(57)【要約】【課題】ウエハのプロセス誤差を軽減できる面位置検出技術を実現する。【解決手段】基板上に光を照射して当該基板上からの反射光を受光することにより前記基板の面位置を計測する装置であって、前記基板を移動可能に保持するステージ手段と、前記基板上の単位領域内における複数の計測点で第１の計測を行い、前記基板を前記複数の計測点近傍で予め決められた方向に少なくとも１回予め決められた量ずらして第２の計測を行う計測手段と、前記第１の計測と前記第２の計測における各計測値の変化に基づいて前記複数の計測点を選択する処理手段と、を有する。【選択図】図１
2007335611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に光を照射して当該基板上からの反射光を受光することにより前記基板の面位置を計測する装置であって、
前記基板を移動可能に保持するステージ手段と、
前記基板上の単位領域内における複数の計測点で第１の計測を行い、前記基板を前記複数の計測点近傍で予め決められた方向に少なくとも１回予め決められた量ずらして第２の計測を行う計測手段と、
前記第１の計測と前記第２の計測における各計測値の変化に基づいて前記複数の計測点を選択する処理手段と、を有することを特徴とする面位置計測装置。
【請求項２】
前記処理手段は、前記複数の計測点のうち、前記計測値の変化が閾値を超えない点を選択することを特徴とする請求項１に記載の面位置計測装置。
【請求項３】
前記閾値は前記基板の製造プロセスによって規定されることを特徴とする請求項２に記載の面位置計測装置。
【請求項４】
前記予め決められた方向は前記基板の非走査方向であることを特徴とする請求項１に記載の面位置計測装置。
【請求項５】
前記予め決められた方向は前記基板の走査方向であることを特徴とする請求項１に記載の面位置計測装置。
【請求項６】
前記複数の計測点は、複数のエレメントからなる複数の計測マークで構成され、
前記処理手段は、前記複数のエレメント毎に計測点の選択を行うことを特徴とする請求項１に記載の面位置計測装置。
【請求項７】
前記処理手段は、前記計測マーク毎に計測点の選択を行うことを特徴とする請求項６に記載の面位置計測装置。
【請求項８】
前記予め決められた量は、前記予め決められた方向における前記計測マーク幅の２分の１以下であることを特徴とする請求項６に記載の面位置計測装置。
【請求項９】
前記予め決められた量は、前記予め決められた方向において異符号であることを特徴とする請求項１に記載の面位置計測装置。
【請求項１０】
前記計測手段は、ロット内の先頭基板の第１サンプルショットを計測することを特徴とする請求項１に記載の面位置計測装置。
【請求項１１】
前記計測手段は、ロット内の先頭基板の全サンプルショットを計測することを特徴とする請求項１に記載の面位置計測装置。
【請求項１２】
前記計測手段は、ロット内の先頭基板の全露光ショットを計測することを特徴とする請求項１に記載の面位置計測装置。
【請求項１３】
前記計測手段は、ロット内の全基板の全露光ショットを計測することを特徴とする請求項１に記載の面位置計測装置。
【請求項１４】
基板上に光を照射して当該基板上からの反射光を受光することにより前記基板の面位置を計測する方法であって、
前記基板上の単位領域内における複数の計測点で面位置を計測する第１の計測工程と、
前記基板を前記複数の計測点近傍で予め決められた方向に少なくとも１回予め決められた量ずらして面位置を計測する第２の計測工程と、
前記第１の計測と前記第２の計測における各計測値の変化に基づいて前記複数の計測点を選択する処理工程と、を有することを特徴とする面位置計測方法。
【請求項１５】
レチクルのパターン像を投影光学系を介して基板に露光する露光装置であって、
前記レチクルを照明して前記パターン像を形成する照明部と、
前記レチクルを移動可能に保持するレチクルステージと、
前記基板を移動可能に保持する基板ステージと、
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の面位置計測装置と、を有することを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の露光装置を用いてレチクルを介して基板を露光するステップと、
露光された前記基板を現像するステップと、
現像された前記基板を加工してデバイスを製造するステップと、を備え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、基板上に光を照射して当該基板上からの反射光を受光することにより基板の面位置を計測する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体メモリや論理回路等の微細な半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウエハ等に投影して転写する投影露光装置が使用されている。
【０００３】
