JP2006295148A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置計測手段の温度変動による計測誤差を抑制すること。
【解決手段】投影光学系と、原版を保持し移動する原版ステージと、前記投影光学系の光軸に平行な方向において前記原版ステージに保持された原版のパターン面の位置を計測する位置計測手段とを有し、前記位置計測手段の計測結果に基づいて前記投影光学系を介して前記原版のパターンを基板に投影する露光装置を、前記位置計測手段の温度と前記位置計測手段の出力を補償するための補償値とを関係づける補償情報を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された補償情報に基づいて、前記位置計測手段の出力を補償して前記パターン面の位置計測値を得る補償手段とを有するものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子等のデバイスの製造に用いられる露光装置、露光方法およびデバイス製造方法に関するものである。

一般に、半導体素子等を製造する際に、ステッパーのような一括露光型の投影露光装置の他に、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型の投影露光装置（走査型露光装置）も使用されている。
この種の露光装置の投影光学系においては、限界に近い解像力が求められているため、解像力に影響する要因（例えば大気圧、環境温度等）を測定して、測定結果に応じて結像特性を補償する機構が備えられている。
また、解像力を高めるために投影光学系の開口数が大きく設定され、その結果として焦点深度が浅くなっているため，斜入射方式の面位置測定系により基板としてのウエハ表面の凹凸の投影光学系の光軸方向の位置を測定（ウエハパターン面測定）し、この計測結果に基づいて露光中にウエハの表面を投影光学系の像面に合わせ込むオートフォーカス機構が備えられている。
従来はレチクルパターン面における投影光学系の光軸方向の凸凹測定は、ウエハ表面の凸凹測定ほど重要視されていなかった。なぜなら、レチクルパターン面の投影光学系における光軸方向のずれは、像面において１／（投影光学系の倍率の２乗）のずれ量となるからである。例えば、投影光学系の倍率が４倍の場合、レチクルパターン面における投影光学系の光軸方向の５０ｎｍのずれは、像面のずれに換算すると、約３ｎｍ程度である。

しかし、近年になって、レチクルの変形による結像誤差も次第に無視できなくなってきている。即ち、仮にレチクルのパターン面がほぼ一様に投影光学系側に撓むと、像面の平均的な位置も低下するため、デフォーカスが発生しやすくなる。
また、レチクルのパターン面が変形するとそのパターン面上のパターンの投影光学系の光軸に垂直な方向の位置も変化することがあり、このようなパターンの横ずれはディストーションの要因にもなる。
そのようなレチクルの変形を要因別に分類すると、（ａ）自重変形（ｂ）レチクルパターン面の平坦度（ｃ）レチクルをレチクルホルダに吸着保持する際の接触面の平面度により発生する変形（塵の挟み込みを含む）が考えられる。
これらによって生じる変形量は無視できなくなってきている。また、このようなレチクルの変形状態は、レチクル毎に、更には露光装置のレチクルホルダ毎に異なってくるため、レチクルの変形量を正確に測定するためには、例えば特開２００３−２６４１３６号公報（特許文献１）に示されているように、レチクルを実際に投影露光装置のレチクルホルダに吸着保持した状態で測定する必要がある。そこでは、ウエハパターン面測定をするための斜入射方式の焦点位置検出系が、レチクルステージ側にも配置されている。
レチクルパターン面測定、補償値の計算は次のように行われる。
予め、基準となるレチクルを用意し、レチクルステージとウエハステージを露光時と同様な状態にしてレチクルパターン面の複数点で測定を行う。この測定値よりレチクルパターン面の近似面を求める。次に投影光学系の像面位置を求め、レチクルパターン面の近似面と対応付けて記憶しておく。露光を行う際には、露光前処理としてユーザが使用するレチクルパターン面の複数点において測定を行い、測定結果からレチクルパターン面の近似面を計算する。この近似面を、予め求めておいた上述の基準レチクルパターン面の近似面と比較してずれ量を求め、投影光学系の像面位置のずれ量に換算する。
このずれ量の補償方法は以下の通りである。スキャン方向に関しては、ウエハステージの駆動により、非スキャン方向に関しては、投影レンズの駆動によりベストフォーカス位置での露光を可能にしている。

