(57)【要約】【課題】フォーカス計測誤差を抑えるのに有利なフォーカス制御方法を提供する。【解決手段】このフォーカス制御方法は、パターン転写時における、物体に形成されている複数の被転写領域の面位置計測結果と、パターン転写に先立つ事前計測の結果にもとづいて算出される、被転写領域内の位置に応じた補正値と、にもとづいてパターン転写におけるフォーカス動作を制御するものであり、物体に形成されている複数の被転写領域の各々に対して、複数の計測位置で面位置を計測する計測工程と、計測工程で得られた計測値の異常を判定する判定工程と、計測工程で得られた複数の計測値から、異常と判定された異常計測値と、当該異常計測値の計測位置に対して、物体の変形に関して相殺関係にある計測位置における計測値とを除外して、補正値を算出する算出工程とを含む。【選択図】図７
2016100590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン転写時における、物体に形成されている複数の被転写領域の面位置計測結果と、前記パターン転写に先立つ事前計測の結果にもとづいて算出される、前記被転写領域内の位置に応じた補正値と、にもとづいて前記パターン転写におけるフォーカス動作を制御するフォーカス制御方法であって、
物体に形成されている複数の被転写領域の各々に対して、複数の計測位置で面位置を計測する計測工程と、
前記計測工程で得られた計測値の異常を判定する判定工程と、
前記計測工程で得られた複数の前記計測値から、異常と判定された異常計測値と、当該異常計測値の計測位置に対して、前記物体の変形に関して相殺関係にある計測位置における前記計測値とを除外して、前記補正値を算出する算出工程と、
を含むことを特徴とするフォーカス制御方法。
【請求項２】
前記算出工程は、平均化処理を含むことを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御方法。
【請求項３】
前記相殺関係にある計測位置が属する前記被転写領域は、前記異常計測値の計測位置が属する前記被転写領域とは異なることを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御方法。
【請求項４】
前記相殺関係にある計測位置が属する前記被転写領域は、前記物体の中心位置に対して、前記異常計測値の計測位置が属する前記被転写領域と対称関係にあることを特徴とする請求項３に記載のフォーカス制御方法。
【請求項５】
前記相殺関係にある計測位置が属する前記被転写領域に対する、前記相殺関係にある計測位置の位置関係は、前記異常計測値の計測位置が属する前記被転写領域に対する、前記異常計測値の計測位置と実質的に等しいことを特徴とする請求項３に記載のフォーカス制御方法。
【請求項６】
前記判定工程での判定結果にもとづいて、除外後の前記複数の計測値の総数が所定の数よりも少ない場合に、前記計測工程において計測する前記複数の被転写領域を変更する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のフォーカス制御方法。
【請求項７】
前記パターン転写は、スキャン露光であり、
前記事前計測は、前記物体への前記スキャン露光に先立つプリスキャン計測であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフォーカス制御方法。
【請求項８】
パターン転写時における、物体に形成されている複数の被転写領域の面位置計測結果と、前記パターン転写に先立つ事前計測の結果にもとづいて算出される、前記被転写領域内の位置に応じた補正値と、にもとづいて前記パターン転写におけるフォーカス動作を制御するパターン転写装置であって、
物体に形成されている複数の被転写領域の各々に対して、複数の計測位置で面位置を計測する計測手段と、
前記計測手段により得られた計測値の異常を判定する判定手段と、
前記複数の計測位置のうち少なくとも２つの計測位置を関連づけて記憶する記憶手段と、
前記計測手段により得られた複数の前記計測値から、異常と判定された異常計測値と、当該異常計測値の計測位置に対して関連づけて記憶された計測位置における前記計測値とを除外して、前記補正値を算出する算出手段と、
を備えることを特徴とするパターン転写装置。
【請求項９】
前記パターン転写は、スキャン露光であり、
前記事前計測は、前記物体への前記スキャン露光に先立つプリスキャン計測であることを特徴とする請求項８に記載のパターン転写装置。
【請求項１０】
請求項８または９に記載のパターン転写装置を用いて前記物体上にパターンを転写する工程と、
前記パターンが転写された物体を加工処理する工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォーカス制御方法、パターン転写装置、および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、パターン転写装置が用いられる。例えば、パターン転写装置としての露光装置は、原版（レチクルなど）に形成されているパターンを、投影光学系などを介して基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど）に転写する。このような従来の露光装置では、基板上に精度良くパターンを転写するための準備として、基板の面位置を計測する。
【０００３】
特許文献１は、露光装置における面位置計測精度の向上のために、基板上に予め形成されているパターン構造に起因する計測誤差を抑えるよう、計測装置が計測した結果を補正する面位置計測方法を開示している。ここで、計測誤差を抑えるための補正値は、露光に先立って取得された面位置の事前計測の結果から導出されるが、計測結果のうち予め定められている閾値を超えた計測結果は、異常値と判定され、補正値を算出する際に用いられる計測結果から予め除外される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４７４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、半導体デバイスの製造工程は、一般に、基板（ウエハ）に集積回路を形成する前工程と、前工程で作られた基板上の集積回路チップを製品として完成させる後工程とに大別できる。特に、前工程は、感光剤が塗布された基板を露光装置を用いて露光する工程と、基板を現像する工程とに加え、露光した基板の表面形状を平坦化するために、基板表面を研磨する工程（ＣＭＰ）を含む。ここで、前工程を複数回経た基板には、現像工程での熱処理やＣＭＰでの研磨により変形が生じ得る。そして、このときの変形は、基板が円形であるという特殊性から、中心対称的に発生する。これに対して、特許文献１に開示されている技術を用いて補正値を算出する場合、面位置の事前計測を基板の中心位置を基準として対称に実施することで変形成分を相殺することができるので、補正値への影響は少ない。
