(57)【要約】      （修正有）【課題】パルス光の光路を調整する素子あるいはフォーカスを調整する素子を駆動するアクチュエータの整定時間を待たずして計測が行うことができ、計測精度を向上させると共に、スループットを向上させる露光装置を提供する。【解決手段】パルス光を第１のマークおよび第２のマークの少なくとも１つに照射し、第１のマークおよび第２のマークの少なくとも１つからの反射光または透過光を光電変換素子にて受光し、第１のマークおよび第２のマークの少なくとも１つを検出することにより縮小投影レンズの合焦点位置を検出し、原版のパターンを縮小投影レンズを介して基板に投影する露光装置において、合焦点位置を検出する場合に、パルス光の発振周波数が、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの少なくともいずれかが停止後の当該いずれかのアクチュエータの振動周波数に同期するように、レーザ光源からパルス光を発振させる。【選択図】図６
2009026976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から発振されるパルス光を受光する光電変換素子と、
前記パルス光の光路を調整する第１のアクチュエータと、
前記パルス光のフォーカスを調整する第２のアクチュエータと、
第１のマークが形成されているか、該第１のマークが形成された原版を載置する原版ステージと、
第２のマークが形成されているか、該第２のマークが形成された基板を載置する基板ステージと、を有し、
前記パルス光を前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つに照射し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つからの反射光または透過光を前記光電変換素子にて受光し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つを検出することにより縮小投影レンズの合焦点位置を検出し、前記原版のパターンを前記縮小投影レンズを介して基板に投影する露光装置において、
前記合焦点位置を検出する場合に、前記パルス光の発振周波数が、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの少なくともいずれかが停止後の当該いずれかのアクチュエータの振動周波数または該振動周波数を整数で除した周波数に同期するように、前記レーザ光源から前記パルス光を発振させることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
レーザ光源から発振されるパルス光を受光する光電変換素子と、
前記パルス光の光路を調整する第１のアクチュエータと、
前記パルス光のフォーカスを調整する第２のアクチュエータと、
第１のマークが形成されているか、該第１のマークが形成された原版を載置する原版ステージと、
第２のマークが形成されているか、該第２のマークが形成された基板を載置する基板ステージと、を有し、
前記パルス光を前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つに照射し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つからの反射光または透過光を前記光電変換素子にて受光し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つを検出することにより縮小投影レンズの合焦点位置を検出し、前記原版のパターンを前記縮小投影レンズを介して基板に投影する露光装置において、
前記第１のアクチュエータの停止後の振動周波数と前記第２のアクチュエータの停止後の振動周波数とが異なる場合、
前記パルス光の発振周波数が、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの少なくとも１つが停止後の当該いずれかのアクチュエータの振動周波数の最小公倍数の周波数あるいは該最小公倍数を整数で除した周波数に同期するように、前記レーザ光源から前記パルス光を発振させることを特徴とする露光装置。
【請求項３】
レーザ光源から発振されるパルス光を受光する光電変換素子と、
前記パルス光の光路を調整する第１のアクチュエータと、
前記パルス光のフォーカスを調整する第２のアクチュエータと、
第１のマークが形成されているか、該第１のマークが形成された原版を載置する原版ステージと、
第２のマークが形成されているか、該第２のマークが形成された基板を載置する基板ステージと、を有し、
前記パルス光を前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つに照射し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つからの反射光または透過光を前記光電変換素子にて受光し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つを検出することにより縮小投影レンズの合焦点位置を検出し、前記原版のパターンを前記縮小投影レンズを介して基板に投影する露光装置において、
前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータのいずれか１つが停止後の振動周波数が不明な場合、
