順次送り込んで計測を行う、所謂、走り面基準でフォーカス・レベリング検出系の補正を行わなければならない。しかし、ステージ走り面と投影光学系の像面の傾きが合致していないとフォーカス・レベリング検出系の基準面補正にも支障を生じてしまう問題がある。
【００１５】
一方、露光装置には、生産性の向上のためにスループット（単位時間当たり処理される枚数）の向上も求められており、フォーカスキャリブレーションに対する計測精度の向上と共に、計測時間を短縮することも大きな課題となっている。
【００１６】
そこで、本発明は、走査方向の像面の傾きを計測することで高精度なフォーカスキャリブレーションを実現し、スループットを低下させることなく解像度に優れた露光を行うことができる露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
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、第１のステージに載置されたレチクルに形成されたパターンを照明し、前記パターンを投影光学系を介して第２のステージに載置された被処理体に露光する露光装置であって、前記レチクル又は前記レチクルと等価な面に設けられ、前記レチクルと前記被処理体との位置合わせの基準となる第１の基準マークを少なくとも３つ以上有する第１の基準板と、前記第１の基準マークの結像位置での合焦位置を測定し、前記投影光学系の像面を計測する計測手段と、前記計測手段の計測の基準となる基準面と前記像面との関係を補正する補正手段とを有することを特徴とする。
【００１８】
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被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理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。
【００１９】
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】
【００２０】
本発明によれば、走査方向の像面の傾きを計測することで高精度なフォーカスキャリブレーションを実現し、スループットを低下させることなく解像度に優れた露光を行うことができる露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。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。図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略ブロック図である。
【００２２】
露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクルＲＴに形成された回路パターンをウェハＷＦに露光する走査型露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適である。露光装置１００は、図１に示すように、照明装置１１０と、レチクルステージ１２０と、投影光学系１３０と、ウェハステージ１４０と、フォーカス・レベリング検出系１５０とを有する。
【００２３】
照明装置１１０は、転写用の回路パターンが形成されたレチクルＲＴを照明し、光源部１１２と、照明光学系１１４とを有する。
【００２４】
光源部１１２は、例えば、光源としてレーザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザーなどのパルスレーザーからの光を使用することができる。レーザーの種類、個数は限定されず、光源の種類も限定されない。
【００２５】
照明光学系１１４は、光源部１１２からの光をレチクルＲＴに導光する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグレーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。照明光学系１１４は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。
【００２６】
レチクルＲＴは、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、レチクルステージ１２０に支持及び駆動される。レチクルＲＴとウェハＷＦとは、投影光学系１３０を介して光学的にほぼ共役な位置に配置され、照明光学系１１４によってＸ方向に長いスリット形状又は円弧形状の照明領域がレチクルＲＴ上に形成されている。
【００２７】
レチクルステージ１２０は、レチクルＲＴを支持して図示しない駆動機構に接続され、レチクルＲＴを駆動制御する。レチクルステージ１２０及び投影光学系１３０は、例えば、床等に載置されたベースフレームにダンパ等を介して支持される鏡筒定盤上に設けられる。図示しない駆動機構は、リニアモーターなどで構成され、ＸＹ方向にレチクルステージ１２０を駆動することでレチクルＲＴを移動させることができる。
【００２８】
レチクルステージ１２０上のレチクルＲＴ近傍の所定の範囲には、図２に示すように、レチクル側基準プレート（以下、「Ｒ側基準プレート」とする。）１２２が、Ｒ側基準プレート１２２のパターン面とレチクルＲＴのパターン面との高さを略一致させるように固設される。本実施形態では、Ｙ方向（走査方向）にレチクルＲＴを挟んで２つのＲ側基準プレート１２２が配置されている。ここで、図２は、レチクルステージ１２０上に載置されたレチクルＲＴとＲ側基準プレート１２２の配置関係を示す概略平面図である。