投影露光装置においては、半導体素子の高集積化に伴い、より高い解像力でレチクルの回路パターンをウエハに投影露光することが要求されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くするほど解像度は高くなる。このため、近年の光源は、超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約436nm）、ｉ線（波長約365nm））から波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約248nm）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約193nm）になり、Ｆ2レーザー（波長約157nm）の実用化も進んでいる。更に、露光領域の一層の拡大も要求されている。
【０００４】
これらの要求を達成するために、略正方形形状の露光領域をウエハに縮小して一括露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）から、露光領域を矩形スリット形状としてレチクルとウエハを相対的に高速走査し、大画面を精度よく露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）が主流になりつつある。
【０００５】
上記スキャナーは、図１に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウエハ４０を載置するウエハステージ４５と、フォーカスチルト検出系５０と、アライメント検出系７０と、制御系６０とを有する。制御系６０は、ＣＰＵやメモリを有し、照明装置１０、レチクルステージ２５、ウエハステージ４５、フォーカスチルト検出系５０、アライメント検出系７０に対して電気的に接続され、装置全体の動作を統括して制御する。
【０００６】
アライメント光学系７０は、ウエハ４０のＸＹ軸方向の位置ずれを検出するためのものであり、図１では投影光学系３０の光軸からずれた別の光軸上に配置され、非露光光を用いる所謂オフアクシス方式の光学系である。
【０００７】
ウエハステージ４５は、ウエハチャック４６によってウエハ４０を支持する。ウエハチャックには、少なくとも３つ以上のウエハチャックマークが配置されており、フォーカスチルト検出系５０によってＺ高さ情報を得、アライメント光学系５０によってＸＹ位置情報を得る。ウエハステージ４５は、リニアモーター等を用いて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にウエハ４０及びウエハチャック４６を移動させる。また、レチクルステージ２５とウエハステージ４５の各位置は、例えば、レーザー干渉計等により監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。
【０００８】
フォーカスチルト検出系５０は、露光中のウエハ４０の表面位置（Ｚ軸方向）と表面の傾き（チルト）の位置情報を検出する。
【０００９】
スキャナーでは、露光中にウエハ４０の所定位置が露光スリット領域に差し掛かる前に、フォーカスチルト検出系５０により所定位置における面位置を計測し、その所定位置を露光する際にウエハ表面を最適な結像位置に合わせ込むような補正を行っている。
【００１０】
上記フォーカス及びチルトの計測方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平６−２６０３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、近年では露光光の短波長化及び投影光学系の高ＮＡ化が進み、焦点深度が極めて小さくなり、露光すべきウエハ表面を最適な結像位置に合わせ込む精度、所謂フォーカス精度もますます厳しくなってきている。特に、最近ではウエハ上のパターンの粗密やウエハに塗布されたレジストの厚さむらに起因する表面位置の計測誤差を無視できなくなってきている。
【００１２】
上記レジストの厚さむらに起因する計測誤差としては、周辺回路パターンやスクライブライン近傍には、焦点深度と比べれば小さいが、フォーカス計測にとっては大きな段差が発生している。このため、塗布されるレジスト表面の傾斜角度が大きくなり、フォーカスチルト検出系５０で検出する反射光が反射や屈折によって正反射角度からずれを生じてしまう。
【００１３】
また、ウエハ上のパターンの粗密に起因する計測誤差としては、図１０に示すように、例えばパターンが粗な領域ではウエハの反射率が高く、パターンが密な領域では反射率が低いというように、ウエハの反射率に差が生じてしまう。このため、フォーカスチルト検出系５０で検出する反射光の反射強度が変化し、パターンの粗密のない場合の本来の信号波形（A）に対して（B）のような非対称性が発生し、例えば重心処理等の信号処理では計測誤差（オフセット）が生じる。
【００１４】
上記のような計測誤差が存在するとCD性能の劣化要因となる。即ち、図１１に示すように、露光像面とウエハ面とを一致させるために、ウエハ内のある領域で近似平面を作成する際に、Cuによる反射率差により計測点mk3の計測誤差が大きいと、実際の平面からのずれΔZがデフォーカスとして生じてしまう。また、この計測誤差がウエハ内の単位領域（ショット）で安定して計測されていれば、オフセットとして管理することもできる。しかし、図中mk3のような場所では、計測値にばらつきがあり計測誤差の信頼性が低いことが多く、オフセットとしての信頼性も低いものとなる。