【０００６】
しかしながら、変形した状態にある基板上に局所的な異物が存在する場合、特許文献１に開示されている技術を用いてその異物を異常値と判定し、異常値と判定した面位置計測結果を除外すると、上記のような計測結果の対称性が失われる。すなわち、この場合には変形成分を相殺することができなくなるため、補正値が変形成分の影響を受けて騙され、特にフォーカスに関する計測誤差を抑えることが難しくなる。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、フォーカス計測誤差を抑えるのに有利なフォーカス制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、パターン転写時における、物体に形成されている複数の被転写領域の面位置計測結果と、パターン転写に先立つ事前計測の結果にもとづいて算出される、被転写領域内の位置に応じた補正値と、にもとづいてパターン転写におけるフォーカス動作を制御するフォーカス制御方法であって、物体に形成されている複数の被転写領域の各々に対して、複数の計測位置で面位置を計測する計測工程と、計測工程で得られた計測値の異常を判定する判定工程と、計測工程で得られた複数の計測値から、異常と判定された異常計測値と、当該異常計測値の計測位置に対して、物体の変形に関して相殺関係にある計測位置における計測値とを除外して、補正値を算出する算出工程と、を含むことを特徴とする。また、本発明は、別の観点では、パターン転写時における、物体に形成されている複数の被転写領域の面位置計測結果と、パターン転写に先立つ事前計測の結果にもとづいて算出される、被転写領域内の位置に応じた補正値と、にもとづいてパターン転写におけるフォーカス動作を制御するパターン転写装置であって、物体に形成されている複数の被転写領域の各々に対して、複数の計測位置で面位置を計測する計測手段と、計測手段により得られた計測値の異常を判定する判定手段と、複数の計測位置のうち少なくとも２つの計測位置を関連づけて記憶する記憶手段と、計測手段により得られた複数の計測値から、異常と判定された異常計測値と、当該異常計測値の計測位置に対して関連づけて記憶された計測位置における計測値とを除外して、補正値を算出する算出手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、フォーカス計測誤差を抑えるのに有利なフォーカス制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図２】ウエハ上に設定されているショット領域を示す図である。
【図３】特定のショット領域上のパターン構造を示す図である。
【図４】図３に対する異物が付着したパターン構造を示す図である。
【図５】図４に示す状態に対する異常値判定を説明する図である。
【図６】変形したウエハ上の特定のショット領域上のパターン構造を示す図である。
【図７】図６に対する異物が付着したパターン構造を示す図である。
【図８】図７に示す状態に対する異常値判定を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る露光方法の流れを示すフローチャートである。
【図１０】計測対象となるショット領域を示す図である。
【図１１】計測対象となるショット領域を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１２】
まず、本発明の一実施形態に係るフォーカス制御方法を実行する際の計測に用いられる計測装置と、この計測装置を備えるリソグラフィー装置の構成について説明する。本実施形態における計測装置は、例えば、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの物品の製造工程におけるリソグラフィー工程で用いられるリソグラフィー装置に採用されるものであり、被処理基板（被計測物）の表面位置または傾きを計測し得る。以下、一例として、本実施形態における計測装置は、半導体デバイスの製造工程におけるリソグラフィー工程で用いられるパターン転写装置としての露光装置に採用されるものとして説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、例えば、スキャン・アンド・リピート方式にて、レチクルＲに形成されているパターンの像をウエハＷ上（基板上）に露光（転写）する投影型露光装置である。なお、図１では、投影光学系１０１の光軸に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な同一平面内で露光時のレチクルＲおよびウエハＷの走査方向にＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向にＹ軸を取っている。露光装置１００は、照明系１０６と、レチクルステージ１０３と、投影光学系１０１と、ウエハステージ１０５と、計測装置１０２と、制御部１０４とを備える。
【００１４】