【００２９】
Ｒ側基準プレート１２２のパターン面には、ＣｒやＡｌ等の金属面で形成された複数の位置合わせ用のレチクルマーク（基準マーク）１２４が配置されている。本実施形態では、図２に示すように、レチクルマーク１２４は、Ｒ側基準プレート１２２の長手方向（Ｘ方向）に略一直線状に複数個配置されている。
【００３０】
レチクルマーク１２４は、例えば、図３に示すように、露光解像線幅近傍（レチクル側での寸法）のライン状の開口１２４ａを有するライン・アンド・スペースのパターンで構成される。ここで、図３は、レチクルマーク１２４の一例を示す概略平面図である。
【００３１】
レチクルステージ１２０は、光軸方向（Ｚ方向）の位置を投影光学系１３０に対して一定に保った状態で駆動される。レチクルステージ１２０には、図示しないレーザー干渉計からのビームを反射する移動鏡が固定されており、レーザー干渉計によって、レチクルステージ１２０の位置及び移動量は逐次計測されている。
【００３２】
投影光学系１３０は、レチクルＲＴに形成されたパターンを経た回折光をウェハＷＦ上に結像する機能を有する。投影光学系１３０は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（アッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。
【００３３】
ウェハＷＦは、被処理体であり、フォトレジストが基板上に塗布されている。ウェハＷＦは、別の実施形態では、液晶基板やその他の被処理体に置換される。
【００３４】
ウェハステージ１４０は、ウェハＷＦを支持して、図示しない駆動機構に接続され、ウェハＷＦを駆動制御する。図示しない駆動機構は、投影光学系１３０の光軸方向（Ｚ方向）、光軸方向と直交する平面（Ｘ−Ｙ平面）、光軸周りの回転（θ）の６軸にウェハステージ１４０を駆動することで、像面に対してウェハＷＦの傾き調整（チルト）をすることができる。
【００３５】
ウェハステージ１４０上のウェハＷＦ近傍の所定の範囲には、ウェハ側基準プレート（以下、「Ｗ側基準プレート」とする。）１４２が、Ｗ側基準プレート１４２のパターン面とウェハＷＦの上面（即ち、投影光学系１３０の結像面）との高さを略一致させるように固設される。
【００３６】
Ｗ側基準プレート１４２のパターン面には、ＣｒやＡｌ等の金属面で形成された複数のウェハマーク（基準マーク）１４４が配置されている。ウェハマーク１４４は、露光解像線幅近傍（ウェハ側での寸法）のライン状の開口を有するライン・アンド・スペースのパターンで構成される。なお、ウェハマーク１４４は、上述したレチクルマーク１２４と同様であるので、詳しい説明は省略する。
【００３７】
ウェハステージ１４０には、図示しないレーザー干渉計からのビームを反射する移動鏡が固定されており、レーザー干渉計によって、ウェハステージ１４０の位置及び移動量は逐次計測されている。
【００３８】
フォーカス・レベリング検出系１５０は、斜入射方式のウェハ面位置検出手段であり、レチクルＲＴのパターンが転写されるウェハＷＦ（又はＷ側基準プレート１４２）面に対して斜め方向から照明光を照明する照明部１５２と、ウェハＷＦ（又はＷ側基準プレート１４２）面から斜めに反射した反射光を検出する検出部１５４とを有する。
【００３９】
検出部１５４には、各反射光に対応した複数個の位置検出用の受光素子が構成されており、かかる受光素子の受光面とウェハＷＦからの各反射光の反射点が略共役となるように配置されている。従って、投影光学系１３０の光軸方向におけるウェハＷＦ（又はＷ側基準プレート１４２）の位置ずれは、検出部１５４の受光素子上で位置ずれとして計測される。
【００４０】
また、フォーカス・レベリング検出系１５０は、検出部１５４に複数個の受光素子を有することで、フォーカスだけでなくレベリング（傾き）も計測することができる。換言すれば、フォーカス・レベリング検出系１５０は、複数の計測点のフォーカス計測結果から、ウェハＷＦ（又はＷ側基準プレート１４２）の傾きを計測している。
【００４１】
フォーカス・レベリング検出系１５０の複数の計測点の相対的な原点ズレが生じると、露光像面に対するウェハＷＦの上面のあわせズレが発生するために、定期的に計測点の校正を行う必要がある。
【００４２】
フォーカス・レベリング検出系１５０の計測点の校正は、図４に示すように、照明部１５２によって、ウェハＷＦに相当する反射面の平面度が高精度に校正された基準参照面ＳＲＰに対して斜め方向から照明光を照明し、基準参照面ＳＲＰから斜めに反射する反射光を検出部１５４で検出して校正することが望ましい。しかし、基準参照面ＳＲＰをウェハステージ１４０に設けると装置コストが上がるなどの問題を生じる。また、基準参照面ＳＲＰを校正する精度も反射面の平坦度の影響が含まれてしまうため、基準参照面ＳＲＰに対する校正は不都合が多い。ここで、図４は、基準参照面ＳＲＰを用いた場合のフォーカス・レベリング検出系１５０の計測点の校正を説明するための図である。
【００４３】
本実施形態の露光装置１００では、図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示すように、ウェハステージ１４０を用いてウェハＷの位置を順次変え、特に、フォーカス・レベリング検出系１５０の複数の計測点に同一箇所ＷＦａを順次送り込むことで同一高さを同一計測値で計測するように校正する（ウェハステージ走り面基準のチルトキャリブレーション）。しかし、露光像面とウェハステージ１４０の走り面の傾きとの関係が経時的に変化するとフォーカス・レベリング検出系１５０の基準面校正もずれてしまうことになり望ましくない。ここで、図５は、図１に示す露光装置１００のフォーカス・レベリング検出系１５０の計測点の校正を説明するための図である。
