(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原板のパターンを基板上の各露光領域に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の下に前記基板上の各露光領域が順次位置するように前記投影光学系の光軸に垂直な方向において前記基板のステップ移動および位置決めを繰り返す駆動手段と、前記ステップ移動中に前記基板の表面の前記光軸の方向における位置を検出する検出手段とを備え、前記検出の結果と、前記検出を前記ステップ移動中に行うことにより生じる誤差を低減するための、前記ステップ移動中の検出値に対する、露光領域ごとに予め計測して記憶されたオフセット値とに基づき、各露光領域が前記投影光学系の焦点面に位置するように、前記ステップ移動中に前記駆動手段により前記基板を移動させる露光装置において、
前記ステップ移動中に、第１の距離だけ該ステップ移動の目標位置より手前の第１の位置における前記検出手段による第１の検出と、該第１の検出の結果と前記オフセット値とに基づく前記基板の移動とを行い、
前記第１の距離より短い第２の距離だけ前記目標位置より手前の第２の位置において前記検出手段による第２の検出を行い、
前記第２の検出の結果に基づき、露光領域が前記焦点面から所定距離の範囲内にあるか否かを判定し、
露光領域が前記範囲内にある場合は、前記位置決めの完了後に露光領域の露光を行い、
露光領域が前記範囲内にない場合は、前記第２の検出の結果に基づき、露光領域が前記範囲内に位置するように、前記駆動手段により前記基板を移動させて露光領域の露光を行い、かつ前記第２の検出の結果と前記オフセット値とに基づいて前記オフセット値を更新する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
さらに、露光領域ごとに、露光済みの複数の基板に関して得られた複数の前記オフセット値を平均化することにより、前記オフセット値を更新する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記光軸に平行な軸をＺ軸とし、該Ｚ軸に垂直かつ互いに垂直な２つの軸をそれぞれＸ軸およびＹ軸としたとき、前記駆動手段は、各露光領域が前記範囲内に位置するように、前記基板のＺ軸方向の移動、前記基板のＸ軸回りの回転、および前記基板のＹ軸回りの回転を行う、ことを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
前記ステップで露光された基板を現像するステップと、
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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ、超ＬＳＩ等の半導体回路素子製造用の露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投影型の半導体製造装置において、ウエハ等の被露光基板を保持したステージが次の露光位置へ移動する際にはフォーカスの補正駆動が必要である。従来、このフォーカス補正駆動は、ステージの減速Ｇによる計測面の姿勢変化や、露光位置とのパターン面の違いによるセンサだまされ等のステージ移動中の影響を考慮し、ステージが次の露光位置で停止する直前に実施している。
【０００３】
上記従来技術においては、ステージが次の露光位置へ移動する際には、そのフォーカス補正駆動において、より高いフォーカス精度が要求される。
【０００４】
また、次の露光位置へのステージの移動中にオートフォーカス処理を実行するためには、ステージの減速Ｇによる計測面の姿勢変化や、露光位置とのパターン面の違いによるセンサだまされ等を考慮する必要がある。そこで従来は、移動中の計測点の計測オフセットを１枚目のウエハで求めて記憶し、これらの計測オフセットを２枚目以降のウエハの処理で使用している。２枚目以降のウエハの処理では、ステージ駆動、移動中計測、および補正駆動をこの順序で行ない、１枚目で記憶している計測オフセットを使用して最適フォーカス面を検出している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように露光位置直前でフォーカスの補正駆動を行なうと、スループットが低下する。