照明系１０６は、不図示のエキシマレーザー等のパルス光を発生する光源から放出された光を調整し、レチクルＲを照明する。レチクルＲは、ウエハＷ上に転写されるべきパターン（例えば回路パターン）が形成されている、例えば石英ガラス製の原版である。レチクルステージ１０３は、レチクルＲを保持し、少なくともＸ、Ｙの各軸方向に移動可能である。レチクルステージ１０３は、露光の際には、投影光学系１０１の光軸ＡＸと垂直な面内で、Ｘ軸方向（矢印１０３ａ）に一定速度で走査するとともに、目標位置を維持して走査するよう、適宜Ｙ軸方向に補正移動する。レチクルステージ１０３の各軸方向の位置情報は、レチクルステージ１０３に設置されているバーミラー１２０と、レチクルステージ用の第１干渉計１２１を用いて常時計測される。投影光学系１０１は、レチクルＲを通過した光を所定の倍率（例えば１／２倍）でウエハＷ上に投影する。ここで、投影光学系１０１の像面は、Ｚ軸方向に対して垂直となる関係にある。ウエハＷは、表面上にレジスト（感光剤）が塗布されている、例えば単結晶シリコンからなる基板である。ウエハステージ１０５は、不図示のチャックを介してウエハＷを保持し、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸方向、さらには各軸の回転方向であるθｘ、θｙ、θｚ方向に移動（回転）可能である。ウエハステージ１０５の各軸方向の位置情報は、ウエハステージ１０５に設置されているバーミラー１２３と、ウエハステージ用の第２干渉計１２４を用いて常時計測される。
【００１５】
計測装置（計測手段）１０２は、ウエハステージ１０５に保持されているウエハＷの表面のＺ軸方向における位置または傾き（以下、これらを総称して「面位置」という。）を計測するものであり、投光系と受光系とを含む。まず、ウエハＷに計測用の光束を投光する投光系について説明する。計測用光源１１０は、ランプや発光ダイオードなどの光源である。コリメータレンズ１１１は、計測用光源１１０から放射された光束を断面の強度分布がほほ均一となる平行光束に変換して射出する。スリット部材１１２は、一対のプリズムを互いの斜面が相対するように貼り合わせたものであり、貼り合わせ面には、複数の開口（例えば９つのピンホール）を有するクロム等で形成された遮光膜が設置されている。投光側光学系１１３は、両テレセントリック系の光学系であり、スリット部材１１２に形成されている複数のピンホールを個別に通過した９つの光束を、投光側ミラー１１４を介してウエハＷ上の９つの計測点に導光する。ここで、ピンホールを有する平面とウエハＷの表面を含む平面とは、投光側光学系１１３に対してシャインプルーフの条件を満足する。本実施形態では、投光系からの各光束がウエハＷ上へ入射するときの入射角Φ（光軸となす角）は、７０°以上である。また、以下に示す受光系が９つの計測点をウエハＷ内で互いに独立して観察可能となるように、投光系からの各光束は、Ｘ軸方向からＸＹ平面内でθ°（例えば２２．５°）回転した方向からウエハＷ上へ入射する。
【００１６】
次に、投光系により投光されてウエハＷで反射した光束（反射光束）を受光する受光系について説明する。受光側光学系１１６は、両テレセントリック系の光学系であり、受光側ミラー１１５を介してウエハＷからの９つの反射光束を受光する。また、受光側光学系１１６は、不図示であるが、その内部にストッパー絞りを有する。ストッパー絞りは、９つの各計測点に対して共通し、ウエハＷ上にすでに存在しているパターンにより発生する高次の回折光（ノイズ光）をカットする。補正光学系群１１８は、９つの個別の補正レンズを含み、受光側光学系１１６を通過して光軸が互いに平行となっている光束を、後段側の光電変換手段群１１９の計測面に対して、互いに同一の大きさを有したスポット光となるように結像する。光電変換手段群１１９は、例えば、９つの１次元ＣＣＤラインセンサーの集合であり、検出面に入射した光束の強度（光強度）を検出し、演算回路１２６へ出力する。ただし、光電変換手段群１１９として、２次元の位置計測素子を複数配置したものを採用してもよい。ここで、受光側光学系１１６、補正光学系群１１８および光電変換手段群１１９には、ウエハＷ上の各計測点と光電変換手段群１１９の検出面とが互いに共役となるように、予め倒れ補正が行われている。そのため、各計測点の局所的な傾きに起因して発生する検出面でのピンホール像の位置変化はなく、各計測点の光軸方向ＡＸでの高さ変化に応答して、検出面上でピンホール像が変化する。
【００１７】
制御部（制御手段）１０４は、主制御部１２７と、レチクル位置制御系１２２と、ウエハ位置制御系１２５と、演算回路１２６とを含む。主制御部１２７は、例えばプロセッサやメモリを含むコンピューターなどで構成され、露光装置１００の各構成要素（これらを制御する制御系等）に回線を介して接続されて、プログラムなどに従って各構成要素の動作を統括する。レチクル位置制御系１２２は、主制御部１２７からの駆動指令に基づいて、レチクルステージ１０３の動作を制御する。ウエハ位置制御系１２５は、主制御部１２７からの駆動指令に基づいて、ウエハステージ１０５の動作を制御する。演算回路１２６は、光電変換手段群１１９から得られた検出結果に基づいて光強度の値を算出する。特に、主制御部１２７は、レチクルＲのスリット像をウエハＷの所定領域に結像させるよう、ＸＹ面内の位置（Ｘ、Ｙの各軸方向の位置およびＺ軸に対する回転θ）と、Ｚ軸方向の位置（Ｘ、Ｙの各軸に対する回転α、βおよびＺ軸上の高さＺ）を調整し得る。そして、主制御部１２７は、レチクル位置制御系１２２およびウエハ位置制御系１２５に対し、レチクルステージ１０３とウエハステージ１０５とを同期走査させつつ、レチクルＲ上のパターンをウエハＷ上に投影するスキャン露光（走査露光）を行わせる。このとき、主制御部１２７は、レチクルステージ１０３を図１に示す矢印１０３ａの方向に走査させる場合には、ウエハステージ１０５を図１に示す矢印１０５ａの方向に投影光学系１０１の縮小倍率分だけ補正した速度で走査させる。また、レチクルステージ１０３の走査速度は、照明系１０６内における不図示のマスキングブレードの走査方向の幅と、ウエハＷの表面に塗布されたレジストとの感度に基づいて、装置生産性が有利となるように予め決定される。
【００１８】