【００１５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、ウエハの段差や反射率差等のプロセス誤差の影響を受けない計測点で計測することができる面位置計測技術を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の面位置計測装置は、基板上に光を照射して当該基板上からの反射光を受光することにより前記基板の面位置を計測する装置であって、前記基板を移動可能に保持するステージ手段と、前記基板上の単位領域内における複数の計測点で第１の計測を行い、前記基板を前記複数の計測点近傍で予め決められた方向に少なくとも１回予め決められた量ずらして第２の計測を行う計測手段と、前記第１の計測と前記第２の計測における各計測値の変化に基づいて前記複数の計測点を選択する処理手段と、を有する。
【００１７】
また、本発明の面位置計測方法は、基板上に光を照射して当該基板上からの反射光を受光することにより前記基板の面位置を計測する方法であって、前記基板上の単位領域内における複数の計測点で面位置を計測する第１の計測工程と、前記基板を前記複数の計測点近傍で予め決められた方向に少なくとも１回予め決められた量ずらして面位置を計測する第２の計測工程と、前記第１の計測と前記第２の計測における各計測値の変化に基づいて前記複数の計測点を選択する処理工程と、を有する。
【００１８】
また、本発明の露光装置は、レチクルのパターン像を投影光学系を介して基板に露光する露光装置であって、前記レチクルを照明して前記パターン像を形成する照明部と、前記レチクルを移動可能に保持するレチクルステージと、前記基板を移動可能に保持する基板ステージと、上記面位置計測装置と、を有する。
【００１９】
また、本発明のデバイス製造方法は、上記露光装置を用いてレチクルを介して基板を露光するステップと、露光された前記基板を現像するステップと、現像された前記基板を加工してデバイスを製造するステップと、を備える。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ウエハの段差や反射率差等のプロセス誤差が発生する状況であっても、プロセス誤差の影響を受けない計測点で計測することができるため、計測精度が向上し、CD性能劣化を抑え、ひいては歩留まりを向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものである。
【００２３】
また、本発明は、以下に説明するデバイス製造の他に、各種精密加工装置や各種精密測定装置や、このようなデバイス製造装置を使って半導体デバイス等を製造する方法にも適用可能である。
【００２４】
また、本発明は、後述する実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を露光装置に供給し、そのコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。
【００２５】
ここで、以下の実施形態で用いる「計測点」とは、特に計測箇所における複数の計測マークの１つ１つのエレメントと定義する。
【００２６】
［露光装置の説明］
図１は、本発明に係る実施形態の露光装置の全体構成を示す図である。
【００２７】
図１において、露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル２０に形成された回路パターンをウエハ４０に露光する投影露光装置であり、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工程に好適である。露光装置１は、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウエハ４０を載置するウエハステージ４５と、フォーカスチルト検出系５０と、アライメント検出系７０と、制御系６０とを有する。制御系６０は、ＣＰＵやメモリを有し、照明装置１０、レチクルステージ２５、ウエハステージ４５、フォーカスチルト検出系５０、アライメント検出系７０に対して電気的に接続され、装置全体の動作を統括して制御する。
【００２８】
照明装置１０は、光源部１２と照明光学系１４とを有し、転写用の回路パターンが形成されたレチクル２０を照明する。
【００２９】
光源部１２は、レーザー光を使用し、例えば、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザー等を使用することができる。尚、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、波長約１５７ｎｍのＦ2レーザーや波長２０ｎｍ以下のＥＵＶ(Extreme Ultra Violet)光を使用してもよい。
【００３０】
照明光学系１４は、光源部１２から出射した光束を用いてレチクル２０を照明する光学系であり、光束を露光に最適な所定のスリット光に成形してレチクル２０を照明する。照明光学系１４は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含み、例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で配置される。照明光学系１４は、軸上光、軸外光を問わず使用することができる。オプティカル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。
