(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明条件を変更可能な照明光学系と、原版を保持する原版ステージと、投影光学系と、基板を保持する基板ステージとを備え、前記照明光学系によって該原版を照明し、前記原版のパターンの像を前記投影光学系を介して該基板に投影して前記基板の露光処理を行う露光装置であって、
前記原版ステージ上に配置されたマークと前記基板ステージ上に配置されたマークとを用いて、前記露光処理のための計測処理を行なう計測システムを有し、
前記計測処理で用いる有効光源分布は、前記露光処理で用いる有効光源分布と類似した形状であって前記露光処理で用いる有効光源分布より面積が大きい
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記計測処理で用いる有効光源分布および前記露光処理で用いる有効光源分布は通常照明の分布であり、前記計測処理で用いる有効光源分布のσの値は、前記露光処理で用いる有効光源分布のσの値より大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記計測処理で用いる有効光源分布および前記露光処理で用いる有効光源分布は輪帯照明の分布であり、前記計測処理で用いる有効光源分布は、前記露光処理で用いる有効光源分布より輪帯比が大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記計測処理で用いる有効光源分布および前記露光処理で用いる有効光源分布は多重極照明の分布であり、前記計測処理で用いる有効光源分布は、前記露光処理で用いる有効光源分布より開口角が大きい
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
有効光源分布の切替の制御を行う制御部と、
前記露光処理で用いる有効光源分布と前記計測処理で用いる有効光源分布とを関連付けたデータを記憶する記憶部と、を更に有し、
前記制御部が、前記データを参照して前記有効光源分布の切替の制御を行うことにより、前記計測処理で用いる有効光源分布を設定する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記計測システムが前記計測処理を行う前に、前記露光処理で用いる有効光源分布で予備的な計測を行い、前記予備的な計測の結果に基づいて、前記計測処理で用いる有効光源分布が決定される
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記予備的な計測の結果が前記計測処理に要求される計測精度に満たない場合は、前記露光処理で用いる有効光源分布とは異なる有効光源分布で前記計測処理を行い、前記露光処理で用いる有効光源分布と前記計測処理で用いる有効光源分布とを関連づけたデータを記憶する
ことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記計測システムは、前記露光処理のために、前記投影光学系のフォーカス位置、または、前記原版ステージと前記基板ステージとの相対位置を計測する計測処理を行う
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項９】
前記計測処理の計測結果に基づいて前記基板ステージの位置を制御して前記露光処理を行うことを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記計測処理で用いる有効光源分布は、前記露光処理で用いる有効光源分布と同一の形状である
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１１】
露光装置を用いて基板の露光処理を行う露光方法であって、
前記露光装置は、
有効光源分布を変更可能な照明光学系と、
原版を保持する原版ステージと、
原版のパターンの像を基板に投影する投影光学系と、
前記基板を保持する基板ステージとを備え、
前記露光方法は、
前記原版ステージ上に配置されたマークと前記基板ステージ上に配置されたマークとを用いて、前記露光処理のための計測処理を行なう工程と、
前記計測処理の計測結果を用いて、前記照明光学系によって前記原版を照明し、前記原版のパターンの像を前記投影光学系を介して前記基板に投影して前記基板の露光処理を行う工程とを含み、