また、ステージの移動中にオートフォーカス処理を行なう技術によれば、ステージの減速による計測面の姿勢が経時変化した場合には、１枚目のウエハで計測したオフセットを使用すると、フォーカス精度を落してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、オフセット値の更新によりスループットを向上させることができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、原板のパターンを基板上の各露光領域に投影するための投影光学系と、前記投影光学系の下に前記基板上の各露光領域が順次位置するように前記投影光学系の光軸に垂直な方向において前記基板のステップ移動および位置決めを繰り返す駆動手段と、前記ステップ移動中に前記基板の表面の前記光軸の方向における位置を検出する検出手段とを備え、前記検出の結果と、前記検出を前記ステップ移動中に行うことにより生じる誤差を低減するための、前記ステップ移動中の検出値に対する、露光領域ごとに予め計測して記憶されたオフセット値とに基づき、各露光領域が前記投影光学系の焦点面に位置するように、前記ステップ移動中に前記駆動手段により前記基板を移動させる露光装置において、前記ステップ移動中に、第１の距離だけ該ステップ移動の目標位置より手前の第１の位置における前記検出手段による第１の検出と、該第１の検出の結果と前記オフセット値とに基づく前記基板の移動とを行い、前記第１の距離より短い第２の距離だけ前記目標位置より手前の第２の位置において前記検出手段による第２の検出を行い、前記第２の検出の結果に基づき、露光領域が前記焦点面から所定距離の範囲内にあるか否かを判定し、露光領域が前記範囲内にある場合は、前記位置決めの完了後に露光領域の露光を行い、露光領域が前記範囲内にない場合は、前記第２の検出の結果に基づき、露光領域が前記範囲内に位置するように、前記駆動手段により前記基板を移動させて露光領域の露光を行い、かつ前記第２の検出の結果と前記オフセット値とに基づいて前記オフセット値を更新する、ことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態においては、前記オフセット値を、露光領域単位で更新する更新手段を備える。この更新手段は、各露光領域について、ステップ移動中の補正駆動の後、露光領域がほぼ投影光学系下に位置決めされるときに前記検出手段による検出を行なった結果が露光可能でない旨を示しているとき、オフセット値の更新を行なうものである。また、各露光領域について、前記記憶手段から読み出したオフセット値および露光領域がほぼ投影光学系下に位置決めされるときに前記検出手段による検出を行なった結果に対して、所定の式を適用してオフセット値の更新値を得るとともに、この式として、露光処理内容に応じ複数のものを切り替えて用いるものである。
【００１１】
また、オフセット値が前記記憶手段中に存在しないときは、各露光領域について、ステップ移動中に前記検出手段が基板面の検出を行なった結果と、その後に露光領域がほぼ投影光学系下に位置決めされるときに前記検出手段が基板面の検出を行なった結果とに基づいてオフセット値を得、これを前記記憶手段に記憶させる手段を有する。
【００１２】
また、前記記憶手段は、露光処理内容が異なる複数の基板の各露光処理における全露光領域のオフセット値を記憶する。
【００１３】
また、投影光学系の光軸方向はＺ軸で、基板面の傾きは、このＺ軸に垂直なＸおよびＹ軸それぞれの回りの傾きであり、各露光領域ごとのオフセット値は、これらの値の計測値であるフォーカス計測値に対するものである。
【００１４】
これによれば、ステップ駆動手段のステージが次の露光位置へのステップ移動中の第１の所定位置でのフォーカス計測値と、次の露光位置で停止する直前のフォーカス計測値とを保持し、その差分をＸ，Ｙ，Ｚ方向の各駆動オフセット値として、基板露光処理単位で全ショット分記憶し、ステップ移動中の先読みオートフォーカス処理実行時に記憶されているＸ，Ｙ，Ｚ方向の各駆動オフセット値を取得し、先読みオートフォーカス処理実行結果に基づき、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向の各駆動オフセット値を更新することにより、先読みオートフォーカスシステムにおけるオフセット学習機能が実現される。
【００１５】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る半導体露光装置の構成を示す部分的概略図である。この装置は、以下に述べるように、先読みオートフォーカスシステムにおけるオフセット学習機能を備えている。
