(57)【要約】【課題】基板ステージの移動誤差を短時間で計測する露光装置を提供する。  【解決手段】  基板を保持して移動されるステージと、前記ステージに保持された基板上のマークを撮像するスコープと、を有し、前記ステージに保持された基板を露光する露光装置であって、移動される前記基板ステージ上の計測用基板に配列された複数の第１マークを前記スコープに順次撮像させることにより、前記スコープを基準として前記複数の第１マークそれぞれの位置および回転量を算出し、算出された前記複数の第１のマークそれぞれの位置および回転量と、予め計測された前記複数の第１マークそれぞれの位置および回転量とに基づいて、前記基板ステージの移動誤差を算出する処理部と、を有することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を保持して移動される基板ステージと、
前記基板ステージに保持された基板上のマークを撮像するスコープと、
を有し、前記基板ステージに保持された基板を露光する露光装置であって、
移動される前記基板ステージ上の計測用基板に配列された複数の第１マークを前記スコープに順次撮像させることにより、前記スコープを基準として前記複数の第１マークそれぞれの位置および回転量を算出し、算出された前記複数の第１のマークそれぞれの位置および回転量と、予め計測された前記複数の第１マークそれぞれの位置および回転量とに基づいて、前記基板ステージの移動誤差を算出する処理部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記処理部は、部分的に重ね合された重ね合せ検査マークとして前記計測用基板に配列された複数の第２マークを前記スコープに順次撮像させて前記複数の第２マークそれぞれの重ね合せ誤差を計測することにより、前記予め計測された前記複数の第１マークそれぞれの位置および回転量を得る、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板ステージを有する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置における基板ステージの位置の幾何学的誤差は、例えば、基板ステージに取り付けられた平面ミラーの真直度、あるいは、この平面ミラーで反射させるレーザ光軸の平行度を原因として発生し、ミックスアンドマッチに影響を及ぼす。
そこで従来、例えば、以下の３つの方法でステージ位置の幾何学的誤差を計測補正していた。
特許３４２７１１３号公報（特許文献１）で提案されている第１の従来例の方法は、別の半導体露光装置によって基板であるウェハの全面にスコープ観察用マークを形成した計測用ウェハを用い、スコープ観察用マークを、順次、スコープで計測する。
この計測により、基板ステージの位置の幾何学的誤差を計測補正する。
特開２０００−２９９２７８号公報（特許文献２）で提案されている第２の従来例の方法は、隣接ショットの一部領域に形成した重ね合せマークから、基板ステージの位置の幾何学的誤差を計測補正する。
特開２００５−６４２６８号公報（特許文献３）で提案されている第３の従来例の方法は、潜像レジストを塗布したウェハを使用することで、第２の従来例の方法の現像工程を省略した方法である。
【特許文献１】特許３４２７１１３号公報
【特許文献２】特開２０００−２９９２７８号公報
【特許文献３】特開２００５−６４２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許３４２７１１３号公報（特許文献１）の第１の従来例の方法は、計測マークを転写するときの基板ステージの位置誤差が不明であるため、マークの位置誤差が大きかった。
特開２０００−２９９２７８号公報（特許文献２）の第２の従来例の方法は、基板ステージの位置誤差の影響を除去できる長所がある。
しかし、ウェハ全面のレジスト塗布、露光、現像、重ね合せマーク計測という工程が必要となるため、基板ステージの位置の幾何学的誤差の自動計測は困難であった。
そのため、ウェハ全面のレジスト塗布、露光、現像、重ね合せマーク計測という工程を必要とせず、高精度なステージ位置の幾何学的誤差を計測する方法が必要であった。
特開２００５−６４２６８号公報（特許文献３）の第３の従来例の方法は、現像工程を必要としないため、自動計測は可能であるが、露光の工程は省略できないため検査時間が長くなった。
