(57)【要約】反射率分布に起因する悪影響を排除して高精度なフォーカス調整を実施する。基板上の計測箇所に検知光を照射し、計測箇所で反射した反射光を受光して、基板表面の法線方向の位置情報を計測する。基板上の計測箇所における検知光の反射率分布により生じる位置情報の誤差成分を計測するステップと、計測した誤差成分に基づいて、法線方向の位置情報を補正するステップとを有する。
2004047156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上の計測箇所に検知光を照射し、前記計測箇所で反射した反射光を受光して、前記基板表面の法線方向の位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記基板上の前記計測箇所における前記検知光の反射率分布により生じる前記位置情報の誤差成分を計測するステップと、
計測した前記誤差成分に基づいて、前記法線方向の位置情報を補正するステップとを有する位置計測方法。
【請求項２】
請求項１記載の位置計測方法において、
前記検知光を受光したときに得られる検出信号の強度に基づいて前記誤差成分を演算するステップを更に有する位置計測方法。
【請求項３】
請求項２記載の位置計測方法において、
前記基板表面の前記検知光の計測方向に沿った複数の点における前記検出信号の強度分布に基づいて前記誤差成分を演算する位置計測方法。
【請求項４】
請求項３記載の位置計測方法において、前記複数点で前記検知光が互いに重複する位置計測方法。
【請求項５】
請求項１記載の位置計測方法において、
前記基板の表面形状を計測するステップと、
計測した前記表面形状と設計上の表面形状とを比較した結果に基づいて、前記誤差成分を求めるステップとを有する位置計測方法。
【請求項６】
請求項１記載の位置計測方法において、
前記基板の表面を平坦化するステップと、
前記検知光を用いて前記基板表面の位置情報を計測するステップと、
計測した前記位置情報を前記誤差成分として設定するステップとを有する位置計測方法。
【請求項７】
請求項６記載の位置計測方法において、
計測した前記位置情報に基づいて前記基板の姿勢を算出するステップと、
算出した前記姿勢と所定のしきい値とを比較した結果に基づいて前記姿勢を補正するステップとを有する位置計測方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の位置計測方法において、
前記基板上の複数の計測箇所に対して複数の前記検知光をそれぞれ照射し、
前記複数の計測箇所のそれぞれにおいて前記誤差成分を計測する位置計測方法。
【請求項９】
露光光によりマスクのパターンを基板に露光する露光方法において、
請求項１から８のいずれか一項に記載の位置計測方法により前記位置情報を計測し、その計測結果に基づいて前記基板の面位置を調整する露光方法。
【請求項１０】
請求項９記載の露光方法において、
前記露光前に前記誤差成分を記憶するステップと、
前記マスクと前記基板とを同期移動させつつ前記基板を露光するステップと、
前記同期移動中に検出した前記位置情報と前記記憶した誤差成分に基づいて前記基板を駆動するステップとを有する露光方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の露光方法において、
前記同期移動時に前記位置情報を検出する前記基板上の検出位置に基づいて前記誤差成分の計測位置を設定する露光方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の露光方法において、
前記位置情報を計測するための複数の検知光のうち、前記同期移動時に前記位置情報を計測する検知光を用いて前記誤差成分を計測する露光方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２のいずれかに記載の露光方法において、
複数の前記同期移動方向のそれぞれについて前記誤差成分を記憶する露光方法。
【請求項１４】
基板上の計測箇所に検知光を照射し、前記計測箇所で反射した反射光を受光して、前記基板表面の法線方向の位置情報を計測する位置計測装置であって、
前記基板上の前記計測箇所における前記検知光の反射率分布により生じる前記位置情報の誤差成分を記憶する記憶装置と、
記憶された前記誤差成分に基づいて、前記法線方向の位置情報を補正する補正装置とを有する位置計測装置。
【請求項１５】
露光光によりマスクのパターンを基板に露光する露光装置において、
前記基板の面位置情報を計測する装置として、請求項１４記載の位置計測装置が用いられる露光装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の露光装置において、
補正された前記位置情報に基づいて前記基板を駆動させるとともに、前記マスクと前記基板とを同期移動させて前記パターンを前記基板に露光させる制御装置を有する露光装置。
【請求項１７】
マスクと基板とを同期移動することによって、前記マスクのパターンを前記基板上の複数の区画領域に投影する露光装置において、
前記基板上に検知光を照射し、その反射光を検出することによって前記同期移動中に前記基板の面位置を検出する面位置検出装置と、
前記基板上の区画領域内の表面状態の分布情報を、前記同期移動方向に応じて記憶する記憶装置と、
前記面位置検出装置の検出結果と前記記憶装置に記憶された分布情報とに基づいて前記基板の面位置を設定する制御装置とを有する露光装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の露光装置において、
前記区画領域内の表面状態は、前記区画領域内における前記検知光の反射率、及び前記区画領域内に存在する段差との何れか一方である露光装置。
【請求項１９】
請求項１７または１８記載の露光装置において、
前記記憶装置は、同じプロセスプログラムを有する複数の基板中に存在する複数種類の区画領域のそれぞれにおいて、前記表面状態の分布情報を記憶する露光装置。
【請求項２０】
マスクと基板とを同期移動して、投影光学系を介してマスクのパターンを基板上に転写する露光方法であって、
前記基板上に照射される検知光の反射光を受光して前記基板の法線方向の位置情報を計測するときに前記基板の反射率分布に起因して生しる誤差成分を計測するステップと、
前記同期移動時に前記計測した誤差成分を用いて前記投影光学系の像面と前記基板との位置関係を調整するステップとを有する露光方法。
【請求項２１】
マスクと基板とを同期移動して、投影光学系を介してマスクのパターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記基板上に照射される検知光の反射光を受光して前記基板の法線方向の位置情報を計測する位置検出系と、
前記位置検出系による前記位置情報の計測時に前記基板の反射率分布に起因して生じる誤差成分を用いて、前記投影光学系の像面と前記基板との位置関係を調整する調整装置とを備える露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、基板に検知光を照射することで基板表面の法線方向の位置情報を計測する位置計測方法及び位置計測装置、並びに半導体素子や液晶表示素子などのデバイスの製造工程で使用される露光方法及び露光装置に関する。
本出願は、日本国特許出願２００２−３３６７７８号を基礎としており、その内容を本明細書に組み込む。
【背景技術】  半導体素子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等の各種デバイスは、従来からプレーナ技術を応用して形成されており、プレーナ技術にはフォトリソグラフィ技術が必要不可欠である。これらのデバイスをフォトリソグラフィ技術を用いて製造する際に、マスク又はレチクルのパターン像を投影光学系を介して、フォトレジスト等の感光材料が塗布されたウエハ又はガラス基板等の感光基板上に露光する露光装置が使用されている。
一般的に露光装置は、微細なパターンを形成するうえで必要な解像度を得るため、開口数（Ｎ．Ａ．）が大きく焦点深度の浅い投影光学系が使用される。よって、微細な回路パターンを高い解像度で転写するためには、感光基板の表面を投影光学系の結像面（焦点深度（ＤＯＦ）内）により正確、且つ確実に合わせ込む必要がある。このため、露光装置は、投影光学系の光軸方向（基板表面の法線方向）の感光基板表面の位置と傾きとを検出するフォーカス検出系と、検出された高さ及び傾きに基づいて感光基板表面の位置を含めた感光基板の姿勢を調整する調整機構から構成される合焦機構を備えている。
この種の露光装置では、例えば特開平１０−２７０３０３号公報及び対応する米国特許第６４５５２１４号に開示されているように、ウエハに対して垂直ではない任意の角度をもった斜め方向から焦点検出用のスリット状検知光をウエハに入射させ、ウエハ表面からの反射光を受光部となる検出器に導く、いわゆる斜入射反射型のフォーカス検出系（位置計測装置）が多く用いられている。このフォーカス検出系では、送光スリットを介して検知光がウエハに照射される、即ちウエハ表面にスリット像が形成され、そのスリット像がウエハ表面で反射し受光用の開口（スリット形状）に再結像されるが、ウエハ表面の位置が法線方向に変位したときに、受光スリット上で検知光（再結像されたスリット像）がフォーカス検知系の光軸方向と直交する方向に横ずれすることになる。そのため、この横ずれ量を、つまりスリット像（検知光）の光量重心の位置の変化を検知することでウエハ表面の投影光学系の光軸方向の位置、すなわちフォーカス方向の位置を計測している。