【００１６】
図１において、１は縮小投影レンズ系、ＡＸはその光軸である。縮小投影レンズ系１は不図示のレチクルの回路パターンを１／５に縮小して投影し、その焦平面に回路パターン像を形成する。また、光軸ＡＸは図中のＺ軸方向と平行な関係にある。２は表面にレジストが塗布されたウエハであり、先の露光工程で互いに同じパターンが形成された、多数個の被露光領域（ショット）が配列してある。３はウエハ２を載置するステージであり、ウエハ２はウエハステージ３に吸着され固定される。ウエハステージ３はＸ軸方向に動くＸステージと、Ｙ軸方向に動くＹステージと、Ｚ軸方向およびＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に平行な軸の周りに回転するＺステージで構成されている。また、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸は互いに直交するように設定してある。よって、光軸に平行な軸をＺ軸とし、該Ｚ軸に垂直かつ互いに垂直な２つの軸をそれぞれＸ軸及びＹ軸としたとき、ウエハ２は、Ｚ軸方向に移動させることも、Ｘ軸及びＹ軸を軸として回転させることもできる。したがって、ウエハステージ３を駆動することにより、ウエハ２の表面の位置を縮小投影レンズ系１の光軸ＡＸ方向および光軸ＡＸに直交する平面に沿った方向に調整することができ、さらに焦平面、すなわち回路パターン像に対する傾きも調整できる。
【００１７】
４〜１１は、ウエハ２の表面位置および傾きを検出するために設けた検出光学系の各要素である。４は発光ダイオード、半導体レーザ等の高輝度な照明用光源である。５は照明用レンズである。光源４から射出した光は照明用レンズによって平行な光束となり、複数個例えば５個のピンホールが形成されたマスク６を照明する。マスク６の各ピンホールを通過した複数個の光束は、結像レンズ７を経て折曲げミラー８に入射し、折曲げミラー８で方向を変えられた後、ウエハ２の表面に入射する。ここで結像レンズ７と折曲げミラー８はウエハ２上にマスク６の複数個のピンホール像を形成している。すなわち本実施例では、複数個のピンホールを通過した光束は、図２に示すように、ウエハ２の被露光領域１００の中央部を含む５ヶ所の点７１〜７５を照射し、各々の箇所で反射される。つまり、マスク６のピンホールを５個形成し、後述するように、被露光領域１００内の中央部を含む５ヶ所の測定点７１〜７５の位置を測定している。各測定点７１〜７５で反射した光束は折曲げミラー９により方向を変えた後、検出レンズ１０を介して、素子を２次元的に配置した位置検出素子１１上に入射する。ここで、検出レンズ１０は結像レンズ７、折曲げミラー８、ウエハ２、および折曲げミラー９と協力して、マスク６のピンホールの像を位置検出素子１１上に形成している。したがって、マスク６、ウエハ２および位置検出素子１１は互いに光学的に共役な位置にある。
【００１８】
図１では模式的に示してあるが、光学配置上困難な場合には位置検出素子１１を各ピンホールに対応して複数個配置しても良い。位置検出素子１１は２次元的なＣＣＤなどからなり、複数個のピンホールを介した複数の光束が位置検出素子１１の受光面へ入射する位置を各々独立に検知することが可能となっている。ウエハ２の縮小投影レンズ系１の光軸ＡＸ方向の位置の変化は、位置検出素子１１上の複数の光束の入射位置のズレとして検出できるため、ウエハ２の被露光領域１００内の５つの測定点７１〜７５における、ウエハ表面の光軸ＡＸ方向の位置が、位置検出素子１１からの出力信号として面位置検出装置１４を介して制御装置１３へ入力される。
【００１９】
ウエハステージ３のＸ軸およびＹ軸方向の変位は、ウエハステージ３上に設けた基準ミラー１５とレーザ干渉計１７とを用いて周知の方法により測定し、ウエハステージ３の変位量を示す信号としてレーザ干渉計１７から信号線を介して制御装置１３へ入力される。ウエハステージ３の移動はステージ駆動装置１２により制御される。ステージ駆動装置１２は、信号線を介して制御装置１３から指令信号を受け、この信号に応答してウエハステージ３をサーボ駆動する。
【００２０】
ステージ駆動装置１２は第１駆動手段と第２駆動手段を有し、第１駆動手段によりウエハ２の光軸ＡＸと直交する面内における位置（ｘ，ｙ）と回転（θ）とを調整し、第２駆動手段によりウエハ２の光軸ＡＸ方向の位置（ｚ）と傾き（α，β）とを調整する。面位置検出装置１４は位置検出素子１１からの出力信号（面位置データ）を処理してウエハ２の表面の位置を検出し、この検出結果を制御装置１３へ転送する。制御装置１３は、所定の指令信号によりステージ駆動装置１２の第２駆動手段を作動させ、ウエハ２の光軸ＡＸ方向の位置と傾きを調整する。
