(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面を相対走査しながら該基板表面の高さを所定の時間間隔で測定しその測定値に基づいて目標値を作成し前記基板表面の高さをその目標値に一致させるべく駆動する表面位置設定方法において、前記基板高さ駆動の目標値の変更の間隔を前記基板高さ測定の間隔より短く、かつ前記高さ測定ないし駆動を行う基板高さ制御系の応答時間より短い時間とし、前記基板高さ計測点の間の基板高さ駆動目標値は、前後の計測点を含む複数の計測点での計測値に基づく値を直線補間または多次近似補間で補間したものを用いることを特徴とする表面位置設定方法。
【請求項２】
Ｘ、Ｙ方向および高さ方向に移動するステージ上に吸着固定された基板の高さを相対走査しながら連続的に計測し、該高さ計測の結果に基づき前記ステージを駆動する方法において、前記高さ計測結果に基づいて前記基板の高さの目標値を前記高さ計測の間隔より短い間隔で生成し、かつ高さ方向に関する前記ステージの駆動により誤差を生じた前記ステージのＸ、Ｙ方向における位置計測値を、前記高さ計測間隔より短い間隔かつ前記ステージの制御系の応答時間より短い間隔で、前記目標値に基づいて補正することを特徴とする方法。
【請求項３】
パターンが形成されたウエハの高さを相対走査しながら連続的に検出する方法において、前記ウエハの複数の被露光域内を相対走査しながら連続的に高さを検出する段階と、前記連続的に得られた複数の被露光域内高さデータから該被露光域内でほぼ同一箇所の高さのデータの組毎に各々ウエハの面位置データを求める段階と、前記被露光域内の測定ポイントの内少なくとも１点を絶対基準位置にあわせるための補正値を求める段階と、前記絶対基準にとったポイントでつくられるウエハの面位置データに基づいて該被露光域内の他の計測ポイントでつくられるウエハの面位置データの補正値を各々求める段階と、前記各補正値に基づいて相対走査中の連続高さ計測値を各々補正駆動する段階を有し、前記ウエハ高さ補正の駆動目標値の変更を前記ウエハ高さ測定の間隔より短い間隔で行い、かつ前記駆動目標値変更の間隔はウエハ高さ制御系の応答時間より短い時間とし、前記ウエハ高さ計測点の間のウエハ高さ駆動目標値は、前後の計測点を含む複数の計測点での計測値に基づく値を直線補間または多次近似補間で補間したものを用いることを特徴とするウエハ高さ設定方法。
【請求項４】
基板の面位置を相対走査しながら連続的に検出し駆動する方法において、前記面位置駆動の目標値の変更を前記基板面位置測定の間隔より短い間隔で行い、かつ前記駆動目標値変更の間隔は基板面位置制御系の応答時間より短い時間とし、前記基板面位置計測点の間の基板高さ駆動目標値は、前後の計測点を含む複数の計測点での計測値に基づく値を直線補間または多次近似補間で補間したものを用いることを特徴とする面位置設定方法。
【請求項５】
Ｘ、Ｙ方向および高さ方向に移動するステージ上の、パターンが形成された基板の面位置を相対走査しながら連続的に計測し、該面位置計測の結果に基づき前記ステージを駆動する方法において、前記面位置計測結果に基づいて前記基板の面位置の目標値を前記面位置計測の間隔より短い間隔で生成し、かつ面位置方向における前記ステージの駆動により誤差を生じた前記ステージのＸ、Ｙ方向における位置計測値を、前記面位置計測間隔より短い間隔かつ前記ステージの制御系の応答時間より短い間隔で、前記目標値に基づいて補正することを特徴とする方法。
【請求項６】
ウエハ上に並んだ同一パターン構造で形成された複数個の被露光領域において、該被露光領域内を一定方向に相対走査しながら複数ポイントの面位置データを測定する段階と、該複数被露光領域での上記相対走査中の複数面位置データに基づいて各相対走査のポイント毎の同一箇所のデータの組毎に前記ウエハの面形状を個別に検出する段階と該個別の面形状に基づいて被露光域内の各相対走査計測位置での計測値の基準位置に対する補正値を検出する段階と前記補正値に基づいて該被露光域内を一定方向に相対走査しながら測定される複数ポイントの面位置データに基づいて補正駆動する段階を有し、前記ウエハ面位置補正の駆動目標値の変更を前記ウエハ面位置測定の間隔より短い間隔で行い、かつ前記駆動目標値変更の間隔はウエハ面位置制御系の応答時間より短い時間とし、前記ウエハ面位置計測点の間のウエハ面位置駆動目標値は、前後の計測点を含む複数の計測点での計測値に基づく値を直線補間または多次近似補間で補間したものを用いることを特徴とするウエハ面位置検出方法。
【請求項７】
基板を保持したステージを移動させる方法であって、
前記基板の表面の高さを検出する検出手段に対し前記ステージを移動させながら、該基板表面の高さを第１の時間間隔で検出し、
前記高さ検出の結果に基づいて前記基板の高さ方向に関する位置の目標値を生成し、該目標値に基づいて前記ステージを移動させ、
前記目標値の生成は、前記第１の時間間隔より短く、かつ前記ステージの制御系の応答時間より短い第２の時間間隔で行い、
前記目標値は、前記第１の時間間隔で検出された複数の前記基板表面の高さに基づく複数の値を補間して求める
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記基板の高さ方向に直交する方向に関する前記ステージの位置を計測する干渉計の計測値は、前記第１の時間間隔より短く、かつ前記ステージの制御系の応答時間より短い第２の時間間隔で、前記目標値に応じて補正し、該補正により得られた値に基づいて前記基板の高さ方向に直交する方向に関する位置の目標値を生成し、該目標値に基づいて前記ステージを移動させることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
基板を移動させながら前記基板を露光する露光装置であって、
前記基板を保持する可動ステージと、
前記基板の表面の高さを検出する検出手段と、
前記可動ステージおよび前記検出手段の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記検出手段に対し前記可動ステージを移動させながら、該基板表面の高さを第１の時間間隔で前記検出手段に検出させ、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記基板の高さ方向に関する位置の目標値を生成し、該目標値に基づいて前記可動ステージを移動させ、
前記目標値の生成は、前記第１の時間間隔より短く、かつ前記可動ステージの制御系の応答時間より短い第２の時間間隔で行い、
前記目標値は、前記第１の時間間隔で検出された複数の前記基板表面の高さに基づく複数の値を補間して求める
ことを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