ところで、近年、半導体デバイスの更なる微細化に伴い、投影光学系の開口数が大きくなり焦点深度が益々小さくなっている。そのため、投影光学系の投影視野内でレチクルのパターン像が投影される露光領域（即ち、露光光の照射領域）の全面で，ウエハ表面が投影光学系の焦点深度内に収まるようにウエハ表面の平坦度を向上させる様々な努力がなされている。例えば、ウエハに対しては、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）と称される表面の平坦化処理を施すことで、レジスト塗布時のウエハ表面の平坦度を向上させることが可能である。ところが、このように平坦度向上により表面形状に変化がないにも拘わらず、種々の要因によりフォーカス検出値に誤差（以下、フォーカス誤差と称する）が含まれることがある。
このフォーカス誤差を生じさせる一因としては、薄膜多重干渉が挙げられる。この薄膜多重干渉は、レジストの膜厚、デバイス部分である下地の構造、レジストと下地との光学定数（屈折率、消衰係数）に起因して、レジスト表面での反射光と下地からの反射光とが干渉するものである。半導体デバイスは、Ｓｉや金属配線部分、層間絶縁膜としてのＳｉＯ２やＳｉＮ等から形成されているが、ＳｉＯ２、ＳｉＮはレジストとほぼ同じ光学定数を有し、フォーカス検出用の検知光（例えば、ハロゲンランプから発生する照明光）の波長において誘電体となるため多重千渉を起こしやすくなる。特に、下地に反射率の高い部分（例えば、金属配線など）が存在すると、ウエハでの反射光強度に占める下地での反射光強度の割合、即ちレジスト表面での反射光強度に対する下地での反射光強度の比率が相対的に増大することになる。このため、ウエハで反射される検知光の受光スリット上での光量重心位置は、ほとんど全てがレジスト表面からの反射光のみの場合における光量重心位置から横ずれし、これがフォーカス位置の検出誤差となってしまう。
また、上記フォーカス誤差を生じさせる他の一因としては、フォーカス検出系の調整誤差が挙げられる。フォーカス検出系が理想状態から外れて調整されると、受光スリット位置が焦点位置からずれてしまう。このため、スリット像は点像の集合であるが、受光スリット位置において点像となるべきものが拡がりを持ち、点像を形成する光線に点像への入射角度による強度分布があればスリット像も横ずれ方向に強度分布を持ってしまい、これがフォーカス検出値の誤差となってしまう。さらに、ウエハ表面に入射させるフォーカス検出系の検知光は、点像を形成する光線が送光レンズの開口数に応じて入射角を変えて入射しており、結果として反射光強度も反射・屈折の法則、または上述した薄膜多重干渉により強度分布を持ってしまう。そのため、スリット光全体で反射光強度の角度分布により、点像が結像されている場合には発生しないフォーカス誤差が生じてしまう。
そこで従来では、フォーカス検出系の検知光を８０°以上の大きな入射角で入射させることにより、レジスト表面における反射率を大きくしたり、また波長帯域幅のある光源（ハロゲンランプ等）を用いることで干渉による誤差が生じない波長の強度分布を増やすといった工夫により薄膜多重干渉によるフォーカス誤差を極小化している。また、調整誤差に関しては、フォーカス誤差が投影光学系の焦点深度に対して小さくなるように光学系の調整を厳密に行っていた。そして、入射角の違いに関しては、入射光束の開口数が小さい（例えば百分の一レベル）フォーカス光学系とすることで、像を形成する光線の入射角がほとんど変わらないようにし、反射率の違いが生じない工夫をしていた。
しかしながら、上述のフォーカス誤差を生じさせる要因の他に、以下のような問題が存在する。
ウエハ表面において、フォーカス検出系によるスリット像の投影領域（即ち、検知光の照射領域）内で反射率が部分的に異なる、特にその領域内でフォーカス計測方向（ウエハがフォーカス方向に変位した場合にウエハ表面上で移動するスリット像の移動方向）に反射率分布が存在する場合、反射されたスリット像も受光スリット位置において横ずれの検出方向に強度分布を持つことになる。この場合、図１５に示すように、像強度分布に応じてスリット像の重心位置が中心から移動することで、ウエハ表面の実際の形状とは関係なくフォーカス方向にウエハの表面位置が変位したように計測され、正確な合焦調整に支障を来たしてしまう。また、生じる誤差がそれほど大きくなく、結果としてウエハ表面が焦点深度内に収まる量であっても、合焦調整時に不必要な傾斜補正がかかってしまう為、特にスキャンタイプ（同期走査型）の露光装置の場合、同期精度が悪化するという問題もある。
なお、半導体デバイスの微細化の進展によって、デバイスを構成する材料の変化や、レジストの膜圧が薄くなっていることに伴い、ウエハ上でのスリット像の投影領域（検知光の照射領域）内で反射率分布が生じやすくなっている、即ち薄膜多重干渉の状態が大きく異なるようになっている。
【発明の開示】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、反射率分布等のウエハ表面状態の分布に起因する悪影響を排除した高精度なフォーカス検出を実施できる位置計測方法、位置計測装置及び露光方法並びに露光装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図１３に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の位置計測方法は、基板上の計測箇所に検知光を照射し、計測箇所で反射した反射光を受光して、基板表面の法線方向の位置情報を計測する位置計測方法であって、基板上の計測箇所における検知光の反射率分布により生じる位置情報の誤差成分を計測するステップと、計測した誤差成分に基づいて、法線方向の位置情報を補正するステップとを有することを特徴とするものである。
また、本発明の位置計測装置は、基板上の計測箇所に検知光を照射し、計測箇所で反射した反射光を受光して、基板表面の法線方向の位置情報を計測する位置計測装置であって、基板上の計測箇所における検知光の反射率分布により生じる位置情報の誤差成分を記憶する記憶装置と、記憶された誤差成分に基づいて、法線方向の位置情報を補正する補正装置とを有することを特徴とするものである。
従って、本発明の位置計測方法及び位置計測装置では、予め基板上の計測箇所における検知光の反射率分布により生じる位置情報の誤差成分が既知であるので、検知光を用いて計測した基板表面の法線方向の位置情報から誤差成分を排除することができ、反射率分布に起因する悪影響を受けることなく基板を所定の位置に位置決めすることが可能になる。なお、誤差成分を求める方法としては、検知光を受光したときに得られる検出信号の強度に基づいて演算する方法や、基板の表面形状を（例えば別途計測装置で）実際に計測し、計測した表面形状と設計上の表面形状とを比較した結果（例えば両表面形状の差分）に基づいて求める方法、さらにはＣＭＰ等により基板表面を平坦化した場合には、計測した基板表面の位置情報をそのまま誤差成分として設定する方法等を採用することができる。
そして、本発明の露光方法は、露光光によりマスクのパターンを基板に露光する露光方法において、上記記載の位置計測方法により前記位置情報を計測し、その計測結果に基づいて基板の面位置を調整することを特徴とするものである。
また、本発明の露光装置は、露光光によりマスクのパターンを基板に露光する露光装置において、基板の面位置情報を計測する装置として、上記の位置計測装置（２１）が用いられることを特徴とするものである。
従って、本発明の露光方法及び露光装置では、検知光に対する基板表面の反射率分布に悪影響を及ぼされることなく基板の面位置情報を高精度に計測することができ、基板表面を露光光の光軸方向に正確に位置決めすることが可能になる。そのため、例えば焦点深度が浅い投影光学系等を用いた場合でも、基板表面を焦点深度内に合わせ込むことが可能になり、必要なコントラスト（解像度）を容易に得ることができる。また、生じるフォーカス誤差が結果として基板表面を焦点深度内におさまるような量であっても、スキャンタイプ（同期走査型）の露光装置の場合、不要な傾斜補正が行われないので、同期精度が悪化することなく露光できることになる。
また、本発明の露光装置は、マスクと基板とを同期移動することによって、マスクのパターンを基板上の複数の区画領域に投影する露光装置において、基板上に検知光を照射し、その反射光を検出することによって同期移動中に基板の面位置を検出する面位置検出装置と、基板上の区画領域内の表面状態の分布情報を、同期移動方向に応じて記憶する記憶装置と、面位置検出装置の検出結果と記憶装置に記憶された分布情報とに基づいて基板の面位置を設定する制御装置と、を有することを特徴としている。
従って、本発明の露光装置では、基板上の区画領域に対してどの同期移動方向を選択した場合でも、同期移動方向に応じて区画領域内の表面状態の分布情報により基板の面位置を補正した状態で設定することができる。そのため、基板上の表面状態や同期移動方向により悪影響を及ぼされることなく基板の面位置を露光光の光軸方向（投影光学系の結像面）に正確に位置決めすることが可能になる。そのため、例えば焦点深度が浅い投影光学系等を用いた場合でも、基板表面を焦点深度内に合わせ込むことが可能になり、いわゆる走査露光を実施した場合であっても不要なウエハ面の傾斜補正が行われないので、同期精度を悪化させることなく露光でき、必要なコントラスト（解像度）を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。
図２は同露光装置を構成するウエハステージの概略を示す斜視図である。
図３は斜入射方式の多点フォーカス位置検出系の構成を示す図である。
図４Ａはウエハの転写面に投影されたフォーカス計測点及び露光領域の図であり、図４Ｂはショット領域と照明領域との関係を示す図である。