【００３１】
レチクル２０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が形成され、レチクルステージ２５に支持及び駆動されている。レチクル２０を透過した回折光は、投影光学系３０を通り、ウエハ４０上に投影される。レチクル２０とウエハ４０とは、光学的に共役の関係に配置され、レチクル２０とウエハ４０を縮小倍率比の速度比で走査することによりレチクル２０のパターンをウエハ４０上に転写する。尚、露光装置１には、不図示の光斜入射系のレチクル検出系が設けられており、このレチクル検出系によってレチクル位置を検出し所定位置に配置する。
【００３２】
レチクルステージ２５は、不図示のレチクルチャックを介してレチクル２０を支持し、不図示の移動機構に接続されている。この移動機構はリニアモーター等で構成され、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にレチクルステージ２５を駆動制御することでレチクル２０を移動させることができる。
【００３３】
投影光学系３０は、物体面からの光束を像面に結像する機能を有し、レチクル２０に形成されたパターンを経た回折光をウエハ４０上に結像する。
【００３４】
ウエハ４０は、フォトレジストがＳｉ基板上に塗布された被処理体である。尚、ウエハ４０は、アライメント光学系７０及びフォーカスチルト検出系５０が位置検出を行うための被検出体でもある。
【００３５】
アライメント光学系７０は、ウエハ４０のＸ−Ｙ軸方向の位置ずれを検出するためのものであり、図１に示す構成では投影光学系３０の光軸からずれた別の光軸上に配置され、非露光光を用いる所謂オフアクシス方式の光学系である。
【００３６】
ウエハステージ４５は、ウエハチャック４６によってウエハ４０を支持する。ウエハチャックには、少なくとも３つ以上のウエハチャックマークが配置されており、フォーカスチルト検出系５０によってＺ高さ情報を得、アライメント光学系によってＸＹ位置情報を得る。ウエハステージ４５は、レチクルステージ２５と同様に、リニアモーターを利用して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向及び各軸の回転方向にウエハ４０及びウエハチャック４６を移動させる。また、レチクルステージ２５とウエハステージ４５の各位置は、例えば、レーザー干渉計等により監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウエハステージ４５は、例えば、除振機能を有するダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤（不図示）上に設けられている。レチクルステージ２５及び投影光学系３０は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される鏡筒定盤（不図示）上に設けられる。
【００３７】
次に、露光装置１におけるフォーカスチルト検出系５０について説明する。
【００３８】
フォーカスチルト検出系５０は、露光中のウエハ４０の表面位置（Ｚ軸方向）の位置情報を光学的に検出する。具体的には、フォーカス検出用のスリット状の計測マークを、投影光学系３０を介してウエハ４０上に高入射角度で投影する。そして、その計測マークの投影像を投光光学系５２及び受光光学系５４を用いてＣＣＤ等の光電変換素子に再結像させ、光電変換素子からの信号波形を用いて、ウエハ４０の面位置を検出する。
【００３９】
スキャナーでは、露光中にウエハ４０の所定位置が露光スリット領域に差し掛かる前に、フォーカスチルト検出系５０により所定位置における面位置を計測し、その所定位置を露光する際にウエハ表面を最適な結像位置に合わせ込むような補正を行っている。
【００４０】
また、ウエハ４０の面位置の高さ（フォーカス）だけではなく、表面の傾き（チルト）を計測するために、露光スリットの長手方向（即ち、走査方向と直交する方向）も含め、露光スリット領域内には複数の計測箇所（例えば、３〜５箇所）を有している。
【００４１】
次に、複数の計測箇所の各々には、上記スリット状の複数の計測マークが配置されており、各計測マークの投影像を個別の光電変換素子に再結像させフォーカス計測を行う。尚、上記複数の計測箇所における複数の計測マークは、任意の方向に配置することが可能であり、夫々の特徴については以下の実施形態中で詳細に説明する。
【００４２】
更に、ウエハ４０上の複数のサンプルショットに対して走査方向に所定の間隔（例えば１ｍｍ）で上記複数の計測マークによるフォーカス計測を行い、これらの計測結果を統計的に処理してウエハ４０の面位置（フォーカス及びチルト）を検出している。
【００４３】
［フォーカス計測方法］
図２は、本実施形態の露光装置によるフォーカス計測手順を示すフローチャートである。
【００４４】
図２において、制御系６０は、フォーカスチルト検出系５０を用いて、通常のフォーカス計測を行い（Ｓ１００の第１の工程）、次にウエハステージ４５によりウエハ４０を所定方向に所定量だけずらしてフォーカス計測を行う（Ｓ１１０の第２の工程）。そして、計測値の変化がウエハプロセスに応じたトレランスを超えた計測点を異常として選択する（Ｓ１２０）。ここで、トレランスはプロセスのデザインルールによって決まり、例えば、W-CMPプロセスの場合では100nm、Cuのデュアルダマシンプロセス（以下Cu-DD）の場合では50nmというように規定できる。