【００２１】
次に本実施例におけるフォーカス検出位置について説明する。本実施例では基本的に補正駆動量算出に用いる移動中計測点と、この位置での計測値を露光位置での計測値と等価となるように補正することを主たる目的とするオフセット算出基準用の露光位置計測点とが設定される。図２に示すように、露光位置計測点における中央の測定点７１は被露光領域１００のほぼ中央にあり、露光位置では光軸ＡＸと交わる。また、残りの測定点７２〜７５は被露光領域１００の周辺部にある。このように通常の露光位置計測点は、ウエハ内全ショットにおいて各センサ毎に一意に決定される。したがって、従来の露光位置における位置決め状態でチップの傾斜および高さ方向の位置を検出する場合、オフセットはショット毎に変更する必要はない。
【００２２】
次に、移動中に計測する場合の移動中計測点の一例を図３に示す。図中の７１〜７５は被露光位置にステージ３が移動した後の測定点を示し、８１〜８５はステージ３が移動中の測定点を示している。図では、光軸ＡＸと交わる位置の測定点７１の代わりに移動中は測定点８１を測定している様子を示している。すなわち、ウエハは図中右から左にステップ移動しており、移動中に計測される位置は、それぞれ計測点８１〜８５となる。つまり、チップ上では、移動後の測定点より左の方にシフトした位置を移動中に計測することになる。
【００２３】
このように、ステップ移動中に計測を行なう場合、チップとの相対位置において露光位置とは厳密には違う段差構造をもった表面を測定することになる。これによれば、図４のような１２ショットしか含まないショットのレイアウトの場合でさえ５種類（左、右、右上、左上、上）の異なる計測点をもつこととなり、最大で８種類の移動中計測点をもつこととなる。また、これに加えて、前記移動中計測区間での本体構造体の変化は、ウエハ上のショット位置（ｘ，ｙ）とそのときの姿勢の変形（α，β）との関係から毎回のステップ移動による姿勢変形が同じ（α，β）としても、中心からのショット位置とのかけ算で求まるＺ方向の変位分として各ショット異なる値となる。しかしながら、この本体変形は毎回の再現性が良いことが確認されているためにショット内段差に伴うオフセットと同様にショット毎のオフセットとして管理することが可能である。
【００２４】
次に、本実施例におけるオフセット値について説明する。本説明では事前準備段階においてウエハステージ３上にパターン付きのウエハ２が供給されていて、アライメント機構によりウエハ２の光軸ＡＸおよびウエハステージ３の基準配列に対する位置ずれが計測され、ウエハ上に転写されたショット配列の格子に合わせてステップするための格子が算出され、制御装置１３に格納されているものとする。これにより、露光位置における各ショットでの各フォーカスセンサ毎の段差形状依存によるオフセットが一意に決定できるようになる。露光位置における各フォーカスセンサの段差形状依存のフォーカスオフセットの測定方法は、特公平６−５２７０７号公報に示されるように、１枚目のウエハによってサンプルショットにおけるフォーカス計測を行なって面形状関数を算出し、露光位置におけるフォーカスオフセットを求めることにより、各センサの露光位置における像面に対するオフセットを算出する。
【００２５】
引続き、移動中計測点の計測オフセットを測定する方法を説明する。基本的な考え方は、移動中計測点で求めた計測値を用いて算出された露光像面に対する被露光位置の傾きおよび高さのデータには前記露光位置での計測点（７１〜７５）からシフトした位置（８１〜８５）で測定していることに起因する計測誤差と、前記本体構造体の変形に伴う計測誤差の２種類のオフセットを含んでいることになり、その誤差を含んだ補正値（前記露光位置でのフォーカスオフセット）で補正駆動を行なった後の露光位置でのフォーカス計測値にはその誤差がそのまま残差として計測できるという点を利用している。
【００２６】
すなわちまず、次のショットヘステップ移動を開始し、移動中の所定計測点（すなわちステージのレーザ干渉計１７のデータから判断される測定すべき点）に到達したことを判断してその位置における被露光位置の傾きおよび高さデータを算出し、そのデータを用いてウエハステージ３の第２の駆動手段を用いて補正駆動を行なう。この場合の測定すべき点での計測値はパターン位置および本体変形の変動モードの再現性が重要であるためにフォーカス検出系としてはその同時性を保証できるような構成、すなわち蓄積型の検出素子の場合は検出すべき位置に同期して蓄積サイクルのリセットを行なうことが重要である。また、多数回計測の平均を求める高速サンプリングの検出方式をとる場合においても、測定すべき位置との同時性を保証できるようにハード的なタイミング通知方法が必要である。