レチクルパターン面測定は、レチクルステージをスキャン方向へ、露光するときと同等のスピードでスキャン駆動させながら測定を行う。
ところで、レチクルステージは、リニアモータで駆動しており、ガイドの材質が鉄等の強磁性体であるために、エアスライド（静圧軸受装置）の予圧ユニットを構成する磁石の移動に伴ってガイドに渦電流が発生する。この渦電流によるガイドの発熱は無視できない量となりつつある。
このような連続的なレチクルステージスキャン動作によるステージ駆動部からの発熱や、照明光により昇温したレチクルからの発熱の影響で生じる、レチクルパターン面測定をするための斜入射方式の焦点位置検出系の温度変化により、計測誤差が発生する。例えば、熱によるレチクルパターン面測定値の計測誤差は、当該検出系の機械的構成等にも依るが、例えば、１０ｎｍ／０．１℃の関係がある。これを考慮して、前述した基準となるレチクルパターン面を測定した際に算出したレチクルパターン面の近似面は、スキャン速度ごとに記憶している。
レチクルパターン面の測定タイミングは、露光条件（例えばスキャン速度）を変更した場合や、レチクルを交換した場合であるが、露光するロット毎にレチクルを交換するタイミングなどが異なっている。即ち、少量生産用にウエハを数枚しか露光しない場合と、大量生産用に複数枚連続に露光する場合とでは、レチクルパターン面を測定するときの条件によって、レチクルパターン面測定をするための斜入射方式の面位置計測系（面位置計測手段または単に位置計測手段ともいう）やレチクルの温度が異なるため、レチクルパターン面測定値に誤差が生じてしまう。
特開２００３−２６４１３６号公報

そこで、本発明は、位置計測手段の温度変動による計測誤差を抑制することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明の露光装置は、投影光学系と、原版を保持し移動する原版ステージと、前記投影光学系の光軸に平行な方向において前記原版ステージに保持された原版のパターン面の位置を計測する位置計測手段とを有し、前記位置計測手段の計測結果に基づいて前記投影光学系を介して前記原版のパターンを基板に投影する露光装置であって、
前記位置計測手段の温度と前記位置計測手段の出力を補償するための補償値とを関係づける補償情報を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された補償情報に基づいて、前記位置計測手段の出力を補償して前記パターン面の位置計測値を得る補償手段とを有することを特徴とする。

さらに、本発明の露光装置は、前記温度を計測する温度計測手段を有することを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記露光装置による露光動作の履歴情報に基づいて、前記温度を推定する温度推定手段を有することを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記履歴情報は、前記原版ステージの駆動の履歴および前記原版に対する照明の履歴の少なくとも一方の情報を含むことを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記補償情報は、前記温度から前記補償値を算出するためのデータを含むことを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記補償手段は、前記温度に応じて異なる前記補償情報を用いることを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記補償情報は、前記温度から前記補償値を算出するための第１のデータと、所定温度の前記位置計測手段により得られた前記原版ステージ上の基準面の位置計測値としての第２のデータとを含み、前記補償手段は、前記温度に応じて、前記第１及び第２のデータを選択的に使用することを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、前記補償手段は、前記第２のデータと、前記パターン面計測毎に前記位置計測手段により得られた前記基準面の位置計測値のデータとに基づいて、前記位置計測手段の出力を補償して前記パターン面の位置計測値を得ることを特徴とする。

さらに、本発明の露光方法は、投影光学系の光軸に平行な方向において、原版を保持し移動する原版ステージに保持された原版のパターン面の位置を位置計測手段により計測する位置計測段階と、
前記位置計測段階における計測結果に基づいて前記投影光学系を介して前記原版のパターンを基板に投影する投影段階とを有する露光方法であって、
前記位置計測段階において、前記位置計測手段の温度と前記位置計測手段の出力を補償するための補償値とを関係づける補償情報に基づいて、前記位置計測手段の出力を補償して前記パターン面の位置計測値を得ることを特徴とする。
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて原版のパターンを基板に投影する投影段階を有することを特徴とする。