前記合焦点位置の所定の検出精度が得られるように前記パルス光の発振周波数、積算パルス数および前記積算パルス数を前記パルス光の発振周波数で除した前記光電変換素子の蓄積時間を選定することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
レーザ光源から発振されるパルス光を受光する光電変換素子と、
前記パルス光の光路を調整する第１のアクチュエータと、
前記パルス光のフォーカスを調整する第２のアクチュエータと、
第１のマークが形成されているか、該第１のマークが形成された原版を載置する原版ステージと、
第２のマークが形成されているか、該第２のマークが形成された基板を載置する基板ステージと、を有し、
前記パルス光を前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つに照射し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つからの反射光または透過光を前記光電変換素子にて受光し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つを検出することにより縮小投影レンズの合焦点位置を検出し、前記原版のパターンを前記縮小投影レンズを介して基板に投影する露光装置において、
前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータのいずれか１つが停止後の振動周波数が不明な場合、
前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの位置を常時検出し、前記検出した位置と前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの目標停止位置とが一致した際に、前記パルス光を発振させることを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の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、レチクルの回路パターンを投影レンズによりウェハ面上に投影する前に、レチクルステージ上およびウェハステージ上に形成されたマークを投影レンズを介して観察し、投影レンズの合焦点位置を得る露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭ、ＭＰＵ、ＳｏＣなどの半導体集積回路の微細化、生産性向上に伴い、投影露光装置には解像度、オーバーレイ精度、単位時間当りのウェハ処理能力であるスループットの向上が要求される。
このため、露光光の光源にはＫｒＦレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ（１５７ｎｍ）などを用いると共に、ウェハ面に形成したアライメントマークを観察し、ウェハの位置情報を得る。
この位置情報により、ウェハとレチクルの位置合わせを行うウェハライメント精度、環境変動や経年変化に起因した露光装置の歪み量を計測、補正するキャリブレーション精度の向上など露光装置全般の性能向上が不可欠となる。
また、露光装置のスループット向上のためには、ウェハライメント、キャリブレーションなどの計測を短時間かつ高精度に行う必要がある。
例えば、アライメントマークを観察するアライメントスコープはスコープ調整上の制限のため、理想的なテレセントリック光学系とはならない。
また、投影レンズを介してアライメントマークを計測する場合は、投影レンズを含んだ収差の補正が容易でないために理想的なテレセントリック光学系とはならない。
このため、デフォーカスが発生した場合は、アライメントマーク検出系内に用いられる撮像素子上にて像高が変化し、アライメント誤差が生じる。
【０００３】
これを解決するために、ウェハライメントを行う前にアライメントマーク検出系の撮像素子上への合焦点位置を求める場合がある。
そこで、例えば、特開平１１−０４０４９１号公報（特許文献１）にて、ウェハステージのステップ駆動に伴うウェハステージの振動による影響を受けること無く、短い計測時間で光学系の合焦点位置を求める方法が提案されている。
この従来例の方法は、投影レンズの光軸方向に移動可能なステージを移動し、投影レンズの光軸方向に異なるステージ位置にてウェハ上に形成したアライメントマークを撮像素子により観察する。
さらに、投影レンズの光軸方向に異なるステージ位置にて得た、異なる複数の画像より光学系の合焦点位置を求め、短時間かつ高精度にアライメントマーク検出系の撮像素子上への合焦点位置を検出している。
また、この従来の方法は、投影レンズの光軸方向のステージ位置を計測するための計測タイミング発生部を持ち、前記計測タイミング発生部からの信号と同期して、投影レンズの光軸方向のステージ位置を計測する。
これと共に、前記撮像素子の蓄積期間をモニターして、蓄積期間中の投影レンズの光軸方向のステージの位置誤差を求め、ステージの位置を補正することにより、光学系の合焦点位置を求める。
さらに、この従来の方法は、投影レンズに照射される光がパルス光であり、投影レンズの光軸方向のステージ位置を計測するための計測タイミング発生部を有する。
このタイミング発生部からの信号と同期して投影レンズの光軸方向のステージ位置を計測し、これと共に、撮像素子の蓄積期間および発光前もしくは発光後の投影レンズの光軸方向のステージ位置誤差を求める。
この撮像素子により得られた画像に対応する投影レンズの光軸方向のステージ位置を補正し、光学系の合焦点位置を求める。
