JP4191923B2 - 露光方法および露光装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や液晶表示装置等の製造において、特に、露光領域内のフォーカス条件を最適な状態にて行うために適した露光方法、露光装置、及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、投影レンズの径の小型化などを可能とするものとして、レチクルとウエハとを相互に逆方向に移動させて露光を行うスキャン露光方式の光露光装置（以下、スキャン型露光装置と記す）が開発されている。
【０００３】
スキャン型露光装置におけるフォーカス制御方法を図１１を参照して説明する。これから露光しようとするウエハ１０４の露光エリアをあらかじめ先読みフォーカスセンサ１１２（１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ）を用いて、エリア内のウエハ１０４表面の凹凸形状をモニタする。演算回路機構１１４は、モニタ結果から、スリット方向、及び、スキャン方向に対して適切なフォーカスと傾斜量を算出する。フォーカス＆レベリング制御部１１５により、ウエハステージＺ軸駆動機構１１１によって、ウエハステージ１０５を傾けながらスキャン露光を行い、フォーカスに対して傾斜成分である１次の補正までが行われていた。なお、１０１はレチクル、１０２はレチクルステージ、１０３は投影レンズである。
【０００４】
図１２，図３には、上記フォーカス制御方法をウエハ面に適用した例を示す。図１２は、２次以上の成分がないウエハに対して、従来の露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図である。また、図３は、２次以上の成分を有するウエハに対して、従来の露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図である。
【０００５】
ウエハ面（実線）と装置のオートフォーカス面（点線）との関係が、スキャン方向、及び、スリット方向に対して傾斜成分しかない場合（図１２（ａ））には、従来の傾斜補正（図１２（ｂ））によりウエハ面をオートフォーカス面が合わせられる。その結果、図１２（ｃ）に示すようにフォーカス変動がなく露光することができた。
【０００６】
しかしながら、実際にはウエハの平坦度や露光装置の収差を含めた影響により上記傾斜成分以外にも湾曲成分等の２次以上の成分がどうしても存在するため（図３（ａ））、従来の傾斜補正（図３（ｃ））だけでは、図３（ｃ）に示すようにフォーカス変動を押さえきることができなかった。
【０００７】
この影響は、スリット幅の狭いスキャン方向については、上記従来法でもウエハの表面形状にそって、スキャン中に細かく傾斜補正が繰り返される為、緩やかな湾曲成分については補正することができた。しかしながら、スリット方向の湾曲成分については、補正することができないため、フォーカス変動の改善ができないという問題があり、フォーカスエラーによる歩留まりの低下を引き起こしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、スキャン露光装置で露光を行った場合、でスリット成分の湾曲成分については補正することができないため、フォーカス変動の改善ができないという問題があり、フォーカスエラーによる歩留まりの低下を引き起こしていたという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、スリット成分の湾曲成分を補正し、歩留まりの向上を図り得る露光方法及び露光装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【００１１】
（１）本発明に係わる露光方法は、レチクルが露光光に対して移動するのに同期して、光学系を通過した露光光に対してウエハが移動することにより、前記ウエハ上の被露光領域を走査露光する露光方法において、前記露光光が照射されていない計測領域の、前記光学系の光軸方向に関する位置分布を測定するステップと、測定された位置分布を傾斜成分と２次以上の成分とに分離するステップと、前記露光光が前記計測領域を照射する際、分離された傾斜成分に基づいて、被露光領域面の前記光学系の光軸方向に関する位置を調整すると共に、分離された２次以上の成分に基づいて、前記光学系の結像特性を補正するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
（２）本発明に係わる露光方法は、レチクルが露光光に対して移動するのに同期して、光学系を通過した露光光に対してウエハが移動することにより、前記ウエハ上の被露光領域を走査露光する露光方法において、前記露光光が照射されていない計測領域の、前記光学系の光軸方向の位置分布を測定するステップと、測定された計測領域の光軸方向の位置分布を、傾斜成分と２次以上の成分とに分離するステップと、前記レチクル面の前記光学系の光軸方向の位置分布を測定する測定ステップと、測定されたレチクル面の光軸方向の位置を、傾斜成分と２次以上の成分とに分離するステップと、前記露光光が前記計測領域を照射する際、前記非露光領域面及びレチクル面の傾斜成分に基づいて、前記ウエハの前記光学系の光軸方向位置を調整すると共に、前記非露光領域面及びレチクル面の２次以上の成分に基づいて、前記光学系の結像特性、及び、前記レチクル面の位置の少なくとも一方を調整するステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
発明者は、傾斜補正だけでは押さえることができないスリット方向の２次以上の湾曲成分を投影レンズの収差補正機能を用いてレンズ制御を行うことで補正できることに着目した。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるスキャン露光装置の縮小投影型光露光装置の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、図示省略された照明光学系によりスリット状の矩形の照明領域により、レチクルステージ１０２上に載置されたレチクル１０１上のパターンが照明され、そのパターンの像が投影レンズ１０３を介して、ウエハステージ１０５上のウエハ１０４上に投影露光される。この露光の際、スリット状の照明領域に対して、レチクル１０１がスキャン方向に一定速度で走査させるのに同期して、ウエハ１０４がスキャン方向に走査される。
【００１７】
この時、レチクル１０１とウエハ１０４とが相互に逆方向に移動することによって、レチクル１０１の投影レンズ１０３側の面、つまりパターン面に形成されている全パターン像が、投影レンズ１０３により所定の倍率で縮小されて、ウエハ１０４上の露光面に投影される。
【００１８】
ウエハ１０４上の露光面にはフォトレジストが塗られており、このレジストが、投影レンズ１０３を介して投影された縮小パターン像により露光される。
【００１９】