ここで、レチクルＲに形成されているパターンの位置合わせの際の制御部１０４による制御について説明する。主制御部１２７は、ＸＹ面内については、第１干渉計１２１および第２干渉計１２４から得られる各ステージ１０３、１０５の位置データ、および、不図示のアライメント顕微鏡から得られるウエハＷの位置データに基づいて制御データを求める。そして、主制御部１２７は、求めた制御データに基づいて、レチクル位置制御系１２２およびウエハ位置制御系１２５に駆動指令を送信し、適宜レチクルステージ１０３とウエハステージ１０５との位置を所望の位置に変化させる。一方、主制御部１２７は、Ｚ軸方向については、フォーカス動作の制御として、演算回路１２６から得られた光強度の値に基づいて、ウエハ位置制御系１２５に駆動指令を送信し、適宜ウエハステージ１０５の位置（または姿勢）を所望の位置に変化させる。具体的には、主制御部１２７は、走査方向に対して露光スリット近傍に配置された計測装置１０２（演算回路１２６）からの計測結果に基づいてＺ軸方向の位置を求める。そして、主制御部１２７は、露光位置で最適像面位置となるように、求められたＺ軸方向の位置に基づいてウエハステージ１０５を制御させる。
【００１９】
なお、制御部１０４は、露光装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。また、本実施形態では、計測装置１０２の制御のほか、後述する判定手段、記憶手段または算出手段等を露光装置１００全体を統括する主制御部１２７が実行する（兼ねる）ものとしている。ただし、本発明は、これに限らず、これらを実行する制御手段等、または、記憶手段としての記憶装置を、主制御部１２７とは別体で構成してもよい。
【００２０】
次に、露光装置１００における計測装置１０２を用いた計測方法について説明する。一般に、上記のような光学式の計測装置を用いて面位置を計測する場合、ウエハ表面のパターン構造やウエハ自体の変形などに起因した計測誤差が生じる場合がある。以下、本実施形態に係る計測方法の特徴を明確にするために、まず、本発明を実施しない比較例の計測方法（フォーカス制御方法）における計測誤差の発生と、発生した計測誤差を抑える方法とについて説明する。
【００２１】
図２は、ウエハＷ上（物体上）に形成されているショット領域（被転写領域）を示す概略平面図である。露光対象としてのウエハＷ上には、先の露光工程で形成された同一のパターン構造を有する複数のショット領域が予め規則的に配列してあるものとする。上記のような計測誤差を抑えるように計測値を補正するための補正値を算出するに際して行われる面位置の事前計測（以下、単に「事前計測」という。）は、すべてのショット領域から予め選定されたいくつかのショット領域を計測対象とする。なお、本実施形態では、比較例の計測装置における制御部（主制御部）は、例えば、図２の配列例に示す６つのショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６を計測対象として選定し、事前計測を実施させるものとする。
【００２２】
図３は、図２に示す各ショット領域（第１ショット領域ｓａｍ１〜第６ショット領域ｓａｍ６）のＹ軸方向の断面図と、比較例の計測方法を用いて求められた補正値とを示す概略図である。このうち、図３（ａ）は、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６のＹ軸方向の断面を一列に並べた図である。図中、面ｗｐ１は、ウエハＷの表面位置を示し、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６における各点ｓ１〜ｓ５は、面位置の計測点を示している。ここで、計測点は、１つのショット領域内のＹ軸方向に関する位置が、各ショット領域において略同一となるように配置されている。例えば、計測点ｓ１の位置におけるウエハＷの表面には、先の露光工程で形成されたパターン構造ｐ１が予め存在する。同様に、各計測点ｓ２〜ｓ５の位置におけるウエハＷの表面には、それぞれパターン構造ｐ２〜ｐ５が予め存在する。
【００２３】
図３（ｂ）は、比較例の計測方法を用いて求められた補正値を示す図である。ここで、比較例の計測方法としては、例えば、以下のような方法がある。まず、制御部は、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６内（被転写領域内）の位置に応じた計測点ｓ１〜ｓ５の各々で面位置計測をし（計測工程）、そのときの計測結果から近似平面ｇｔ１を算出する。次に、制御部は、近似平面ｇｔ１と、各計測点ｓ１〜ｓ５に関する各計測結果との差分をそれぞれ算出し、計測点ごとに差分を平均化する（平均化処理）。次に、制御部は、ショット領域内で最も計測精度が要求される部分（例えば計測点ｓ３）を基準として計測結果の差分を正規化する。そして、制御部は、正規化した差分値を補正値として決定し、決定された補正値を用いて計測値を適宜補正する。図３（ｂ）において、補正値ｃ３１は、計測点ｓ１における計測値に対するものである。同様に、各補正値ｃ３１〜ｃ３５は、それぞれ計測点ｓ２〜ｓ５における計測値に対するものである。
【００２４】
次に、図３に示す状態に対して、例えば第６ショット領域ｓａｍ６における計測点ｓ５の付近に異物ｃｏｎが存在する場合を考える。図４は、図３と同様に、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６のＹ軸方向の断面図と、比較例の計測方法を用いて求められた補正値とを示し、さらに、計測点ｓ５に関する補正値の比較とを示す概略図である。このうち、図４（ａ）は、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６のＹ軸方向の断面を一列に並べ、上記のように異物ｃｏｎが存在する状態を示す図である。この場合、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６の各計測点ｓ１〜ｓ５で計測した面位置結果から算出される近似平面は、異物ｃｏｎの影響を受けて、近似平面ｇｔ２となる。
【００２５】
図４（ｂ）は、この場合の比較例の計測方法を用いて求められた補正値を示す図である。図３（ｂ）について説明した方法と同様の方法で補正値を算出すると、それぞれの計測点ｓ１〜ｓ５における計測値に対する補正値は、補正値ｃ４１〜ｃ４５となる。
【００２６】