前記基板の高さ方向に直交する方向に関する前記ステージの位置を計測する干渉計を更に有し、
前記制御手段は、
前記干渉計の計測値を、前記第１の時間間隔より短く、かつ前記ステージの制御系の応答時間より短い第２の時間間隔で、前記目標値に応じて補正し、該補正により得られた値に基づいて前記基板の高さ方向に直交する方向に関する位置の目標値を生成し、該目標値に基づいて前記ステージを移動させる
ことを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の基板の表面の高さや傾き等を検出し、その検出結果に基づいて基板の高さや姿勢を設定する面位置設定方法、基板を保持したステージを移動させる方法、および基板を移動させながら前記基板を露光する露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のメモリチップの大きさは、露光装置の解像線幅のトレンドおよびセルサイズのトレンドに対するメモリ容量の拡大トレンドの差から徐々に拡大傾向を示しており、例えば２５６Ｍの第１世代では１４×２５ｍｍ程度と報告されている。
【０００３】
このチップサイズでは現在クリティカルレイヤ用の露光装置として使用されている縮小投影露光装置（ステッパ）の直径３１ｍｍの露光域では、１回の露光あたり１チップしか露光できずスループットが上がらないために、より大きな露光面積を可能とする露光装置が必要とされている。大面積の露光装置としては、従来より高スループットが要求されるラフレイヤ用の半導体素子露光装置、あるいはモニタ等の大面積液晶表示素子の露光装置として反射投影露光装置が広く使用されている。これは円弧スリット状の照明光でマスクを直線走査しこれを同心反射ミラー光学系でウエハ上に一括露光するいわゆるマスク・ウエハ相対走査によるスリット・スキャン型の露光装置である。
【０００４】
これらの装置におけるマスク像の焦点合わせは、感光基板（フォトレジスト等が塗布されたウエハあるいはガラスプレート）の露光面を投影光学系の最良結像面に逐次合わせ込むために、高さ計測とオートフォーカスおよびオートレベリングの補正駆動をスキャン露光中連続的に行っている。
【０００５】
これらの装置における高さおよび面位置検出機構は、例えばウエハ表面に光束を斜め上方より入射するいわゆる斜入射光学系を用いて感光基板からの反射光をセンサ上の位置ずれとして検知する方法や、エアマイクロセンサや静電容量センサなどのギャップセンサを用いる方法などがあり、スキャン中の複数の高さ測定値から測定位置が露光スリット領域を通過するときの高さおよび傾きの補正駆動量を算出、補正するというものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スリットスキャン型の露光装置のオートフォーカスおよびオートレベリングではウエハが露光中に移動するため、フォーカス面検出系およびウエハステージウエハ高さ駆動系の応答速度の律速をうけて追従誤差つまりフォーカス誤差を生じる。
【０００７】
これを図５を用いて説明する。図５（ａ）において、移動するウエハ４１上の露光領域Ｃにレチクルのパターンが露光されるものとし、ウエハ４１が矢印Ｘの方向に移動しているものとする。露光領域Ｃの中央Ａ点に高さ計測手段４０Ａを設けてこの計測値を用いてウエハステージ駆動を行っても、前記応答遅れのためにウエハ面をフォーカス面に追従することができない。このためスキャン型の露光装置においては、通常、露光領域Ｃ上の点Ａと異なる位置に高さ計測手段を設けて予めウエハ面の高さを測定しておき、その位置が露光位置にきたときにウエハ高さを露光面に駆動するという方法をとる。図５（ａ）ではウエハの進行方向に露光領域中心Ａから手前に距離ｄだけ離れた位置に高さ計測手段４０Ｂを設け、Ａ点が高さ計測手段４０Ｂの下に到達した時、Ａ点のウエハ面の高さを測定しておき、Ａ点が露光領域Ｃの下にくる時にウエハ高さを露光面に駆動している。この場合のサンプリング間隔は距離ｄだけウエハが移動する時間（ｔS ＝ｄ／ｓ、但しｓはウエハのスキャン速度）である。
【０００８】
図５（ｂ）はウエハのスキャン速度（サンプリング間隔ｔS ）に比べて前記検出系および駆動系の応答速度が遅い場合の、ウエハ面４１、駆動されたウエハ高さ４２、ウエハ面４１と駆動されたウエハ高さ４２の残差すなわちフォーカス誤差４３の関係を示している。このように応答遅れのためにフォーカス誤差が大きくなっている。
【０００９】
図５（ｃ）はウエハのスキャン速度に比べて前記検出系および駆動系の応答速度が早い場合の、ウエハ面４１、駆動されたウエハ高さ４４、フォーカス誤差４５の関係を示している。計測間隔より応答速度が速いために計測ポイント間でのフォーカス誤差が大きくなっている。
【００１０】
これを回避するためにサンプリング間隔を短くした場合の例を図５（ｄ）に示す。サンプリング間隔を距離ｄ／５だけウエハが移動する時間とし、ウエハ面４１、駆動されたウエハ高さ４６、フォーカス誤差４７の関係を示している。このようにフォーカス誤差が小さくなり良好な追従を示している。
【００１１】
しかし、サンプリング間隔を短くすると次のような問題が発生する。ウエハ面内ではセル部分と周辺回路部分はＣＭＰなどにより平坦化が進められているため１μｍ程度の段差しかないが、ウエハ外周部露光時にウエハの外からウエハ内に駆動する時にはセンサ間隔ｄだけウエハが移動する時間内にウエハ高さを数１０μｍ変えなければならず、ウエハ内の段差に基づいただけでセンサ間隔ｄを決めることができない。また、サンプリング間隔を短くする場合、ＣＣＤ等蓄積型の検出器を用いた時に有限の蓄積時間が必要であるためこれが律速となり、また測定系のデータバスを流れるトラフィックの量も増大するので、制御系が複雑で高価なものとなってしまう。
【００１２】
以上は、ウエハ高さ測定系の問題点を述べたが、この他にもウエハ高さを変えた時に発生する、レーザ干渉計のバーミラーの面の傾きによって生じるアッベ（ＡＢＢＥ）誤差が問題となる。従来のウエハを静止して露光する装置の場合はこのアッベ誤差はウエハ高さ駆動時に生じる他成分（Ｘ，Ｙ成分）を補正する量だけステージをＸ，Ｙ方向に駆動して補正していた。Ｘ，Ｙステージを駆動するとウエハ高さ方向を駆動する場合よりも被駆動物の質量が大きいので目標位置に達するまでに時間がかかってしまうが、この装置の場合はＸ，Ｙステージが目標位置に達してから露光するのでこのアッベ補正が焼き付け線幅精度や露光位置精度等に与える影響はない。
【００１３】