【００４５】
＜第１の実施形態＞
図３は第１の実施形態のフォーカス計測方法を説明する図であり、計測マークが走査方向と直交した方向（Ｘ方向）に配置された場合に適用した例である。
【００４６】
図３（ａ）において、Ｓ１１０における所定方向はＸ方向であり、Ｘ方向における計測マーク幅をLと定義し、ウエハをずらす所定量を±L/4とした。
【００４７】
あるプロセスに対して、本実施形態によるフォーカス計測を実施した結果を図３（ｂ）に示す。図２のＳ１００における通常のフォーカス計測結果は図中のshift0に相当し、Ｓ１１０における計測点近傍でウエハを＋L/4ずらしたフォーカス計測結果は図中shift-に相当し、-L/4ずらしたフォーカス計測結果はshift+に相当する。更に、図３（ｂ）では、Ｓ１００とＳ１１０との計測値の変化を高低線で示している。
【００４８】
次に、Ｓ１２０における計測点を選択する工程を図３（ｂ）を用いて説明すると、図３（ｂ）のグラフがCu-DDの場合はトレランスTR1を超える計測点mk3,mk4,mk7を異常と判断する。また、図３（ｂ）のグラフがW-CMPの場合はトレランスTR2を超える計測点mk3,mk7を異常と判断する。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
図４は第２の実施形態のフォーカス計測方法を説明する図であり、計測マークが走査方向（Ｙ方向）に配置された場合に適用した例である。
【００５０】
図４（ａ）において、Ｓ１１０における所定方向はＹ方向であり、Ｙ方向における計測マーク幅をLと定義し（図４（ａ）中のL）、ウエハをずらす所定量は±L/4とした。
【００５１】
W-CMPプロセスに対して、本実施形態によるフォーカス計測を実施した結果を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）によれば、mk4に計測値変化が大きく現れており、W-CMPのトレランスTR2を超える計測点mk4を異常と判断できる。
【００５２】
尚、本実施形態では、ウエハの段差と反射率差がmk4付近で存在する場合である。図４（ｂ）の通常のフォーカス計測（shift0に相当）のデータに着目すると、近似平面からの差分の大きなところを異常値とみなすアルゴリズムでは、mk4は除去できないこともわかる。
【００５３】
＜第３の実施形態＞
図５は第３の実施形態のフォーカス計測方法を説明する図であり、計測マークが斜め方向に配置された場合に適用した例である。
【００５４】
図５（ａ）では計測点mk4及びmk5に反射率差が存在している。
【００５５】
Cu−DDプロセスに対して、本実施形態によるフォーカス計測を実施した結果を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）によればmk4及びmk5に計測値変化が大きく現れており、トレランスTR1を超える計測点mk4及びmk5を異常と判断できる。
【００５６】
＜第４の実施形態＞
図６は第４の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【００５７】
第４の実施形態は、上記フォーカス計測方法をロット内先頭ウエハの第１サンプルショットのみに適用した例である。
【００５８】
図６において、ウエハステージにロット先頭ウエハをロードした後（Ｓ２００）、ロット内先頭ウエハの第１サンプルショットに対してフォーカス計測を実施し、ショット内で複数の計測点を選択しておく（Ｓ２１０）。
【００５９】
次に、Ｓ２１０で決定された計測点で他のサンプルショットをフォーカス計測し、有効な計測点について近似平面からのオフセットを算出し、装置に格納しておく（Ｓ２２０）。
【００６０】
次に、Ｓ２３０で先頭ウエハの露光処理を行い（Ｓ２３０）、Ｓ２４０で先頭ウエハが回収され、２枚目のウエハをロードした後（Ｓ２４０）、Ｓ２１０で決定された計測点でサンプルショットについて通常のフォーカス計測を行う（Ｓ２５０）。２枚目のウエハは、Ｓ２５０のフォーカス計測結果とＳ２２０で求めたオフセットを用いて露光処理を行う（Ｓ２３０）。
【００６１】
Ｓ２６０で全てのウエハを露光するまで、上記Ｓ２３０からＳ２５０を繰り返し、最後のウエハが露光されると、Ｓ２７０でウエハが回収される。
【００６２】
＜第５の実施形態＞
図７は第５の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【００６３】
第５の実施形態は、上記フォーカス計測方法をロット内先頭ウエハの全サンプルショットのみに適用した例である。
【００６４】
図７において、ウエハステージにロット先頭ウエハをロードした後（Ｓ３００）、ロット内先頭ウエハの全サンプルショットに対してフォーカス計測を実施し、ショット内で複数の計測点を選択する（Ｓ３１０）。
【００６５】
尚、本実施形態では、サンプルショット内の同一位置における計測値変化がサンプルショット分だけ計測されるので、計測点を選択する際には、計測値変化をサンプルショットで平均した値から判断する。
【００６６】
更に３１０では、有効な計測点について近似平面からのオフセットを算出し、装置に格納しておく。