そこで、本発明は、基板ステージの移動誤差を短時間で計測することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、基板を保持して移動される基板ステージと、前記基板ステージに保持された基板上のマークを撮像するスコープと、を有し、前記基板ステージに保持された基板を露光する露光装置であって、移動される前記基板ステージ上の計測用基板に配列された複数の第１マークを前記スコープに順次撮像させることにより、前記スコープを基準として前記複数の第１マークそれぞれの位置および回転量を算出し、算出された前記複数の第１のマークそれぞれの位置および回転量と、予め計測された前記複数の第１マークそれぞれの位置および回転量とに基づいて、前記基板ステージの移動誤差を算出する処理部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、例えば、基板ステージの移動誤差を短時間で計測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例の露光装置を説明する。
半導体素子等のデバイスを製造する工程において、図１に示される本実施例の露光装置を用いて基板であるウェハ１０３を露光する。
すなわち、不図示の照明光学系により照明された原版であるレチクル（マスク）１０１に描画された回路等のパターンを、投影光学系１０２を介して基板であるウェハ１０３上に投影し転写する。
基板ステージであるウェハステージ１０４は、基板であるウェハ１０３を保持して移動される。
本実施例の露光装置における基板ステージの幾何学的誤差の計測方法においては、ウェハ１０３の代わりに、図２、図５に示される計測用基板である計測用ウェハ２０１，３０１を用いる。
計測用ウェハ２０１，３０１は、第１のマークであるスコープ観察用マーク２０３，３０３が、各々全面に配置され、スコープ観察用マーク２０３，３０３の位置が予め計測されて基板ステージであるウェハステージ１０４に載置される。
ウェハステージ１０４は、アクチュエータを内蔵し、ウェハステージ１０４の位置を高精度に計測するレーザ干渉計１０５の出力に基づき高精度に位置決めされる。
露光処理を終えたウェハ１０３は、様々な化学的処理や物理的処理を経た後に、再度の露光のため露光装置に投入される。
計測用ウェハ２０１，３０１上に設けられる第１のマークであるスコープ観察用マーク、または、第２のマークである重ね合わせられる検査マークの位置を、顕微鏡を含む計測器であるスコープ１０６で観察する。保持部１０９は、スコープ１０６を保持する。
スコープ１０６は、基板ステージであるウェハステージ１０４に保持された基板である計測用ウェハ２０１，３０１のマークを撮像する手段である。
【０００７】
処理部は、演算器１０７と制御器１０８とから成る。
処理部は、移動される基板ステージ上であるウェハステージ１０４上の計測用基板である計測用ウェハ２０１に配列された複数の第１マークであるスコープ観察用マーク２０３，２０５，２０７をスコープ１０６に順次撮像させる。
これにより、処理部は、スコープ１０６を基準として複数の第１マーク２０３，２０５，２０７それぞれの位置および回転量を算出する。
さらに、処理部は、算出された複数の第１のマーク２０３，２０５，２０７それぞれの位置および回転量と、予め計測された複数の第１マーク２０３，２０５，２０７それぞれの位置および回転量とに基づいて、ウェハステージ１０４の移動誤差を算出する。
演算器１０７は、スコープ１０６による計測に基づき、位置ずれ量を近似する線形な関係式のパラメータ（係数）を算出する。
この位置ずれ量は、上述の様々な処理およびウェハステージ１０４でのウェハチャッキング等に伴うウェハ１０３上の被露光領域であるショットまたはマークの位置ずれ量である。
この位置ずれ量とは、被露光領域群全体の並進、倍率および回転ならびに被露光領域内の並進、倍率および回転などの位置ずれ量の線形成分などをいう。
演算器１０７は、ウェハステージ１０４の目標位置を算出し、制御器１０８は、被露光領域の露光のため、演算器１０７により算出されたパラメータまたは目標位置の情報に基づき、ウェハステージ１０４の位置を制御する。
また、制御器１０８は、さらに、被露光領域内の位置ずれ量を示す情報に基づき、投影光学系１０２の投影倍率、ディストーション等の収差を制御する。
その場合、投影光学系１０２は、収差調整のために可動または変形可能な光学素子と、この光学素子を移動または変形させるためのアクチュエータとを含む収差調整手段を内蔵し、この収差調整手段は制御器１０８からの情報により動作する。
上述の構成の半導体露光装置では、各部品の取り付け精度も厳しく管理されて製造されるが、取り付けの位置精度は１０μｍ、角度は１０ｐｐｍが限度である。
このため、この取り付け精度の状態ではアッベ誤差を生じ、ウェハステージ１０４の位置のステージ格子誤差、配列誤差、ステッピング誤差などの幾何学的誤差を生じる。
【０００８】
本実施例の露光装置における第１の基板ステージの幾何学的誤差の計測方法においては、図２に示される計測用基板である計測用ウェハ２０１を用いる。