【特許文献１】特開平１１−０４０４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年の半導体集積回路の微細化に伴い、レチクルステージ、ウェハステージなどの計測対象の振動のみならず、露光装置内の計測装置内の光路やフォーカスなどを調整するアクチュエータの微小な振動も軽視できない状況にある。
例えば、図４に示される露光装置において、レーザ光源１を発振し、レチクルマーク６またはステージ基準マーク９を照射する。
さらに、光電変換素子であるＣＣＤ１０に入射した光の像はＣＣＤ１０内で光から電気信号に変換され、ＣＣＤ画素に対応した画像信号に変換される。
この画像信号を処理することにより、レチクルステージ５およびウェハステージ８の相対位置、各マークの明るさおよびコントラストを得る。
レチクルに対するフォーカスを調整するレンズ３のアクチュエータ３ａが振動していると、レーザ光源１の発振毎にレンズ３の位置が異なり、ＣＣＤ１０表面にてフォーカスがずれ、正確な計測結果が得られない。
また、光路を調整するミラー４のアクチュエータ４ａが振動すると、レーザ光源１の発振ごとにミラー４の位置が異なり、ＣＣＤ１０の表面にて受光位置がずれ、正確な計測結果が得られない。
【０００５】
図１には、計測装置内のレンズ３、ミラー４の位置を調整するアクチュエータ３ａ，４ａが振動していない場合のコントラストカーブが示される。
図１は、計測した際の撮像素子であるＣＣＤ１０の画素に対応した画像、撮像素子の画素位置に対する撮像素子の画素強度、計測装置内のレンズ３の位置に対する撮像素子であるＣＣＤ１０で撮像した画像に対してのコントラスト値をプロットした分布である。
図２には、計測装置内のミラー４の位置を調整するアクチュエータが振動している場合のコントラストカーブが示される。
図２は、計測した際の撮像素子であるＣＣＤ１０の画素に対応した画像、撮像素子の画素位置に対する撮像素子の画素強度、計測装置内のフォーカスを調整するレンズ３の位置に対する撮像素子で撮像した画像に対してのコントラストカーブを示す。
図３には、計測装置内のレンズ３の位置を調整するアクチュエータ３ａが振動している場合のコントラストカーブが示される。
図３は、計測した際の撮像素子であるＣＣＤ１０の画素に対応した画像、撮像素子の画素位置に対する撮像素子の画素強度、計測装置内のレンズ３の位置に対する撮像素子で撮像した画像に対してのコントラストカーブを示す。
このコントラストカーブより、コントラスト値が最大となるレンズ３の位置をベストフォーカス位置とし、レンズ３をベストフォーカス位置に調整して計測を行う。
コントラスト値は、例えば、隣接画素間の輝度の差分値を使用する。
【０００６】
図１においてはフォーカスされた状態、すなわち、レンズ３を調整するアクチュエータ３ａおよびレンズ３が振動していない際に計測した場合が示される。
この場合、コントラストカーブより、コントラスト値が最大となるレンズ３の位置をベストフォーカス位置とし、レンズ３をベストフォーカス位置に調整することで、正確な計測を行うことができる。
しかし、図２に示されるように光路、すなわち、ミラー４を調整するアクチュエータ４ａおよびミラー４が振動している際に計測した場合には、ＣＣＤ１０の表面にて受光位置がずれ、正確な画素強度分布が得られない。
このため、歪んだコントラストカーブより、コントラスト値が最大となるレンズ３の位置をベストフォーカス位置とし、レンズ３を誤ったベストフォーカス位置に調整してしまい、誤った計測を行ってしまう。
また、図３に示されるようにレンズ３を調整するアクチュエータ３ａおよびレンズ３が振動している際に計測した場合には、撮像素子であるＣＣＤ１０の画素間のボケが生じ、正確な画素強度分布が得られない。
このため、コントラスト値が低下したコントラストカーブより、コントラスト値が最大となるレンズ３の位置をベストフォーカス位置とし、レンズ３を誤ったベストフォーカス位置に調整してしまい、誤った計測を行ってしまう。
【０００７】
このため、アクチュエータ３ａ，４ａは駆動後、アクチュエータ３ａ，４ａの振動が計測精度を劣化させないように、振動の振幅が一定のトレランス内に収まるまでの整定時間を待ってから、計測が開始されるが、スループットを低下させる。
例えば、露光熱による縮小投影レンズ７の歪みや経年変化による装置の歪みなどにより、縮小投影レンズ７の合焦点位置はずれを生じる。
このため、縮小投影レンズ７の合焦点位置のずれを補正するキャリブレーションを必要とする。このキャリブレーションをウェハの交換と並行して行うとする。
例えば、計測装置内の計測マーク検出系に対するフォーカスを調整するアクチュエータ３ａを駆動し、異なる２５点の位置で計測を行う。
計測マーク検出系に対するフォーカスを調整するアクチュエータ３ａの整定時間を２００ｍｓｅｃ、１点の計測時間を２００ｍｓｅｃとする。
この場合、整定時間を含めた計測に必要な時間であるアクチュエータ３ａの整定時間と１点の計測時間の合計は１０ｓｅｃとなる。
これに対して、平均的なウェハの交換時間は８ｓｅｃ程度で、アクチュエータ３ａの整定時間を短くすることはスループットを低下させない。
そこで、本発明は、パルス光の光路を調整する素子あるいはフォーカスを調整する素子を駆動するアクチュエータの整定時間を待たずして計測が行うことができ、計測精度を向上させると共に、スループットを向上させる露光装置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の本発明の露光装置は、レーザ光源から発振されるパルス光を受光する光電変換素子と、前記パルス光の光路を調整する第１のアクチュエータと、