【００６７】
次に、Ｓ３２０で先頭ウエハの露光処理を行い、Ｓ３３０で先頭ウエハが回収され、２枚目のウエハをロードした後、Ｓ３４０では、Ｓ３１０で決定された計測点でサンプルショットについて通常のフォーカス計測を行う。２枚目のウエハは、Ｓ３４０のフォーカス計測結果とＳ３１０で求めたオフセットを用いてＳ３２０で露光処理を行う。
【００６８】
Ｓ３５０で全てのウエハを露光するまで、上記Ｓ３２０からＳ３４０を繰り返し、最後のウエハが露光されると、Ｓ３６０でウエハ回収される
＜第６の実施形態＞
図８は第６の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【００６９】
第６の実施形態は、上記フォーカス計測方法をツインステージに適用した例であり、更にフォーカス計測方法を計測ステーションでロット内先頭ウエハのみに適用した例である。
【００７０】
ツインステージの場合は、計測ステーションでのフォーカス計測と露光ステーションでの露光処理とを同時に行える利点がある。このため、計測ステーションでのウエハのフォーカス計測を、第４及び第５の実施形態のようにサンプルショットに限定しなくても、露光処理の裏であれば、全ショットフォーカス計測してもよい。
【００７１】
図８において、計測ステーションにロット内の先頭ウエハをロードする（Ｓ４００）。その後、計測ステーションでロット内の先頭ウエハに対して全面でフォーカス計測を実施し、ウエハ全面において複数の計測点を選択しておくと同時に、有効な計測点について近似平面からのオフセットを算出し、装置に格納しておく（Ｓ４１０）。
【００７２】
次に、Ｓ４２０で先頭ウエハを計測ステーションから露光ステーションへ搬送し、露光ステーションではＳ４３０で露光処理を行い、その裏で２枚目のウエハをＳ４４０で搬入し、Ｓ４５０ではＳ４１０で決定された計測点で通常のフォーカス計測を行う。
【００７３】
次に、Ｓ４６０では、露光ステーション上の露光済みのウエハと計測ステーション上の未露光のウエハとを交換し、未露光のウエハはＳ４５０のフォーカス計測結果とＳ４１０のオフセットとを用いて露光処理を行う（Ｓ４７０）。一方で、露光済みのウエハはＳ４８０で回収され、３枚目のウエハが計測ステーション上にロードされる。３枚目のウエハはＳ４９０で計測ステーションにてＳ４１０で決定された計測点でフォーカス計測を行い、Ｓ５００で全てのウエハを露光するまで、上記Ｓ４６０からＳ４９０を繰り返す。そして、最後のウエハが露光されると、Ｓ５１０でウエハは露光ステーションから計測ステーションへ搬送され、Ｓ５２０でウエハ回収される。
【００７４】
＜第７の実施形態＞
図９は第７の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【００７５】
第７の実施形態は、第６の実施形態と同様にツインステージに適用した例であり、上記フォーカス計測を計測ステーションでロット内の全ウエハに適用した例である。
【００７６】
ここでは、ロットの途中で計測点の異常値が変動した場合に対応するために毎ウエハでフォーカス計測を行い、前のウエハと異常と判断された計測点が異なる場合には選択された計測点を更新し、更新された計測点を用いて近似変面を求めることが特徴である。
【００７７】
図９において、Ｓ６００で、計測ステーションにロット内の先頭ウエハをロードする（Ｓ６００）。その後、Ｓ６１０では、計測ステーションでロット内の先頭ウエハに対して全面でフォーカス計測を実施し、ウエハ全面において複数の計測点を選択しておくと同時に、有効な計測点について近似平面からのオフセットを算出し、装置に格納しておく（Ｓ６１０）。
【００７８】
次に、Ｓ６２０で先頭ウエハを計測ステーションから露光ステーションへ搬送し、露光ステーションではＳ６３０で露光処理を行い、その裏で２枚目のウエハをＳ６４０で搬入し、Ｓ６５０では計測ステーションにてフォーカス計測を行う。Ｓ６６０では、１枚目のウエハのＳ６１０で決定された計測点とＳ６５０で決定された計測点とを比較して、計測点の異常値が異なっていれば更新すると同時に、更新された有効な計測点について近似平面からのオフセットを算出し、装置に格納しておく。
【００７９】
次に、Ｓ６７０では、露光ステーション上の露光済みのウエハと計測ステーション上の未露光のウエハとを交換し、未露光のウエハはＳ６５０のフォーカス計測結果とＳ６６０のオフセットを用いて露光処理を行う（Ｓ６８０）。一方で、露光済みのウエハはＳ６９０で回収され、３枚目のウエハが計測ステーション上にロードされる。３枚目のウエハはＳ７００で計測ステーションにてフォーカス計測を行う。Ｓ７１０では、２枚目のウエハのＳ６５０で決定された計測点とＳ７００で決定された計測点とを比較して、計測点の異常値が異なっていれば更新すると同時に、更新された有効な計測点について近似平面からのオフセットを算出し、装置に格納しておく。
【００８０】
そして、全てのウエハを露光するまで、上記Ｓ６７０からＳ７１０を繰り返し、最後のウエハが露光されると、Ｓ７３０で、ウエハは露光ステーションから計測ステーションへ搬送され、Ｓ７４０でウエハ回収される。
【００８１】
＜他の実施形態＞