しかし、スキャン型の露光装置の場合ステージが走査中にアッベ補正を行う必要があるので次のような問題が生じてしまう。スキャン型の露光装置においてレチクルおよびウエハをスキャンして焼き付けをする場合、ウエハステージおよびレチクルステージは前述のように質量が大きく細かい制御が困難なのでその駆動パターンの基本は台形駆動で速度が一定になった部分を使用して焼き付けを行う。しかしここにアッベ補正駆動が入ると焼き付け中の速度一定部分での目標値の書き換え必要となり、この書き換え量が大きくなるとステージ駆動に伴う振動が発生し、この振動がそのまま焼き付けの線幅精度を悪化させてしまう。この問題は今後ウエハサイズが１０インチ、１２インチと大きくなり、これに伴いステージの質量が大きくなるにつれて顕著となる。
【００１４】
本発明の目的は、高さ計測の計測間隔を短くすることなく簡便な制御系により高精度な基板の移動を実現することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、基板の表面を相対走査しながら該基板表面の高さを所定の時間間隔で測定しその測定値に基づいて目標値を作成し前記基板表面の高さをその目標値に一致させるべく駆動する表面位置設定方法において、前記基板高さ駆動の目標値の変更の間隔を前記基板高さ測定の間隔より短く、かつ前記高さ測定ないし駆動を行う基板高さ制御系の応答時間より短い時間とし、前記基板高さ計測点の間の基板高さ駆動目標値は、前後の計測点を含む複数の計測点での計測値に基づく値を直線補間または多次近似補間で補間したものを用いることを特徴とする表面位置設定方法である。
【００２１】
また、本発明の第２の態様は、Ｘ、Ｙ方向および高さ方向に移動するステージ上に吸着固定された基板の高さを相対走査しながら連続的に計測し、該高さ計測の結果に基づき前記ステージを駆動する方法において、前記高さ計測結果に基づいて前記基板の高さの目標値を前記高さ計測の間隔より短い間隔で生成し、かつ高さ方向に関する前記ステージの駆動により誤差を生じた前記ステージのＸ、Ｙ方向における位置計測値を、前記高さ計測間隔より短い間隔かつ前記ステージの制御系の応答時間より短い間隔で、前記目標値に基づいて補正することを特徴とする方法である。
【００２２】
また、本発明の第３の態様は、パターンが形成されたウエハの高さを相対走査しながら連続的に検出する方法において、前記ウエハの複数の被露光域内を相対走査しながら連続的に高さを検出する段階と、前記連続的に得られた複数の被露光域内高さデータから該被露光域内でほぼ同一箇所の高さのデータの組毎に各々ウエハの面位置データを求める段階と、前記被露光域内の測定ポイントの内少なくとも１点を絶対基準位置にあわせるための補正値を求める段階と、前記絶対基準にとったポイントでつくられるウエハの面位置データに基づいて該被露光域内の他の計測ポイントでつくられるウエハの面位置データの補正値を各々求める段階と、前記各補正値に基づいて相対走査中の連続高さ計測値を各々補正駆動する段階を有し、前記ウエハ高さ補正の駆動目標値の変更を前記ウエハ高さ測定の間隔より短い間隔で行い、かつ前記駆動目標値変更の間隔はウエハ高さ制御系の応答時間より短い時間とし、前記ウエハ高さ計測点の間のウエハ高さ駆動目標値は、前後の計測点を含む複数の計測点での計測値に基づく値を直線補間または多次近似補間で補間したものを用いることを特徴とするウエハ高さ設定方法である。
【００２３】
また、本発明の第４の態様は、基板の面位置を相対走査しながら連続的に検出し駆動する方法において、前記面位置駆動の目標値の変更を前記基板面位置測定の間隔より短い間隔で行い、かつ前記駆動目標値変更の間隔は基板面位置制御系の応答時間より短い時間とし、前記基板面位置計測点の間の基板高さ駆動目標値は、前後の計測点を含む複数の計測点での計測値に基づく値を直線補間または多次近似補間で補間したものを用いることを特徴とする面位置設定方法である。
【００２４】
また、本発明の第５の態様は、Ｘ、Ｙ方向および高さ方向に移動するステージ上の、パターンが形成された基板の面位置を相対走査しながら連続的に計測し、該面位置計測の結果に基づき前記ステージを駆動する方法において、前記面位置計測結果に基づいて前記基板の面位置の目標値を前記面位置計測の間隔より短い間隔で生成し、かつ面位置方向における前記ステージの駆動により誤差を生じた前記ステージのＸ、Ｙ方向における位置計測値を、前記面位置計測間隔より短い間隔かつ前記ステージの制御系の応答時間より短い間隔で、前記目標値に基づいて補正することを特徴とする方法である。
【００２５】
また、本発明の第６の態様は、ウエハ上に並んだ同一パターン構造で形成された複数個の被露光領域において、該被露光領域内を一定方向に相対走査しながら複数ポイントの面位置データを測定する段階と、該複数被露光領域での上記相対走査中の複数面位置データに基づいて各相対走査のポイント毎の同一箇所のデータの組毎に前記ウエハの面形状を個別に検出する段階と該個別の面形状に基づいて被露光域内の各相対走査計測位置での計測値の基準位置に対する補正値を検出する段階と前記補正値に基づいて該被露光域内を一定方向に相対走査しながら測定される複数ポイントの面位置データに基づいて補正駆動する段階を有し、前記ウエハ面位置補正の駆動目標値の変更を前記ウエハ面位置測定の間隔より短い間隔で行い、かつ前記駆動目標値変更の間隔はウエハ面位置制御系の応答時間より短い時間とし、前記ウエハ面位置計測点の間のウエハ面位置駆動目標値は、前後の計測点を含む複数の計測点での計測値に基づく値を直線補間または多次近似補間で補間したものを用いることを特徴とするウエハ面位置検出方法である。
また、本発明の第７の態様は、基板を保持したステージを移動させる方法であって、
前記基板の表面の高さを検出する検出手段に対し前記ステージを移動させながら、該基板表面の高さを第１の時間間隔で検出し、
前記高さ検出の結果に基づいて前記基板の高さ方向に関する位置の目標値を生成し、該目標値に基づいて前記ステージを移動させ、
前記目標値の生成は、前記第１の時間間隔より短く、かつ前記ステージの制御系の応答時間より短い第２の時間間隔で行い、
前記目標値は、前記第１の時間間隔で検出された複数の前記基板表面の高さに基づく複数の値を補間して求めることを特徴とする方法である。
また、本発明の第８の態様は、基板を移動させながら前記基板を露光する露光装置であって、
前記基板を保持する可動ステージと、
前記基板の表面の高さを検出する検出手段と、
前記可動ステージおよび前記検出手段の動作を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記検出手段に対し前記可動ステージを移動させながら、該基板表面の高さを第１の時間間隔で前記検出手段に検出させ、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記基板の高さ方向に関する位置の目標値を生成し、該目標値に基づいて前記可動ステージを移動させ、
前記目標値の生成は、前記第１の時間間隔より短く、かつ前記可動ステージの制御系の応答時間より短い第２の時間間隔で行い、