【００２７】
次に、ウエハステージ３の第１および第２の駆動手段による位置決めが完了したことを確認し、露光位置におけるフォーカス計測を行ない、露光位置における露光像面に対するデータ補正を行なう。この補正データが移動中計測点の計測データに含まれる前記２つの計測誤差量であり、これを移動中計測点におけるフォーカスオフセットとすることにより、各ショット（ｉ）毎のデータとしての移動中計測点のオフセットを算出することができる。
このようなオフセットを用い、移動中に露光位置へのステージ補正駆動を行なう方法を、以下、先読みオートフォーカスと称す。
【００２８】
図５はこの半導体露光装置における動作シーケンスのフローチャートである。図６はこのシーケンスにおける１枚のウエハの処理の流れを示すフローチャートである。動作シーケンスを開始すると、図５に示されるように、ステップＳ１においてレチクルをセットし、ステップＳ２〜Ｓ５において全ウエハの処理が完了するまで、ウエハごとの処理を繰り返す。
【００２９】
すなわち、ステップＳ２においてウエハを搬入し、ステップＳ３において図６のステップ＆リピート処理および露光処理を実施し、ステップＳ４において露光処理を終了したウエハを搬出する。そして、ステップＳ５において全ウエハが終了したか否かを判別し、残りのウエハがある場合はステップＳ２へ戻り、全ウエハが終了した場合にはシーケンスを終了する。
【００３０】
ステップＳ３では、図６に示されるように、まずステップＳ３−１において対象ショットに対する先読みオートフォーカスのオフセット学習値の有無を判定する。オフセット学習値が無い場合はステップＳ３−２〜Ｓ３−５において対象ショットに対するオフセット値の学習処理を実施する。このときのＸＹステージの動作、フォーカス計測のタイミング、およびフォーカス計測値の関係を図７（ａ）に示す。
【００３１】
すなわちステップＳ３−２では次の露光位置へのステージ移動中にステージが停止する、目標位置より第１の距離である４００μｍ手前の位置、すなわち第１の位置でフォーカス計測を実施し、第１の検出の結果である、このときのフォーカス計測値（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）をメモリヘ記憶する。次に、ステップＳ３−３において、ステージが停止する目標位置より第２の距離である１μｍ手前の位置、すなわち第２の位置でフォーカス計測を実施し、第２の検出の結果である、このときのフォーカス計測値（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）をメモリヘ記憶する。次に、ステップＳ３−４においてステージの補正駆動を実施し、露光位置へのステージ駆動を終了する。そして、ステップＳ３−５においてオフセット値を算出する。
【００３２】
数１式はステップＳ３−２とステップＳ３−３において得られたフォーカス計測値（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）および（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）を用いて、対象ショットに対する先読みオートフォーカスのオフセット値（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ）を算出する式である。
【００３３】
【数１】
0004072981.tif 000002
この式は、例えば１枚目のウエハの場合などのように対象ショットに対してのオフセット値がないときにオフセット値を算出する場合に用いる。この式によって、ステージが停止する目標位置より４００μｍ手前のフォーカス計測値（Ｘａ，Ｙａ，Ｚａ）とステージが停止する目標位置より１μｍ手前のフォーカス値（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）との差分をとることにより対象ショットの先読みオートフォーカスオフセット値（Ｘ［ｗ］［ｉ］，Ｙ［ｗ］［ｉ］，Ｚ［ｗ］［ｉ］）を算出し、メモリヘ記憶する。ここで［ｗ］はウエハ番号を、［ｉ］はショット番号を表す。
【００３４】