上述した各実施形態は、複数の計測マークのエレメント毎に異常値を判断して、計測点を選択してきたが、これに限らず、計測箇所、即ち計測マークのエレメントをまとめて異常値判断してもよい。つまり、ある計測箇所における計測マークのピッチとウエハのパターン粗密のピッチとの関係で、フォーカス計測値の変化がエレメント全体で同じように発生しており、当該計測箇所の計測信頼性が低い場合には計測マーク全体で対応したほうが良い場合もある。
【００８２】
本実施形態では、フォーカス計測値の変化を計測マークのエレメントで平均し、その平均値が別途設定したトレランスを超えており、かつ計測値の変化のばらつき（例えば、標準偏差）が設定値の範囲内にある場合に、当該計測箇所における計測マーク全体を（エレメントをまとめて）異常と判断することができる。
【００８３】
＜デバイス製造方法＞
次に、上述した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施形態を説明する。
【００８４】
図１２は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。Ｓ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。Ｓ２（レチクル製作）では設計した回路パターンに基づいてレチクルを作製する。一方、Ｓ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。Ｓ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記レチクルとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィー技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のＳ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、Ｓ４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）等の工程を含む。Ｓ６（検査）ではＳ５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、これが出荷（Ｓ７）される。
【００８５】
図１３は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。Ｓ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。Ｓ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。Ｓ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。Ｓ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。Ｓ１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。Ｓ１６（露光）では上記説明した露光装置によって回路パターンをウエハに焼付露光する。Ｓ１７（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。Ｓ１９（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】
【００８６】
【図１】本発明に係る実施形態の露光装置の全体構成を示す図である。
【図２】本実施形態のフォーカス計測手順を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態のフォーカス計測方法を説明する図である。
【図４】第２の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【図５】第３の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【図６】第４の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【図７】第５の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【図８】第６の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【図９】第７の実施形態のフォーカス計測方法を示すフローチャートである。
【図１０】ウエハ上のパターンの反射率差による計測誤差を説明する図である。
【図１１】近似平面の実際の平面からの誤差を説明する図である。
【図１２】デバイス製造方法を示す図である。
【図１３】ウエハプロセスを示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  露光装置
１０  照明装置
１２  光源部
１４  照明光学系
２０  レチクル
２５  レチクルステージ
３０  投影光学系
４０  ウエハ
４５  ウエハステージ
４６  ウエハチャック
５０  フォーカスチルト検出系
５２  投光光学系
５４  受光光学系
６０  制御系
７０  アライメント検出系
【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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