前記目標値は、前記第１の時間間隔で検出された複数の前記基板表面の高さに基づく複数の値を補間して求めることを特徴とする露光装置である。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
図２は本発明の面位置検出方法を用いるスリット・スキャン方式の投影露光装置の部分概略図である。
図２において、１は縮小投影レンズであり、その光軸は図中ＡＸで示され、またその像面は図中Ｚ方向と垂直な関係にある。レチクル２はレチクルステージ３上に保持され、レチクル２のパターンは縮小投影レンズ１の倍率で１／４ないし１／２に縮小投影されてその像面に像を形成する。４は表面にレジストが塗布されたウエハであり、先の露光工程で形成された多数個の被露光領域（ショット）が配列されている。５はウエハを載置するステージで、ウエハ４をウエハステージ５に吸着、固定するチャック、Ｘ軸方向とＹ軸方向に各々水平移動可能なＸＹステージ、投影レンズ１の光軸方向であるＺ軸方向への移動や、Ｘ軸、Ｙ軸方向に平行な軸の回りに回転可能なレベリングステージ、前記Ｚ軸に平行な軸の回りに回転可能な回転ステージにより構成されており、レチクルパターン像をウエハ上の被露光領域に合致させるための６軸補正系を構成している。
【００２７】
図２における１０から１９はウエハ４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を示している。１０は光源であり、白色ランプ、または相異なる複数のピーク波長を持つ高輝度発光ダイオードの光を照射するよう構成された照明ユニットよりなっている。１１はコリメータレンズであり、光源１０からの光束を断面の強度分布がほぼ均一の平行光束として射出している。１２はプリズム形状のスリット部材であり、一対のプリズムを互いに斜面が相対するように貼り合わせており、この貼り合わせ面に複数の開口（例えば６つのピンホール）をクロム等の遮光膜を利用して設けている。１３はレンズ系で両テレセントリック系よりなり、スリット部材１２の複数のピンホールを通過した独立の６つの光束をミラー１４を介してウエハ４面上の６つの測定点に導光している。図２では２光束のみ図示しているが、各光束は紙面垂直方向に各々３光束が並列している。このときレンズ系１３に対してピンホールの形成されている平面とウエハ４の表面を含む平面とはシャインプルーフの条件 (Scheinmplug's condition)を満足するように設定している。
【００２８】
本実施例において光照射手段からの各光束のウエハ４面上への入射角φ（ウエハ面にたてた垂線すなわち光軸となす角）はφ＝７０°以上である。ウエハ４面上には図４に示すように複数個のパターン領域（露光領域ショット）が配列されている。レンズ系１３を通過した６つの光束は図３に示すようにパターン領域の互いに独立した各測定点に入射、結像している。また６つの測定点がウエハ４面内で互いに独立して観察されるようにＸ方向（スキャン方向）からＸＹ平面内でθ°（例えば２２．５°）回転させた方向より入射させている。
【００２９】
これにより特願平３−１５７８２２号にあるように各要素の空間的配置を適切にし面位置情報の高精度な検出を容易にしている。
【００３０】
次にウエハ４からの反射光束を検出する側すなわち１５から１９について説明する。１６は受光レンズで両テレセントリック系よりなり、ウエハ４面からの６つの反射光束をミラー１５を介して受光している。受光レンズ１６内に設けたストッパ絞り１７は６つの各測定点に対して共通に設けられており、ウエハ４上に存在する回路パターンによって発生する高次の回折光（ノイズ光）をカットしている。両テレセントリック系で構成された受光レンズ１６を通過した光束はその光軸が互いに平行となっており、補正光学系群１８の６個の個別の補正レンズにより光電変換手段群１９の検出面に互いに同一の大きさのスポット光となるように再結像させている。またこの受光する側（１６から１８）はウエハ４面上の各測定点と光電変換手段群１９の検出面とが互いに共役となるように倒れ補正を行っているために、各測定点の局所的な傾きにより検出面でのピンホール像の位置が変化することはなく、各測定点の光軸方向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ように構成されている。
【００３１】
ここで光電変換手段群１９は６個の１次元ＣＣＤラインセンサにより構成している。これは次の点で従来の２次元センサの構成よりも有利である。まず補正光学系群１８を構成する上で光電変換手段を分離することにより各光学部材やメカ的なホルダの配置の自由度が大きくなる。また検出の分解能を向上させるにはミラー１５から補正光学系群１８までの光学倍率を大きくする必要があるが、この点でも光路を分割して個別のセンサに入射させる構成とした方が部材をコンパクトにまとめることが可能である。さらにスリット・スキャン方式では露光中のフォーカス連続計測が不可欠となり計測時間の短縮が絶対課題となるが、従来の２次元ＣＣＤセンサでは必要以上のデータを読み出しているのもその一因であるが１次元ＣＣＤセンサの１０倍以上の読出し時間を必要とする。
【００３２】
次にスリット・スキャン方式の露光システムについて説明する。
図２に示すように、レチクル２はレチクルステージ３に吸着、固定された後、投影レンズ１の光軸ＡＸと垂直な面内でＲＸ（Ｘ軸方向）方向に一定速度でスキャンするとともに、ＲＹ（Ｙ軸方向：紙面に垂直）には常に目標座標位置をスキャンするように補正駆動される。このレチクルステージのＸ方向およびＹ方向の位置情報は、図２のレチクルステージ３に固定されたＸＹバーミラー２０へ外部のレチクル干渉計（ＸＹ）２１から複数のレーザビームが照射されることにより常時計測されている。露光照明光学系６はエキシマレーザ等のパルス光を発生する光源を使用し、不図示のビーム整形光学系、オプティカルインテグレータ、コリメータレンズおよびミラー等の部材で構成され、遠紫外領域のパルス光を効率的に透過あるいは反射する材料で形成されている。ビーム整形光学系は入射ビームの断面形状（寸法含む）を所望の形に整形するためのものであり、オプティカルインテグレータは光束の配光特性を均一にしてレチクル２を均一照度で照明するためのものである。露光照明光学系６内の不図示のマスキングブレードによりチップサイズに対応して矩形の照明領域が設定され、その照明領域で部分照明されたレチクル２上のパターンが投影レンズ１を介してレジストが塗布されたウエハ４上に投影される。
【００３３】