ステップＳ３−１においてオフセット学習値があると判定した場合にはステップＳ３−６へ進み、対象ショットに対するオフセット値（Ｘ［ｗ］［ｉ］，Ｙ［ｗ］［ｉ］，Ｚ［ｗ］［ｉ］）を読み出して保持する。次に、ステップＳ３−７において、図７（ｂ）に示すように、次の露光位置へのステージ移動中に、ステージが停止する目標位置より４００μｍ手前の位置でフォーカス計測を実施する。次にステップＳ３−８において、ステップＳ３−６で読み出したオフセット値をステップＳ３−７で計測したフォーカス計測値に加算し、高さと傾きの調整を行なう。次にステップＳ３−９において、ステージが停止する目標位置より１μｍ手前の位置でフォーカス計測を実施し、このときのフォーカス計測値（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）をメモリへ記憶する。
【００３５】
次に、ステップＳ３−１０において、ステップＳ３−９でのフォーカス計測の結果、ステージの位置が露光可能な位置（本実施例では最適フォーカス位置の±０．０５μｍ以内とする）にあるか否か、すなわち、露光領域が投影光学系の焦点面から所定距離の範囲内にあるか否かを判定する。露光可能位置に無い場合には、図７（ｃ）に示すように、ステップＳ３−１１において、ステージの再補正駆動を実施し、露光位置へのステージ駆動を終了する。そしてステップＳ３−１２において先読みオートフォーカスオフセット値の再計算を行なう。
【００３６】
数２式はステップＳ３−１２における先読みオートフォーカスオフセット値の再計算に使用する式である。
【００３７】
【数２】
0004072981.tif 000003
ステップＳ３−１２では、この式により、ステップＳ３−９で保持されているフォーカス計測値（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）とステップＳ３−６で読み出したオフセット値（Ｘ［ｗ］［ｉ］，Ｙ［ｗ］［ｉ］，Ｚ［ｗ］［ｉ］）を加算し、新しいオフセット値（Ｘｏｆｓ［ｗ］［ｉ］，Ｙｏｆｓ［ｗ］［ｉ］，Ｚｏｆｓ［ｗ］［ｉ］）を算出して、メモリヘ記憶する。ここで、［ｗ］はウエハ番号、［ｉ］はショット番号を表す。
【００３８】
ステップＳ３−１０において、フォーカスの再計測の結果、ステージ位置が最適フォーカス位置の±０．０５μｍ以内であれば、ステップＳ３−１３においてステップＳ３−６で読み出したオフセット値（Ｘ［ｗ］［ｉ］，Ｙ［ｗ］［ｉ］，Ｚ［ｗ］［ｉ］）をメモリに記憶し、ステップＳ３−１４へ進む。
【００３９】
ステップＳ３−１４では、ステップＳ３−５、Ｓ３−１２またはＳ３−１３で保持されたオフセット値を次回以降の同一ウエハの同一ショットに対する先読みオートフォーカス処理のオフセット値として更新する。ステップＳ３−１４におけるオフセット値更新処理では、更新値を数３式、数４式、または数５式を用いて算出することができる。
【００４０】
【数３】
0004072981.tif 000004
【００４１】
【数４】
0004072981.tif 000005
【００４２】
【数５】
0004072981.tif 000006
数３式は平均によるオフセット値の算出式であり、左辺のＺａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｘａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｙａｖｅ１［ｗ］［ｉ］は処理したウエハの当該ショットがもつオフセット値Ｚｏｆｓ［ｗ］［ｉ］、Ｘｏｆｓ［ｗ］［ｉ］、Ｙｏｆｓ［ｗ］［ｉ］（ｗはウエハ番号、ｉはショット番号）をこれまでに処理したウエハの枚数（ｎ）で平均をとった値として求められる。ここで求められたＺａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｘａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｙａｖｅｌ［ｗ］［ｉ］は現在のウエハ番号の当該ショットがもつ最新のオフセット値（Ｚｏｆｓ［ｗ］［ｉ］、Ｘｏｆｓ［ｗ］［ｉ］、Ｙｏｆｓ［ｗ］［ｉ］）として値が更新される。
【００４３】