この第１の基板ステージの幾何学的誤差の計測方法は、基板ステージであるウェハステージ１０４を移動しつつ、各々の第１のマークであるスコープ観察用マーク２０３をスコープ１０６で観察する。
次に、観察された第１のマークであるスコープ観察用マーク２０３の画像を解析する。
次に、スコープ１０６を基準とする平面上の第１のマークであるスコープ観察用マーク２０３の位置および回転量を計測する。
次に、計測された第１のマークであるスコープ観察用マーク２０３の位置および回転量と、予め計測されている第１のマークであるスコープ観察用マーク２０３の位置との差からウェハステージ１０４の幾何学的誤差を演算器１０７で算出する。
【０００９】
図３は、計測用ウェハ２０１の一部を拡大表示したものであるが、任意の隣接重ね合せショット２０２の位置と回転量が正確に計測されている。
このため、位置と回転量が正確に計測された各ショット２０２に等しく第１のマークであるスコープ観察用マーク２０３も転写される。
図４に示されるように、第１のマークである理想的な位置にあるスコープ観察用マーク２０５は、理想的な位置にある隣接重ね合せのショット２０４に配置され、ショット中心を原点とする平面座標系Oの( x, y )の位置にある。
第１のマークである実際の位置にあるスコープ観察用マーク２０７は、実際の位置にある隣接重ね合せのショット２０６に配置される。
ショット２０４およびショット２０６において、ショット２０６の位置のずれdx,dyと回転量dθ が正確に計測されている。
このため、理想的な位置にあるスコープ観察用マーク２０５と、実際の位置にあるスコープ観察用マーク２０７の位置ずれ
бx, бyと回転量бθは、数式（１）（２）（３）で求めることができる。 
【００１０】
【数１−３】
2009170559.tif 000003
次に、この計測用ウェハ２０１をウェハステージ１０４に搭載する。
さらに、各々の第１のマークであるスコープ観察用マーク２０５，２０７が、スコープ１０６が計測できる位置に来るよう、ウェハステージ１０４を移動して、スコープ観察用マーク２０５，２０７の位置を計測する。
このときの計測値がex，ey，eθ，であったとすると、真のウェハステージ１０４の位置誤差exo，eyo，eθo，は数式（４）（５）（６）で求めることができる。
【００１１】
【数４−６】
2009170559.tif 000004
計測用基板である計測用ウェハ２０１は、計測用ウェハ２０１の全面に転写された隣接するショット間であるショット２０２，２０２間で重ね合せられる第２のマーク２０３ａ，２０３ｂを形成する。
各々の第２のマーク２０３ａ，２０３ｂの重ね合せ誤差から計測用基板上である計測用ウェハ２０１上の各々のショット２０２の位置と回転量を算出する。
処理部である演算器１０７と制御器１０８は、部分的に重ね合された重ね合せ検査マークとして計測用基板である計測用ウェハ２０１に配列された複数の第２マーク２０３ａ，２０３ｂをスコープ１０６に順次撮像させる。
複数の第２マーク２０３ａ，２０３ｂそれぞれの重ね合せ誤差を計測することにより、予め計測された複数の第１マークであるスコープ観察用マーク２０５，２０７それぞれの位置および回転量を得る。
本実施例の露光装置は、そのマッチング精度を高精度な状態に維持する必要があり、定期的に基板ステージであるウェハ１０４の位置の幾何学的誤差を自動的に短時間で計測する。
これにより、基板ステージであるウェハ１０４の位置の幾何学的誤差を補正する。
【００１２】
本実施例の露光装置における第２の基板ステージの幾何学的誤差の計測方法においては、図５に示される計測用基板である計測用ウェハ３０１を用いる。
図６は計測用ウェハ３０１の一部を拡大表示したものであるが、任意の隣接重ね合せショット３０２，３０２の位置と回転量が正確に計測されている。
このため、位置と回転量が正確に計測された各ショット３０２に等しく第１のマークであるスコープ観察用マーク３０３も転写される。
こうすれば、スコープ観察用マーク３０３の位置のずれбx，бyも数式（１）（２）（３）で求めることができる。
そして、図２の第１の基板ステージの幾何学的誤差の計測方法と同じように、図５に示される計測用ウェハ３０１をウェハステージ１０４に搭載する。
次に、各々の第１マークであるスコープ観察用マーク３０３が、スコープ１０６により計測する位置に来るようウェハステージ１０４を移動してスコープ観察用マーク３０３の位置を計測する。
このときの計測値がex，ey，eθ，であるとすると、ウェハステージ１０４の真の位置誤差exo，eyo，eθo，は、数式（４）（５）（６）で求めることができる。
計測用基板である計測用ウェハ３０１は、計測用ウェハ３０１の全面に転写された隣接するショット３０２，３０２間で重ね合せられる第２のマークである３０３ａ，３０３ｂを形成する。