図２に示すメイン制御部２７は、レチクル２のスリット像をウエハ４の所定領域にＸＹ面内の位置（Ｘ，Ｙの位置およびＺ軸に平行な軸の回りの回転θ）とＺ方向の位置（Ｘ，Ｙ各軸に平行な軸の回りの回転α，βおよびＺ軸上の高さＺ）を調整しながらスキャン露光を行うように、全系をコントロールしている。すなわち、レチクルパターンのＸＹ面内での位置合わせは、レチクル干渉計２１とウエハステージ干渉計２４の位置データと、不図示のアライメント顕微鏡から得られるウエハの位置データから制御データを算出し、レチクル位置制御系２２およびウエハ位置制御系２５をコントロールすることにより実現している。レチクルステージ３を図２矢印３ａの方向にスキャンする場合、ウエハステージ５は図２の矢印５ａの方向に投影レンズの縮小倍率分だけ補正されたスピードでスキャンされる。レチクルステージ３のスキャンスピードは、露光照明光学系６内の不図示のマスキングブレードのスキャン方向の幅とウエハ４の表面に塗布されたレジストの感度からスループットが有利となるように決定される。
【００３４】
レチクルパターンのＺ軸方向の位置合わせ、すなわち像面への位置合わせは、ウエハ４の高さデータを検出する面位置検出系２６の演算結果をもとに、ウエハステージ内のレベリングステージへの制御をウエハ位置制御系２５を介して行っている。すなわち、スキャン方向に対してスリット近傍に配置されたウエハ高さ測定用スポット光３点の高さデータからスキャン方向と垂直方向の傾きおよび光軸ＡＸ方向の高さを計算して、露光位置での最適像面位置への補正量を求め補正を行っている。
【００３５】
以下、本発明の面位置検出方法によりウエハ４の被露光領域の高さ位置を検出する方法を述べる。
図５（ａ）はウエハ露光時のウエハ高さ測定位置と露光領域の位置の関係を示したもので、移動するウエハ面４１上の露光領域Ｃにレチクルのパターンが露光され、ウエハ４１が矢印Ｘの方向に移動しているものとする。図５（ａ）ではウエハの進行方向に露光領域中心Ａから手前に距離ｄだけ離れた位置に高さ計測手段４０Ｂを設けてあり、Ａ点が高さ計測手段４０Ｂの下にある時Ａ点のウエハ面の高さを測定しておき、Ａ点が露光領域Ｃの中心に来る時にウエハ高さを露光面に駆動している。この場合のウエハ高さ測定サンプリング間隔は距離ｄだけウエハが移動する時間である。
【００３６】
露光時にウエハ面の高さを変える場合は次の３つが考えられる。まず、チップ内の高さ変化に対する変動に対して、次にチップの継目（スクライブライン）における変動に対して、最後に露光領域がウエハ外からウエハ内に入ってきた場合の変動に対してである。チップ内の変動はセル部分と周辺回路部分はＣＭＰなどにより平坦化が進められているので１〜２μｍ程度の段差であり、またチップとスクライブラインとの段差はチップ内の段差より大きいがそれでも数μｍ程度である。これに対し、ウエハ外周部露光時にはまず適当な高さにウエハ面を固定しておき、高さ計測手段がウエハ上の高さ計測可能な位置に入ってから高さ計測し露光領域がウエハ上に移動するまでの間に高さ駆動を行う。このため、場合によっては露光領域中心からウエハ高さ計測センサ間の距離ウエハが移動する時間内にウエハ高さを１０μｍ程度変えなければならない。
【００３７】
したがって、ウエハ内の段差のみを考慮してウエハ高さ制御系の応答速度を決定するのではなく、露光時のウエハの外からウエハ内に駆動する時のウエハ高さ制御系の応答速度を決定する必要がある。このためウエハ高さ制御系の応答速度は、ウエハが露光領域中心とウエハ高さ計測センサとの間の距離分移動する間にチップ内での高さ変動分を駆動するには十分な速さを持っている。
【００３８】
図５（ｃ）は図５（ａ）においてウエハのスキャン速度に比べて前記検出系および駆動系の応答速度が速い場合の、ウエハ面４１、駆動されたウエハ高さ４４、フォーカス誤差４５の関係を示している。計測間隔より応答速度が速いために計測ポイント間でのフォーカス誤差が大きくなっている。
【００３９】
図５（ｄ）はサンプリング間隔を図５（ｃ）の１／５にした場合の例である。ウエハ面４１、駆動されたウエハ高さ４６、フォーカス誤差の関係を示している。このように図５（ｃ）に比べるとフォーカス誤差が小さくなっている。しかし、光電変換手段群１９に１次元ＣＣＤラインセンサを使用しているために、光源１０の光量とＣＣＤの蓄積時間の関係からサンプリング時間をむやみに短くすることはできない。また、光源１０の光量を増やしてサンプリング間隔を短くしたとしても、測定系のデータバスを流れるトラフィックの量も増大し、制御系が複雑で高価なものとなってしまうし、所詮露光領域はウエハ走査方向で固定の幅を持っているため、この幅より短い周期の凸凹には実質的に追従できず、あまり細かい間隔で計測しても意味がないものとなる。
【００４０】
このため本発明では、サンプリング間隔ｄは変えずに、駆動指令を与える間隔をサンプリング間隔より短くし、また、この駆動指令を与える間隔は制御系の応答時間より短い時間とし、サンプリング点の間のデータは、前後のサンプリング点を含む複数のサンプリング点での計測データに基づく値を直線補間または多次近似補間で補間したものを用いる。
【００４１】
図１は本発明を適用したウエハ露光時の駆動例であり、簡素化のためウエハ高さ測定装置は１つとし、駆動および計測方向はレンズ光軸と同じ方向（Ｚ方向）のみとし、ウエハの傾き方向（α，β）の駆動はないとしている。ウエハ高さ計測サンプリング間隔はｄのままとし、Ｚ位置駆動指令は間隔ｄ／５で与え、Ｚステージ制御系の応答時間はウエハが距離ｄ／５移動する時間より長いものとし、計測ステップＮ−１の時にウエハ高さ計測装置がウエハ上Ｎの位置を計測し、露光領域中心はＮ−１の位置にあり、ここではＮ−１の位置はウエハ外にあるものとする。また、各ステップ間の駆動指令値は前後の高さ計測値からの補間に基づく値とする。
【００４２】
ステップＮ−１では露光位置にウエハ面がないためＺステージは適当な位置になるように駆動指令値を与える。この位置はウエハチャックから一定の高さの固定値でもよいし、以前に計測した該ウエハ位置に最も近いウエハの位置の高さでもよいし、予めウエハの外周部の値を測定しておいてこの値を使用してもよい。ステップＮ−１からステップＮの間の駆動指令値はステップＮ−１の時の駆動指令値とステップＮ−１で検出したウエハ面高さに基づく値から補間で求める。
【００４３】
ステップＮにおいては露光位置中心がウエハ上にきてウエハ露光を開始する。ステップＮでの高さ駆動補正値はステップＮ−１でのウエハ高さ計測値に基づく値であり、この時にステップＮ＋１のウエハ面高さを計測する。ステップＮからステップＮ＋１の間の駆動指令値はステップＮでのウエハ高さ駆動指令値とステップＮで検出したステップＮ＋１における露光位置中心の位置（ステップＮにおけるウエハ高さ計測手段の計測位置）のウエハ面高さに基づく値から補間で求める。以下、これをステップＮ＋２以降繰り返して露光時のウエハ高さ駆動を行う。
【００４４】
このように本発明を実施すればフォーカス誤差が小さくなり、また、Ｚステージ制御系の応答時間より短い間隔で目標値を変えているので駆動時の目標値への収束時に生じる振動が生じていない。さらにサンプリング間隔をｄ／５とした場合と比べて計測間隔が長いため、簡単な制御系で構成することが可能となる。