図４（ｃ）は、図３（ｂ）に示す補正値ｃ３５と図４（ｂ）に示す補正値ｃ４５とを比較した図であり、上記のとおり、いずれも計測点ｓ５における計測値に対する補正値である。異物ｃｏｎの影響を受けた補正値ｃ４５は、異物ｃｏｎの存在しない状態で算出された補正値ｃ３５に対して、差ｄｉｆｆ３４だけ変化する。したがって、主制御部１２７が図４（ｂ）に示す補正値を用いて露光時に得られた計測値を補正すると、過補正となり、露光結果にデフォーカスが生じ得る。そこで、比較例の計測方法では、さらに、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６の各計測点ｓ１〜ｓ５において計測した結果に対して異常値判定を実行する。ここでの異常値判定では、例えば、計測点ごとに近似平面を算出し、算出された近似平面と計測結果との差が予め定められた閾値を超えた場合に、この計測点における計測結果を異常値（異常計測値）と判定する方法を採用し得る。
【００２７】
図５は、図４に示す状態に関し、異常値判定を適用する際の概念図である。このうち、図５（ａ）は、計測点ｓ５に対して異常値判定を適用する際の閾値等を示す図である。近似平面ｌｔ１は、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６の各計測点ｓ５に対する計測結果から近似して算出された平面である。各差ｄｉｆｆ１〜ｄｉｆｆ６は、近似平面ｌｔ１と各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６における各計測結果との差である。例えば、主制御部１２７は、図５（ａ）に示すように、閾値の上限をｔｈｒｅｓｈ−Ｕと、閾値の下限をｔｈｒｅｓｈ−Ｌと予め規定する。ここで、第６ショット領域ｓａｍ６における差ｄｉｆｆ６は、異物ｃｏｎの存在に起因して、他のショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ５における各差ｄｉｆｆ１〜ｄｉｆｆ５と比較して大きく、閾値の上限を超える。この場合、制御部は、第６ショット領域ｓａｍ６における計測点ｓ５の計測結果を異常値と判定し、異常値と判定した計測結果を除外して、新たに近似平面ｇｔ１（図４（ａ）参照）を算出する。そして、制御部は、新たな近似平面ｇｔ１と各計測点ｓ１〜ｓ５の面位置計測結果との差分をそれぞれ算出し、計測点ごとに平均化する。なお、この平均化に際しては、異常値と判定した第６ショット領域ｓａｍ６における計測点ｓ５の計測結果を除外する。
【００２８】
図５（ｂ）は、１つのショット領域で最も計測精度が要求される部分（例えば計測点ｓ３）を基準として計測点ごとの差分を正規化して得られた各補正値ｃ４１’〜ｃ４５’を示す図である。ここで、図５（ｂ）に示す各補正値ｃ４１’〜ｃ４５’は、図３（ｂ）に示す各補正値ｃ３１〜ｃ３５と一致する。
【００２９】
このように、ウエハＷの表面位置が表面位置ｗｐ１の状態で示されるように平坦であれば、ウエハＷ上に異物が存在していても、上記のように異常値判定および除去を行うことで、比較例の計測方法を用いて補正値を正確に求めることができる。しかしながら、ウエハＷの表面形状が変形していると、特にウエハＷ上に異物が存在している場合、上記のような異常値判定および除去を行っても、比較例の計測方法を用いて補正値を正確に求めることができない。以下、さらに、ウエハＷの表面形状が変形しており、かつ、ウエハＷ上に異物が存在している場合の比較例の計測方法について説明する。
【００３０】
図６は、図３の記載に準拠した、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６のＹ軸方向の断面図と、比較例の計測方法を用いて求められた補正値とを示し、特にウエハの表面位置ｗｐ２が変形している場合の概略図である。このうち、図６（ａ）は、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６のＹ軸方向の断面を一列に並べた図である。なお、近似平面ｇｔ３は、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６における各計測点ｓ１〜ｓ５のそれぞれで面位置計測をしたときの結果から近似して算出される平面である。ウエハＷの平面形状は、円形であるので、表面位置ｗｐ２の変形は、中心対称的に発生している。一方、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６のウエハＷ上の配置も、ウエハＷの平面において中心対称となっている。具体的には、第１ショット領域ｓａｍ１と第６ショット領域ｓａｍ６、第２ショット領域ｓａｍ２と第５ショット領域ｓａｍ５、さらに第３ショット領域ｓａｍ３と第４ショット領域ｓａｍ４の配置が、それぞれウエハＷの中心位置に対して対称である。したがって、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６における各計測点ｓ１〜ｓ５で計測した面位置計測結果の平均値として算出する補正値は、変形成分をキャンセルすることができる。すなわち、この場合の補正値は、ウエハＷの表面位置ｗｐ２の変形の影響を受けない。
【００３１】
図６（ｂ）は、この場合の比較例の計測方法を用いて求められた補正値を示す図である。図３（ｂ）について説明した方法と同様の方法で補正値を算出すると、それぞれの計測点ｓ１〜ｓ５における計測値に対する補正値は、補正値ｃ５１〜ｃ５５となり、図３（ｂ）に示す補正値ｃ３１〜ｃ３５と一致する。
【００３２】
次に、図６に示す状態に対して、例えば第６ショット領域ｓａｍ６における計測点ｓ５の付近に異物ｃｏｎが存在する場合を考える。図７は、図３と同様に、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６のＹ軸方向の断面図と、比較例の計測方法を用いて求められた補正値とを示し、さらに、計測点ｓ５に関する補正値の比較とを示す概略図である。このうち、図７（ａ）は、ウエハＷの表面位置ｗｐ２上で各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６のＹ軸方向の断面を一列に並べ、上記のように異物ｃｏｎが存在する状態を示す図である。
【００３３】
図７（ｂ）は、この場合の比較例の計測方法を用いて求められた補正値を示す図である。図３（ｂ）について説明した方法と同様の方法で補正値を算出し、かつ、図４（ｃ）について説明した方法のような異常値判定および除去を実施しない場合、それぞれの計測点ｓ１〜ｓ５における計測値に対する補正値は、補正値ｃ６１〜ｃ６５となる。
【００３４】