図５Ａ及び５Ｂは、それぞれデバイスパターンとフォーカス計測点との位置関係を示す図である。
図６はウエハステージの制御系を示す図である。
図７Ａはフォーカス計測点と反射率の異なる領域との位置関係を示す図であり、図７Ｂ及び７Ｃは受光した光強度を示す図である。
図８Ａ及び８Ｂは、計測間隔が異なる場合の、位置と光強度との関係を示す図である。
図９はフォーカス誤差計測に係るフローチャート図である。
図１０はフォーカス計測が行われる経路及び計測位置を概略的に示す図である。
図１１Ａはスキャン中のセンサ位置を示す図であり、図１１Ｂはそのときのセンシング値を示す図である。
図１２は別形態のフォーカス補正方法を示すフローチャート図である。
図１３は別形態のフォーカス補正方法を示すフローチャート図である。
図１４は本発明の一実施形態による露光装置を用いてデバイスを製造する際のフローチャート図である。
図１５は反射率分布とフォーカス誤差との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の位置計測方法、位置計測装置及び露光方法並びに露光装置の実施の形態を、図１ないし図１４を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態による露光装置の概略構成を示す図である。尚、以下の説明においては、図１中に示されたＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１に示したＸＹＺ直交座標系では、所定のパターン領域が形成されたマスクとしてのレチクルＲと、上面にフォトレジストが塗布された基板としてのウエハＷとが走査露光時に移動される方向（同期移動方向）をＹ軸方向、レチクルＲの平面内でＹ軸と直交する方向をＸ軸方向、レチクルＲ（ウエハ表面）の法線方向をＺ軸方向に設定してある。図１中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。
なお、以下では図示省略された照明光学系によってレチクルＲ上で露光光ＥＬが照射される領域を「照明領域」と称し、投影光学系ＰＬに関してその照明領域と共役で、投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上で露光光ＥＬが照射される領域を「露光領域」と称する。また、本実施形態の露光装置（図１）はステップ・アンド・スキャン方式にてウエハＷ上の複数のショット領域（区画領域）にそれぞれレチクルＲのパターンを転写する走査型露光装置であり、前述の照明領域はレチクルＲ上で照明光学系の光軸（投影光学系ＰＬの光軸ＡＸと一致）を中心としてＸ軸方向に延びる矩形領域である。
図１において、図示省略された照明光学系は、レチクルＲの照明条件を可変とする成形光学系、オプティカルインテグレータ、及びレチクルＲ上の照明領域を規定するブラインド（可変視野絞り）などを含み、不図示の光源（エキシマレーザなど）から発生する露光光ＥＬをほぼ均一な照度で前述の照明領域に照射する。投影光学系ＰＬは、第１面（物体面）に配置されるレチクルＲのパターンのうち、照明領域内のその一部の像を第２面（結像面）上の露光領域内に生成し、表面が第２面とほぼ一致して配置されるウエハＷ上にその像が転写される。ウエハＷ上の各ショット領域にレチクルＲのパターンを転写する走査露光では、照明領域に対するレチクルＲの相対移動と露光領域に対するウエハＷの相対移動とが同期して行われ、そのパターンの全面が露光光ＥＬで照射されるとともに、投影光学系ＰＬを介して各ショット領域に露光光ＥＬが照射される。この際、照明領域に対してレチクルＲはＹ軸の正の方向又は負の方向に一定速度Ｖで走査されるのに同期してウエハＷはＹ軸の負の方向又は正の方向に一定速度Ｖ／β（１／βは投影光学系ＰＬの縮小倍率）で走査される。
上記レチクルＲは、レチクル微小駆動ステージ１上に真空チャック等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ１は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な面内（ＸＹ平面）でＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び回転方向（θ方向）にそれぞれ微動可能であり、高精度にレチクルＲの位置制御を行う。レチクル微小駆動ステージ１は、Ｙ軸方向に駆動自在なレチクルＹ駆動ステージ２上に載置されており、レチクルＹ駆動ステージ２はレチクル支持台３上に載置されている。上記レチクル微小駆動ステージ１上には移動鏡４が配置され、レチクル支持台３上に配置された干渉計５によって、常時レチクル微小駆動ステージ１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び  θ  方向の位置がモニターされている。干渉計５により得られた位置情報Ｓ１は主制御系２０に供給されている。
一方、ウエハＷはウエハステージ上に載置されている。図２は、ウエハステージの概略構成を示す斜視図である。ウエハＷは、真空吸着を行うウエハホルダ６を介してＺチルト  θ  ステージ７上に保持され、Ｚチルト  θ  ステージ７はそれぞれＺ軸方向に可動な３個のアクチュエータ（例えば、ボイスコイルモータ、ＥＩコアなど）８ａ〜８ｃを介してＸＹステージ９上に載置されている。この場合、３個のアクチュエータ８ａ〜８ｃの駆動量を同一とすることによって、Ｚチルト  θ  ステージ７をＺ軸方向に移動でき、それら３個のアクチュエータ８ａ〜８ｃの駆動量を独立に設定することによってＺチルト  θ  ステージ７のＸ軸の周りの傾斜角、及びＹ軸の周りの傾斜角を制御できる。また、それら３個のアクチュエータ８ａ〜８ｃとは別のアクチュエータ（不図示）によって、Ｚチルト  θ  ステージ７は所定範囲内でＺ軸の周りに回転できるように構成されている。また、ＸＹステージ９は、例えばリニアモータによって、Ｚチルト  θ  ステージ７をＹ軸方向に一定速度で移動できると共に、Ｘ軸及びＹ軸方向にそれぞれステップ移動できるように構成されている。これらウエハホルダ６、Ｚチルト  θ  ステージ７、アクチュエータ８ａ〜８ｃ、及びＸＹステージ９によりウエハステージが構成されている。
Ｚチルト  θ  ステージ７上には移動鏡１０が固定され、外部に配置された干渉計１１により、Ｚチルト  θ  ステージ７のＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び  θ  方向の位置がモニターされ、千渉計１１により得られた位置情報も主制御系２０に供給されている。ここで、図２に示すように、Ｚチルト  θ  ステージ７のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置情報を計測するために、Ｚチルト  θ  ステージ７上には移動鏡１０Ｘ及び移動鏡１０Ｙが配置され、これらの移動鏡１０Ｘ，１０Ｙに対面した位置に干渉計１１Ｘ及び干渉計１１Ｙがそれぞれ配置されている。なお、移動鏡１０をＺチルト  θ  ステージ７に固定する代わりに、ウエハステージ、例えばＺチルト  θ  ステージ７の端面（側面）を鏡面加工して得られる反射面を用いてもよい。また、干渉計１１はＺ軸回りの回転量だけでなく、Ｘ軸及びＹ軸回りの各回転量を計測可能としてもよい。
主制御系２０は、ウエハ駆動装置１２等を介してＺチルト  θ  ステージ７及びＸＹステージ９の位置決め動作を制御するとともに、装置全体の動作を制御する。また、ウエハＷ側の干渉計１１によって計測される座標により規定されるウエハ座標系と、レチクルＲ側の干渉計５によって計測される座標により規定されるレチクル座標系との対応をとるために、Ｚチルト  θ  ステージ７上であってウエハＷの近傍に基準マーク板１３が固定されている。この基準マーク板１３上には各種基準マークが形成されている。
本実施形態の露光装置は、レチクルＲの上方に配置され、基準マーク板１３上の基準マークとレチクルＲ上のマークとを同時に検出するためのレチクルアライメント系１４、１５を備えている。本実施形態のレチクルアライメント系１４、１５は、前述の露光光ＥＬをアライメント光として用いてそれら２つのマークの像を撮像索子で検出する画像処理方式であるとともに、レチクルＲからの検出光を各々に導くための偏向ミラー１６、１７が移動自在に配置されている。これらの偏向ミラー１６、１７は、露光シーケンスが開始されると、主制御系２０からの指令のもとで、ミラー駆動装置１８、１９によりそれぞれ露光光ＥＬの光路外に退避される。また、投影光学系ＰＬの側方にはウエハＷのＺ軸方向（光軸方向、法線方向）の位置情報及びＸＹ平面（投影光学系ＰＬの結像面）に対するウエハＷの傾斜角、すなわちウエハＷの面位置を計測するための位置計測装置（面位置検出装置）として斜入射方式の多点フォーカス検出系２１が設けられている。
次に、ウエハＷの傾斜角を計測するための斜入射方式の多点フォーカス位置検出系２１について説明する。図３は、斜入射方式の多点フォーカス位置検出系２１の構成を示す図である。尚、図３においては、図１に示した部材の一部を省略して図示を簡略化している。図３に示した斜入射方式の多点フォーカス位置検出系２１には、露光光ＥＬとは波長が異なりウエハＷ上のフォトレジストを感光させない照明光が、図示省略された照明光源から光ファイバ束２５を介して導かれている。光ファイバ束２５から射出された照明光は、集光レンズ２６を経てスリット状の開口パターンが複数形成されたパターン形成板２７を照明する。