前記パルス光のフォーカスを調整する第２のアクチュエータと、第１のマークが形成されているか、該第１のマークが形成された原版を載置する原版ステージと、第２のマークが形成されているか、該第２のマークが形成された基板を載置する基板ステージと、を有し、前記パルス光を前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つに照射し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つからの反射光または透過光を前記光電変換素子にて受光し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つを検出することにより縮小投影レンズの合焦点位置を検出し、前記原版のパターンを前記縮小投影レンズを介して基板に投影する露光装置において、前記合焦点位置を検出する場合に、前記パルス光の発振周波数が、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの少なくともいずれかが停止後の当該いずれかのアクチュエータの振動周波数または該振動周波数を整数で除した周波数に同期するように、前記レーザ光源から前記パルス光を発振させることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明の露光装置は、レーザ光源から発振されるパルス光を受光する光電変換素子と、前記パルス光の光路を調整する第１のアクチュエータと、前記パルス光のフォーカスを調整する第２のアクチュエータと、第１のマークが形成されているか、該第１のマークが形成された原版を載置する原版ステージと、第２のマークが形成されているか、該第２のマークが形成された基板を載置する基板ステージと、を有し、前記パルス光を前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つに照射し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つからの反射光または透過光を前記光電変換素子にて受光し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つを検出することにより縮小投影レンズの合焦点位置を検出し、前記原版のパターンを前記縮小投影レンズを介して基板に投影する露光装置において、前記第１のアクチュエータの停止後の振動周波数と前記第２のアクチュエータの停止後の振動周波数とが異なる場合、前記パルス光の発振周波数が、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの少なくとも１つが停止後の当該いずれかのアクチュエータの振動周波数の最小公倍数の周波数あるいは該最小公倍数を整数で除した周波数に同期するように、前記レーザ光源から前記パルス光を発振させることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の露光装置は、レーザ光源から発振されるパルス光を受光する光電変換素子と、前記パルス光の光路を調整する第１のアクチュエータと、前記パルス光のフォーカスを調整する第２のアクチュエータと、第１のマークが形成されているか、該第１のマークが形成された原版を載置する原版ステージと、第２のマークが形成されているか、該第２のマークが形成された基板を載置する基板ステージと、を有し、前記パルス光を前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つに照射し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つからの反射光または透過光を前記光電変換素子にて受光し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つを検出することにより縮小投影レンズの合焦点位置を検出し、前記原版のパターンを前記縮小投影レンズを介して基板に投影する露光装置において、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータのいずれか１つが停止後の振動周波数が不明な場合、
前記合焦点位置の所定の検出精度が得られるように前記パルス光の発振周波数、積算パルス数および前記積算パルス数を前記パルス光の発振周波数で除した前記光電変換素子の蓄積時間を選定することを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、レーザ光源から発振されるパルス光を受光する光電変換素子と、前記パルス光の光路を調整する第１のアクチュエータと、前記パルス光のフォーカスを調整する第２のアクチュエータと、第１のマークが形成されているか、該第１のマークが形成された原版を載置する原版ステージと、第２のマークが形成されているか、該第２のマークが形成された基板を載置する基板ステージと、を有し、前記パルス光を前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つに照射し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つからの反射光または透過光を前記光電変換素子にて受光し、前記第１のマークおよび前記第２のマークの少なくとも１つを検出することにより縮小投影レンズの合焦点位置を検出し、前記原版のパターンを前記縮小投影レンズを介して基板に投影する露光装置において、前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータのいずれか１つが停止後の振動周波数が不明な場合、