レチクル１０１は、光束の光軸方向（投影レンズの光軸方向）に垂直なＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ移動可能なレチクルステージ１０２上に搭載される。レチクルステージ１０２のＸ軸方向の移動、つまりスキャン方向への移動はレチクルＸ軸駆動機構１０６によって、Ｙ軸方向への移動はレチクルＹ軸駆動機構１０７によって、それぞれ行われる。
【００２０】
ウエハ１０４は、光束の光軸方向に対する傾斜角の変更、並びに光束の光軸方向に垂直なＸ軸方向、Ｙ軸方向及び光束の光軸方向に平行なＺ軸方向にそれぞれ移動可能なウエハステージ１０５上に搭載される。ウエハステージ１０５のＸ軸方向の移動、つまりスキャン方向への移動はウエハステージＸ軸駆動機構１０９によって行われる。また、Ｙ軸方向への移動はウエハステージＹ軸駆動機構１１０によって行われる。Ｚ軸方向への移動及び露光面の光軸方向に対する傾斜角の変更はウエハステージＺ軸駆動機構１１１によって行われる。
【００２１】
先読みフォーカスセンサ１１２（１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ）は、これから露光しようとする露光エリア（計測領域）内のウエハ１０４表面の凹凸形状をあらかじめモニタする。先読みフォーカスセンサ１１２は、ウエハのこれから露光する領域の形状を捉えるのに十分な数だけ計測領域内の複数の位置にそれぞれ照明光を照射する照射器１１２ａと、それぞれの反射光を受光する受光器１１２ｂとを具備する。先読みフォーカスセンサ１１２は、受光器１１２ｂが受光した各反射光の信号から、計測領域の複数の位置におけるウエハの露光面の高さ位置に関する情報、つまり光束の光軸方向（Ｚ軸方向）の位置を測定するウエハ形状モニタ機構１１２ｃを更に具備する。
【００２２】
投影レンズ１０３には収差（結像特性）を補正するためのレンズ制御部１１３が設けられている。
【００２３】
演算回路機構１１４は、先読みフォーカスセンサ１１２からのデータから、１次成分の最小２乗平面と、スリット方向について２次以上の最小２乗曲面とを求める。そして、求められた２乗曲面から１次の最小２乗平面成分を差し引きいた２次の湾曲成分と、２次平面成分である１次の傾斜成分とを求める。
【００２４】
また、演算回路機構１１４は、求められた傾斜成分から、スリット方向及びスキャン方向に対して適切なフォーカスとレベリング量とを演算し、フォーカス＆レベリング制御部１１５にこれを引き渡す。
【００２５】
又、演算回路機構１１４は、求められた湾曲成分を打ち消してフォーカス変動の一番すくない状態を実現するのに所望となる投影レンズの収差調整量を求めて、レンズ制御部１１３にこれを引き渡す。
【００２６】
この露光装置による露光制御方法を図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２７】
（ステップＳ１０１）
レチクルに対してスリット状の露光領域に露光光を照射すると共に、レチクル１０１及びウエハ１０４を移動させてスキャン露光を開始する。
【００２８】
（ステップＳ１０２）
先ず、先読みフォーカスセンサ１１２を用いて、次露光エリアである計測領域のウエハ形状データを取得する。
【００２９】
（ステップＳ１０３）
先読みフォーカスセンサ１１２で取得された計測領域のウエハ形状データから、演算回路機構１１４は、ウエハ形状データをスリット方向及びスキャン方向について最小２乗平面と、スリット方向についての最小２乗曲面とをそれぞれ求め、１次の傾斜成分と２次以上の湾曲成分とを分離する。
【００３０】
（ステップＳ１０４）
演算回路機構１１４は、分離された傾斜成分がＺ軸に対して垂直となるように、光学系の光軸方向と直交するために必要とされるウエハステージ１０５のレベリング量を求める。
【００３１】
（ステップＳ１０５）
演算回路機構は、分離された湾曲成分を打ち消してフォーカス変動の一番少ない状態を実現するのに所望となる投影レンズ１０３の収差調整量を求める。ここで、投影レンズ１０３の像面湾曲特性を調整し、ウエハ１０４の湾曲成分の値を打ち消す方向に補正する。
【００３２】
（ステップＳ１０６）
計測領域が露光領域に達したら、フォーカス＆レベリング制御部１１５により、演算された傾き調整量に基づいて、ウエハＺ軸駆動機構１１１を制御すると共に、演算された収差補正パラメータに基づいて、レンズ制御部１１３により投影レンズ１０３の像面湾曲特性の補正を行う。この時、必要に応じて露光領域にきた際もフォーカスセンサー１１２はその場所のウエハ形状データを取得し、リアルタイムに露光前に得た補正データに対して、更に微調整が施されている。
【００３３】
従来の補正方法では、図３（ａ）のような湾曲成分を持った部分を露光する場合、図３（ｂ）に示したように傾斜補正のみが実施される。従って最終的には、図３（ｃ）に示したようにフォーカス変動の主要部分を占める湾曲成分については、補正することができないため、大きなフォーカス変動残差が残ってしまう。
【００３４】
これに対して、本発明では、演算回路機構１１４によって、従来の傾斜補正（図４（ａ））だけではなく、図４（ｂ）に示したように２次以上の湾曲成分データが形成され、スリット方向に対して、上記湾曲成分を打ち消すために適切な収差補正量が決定される。そして、この求められた収差補正量を基に、レンズ制御部１１３において投影レンズの収差の補正が実効され、図４（ｃ）に示したように湾曲成分についても適切な補正がなされる。その結果、ウエハ面上での実効的なフォーカス変動を大きく低減することができた。
【００３５】
さらに、ウエハの形状だけでなく、露光装置の残存の像面湾曲量についても考慮して、補正すべき湾曲成分量やそれに相当する収差補正量を求めて補正を実行すればよい高精度な補正が可能となる。
【００３６】
上記手法を用いることにより、図４に示したように、従来では補正できなかった２次以上の湾曲成分の補正が可能となり、露光領域内のフォーカスバラツキΔｆを大幅に軽減することができた。これにより、従来ではフォーカスバラツキが大きく使用できなかったウエハ周辺部のウエハ平坦度が悪い領域についてもフォーカスを高精度に合わせることができることから、歩留まりの向上、生産コストの低減が実現できた。
【００３７】
尚、今回、ここで示した実施例は、スキャン型露光装置を想定しており、スリット方向の傾斜成分及び湾曲成分についての補正を行ったが、スキャン方向についても必要に応じて同様な補正をすることも可能である。また、一括露光型の露光装置であれば、Ｘ方向及びＹ方向の双方について収差補正をすれば効果的であり、同様な効果が得られる。
【００３８】
さらに、スキャン露光時のレチクル形状の変位についても演算回路機構１１４に取り込まれて、最終的なレンズ収差の補正量を決定しても良い。図５に、スキャン露光時のレチクル形状の変位を測定可能な露光装置の概略構成を示す。図５に示すように、レチクル平坦度モニタ１２０（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）により、スキャン時のレチクル形状の変位が測定される。そして、測定結果が、演算回路機構１１４に取り込まれて、最終的な投影レンズ１０３の収差補正量が決定される。また、レチクルステージＺ軸駆動機構１０８により、レチクルステージ１０２を傾けて補正を行っても良い。さらにレチクルの状態も含めた補正が可能であることから、図１に示した装置に比べ、さらに高精度の補正が可能となっている点である。