本発明によれば、位置計測手段の温度変動による計測誤差を抑制することができる。

以下、発明の実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は走査露光方法を用いるスリット・スキャン方式の本発明の実施例１の投影露光装置の部分概略図である。
レチクル（原版）Ｒは、光源１と、照明光整形光学系２からリレーレンズ８より成る照明光学系とにより長方形のスリット状の照明領域２１により均一な照度で照明され、スリット状照明領域２１内のレチクルＲの回路パターン像が投影光学系１３を介してウエハＷ上に転写される。
光源１としては、Ｆ２エキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザあるいはＫｒＦエキシマレーザ等のエキシマレーザ光源、金属蒸気レーザ光源、ＹＡＧレーザの高調波発生装置等のパルス光源、又は、水銀ランプと楕円反射鏡との組合せ等による連続発光光源等を用いることができる。この連続発光光源の場合、露光のオン又はオフは照明光整形光学系２〜８内のシャッタにより切り換えられる。但し、本実施例１では後述のように可変視野絞り用の可動ブラインド７Ａ，７Ｂが設けられるため、可動ブラインド７Ａ，７Ｂの開閉によって露光のオン又はオフを切り換えてもよい。

光源１からの照明光は、照明光整形光学系２により光束径が所定の大きさに設定されてフライアイレンズ３に達する。フライアイレンズ３の射出面には多数の２次光源が形成され、これら２次光源からの照明光は、コンデンサーレンズ４によって集光され、固定の視野絞り５を経て可変視野絞り用の可動ブラインド７Ａ，７Ｂに達する。図１に示される実施例１では視野絞り５は可動ブラインド７Ａ，７Ｂよりもコンデンサーレンズ４側に配置されているが、その逆のリレーレンズ系８側へ配置されてもよい。視野絞り５には、長方形のスリット状の開口部５Ａが形成され、この開口部５Ａを通過した光束は、リレーレンズ系８に入射される。長方形のスリット状の開口部５Ａの長手方向は奥行き方向（紙面に垂直な方向）と一致する。可動ブラインド７Ａ，７Ｂは後述の走査方向（Ｙ方向）の幅を規定する２枚の羽根である遮光板の可動ブラインド７Ａ，７Ｂ及び走査方向に垂直な非走査方向の幅を規定する２枚の図示されない羽根より構成される。
走査方向の幅を規定する羽根である遮光板の可動ブラインド７Ａ，７Ｂはそれぞれ駆動部６Ａ及び６Ｂにより独立に走査方向に移動されるように支持され、非走査方向の幅を規定する２枚の図示されない羽根もそれぞれ独立に駆動されるように支持される。
本実施例１では、固定の視野絞り５により設定されるレチクルＲ上のスリット状の照明領域２１内において、更に可動ブラインド７Ａ，７Ｂにより設定される所望の露光領域内にのみ照明光が照射される。

リレーレンズ系８は、両側テレセントリックな光学系であり、レチクルＲ上のスリット状の照明領域２１ではテレセントリック性が維持される。
レチクルＲはレチクルステージＲＳＴに保持される。レチクルステージＲＳＴは干渉計２２で位置を検出し、レチクルステージ駆動部１０により駆動される。レチクルＲの下部には光学素子Ｇ１が保持され、レチクルステージＲＳＴ走査駆動時にはレチクルＲと共に走査される。スリット状の照明領域２１内で且つ可動ブラインド７Ａ，７Ｂにより規定されたレチクルＲ上の回路パターンの像が、投影光学系１３を介してウエハＷ上に投影露光される。
投影光学系１３の光軸に垂直な２次元平面内で、スリット状の照明領域２１に対するレチクルＲの走査方向を＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）として、投影光学系１３の光軸に水平な方向をＺ方向とする。
この場合、レチクルステージＲＳＴはレチクルステージ駆動部１０に駆動されてレチクルＲを走査方向（＋Ｙ方向又は−Ｙ方向）に走査し、可動ブラインド７Ａ，７Ｂの駆動部６Ａ，６Ｂ及び非走査方向用の駆動部の動作は可動ブラインド制御部１１により制御される。レチクルステージ駆動部１０及び可動ブラインド制御部１１の動作を制御するのが、装置全体の動作を制御する主制御部１２である。