前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの位置を常時検出し、前記検出した位置と前記第１のアクチュエータおよび前記第２のアクチュエータの目標停止位置とが一致した際に、前記パルス光を発振させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、パルス光の光路を調整する素子あるいはフォーカスを調整する素子を駆動するアクチュエータの整定時間を待たずして計測が行うことができ、計測精度を向上させると共に、スループットを向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図４を参照して、本発明の実施例の投影露光装置の全体の概略の構成を説明する。
本実施例の露光装置は、ＴＴＲ方式の露光装置である。
原版であるレチクルを載置する原版ステージであるレチクルステージ５は、第１のマークであるレチクルマーク６が形成される。  
原版ステージであるレチクルステージ５は、第１のマークであるレチクルマーク６が形成された原版であるレチクルを載置する場合もある。
基板であるウェハを載置する基板ステージであるウェハステージ８は、第２のマークであるステージ基準マーク９が形成される。
基板ステージであるウェハステージ８は、第２のマークであるステージ基準マーク９が形成された基板であるウェハを載置する場合もある。
この１の位置合わせマークであるレチクルマーク６および第２のマークであるステージ基準マーク９を観察し、両方またはどちらか一方を計測する。
さらに、パルス光を第１のマークであるレチクルマーク６および第２のマークであるステージ基準マーク９の少なくとも１つに照射する。
光電変換素子であるＣＣＤ１０は、レーザ光源１から発振されるパルス光を受光する素子である。
第１のマークであるレチクルマーク６および第２のマークであるステージ基準マーク９の少なくとも１つからの反射光または透過光を光電変換素子であるＣＣＤ１０にて受光し、第１のマークおよび第２のマークの少なくとも１つを検出する。  
これにより、縮小投影レンズ７の合焦点位置を検出し、原版であるレチクルのパターンを縮小投影レンズ７を介して基板であるウェハに投影する。
【００１３】
レーザ光源１は、ＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ２などのガスが封入され、パルス化されたレーザであるパルス光を発振する光源である。
第２のアクチュエータであるアクチュエータ３ａは、パルス光のフォーカスを調整する手段である。
レンズ３は、第２のアクチュエータであるアクチュエータ３ａにより駆動され、レチクルに対するフォーカスを調整するための光学素子である。
第１のアクチュエータであるアクチュエータ４ａは、パルス光の光路を調整する手段である。
ミラー４は、第１のアクチュエータであるアクチュエータ４ａにより駆動され、パルス光の光路を調整する。縮小投影レンズ７は、１／４倍の縮小倍率を有する。
レーザ光源１から出射されたレーザ光１ａはハーフミラー２にて反射され、レンズ３を通過し、ミラー４にて反射され、レチクルステージ５に載置されているレチクルマーク６を照射する。
さらに、レーザ光１ａは投影レンズ７を通過し、ウェハステージ８に載置されているステージ基準マーク９を照射する。
ステージ基準マーク９で反射されたレーザ光は投影レンズ７、レチクルマーク６を通過し、ミラー４により反射され、レンズ３、ハーフミラー２を通過し、ＣＣＤ１０の撮像面に入射する。ＣＣＤ１０は、レーザ光源１から発振されるパルス光を受光する光電変換素子である。
ＣＣＤ１０では、レチクルマーク６およびステージ基準マーク９を同時に観察することができ、ＣＣＤ１０に入射した光の像はＣＣＤ１０内で光から電気信号に変換され、ＣＣＤ画素に対応した画像信号に変換される。
この画像信号を処理することで、レチクルステージ５およびウェハステージ８の相対位置、各レチクルマーク６およびステージ基準マーク９の明るさ、および、コントラストを得ることができる。
【実施例１】
【００１４】
本発明の実施例１の露光装置は、合焦点位置を検出する場合に、以下の条件でレーザ光源１からパルス光を発振させる。
パルス光の発振周波数が、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの少なくともいずれかが停止後の当該いずれかのアクチュエータの振動周波数または該振動周波数を整数で除した周波数に同期するように、レーザ光源１からパルス光を発振させる。
ここで、第１のアクチュエータは、アクチュエータ４ａで、第２のアクチュエータはアクチュエータ３ａである。
計測装置内の光路および計測対象に対するフォーカスを調整する第１のアクチュエータであるアクチュエータ４ａおよび第２のアクチュエータであるアクチュエータ３ａの停止後の振動周波数にレーザの発振周波数を同期させる場合には、以下の式により同期させる。
レーザ光源１の発振周波数=（アクチュエータ停止後の振動周波数）により、アクチュエータ停止後の振動周波数にレーザの発振周波数を同期させる。  
さらに、アクチュエータ３ａ，４ａの停止後の振動周波数がレーザの最大発振周波数より高い場合には、以下の式により同期させる。