前記計測処理で用いる有効光源分布は、前記露光処理で用いる有効光源分布と類似した形状であって前記露光処理で用いる有効光源分布より面積が大きい
ことを特徴とする露光方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、該基板を現像する工程と、
を含む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、原版のパターンを投影光学系を基板に投影し該基板を露光する露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス等のデバイスを製造する際に、ステッパーのような一括露光型の露光装置や、スキャナーのような走査型の露光装置が使用されうる。
【０００３】
図９は、露光装置の概略構成を示す図である。光源ＬＳとしては、例えば、超高圧水銀ランプ（ｇ線（波長約４３６ｎｍ）、ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザ（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（波長約１９３ｎｍ）が用いられうる。光源ＬＳから出射された光束は、照明光学系ＩＬに提供される。照明光学系ＩＬは、設定された照明条件で原版（レチクル）ＲＴの設定された領域を照明する。原版ＲＴには、感光剤が塗布された基板ＷＦの該感光剤に転写すべき微細回路パターンが形成されている。原版ＲＴに形成されたパターンは、投影光学系ＰＯを介して基板ＷＦ上に投影される。近年の集積回路についての微細化要求の流れでは、基板の露光の際における原版ＲＴと基板ＷＦとの位置合わせ精度の要求が非常に高く、また、生産性を確保するために短時間で位置合わせのための計測を完了することが必須となっている。
【０００４】
位置合わせ用の計測システムの例としては、図９に示すようなＴＴＬ計測システムが挙げられる。ＴＴＬ計測システムでは、原版ステージＲＳに保持された原版ＲＴと等価な高さに配置されている原版側基準プレートＲＦＰに形成されたスリットパターンの投影像が、基板ステージＷＳに配置された基板側基準プレートＷＦＰ上の参照スリットの付近に結像される。この参照スリットを透過した光は、センサＩＳによって検出される。ここで、原版側のスリットパターンは、原版側基準プレートＲＦＰではなく原版ＲＴに設けられてもよい。以下では、説明の簡単化のために、原版側のスリットが原版基準プレートＲＦＰに設けられているものとする。
【０００５】
具体的には、図２Ａに示すように、原版基準プレートＲＦＰには露光領域内における複数の像高について測定が可能なように、複数のマークが配置されている。各マークは、複数のスリットを含んで構成されている。原版基準プレートＲＦＰのマークのスリットを透過した光が、図２Ｂに示すような基板側基準プレート上の参照スリットを透過し、その光がセンサＩＳによって検出される。原版基準プレートＲＦＰのマークと基板基準プレートＷＦＰのマークとの相対的な位置関係を変更しながらセンサＩＳの検出信号をモニターすることで計測がなされる。ここで、原版基準プレートＲＦＰのマーク及び／又は基板基準プレートＷＦＰのマークを投影光学系ＰＯの光軸に沿って移動させながらセンサＩＳの検出信号をモニターすることでフォーカス計測がなされる。原版基準プレートＲＦＰのマーク及び／又は基板基準プレートＷＦＰのマークを投影光学系ＰＯの光軸に垂直な面に沿って移動させながらセンサＩＳの検出信号をモニターすることで原版ステージＲＳと基板ステージＷＳとの水平方向の相対的な位置が計測される。
【０００６】
図３は、ＴＴＬ計測システムにおけるセンサＩＳの検出信号の例を示している。最大光量のポイントをベストポイント（ＢＰ）とする方式をとっている。ここで、検出信号波形は、図９で示す照明光学系ＩＬに設定される照明条件（例えば、有効光源分布や光量）の影響を受ける。
【特許文献１】特許第３７７４５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、パターンの微細化に伴い、照明光学系ＩＬに設定される照明条件は、輪帯比の小さい照明条件や、極小σ、ダイポール照明などというように多種多様になっている。前述したＴＴＬ計測システムも、この多様な照明条件でも位置合わせ計測を常に可能とすることが求められている。
【０００８】