【００３９】
レチクル平坦度モニタ１２０は、レチクル１０１の露光領域内のレチクル形状を捉えるのに十分な数だけ計測領域内の複数の位置にそれぞれ照明光を照射する照射器１２０ａと、それぞれの反射光を受光する受光器１２０ｂとを具備する。この時に、露光領域内のセンシング位置をレチクル上とウエハ上でそれぞれが対応する位置をモニタするようにすることが望ましい。レチクル平坦度モニタ１２０は、受光器１２０ｂが受光した各反射光の信号から、計測領域の複数の位置におけるレチクルの高さ位置に関する情報、つまり光束の光軸方向（Ｚ軸方向）の位置を測定するレチクル形状モニタ機構１２０ｃを更に具備する。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に本発明者は、第１の実施形態において説明した装置に対して、特にレチクルの形状歪によるフォーカス変動が大きい場合に有効な手法として、レチクルのチェック板に微小上下動機構を付加することで、ウエハ面上の実効的なフォーカス変動を改善する手法を考案した。
【００４１】
（構成）
装置構成は図５に示した装置を用いた。第１の実施形態との違いは、レチクル形状が大きく歪でいる場合、上記収差補正では補正しきれない部分が存在することである。図６には、上記歪みの大きいレチクルをチャックした際のレチクル形状を示した。図６（ａ）に示したように、チャック後の形状がレチクルの端の方で大きく変形しており、収差補正の許容範囲を超えていた。図６（ｂ）にはレチクル形状の歪みを第１の実施形態の手法を適用して、傾斜補正、及び、収差補正を用いた場合のフォーカス変動残差を示している。実線は、ウエハの傾斜補正実施後として得られたレチクル形状の歪みによるフォーカス変動残差を、点線は、傾斜補正に対して、収差補正でできるだけ残差が少なくなるように調整した限界の補正量を示している。また、図６（ｃ）に、実線と点線のトータルとして、レチクルの歪みを傾斜補正と収差補正した後のフォーカス変動残差を示した。以上の結果から、レチクル形状が悪い場合、特に、レチクルの端の部分で形状劣化が大きい場合には、どうしても収差補正だけでは補正しきれない湾曲成分としてΔｆのフォーカス変動が残留してしまった。
【００４２】
そこで、レチクルを保持するチャック板にＰＺＴ等の上下方向に微小変動が可能である変動機構を設けた。微小上下動機構によって、収差補正だけでは補正しきれなかったフォーカス変動の湾曲成分を補正した。
【００４３】
図７にはレチクルステージとチャック、及び、チャック下部に設置した微小上下動機構を示した。図７（ａ）はレチクル及びチャックの構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の矢印方向から見た側面図、図７（ｃ）はチャック及び微小上下動機構の構成を示す平面図である。
【００４４】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、レチクルステージ１０２に微小上下動機構１３１を介してチャック１３２が搭載されている。図７（ｂ），（ｃ）に示すように、各々チャック１３２下部に６個の微小上下動機構１３１ａ〜１３１ｆが設置されている。
【００４５】
以下に図７のチャック下部の微小上下動機構によるフォーカス制御方法を図８，９に従って記載する。
まず始めに、図５に示したレチクル平坦度モニタ１２０によりレチクル形状を観察しながら、上記記載の計１８個の微小上下動機構１３１を動かして、レチクル１０１の歪みが収差調整で補正可能な領域になるように調整した。調整の結果、レチクルチャック後のレチクル１０１の面形状が図８（ａ）から図８（ｂ）に示したような収差補正で十分フォーカス変動が補正できる状態になった。
【００４６】
次に、上記第１の実施形態の手順に従って制御を行った。これから露光しようとするエリアのウエハ形状（段差情報）を先読みフォーカスセンサ１１２により計測がなされる。計測されたデータは演算回路機構１１４によって、１次の傾斜補正成分と２次以上の湾曲成分とに分離される。その後、傾斜補正成分に応じて傾斜補正がなされ（図９（ａ））、次に得られた２次以上の湾曲成分データから、同じく演算回路機構１１４において、スリット方向に適切な収差補正量が決定される（図９（ｂ））。この求められた収差補正量を基にレンズ制御部１１３において投影レンズの収差補正を行い（図９（ｃ））、露光を実施した。
【００４７】
尚、傾斜量の補正については、従来のどおりの手法により、フォーカス＆レベリング制御部１１５により、ウエハステージＺ軸駆動機構１１１により、露光中にウエハステージ１０５の傾斜を制御し補正が行われている。
【００４８】
また、今回は１箇所のチャック当たりに設ける微小上下動機構の数を６個にしたが、特に６個に限定するものではない。また、レチクルチャック部以外の場所でもレチクル表面形状の歪み特性を変えることができる場所に設置すればよい。
【００４９】
上記手法を用いることにより、図８，９に示したように、従来では補正できなかった2次以上の湾曲成分の補正が可能となり、露光領域内のフォーカスバラツキΔｆを大幅に軽減することができた。これにより、従来ではフォーカスバラツキが大きく使用できなかったウエハ周辺部のウエハ平坦度が悪い領域についてもフォーカスを高精度に合わせることができることから、歩留まりの向上、生産コストの低減が実現できた。
【００５０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態の手法をより効率的に行い、スループットを向上させるための制御方法について以下に記載する。第１及び第２の実施形態では、演算回路機構１１４への負担が大きく、スループットを劣化させる要因になっていた。
【００５１】
そこで、発明者はウエハの平坦度データについては、あらかじめ計測されたデータを蓄積しておき、このデータを用いることを考案した。以下に詳細に記載する。
【００５２】
図１０に従ってフォーカス制御手順について以下に説明する。
【００５３】
（ステップＳ２０１）
まず始めに、あらかじめ露光するウエハについての形状データを取得する。本実施形態においては、露光装置と同一のチャッキング状態で平坦度の測定が可能なニコン製のウエハ平坦度測定装置（ＮＩＷＦ−３００）を用いてあらかじめウエハ平坦度データを求める。尚、上記ウエハ平坦度測定装置と露光装置が計測するウエハ平坦度データとの相関は十分得られることを十分に確認したうえで実施している。
【００５４】
ここで特に注意する点は、あらかじめ得ておくウエハ形状データは使用する露光装置と同一の構造のチャック、及び、チャッキング条件で測定されていることが重要となる。異なった構造のチャックやチャッキング状態で測定したデータを用いると、実際の露光におけるウエハ平坦度と相関が全く得られない場合があり、返ってフォーカス変動を引き起こす要因となってしまう。同一条件にそろえることができない場合でも、両者の相関を十分に確認しその相関を考慮して計測データに対して補正を加えて実施する必要がある。
【００５５】
（ステップＳ２０２）
露光マップを読みこみ、スキャン露光がスタートする。
【００５６】
（ステップＳ２０３）