レーザ光源１の発振周波数=（アクチュエータ停止後の振動周波数/整数）により、アクチュエータ停止後の振動周波数にレーザの発振周波数を同期させる。  
【００１５】
図５には従来例の露光装置におけるレンズ３の駆動後の振動の様相およびレンズ３の駆動後の振動の様相を考慮しない場合のレーザ光源１の発振タイミングとの関係が示される。
図６には、本実施例１の露光装置におけるレンズ３の駆動後の振動の様相およびレンズ３の駆動後の振動の様相を考慮した場合のレーザ光源1の発振タイミングとの関係が示される。
レンズ３の駆動後の振動周波数はレーザドップラ振動計などの測定器を用い、予め計測しておく。
レーザ光源１の発振周波数＝レンズ３の駆動後である第２のアクチュエータであるアクチュエータ３ａの停止後の振動周波数または振動周波数/整数により、求められるレーザ光源1の発振周波数をコントローラ２１に記憶する。
さらに、レーザ光源１の発振周波数をレンズ３の駆動後の振動周波数に同期させる。
【００１６】
図３には、従来例の露光装置におけるレンズ３の駆動後の振動周波数を考慮せず、レーザ光源１を発振し、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した時の計測結果が示される。
図３は、レンズ３駆動後の振動周波数を考慮せず、レーザ光源１を発振し、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した場合である。
レンズ３は振動しているため、レーザ光源１の発振ごとにレンズ３の位置が異なり、ＣＣＤ１０表面においてフォーカスがずれ、正確な計測結果が得られない。
図１には、本実施例１の露光装置におけるレンズ３の駆動後の振動周波数とレーザ光源１の発振周波数を同期させ、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した時の計測結果が示される。
図１は、レンズ３駆動後の振動周波数とレーザ光源１の発振周波数を同期させ、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した場合である。
レンズ３は振動しているものの、レーザ光源１の発振時にはレンズ３は常時目標停止位置にあり、ＣＣＤ１０表面でのフォーカスずれは解消され、その結果、正確な計測結果を得ることができる。
【００１７】
同様の計測方法はミラー４に対しても適用可能である。
図２には、ミラー４駆動後の振動周波数を考慮せず、レーザ光源１を発振し、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した時の計測結果が示される。
図２は、ミラー４の駆動後の振動周波数を考慮せず、レーザ光源１を発振し、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した場合である。
ミラー４は振動しているため、レーザ光源１の発振ごとにミラー４の位置が異なり、ＣＣＤ１０表面にて受光位置がずれ、正確な計測結果が得られない。
これに対し、ミラー４の駆動後の振動周波数をレーザドップラ振動計などの測定器を用い、予め計測しておく。
レーザ光源１の発振周波数=ミラー４の駆動後の振動周波数または振動周波数/整数・・・式３により、求められるレーザ光源１の発振周波数をコントローラ２１に記憶し、レーザ光源1の発振周波数をミラー４駆動後の振動周波数に同期させる。
レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した時はミラー４は振動している。
しかし、レーザ光源１発振時にはミラー４は常時目標停止位置にあり、ＣＣＤ１０表面での受光位置のずれは解消でき、図１（ａ）に示されるように正確な計測結果を得ることができる。
また、予め計測したレンズ３、ミラー４の駆動後の振動周波数が同一で、レンズ３、ミラー４を同時駆動し、計測する場合においても適用可能である。
この計測方法を適用することで、ＣＣＤ１０表面でのフォーカスずれおよび受光位置のずれによる計測精度の劣化を防ぐことができ、正確な計測結果を得ることができる。
【実施例２】
【００１８】
本発明の実施例２では、レンズ３停止後の振動周期とミラー４停止後の振動周期が異なる場合について説明する。
すなわち、第１のアクチュエータであるアクチュエータ４ａの停止後の振動周波数と第２のアクチュエータであるアクチュエータ３ａの停止後の振動周波数とが異なる場合である。
パルス光の発振周波数が、第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの少なくとも１つが停止後の当該いずれかのアクチュエータの振動周波数の最小公倍数の周波数に同期するように、レーザ光源１からパルス光を発振させる。
あるいは、この最小公倍数の周波数の代わりに、最小公倍数を整数で除した周波数に同期するように、レーザ光源１からパルス光を発振させる場合もある。
図７には、本実施例２の露光装置におけるレンズ３、ミラー４停止後の振動の様相およびレーザ光源１の発振タイミングとの関係が示される。
レンズ３およびミラー４駆動後の振動周期はレーザドップラ振動計などの測定器を用い、予め計測しておく。
各振動周期をレーザ光源1の発振周期を制御するコントローラ２１に記憶し、レーザ光源１の発振周期をレンズ３の振動周期とミラー４の振動周期の最小公倍数となる周期に同期させる。
以上により、実施例１と同様の効果が得られる。
レンズ３、ミラー４駆動後の振動周期の最小公倍数とレーザ光源１の発振周波数を同期させ、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した場合である。