パターン形成板２７を透過した照明光は、レンズ２８、ミラー２９、及び照射対物レンズ３０を経てウエハＷの転写面（フォトレジスト表面）に投影され、ウエハＷの転写面にはパターン形成板２７上の開口パターンの像（スリット像）が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜めに投影結像される。図４は、投影光学系ＰＬの下方に配置されたウエハＷの転写面に、パターン形成板２７に形成された開口パターンが結像される様子を示す図である。図４（ａ）において、符号ＥＦが付された矩形状の領域は前述した露光領域を示している。この露光領域ＥＦ内にレチクルＲのパターンの像が照射される。
パターン形成板２７は、ウエハＷ上でのフォーカス計測点の配置（個数や位置）及びフォーカス計測点での検知光の照射領域（パターン像）の形状や大きさを設定するものである。本実施形態におけるフォーカス計測点は、走査方向（同期移動方向）であるＹ方向及び非走査方向（ステップ移動方向）であるＸ方向に沿って所定間隔でそれぞれ７個ずつ（合計４９個）設定され、図４Ａに示すように４９個のフォーカス計測点に開口パターンの像（スリット像）ＡＦ１１〜ＡＦ１７、ＡＦ２１〜ＡＦ２７、…、ＡＦ７１〜ＡＦ７７（以下、適宜、単に符号ＡＦと称する）がそれぞれ投影されるように、パターン形成版２７はその開口パターンがフォーカス計測点の配置（図４Ａ）に対応して形成されている。さらに本実施形態では、フォーカス計測点に投影される開口パターンの像（スリット像）ＡＦはその長手方向が、図１のウエハＷの転写面上でＸ軸及びＹ軸に対して斜め（本例では４５度）に設定されている。なお、以下では開口パターンの像（スリット像）ＡＦをフォーカス計測点とも呼ぶことがある。。
ここで、フォーカス計測点に投影されるスリット像ＡＦの設定について簡単に説明する。
図５に示すように、ウエハＷ上の各ショット領域の一部に形成されるデバイスパターンＤＰは、通常Ｙ方向やＸ方向に沿って配置される。そのため、スリット像ＡＦをＹ方向（またはＸ方向）に沿って配置した場合、図５Ａに示すように、スリット像ＡＦが下地に形成されているデバイスパターンＤＰと部分的に重なることがある。この場合、デバイスパターンＤＰの存在により、スリット像ＡＦにおいては、幅方向（Ｘ方向）で検知光の反射率に大きな差が全長に亘って生じることになる。そのため、図５Ｂに示すように、スリット像ＡＦをＸ方向またはＹ方向と平行にならないように傾けることにより、反射率に差が生じる部分がデバイスパターンＤＰの境界周辺のみとなり、反射率差に起因する悪影響を極力小さくすることができる。
図３に戻り、ウエハＷで反射された照明光（反射光）は、集光対物レンズ３１、回転方向振動板３２、及び結像レンズ３３を経て受光器３４の受光面に再投影され、受光器３４の受光面には、パターン形成板２７上のパターンの像が再結像される。受光器３４の受光面には、パターン形成板２７と相似形に開口部が配列された遮光板（図示省略）が設けられる。ここで、主制御系２０は加振装置３６を介して回転方向振動板３２に振動を与えているので、受光器３４に投影される像の位置は遮光板に形成された開口部の長手方向に対して４５度傾いた方向、すなわち図３におけるＸ方向に振動する。この振動方向は、ウエハＷがＺ軸方向（投影光学系ＰＬの光軸方向）に変位したときにウエハＷ上でスリット像ＡＦが移動するフォーカス計測方向（Ｘ方向）と一致する。受光器３４の多数の受光素子からの検出信号は信号処理装置３５に供給される。信号処理装置３５は、供給されてくる各検出信号を加振装置３６の駆動信号で同期検波してフォーカス計測点ＡＦ１１〜ＡＦ７７のフォーカス位置にそれぞれ対応する４９個のフォーカス信号を得る。
ここで、図４Ａに示したように、フォーカス計測点ＡＦ３１〜ＡＦ３７及びＡＦ５１〜５７が露光領域ＥＦの周辺部に配置され、計測点ＡＦ４１〜ＡＦ４７が露光領域ＥＦの内部に配置されており、計測点ＡＦ１１〜ＡＦ１７、ＡＦ２１〜ＡＦ２７及び計測点ＡＦ６１〜ＡＦ６７、ＡＦ７１〜ＡＦ７７は、露光領域ＥＦ外に配置されている。これは、ウエハＷがＹ軸の正の方向に走査されている場合に計測点ＡＦ６１〜ＡＦ６７、ＡＦ７１〜ＡＦ７７における計測結果を用いて、これから露光される領域の形状（Ｚ軸方向に関する位置情報）を予め計測（先読み）するためである。また、同様にウエハＷがＹ軸の負の方向に走査されている場合に計測点ＡＦ１１〜ＡＦ１７、ＡＦ２１〜ＡＦ２７における計測結果を用いて、これから露光される領域の形状を予め計測するためである。そして、計測点ＡＦ１１〜ＡＦ１７、ＡＦ２１〜ＡＦ２７における計測結果又は計測点ＡＦ６１〜ＡＦ６７、ＡＦ７１〜ＡＦ７７における計測結果を用いてこれから露光される部分に対してウエハＷの姿勢制御を行うようにしている。
信号処理装置３５は、これら４９個のフォーカス信号（検出信号）に対して最小自乗近似等の各種演算処理を施して、露光領域ＥＦ内におけるウエハＷの転写面の傾斜角及びその転写面のフォーカス位置を求め主制御系２０に出力する。
次に、図１及び図２に示したウエハステージの制御系についてより詳細に説明する。図６は、ウエハステージの制御系を示す図であり、図１及び図２に示した部材と同一の部材には同一の符号を付してある。図６において、Ｚチルト  θ  ステージ７はその下部に配置された３個のアクチュエータ８ａ〜８ｃを介して支持されている。アクチュエータ８ａ〜８ｃは、それぞれ駆動部４１ａ〜４１ｃによって、各アクチュエータ８ａ〜８ｃの伸縮量がそれぞれ調整されることにより、Ｚチルト  θ  ステージ７上に設けられた不図示のウエハホルダ６上に載置されたウエハＷの転写面のフォーカス位置、走査方向の傾斜角、及び非走査方向の傾斜角を所望の値に設定することができる。各アクチュエータ８ａ〜８ｃの近傍にはそれぞれ、各アクチュエータのフォーカス方向の変位量を例えば０．００１μｍ程度の分解能で計測できる高さセンサ３８ａ〜３８ｃがそれぞれ取り付けられており、高さセンサ３８ａ〜３８ｃの計測結果は主制御系２０に出力される。尚、上記駆動部４１ａ〜４１ｃは図１に示したウエハ駆動装置１２内に設けられている。
本実施形態の主制御系２０は、レチクルＲに形成されたパターンの像を投影光学系ＰＬを介してウエハＷの転写面に転写する際にレチクルＲとウエハＷとを同期走査しているため、多点フォーカス位置検出系２１によって得られた転写面の形状及びフォーカス位置に応じて各種演算を行い、その結果に基づきウエハＷの姿勢及びＺ方向の位置を制御している。すなわち、ウエハＷの姿勢・位置を制御するために主制御系２０は、信号処理装置３５から出力されるウエハＷの転写面の傾斜角及びその転写面のフォーカス位置と、高さセンサ３８ａ〜３８ｃから出力されるアクチュエータ８ａ〜８ｃの変位量等に応じて駆動部４１ａ〜４１ｃの駆動を制御することにより、アクチュエータ８ａ〜８ｃを介してウエハＷのフォーカス位置及び姿勢を制御する。また、主制御系２０には各種演算結果等を記憶しておくための記憶装置４０が付設されている。
続いて、レチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷ上の転写面に転写するに先立って、予めウエハＷをＸＹ平面内で移動させつつ多点フォーカス位置検出系２１を用いてウエハＷの転写面のフォーカス調整を行う手順について説明する。ここで、フォーカス調整を実施する際には、多点フォーカス位置検出系２１により複数のフォーカス計測点でそれぞれ転写面のＺ方向の位置を計測するが、この計測結果には、既述したように、転写面の反射率分布に起因するフォーカス誤差が誤差成分として含まれることがある。
図７Ａに示すように、ウエハＷ上においてフォーカス計測点ＡＦが高反射率部ＨＲと低反射率部ＬＲとに跨っている場合、スリットの両端側の位置Ｐ１、Ｐ４は高反射率部ＨＲに位置しているため、この部分におけるフォーカス計測方向の反射光強度分布は図７Ｂに示すように、低反射率部ＬＲ内の位置Ｐ２におけるフォーカス計測方向の反射光強度分布に比べて大きくなる。また、フォーカス計測方向に関して両反射率部に跨る位置Ｐ３におけるフォーカス計測方向の反射光強度分布は、反射率に応じた強度分布となる。フォーカス位置検出系２１の受光器３４は、フォーカス計測点のスリット内の平均的な反射光強度を検出するため、図７Ｃに示すように、その検出信号は上記の位置Ｐ１〜Ｐ４（実際にはフォーカス計測方向と直交する方向全体）における反射光強度分布が合成（加算）され重心位置がずれることになる。フォーカス位置検出系２１のフォーカス検出方式は、例えば受光器３４上の開口部に対して振動するスリット像の最大振幅位置における検出信号（電圧値Ｖ）を計測する。この位置は、スリット像が開口部の両端部に位置するときの２ヶ所である。そして、計測した２つの検出信号（電圧値Ｖ）の差をフォーカス信号として用いる。この場合、スリット像の反射光に強度分布があると、各最大振幅位置での電圧値にそれぞれ誤差が生じてしまい、正確なフォーカス信号を得ることができなくなる。
また、フォーカス位置検出系２１のフォーカス検出方式が、例えばスリット像内の重心位置をフォーカス信号として用いるような場合、すなわちラインＣＣＤによる検出方式の場合、重心位置のずれはそのままフォーカス誤差となってしまう。
そのため、高精度にフォーカス調整を実施するために、露光前に予めこのフォーカス誤差を計測しておく。本実施の形態では、フォーカス計測点に照射した検知光の反射光を受光したときに得られる検出信号の強度に基づいてフォーカス誤差を計測している。以下では、まず各フォーカス計測点において反射率分布により生じるフォーカス誤差を計測する手順について説明する。