しかし、図４Ａ、図４Ｂに例示するように全体光量の低い検出信号では、最大光量のポイントを決定する精度が悪化する。また、図４Ｃに例示するように複数のピークを有する検出信号では、誤検出の可能性が非常に高くなる。その他にも、照度斑のある照明条件や、ポールバランスの悪い照明条件で得られる検出信号では、最大光量がベストポイントとはならないなど、高精度な位置合わせが困難な場合がある。
【０００９】
本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、基板の露光用の照明条件に起因する計測の精度の過剰な低下を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の側面は、照明条件を変更可能な照明光学系と、原版を保持する原版ステージと、投影光学系と、基板を保持する基板ステージとを備え、前記照明光学系によって該原版を照明し、前記原版のパターンの像を前記投影光学系を介して該基板に投影して前記基板の露光処理を行う露光装置に係り、前記露光装置は、前記原版ステージ上に配置されたマークと前記基板ステージ上に配置されたマークとを用いて、前記露光処理のための計測処理を行なう計測システムを有し、前記計測処理で用いる有効光源分布は、前記露光処理で用いる有効光源分布と類似した形状であって前記露光処理で用いる有効光源分布より面積が大きい。
【００１１】
本発明の第１の側面は、露光装置を用いて基板の露光処理を行う露光方法に係り、前記露光装置は、有効光源分布を変更可能な照明光学系と、原版を保持する原版ステージと、原版のパターンの像を基板に投影する投影光学系と、前記基板を保持する基板ステージとを備え、前記露光方法は、前記原版ステージ上に配置されたマークと前記基板ステージ上に配置されたマークとを用いて、前記露光処理のための計測処理を行なう工程と、前記計測処理の計測結果を用いて、前記照明光学系によって前記原版を照明し、前記原版のパターンの像を前記投影光学系を介して前記基板に投影して前記基板の露光処理を行う工程とを含み、前記計測処理で用いる有効光源分布は、前記露光処理で用いる有効光源分布と類似した形状であって前記露光処理で用いる有効光源分布より面積が大きい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、基板の露光用の照明条件に起因する計測の精度の過剰な低下を抑えることできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１４】
図１は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。本発明の好適な実施形態の露光装置ＥＸは、照明光学系ＩＬと、原版ステージＲＳと、投影光学系ＰＯと、基板ステージＷＳと、制御部ＣＮＴと、計測システムＭとを備える。
【００１５】
照明光学系ＩＬは、原版ＲＴ及び後述する計測用の第１マークＲｍを照明する際の照明条件（例えば、有効光源分布）を変更可能に構成されている。照明光学系ＩＬは、制御部ＣＮＴによって指定された照明条件で、原版ステージＲＳに保持された原版ＲＴを照明する。照明光学系ＩＬによって照明された原版ＲＴのパターンは、投影光学系ＰＯを介して、基板ステージＷＳに保持された基板Ｗに投影され、これによって基板Ｗが露光される。照明光学系ＩＬは、照明条件を変更するための構成として、例えば、交換可能な複数の照明絞り、交換又は駆動可能な複数の回折光学素子、ズームレンズ群を含みうる。
【００１６】
計測システムＩＳは、光（光量）を検知するセンサＩＳを含み、原版ステージＲＳに配置された第１マークＲｍと基板ステージＷＳに配置された第２マークＷｍとを使って、露光の制御のための計測を行なう。ここで、露光のための計測には、例えば、フォーカス用の計測、及び／又は、原版ステージＲＳと基板ステージＷＳとの位置合わせ用の計測を含みうる。
【００１７】
制御部ＣＮＴは、例えば、照明光学系ＩＬによる原版ＲＴ及び第１マークＲｍの照明条件を設定可能に構成されている。制御部ＣＮＴは、ある照明条件で基板の露光を行なうために計測システムＭによって計測が行なわれる際に、当該照明条件とは異なる照明条件を照明光学系ＩＬに設定することができる。
【００１８】