ステップＳ２０２と同時に、予め測定されているウエハ平坦度データを取得し、各サイトの形状データを演算する。
【００５７】
（ステップＳ２０４）
演算された形状データをスリット方向とスキャン方向の傾斜成分、及び、湾曲成分に分離する。
【００５８】
（ステップＳ２０５，Ｓ２０６）
順次各露光サイトについて、傾斜成分からレベリング量を決定すると共に、湾曲データから収差補正パラメータを決定する。
【００５９】
（ステップＳ２０７）
各露光サイトにおけるレベリング量及び収差補正パラメータのデータに基づいて補正を行う。
【００６０】
ここで、処理の効率化を図るために、１枚目のウエハの露光中に次のウエハの露光に備えて、ステップＳ２０３〜Ｓ２０５，Ｓ２０６は、あらかじめ露光中に並列して計算処理がなされるようにしても良い。このようにすることで、スループットの向上が図られる。
【００６１】
上記手法を用いることにより、図１０に示したように、従来の露光処理にくらべ、処理が増える分を露光中に処理できることからスループットが低下することなく、従来では補正できなかった２次以上の湾曲成分の補正が可能となり、露光領域内のフォーカスバラツキΔｆを大幅に軽減することができた。これにより、従来ではフォーカスバラツキが大きく使用できなかったウエハ周辺部のウエハ平坦度が悪い領域についてもフォーカスを高精度に合わせることができることから、歩留まりの向上、生産コストの低減が実現できる。
【００６２】
また、ステップＳ２０３〜Ｓ２０５，Ｓ２０６は、露光処理とは別に独立した演算装置を利用することも可能であり、また、あらかじめその演算結果をデータベース上に保存しておき、露光装置は露光時に、それらを呼び出して実行するだけにしておくと、演算処理時間が短縮できるのでさらにスループットの向上を図ることが可能である。
【００６３】
また、あらかじめウエハ面の形状データを測定しておくための装置としては、露光装置が検出するウエハ面形状と相関をもって十分検出できる計測装置であればよく、一般的な平坦度計測装置や露光装置のオートフォーカス機能を直接使用してもよい。
【００６４】
さらに、レチクルの平坦度についてもあらかじめデータを取得しておき、上記、ウエハ平坦度情報と合わせて同様に処理することも、ここでは、詳細には記載していないが当然可能である。
【００６５】
尚、今回、ここで示した実施例は、スキャン型露光装置を想定しており、スリット方向としたが、スキャン方向についても必要に応じて同様な補正をすることも可能である。また、一括露光型の露光装置であれば、Ｘ，Ｙ双方について収差補正をすれば効果的であり、同様な効果が得られる。
【００６６】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スリット方向における２次以上の湾曲成分の補正が可能となり、露光領域内のフォーカスバラツキΔｆを大幅に軽減することができることから、フォーカスを高精度に合わせることができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係わる露光装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施形態に係わる露光方法の説明に用いるフローチャートを示す図。
【図３】２次以上の湾曲成分があるウエハに対して、従来の露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図。
【図４】２次以上の湾曲成分があるウエハに対して、第１の実施形態に係わる露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図。
【図５】第１の実施形態に係わる露光装置の概略構成を示す図。
【図６】第２の実施形態に係わる歪みの大きいレチクルをチャックした際のレチクル形状を示した図。
【図７】第２の実施形態に係わるレチクルステージ、チャック、及び、チャック下部に配置した微小上下動機構を示す図。
【図８】チャック下部の微小上下動機構によるレチクルの変形状態を示す図。
【図９】チャック下部の微小上下動機構による露光方法の説明に用いる図。
【図１０】第３の実施形態に係わる露光方法の説明に用いるフローチャートを示す図。
【図１１】従来のスキャン型露光装置の概略構成を示す図。
【図１２】２次以上の湾曲成分が無いウエハに対して、従来の露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図。
【符号の説明】
１０１…レチクル
１０２…レチクルステージ
１０３…投影レンズ
１０４…ウエハ
１０５…ウエハステージ
１０６…レチクルステージＸ軸駆動機構
１０７…レチクルステージＹ軸駆動機構
１０８…レチクルステージＺ軸駆動機構
１０９…ウエハステージＸ軸駆動機構
１１０…ウエハステージＹ軸駆動機構
１１１…ウエハステージＺ軸駆動機構
１１２…先読みフォーカスセンサ
１１２ａ…照射器
１１２ｂ…受光器
１１２ｃ…ウエハ形状モニタ機構
１１３…レンズ制御部
１１４…演算回路機構
１１５…フォーカス＆レベリング制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子や液晶表示装置等の製造において、特に、露光領域内のフォーカス条件を最適な状態にて行うために適した露光方法、露光装置、及び半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、投影レンズの径の小型化などを可能とするものとして、レチクルとウエハとを相互に逆方向に移動させて露光を行うスキャン露光方式の光露光装置（以下、スキャン型露光装置と記す）が開発されている。
【０００３】
スキャン型露光装置におけるフォーカス制御方法を図１１を参照して説明する。これから露光しようとするウエハ１０４の露光エリアをあらかじめ先読みフォーカスセンサ１１２（１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ）を用いて、エリア内のウエハ１０４表面の凹凸形状をモニタする。演算回路機構１１４は、モニタ結果から、スリット方向、及び、スキャン方向に対して適切なフォーカスと傾斜量を算出する。フォーカス＆レベリング制御部１１５により、ウエハステージＺ軸駆動機構１１１によって、ウエハステージ１０５を傾けながらスキャン露光を行い、フォーカスに対して傾斜成分である１次の補正までが行われていた。なお、１０１はレチクル、１０２はレチクルステージ、１０３は投影レンズである。
【０００４】
図１２，図３には、上記フォーカス制御方法をウエハ面に適用した例を示す。図１２は、２次以上の成分がないウエハに対して、従来の露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図である。また、図３は、２次以上の成分を有するウエハに対して、従来の露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図である。
【０００５】
ウエハ面（実線）と装置のオートフォーカス面（点線）との関係が、スキャン方向、及び、スリット方向に対して傾斜成分しかない場合（図１２（ａ））には、従来の傾斜補正（図１２（ｂ））によりウエハ面をオートフォーカス面が合わせられる。その結果、図１２（ｃ）に示すようにフォーカス変動がなく露光することができた。