上述したように、フォーカス位置検出系２１により検出される一つのフォーカス計測点での検出信号は、当該フォーカス計測点における平均的な反射光強度であり、スリット内のフォーカス計測方向の反射率分布を示すものではない。また、無限小の幅を有するスリット（極細スリット）の検知光を用いて、フォーカス計測点におけるスリット像ＡＦの投影領域内を複数回計測すれば反射率分布を求めることが可能であるが、このような検知光を装備することは困難である。そこで、本実施の形態では、図８Ａに示すように、計測対象であるフォーカス計測点ＡＦと、この計測点ＡＦを挟んでフォーカス計測方向（本実施形態ではＸ方向）両側に所定間隔をあけた位置の計測点ＡＦＬ、ＡＦＲとでそれぞれ反射光の強度を計測する。ここで、図８Ａは３個のフォーカス計測点にそれぞれスリット像を投影して反射光の強度を計測する様子を示しているが、必ずしも３つのスリット像を投影しなくてもよく、例えば１個のフォーカス計測点のみにスリット像を投影し、ウエハＷをＸ方向に移動することで図８Ａの３個のフォーカス計測点に対応するウエハＷ上の３箇所でそれぞれ反射光の強度を計測するようにしてもよい。なお、少なくとも１個のスリット像ＡＦを用いて反射光強度を検出すべきウエハ上の計測箇所は３つに限定されるものではなく２つまたは４つ以上でも構わない。これら３点の計測結果から、例えば最小自乗法等の演算処理により反射率分布ｒ（ｘ）を求める。
ここで、次式（１）のように、フォーカス計測方向に１次で表される反射率分布がウエハＷの表面に存在する場合を考える。
ｒ（ｘ）＝ａｘ＋ｂ        …（１）
ある計測位置ｘにおいてフォーカス計測方向に幅Δを有するスリット像の反射光強度Ｉ（ｘ）は、以下のように算出される。
2004047156.tif 000003
Ａ０；入射光強度
式（２）から明らかなように、反射光強度Ｉ（ｘ）は反射率分布ｒ（ｘ）に比例しており、有限幅を有する検知光を用いて検出した反射率分布を、無限小幅の検知光で検出した反射率分布としても支障がない。
次に、式（３）のように、フォーカス計測方向に２次で表される反射率分布がウエハＷの表面に存在する場合を考える。
ｒ（ｘ）＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ        …（３）
この場合の反射光強度Ｉ（ｘ）は、以下のように算出される。
2004047156.tif 000004
ここで、下地の構造による変動が存在する場合でも、レジスト表面（ウエハ表面）での反射率が大きいということを考慮すると、一定した反射率成分ｃよりも２次の成分の変化率が小さいと見なすことができ、この場合反射光強度Ｉ（ｘ）は以下のように算出される。
2004047156.tif 000005
式（４）から明らかなように、２次で表される反射率分布の反射光強度Ｉ（ｘ）においても、反射率分布ｒ（ｘ）に比例しており、有限幅を有する検知光を用いて検出した反射率分布を、無限小幅の検知光で検出した反射率分布としても支障がない。これは、３次以上で表される反射率分布でも同様であるため、結果として、フォーカス位置検出系２１の検出信号（光強度）の強度分布を、ウエハＷ上の反射率分布として重心位置の算出に使用することができる。なお、フォーカス位置検出系２１のように、振動板（振動子）を用いる場合には、振動子の振動周波数に対する、倍の周波数成分がフォーカス検出信号となるため、反射光の強度はその振幅を検出することで得ることができる。
上記の方法で反射率分布ｒ（ｘ）が得られると、下記の重心算出の式（５）により、フォーカス計測点ＡＦからの反射光の重心位置ｃ（ｘ）を算出することができる。
2004047156.tif 000006
重心位置ｃ（ｘ）を算出したら、フォーカス検出原理に基づき、ウエハ表面への入射角  θ  において、フォーカス誤差ｅ（ｘ）は次式（６）で求めることができる。
ｅ（ｘ）＝（ｃ（ｘ）×ｔａｎθ）／２      …（６）
そして、主制御系２０は、演算して求めたフォーカス誤差ｅ（ｘ）をフォーカス計測点の座標（ウエハＷ上での反射光強度の計測位置）と対応させて記憶装置４０に記憶させる。
続いて、上記の位置計測方法を用いてウエハＷの転写面のフォーカス調整を行う手順について、図９に示すフローチャートを参照して説明する。
なお、フォーカス誤差計測は、基本的に全てのフォーカス計測点で実施するが、本実施の形態では、同期移動による走査露光時に実際にフォーカス計測が行われる計測点、換言すると、ウエハＷに照射される複数の検知光のうち、実露光時にフォーカス計測に用いられる検知光を使用する。具体的には、フォーカス計測点ＡＦ１１〜ＡＦ１７、ＡＦ２１〜ＡＦ２７、…、ＡＦ７１〜ＡＦ７７に照射される複数の検知光の中、便宜上、図４Ｂに示すように、ショット領域（区画領域）ＳＡ上で露光領域ＥＦの周辺部に配置されるフォーカス計測点ＡＦ５７、ＡＦ５４、ＡＦ５１、ＡＦ３１、ＡＦ３４、ＡＦ３７（以下、符号Ｓ１〜Ｓ６とする）に照射される検知光を用いるものとして説明する。
なお、フォーカス誤差計測を行うタイミングとしては、ロット処理の先頭やロット処理の合間等を選択することができる。ロット先頭で行う場合には、例えばＥＧＡ処理（エンハンスド・グローバル・アライメント；特開昭６１−４４４２９号公報及び対応する米国特許第４，７８０，６１７号参照）後にフォーカス誤差計測を行い、算出されたフォーカス誤差を投影光学系ＰＬの像面に対する補正量（オフセット値）とする。また、フォーカス誤差計測をロット処理の合間に行う場合は、計測対象となるウエハ（例えば、次に露光処理するロット内のウエハ）を取り出して露光装置内にセッティングし、上述と同様にウエハアライメント（ＥＧＡ）を行った後にフォーカス誤差計測を行ってその結果を記憶する。そして、そのロットが露光処理される時に、記憶された情報を読み出して、フォーカス位置を含むウエハの姿勢調整に反映させる。ここでは、ＥＧＡ処理後にフォーカス誤差計測を実施するものとする。
図９に示すように、ステップＳＴ０でロット先頭のウエハに対してＥＧＡ処理が終了すると、まずフォーカス誤差計測を実行するかどうかを判断し（ステップＳＴ１）、実行しない場合はステップＳＴ１０の露光処理に移行する。通常、ウエハＷ上にはレチクルＲのパターンが露光されるショット領域ＳＡが区画された状態で碁盤状に複数配列される。そのため、フォーカス誤差計測を実行する際には、計測対象とするショット領域を選択する（ステップＳＴ２）。
通常、ウエハＷにおける各ショット領域内の構造は同じであり、またプロセスプログラムも同じであることから、あるショット領域で生じるフォーカス誤差は他のショット領域でも生じる。そのため、全領域を計測できるショット領域を選択して計測すれば、計測したフォーカス誤差を他のショット領域に対しても適用することが可能である。ただし、計測精度をより向上させるためには、複数のショット領域に対して反射率分布を計測してもよい。
次に、ステップＳＴ３では上述したように、フォーカス位置検出系２１の検出信号を用いて、ウエハＷの表面状態の分布情報として反射率分布を計測する。
ここで、本実施の形態では、既述のように、図４Ａに示した複数のフォーカス計測点の中、図４Ｂに示すフォーカス計測点Ｓ１〜Ｓ６に照射される検知光を用いて、レチクルＲとウエハＷとの同期移動中にフォーカス計測が行われる経路に対して反射率分布の計測を実施する。より詳細には、本露光装置では、ショットマップデータからウエハＷ上で露光すべきショット領域ＳＡのサイズや位置、及びオートフォーカスアルゴリズムから走査露光時に使用されるフォーカス計測点（露光領域ＥＦの外側に設定される計測点を含んでもよい）が既知であるため、フォーカス計測の信号サンプリング間隔と同期移動速度（スキャン速度）とから、ウエハＷ上の計測位置も判明している。図１０には、走査露光時にフォーカス計測が行われる経路Ｋ及び計測位置Ｐ１１〜Ｐ１４が概略的に示されている。このように、反射率分布の計測は、フォーカス計測が行われる経路Ｋに関してはもちろんのこと、フォーカス計測が行われるウエハＷ上の位置Ｐ１１〜Ｐ１４に対して実施する。なお、図１０中の位置Ｐ１１とＰ１４との間隔は，走査方向（Ｙ方向）に関するウエハ上のショット領域の幅と同程度以下に設定されている。
また、各フォーカス計測点Ｓ１〜Ｓ６の位置は、精密な調整がなされているが、微小な調整誤差が含まれる可能性もある。図４Ｂに示すフォーカス計測経路（矢印が付された点線）の中、例えば左端に示される経路は、フォーカス計測点Ｓ３、Ｓ４のいずれか一方のみで反射率分布を計測することが可能であるが、この計測点の設定位置に誤差が含まれる場合はフォーカス計測を行う位置に対して、正確な反射率分布の計測を実施できない虞がある。そこで、本実施の形態では、全てのフォーカス計測点Ｓ１〜Ｓ６で反射率分布を計測し、各計測点毎にウエハＷの座標位置に対応させた反射率分布を記憶する（ステップＳＴ４）。
続いて、ステップＳＴ５では、設定された平均化回数の計測を実施したか否かを判断し、所定回数の計測が終了するまで上記ステップＳＴ３、ＳＴ４を繰り返す。反射率分布計測においては、計測再現性によるばらつきが生じるため、平均化効果でばらつきを小さくするために、一つのショット領域ＳＡに対して複数回の反射率分布計測を実施することで、補正精度を向上させることができる。次に、ステップＳＴ６では、選択したショット領域に対する計測が全て終了したか否かを判断し、計測が終了するまで上記ステップＳＴ３〜ＳＴ５を繰り返す。
そして、ウエハＷに対する全ての反射率分布計測が終了すると、続いて記憶した反射率分布、及び上記の式（５）、（６）を用いて演算することにより、各フォーカス計測点毎にウエハ（ショット領域）の座標位置に対応させてフォーカス誤差を算出する（ステップＳＴ７）。そして、算出したフォーカス誤差により、走査露光時のオフセットデータをフォーカス計測点の座標位置に対応させたマップを作成し記憶する（ステップＳＴ８）とともに、露光時の像面補正値を作成して（ステップＳＴ）、記憶装置４０に記憶させる。そして、これら一連のフォーカス誤差計測が終了すると露光処理（ステップＳＴ１０）に移行する。