【００４４】
従って、高精度なフォーカス制御を実現するためには、ウェハステージ１４０の走り面と露光像面の相対的な傾きを定期的に校正する必要がある。ウェハステージ１４０の走り面と露光像面の相対的な傾きを計測するために、露光装置１００には、図示しないＴＴＬ光学系を有する。
【００４５】
図示しないＴＴＬ光学系は、例えば、露光光と実質同一の光源（露光光の波長と実質的に同じ波長の光を発する光源）、かかる光源からの光を照明部に導光するファイバー、Ｒ側基準プレート１２２上のレチクルマーク１２４を照明する照明部、Ｗ側基準プレート１４２上のウェハマーク１４４を透過した光の光量を検出するセンサーＩＳから構成される。
【００４６】
ここで、ＴＴＬ光学系によるフォーカス計測の例を説明する。まず、露光領域内の所定の像高にレチクルマーク１２４が設定されるようにレチクルステージ１２０を駆動する。次に、ウェハマーク１４４がレチクルマーク１２４の結像位置近傍に設定されるようにウェハステージ１４０を駆動する。そして、ウェハステージ１４０を投影光学系１３０の光軸方向（Ｚ方向）に駆動しながらウェハマーク１４４を透過する光の光量を検出し、光量が最大になるＺ方向の位置を検出することで、所定の像高での投影光学系１３０の最良結像位置を求めることができる。図６は、ＴＴＬ光学系が検出するウェハマーク１４４を透過する光の光量を示すグラフである。なお、図６では、縦軸に光量、横軸に光軸方向（Ｚ方向）の位置を採用している。
【００４７】
図７は、投影光学系１３０の結像面に対するウェハステージ１４０の走り面のズレを計測する方法を説明するための図である。図７では、露光領域内の複数点（本実施形態では、２点）での投影光学系１３０の最良結像位置をＢＦで示している。
【００４８】
Ｒ側基準プレート１２２（レチクルマーク１２４）に対して、ウェハ側結像面とウェハステージ１４０の走り面とが合致していれば、図７（ａ）に示すように、最良結像位置ＢＦとＷ側基準プレート１４２（ウェハマーク１４４）とは合致する。
【００４９】
Ｒ側基準プレート１２２（レチクルマーク１４４）に対して、ウェハ側結像面とウェハステージ１４０の走り面がずれている場合には、図７（ｂ）に示すように、最良結像位置ＢＦとＷ側基準プレート１４２（ウェハマーク１４４）とが合致しない。本実施形態では、図７（ｂ）の右側の像高でのフォーカス計測値にずれ量ΔＺが生じている。像高差、即ち、走り量とずれ量ΔＺとの関係を求めれば、ウェハ側像面に対する走り面の傾きを算出することができる。そして、算出された走り面の傾きを走り面情報に加算することでウェハ側像面とウェハステージ１４０の走り面を合致させることができる。
【００５０】
ウェハステージ１４０の駆動の際に、図示しないポジションモニター手段（例えば、レーザー干渉計、リニアエンコーダー、変位センサー）によってウェハステージ１４０のＺ方向の位置をモニターしておくことでウェハステージ１４０の走り面を管理することができる。そして、ウェハステージ１４０のＺ方向の位置をモニターすると共に、２点の計測点において、ウェハステージ１４０を移動させて同じセンサーＩＳで最良結像位置の計測を行うことでウェハステージ１４０の走り面を校正することができる。
【００５１】
次に、図８を参照して、走査方向のフォーカス計測について説明する。図８は、露光領域ＥＥの形状が円弧形状をしており、露光領域ＥＥ内の３つの点Ｌ、Ｃ及びＲのフォーカス計測を行う場合の例である。
【００５２】
まず、点Ｌ及び点Ｃが露光領域ＥＥ内にあるようにレチクルステージ１２０をＹ方向に駆動する。そして、図８（ａ）に示すように、ウェハマーク１４４が、点Ｌ、点Ｒの露光位置に設定されるようにウェハステージ１４０を駆動して、点Ｌ及び点Ｒのフォーカス計測を行う。
【００５３】
点Ｌ及び点Ｒのフォーカス計測が終了した後に、図８（ｂ）に示すように、点Ｃが露光領域ＥＥの所定のＹ方向の像高になるように、レチクルステージ１２０をＹ方向に駆動する。そして、上述したのと同様に、ウェハステージ１４０を駆動し、同じウェハマーク１４２及びセンサーにてＣ点のフォーカス計測を行う。露光領域ＥＥ内に平面状に形成される３点の像高でのフォーカス計測を行うことで、露光像面の平面性を求めることができる。従来では、Ｒ側基準プレートに平面状にレチクルマークを配置しなければ、露光像面の平面性を求めることができず、Ｒ側基準プレートの大型化が避けられない。それに対して、本実施形態では、Ｒ側基準プレート１２２上に配置されたレチクルマーク１２４は、略一直線状に配置してあるため小型化に寄与すると共に、レチクルステージ１２０を駆動して必要な計測像高に送り込み、多点のフォーカス計測を行うようにしており、任意の位置での像面計測が可能となっている。
【００５４】
また、図９に示すように、露光領域ＥＥの形状が矩形形状である場合には、Ｒ側基準プレート１２２上のＸ方向に略一直線状に配置されたレチクルマーク１２４は、露光領域ＥＥ内に同時に設定することができる。即ち、露光領域ＥＥ内の同一像高において３点以上の複数の計測点でのフォーカス計測が可能である。
【００５５】
Ｙ方向の傾き計測を行う場合には、Ｙ方向にレチクルステージ１２０を駆動すると露光領域ＥＥ内で異なるＹ方向の像高、且つ、Ｘ方向に複数の計測点のフォーカス計測が可能である。従って、より高精度な傾き計測が可能である。
【００５６】