オフセット値更新に数３式のような平均式を用いることの利点は、処理するウエハの枚数が多い場合などには、各オフセット値の中で大きく他のオフセット値からかけ離れた数値（特異点）がある場合でも、他の正常なオフセット値との平均をとるために、オフセット値の精度は保証されるという点にある。しかし、処理するウエハの枚数が少ない場合は、特異点のオフセット値によって全体のオフセット値が影響を受けることになるために、特異点によりオフセット値の精度が大きく左右される。しかし、平均処理を用いるためには、１枚のウエハに対する全ショット分のオフセット値を、処理したウエハの枚数分メモリに記憶する必要があるため、メモリの容量が膨大になってしまうという欠点が有る。
【００４４】
数４式は移動平均によるオフセット値の算出式であり、左辺のＺｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｘｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｙｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］はウエハ毎にもっている当該ショットのオフセット値Ｚｏｆｓ［ｗ］［ｉ］、Ｘｏｆｓ［ｗ］［ｉ］、Ｙｏｆｓ［ｗ］［ｉ］（ｗはウエハ番号、ｉはショット番号）と、現在までに処理しているウエハの枚数（ｎ）と、平均に使用するポイント数（ｍ）の値により、算出に用いるオフセットの値を変化させながら求める。ここで求められたＺｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｘｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｙｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］は現在のウエハ番号の当該ショットがもつ最新のオフセット値（Ｚｏｆｓ［ｗ］［ｉ］、Ｘｏｆｓ［ｗ］［ｉ］、Ｙｏｆｓ［ｗ］［ｉ］）として値が更新される。例えば、現在までに処理されているウエハの枚数が１０枚（ｎ＝ｗ＝１０）、平均に使用するポイント数が３点（ｍ＝３）、当該ショット番号が３（ｉ＝３）であった場合のＺｍａｖｅ１［１０］［３］の算出式は数６式となり、それによって求まるＺｍａｖｅ１［１０］［３］が最新のＺｏｆｓ［１０］［３］のオフセット値となる。
【００４５】
【数６】
0004072981.tif 000007
数４式の移動平均処理をオフセット値の算出式に使用する際の利点は、最新のオフセット値を算出する際に、常に最新のオフセット値とポイント数で設定されている分のオフセットデータのみを算出式の中で用いるため、特異点が有った場合でも移動平均処理を行なっていくうちに特異点を含んだ最新のオフセット値をなくすことができるということである。例えば、上記Ｚｏｆｓ［１０］［３］の算出式において、Ｚｏｆｓ［８］［３］のオフセット値が特異点であった場合でも、Ｚｏｆｓ［８］［３］の特異点が最新のオフセット値の算出に与える影響はＺｏｆｓ［８］［３］、Ｚｏｆｓ［９］［３］、Ｚｏｆｓ［１０］［３］を算出するときのみであり、Ｚｏｆｓ［７］［３］やＺｏｆｓ［１１］［３］を算出するときには何ら影響は与えない。しかし、移動平均式を用いる場合にも１枚のウエハに対する全ショット分のオフセット値を、平均に使用するポイント数分メモリに記憶する必要が有るため、平均に使用するポイントの数によってはメモリの容量が膨大になってしまうという欠点が有る。
【００４６】
数５式は疑似移動平均によるオフセット値の算出式であり、左辺のＺｄｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｘｄｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｙｄｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］は、これまでに処理したウエハの枚数（ｎ）と、新しいオフセット値（Ｘｏｆｓ［ｗ］［ｉ］，Ｙｏｆｓ［ｗ］［ｉ］，Ｚｏｆｓ［ｗ］［ｉ］）と、これまでのオフセット値（Ｚｄｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］、Ｘｄｍａｖｅｌ［ｗ］［ｉ］、Ｙｄｍａｖｅ１［ｗ］［ｉ］）により求めることができる。この式を用いることの利点は、メモリに記憶しておくオフセット値は１枚のウエハに対する全ショット分のオフセット値のみをメモリに記憶するだけでよいため、メモリの量が少なくて済むという点にある。
【００４７】