図７（ｃ）は、図６（ｂ）に示す補正値ｃ５５と図７（ｂ）に示す補正値ｃ６５とを比較した図であり、上記のとおり、いずれも計測点ｓ５における計測値に対する補正値である。異物ｃｏｎの影響を受けた補正値ｃ６５は、異物ｃｏｎの存在しない状態で算出された補正値ｃ５５に対して、差ｄｉｆｆ５６だけ変化する。したがって、制御部が図６（ｂ）に示す補正値を用いて露光時に得られた計測値を補正すると、過補正となり、露光結果にデフォーカスが生じる可能性がある。
【００３５】
図８は、図６に示す状態に関し、異常値判定を適用する際の概念図である。このうち、図８（ａ）は、計測点ｓ５に対して異常値判定を適用する際の閾値等を示す図である。この場合、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６での局所的な傾きによる異常値の誤判定を抑えるために、ショット領域ごとに一次の傾き成分を除去しておく。そして、近似平面ｌｔ２は、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６の計測点ｓ５に対する計測結果から一次の傾き成分を除去した後に近似して算出された平面である。各差ｄｉｆｆ１〜ｄｉｆｆ６は、近似平面ｌｔ２と各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６における各計測結果との差（相対量）である。この場合も、例えば、制御部は、図８（ａ）に示すように、閾値の上限をｔｈｒｅｓｈ−Ｕと、閾値の下限をｔｈｒｅｓｈ−Ｌと予め規定する。ここで、第６ショット領域ｓａｍ６における差ｄｉｆｆ６は、図５（ａ）の場合と同様に、閾値の上限を超えている。この場合、制御部は、第６ショット領域ｓａｍ６における計測点ｓ５の計測結果を異常値と判定し、異常値と判定した計測結果を除外して、新たに近似平面ｇｔ４（図７（ａ）参照）を算出する。しかしながら、このように異常値を除外すると、ウエハＷの図中左半面に存在する各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ３の各計測点に対して、ウエハＷの図中右半面に存在する各ショット領域ｓａｍ４〜ｓａｍ６の各計測点が少なくなる。したがって、各計測点の配置がウエハＷの中心位置に対して非対称となり、このまま算出された補正値は、変形成分を十分にキャンセルすることが難しい。
【００３６】
図８（ｂ）は、上記のように非対称となる状態において、１つのショット領域で最も計測精度が要求される部分（例えば計測点ｓ３）を基準として計測点ごとの差分を正規化して得られた各補正値ｃ６１’〜ｃ６５’を示す図である。ここで、図８（ｂ）に示す各補正値ｃ６１’〜ｃ６５’は、図５（ｂ）に示す各補正値ｃ４１’〜ｃ４５’と異なる。
【００３７】
図８（ｃ）は、図５（ｂ）に示す補正値ｃ４５’と図８（ｂ）に示す補正値ｃ６５’とを比較した図であり、上記のとおり、いずれも計測点ｓ５における計測値に対する補正値である。ウエハＷの表面位置ｗｐ２に示すように変形している状態において、異物ｃｏｎの影響を受けた補正値ｃ６５’は、ウエハＷの表面位置ｗｐ１に示すように平坦な状態で算出された補正値ｃ４５’に対して、差ｄｉｆｆ５６’だけ変化する。したがって、制御部が図８（ｂ）に示す補正値を用いて露光時に得られた計測値を補正すると、過補正となり、露光結果にデフォーカスが生じ得る。
【００３８】
このように、ウエハＷの表面位置が変形しており、かつ、ウエハＷ上に異物ｃｏｎが存在している場合は、上記のような異常値判定および除去を行っても、比較例の計測方法を用いて補正値を正確に求めることができない。これは、比較例の計測方法では、ウエハＷの表面のパターン構造やウエハＷ自体の変形などに起因した計測誤差を抑えることができないことを意味する。そこで、本実施形態では、面位置を計測するに際し、以下のような方法で上記のような計測誤差を抑える。
【００３９】
まず、本実施形態においても、上記のような計測誤差が発生した場合に計測値を補正するための補正値を求める。ここで、主制御部１２７は、記憶手段として、事前計測するショット領域（計測位置）のそれぞれに対応する１つ以上の異なる他のショット領域（計測位置）を、すなわち、複数の計測位置のうちの少なくとも２つの計測位置を関連づけて、予め登録（記憶）しておく。このとき、予め登録される他のショット領域は、ウエハＷの変形に関して相殺関係にあるショット領域であり、例えば、ウエハＷの円形形状に対して対称関係（略対称を含む）となる場所に位置するショット領域が選定される。以下、図７を参照して説明すると、主制御部１２７は、予め登録する他のショット領域を、例えば以下のように選定し登録する。まず、第１ショット領域ｓａｍ１に対しては、ウエハＷの中心位置を基準としてＹ軸方向に対称となる場所に位置する第６ショット領域ｓａｍ６が登録される。以下同様に、第２ショット領域ｓａｍ２に対しては第５ショット領域ｓａｍ５が、第３ショット領域ｓａｍ３に対しては第４ショット領域ｓａｍ４がそれぞれ登録される。それらとは反対に、第４ショット領域ｓａｍ４に対しては、第３ショット領域ｓａｍ３が、第５ショット領域ｓａｍ５に対しては第２ショット領域ｓａｍ２が、そして第６ショット領域ｓａｍ６に対しては第１ショット領域ｓａｍ１がそれぞれ登録される。また、相殺関係にある計測位置としての各計測点が属する各ショット領域に対する、相殺関係にある各計測点の位置関係は、以下でいう異常値の計測位置が属する各ショット領域に対する、異常値の計測位置と実質的に等しいものとする。
【００４０】
次に、主制御部１２７は、判定手段として、各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６における各計測点ｓ１〜ｓ５で計測した計測結果に対し、図８（ａ）で説明した方法と同様の方法で異常値判定を行う（判定工程）。その結果、第６ショット領域ｓａｍ６における計測点ｓ５の計測結果が異常値と判定される。ここで、異常値と判定された第６ショット領域ｓａｍ６には、上記の通り、第１ショット領域ｓａｍ１が対応付けられ、登録されている。そこで、主制御部１２７は、算出手段として、第１ショット領域ｓａｍ１と第６ショット領域ｓａｍ６とおける計測結果を除外し、残存した計測結果を用いて図３（ｂ）について説明した方法と同様の方法で補正値を算出する（算出工程）。これにより、主制御部１２７は、補正値算出のための計測対象とするウエハＷの図中左半面のショット領域と図中右半面のショット領域との数を一致させた状態で、すなわち対称性を維持したまま、異物ｃｏｎの影響を除去しつつ補正値を算出することができる。