レチクルステージＲＳＴに保持された光学素子Ｇ１と投影光学系１３の間にはレチクルパターン面測定装置ＲＯ（単に計測手段ともいう）が構成される。
一方、ウエハＷは図示されないウエハ搬送装置によりウエハステージＷＳＴに搬入された後、保持され、ウエハステージＷＳＴは、投影光学系１３の光軸に垂直な面内でウエハＷの位置決めを行うと共にウエハＷを±Ｙ方向に走査するＸＹステージ、及びＺ方向にウエハＷの位置決めを行うＺステージ等より構成される。ウエハステージＷＳＴの位置は干渉計２３により検出される。
ウエハＷの上方には、オフ・アクシス方式のアライメントセンサ１６が構成される。アライメントセンサ１６により、ウエハＷ上のアライメントマークが検出され、制御部１７により処理され、主制御部１２に送られる。主制御部１２は、ウエハステージ駆動部１５を介してウエハステージＷＳＴの位置決め動作及び走査動作を制御する。
レチクルＲ上のパターン像をスキャン露光方式で投影光学系１３を介してウエハＷ上の各ショット領域に露光する際には、視野絞り５により設定されるスリット状の照明領域２１に対して−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に、レチクルＲを速度ＶＲで走査する。また、投影光学系１３の投影倍率をβとして、レチクルＲの走査と同期して、＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に、ウエハＷを速度ＶＷ（＝β・ＶＲ）で走査する。これにより、ウエハＷ上のショット領域にレチクルＲの回路パターン像が逐次転写される。

次に、図２を参照してレチクルパターン面測定装置ＲＯについて説明する。
まず、レチクルパターン面測定装置ＲＯの基本的な検出原理を説明すると、被検面であるレチクルＲのパターン面Ｒ１に光束を斜め方向から照射し、被検面で反射した光束の所定面上への入射位置を位置検出素子で検出し、その位置情報から被検面のＺ方向（投影光学系１３の光軸方向）の位置情報を検出する。
図２にでは一系統についてのみ図示しているが、走査方向とほぼ直交する方向に配列された複数の光束を被検面上の複数の計測点に投影し、各々の計測点で求めたＺ方向の位置情報を用いて被検面の傾き情報を算出する。
更に、レチクルＲが走査されることにより走査方向にも複数の計測点でのＺ方向の位置情報が計測出来る。計測の際には、レチクルステージＲＳＴの走査速度に依らず、常にレチクルＲの同一の計測点の計測が実施可能となるように、図１のレチクルステージ制御部１０とレチクルパターン面測定制御部９が同期をとっている。このようにして得られた位置情報より、レチクルＲのパターン面Ｒ１の面形状が算出可能となる。

次に、図２に示されるレチクルパターン面測定装置ＲＯの各構成要素について説明する。
レチクルパターン面測定装置ＲＯ自体は、不図示の定盤上に固定されている。レチクルパターン面測定装置ＲＯの光源部３０は、発光光源３１等から成る。
発光光源３１はレチクル面位置検出用の発光光源で、発光光源３１には、レチクル材質に対して斜入射で十分な反射光量を得るために、可視から赤外光を発生するＬＥＤを使用する。駆動回路３２は、発光光源３１から発せられる光の強度を任意にコントロールするように構成される。発光光源３１から発せられた光は、コリメーターレンズ３３、集光レンズ３４によって光ファイバー等の光伝達手段３５に導かれる。光伝達手段３５から発せられた光束は照明レンズ３６によりスリット３７を照明する。スリット３７上にはレチクルＲのパターン面Ｒ１の面位置計測用マーク３７Ａが施され、面位置計測用マーク３７Ａは結像レンズ３８によりミラー３９を介して被検面であるレチクルＲのパターン面Ｒ１上に投影される。結像レンズ３８によりスリット３７とレチクルＲのパターン面Ｒ１の表面は光学的な共役関係になる。
図２では説明し易くするために主光線のみが示される。レチクルＲのパターン面Ｒ１に結像したマーク像に基づく光束はレチクルＲのパターン面Ｒ１で反射し、ミラー４０を介して結像レンズ４１により再結像位置４２上にマーク像を再結像する。再結像位置４２に再結像したマーク像に基づく光束は拡大光学系４３により集光されて位置検出用の受光素子４４上に略結像する。受光素子４４からの信号は図示されないレチクル面位置信号処理系で計測処理され、被検面であるレチクルＲのパターン面Ｒ１のＺ方向位置、及び傾きの情報として処理される。
図２は断面図であるため、レチクルパターン面測定装置の光学系を一系統しか図示していないが、実際には複数系統配置している。また、図２ではレチクルパターン面測定装置ＲＯの検出光の入射面を、当該断面図の断面としたが、これに限定するものでは無く、入射面の配置は適宜変更可能である。