【０００６】
しかしながら、実際にはウエハの平坦度や露光装置の収差を含めた影響により上記傾斜成分以外にも湾曲成分等の２次以上の成分がどうしても存在するため（図３（ａ））、従来の傾斜補正（図３（ｃ））だけでは、図３（ｃ）に示すようにフォーカス変動を押さえきることができなかった。
【０００７】
この影響は、スリット幅の狭いスキャン方向については、上記従来法でもウエハの表面形状にそって、スキャン中に細かく傾斜補正が繰り返される為、緩やかな湾曲成分については補正することができた。しかしながら、スリット方向の湾曲成分については、補正することができないため、フォーカス変動の改善ができないという問題があり、フォーカスエラーによる歩留まりの低下を引き起こしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、スキャン露光装置で露光を行った場合、でスリット成分の湾曲成分については補正することができないため、フォーカス変動の改善ができないという問題があり、フォーカスエラーによる歩留まりの低下を引き起こしていたという問題があった。
【０００９】
本発明の目的は、スリット成分の湾曲成分を補正し、歩留まりの向上を図り得る露光方法及び露光装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために以下のように構成されている。
【００１１】
（１）本発明に係わる露光方法は、レチクルが露光光に対して移動するのに同期して、光学系を通過した露光光に対してウエハが移動することにより、前記ウエハ上の被露光領域を走査露光する露光方法において、前記露光光が照射されていない計測領域の、前記光学系の光軸方向に関する位置分布を測定するステップと、測定された位置分布を傾斜成分と２次以上の成分とに分離するステップと、前記露光光が前記計測領域を照射する際、分離された傾斜成分に基づいて、被露光領域面の前記光学系の光軸方向に関する位置を調整すると共に、分離された２次以上の成分に基づいて、前記光学系の結像特性を補正するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
（２）本発明に係わる露光方法は、レチクルが露光光に対して移動するのに同期して、光学系を通過した露光光に対してウエハが移動することにより、前記ウエハ上の被露光領域を走査露光する露光方法において、前記露光光が照射されていない計測領域の、前記光学系の光軸方向の位置分布を測定するステップと、測定された計測領域の光軸方向の位置分布を、傾斜成分と２次以上の成分とに分離するステップと、前記レチクル面の前記光学系の光軸方向の位置分布を測定する測定ステップと、測定されたレチクル面の光軸方向の位置を、傾斜成分と２次以上の成分とに分離するステップと、前記露光光が前記計測領域を照射する際、前記非露光領域面及びレチクル面の傾斜成分に基づいて、前記ウエハの前記光学系の光軸方向位置を調整すると共に、前記非露光領域面及びレチクル面の２次以上の成分に基づいて、前記光学系の結像特性、及び、前記レチクル面の位置の少なくとも一方を調整するステップとを含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
発明者は、傾斜補正だけでは押さえることができないスリット方向の２次以上の湾曲成分を投影レンズの収差補正機能を用いてレンズ制御を行うことで補正できることに着目した。
【００１５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係わるスキャン露光装置の縮小投影型光露光装置の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、図示省略された照明光学系によりスリット状の矩形の照明領域により、レチクルステージ１０２上に載置されたレチクル１０１上のパターンが照明され、そのパターンの像が投影レンズ１０３を介して、ウエハステージ１０５上のウエハ１０４上に投影露光される。この露光の際、スリット状の照明領域に対して、レチクル１０１がスキャン方向に一定速度で走査させるのに同期して、ウエハ１０４がスキャン方向に走査される。
【００１７】
この時、レチクル１０１とウエハ１０４とが相互に逆方向に移動することによって、レチクル１０１の投影レンズ１０３側の面、つまりパターン面に形成されている全パターン像が、投影レンズ１０３により所定の倍率で縮小されて、ウエハ１０４上の露光面に投影される。
【００１８】
ウエハ１０４上の露光面にはフォトレジストが塗られており、このレジストが、投影レンズ１０３を介して投影された縮小パターン像により露光される。
【００１９】
レチクル１０１は、光束の光軸方向（投影レンズの光軸方向）に垂直なＸ軸方向、Ｙ軸方向にそれぞれ移動可能なレチクルステージ１０２上に搭載される。レチクルステージ１０２のＸ軸方向の移動、つまりスキャン方向への移動はレチクルＸ軸駆動機構１０６によって、Ｙ軸方向への移動はレチクルＹ軸駆動機構１０７によって、それぞれ行われる。
【００２０】
ウエハ１０４は、光束の光軸方向に対する傾斜角の変更、並びに光束の光軸方向に垂直なＸ軸方向、Ｙ軸方向及び光束の光軸方向に平行なＺ軸方向にそれぞれ移動可能なウエハステージ１０５上に搭載される。ウエハステージ１０５のＸ軸方向の移動、つまりスキャン方向への移動はウエハステージＸ軸駆動機構１０９によって行われる。また、Ｙ軸方向への移動はウエハステージＹ軸駆動機構１１０によって行われる。Ｚ軸方向への移動及び露光面の光軸方向に対する傾斜角の変更はウエハステージＺ軸駆動機構１１１によって行われる。
【００２１】
先読みフォーカスセンサ１１２（１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ）は、これから露光しようとする露光エリア（計測領域）内のウエハ１０４表面の凹凸形状をあらかじめモニタする。先読みフォーカスセンサ１１２は、ウエハのこれから露光する領域の形状を捉えるのに十分な数だけ計測領域内の複数の位置にそれぞれ照明光を照射する照射器１１２ａと、それぞれの反射光を受光する受光器１１２ｂとを具備する。先読みフォーカスセンサ１１２は、受光器１１２ｂが受光した各反射光の信号から、計測領域の複数の位置におけるウエハの露光面の高さ位置に関する情報、つまり光束の光軸方向（Ｚ軸方向）の位置を測定するウエハ形状モニタ機構１１２ｃを更に具備する。
【００２２】
投影レンズ１０３には収差（結像特性）を補正するためのレンズ制御部１１３が設けられている。
【００２３】
演算回路機構１１４は、先読みフォーカスセンサ１１２からのデータから、１次成分の最小２乗平面と、スリット方向について２次以上の最小２乗曲面とを求める。そして、求められた２乗曲面から１次の最小２乗平面成分を差し引きいた２次の湾曲成分と、２次平面成分である１次の傾斜成分とを求める。
【００２４】
また、演算回路機構１１４は、求められた傾斜成分から、スリット方向及びスキャン方向に対して適切なフォーカスとレベリング量とを演算し、フォーカス＆レベリング制御部１１５にこれを引き渡す。
【００２５】