また、この時に与える目標値はあらかじめ制御系の応答を考慮して補間で算出した値に応答遅れを考慮した値を加えてもよい。
【００４５】
なお、図１では各ステップにおいてウエハ高さ測定とＺ位置駆動指令を同じタイミングで実施しているが、この時予め駆動系の遅れを考慮してＺ位置駆動指令を与えるタイミングを変えても良い。また、ここではウエハ駆動はＺ方向のみとしウエハの傾き方向（α，β）の駆動はないとしたが、無論傾き方向の計測および駆動に対しても本発明は適用可能である。
【００４６】
また、本発明を適用することにより、先に述べたアッベ補正に伴う線幅精度の悪化も解決される。図６（ａ）は前記アッベ補正に伴うＸステージの挙動を示したもので、横軸は時間、ａ，ｋ間が露光領域中心とウエハ高さ検出系間距離ｄをウエハが走査するのに要する時間に相当し、ステージの応答速度はウエハがｄ／２の距離移動するのに必要な時間とし、ａ，ｂ，‥‥‥，ｋがウエハおよびレチクルステージ干渉計のサンプリングおよび目標値の書き換えのタイミングを示し、Ｚのサンプリングおよび駆動をａ，ｋ間で１回のみとしている。
【００４７】
図６（ａ）において、５０はＺ方向駆動がない場合の干渉計の読み値で、本来はａ，ｋ間で目標値が変化しているために斜めの線になるが説明のためａ，ｋ間で目標値一定としている。ｆのタイミングでＺ方向駆動した場合、干渉計の読み値は５１のようにアッベ誤差分だけずれてしまう。これを補正するためにｈのタイミングでアッベ誤差分だけ目標値を補正するが、５２の補正量が大きいためＸステージの目標値からのずれは５３のようにｇ以降大きく変動している。
【００４８】
図６（ｂ）は本発明を適用した場合のアッベ補正に伴うＸステージの挙動を示したもので、ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋのタイミングでＺ方向駆動して、干渉計の補正値をｃ，ｄ，ｆ，ｈ，ｊで各々ａ，ｃ，ｅ，ｇ，ｉ，ｋの駆動量に応じて変更している。干渉計の最終的な補正値つまりｋにおける５２と５５は同じ量であるが、Ｘステージの応答速度より速い間隔でステージの目標値、つまり干渉計の補正値を変えて細かく補正をかけているためにステージの振動が生ぜず目標値からのずれ５６は５３より小さくなっている。このようにＺ位置駆動により生じたアッベ誤差を補正する場合も本発明を実施すればＸ方向の位置誤差が小さくなり、焼き付け線幅変動のない露光が可能となる。また、以上はスキャン方向のＸステージについて述べたがＹステージについても同様である。なお、アッベ補正をウエハステージ側でなくレチクルステージ側で行ってもよいが、この場合、補正量が縮小投影レンズの倍率に従って増えることになる。
【００４９】
以上、本発明により被露光領域のウエハ表面高さ位置を検出、駆動する方法を述べたが、実際には上記実施例のような光学方式の検出系を用いてウエハ４の被露光領域のＺ方向の位置すなわち像面位置に対する位置（Ｚ）および傾き（α，β）のずれを検出するためにはウエハ４の表面を正確に計測するとともに露光スリット形状と被露光領域のトポグラフィ（実際の段差）との関係も考慮しなければならない。
【００５０】
前者の表面を正確に計測するという目的に対して光学方式の検出系を用いた場合次のような検出誤差の要因が考えられる。すなわちウエハ４のレジスト表面で反射した光とウエハ４の基板面で反射した光との干渉の影響である。その影響は基板面の材質により変化しＡｌなどの高反射の配線材料では無視できない量となる。また、レジスト表面を確実にとらえるようにセンサを構成したとしても次のような場合、その表面に沿って補正を行ったとき却ってデフォーカスが発生する場合がある。すなわち、メモリなどの露光域内の構成は大きく分けるとメモリセルの部分と周辺回路の部分とからなり、一般的にクリティカルな解像性能を要求される露光領域はメモリセルの部分に集中している。２５６Ｍのチップを例にとると、メモリチップはクリティカルな線幅転写が要求されるメモリセル領域とメモリセル領域を分割するように縦・横に走るルールの緩い周辺回路部分からなっている。この境界領域を拡大したのが図７（ａ）（ｂ）である。セル部分と周辺回路部分は前述のように平坦化が進められているが１μｍ程度の段差が残ってしまう。今、図７（ａ）に示すように、この領域をスキャンしながらＺ方向の補正を計測値通り行う場合、すなわちスリットの露光像面をレジスト表面に常にトラッキングさせる場合に、スリットのスキャン方向の幅すなわち短辺が５ｍｍに対して周辺回路部分が２ｍｍあるとすると、段差がある周辺回路の両脇にあるメモリセルの各々２ｍｍの領域（図７（ａ）ハッチング部分）で１μｍ程度のデフォーカスが発生することになる。周辺回路の線幅管理はメモリセルのそれに比べて緩くなっているためフォーカス深度もそれに応じて拡大している。この点を考慮すれば、実段差にスキャン系を追従させることは好ましくなく、段差データを補正量として管理する方が精度的に有利である。
【００５１】
以下に、前記段差データを補正量として管理しフォーカスの補正を行った場合について説明する。
図９はその補正方法の概略のフローチャートである。ステップ１０１でスタート指令を受け、ステップ１０２でウエハをステージ上に搬入しチャックに吸着固定する。その後チップの被露光域内部の表面形状を測定するためにステップ１０３で複数サンプルショット領域にてプリスキャン測定を行う。その後、測定されたスキャンフォーカス検出値を用いてスキャン中の計測値を最適露光像面位置までの距離に補正するための補正項を求めるためにステップ１０４にて算出する。補正値の算出が完了するとステップ１０５にて各被露光位置でのフォーカス検出値を前記補正値で補正しながら露光域を露光像面に合わせるために補正量算出と補正駆動を行う。
【００５２】
このプリスキャンで求めた計測誤差と段差補正値は、被露光領域のトポグラフィと下地のパターンの反射率に依存している。したがって、ロット着工時（ｎ枚）には、最初の数枚（ｊ枚）で求めたオフセット値を、以降のウエハに適用することが可能である。この場合のシーケンスを図１０に示す。図１０に示したシーケンスによって、スループットを大幅に向上することが可能となる。
【００５３】
次に、計測誤差要因をスキャン中のフォーカス計測値から補正するためのオフセット計測方法を詳細に説明する。
ウエハの面位置および傾きを検出する際に問題となる計測誤差やチップ内段差のオフセット値を計測データから補正値として導出する方法を以下図１１および図１２のフローチャートを使用して説明する。
【００５４】
まず上記オフセットを算出するために予めサンプルショットとしてスキャン計測すべき被露光領域を複数個決めておく。これはウエハの面精度の影響を受けにくいようウエハ上中心対称かつ全面の情報を効率的に得られる例えば図４に示すような位置を選択することが望ましい。この配置はＣＭＰなどの研磨工程やその他の処理工程等を考慮した場合、ウエハが円形状であることから変形が中心対称的に発生することが想定されるからである。まず図１１のステップ１でウエハ４をウエハステージ５のチャック上に載せて吸着、固定する。