この露光処理では、主制御系２０の制御の下、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲに形成されたパターンの像をウエハＷの転写面に転写する際に、多点フォーカス位置検出系２１を用いてフォーカス計測点にて転写面のフォーカス位置を計測しつつ、上記で算出したウエハＷの転写面の形状に応じてウエハＷの姿勢及びＺ位置を制御する。
ここで、同期移動中に、例えばフォーカス計測点Ｓ３（図４Ｂ参照）の計測結果が入力すると、主制御系２０は、記憶装置４０に記憶されているフォーカス誤差の中、フォーカス計測点Ｓ３により計測したフォーカス誤差（のマップ）を選択し、選択したフォーカス誤差を用いて計測結果を補正する。つまり、主制御系２０は、同期移動中に入力した計測値に対して、この計測値が得られたフォーカス計測点でのフォーカス誤差を用いて補正する。これにより、計測結果からフォーカス計測点を設定する際の調整誤差を排除することができる。
すなわち、主制御系２０は補正装置として、多点フォーカス位置検出系２１の計測結果を記憶装置４０に記憶しているフォーカス誤差（オフセットデータ）によってそれぞれ補正し、補正した計測値を用いて上記の演算処理を行うことにより、ウエハ表面の傾斜角及びフォーカス位置を算出する。例えば図１１（ａ）に示すように、フォーカス計測点Ｓ３により、本来一様な面位置を有するウエハを走査した際に、位置ＳＰ１と位置ＳＰ２との間に低反射領域ＬＲが存在する場合、フォーカス計測点Ｓ３における計測結果（センシング値）には、図１１Ｂに示すように、フォーカス誤差が含まれてしまう。そこで、予め記憶したフォーカス誤差を用いて計測結果を補正することで、図中二点鎖線で示すように、実際の面位置（面状態）に即した面位置情報を得ることができる。
そして、主制御系２０は、得られた結果に基づいてアクチュエータ８ａ〜８ｃをそれぞれ個別に駆動することにより、Ｚチルト  θ  ステージ７を介してウエハＷの面位置を調整することができる。このとき、主制御系２０は、多点フォーカス位置検出系２１の計測結果に対して、この計測点に対応するフォーカス誤差を用いる。このとき、フォーカス計測点にて実際にフォーカス位置が計測されたウエハ上の位置（実計測位置）と、記憶されているフォーカス誤差に対応するウエハ上の位置（誤差計測位置）とが一致している場合は、直接そのフォーカス誤差を用いて補正を行うが、その実計測位置と誤差計測位置とが一致しない場合には実計測位置に最も近い位置のフォーカス誤差を用いるか、もしくは実計測位置近傍２点のフォーカス誤差を用いて補間することにより、当該実計測位置のフォーカス誤差を算出し、得られたフォーカス誤差に基づいて補正を行う。なお、ウエハ表面の傾斜角及びフォーカス位置の詳細な算出方法は、例えば特開２００２−２７０４９８号公報、あるいは特開平９−８２６３６号公報及び対応する米国特許第６０８０５１７号などに開示されているため、ここでは省略する。
そして、１つのショット領域ＳＡの走査露光が終了すると、ウエハＷをステップ移動して次のショット領域の走査露光を開始する。以下、走査露光とステップ移動とを繰り返し実行して、ウエハＷ上の全てのショット領域にレチクルＲのパターンが転写されると、ウエハＷの露光処理が完了する。
以上のように、本実施の形態では、予め走査露光で使用するフォーカス計測点に対応して、走査方向（Ｙ方向）に関するウエハＷ（ショット領域）上の異なる位置でそれぞれ計測される反射率分布からフォーカス誤差を算出しているので、ウエハＷに対するフォーカス位置計測を実施する際には、反射率分布に起因する誤差成分を排除・補正することができ、ウエハＷの表面位置を容易に投影光学系ＰＬの結像面に位置決めすることが可能である。そのため、本実施の形態では、焦点深度の浅い投影光学系を用いた場合でも、正確な合焦調整により高解像度の露光処理を実現することが可能になる。
特に、本実施の形態では、フォーカス計測における検知光受光時の検出信号の強度に基づいてフォーカス誤差を計測しているので、反射率分布計測用の機器を別途設置する必要がなく、装置の小型化及び低価格化に寄与することができる。また、本実施の形態では、レチクルＲとウエハＷとの同期移動中（実露光時）にフォーカス計測を行う経路に対して、予めフォーカス誤差を計測するので、フォーカス誤差計測に要する時間を短縮することができ、生産効率の向上にも寄与できる。さらに、本実施の形態では、複数のフォーカス計測点に対してそれぞれフォーカス誤差を計測するとともに、各計測点毎にマップを作成・記憶させるので、同期移動中にフォーカス計測を実施するフォーカス計測点（フォーカス計測を行う際に用いる検知光）で得られた結果により補正を実施することで、フォーカス計測点の位置設定時の調整誤差による悪影響を排除することができ、より高精度なフォーカス調整を実施できる。
なお、上記実施の形態では、図８Ａに示したように、反射率分布ｒ（ｘ）を計測する際に、フォーカス計測点ＡＦ及びこの計測点ＡＦに間隔をあけた位置の計測点ＡＦＬ、ＡＦＲにおいて反射光の強度を計測する構成としたが、図８Ｂに示すように、フォーカス計測点ＡＦの他に、検知光が互いに重なる（フォーカス計測方向のスリット幅よりも小さいピッチの）複数点において反射光の強度を計測する構成としてもよい。このとき、例えばフォーカス計測点ＡＦに対してウエハＷをフォーカス計測方向に移動することで、図８Ｂの計測点ＡＦを含む複数点でそれぞれ反射光の強度を計測する。この場合、より微視的な反射率分布を得ることができ、例えば最小自乗近似法等により反射光強度分布が２次で変化している成分を算出可能であれば、反射率分布ｒ（ｘ）を２次として上記の光量重心を算出できる。
なお、検知光が互いに重なる複数点で反射光強度分布を計測する場合は、計測間隔が小さいので、式（５）のように積分処理することなく、下式（７）を用いて重心算出を実施してもよい。
2004047156.tif 000007
ｉ；反射光強度計測点ｘｉにおける反射光強度
また、上記の実施形態では、同期移動方向については特に言及しなかったが、実際には干渉計等により座標位置が得られるタイミングとウエハＷの姿勢及びＺ位置等を制御するタイミングとにギャップが生じる場合がある。このような場合には、同期移動方向に応じて反射率分布の計測結果が異なることがある。そのため、反射率分布及びフォーカス誤差を計測する際には、フォーカス計測点毎にマップを作成したのと同様に、同期移動方向毎に座標位置に対応させた反射率分布及びフォーカス誤差のマップを作成・記憶させ、フォーカス調整時には、同期移動方向に対応したマップを呼び出して、このマップに含まれるオフセット値を用いてフォーカス計測値を補正することが好ましい。なお、本実施形態ではショット領域内で走査方向（Ｙ方向）と平行な経路Ｋ上に離散的に設定される複数位置（本例では４つ）でそれぞれ反射率分布を計測するものとしたが、経路Ｋ上での反射率分布の計測位置の数は任意でよいし、例えば走査方向に関する前述のスリット像ＡＦの幅とほぼ同じピッチでウエハを走査方向に移動することで、走査方向に関するショット領域のほぼ全域に渡って反射率分布を計測してもよい。
続いて、本発明の他の実施形態について説明する。
上記の実施形態では、フォーカス計測に係る検知光の反射光を受光することでウエハ表面の反射率分布を算出・計測する構成としたが、ウエハＷの表面形状を予め実測し、その結果を用いて反射率分布により生じるフォーカス誤差分布を得ることも可能である。なお、以下の計測方法においても、計測精度を向上させるために、単一ショット領域内、複数のショット領域、同期移動方向毎等、複数回計測による平均化を行うことが好ましい。
例えば図１２に示すように、上述のフォーカス位置検出系２１を用いてウエハＷの表面形状を計測し（ステップＳＴ１１）、計測した表面形状と、静電容量センサ等のフォーカス位置検出系２１とは異なる計測器を用いて予め実測した表面形状との差分を反射率分布によるフォーカス誤差としてオフセット値を設定する（ステップＳＴ１２）ことも可能である。この場合、設定したオフセット値を用いてフォーカス計測結果を補正すれば（ステップＳＴ１３）、上記実施形態と同様に、反射率分布に起因する誤差成分を排除することができる。
また、近年のデバイス製造プロセスにおいては、上述したＣＭＰにより平坦化処理が設けられることが多いが、この処理により表面形状が平坦と見なせるウエハに対しては、図１３に示すように、平坦化処理を実施した後に（ステップＳＴ２１）、フォーカス位置検出系２１を用いてフォーカス計測を実施した際に（ステップＳＴ２２）、この計測値（位置情報、面位置情報）をフォーカス誤差として設定することもできる（ステップＳＴ２３）。この場合、ウエハのフラットネスを実測していないので、ウエハが平坦でない場合はフォーカス誤差分布に誤差が含まれることになる。しかし、ウエハホルダの平坦度やウエハ自身のグレード等により、計測時のウエハのフラットネスは概ね把握可能であるので、フラットネスに対応するしきい値を設定し、フォーカス計測結果にしきい値以上の変化が含まれる場合は、反射率分布に起因するフォーカス誤差が存在するとして補正を行うようにしてもよい。なお、例えばウエハのフラットネスを予め実測しておき、この実測されたフラットネスを用いて先に算出したフォーカス誤差分布を補正してもい。また、フォーカス位置検出系２１を用いてフォーカス計測を実施するとき、計測対象となるショット領域が所定の基準面（例えば、投影光学系ＰＬの結像面）に対して傾いていると、先に算出したフォーカス誤差分布にその傾向に起因した誤差が含まれることになる。そこで、例えばフォーカス計測に先立ってショット領域を基準面とほぼ平行に設定しておく、あるいはフォーカス誤差分布からその傾斜に起因した誤差を差し引くことが好ましい。