原版ＲＴと基板ＷＦとは、投影光学系ＰＯを介して、光学的にほぼ共役な位置に配置される。照明光学系ＩＬは、例えば、原版ＲＴにおけるＸ方向に長いスリット形状の領域を均一な照度分布で照明する。基板Ｗの露光の際に、投影光学系ＰＯの光軸に対して原版ステージＲＳと基板ステージＷＳを投影光学系ＰＯの光学倍率に応じた速度比で駆動することによって、基板Ｗを走査露光することができる。
【００１９】
原版ステージＲＳは、レーザ干渉計と、該レーザー干渉計による原版ステージＲＳの位置計測結果と目標位置とに基づいて原版ステージＲＳを駆動する駆動機構を含んで構成される位置決め機構によって位置決めされる。原版ＲＴの近傍には、原版側基準プレートＲＦＰが固設されている。原版側基準プレートＲＦＰの反射面の高さは、原版ＲＴのパターン面の高さとほぼ一致している。原版側基準プレートＲＦＰの反射面には、ＣｒやＡｌ等の金属で形成された複数の第１マークＲｍが設けられている。原版ステージＲＳは、Ｚ方向（鉛直方向）の位置を投影光学系ＰＯに対して一定に保った状態で駆動される。原版ステージＲＳには、レーザ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、該レーザ干渉計により、原版ステージＲＳの位置が逐次計測される。なお、ここでは、原版側基準プレートＲＦＰの反射面に第１マークＲｍが形成された例を説明するが、第１マークＲｍは原版ＲＴに設けられてもよい。
【００２０】
基板ＷＦの近傍には基板側基準プレートＷＦＰが固設されている。基板側基準プレートＷＦＰの反射面の高さは、基板ＷＦの上面とほぼ一致している。基板側基準プレートＷＦＰには、ＣｒやＡｌ等の金属で形成された複数の第２マークＷｍが設けられている。また、基板ステージＷＳを駆動する駆動機構は、投影光学系ＰＯの光軸方向（Ｚ方向）及び光軸方向と直交する平面内の２方向（Ｘ方向、Ｙ方向）、並びにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸周りに回転（θ方向、像面に対する傾き調整）の６軸について基板ステージＷＳを駆動する。基板ステージＷＳには、基板ステージＷＳの位置計測のためのレーザ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、このレーザ干渉計により基板ステージＷＳの位置が逐次計測される。
【００２１】
照明光学系ＩＬによる原版の照明条件としては、種々の条件がある。通常照明では、有効光源分布が円形で均一の強度分布を有する照明条件が用いられる。照明条件を表す用語としてσが使われることがある。σは、投影光学系ＰＯのＦｕｌｌ−ＮＡをσ１としたときの照明光の透過する領域の割合である。σ１に近いものは大σ、σ０に近いものは小σと呼ばれる。
【００２２】
また、変形照明として、有効光源分布がドーナツ状の輪帯照明や（図５（ａ））、２点に分かれたダイポール照明（図５（ｂ））、４点に分かれたクロスポール照明などがある。輪帯照明では、ドーナツ状の有効光源分布における外側の円のσ値と、内側の円のσ値の比を輪帯比と呼ぶ。ダイポール照明やクロスポール照明は、通常は、輪帯照明における不要な部分を遮光し必要な部分を切り出して作成されうる。この切り出しの角度を開口角と呼ぶ。例えば、図５（ａ）で例示するような輪帯照明から、図５（ｂ）のようなダイポール照明や図５（ｃ）のようなクロスポール照明を得ることができる。
【００２３】
次に、計測システムＭについて説明する。この実施形態の計測システムＭは、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｌｅｎｓ）計測システムである。計測システムＭは、原版側基準プレートＲＦＰ又は原版ＲＴに形成された第１マークＲｍと、基板側基準プレートＷＦＰに形成された第２マークＷｍと、基板ステージＷＳの第２マークＷｍの下に配置されたセンサＩＳとを含む。センサＩＳは、第２マークＷｍを透過した光（光量）を検出する。
【００２４】
図２Ａに例示的に示すように、複数の第１マークＲｍ（Ｒｍ１ｘ〜Ｒｍ５ｘ、Ｒｍ１ｙ〜Ｒｍ５ｙ）が原版側基準プレートＲＦＰに設けられうる。前述のように、複数の第１マークＲｍは、原版ＲＴに設けられてもよい。各第１マークは、複数のスリットを含んで構成されうる。図２Ｂは、第２マークＷｍ（Ｗｘ、Ｗｙ）の構成例を示している。第２マークＷｘは、Ｘ方向及びＺ方向の計測用である。第２マークＷｙは、Ｙ方向及びＺ方向の計測用である。第２マークＷｘ、Ｗｙにそれぞれ対応するように２つのセンサＩＳを配置すれば、第２マークＷｘ、Ｗｙについて個別の計測が可能である。
【００２５】