【００４１】
図８（ｂ）は、本実施形態に係る計測方法を用いて求められた補正値を示す図である。このような方法で補正値を算出すると、それぞれの計測点ｓ１〜ｓ５における計測値に対する補正値は、補正値ｃ６１’’〜ｃ６５’’となり、図５（ｂ）に示す補正値ｃ４１’〜ｃ４５’と一致する。そして、主制御部１２７は、図８（ｂ）に示す補正値を用いて露光時に計測される面位置の計測結果を適宜補正すれば、パターン構造等に起因する計測誤差を抑えることができる。
【００４２】
次に、露光装置１００における上記説明したフォーカス制御方法を採用する露光工程について説明する。図９は、本実施形態における露光工程の流れを示すフローチャートである。まず、主制御部１２７は、露光工程を開始すると、不図示の搬送ハンドを用いて、ウエハＷをウエハステージ１０５上に搬入し、チャックに吸着保持させる（ステップＳ１０１）。次に、主制御部１２７は、以下のステップＳ１０６におけるグローバルアライメントのための事前計測および補正を実行する（プリアライメント工程：ステップＳ１０２）。具体的には、主制御部１２７は、グローバルアライメントで用いる不図示の高倍視野アライメント顕微鏡の計測範囲に入るように、不図示の低倍視野アライメント顕微鏡を用いてウエハＷの回転誤差等のずれ量を計測し、補正する。
【００４３】
次に、主制御部１２７は、計測装置１０２を用いて、ウエハＷの複数の計測位置における面位置を計測させ、当該計測結果から、ウエハＷの全体的な傾きを算出し、補正する（グローバルチルト工程：ステップＳ１０３）。図１０は、一例として、このときに計測対象となる計測位置（ショット領域）８０１を示すウエハＷの平面図である。
【００４４】
次に、主制御部１２７は、以下のステップＳ１０７におけるスキャン露光中（パターン転写時）の面位置計測の際に生じる可能性のある計測誤差を補正するための補正値を取得するプリスキャン計測を実行する（プリスキャン計測工程：ステップＳ１０４）。プリスキャン計測工程には、例えば、計測用光源１１０の光量調整や、ウエハＷの表面上のパターン構造やウエハＷ自体の変形などに起因する誤差を補正するための補正値の取得などが含まれる。このプリスキャン計測のとき、上記説明した本実施形態に係るフォーカス制御方法に含まれる事前計測を採用し得る。
【００４５】
ここで、補正値の算出のために用いるショット領域、具体的には計測値の総数が少ないと、平均化数が減少するため、補正値の算出精度が低下する場合も考えられる。そこで、主制御部１２７が、さらに、異常値と判定したショット領域を除去して算出した補正値が所望の精度で算出できているかを判断するものとしてもよい。具体的には、主制御部１２７は、まず、判定工程における判定結果に基づいて、除外した後のショット領域を計数する。次に、主制御部１２７は、除外後のショット領域の総数が所定の数（予め定めた閾値）を下回った場合には、補正値の算出のために用いるショット領域を１つ以上変更する。そして、主制御部１２７は、面位置計測を実施していないショット領域を計測した後、新たに補正値を算出する。なお、除外後のショット領域の総数の閾値は、例えば、露光対象となるウエハＷの焦点深度から導出される補正値の要求精度に基づいて決定し得る。
【００４６】
図１１は、除外後のショット領域の総数が予め定められた閾値を下回った場合に変更されるショット領域を示すウエハＷの平面図である。図１１に示す例では、まず、補正値の算出のために露光に先立って面位置が計測されるショット領域は、予め８つ（第７ショット領域ｓａｍ７〜第１４ショット領域ｓａｍ１４）選定されている。また、予め登録される他のショット領域は、上記の選定方法に基づき、例えば、第７ショット領域ｓａｍ７に対しては第１４ショット領域ｓａｍ１４が、また、第１０ショット領域ｓａｍ１０に対しては第１１ショット領域ｓａｍ１１がそれぞれ選定されている。また、異常値の判定により除外した後のショット領域の総数の閾値は、６つと想定する。そして、例えば、異常値と判定されたショット領域は、第７ショット領域ｓａｍ７および第１０ショット領域ｓａｍ１０であるとする。この場合、主制御部１２７は、本実施形態によれば、各ショット領域ｓａｍ７、ｓａｍ１４、ｓａｍ１０、ｓａｍ１１の合計４つのショットを除外して補正値を算出することになる。ここで、この除外によって、補正値の算出に使用されるショット領域の総数は、４つとなり、閾値として定めた６つを下回る。そこで、主制御部１２７は、まず、例えば、異常値と判定された第７ショット領域ｓａｍ７に換えて、Ｙ軸方向で隣設する第１５ショット領域ｓａｍ１５を再選定する。同様に、主制御部１２７は、例えば、異常値と判定された第１０ショット領域ｓａｍ１０に換えて、Ｙ軸方向で隣設する第１６ショット領域ｓａｍ１６を再選定する。しかしながら、このままでは、補正値の算出のための計測対象であるショット領域がウエハＷの中心位置に対して対称ではなくなる。そこで、主制御部１２７は、選定されるショット領域がウエハＷの中心位置に対して対称となるように、さらに、第１４ショット領域ｓａｍ１４に換えて、Ｙ軸方向で隣設する第１８ショット領域ｓａｍ１８を再選定する。同様に、主制御部１２７は、第１１ショット領域ｓａｍ１１に換えて、Ｙ軸方向で隣設する第１７ショット領域ｓａｍ１７を再選定する。そして、主制御部１２７は、新たに選定され、未だ面位置計測が実施されていない各ショット領域ｓａｍ１５〜ｓａｍ１８について面位置を計測させ、補正値を再算出する。
【００４７】
図９のフローチャートに戻り、次に、主制御部１２７は、投影光学系１０１内の投影レンズの傾きや像面湾曲等の補正値を算出し、補正する（投影レンズ補正工程：ステップＳ１０５）。補正値の算出には、不図示であるが、ウエハステージ１０５上に設置されている光量センサーおよび基準マークと、レチクルステージ１０３上に設置されている基準プレートとが用いられる。具体的には、主制御部１２７は、光量センサーに、ウエハステージ１０５がＸＹＺの各軸方向に走査したときの露光光の光量変化を計測させる。そして、主制御部１２７は、光量センサーの出力である光量変化量に基づいて、基準プレートに対する基準マークのずれ量を求め、ずれ量を補正するための補正値を算出する。