また、ウエハの姿勢制御に関しても、投影光学系ＰＬの焦点深度を考慮して傾斜の許容値を設定することができる。従って、この許容値をしきい値として設定し、フォーカス位置検出系２１の計測結果からフォーカス調整時のウエハＷの傾斜を算出したときに、しきい値を超える場合には、フォーカス位置検出系２１の計測結果に反射率分布に起因した誤差成分が含まれていると見なし、補正を行う手順とすることもできる。
なお、上述した特開２００２−２７０４９８号公報には、ショット領域ＳＡ内の段差情報を予め計測しておき、その状態に応じて露光処理時のフォーカス調整（合焦動作）モードを複数のモードから選択する技術が開示されている。
本実施の形態においても、上記の技術を適用し、ショット領域内の反射率分布計測時（反射率マップ計測時）に段差状態も併せて計測し、ショット領域内の段差に応じたフォーカス・レベリング補正マップを作成しておいてもよい。このフォーカス・レベリング補正マップも、先に述べた反射率分布により生じるフォーカス誤差に基づくマップ（以下、反射率マップ）と同様に、記憶装置４０に記憶しておけばよい。なお、反射率マップとフォーカス・レベリング補正マップとは、それぞれショット領域を露光するときの同期移動方向（スキャン方向；＋Ｙ方向及び−Ｙ方向）毎に作成し、記憶しておくことが好ましい。尚、フォーカス・レベリング補正マップには反射率分布により生じるフォーカス誤差が混入しているので、各フォーカス計測点において、反射率マップの値をフォーカス・レベリング補正マップの値から差し引くことにより、真のフォーカス・レベリング補正マップが得られることになる。露光時にはこの真の値のマップに基づいて、フォーカス・レベリング補正が行われる。
さらに、ウエハＷ内に存在するショット領域は、通常のショット領域、一部がウエハの周縁部に掛かるエッジショット、各種計測用のダミーショットであるＴＥＧショット等、反射率分布によるフォーカス誤差や段差状態が異なるショット領域が複数種類存在する。従って、これら複数種類のショット領域が存在するウエハではその種類毎に、反射率マップやフォーカス・レベリング補正マップを作成し、記憶しておくことが好ましい。
以上のことから、露光装置が記憶できる反射率マップとフォーカス・レベリング補正マップとのそれぞれの数は、プロセスプログラムに対応して、ショット領域の種類として、例えば８種類、これが同期移動方向（走査方向）に応じてそれぞれ２種類存在するため、合計８対（１６個）となる。この数は、ショット領域の種類に応じてさらに増やすことも可能である。
また、ショット領域に対して露光処理する場合、反射率マップとフォーカス・レベリング補正マップとのそれぞれに応じた補正を行うことになるが、フォーカス・レベリング補正マップに応じた合焦動作の制御モードとしては、例えば段差の中間部分が合焦面に合致するようにウエハホルダ６の高さ位置を制御する第１モード、及び所定の許容値を超えた段差部分についてはフォーカス位置検出系２１を用いた追い込みを行わない第２モードとが考えられる。そして、これらのモードをオペレータが適宜切り換えて設定できるようにしておくことが好ましい。
なお、上記実施の形態では、フォーカス位置検出系２１が振動子を用いる構成として説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＣＣＤを用いた画像処理方式や偏光変調素子を用いる方式等、他の検出原理によりフォーカス位置（及び反射率分布）を計測する方式としてもよい。
また、上記各実施形態ではフォーカス調整時にウエハＷを移動して、前述の露光領域ＥＦ内でウエハ表面を投影光学系ＰＬの結像面とほぼ合致させるものとしたが、ウエハの移動の代わりに、あるいはそれと組み合わせて、例えば投影光学系ＰＬの少なくとも１つの光学素子を駆動することで、投影光学系ＰＬの結像面を移動するようにしてもよい。
さらに、上記各実施形態では投影光学系ＰＬを介してレチクルＲのパターンの転写が行われる露光位置に配置される多点フォーカス位置検出系２１を用いて前述のフォーカス誤差を求めるものとしたが、例えば独立に可動な２つのウエハステージを有し、露光位置と、ウエハアライメント系によるマーク検出が行われる計測位置（アライメント位置）とにそれぞれウエハステージを配置して、露光動作と計測動作とをほぼ並行して実行可能な露光装置に本発明を適用し、その計測位置に配置される検出系を用いて前述のフォーカス誤差を求めるようにしてよい。ここで、計測位置に配置される検出系としては、例えば前述の多点フォーカス位置検出系２１と同様の構成のものを用いることができる。
このツインウエハステージ方式の露光装置では、計測位置にてその検出系を用いて前述の反射率分布とフォーカス位置とを計測するとともに、その反射率分布から得られるフォーカス誤差に基づいてその計測されたフォーカス位置を補正し、計測位置から露光位置に移送されるウエハの露光処理ではその補正されたフォーカス位置を用いてフォーカス調整が行われることになる。このとき、露光位置には前述の多点フォーカス位置検出系２１を設けなくてもよく、例えば投影光学系ＰＬ（又はそれを保持する架台）とウエハステージ（例えば、Ｚチルト  θ  ステージ７）とのＺ軸方向の間隔を計測する干渉計を用いてＺチルト  θ  ステージ７を駆動してもよい。また、計測位置では反射率分布のみを計測し、露光位置にて計測されるフォーカス位置を、その反射率分布から得られるフォーカス誤差を用いて補正して露光処理を実行するようにしてもよい。さらに、前述の如く平坦化処理が施されたウエハでは、計測位置にてその検出系を用いてフォーカス位置を計測して、この計測結果をそのままフォーカス誤差とし、計測位置から露光位置に移送されるウエハの露光処理ではそのフォーカス誤差を用いてフォーカス調整が行われることになる。なお、ツインウエハステージ方式の露光装置では、露光動作と並行して前述の反射率分布またはフォーカス位置を計測することが可能であるので、露光装置のスループットを低下させることなく、前述の複数回計測を行う、即ちフォーカス調整の精度向上を図ることができる。
なお、このツインウエハステージ方式の露光装置は、例えば特開平１０−２１４７８３号公報及び対応する米国特許第６，３４１，００７号、あるいは国際公開ＷＯ９８／４０７９１号及び対応する米国特許第６，２６２，７９６号などに開示されており、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、その米国特許の開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
また、上記実施形態では多点フォーカス位置検出系２１を用いてウエハの反射率分布を計測するものとしたが、多点フォーカス位置検出系と異なるセンサ（検出系）、あるいは露光装置とは別の計測装置などを用いて反射率分布を計測し、この計測した反射率分布に基づいて前述のフォーカス誤差を算出するようにしてもよい。
なお、本実施の形態の基板としては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハＷのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板や、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。
露光装置としては、レチクルＲとウエハＷとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニング・ステッパー；ＵＳＰ５，４７３，４１０）の他に、レチクルＲとウエハＷとを静止した状態でレチクルＲのパターンを露光し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）にも適用することができる。また、本発明はウエハＷ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写するステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。さらに、本発明はミラープロジェクション・アライナー、例えば国際公開ＷＯ９９／４９５０４などに開示される、投影光学系ＰＬとウエハとの間に液体（例えば純水など）が満たされる液浸型露光装置などにも適用できる。
露光装置の種類としては、ウエハＷに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
また、露光光の光源として、超高圧水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０４．ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）、Ａｒ２レーザ（１２６ｎｍ）のみならず、Ｘ線、あるいは電子線やイオンビームなどの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ６）、タンタル（Ｔａ）を用いることができる。また、ＹＡＧレーザや半導体レーザ等の高調波などを用いてもよい。
例えば、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、かつ非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を露光光として用いてもよい。なお、単一波長レーザの発振波長を１．５４４〜１．５５３μｍの範囲内とすると、１９３〜１９４ｎｍの範囲内の８倍高調波、即ちＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られ、発振波長を１．５７〜１．５８μｍの範囲内とすると、１５７〜１５８ｎｍの範囲内の１０倍高調波、即ちＦ２レーザとほぼ同一波長となる紫外光が得られる。