次に、計測システムＭによる計測について説明する。まず、露光領域内の所定の像高に原版側のマークである第１マークＲｍが位置決めされるように原版ステージＲＳが駆動される。
【００２６】
次に、基板側のマークである第２マークＷｍが第１マークＲｍの結像位置の近傍に位置決めされるように基板ステージＷＳが駆動される。
【００２７】
次に、基板ステージＷＳを投影レンズＰＯの光軸方向に駆動しながら第２マークＷｍを透過する光をセンサＩＳで検出し、検出信号（光量）が最大になる位置を探すことで、その像高における投影光学系ＰＯの最良フォーカス位置が決定される。また、基板ステージＷＳを投影光学系ＰＯの光軸と垂直方向に駆動しながら第２マークＷｍを透過する光をセンサＩＳで検出し、検出信号（光量）が最大になる位置を探すことで、その像高における基板ステージＷＳの最良位置（ＸＹ方向の位置）が求められる。
【００２８】
図３は、センサの検出信号を例示する図である。検出信号に関数フィッティングや重心処理等を施して算出される最大光量のポイントをベストポイント（ＢＰ）とすることができる。
【００２９】
次いで、計測システムＭによる位置合わせ用の計測の際に露光照明条件（基板を露光するための照明条件）からそれとは異なる照明条件に変更するかどうかを決定する処理について説明する。この処理は、制御部ＣＮＴによってなされうる。この決定は、基板の露光のための照明条件における計測システムＭによる予備的な計測に基づいて、又は、シミュレーション結果に基づいて、行なわれうる。
【００３０】
ここで、予備的な計測は、設定され得る複数の照明条件について、予め露光装置ＥＸの出荷前又は露光ジョブの開始前に計測システムＭによってなされうる。この場合には、露光装置へのレシピの入力に応じて、その露光ジョブによって指定される露光用の照明条件に応じて計測用の照明条件が選択され設定されることになる。
【００３１】
或いは、予備的な計測は、レシピが露光装置に入力されることに応じて当該露光ジョブで指定された基板の露光のための照明条件にしたがってなされてもよい。予備的な計測が露光装置へのレシピの入力に応じてなされる場合、予備的な計測の結果が良好でない場合には、露光用の照明条件に代えて計測用の照明条件が照明光学系ＩＬに設定されることになる。
【００３２】
例えば、図４Ａに”信号の低い波形”として例示するように全体光量が低い場合制御部ＣＮＴは、計測システムＭによって計測が行なわれる際に露光の際の照明条件とは異なる照明条件を設定する。或いは、図４Ｂに”Ｓ／Ｎの悪い波形”として例示するように信号（Ｓ）／ノイズ（Ｎ）比が１０以下である場合に、制御部ＣＮＴは、計測システムＭによって計測が行なわれる際に露光の際の照明条件とは異なる照明条件を設定する。或いは、図４Ｃに例示するように光量ピーク数が２つ以上ある場合に、制御部ＣＮＴは、計測システムＭによって計測が行なわれる際に露光の際の照明条件とは異なる照明条件を設定する。
【００３３】
制御部ＣＮＴは、基板の露光のための照明条件と異なる照明条件で計測を行なうべきであると判断した場合には、基板の露光のための照明条件と異なる照明条件を照明光学系ＩＬに設定し、計測システムＭに計測を行なわせる。ここで、基板の露光のための照明条件は、一般的には、基板の露光を制御するためのレシピにおいて指定される。このレシピは、制御部ＣＮＴに提供される。
【００３４】
計測が終了すると、制御部ＣＮＴは、計測用に設定された照明条件をレシピにおいて指定された露光用の照明条件に戻す。具体的には、計測が終了すると、制御部ＣＮＴは、計測用に設定された照明条件がレシピにおいて指定された露光用の照明条件に戻すように照明光学系ＩＬを設定する。
【００３５】
次に、基板の露光制御のための計測において露光用の照明条件から計測用の照明条件に切り替える方法について説明する。
【００３６】
第１モードでは、計測用の照明条件として、例えば大σのような、ＴＴＬ計測に適した専用の照明条件を用意しておき、制御部ＣＮＴは、照明条件の切り替えが必要であると判断された場合には、この専用照明条件を照明光学系ＩＬに設定する。第１モードでは、常に高い精度で計測を行なうことができる。
【００３７】
第２モードでは、露光用の照明条件又は既に設定されている照明条件からの照明条件の変更において、照明条件を変更するために駆動すべき照明絞り、回折光学素子、レンズ群等の光学部材の所要駆動時間が最短の照明条件を用いる。第２モードは、位置合わせ用の計測の精度を確保しつつ、スループットの低下を防止することに有効である。