次に、計測光路を含むレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化による計測誤差を補償する方法について説明する。
レチクルパターン面測定装置ＲＯの温度とは、例えば、図２に示される計測光路内、特に、結像レンズ３８から結像レンズ４１までの光路内の雰囲気温度を指す。また、例えば、レチクルステージの所定部分の温度やレチクルステージと投影レンズとの間の所定領域の雰囲気温度等、レチクルステージ駆動、照明光等により変化するレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度と相関のある温度であってもよい。当該温度を測定するため、例えば、偏向ミラー３９または４０の近傍に温度計１４を配置するのが好ましい。なお、温度測定点は、図２のように一点でも良いし、複数点あっても良い。
レチクルパターン面測定装置ＲＯの温度ｔと、レチクルパターン面測定装置ＲＯによりレチクルＲの高さを計測した値Ｚとの関係は、真値Ｚｒが計測できる温度を基準温度Ｔｓとしたとき、図３に示される。
即ち、レチクルパターン面測定装置の計測値上昇率をδ(＝Ｚ/t)としたとき、
Ｚ=δ・(ｔ-Ｔｓ)+Ｚｒ ・・・（１）
で表される。
基準温度Ｔｓからの温度差が大きいほど、真値Ｚｒからの計測誤差が大きくなる。このレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度は、照明光エネルギー量、レチクルステージスキャン速度、連続スキャン回数、ウエハサイズ、ショット数、ウエハ交換時間等により、常に変化する。
レチクルパターン面測定装置ＲＯの温度ｔの測定は、リアルタイムに行っても良いし、レチクルパターン面測定装置ＲＯによりレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測するタイミングに行っても良い。レチクルパターン面測定装置ＲＯでレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測するタイミングは、ウエハＷ毎、レチクルＲ交換毎、レチクルステージ速度変更毎、スキャン露光中のリアルタイム計測など数パターン考えられるが、いずれの場合も、レチクルパターン面測定装置ＲＯによる計測値Ｚは、測定したレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度ｔから式（１）を用いて補償され、補償値Ｚｒが得られる。

例えば、ウエハ露光開始前毎にレチクルパターン面測定装置ＲＯでレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測する場合について説明する。
ある照明光エネルギーで露光しているときの２つの露光パターンＡおよびＢを考えた場合のレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化のモデル（以下、温度上昇モデルと呼ぶ。）が図４に示される。
Ａはスキャン速度が大きい場合であり、Ｂはスキャン速度が小さい場合が示される。
Ｔａ、Ｔｂは一個のウエハの露光にかかる時間であり、Ｔｉは次のウエハＷを露光開始するまでの時間（ウエハＷの交換時間等）であり、このときにレチクルパターン面測定装置ＲＯでレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測する。
図４に示されるように、基準温度Ｔｓの時にレチクルパターン面測定装置ＲＯでレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測した時と、インターバルＴｉ区間でレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測した時とでは温度ｔが異なるため、図３に示されるようにレチクルパターン面測定装置ＲＯの計測値に、温度変化による計測誤差が生じ、ウエハステージのＺ方向位置の誤った駆動補償値がセットされる。これを防ぐためには、インターバルＴｉの時間を広げ、温度ｔが基準温度Ｔｓに落着いた後にレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測すれば良いのだが、広げた時間分スループットを落とすことになる。
よって、温度ｔが基準温度Ｔｓに落着くまで待つのではなく、レチクルパターン面測定装置ＲＯによりレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測する時のレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度ｔの計測値から式（１）を用いてレチクルパターン面測定装置ＲＯの計測値の補償を行う。
なお、レチクルパターン面測定装置ＲＯの出力値の補償に用いられる計測値変化率δの値は、レチクルパターン面測定制御部９に構成されたメモリ（記憶手段）等に記憶しておけばよく、また、計測値の補償演算は、例えばレチクルパターン面測定制御部９により行われる。