なお、透過型のレチクルＲＴを用いる露光装置１００だけではなく、図１０に示すような、反射型のレチクルＲＴ’を用いるＸ線等の極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を光源部１１２’とした露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」とする。）１００Ａでも、複数の反射型のレチクルマーク１２４’を略一直線状にＲ側基準プレート１２２上に配置することで、上述したのと同様に、露光像面とウェハステージ１４０の走り面との校正を行うことができる。ここで、図１０は、図１に示す露光装置１００の変形例である露光装置１００Ａの構成を示す概略ブロック図である。
【００５７】
更に、ＥＵＶ露光装置１００Ａでは、投影光学系１３０’が反射型光学部材（ミラー）で構成され、基本的に色収差が発生しないので、キャリブレーション用の光は露光光源と同じ波長である必要がない。これにより、ＥＵＶ光を透過するようなウェハマーク１４４を構成することが困難な場合には、キャリブレーション用の光源として、露光波長より比較的長く、且つ、ウェハマーク１４４を構成しやすい波長の光源を別に設けてもよい。なお、かかる光源としては、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザーや波長約２６６ｎｍのＹＡＧレーザーなどの高調波レーザーを用いるとよい。
【００５８】
露光において、光源部１１２から発せられた光束は、照明光学系１１４によりレチクルＲＴを、例えば、ケーラー照明する。レチクルＲＴを通過してレチクルパターンを反映する光は投影光学系１３０によりウェハＷに結像される。露光装置１００は、投影光学系１３０の露光像面とウェハステージ１４０の走り面を合致させることができるため高精度なフォーカスキャリブレーションを実現可能であり、高いスループットで経済性よく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。
【００５９】
次に、図１１及び図１２を参照して、上述の露光装置１００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（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、マスク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。
【００６０】
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１００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１００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。
【００６１】
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】
【００６２】
【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】レチクルステージ上に載置されたレチクルとＲ側基準プレートの配置関係を示す概略平面図である。
【図３】レチクルマークの一例を示す概略平面図である。
【図４】基準参照面を用いた場合のフォーカス・レベリング検出系の計測点の校正を説明するための図である。
【図５】図１に示す露光装置のフォーカス・レベリング検出系の計測点の校正を説明するための図である。
【図６】ＴＴＬ光学系が検出するウェハマーク１４４を透過する光の光量を示すグラフである。
【図７】投影光学系の結像面に対するウェハステージの走り面のズレを計測する方法を説明するための図である。
【図８】露光領域の形状が円弧形状の場合のフォーカス計測を説明するための図である。
【図９】露光領域の形状が矩形形状の場合のフォーカス計測を説明するための図である。
【図１０】図１に示す露光装置の変形例である露光装置の構成を示す概略ブロック図である。
【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】従来の走査型露光装置の構成を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１００                露光装置
１１０                照明装置
１１２                光源部
１１４                照明光学系
１２０                レチクルステージ
１２２                Ｒ側基準プレート
１２４                レチクルマーク
１３０                投影光学系
１４０                ウェハステージ
１４２                Ｗ側基準プレート
１４４                ウェハマーク
１５０                フォーカス・レベリング検出系
１５２                照明部
１５４                検出部
ＲＴ                  レチクル
ＷＦ                  ウェハ
【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８】
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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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