【００３８】
第３モードでは、露光用の有効光源分布に対する類似性が高く、かつ計測に支障のない照明条件を用いる。露光用の有効光源分布に対する類似性が高い照明条件とは、典型的には、有効光源の形状が同一であり、有効光源の面積が露光用のものと異なる照明条件である。また、計測に支障のない照明条件は、典型的には、露光用の照明条件よりも有効光源の面積が大きい照明条件である。具体的には、通常照明では、σ値の異なる複数の照明条件は、互いに有効光源分布の類似性が高い。露光用の照明条件が極小σの場合には、位置計測に支障がない程度にσを大きくした照明条件が計測用の照明条件として設定されうる。
【００３９】
輪帯照明の場合には、輪帯比が互いに異なる輪帯照明が互いに類似性が高い照明条件であり、露光用の照明条件が輪帯比の狭い輪帯照明の場合には、輪帯比が広い輪帯照明が計測用の照明条件として設定されうる。
【００４０】
ダイポール照明の場合には、開口角の互いに異なるダイポール照明が類似性の高い照明条件であり、露光用の照明条件が開口角の狭いダイポール照明の場合には、開口角を広げたダイポール照明や切り出し前の輪帯照明が計測用の照明条件として選択されうる。
【００４１】
第４モードでは、像性能が露光用の照明条件に近く、かつ計測に支障のない照明条件を用いる。例えば、シミュレーションにより予想される解像力の縦横比や像面幅などの像性能の特徴が露光用の照明条件と近い照明条件で計測がなされうる。
【００４２】
第３モードと第４モードでは、短時間に照明条件を変更することに有利であり、露光用の照明条件と近い照明条件で位置合わせ用の計測を行なうことができる。
【００４３】
ここで、レシピにおいて指定される露光用の照明条件に応じて計測用の照明条件を決定する場合は、露光用の照明条件と計測用の照明条件とを関連付けたテーブルをメモリに記憶しておき、制御部ＣＮＴが該テーブルを参照して決定を行なうことが好ましい。メモリは、例えば、制御部ＣＮＴの内部に設けられてもよいし、外部に設けられてもよい。
【００４４】
更に、このテーブルに記録されていない露光用の照明条件がレシピで指定された場合には、その指定された照明条件で計測を行い、その計測の結果が良好である場合には、露光用及び計測用の照明条件として、その指定された照明条件をテーブルに追記すればよい。一方、その計測結果が良好ではない場合には、最終的に決定された計測用の照明条件をその指定された露光用の照明条件に関連付けてメモリに追記すべればよい。このような学習機能によれば、テーブルの更新とともに、計測用の照明条件の決定に要する時間が短縮される。
【００４５】
図６は、照明光学系ＩＬに設けられた照明条件の変更のための絞り板ＳＴＰを例示するである。絞り板ＳＴＰは、円盤上に７つの絞りが配置されていて、円盤が回転することで任意の絞りが選択される。ａ、ｃ、ｅは通常照明条件の大σの絞り、ｂ、ｄはダイポール照明の絞り、ｆは極小σの絞り、ｇはクロスポール照明の絞りである。
【００４６】
ｂ、ｄ、ｆ、ｇが露光用の照明条件として選択される絞りである場合には、ＴＴＬ計測に適した照明条件の絞りａ、ｃ、ｅをｂ、ｄ、ｆ、ｇに対して物理的に近い位置に配置することで、迅速に照明条件を変更することができる。また、専用照明条件として選択されうる絞りとして、例えば、ａ、ｃ、ｅのように複数の絞りを配置することが好ましい。専用照明条件として選択されうる絞りは、計測用の照明条件として選択すべきではない絞りの近くに配置することが好ましい。
【００４７】
次に、ツインステージ型の露光装置について説明する。ここで説明するツインステージ型の露光装置ＥＸ２は、図７に例示するように、それぞれ基板ＷＦを保持することができる２つの基板ステージＷＳを備える。露光装置ＥＸ２は、基板ＷＦの面形状、及び基板ステージＷＳにおける基板ＷＦの位置を計測するための計測ステーションと、投影光学系ＰＯを有し基板Ｗを露光する露光ステーションとを備える。
【００４８】
計測ステーションには、斜入射方式で非露光光を用いて基板Ｗの面位置を検出するフォーカス検出系ＦＳと、投影光学系ＰＯを介さないで非露光光を用いて基板Ｗのアライメントマークを検出するオフアクシスアライメント検出系ＯＡとが配置されている。フォーカス検出系ＦＳでは、基板ステージＷＳを水平方向に駆動することにより、フォーカス検出系ＦＳの計測原点からの基板ステージＷＳ（又は基板側基準プレートＷＦＰ）表面のフォーカスずれが計測される。また、オフアクシスアライメント検出系ＯＡでは、基板Ｗと基板側基準プレートＷＦＰとの位置関係が計測される。計測ステーションで得られた計測データは、基板ステージＷＳの座標と対応づけて、補正テーブルとしてメモリに保存される。