又、演算回路機構１１４は、求められた湾曲成分を打ち消してフォーカス変動の一番すくない状態を実現するのに所望となる投影レンズの収差調整量を求めて、レンズ制御部１１３にこれを引き渡す。
【００２６】
この露光装置による露光制御方法を図２のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２７】
（ステップＳ１０１）
レチクルに対してスリット状の露光領域に露光光を照射すると共に、レチクル１０１及びウエハ１０４を移動させてスキャン露光を開始する。
【００２８】
（ステップＳ１０２）
先ず、先読みフォーカスセンサ１１２を用いて、次露光エリアである計測領域のウエハ形状データを取得する。
【００２９】
（ステップＳ１０３）
先読みフォーカスセンサ１１２で取得された計測領域のウエハ形状データから、演算回路機構１１４は、ウエハ形状データをスリット方向及びスキャン方向について最小２乗平面と、スリット方向についての最小２乗曲面とをそれぞれ求め、１次の傾斜成分と２次以上の湾曲成分とを分離する。
【００３０】
（ステップＳ１０４）
演算回路機構１１４は、分離された傾斜成分がＺ軸に対して垂直となるように、光学系の光軸方向と直交するために必要とされるウエハステージ１０５のレベリング量を求める。
【００３１】
（ステップＳ１０５）
演算回路機構は、分離された湾曲成分を打ち消してフォーカス変動の一番少ない状態を実現するのに所望となる投影レンズ１０３の収差調整量を求める。ここで、投影レンズ１０３の像面湾曲特性を調整し、ウエハ１０４の湾曲成分の値を打ち消す方向に補正する。
【００３２】
（ステップＳ１０６）
計測領域が露光領域に達したら、フォーカス＆レベリング制御部１１５により、演算された傾き調整量に基づいて、ウエハＺ軸駆動機構１１１を制御すると共に、演算された収差補正パラメータに基づいて、レンズ制御部１１３により投影レンズ１０３の像面湾曲特性の補正を行う。この時、必要に応じて露光領域にきた際もフォーカスセンサー１１２はその場所のウエハ形状データを取得し、リアルタイムに露光前に得た補正データに対して、更に微調整が施されている。
【００３３】
従来の補正方法では、図３（ａ）のような湾曲成分を持った部分を露光する場合、図３（ｂ）に示したように傾斜補正のみが実施される。従って最終的には、図３（ｃ）に示したようにフォーカス変動の主要部分を占める湾曲成分については、補正することができないため、大きなフォーカス変動残差が残ってしまう。
【００３４】
これに対して、本発明では、演算回路機構１１４によって、従来の傾斜補正（図４（ａ））だけではなく、図４（ｂ）に示したように２次以上の湾曲成分データが形成され、スリット方向に対して、上記湾曲成分を打ち消すために適切な収差補正量が決定される。そして、この求められた収差補正量を基に、レンズ制御部１１３において投影レンズの収差の補正が実効され、図４（ｃ）に示したように湾曲成分についても適切な補正がなされる。その結果、ウエハ面上での実効的なフォーカス変動を大きく低減することができた。
【００３５】
さらに、ウエハの形状だけでなく、露光装置の残存の像面湾曲量についても考慮して、補正すべき湾曲成分量やそれに相当する収差補正量を求めて補正を実行すればよい高精度な補正が可能となる。
【００３６】
上記手法を用いることにより、図４に示したように、従来では補正できなかった２次以上の湾曲成分の補正が可能となり、露光領域内のフォーカスバラツキΔｆを大幅に軽減することができた。これにより、従来ではフォーカスバラツキが大きく使用できなかったウエハ周辺部のウエハ平坦度が悪い領域についてもフォーカスを高精度に合わせることができることから、歩留まりの向上、生産コストの低減が実現できた。
【００３７】
尚、今回、ここで示した実施例は、スキャン型露光装置を想定しており、スリット方向の傾斜成分及び湾曲成分についての補正を行ったが、スキャン方向についても必要に応じて同様な補正をすることも可能である。また、一括露光型の露光装置であれば、Ｘ方向及びＹ方向の双方について収差補正をすれば効果的であり、同様な効果が得られる。
【００３８】
さらに、スキャン露光時のレチクル形状の変位についても演算回路機構１１４に取り込まれて、最終的なレンズ収差の補正量を決定しても良い。図５に、スキャン露光時のレチクル形状の変位を測定可能な露光装置の概略構成を示す。図５に示すように、レチクル平坦度モニタ１２０（１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ）により、スキャン時のレチクル形状の変位が測定される。そして、測定結果が、演算回路機構１１４に取り込まれて、最終的な投影レンズ１０３の収差補正量が決定される。また、レチクルステージＺ軸駆動機構１０８により、レチクルステージ１０２を傾けて補正を行っても良い。さらにレチクルの状態も含めた補正が可能であることから、図１に示した装置に比べ、さらに高精度の補正が可能となっている点である。
【００３９】
レチクル平坦度モニタ１２０は、レチクル１０１の露光領域内のレチクル形状を捉えるのに十分な数だけ計測領域内の複数の位置にそれぞれ照明光を照射する照射器１２０ａと、それぞれの反射光を受光する受光器１２０ｂとを具備する。この時に、露光領域内のセンシング位置をレチクル上とウエハ上でそれぞれが対応する位置をモニタするようにすることが望ましい。レチクル平坦度モニタ１２０は、受光器１２０ｂが受光した各反射光の信号から、計測領域の複数の位置におけるレチクルの高さ位置に関する情報、つまり光束の光軸方向（Ｚ軸方向）の位置を測定するレチクル形状モニタ機構１２０ｃを更に具備する。
【００４０】
（第２の実施形態）
次に本発明者は、第１の実施形態において説明した装置に対して、特にレチクルの形状歪によるフォーカス変動が大きい場合に有効な手法として、レチクルのチェック板に微小上下動機構を付加することで、ウエハ面上の実効的なフォーカス変動を改善する手法を考案した。
【００４１】
（構成）
装置構成は図５に示した装置を用いた。第１の実施形態との違いは、レチクル形状が大きく歪でいる場合、上記収差補正では補正しきれない部分が存在することである。図６には、上記歪みの大きいレチクルをチャックした際のレチクル形状を示した。図６（ａ）に示したように、チャック後の形状がレチクルの端の方で大きく変形しており、収差補正の許容範囲を超えていた。図６（ｂ）にはレチクル形状の歪みを第１の実施形態の手法を適用して、傾斜補正、及び、収差補正を用いた場合のフォーカス変動残差を示している。実線は、ウエハの傾斜補正実施後として得られたレチクル形状の歪みによるフォーカス変動残差を、点線は、傾斜補正に対して、収差補正でできるだけ残差が少なくなるように調整した限界の補正量を示している。また、図６（ｃ）に、実線と点線のトータルとして、レチクルの歪みを傾斜補正と収差補正した後のフォーカス変動残差を示した。以上の結果から、レチクル形状が悪い場合、特に、レチクルの端の部分で形状劣化が大きい場合には、どうしても収差補正だけでは補正しきれない湾曲成分としてΔｆのフォーカス変動が残留してしまった。
【００４２】
そこで、レチクルを保持するチャック板にＰＺＴ等の上下方向に微小変動が可能である変動機構を設けた。微小上下動機構によって、収差補正だけでは補正しきれなかったフォーカス変動の湾曲成分を補正した。