実施例１のように、露光装置毎にレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度を計測するための高速温度計を設置し、リアルタイムに温度測定を行い、常時レチクルパターン面測定装置ＲＯの計測値補償を行っても良いが、露光装置毎に高速温度計を設置するのは、コストアップに繋がる。
そこで、装置の調整段階において、予めレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度を計測するための高速温度計を１以上設置し、連続スキャン露光動作に伴うレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化を、複数の露光条件でモニタリングし、温度上昇モデルの作成を行い、温度上昇モデルが完成した後、調整段階に予め設置した高速温度計を取りはずすことも可能である。
前記複数の露光条件とは、照明光エネルギー量、ウエハサイズ、ショット数、レチクルステージスキャン速度・回数、ウエハＷの交換時間等のパラメータにより特定されるものであって、さらに、これらのパラメータに依存した露光動作の履歴によって特定されるものである。温度上昇モデルの作成は、図４に示されるようにウエハ露光中のリアルタイムな温度上昇モデルを作成してもかまわないが、ウエハ露光開始前毎にレチクルパターン面測定装置ＲＯでレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測する場合、図５に示されるようにウエハ枚数単位（ウエハ毎にレチクルパターン面測定装置ＲＯでレチクルＲのパターン面Ｒ１を１回計測する際の計測タイミング）で温度上昇モデルを作成し記憶しても良い。このように想定される露光パターン（露光条件）毎に温度上昇モデルを作成して記憶しておけば、露光時に当該モデルを用いてレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度ｔを決定（推定）し、式（１）によりレチクルパターン面測定装置ＲＯの計測値の補償を行うことができる。なお、当該モデルの記憶は、レチクルパターン面測定制御部９に構成されたメモリ（記憶手段）等により行われ、計測値の補償演算は、例えばレチクルパターン面測定制御部９により行われる。

また、温度上昇モデルはシミュレーションで求めても良い。例えば、リアルタイムなシミュレーションモデルの場合について説明する。
レチクルステージスキャン速度とレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化との関係が図６に示され、照明光エネルギーとレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化との関係が図７に示される。
このようにレチクルステージスキャン速度および照明光エネルギーそれぞれの影響によるレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化を別々に露光条件に応じて複数記憶し、スキャン露光時のレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化を、図６、７に示される関係を用いて、図８に示されるように算出しても良い。
なお、当然、シミュレーションでは、図５で示されるように、長時間のレチクルステージスキャン動作や照明の際に温度上昇が飽和することも考慮に入れる。
また、レチクルパターン面測定装置ＲＯの温度下降モデルも記憶することで、露光作業を止めた場合においても有効である。なお、温度上昇モデルおよび温度下降モデルを総称して温度変化モデルと称するものとする。

レチクルパターン面測定装置ＲＯの計測値を補償する方法としては、図９に示されるように、レチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化量に閾値Ｔｈを設け、閾値Ｔｈの上限をＴｈ#ｍａｘ、下限をＴｈ#ｍｉｎとしたとき、温度領域毎に補償態様を変更することが可能である。
例えば、レチクルパターン面測定装置ＲＯでレチクルＲのパターン面Ｒ１を計測する時のレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度Ｔｍが、
Ｔｍ ＜ Ｔｈ#ｍｉｎ または Ｔｍ ＞ Ｔｈ#ｍａｘ ・・・（２）
の場合は、式（１）と同様の
Ｚ＝δ(Ｔｍ−Ｔｓ)＋Ｚｒ ・・・（３）
を用いて算出する。
次に、
Ｔｈ#ｍｉｎ ≦ Ｔｍ ≦ Ｔｈ#ｍａｘ・・・（４）
のように、レチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化が小さい場合について以下に説明する。