【００４９】
計測ステーションでの計測後、基板ステージＷＳは露光ステーションに移動する。そして、露光ステーションで計測システムＭによって、基板側基準プレートＷＦＰを使ってフォーカス計測と位置計測がなされる。そして、基板Ｗを露光するときは、露光ステーションで計測した基板側基準プレートＷＦＰの位置からの相対駆動量を前記メモリに保存した補正テーブルを用いて算出し、基板ステージＷＳが補正駆動される。
【００５０】
露光ステーションでは、上記のような計測が各基板に対して行われるべきであり、しかも高い計測精度が要求されるので、前述のように必要に応じて露光用の照明条件を計測用の照明条件に変更することが有効である。
［第１変形例］
ＴＴＬ方式の位置合わせ用の計測の再現性が露光で要求される精度に足りない場合には、計測の際には、露光用の照明条件と異なる照明条件を設定する必要がある。例えば、大σのようなＴＴＬ計測に適した照明条件で計測した際には精度が２ｎｍであるのに、露光用の照明条件で計測した場合には精度が４ｎｍになってしまる場合であって、これが要求精度を満たさない場合には、照明条件の切り替えが必要となる。
【００５１】
第１変形例では、照明条件と位置合わせ計測精度とを関連付けて制御部ＣＮＴがアクセス可能なメモリに格納しておく。そして、露光用の照明条件で計測を行なった場合には要求精度を満たさない場合には、制御部ＣＮＴは、該メモリを参照して計測用の照明条件を決定する。ここで、照明条件と位置合わせ計測精度との関係は、シミュレーション又は実測に基づいて決定されうる。
［第２変形例］
第２変形例では、露光用の照明条件と異なる照明条件を設定すべきかどうかは、有効光源分布をシミュレーションによって予測すること、又は、有効光源分布を実測に基づいて推定し、この有効光源分布に基づいて決定される。具体的には、露光用の照明条件における有効光源分布のポールバランスが悪い場合や照度斑が大きい場合には、照明条件の切り替えが必要となる。
【００５２】
また、有効光源分布と位置合わせ計測精度とを関連付けて制御部ＣＮＴがアクセス可能なメモリに格納しておき、露光用の照明条件で計測を行なった場合には要求精度を満たさない場合に、制御部ＣＮＴが該メモリを参照して計測用の照明条件を決定してもよい。
【００５３】
有効光源の計測方法としては、例えば、基板ステージＷＳ上にセンサを配置して計測する方法、原版ステージＲＳにセンサを配置して計測する方法、実際に露光及び現像を行なってその結果を評価する方法などがある。
［第３変形例］
上記の説明は、必要に応じて露光用の照明条件とは異なる照明条件で計測を行なうものであるが、これに代えて、常に露光用の照明条件とは異なる照明条件で計測をおこなってもよい。
［第４変形例］
上記の説明では、計測時に第１マークを照明する光学系と露光時に原版ＲＴを照明する光学系として同一の照明光学系ＩＬが使用される。第４変形例では、計測時に第１マークを照明する光学系と露光時に原版ＲＴを照明する光学系として別個の照明光学系が使用される。
【００５４】
図８は、計測用の照明光学系を備えた露光装置の概略構成を例示する図である。この露光装置は、計測用の照明光学系としてアライメント光学系ＡＳを備えている。アライメント光学系ＡＳは、露光光と同一波長の照明光で第１マークＲｍを照明する。
【００５５】
計測時は、原版側基準プレートＲＦＰ又は原版ＲＴを照明するために、アライメント光学系ＡＳが使用される。照明光学系ＩＬとは異なる光学系を用いて位置計測時の照明を行うことにより、位置計測用の照明条件を決定するための絞り板ＳＴＰや回折光学素子などを照明光学系ＩＬ内に配置する必要がなくなる。よって、照明光学系ＩＬの設計の自由度が大きくなり、露光用の照明条件の選択肢を増やすことができる。
【００５６】
以上のように、本発明の好適な実施形態によれば、露光用の照明条件とは異なる照明条件で計測を行なうことが可能な露光装置が提供される。これにより、露光用の照明条件に起因する計測制度の低下を防止することができる。
【００５７】