【００４３】
図７にはレチクルステージとチャック、及び、チャック下部に設置した微小上下動機構を示した。図７（ａ）はレチクル及びチャックの構成を示す平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の矢印方向から見た側面図、図７（ｃ）はチャック及び微小上下動機構の構成を示す平面図である。
【００４４】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、レチクルステージ１０２に微小上下動機構１３１を介してチャック１３２が搭載されている。図７（ｂ），（ｃ）に示すように、各々チャック１３２下部に６個の微小上下動機構１３１ａ〜１３１ｆが設置されている。
【００４５】
以下に図７のチャック下部の微小上下動機構によるフォーカス制御方法を図８，９に従って記載する。
まず始めに、図５に示したレチクル平坦度モニタ１２０によりレチクル形状を観察しながら、上記記載の計１８個の微小上下動機構１３１を動かして、レチクル１０１の歪みが収差調整で補正可能な領域になるように調整した。調整の結果、レチクルチャック後のレチクル１０１の面形状が図８（ａ）から図８（ｂ）に示したような収差補正で十分フォーカス変動が補正できる状態になった。
【００４６】
次に、上記第１の実施形態の手順に従って制御を行った。これから露光しようとするエリアのウエハ形状（段差情報）を先読みフォーカスセンサ１１２により計測がなされる。計測されたデータは演算回路機構１１４によって、１次の傾斜補正成分と２次以上の湾曲成分とに分離される。その後、傾斜補正成分に応じて傾斜補正がなされ（図９（ａ））、次に得られた２次以上の湾曲成分データから、同じく演算回路機構１１４において、スリット方向に適切な収差補正量が決定される（図９（ｂ））。この求められた収差補正量を基にレンズ制御部１１３において投影レンズの収差補正を行い（図９（ｃ））、露光を実施した。
【００４７】
尚、傾斜量の補正については、従来のどおりの手法により、フォーカス＆レベリング制御部１１５により、ウエハステージＺ軸駆動機構１１１により、露光中にウエハステージ１０５の傾斜を制御し補正が行われている。
【００４８】
また、今回は１箇所のチャック当たりに設ける微小上下動機構の数を６個にしたが、特に６個に限定するものではない。また、レチクルチャック部以外の場所でもレチクル表面形状の歪み特性を変えることができる場所に設置すればよい。
【００４９】
上記手法を用いることにより、図８，９に示したように、従来では補正できなかった2次以上の湾曲成分の補正が可能となり、露光領域内のフォーカスバラツキΔｆを大幅に軽減することができた。これにより、従来ではフォーカスバラツキが大きく使用できなかったウエハ周辺部のウエハ平坦度が悪い領域についてもフォーカスを高精度に合わせることができることから、歩留まりの向上、生産コストの低減が実現できた。
【００５０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態の手法をより効率的に行い、スループットを向上させるための制御方法について以下に記載する。第１及び第２の実施形態では、演算回路機構１１４への負担が大きく、スループットを劣化させる要因になっていた。
【００５１】
そこで、発明者はウエハの平坦度データについては、あらかじめ計測されたデータを蓄積しておき、このデータを用いることを考案した。以下に詳細に記載する。
【００５２】
図１０に従ってフォーカス制御手順について以下に説明する。
【００５３】
（ステップＳ２０１）
まず始めに、あらかじめ露光するウエハについての形状データを取得する。本実施形態においては、露光装置と同一のチャッキング状態で平坦度の測定が可能なニコン製のウエハ平坦度測定装置（ＮＩＷＦ−３００）を用いてあらかじめウエハ平坦度データを求める。尚、上記ウエハ平坦度測定装置と露光装置が計測するウエハ平坦度データとの相関は十分得られることを十分に確認したうえで実施している。
【００５４】
ここで特に注意する点は、あらかじめ得ておくウエハ形状データは使用する露光装置と同一の構造のチャック、及び、チャッキング条件で測定されていることが重要となる。異なった構造のチャックやチャッキング状態で測定したデータを用いると、実際の露光におけるウエハ平坦度と相関が全く得られない場合があり、返ってフォーカス変動を引き起こす要因となってしまう。同一条件にそろえることができない場合でも、両者の相関を十分に確認しその相関を考慮して計測データに対して補正を加えて実施する必要がある。
【００５５】
（ステップＳ２０２）
露光マップを読みこみ、スキャン露光がスタートする。
【００５６】
（ステップＳ２０３）
ステップＳ２０２と同時に、予め測定されているウエハ平坦度データを取得し、各サイトの形状データを演算する。
【００５７】
（ステップＳ２０４）
演算された形状データをスリット方向とスキャン方向の傾斜成分、及び、湾曲成分に分離する。
【００５８】
（ステップＳ２０５，Ｓ２０６）
順次各露光サイトについて、傾斜成分からレベリング量を決定すると共に、湾曲データから収差補正パラメータを決定する。
【００５９】
（ステップＳ２０７）
各露光サイトにおけるレベリング量及び収差補正パラメータのデータに基づいて補正を行う。
【００６０】
ここで、処理の効率化を図るために、１枚目のウエハの露光中に次のウエハの露光に備えて、ステップＳ２０３〜Ｓ２０５，Ｓ２０６は、あらかじめ露光中に並列して計算処理がなされるようにしても良い。このようにすることで、スループットの向上が図られる。
【００６１】
上記手法を用いることにより、図１０に示したように、従来の露光処理にくらべ、処理が増える分を露光中に処理できることからスループットが低下することなく、従来では補正できなかった２次以上の湾曲成分の補正が可能となり、露光領域内のフォーカスバラツキΔｆを大幅に軽減することができた。これにより、従来ではフォーカスバラツキが大きく使用できなかったウエハ周辺部のウエハ平坦度が悪い領域についてもフォーカスを高精度に合わせることができることから、歩留まりの向上、生産コストの低減が実現できる。
【００６２】
また、ステップＳ２０３〜Ｓ２０５，Ｓ２０６は、露光処理とは別に独立した演算装置を利用することも可能であり、また、あらかじめその演算結果をデータベース上に保存しておき、露光装置は露光時に、それらを呼び出して実行するだけにしておくと、演算処理時間が短縮できるのでさらにスループットの向上を図ることが可能である。
【００６３】
また、あらかじめウエハ面の形状データを測定しておくための装置としては、露光装置が検出するウエハ面形状と相関をもって十分検出できる計測装置であればよく、一般的な平坦度計測装置や露光装置のオートフォーカス機能を直接使用してもよい。
【００６４】
さらに、レチクルの平坦度についてもあらかじめデータを取得しておき、上記、ウエハ平坦度情報と合わせて同様に処理することも、ここでは、詳細には記載していないが当然可能である。
【００６５】
尚、今回、ここで示した実施例は、スキャン型露光装置を想定しており、スリット方向としたが、スキャン方向についても必要に応じて同様な補正をすることも可能である。また、一括露光型の露光装置であれば、Ｘ，Ｙ双方について収差補正をすれば効果的であり、同様な効果が得られる。