レンズ３は振動しているものの、レーザ光源1の発振時は常時目標停止位置にあり、ＣＣＤ１０表面でのフォーカスずれは解消でき、図１（ａ）に示すように正確な計測結果を得ることができる。
【００１９】
同様の計測方法はミラー４に対しても適用可能である。
レーザ光源１の発振周期=(レンズ３、ミラー４駆動後の振動周期の最小公倍数に従い、レーザ光源１を発振する。
レンズ３、ミラー４駆動後の振動周期の最小公倍数とレーザ光源１の発振周波数を同期させ、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した場合である。
ミラー４は振動しているものの、レーザ光源１発振時にはミラー４は常時目標停止位置にあり、ＣＣＤ１０表面での受光位置のずれは解消でき、図１（ａ）に示すように正確な計測結果を得ることができる。
また、予め計測したレンズ３、ミラー４の駆動後の振動周期が同一であるか否かにかかわらず、レンズ３、ミラー４を同時駆動し、計測する場合においても適用可能である。
更に、レンズ３、ミラー４駆動後の振動周期の最小公倍数となる周期がレーザ光源1の発振周期に比べ、短い場合には、  
レーザ光源１の発振周期=(レンズ３、ミラー４駆動後の振動周期の最小公倍数/整数に従い、レーザ光源１を発振してもよい。
【実施例３】
【００２０】
本発明の実施例３の露光装置では、レンズ３の駆動後の振動周波数またはミラー４の駆動後の振動周波数が不明な場合について説明する。
すなわち、第１のアクチュエータであるアクチュエータ４ａおよび第２のアクチュエータであるアクチュエータ３ａのいずれか１つが停止後の振動周波数が不明な場合である。
合焦点位置の所定の検出精度が得られるようにパルス光の発振周波数、積算パルス数および積算パルス数を前記パルス光の発振周波数で除した光電変換素子であるＣＣＤ１０の蓄積時間を選定する。
レンズ３の駆動後の振動周波数が不明な場合は、露光装置ごとに、レーザ光源１の発振周波数および積算パルス数、ＣＣＤ１０の蓄積時間を変化させる。
これにより、合焦点位置の最も良好な所定の検出精度を確保できるレーザ光源1の発振周波数および積算パルス数、ＣＣＤ１０の蓄積時間を選定する。
例えば、ＣＣＤ１０を用い、計測に適切な光量となるレーザ光源1の積算パルス数を選定する。
次に、レーザ光源1の発振周波数を変化させ、計測に適切なレーザ光源1の発振周波数を選定する。
それには、レンズ３の位置ごとにコントラスト値を算出し、コントラストカーブを作成する。
様々なレーザ光源1の発振周波数ごとにコントラストカーブを作成し、最大のコントラスト値が得られるレーザ光源1の発振周波数を決定する。
また、状況に応じて、図２に示される歪みのあるコントラストカーブが得られる場合もあり、複数回の計測を行って、再現性が最も高いレーザ光源1の発振周波数を選定してもよい。
【００２１】
さらに、ＣＣＤ１０の蓄積時間に関しては、ＣＣＤ１０の蓄積時間 = (レーザ光源１の積算パルス数)/(レーザ光源１の発振周波数)により、算出する。
レーザ光源１の発振周波数、積算パルス数、ＣＣＤ１０の蓄積時間を選定する手順は上記手順に限定されないことは言うまでも無い。
選定したレーザ光源１の発振周波数およびパルス数はコントローラ２１に記憶させ、ＣＣＤ１０の蓄積時間はプロセッサ２０に記憶させる。
装置運用時は、コントローラ２１に記憶させたレーザ光源１の発振周波数および積算パルス数、コントローラ２１に記憶させたＣＣＤ１０の蓄積時間を利用し、運用する。
以上の方法により、実施例1とほぼ同様の効果が得られる。
レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した時は、レンズ３は振動している。
しかし、レーザ光源１の発振時はほぼ目標停止位置にあり、ＣＣＤ１０の表面でのフォーカスずれは解消でき、図１（ａ）に示されるように正確な計測結果を得ることができる。
【００２２】
同様の計測方法はミラー４に対しても同様である。
ミラー４の駆動後の振動周波数が不明な場合は、装置ごとに、レーザ光源１の発振周波数および積算パルス数、ＣＣＤ１０の蓄積時間を変化させ、最も良好な計測精度を確保できるレーザ光源１の発振周波数および積算パルス数、ＣＣＤ１０の蓄積時間を選定する。
選定したレーザ光源１の発振周波数およびパルス数はコントローラ２１に記憶させ、ＣＣＤ１０の蓄積時間はプロセッサ２０に記憶させる。
装置運用時は、コントローラ２１に記憶させたレーザ光源１の発振周波数および積算パルス数、プロセッサ２０に記憶させたＣＣＤ１０の蓄積時間を利用し、運用する。
以上の方法により、実施例１とほぼ同様の効果が得られる。
レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した時は、ミラー４は振動している。
しかし、レーザ光源１の発振時にはミラー４は、ほぼ目標停止位置にあり、ＣＣＤ１０の表面での受光位置のずれは解消でき、図１（ａ）に示されるように正確な計測結果を得ることができる。
また、レンズ３もしくはミラー４の振動周波数が停止位置により異なる可能性もある。
この場合は、レンズ３もしくはミラー４の停止位置ごとに最も良好な計測精度を確保できるレーザ光源1の発振周波数および積算パルス数、ＣＣＤ１０の蓄積時間を求める。
これにより、レーザ光源1の発振周波数および積算パルス数をコントローラ２１、ＣＣＤ１０の蓄積時間をプロセッサ２０に記憶させ、装置運用時は記憶させたレーザ光源１の発振周波数、積算パルス数、蓄積時間を利用し、運用してもよい。