次に上記の露光装置を利用したデバイス製造方法を説明する。図１０は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル作製）では設計した回路パターンに基づいてレチクル（原版またはマスクともいう）を作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）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、上記のレチクルとウエハを用いて、リソグラフィー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（組み立て）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）等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ７）する。
【００５８】
図１１は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。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成膜する。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（ＣＭＰ）ではＣＭＰ工程によって絶縁膜を平坦化する。ステップ１６（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１７（露光）では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ここで、この露光工程では、第１の照明条件でウエハの露光を行なうために計測システムＭによって計測が行なわれる際に、必要に応じて、該第１の照明条件とは異なる第２の照明条件を照明光学系ＩＬに設定する。そして、第２の照明条件において計測がなされた場合には、計測システムＭによる計測の結果に基づいて露光が行なわれる際に、第１の照明条件を照明光学系ＩＬに設定する。
【００５９】
ステップ１８（現像）ではウエハ上のレジストに形成された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。ステップ１９（エッチング）ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップ２０（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を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。
【図２Ａ】第１マークを例示する図である。
【図２Ｂ】第２マークを例示する図である。
【図３】センサの検出信号を例示する図である。
【図４Ａ】光量が低い場合におけるセンサの検出信号を例示する図である。
【図４Ｂ】Ｓ/Ｎが悪い場合におけるセンサの検出信号を例示する図である。
【図４Ｃ】複数のピークを有する検出信号を例示する図である。
【図５】照明条件を例示する図である。
【図６】照明光学系に設けられた照明条件の変更のための絞り板を例示するである。
【図７】ツインステージ型の露光装置を例示する図である。
【図８】計測用の照明光学系を備えた露光装置の概略構成を例示する図である。
【図９】露光装置の概略構成を示す図である。
【図１０】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図１１】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
ＬＳ：光源
ＩＬ：照明光学系
ＲＴ：原版
ＲＳ：原版ステージ
ＲＦＰ：原版側基準プレート
ＰＯ：投影光学系
ＷＦ：基板
ＷＳ：基板ステージ
ＷＦＰ：基板側基準プレート
ＩＳ：センサ
Ｒｍ：第１マーク
Ｗｍ：第２マーク
ＳＴＰ：絞り板
Ｍ：計測システム
ＦＳ：フォーカス検出系
ＯＡ：オフアクシスアライメント検出系
ＡＳ：アライメント検出系
【図１】
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【図２Ａ】
0005006711.tif 000003
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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