【００６６】
なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スリット方向における２次以上の湾曲成分の補正が可能となり、露光領域内のフォーカスバラツキΔｆを大幅に軽減することができることから、フォーカスを高精度に合わせることができ、歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係わる露光装置の概略構成を示す図。
【図２】第１の実施形態に係わる露光方法の説明に用いるフローチャートを示す図。
【図３】２次以上の湾曲成分があるウエハに対して、従来の露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図。
【図４】２次以上の湾曲成分があるウエハに対して、第１の実施形態に係わる露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図。
【図５】第１の実施形態に係わる露光装置の概略構成を示す図。
【図６】第２の実施形態に係わる歪みの大きいレチクルをチャックした際のレチクル形状を示した図。
【図７】第２の実施形態に係わるレチクルステージ、チャック、及び、チャック下部に配置した微小上下動機構を示す図。
【図８】チャック下部の微小上下動機構によるレチクルの変形状態を示す図。
【図９】チャック下部の微小上下動機構による露光方法の説明に用いる図。
【図１０】第３の実施形態に係わる露光方法の説明に用いるフローチャートを示す図。
【図１１】従来のスキャン型露光装置の概略構成を示す図。
【図１２】２次以上の湾曲成分が無いウエハに対して、従来の露光方法で露光を行った場合の説明に用いる図。
【符号の説明】
１０１…レチクル
１０２…レチクルステージ
１０３…投影レンズ
１０４…ウエハ
１０５…ウエハステージ
１０６…レチクルステージＸ軸駆動機構
１０７…レチクルステージＹ軸駆動機構
１０８…レチクルステージＺ軸駆動機構
１０９…ウエハステージＸ軸駆動機構
１１０…ウエハステージＹ軸駆動機構
１１１…ウエハステージＺ軸駆動機構
１１２…先読みフォーカスセンサ
１１２ａ…照射器
１１２ｂ…受光器
１１２ｃ…ウエハ形状モニタ機構
１１３…レンズ制御部
１１４…演算回路機構
１１５…フォーカス＆レベリング制御部
Claims (8)
- レチクルが露光光に対して移動するのに同期して、光学系を通過した露光光に対してウエハが移動することにより、前記ウエハ上の被露光領域を走査露光する露光方法において、
前記ウエハ面の前記露光光が照射されていない次露光エリアである計測領域の、前記光学系の光軸方向に関する位置分布を順次測定するステップと、
測定された位置分布を傾斜成分と２次以上の成分とに分離するステップと、
前記露光光が前記計測領域を照射する際、分離された傾斜成分に基づいて、被露光領域面の前記光学系の光軸方向に関する位置を調整すると共に、分離された２次以上の成分に基づいて、前記光学系の像面湾曲特性を補正し、且つ該調整及び補正を露光エリア毎に行うステップと、
を含むことを特徴とする露光方法。 - レチクルが露光光に対して移動するのに同期して、光学系を通過した露光光に対してウエハが移動することにより、前記ウエハ上の被露光領域を走査露光する露光方法において、
前記ウエハ面の前記露光光が照射されていない次露光エリアである計測領域の、前記光学系の光軸方向の位置分布を順次測定するステップと、
測定された計測領域の光軸方向の位置分布を、傾斜成分と２次以上の成分とに分離するステップと、
前記レチクル面の前記光学系の光軸方向の位置分布を測定する測定ステップと、
測定されたレチクル面の光軸方向の位置を、傾斜成分と２次以上の成分とに分離するステップと、
前記露光光が前記計測領域を照射する際、前記被露光領域面及びレチクル面の傾斜成分に基づいて、前記ウエハの前記光学系の光軸方向位置を調整すると共に、前記被露光領域面及びレチクル面の２次以上の成分に基づいて、前記光学系の像面湾曲特性及び前記レチクル面の位置の少なくとも一方を補正し、且つ該調整及び補正を露光エリア毎に行うステップと、
を含むことを特徴とする露光方法。 - 前記像面湾曲特性の補正は、前記ウエハ上に投影する際に、前記被露光領域面の位置の２次以上の成分を打ち消す方向に調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
- 前記計測領域の位置分布の測定は、前記ウエハに対して走査露光される前に予め行われることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光方法。
- 請求項１〜４の何れか１項に記載された露光方法に基づいた半導体装置の製造方法。
- レチクルに形成されたパターン像をウエハ上に投影する光学系と、
前記レチクルが搭載され、前記光学系の光軸方向に対して垂直な方向に移動可能なレチクルステージと、
前記ウエハが搭載され、前記光学系の光軸方向および前記光学系の光軸方向と垂直な方向に移動可能なウエハステージと、
前記ウエハ面の前記露光光が照射されていない次露光エリアである計測領域の、前記光学系の光軸方向の位置を順次測定するウエハ面位置測定手段と、
このウエハ面位置測定手段により得られた測定値を傾斜成分と２次以上の成分に分離する演算機構と、
この演算機能により分離された傾斜成分に基づいて、前記ウエハの前記光学系の光軸方向位置を調整し、且つ該調整を露光エリア毎に行う調整手段と、
前記演算機能により分離された２次以上の成分に基づいて、前記光学系の像面湾曲特性を補正し、且つ該補正を露光エリア毎に行う補正手段と、
を具備することを特徴とする露光装置。 - レチクルに形成されたパターン像をウエハ上に投影する光学系と、
前記レチクルが搭載され、前記光学系の光軸方向および前記光軸方向と垂直な方向に移動可能なレチクルステージと、
前記ウエハが搭載され、前記光学系の光軸方向および前記光学系の光軸方向と垂直な方向に移動可能なウエハステージと、
前記ウエハ面の前記露光光が照射されていない次露光エリアである計測領域の、前記光学系の光軸方向の位置を順次測定するウエハ面位置測定手段と、
前記レチクル面の前記光学系の光軸方向の位置を測定するレチクル面位置測定手段と、このウエハ面位置測定手段、及び、レチクル面位置測定手段の双方から得られた測定値を傾斜成分と２次以上の成分に分離する演算機構と、
前記傾斜成分に基づいて、前記ウエハの前記光学系の光軸方向位置を調整し、且つ該調整を露光エリア毎に行う調整手段と、
前記２次以上の成分に基づいて、前記光学系の像面湾曲特性及び前記レチクルステージ上に配置された微小上下動機構の少なくとも一方を補正し、且つ該補正を露光エリア毎に行う補正手段と、
を具備することを特徴とする露光装置。 - 前記補正手段は、前記ウエハ上に投影する際に、前記ウエハの前記光学系の光軸方向位置を前記２次以上の成分の値を打ち消す方向に補正することを特徴とする請求項６又は７に記載の露光装置。
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