【実施例４】
【００２３】
本発明の実施例４では、レンズ３駆動後の振動周波数またはミラー４の駆動後の振動周波数が不明な場合を説明する。
すなわち、第１のアクチュエータであるアクチュエータ４ａおよび第２のアクチュエータであるアクチュエータ３ａのいずれか１つが停止後の振動周波数が不明な場合である。
第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの位置を常時検出し、検出した位置と第１のアクチュエータおよび第２のアクチュエータの目標停止位置とが一致した際に、パルス光を発振させる。
図８は、本発明の実施例４の投影露光装置の概略構成図である。
リニアエンコーダ１１、１２は、レンズ３もしくはミラー４の位置を検出する手段である。
ここで、位置を検出するための測定器は、レンズ３、ミラー４の位置を検出できれば何でも良く、レーザ干渉計などを用いても良い。
図９は、レンズ３をリニアエンコーダ１１にて常時位置を検出し、レンズ３の目標停止位置を検出したタイミングでレーザ光源１を発振する様相を示した説明図である。
リニアエンコーダにて、レンズ３の位置を常時検出し、レンズ３の目標停止位置と前記リニアエンコーダが検出した位置が同一になったら、レーザ光源１を発振する。
以上の方法により、実施例１と同様の効果を得られる。
レンズ３の位置を常時検出し、レンズ３の目標停止位置を検出したタイミングでレーザ光源1を発振し、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した時は、レンズ３は振動している。
しかし、レーザ光源1の発振時は、ほぼ目標停止位置にあり、ＣＣＤ１０表面でのフォーカスずれは解消でき、図１（ａ）に示されるように正確な計測結果を得ることができる。
同様の計測方法はミラー４に対しても同様である。
ミラー４をリニアエンコーダ１２にて常時位置を検出し、ミラー４の目標停止位置を検出したタイミングでレーザ光源１を発振し、レチクルマーク６もしくはステージ基準マーク９を照射した時はミラー４は振動している。
しかし、レーザ光源1発振時にはミラー４は常時目標停止位置にあり、ＣＣＤ１０表面での受光位置のずれは解消でき、図１（ａ）に示すように正確な計測結果を得ることができる。
また、レンズ３およびミラー４を同時に停止した場合には、レンズ３およびミラー４が共に目標停止位置を検出したタイミングでレーザ光源1を発振しても良い。
【００２４】
次に、図１０及び図１１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１０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。
【００２５】
図１１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】
【００２６】
【図１】本発明の実施例の露光装置における計測装置内のフォーカスを調整するアクチュエータが振動していない場合、すなわち、レンズの振動周波数とレーザ光源の発振周波数が同期している場合の計測結果の説明図である。
【図２】従来例の露光装置における計測装置内の光路を調整するアクチュエータが振動している場合、すなわち、ミラーの振動周波数とレーザ光源の発振周波数が同期していない場合の計測結果を示した概略構成図である。
【図３】従来例の露光装置における計測装置内のフォーカスを調整するアクチュエータが振動している場合、すなわち、レンズの振動周波数とレーザ光源の発振周波数が同期していない場合の計測結果の説明図である。
【図４】本発明の実施例および従来例の露光装置の概略構成図である。
【図５】従来例の露光装置におけるレンズの駆動後の振動の状況およびレンズの駆動後の振動の状況を考慮しない場合のレーザ光源の発振タイミングとの関係を示した説明図である。
【図６】本発明の実施例１の露光装置におけるレンズの駆動後の振動の状況とレーザ光源1の発振タイミングとの関係を示した説明図である。
【図７】本発明の実施例２の露光装置におけるレンズおよびミラーの駆動後の振動の様相とレーザ光源の発振タイミングとの関係を示した説明図である。
【図８】本発明の実施例４の露光装置の概略構成図である。
【図９】本発明の実施例４のレンズの振動の様相およびリニアエンコーダの読み値とレーザ光源の発振タイミングとの関係を示した説明図である。
【図１０】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１１】図１０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】
【００２７】
１：レーザ光源          ２：ハーフミラー
３：レンズ              ４：ミラー
５：レチクルステージ    ６：レチクルマーク
７：縮小投影レンズ      ８：ウェハステージ
９：ステージ基準マーク  １０：ＣＣＤ
１１：ミラー４用リニアエンコーダ
１２：レンズ３用リニアエンコーダ
２０：プロセッサ        ２１：コントローラ
【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】
2009026976.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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