図６に戻り、次のステップＳ３−１５においては、ステージ位置決め完了の確認を実施し、露光処理実施のためのステージの位置決めを完了する。次に、ステップＳ３−１６において露光処理を実施する。そして、ステップＳ３−１７においてウエハに対する全ショットの露光が終了したか否かを判別し、未露光ショットがある場合にはステップＳ３−１８で次ショット位置へのステージ移動を開始し、ステップＳ３−１へ戻ってループする。また、全ショットの露光が終了した場合には、ステップ＆リピート処理および露光処理を終了する。
【００４８】
＜デバイス製造方法の実施例＞
次に上記説明した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図８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。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４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。ステップ６（検査）ではステップ５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なう。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。
【００４９】
図９は上記ウエハプロセス（ステップ４）の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジストを塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置または露光方法によってマスクの回路パターンをウエハの複数のショット領域に並べて焼付露光する。ステップ１７（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。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なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００５０】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった大型のデバイスを低コストに製造することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、オフセット値の更新によりスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例に係るステップアンドリピート方式の半導体露光装置の部分的概略図である。
【図２】  図１の露光装置において被露光領域中に設定した露光位置測定点の配置を示す説明図である。
【図３】  図１の露光装置において被露光領域中に設定した移動中計測点の配置を示す説明図である。
【図４】  ウエハ上にレイアウトされた露光位置と各測定位置の対応およびショット間のステップ移動の様子を説明する説明図である。
【図５】  図１の装置における一連の動作シーケンスフローを説明するためのフローチャートである。
【図６】  図５の一連の動作シーケンスフローのうち本発明に従った先読みオートフォーカスのオフセット管理を含む１枚のウエハの処理シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【図７】  図６のウエハ処理シーケンスのうち、オフセット学習値が無い場合、ならびにオフセット学習値が有りかつフォーカス再計測の結果が±０．０５μｍ以内である場合およびそうでない場合の、第１の所定位置および第２の所定位置と各フォーカス計測値を示す説明図である。
【図８】  本発明の露光装置を利用できるデバイス製造方法を示すフローチャートである。
【図９】  図８中のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１：縮小投影レンズ系、２：ウエハ、３：ステージ、４：照明用光源、５：照明用レンズ、６：マスク、７：結像レンズ、８，９：折曲げミラー、１０：検出レンズ、１１：位置検出素子、１２：ステージ駆動装置、１４：面位置検出装置、１３：制御装置、１５：基準ミラー、１７：レーザ干渉計、７１〜７５：測定点、８１〜８５：移動中の測定点、１００：被露光領域、１０１，１０２：露光領域、ＡＸ：光軸。
【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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