【００５５】
その後ステップ２で不図示のアライメント顕微鏡下へ特定ショットのアライメントマークを移動し、フォーカス補正を行い、アライメントマークの位置を計測する。この測定を複数（ｇショット）のショットで測定し、得られるアライメントデータからウエハ上の全露光位置のショットの配列データを補正し、各露光領域がスキャン中、正しくレチクルと位置合わせできるような状態にしておく。この状態にしておけば各被露光位置のパターンは同一のレチクルにて処理されているため、各露光位置におけるステージ座標で定義した第ｊ回目のフォーカス計測時の下地構造はアライメント精度の範囲内で完全に一致することが期待され、実際各測定ごとにほぼ一定の計測データを示すことが確認されている。このステップで得られた配列情報に従って以下のサンプルショット移動およびショット内のスキャンが実行されるため、ショット内各スキャン位置でのチップ内形状はアライメント精度の範囲内で同一基板構造の同一箇所を測定していることになる。またこの測定の段階でウエハ全面の傾斜成分をフォーカス検出系で測定しておき、ステップ３に入る前にウエハ全体の傾斜成分を補正するようにウエハステージ５内部のレベリングステージを補正駆動しておく。
【００５６】
このステップ２でのショット配列補正が確定するとステップ３でオフセット計測のシーケンスに移行していく。まず予め決定されたサンプルショットＳｉ（ｉ＝１〜ｍ）内の第１計測ポイント位置へウエハ系のレーザ干渉計２４の出力信号に基づいて移動する（ステップ３、ステップ４）。そこで被露光領域内第ｊ計測ポイントでのウエハ表面での面位置計測データすなわちウエハ表面の光軸ＡＸ方向の位置Ｚｊｋ（ｋ＝１〜ｐ）を検出光学系（１０〜１９）で検出することになるが、実際の露光時にはほぼ投影レンズの像面近傍で計測されるためこのオフセット測定の際も像面近傍で計測する必要がある。
【００５７】
今、ウエハの面形状が変形をうけていない平らな場合、ウエハ全面の面形状を知るためにはウエハの高さを固定（レベリングステージの高さ固定）してウエハステージをＸ，Ｙ方向にステップし、位置決めを行い、逐次フォーカス測定を行えばよい。しかるにウエハが複数の処理工程を経て加工が進んでくるとウエハ全面の形状は図８（ａ）、（ｂ）に示すような凸または凹の形状を持つ傾向がある。このような全体的に変形を受けたウエハにおいて斜入射の検出光学系を用いた場合、図８（ａ）に示すようにウエハの高さを固定したままフォーカス計測を進めるとフォーカスビームの観察位置はウエハ形状の変化すなわち高さ変化に応じて横方向にシフトしてしまい、本来必要としている露光像面近傍での観察パターンとは異なる位置を読んでいる可能性が高くなる。この問題の解決方法として図８（ｂ）に示すように各計測位置でＺステージの位置を像面近傍位置へ補正する方法をとっている。
【００５８】
このシーケンスを図１１に戻って説明する。まずステップ５にてＸＹ平面内で露光位置と同一の位置で位置決めされた状態でのウエハステージ５内のレベリングステージの位置（Ｚ０，α０，β０）を記憶（最初のサンプルショットの第１ポイントでのみ測定、その後の各ショット、各ポイントでの補正計算にはこのデータを使用）した後、ウエハ表面での面位置計測データを求め、その値を用いて像面位置までＺ補正駆動を行う。この像面位置までのＺ補正駆動を行うことにより前記フォーカスビームの横方向シフトの問題はなくなり（図８（ｂ））、補正後のレベリングステージの位置（Ｚｊ，α０，β０）とその位置での面位置計測データすなわちウエハ表面の光軸ＡＸ方向の位置Ｚ０ｊｋ（ｋ＝１〜ｐ）のデータから
【００５９】
【数１】
0003754743.tif 000002
と計算する。ここでは補正をレベリングステージのＺ位置で行う例を説明したが、計測値Ｚ０ｊｋの値を基にレベリングステージの補正駆動を行っているため、レベリングステージの駆動誤差が無視できる場合、Ｚ０ｊｋの値を逐次加算していくことによっても補正は実現可能である。この位置Ｚ０ｊｋ（ｋ＝１〜ｐ）に対応する信号がｐ個のＣＣＤリニアセンサで構成された検出部１９からフォーカス信号処理部２６へ入力され、上記補正計算を実施した後、第ｊ計測ポイントでの計測値としてメモリされる。またステップ６にてこの位置でのウエハステージのポジション（Ｘ，Ｙ）も同時にメモリする。ステップ７では同様の測定をサンプルショット内全ポイント（ｊ＝１〜ｎ）での計測が終了したか判定し、終了していなければステップ４で次のポイントへ移動し同様の計測を繰り返す。終了した場合ステップ８で全サンプルショット（ｉ＝１〜ｍ）での計測が終了したか判定し終了していなければステップ３へ移動する。
【００６０】
ステップ８の判定で全サンプルショット内全サンプルポイントでの計測が終了したと判定された場合、ステップ９にて被露光位置内計測位置での全ポイント、全センサ位置でのオフセット補正値Ｃｊｋを計算する。本オフセット計測シーケンスで得られる被露光位置内の計測ポイントｊでの計測センサｋの計測値Ｚｊｋによりｎ×ｐ個のウエハ面形状関数Ｆｎｐ（ｘ，ｙ）（各面形状関数のデータポイント数はサンプルショットＳｉ（ｉ＝１〜ｍ）のｍポイント）が決定される。これらの面形状関数Ｆｎｐ（ｘ，ｙ）の曲面の次数や展開式は所定の多項式の形で予め定めておき、各面のオフセット量を求めるために測定量Ｚｊｋを面位置データとして用い、最小自乗法によりＦｎｐの係数すなわち補正量を求める。具体的には
【００６１】
【数２】
0003754743.tif 000003
なる式を満足するような定数項Ｃｊｋを求め、その結果をメモリに記憶する。
【００６２】
引き続き各被露光位置でのフォーカス位置計測、Ｃｊｋによる計測値補正およびレベリングステージの位置補正の過程を図１２および図１３にて説明する。
【００６３】
図１２のステップ１０で第Ｎショットの第１計測ポイントに到達した位置すなわち図１３（ａ）に示すように第Ｎ−１ショットを露光中にフォーカス計測ビームが第Ｎショット第１計測ポイントにかかる位置へウエハステージ５が移動している状態を説明する。１ショット内の計測ポイントｊはｎ箇所、計測ポイントを含む各計測ポイント間駆動ポイントｈはｖ箇所とし、ｊで計測ポイント、ｊｈで駆動ポイントを表す。
【００６４】
ステップ１１で該位置がフォーカス計測位置かどうかを判断し、計測位置であればステップ１２で第Ｎショット、第１計測ポイントでのＺｊｋ計測値を求める。具体的には図１３（ａ）ＣＲ１，ＣＲ２，ＣＲ３の計測ビームに対する光電変換手段群１９のうち３つのＣＣＤリニアセンサからの検出信号をフォーカス信号処理部２６にて処理しその高さデータＺ１１，Ｚ１２，Ｚ１３を求める。この測定データには干渉による計測誤差や段差によるオフセット誤差を含んでいるため、図１１のステップ９で求めたＣｊｋの補正データを使用し次のように差分を求めることによりウエハ本来の面位置計測データＺＴｊｋが求まる。