各々の第２のマークである３０３ａ，３０３ｂの重ね合せ誤差から計測用基板上である計測用ウェハ３０１上の各々のショット３０２の位置と回転量を算出する。
処理部である演算器１０７と制御器１０８は、部分的に重ね合された重ね合せ検査マークとして計測用基板である計測用ウェハ３０１に配列された複数の第２マーク３０３ａ，３０３ｂをスコープ１０６に順次撮像させる。
複数の第２マーク３０３ａ，３０３ｂそれぞれの重ね合せ誤差を計測することにより、予め計測された複数の第１マークであるスコープ観察用マーク３０３それぞれの位置および回転量を得る。
【００１３】
次に、図７及び図８を参照して、上述の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７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
露光装置を用いてウェハを露光する工程と、前記ウェハを現像する工程とを備え、具体的には、以下の工程から成る。
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（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。
ステップ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップ５（組立）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウェ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、それが出荷（ステップ７）される。
【００１４】
図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。
ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップ１３（電極形成）では、ウェハに電極を形成する。
ステップ１４（イオン打込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。
ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。
ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。
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うことによってウェ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】
【００１５】
【図１】本発明の実施例の露光装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施例の露光装置における第１の基板ステージの幾何学的誤差の計測方法の計測用ウェハの説明図である。
【図３】本発明の実施例の露光装置における第１の基板ステージの幾何学的誤差の計測方法の隣接重ね合せショットの説明図である。
【図４】本発明の実施例の露光装置における第１の基板ステージの幾何学的誤差の計測方法のスコープ観察用マークの位置の説明図である。
【図５】本発明の実施例の露光装置における第２の基板ステージの幾何学的誤差の計測方法の計測用ウェハの説明図である。
【図６】本発明の実施例の露光装置における第２の基板ステージの幾何学的誤差の計測方法の隣接重ね合せショットの説明図である。
【図７】本発明の実施例の露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００１６】
１０１： レチクル             １０２：       投影光学系
１０３： ウェハ               １０４：       ウェハステージ
１０５： レーザ干渉計         １０６：       スコープ
１０７： 演算器               １０８：       制御器
２０１： 計測用ウェハ        ２０２：       隣接重ね合せショット
２０３： スコープ観察用マーク
２０４： 隣接重ね合せショット
２０５： スコープ観察用マーク
２０６： 隣接重ね合せショット
２０７： スコープ観察用マーク
３０１： 計測用ウェハ
３０２： 隣接重ね合せショット
３０３： スコープ観察用マーク
【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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