また、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ）光を露光光として用いてもよく、ＥＵＶ露光装置では反射型レチクルが用いられ、かつ投影光学系が複数枚（例えば３〜６枚程度）の反射光学素子（ミラー）のみからなる縮小系となっている。
投影光学系ＰＬは、縮小系のみならず等倍系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬは屈折系、反射系、及び反射屈折系のいずれであってもよい。なお、露光光の波長が２００ｎｍ程度以下であるときは、露光光が通過する光路を、露光光の吸収が少ない気体（窒素、ヘリウムなどの不活性ガス）でパージすることが望ましい。また電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真空状態にすることはいうまでもない。
ウエハステージやレチクルステージにリニアモータ（ＵＳＰ５，６２３，８５３またはＵＳＰ５，５２８，１１８参照）を用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、各ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよい。
各ステージの駆動機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニットと、二次元にコイルを配置した電機子ユニットとを対向させ電磁力により各ステージを駆動する平面モータを用いてもよい。この場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットとの他方をステージの移動面側に設ければよい。
ウエハステージの移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１６６４７５号公報（ＵＳＰ５，５２８，１１８）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
レチクルステージ２の移動により発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−３３０２２４号公報（ＵＳＰ５，８７４，８２０）に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１４に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、シリコン材料からウエハを製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光する露光処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、本発明では、基板の位置情報を計測する際に、反射率分布に起因する誤差成分を排除・補正することができ、基板の表面位置を容易に投影光学系の結像面に位置決めすることが可能になる。そのため、本発明では、焦点深度の浅い投影光学系を用いた場合でも、正確な合焦調整により高解像度の露光処理を実現することが可能になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年5月21日(2004.5.21)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【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】
【請求項１】（補正後）基板上の計測箇所に検知光を照射し、前記計測箇所で反射した反射光を受光して、前記基板表面の法線方向の位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記反射光を受光したときに得られる検出信号の強度を検出するステップと、
前記検出信号の強度に基づいて前記基板上の前記計測箇所における前記検知光の反射率分布を求め、該反射率分布により生じる前記位置情報の誤差成分を計測するステップと、
計測した前記誤差成分に基づいて、前記法線方向の位置情報を補正するステップとを有する位置計測方法。
【請求項２】（削除）
【請求項３】（補正後）請求項１記載の位置計測方法において、
前記基板表面の前記検知光の計測方向に沿った複数の点における前記検出信号の強度分布に基づいて前記誤差成分を演算する位置計測方法。
【請求項４】請求項３記載の位置計測方法において、前記複数点で前記検知光が互いに重複する位置計測方法。
【請求項５】請求項１記載の位置計測方法において、
前記基板の表面形状を計測するステップと、
計測した前記表面形状と設計上の表面形状とを比較した結果に基づいて、前記誤差成分を求めるステップとを有する位置計測方法。
【請求項６】請求項１記載の位置計測方法において、
前記基板の表面を平坦化するステップと、
前記検知光を用いて前記基板表面の位置情報を計測するステップと、
計測した前記位置情報を前記誤差成分として設定するステップとを有する位置計測方法。
【請求項７】請求項６記載の位置計測方法において、
計測した前記位置情報に基づいて前記基板の姿勢を算出するステップと、
算出した前記姿勢と所定のしきい値とを比較した結果に基づいて前記姿勢を補正するステップとを有する位置計測方法。
【請求項８】請求項１から７のいずれかに記載の位置計測方法において、
前記基板上の複数の計測箇所に対して複数の前記検知光をそれぞれ照射し、
前記複数の計測箇所のそれぞれにおいて前記誤差成分を計測する位置計測方法。
【請求項９】露光光によりマスクのパターンを基板に露光する露光方法において、
請求項１から８のいずれか一項に記載の位置計測方法により前記位置情報を計測し、その計測結果に基づいて前記基板の面位置を調整する露光方法。
【請求項１０】請求項９記載の露光方法において、
前記露光前に前記誤差成分を記憶するステップと、
前記マスクと前記基板とを同期移動させつつ前記基板を露光するステップと、
前記同期移動中に検出した前記位置情報と前記記憶した誤差成分に基づいて前記基板を駆動するステップとを有する露光方法。
【請求項１１】請求項１０記載の露光方法において、
前記同期移動時に前記位置情報を検出する前記基板上の検出位置に基づいて前記誤差成分の計測位置を設定する露光方法。
【請求項１２】請求項１１記載の露光方法において、
前記位置情報を計測するための複数の検知光のうち、前記同期移動時に前記位置情報を計測する検知光を用いて前記誤差成分を計測する露光方法。
【請求項１３】請求項１０から１２のいずれかに記載の露光方法において、
複数の前記同期移動方向のそれぞれについて前記誤差成分を記憶する露光方法。
【請求項１４】（補正後）基板上の計測箇所に検知光を照射し、前記計測箇所で反射した反射光を受光して、前記基板表面の法線方向の位置情報を計測する位置計測装置であって、
前記基板上の前記計測箇所における前記検知光の反射率分布を前記反射光の強度に基づいて求め、該反射率分布により生じる前記位置情報の誤差成分を算出して記憶する記憶装置と、
記憶された前記誤差成分に基づいて、前記法線方向の位置情報を補正する補正装置とを有する位置計測装置。
【請求項１５】露光光によりマスクのパターンを基板に露光する露光装置において、
前記基板の面位置情報を計測する装置として、請求項１４記載の位置計測装置が用いられる露光装置。
【請求項１６】請求項１５記載の露光装置において、
補正された前記位置情報に基づいて前記基板を駆動させるとともに、前記マスクと前記基板とを同期移動させて前記パターンを前記基板に露光させる制御装置を有する露光装置。
【請求項１７】マスクと基板とを同期移動することによって、前記マスクのパターンを前記基板上の複数の区画領域に投影する露光装置において、
前記基板上に検知光を照射し、その反射光を検出することによって前記同期移動中に前記基板の面位置を検出する面位置検出装置と、
前記基板上の区画領域内の表面状態の分布情報を、前記同期移動方向に応じて記憶する記憶装置と、
前記面位置検出装置の検出結果と前記記憶装置に記憶された分布情報とに基づいて前記基板の面位置を設定する制御装置とを有する露光装置。
【請求項１８】請求項１７記載の露光装置において、
前記区画領域内の表面状態は、前記区画領域内における前記検知光の反射率、及び前記区画領域内に存在する段差との何れか一方である露光装置。
【請求項１９】請求項１７または１８記載の露光装置において、
前記記憶装置は、同じプロセスプログラムを有する複数の基板中に存在する複数種類の区画領域のそれぞれにおいて、前記表面状態の分布情報を記憶する露光装置。
【請求項２０】マスクと基板とを同期移動して、投影光学系を介してマスクのパターンを基板上に転写する露光方法であって、
前記基板上に照射される検知光の反射光を受光して前記基板の法線方向の位置情報を計測するときに前記基板の反射率分布に起因して生しる誤差成分を計測するステップと、
前記同期移動時に前記計測した誤差成分を用いて前記投影光学系の像面と前記基板との位置関係を調整するステップとを有する露光方法。
【請求項２１】マスクと基板とを同期移動して、投影光学系を介してマスクのパターンを基板上に転写する露光装置であって、
前記基板上に照射される検知光の反射光を受光して前記基板の法線方向の位置情報を計測する位置検出系と、
前記位置検出系による前記位置情報の計測時に前記基板の反射率分布に起因して生じる誤差成分を用いて、前記投影光学系の像面と前記基板との位置関係を調整する調整装置とを備える露光装置。




【国際調査報告】
2004047156.tif 000023
2004047156.tif 000024
2004047156.tif 000025
2004047156.tif 000026