【００４８】
次に、主制御部１２７は、不図示の高倍視野アライメント顕微鏡を用いて、ウエハＷ上のアライメントマークを計測させ、ウエハＷ全体のずれ量および各ショット領域共通のずれ量を算出し、補正する（グローバルアライメント工程：ステップＳ１０６）。ここで、アライメントマークを精度良く計測するためには、アライメントマークのコントラストがベストコントラスト位置になければならない。このベストコントラスト位置の計測には、計測装置１０２とアライメント顕微鏡とが用いられる。具体的には、主制御部１２７は、予め定められた高さ（Ｚ軸方向）にウエハステージ１０５を移動させ、アライメント顕微鏡にコントラストを計測させると同時に、計測装置１０２に面位置を計測させる工程を数回繰り返す。このとき、主制御部１２７は、各高さに応じたコントラストの計測結果と面位置の計測結果とを関連付けて保存する。そして、主制御部１２７は、得られた複数のコントラストの計測結果に基づいて、最もコントラストの高い位置を求め、ベストコントラスト位置と決定する。
【００４９】
次に、主制御部１２７は、計測装置１０２に、露光対象となるショット領域の面位置を計測させる。次に、主制御部１２７は、ステップＳ１０４にて取得したパターン構造等に起因する誤差を補正するための補正値を用いて面位置の計測結果を補正する。そして、主制御部１２７は、フォーカス制御として、補正した計測結果に基づいて、ウエハステージ１０５を最適な露光像面位置へ補正駆動しつつ、スキャン露光する（スキャン露光工程：ステップＳ１０７）。
【００５０】
そして、主制御部１２７は、ウエハＷ上の露光対象となっているすべてのショット領域に対する露光が完了した後、ウエハＷをウエハステージ１０５から搬出し（ステップＳ１０８）、一連の露光工程を終了する。
【００５１】
このように、本実施形態に係るフォーカス制御方法では、計測誤差が表れないよう補正値を用いて面位置の計測値を補正するが、その補正値を求めるときに、ウエハＷ上に存在する異物を考慮するため、予め異常値判定を行う。このとき、異常値が計測されたショット領域が存在する場合、そのショット領域を除外するとともに、そのショット領域に対応する予め登録されている他のショット領域をも除外した上で、補正値が算出される。したがって、算出される補正値は、より正確な（確度の高い）ものとなる。これにより、例えば、ウエハＷの表面位置が平坦でなく変形した場合で、かつ、ウエハＷ上に異物が存在する場合であっても、計測誤差を抑え、高精度な面位置計測を行うことができる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、フォーカス計測誤差を抑えるのに有利なフォーカス制御方法を提供することができる。また、本実施形態に係るフォーカス制御方法を用いたパターン転写装置によれば、ウエハＷの面位置計測をより正確に行うことができるので、高精度なパターン転写を実現できる。
【００５３】
なお、上記説明では、予め登録される他のショット領域としては、ウエハＷの中心位置に対してＹ軸方向に対称関係となるショット領域が選定されるものとした。これは、上記の例示では、事前計測する各ショット領域ｓａｍ１〜ｓａｍ６がＹ軸方向に対称関係となることを想定しているからである。したがって、例えば、この場合の各ショット領域がＸ軸方向に対称関係となるように配置されている場合には、予め登録される他のショット領域としては、Ｘ軸方向に対称関係となるショット領域を選定することになる。
【００５４】
また、上記説明では、計測位置が属するショット領域ごとに予め登録される他のショット領域は、ウエハＷの中心位置を基準として対称関係となる場所に位置する、すなわちウエハＷの変形に関する相殺関係が対称関係であるショット領域が選定されるものとした。ただし、本発明は、これに限定されるものではない。
【００５５】
また、上記説明では、各ショット領域のそれぞれに対し、１つ以上の他のショット領域が予め選定され、登録されるものとした。すなわち、相殺関係の対象をショット領域として説明したが、本発明はこれに限らない。例えば、各ショット領域に属する計測点を相殺関係の対象として捉え、計測点のそれぞれに対し、１点以上の他の計測点を予め選定し、登録するものとしても、同様の効果を奏する。
【００５６】
また、上記説明では、露光対象となるウエハＷ上の各ショット領域には、それぞれ前の露光工程により予めパターンが形成されている（パターン構造を有する）ものとした。ただし、本発明はこれに限らず、予めウエハＷ上の各ショット領域にパターンが形成されていなくとも、そのウエハＷを露光対象（計測対象）とすることが可能である。また、パターン転写装置は、露光装置やインプリント装置のような原版を有する装置に限定されず、例えば、荷電粒子線描画装置のような、原版を介さずに電子データを用いてパターンを転写する装置を含む。
【００５７】
（物品の製造方法）
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記のパターン転写装置を用いて潜像パターンを転写する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが転写された基板を加工処理する工程とを含む。さらに、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００５８】
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および変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０２  計測装置
１２７  主制御部
【図１】
2016100590.tif 000003
【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】
2016100590.tif 000012
【図１１】
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