【００６５】
【数３】
0003754743.tif 000004
ここで算出されたＺＴｊｋはレジスト表面に起因する計測オフセットが補正された、露光エリア内のウエハの変形分のみを含んでいる。ステップ１４でＮショット上の第１計測ポイントでなければ、ステップ１５でこの面位置データとｊ−１の面位置データを基にｊとｊ−１間のｖ個のポイントの最小自乗平面を計算しメモリする。
【００６６】
次にステップ１１へ戻り、フォーカス計測ポイントでなければステップ１６へ進み、そこでフォーカス補正ポイントと判断すれば、ステップ１５で作製した補間データを用いてウエハステージ５を光軸方向と傾き方向に補正駆動しウエハ露光エリアを縮小投影レンズ像面に一致させる。この時に前述のアッベ誤差を補正するために、Ｘ，Ｙステージのレーザ干渉計の読み値を前記補正駆動量およびアッベ補正係数に応じて補正する。このアッベ補正係数は予め記憶手段に記憶しておいたものを使用する。
【００６７】
次にステップ１１に戻り、以下、ステップ１７までの補正駆動をｖ回繰り返す。フォーカス計測ポイント間の補正駆動が終了するとステップ１８で全計測ポイントが終了したか確認し、終了していなければステップ１１に戻ってｊ＝ｎとなるまで計測、補正駆動を並列に繰り返す。すなわち図１３（ｂ）の状態ではｊ＝１のデータで補正を行い同時にｊ＝２のポイントでフォーカスの計測を行い、図１３（ａ）および図１３（ｂ）の補正データを使用して図１３（ｂ）から図１３（ｃ）の間の露光スリット下の面位置補正およびアッベ補正を行う。次に、図１３（ｃ）ではｊ＝２のデータを使用して露光スリット下の面位置補正およびアッベ補正を行う。以下、これを繰り返し、ｊ＝ｎポイントまで計測・補正が完了するとステップ１７でウエハ上全露光ショットの露光が終了したかを確認しＮ＝ｗとなるまで各ショットのスキャン露光を繰り返す。
【００６８】
以上説明したウエハの面位置および傾きを検出する際に問題となる計測誤差やチップ内段差のオフセット値を計測データから補正値として導出し、補正するシーケンス、すなわち、多点フォーカス検出機構でのセンサ間キャリブレーションは形成されるパターンが異なる各工程で行うことになるが、ロット内の１枚のみで測定するだけで十分である。その後の同一工程に関してはロット先頭の１枚で求めたオフセットＣｉｊをメモリに記憶しておいて、各フォーカス計測・補正時に使用することにより本来の目的は十分実現可能であり、スループットを低下させることなく高精度のレベリング補正および露光が実施される。
【００６９】
上記実施例では被露光領域内でメモリセルなどフォーカス深度が最も厳しい１ポイントを事前に露光してベストフォーカスを求めるようにしたが１ポイントに限るものではなく、また、装置要因すなわちレンズの環境による変化を求めるため最低１ポイント測定し被露光領域内で個別にフォーカス補正位置を変化した方がよい場合すなわちロジックデバイスなどで部分的に表面高さが異なる場合にはその設計値から上記面位置データオフセットＣｊｋのデータを補正してもよい。具体的には露光スリットの幅を考慮しＣｊｋで定義される２次元マップからオフセットを変更すべき領域が大きい場合その段差分でＣｊｋを補正する。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高さ計測の計測間隔を短くすることなく簡便な制御系により高精度に基板を移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例におけるウエハ高さと露光領域および高さ測定位置の関係を示した説明図である。
【図２】  本発明の一実施例に係る面位置検出方法を用いるスリットスキャン方式の投影露光装置の部分的概略図である。
【図３】  図２の装置における検出光学系による面位置検出での露光スリットと各測定点の位置関係を示す説明図である。
【図４】  ウエハ上の被露光領域の配列状態と本発明の実施例でプリスキャンを行うサンプルショットの選択の例を示す平面図である。
【図５】  ウエハ高さと露光領域および高さ測定位置の関係を示した説明図である。
【図６】  本発明の実施例におけるウエハ高さとＸステージの位置ずれの関係を示した説明図である。
【図７】  被露光領域スキャン中のＩＣ表面トポグラフィを示す被露光領域とフォーカス制御されたスリット露光の像面位置の関係を説明する説明図である。
【図８】  本発明の実施例において高精度にフォーカスオフセットを算出するための補正駆動を行う必要性を説明する説明図である。
【図９】  本発明の第２の実施例に係る面位置検出方法を用いたオフセットの測定および各ショットでの露光時の面位置補正駆動のシーケンスの概略例を示すフローチャート図である。
【図１０】  本発明の第２の実施例に係る面位置検出方法を用いたロット着工のシーケンス例を示すフローチャート図である。
【図１１】  本発明の第３の実施例に係る面位置検出方法を用いたオフセットの測定のシーケンスの一例を示すフローチャート図である。
【図１２】  本発明の第３の実施例に係る面位置検出方法を用いた各ショットでの露光時の面位置補正駆動のシーケンスの一例を示すフローチャート図である。
【図１３】  本発明の第３の実施例に係る面位置検出方法を用いたスリットスキャン露光時のスリットと面位置検出センサの位置関係を説明する説明図である。
【符号の説明】
１：縮小投影レンズ、２：レチクル、３：レチクルステージ、４：ウエハ、５：ウエハステージ、６：露光照明光学系、１０：光源、１１：コリメータレンズ、１２：プリズム形状のスリット部材、１４，１５：折り曲げミラー、１９：光電変換手段群、２１：レチクルステージ干渉計、２２：レチクル位置制御系、２４：ウエハステージ干渉計、２５：ウエハ位置制御系、２６：面位置検出系、２７：メイン制御部。
【図１】
0003754743.tif 000005
【図２】
0003754743.tif 000006
【図３】
0003754743.tif 000007
【図４】
0003754743.tif 000008
【図５】
0003754743.tif 000009
【図６】
0003754743.tif 000010
【図７】
0003754743.tif 000011
【図８】
0003754743.tif 000012
【図９】
0003754743.tif 000013
【図１０】
0003754743.tif 000014
【図１１】
0003754743.tif 000015
【図１２】
0003754743.tif 000016
【図１３】
0003754743.tif 000017