レチクルステージＲＳＴを垂直方向から見た概略図が図１０に示される。
Ｐ１、Ｐ２は平坦な基準プレートである。この二つの基準プレートＰ１、Ｐ２は、レチクルステージＲＳＴの走りのキャリブレーションや、投影光学系１３のベストフォーカス位置とウエハＷ表面との間隔を高精度に計測する光オートフォーカス計測系のキャリブレーションなどに使われる。レチクルＲの下面であるパターン面Ｒ１には回路パターンＲ２があり、照明領域２１内の回路パターンＲ２の像がウエハＷ上に投影露光される。
まず、式（１）を用いた場合の基準温度Ｔｓで、基準プレートＰ１またはＰ２の任意の位置をレチクルパターン面測定装置ＲＯで計測した時の計測値Ｚｐｔｓを記憶しておく。レチクルパターン面測定装置ＲＯでレチクルＲの下面であるパターン面Ｒ１を計測する毎に前記基準プレート高さＺｐを計測し、Ｚｐｔｓとの差分を管理する。レチクルＲの下面であるパターン面Ｒ１の計測値がＺｍの場合、計測値の補償値Ｚｒは式（５）より求めることができる
Ｚｒ＝Ｚｍ＋(Ｚｐｔｓ−Ｚｐ) ・・・（５）
この式（５）のようにしてレチクルパターン面測定装置ＲＯの計測値を補償することが可能である。なお、レチクルパターン面測定装置ＲＯで計測する基準プレートＰ１またはＰ２の高さは、レチクルＲと略同一の高さであることが好ましいが、必ずしもその必要は無い。
また式（２）、（４）におけるような閾値を用いず、式（３）または式（５）を適宜選択可能に構成することも可能である。
以上説明した実施形態によれば、レチクルステージを駆動させる為のリニアモータ等の発熱あるいは照明光エネルギー等の影響によるレチクルパターン面測定装置ＲＯの温度変化に依存したレチクルパターン面測定装置ＲＯの計測値変動（計測誤差）を高精度に補償することができる。
次に上記の露光装置を利用したデバイス製造プロセスの例として、半導体デバイスの製造プロセスを説明する。

図１１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なう。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。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、上記のマスクとウエハを用いて、リソグラフィ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なう。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。

図１２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（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記の露光装置によって回路パターンを感光剤が塗布されたウエハに転写して潜像パターンを形成する。ステップ１７（現像）ではウエハ上の感光剤に形成された潜像パターンを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像により形成されたパターンをマスクとしてエッチングを行なう。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なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の露光装置の説明図である。 レチクルパターン面測定装置の構成図である。 レチクルパターン面測定装置の計測経路である焦点位置検出系内の温度によるレチクルパターン面測定装置の計測値の誤差の説明図である。 時間に対するレチクルパターン面測定装置の計測経路である焦点位置検出系内の温度の説明図である。 ウエハ枚数に対するレチクルパターン面測定装置の計測経路である焦点位置検出系内の温度の説明図である。 レチクルステージスキャン速度とレチクルパターン面測定装置の計測経路である焦点位置検出系内の温度変化の説明図である。 照明光エネルギーとレチクルパターン面測定装置の計測経路計である焦点位置検出系内の温度変化の説明図である。 レチクルステージスキャン速度と照明光エネルギーによるレチクルパターン面測定装置の計測経路である焦点位置検出系内の温度変化の説明図である。 レチクルパターン面測定装置の計測経路である焦点位置検出系内の温度に任意閾値を用いた場合の説明図である。 レチクルステージ平面の説明図である。 半導体デバイスの製造プロセスを示す図である。 図１１のウエハプロセスの詳細を示す図である。

符号の説明

１：光源、２：照明系整形光学系、３：フライアイレンズ、４：コンデンサーレンズ、５：視野絞り、６Ａ，６Ｂ:可動ブラインド駆動部、７Ａ，７Ｂ：可動ブラインド、８：リレーレンズ、９：レチクルパターン面測定制御部、１０：レチクルステージ駆動部、１１：可動ブラインド制御部、１２：主制御部、１３：投影光学系、１４温度計、１５：ウエハステージ制御部、１６：オフ・アクシス方式のアライメントセンサ、１７：制御部、２１：照明領域、２２，２３：干渉計、３０：レチクルパターン面測定装置の光源部、３１：レチクル面位置検出用の発光光源、３２：駆動回路、３３：コリメーターレンズ、３４：集光レンズ、３５：光伝達手段、３６：照明レンズ 、３７：スリット、３７Ａ：マーク、３８，４１：結像レンズ、３９，４０：ミラー、４２：再結像位置、４３：拡大光学系、４４：受光素子、ＲＳＴ：レチクルステージ、ＷＳＴ：ウエハステージ、Ｇ１：補償光学素子、Ｒ：レチクル、Ｗ：ウエハ、ＲＯ：レチクルパターン面測定装置。

Claims (10)

1. 投影光学系と、原版を保持し移動する原版ステージと、前記投影光学系の光軸に平行な方向において前記原版ステージに保持された原版のパターン面の位置を計測する位置計測手段とを有し、前記位置計測手段の計測結果に基づいて前記投影光学系を介して前記原版のパターンを基板に投影する露光装置であって、
   前記位置計測手段の温度と前記位置計測手段の出力を補償するための補償値とを関係づける補償情報を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された補償情報に基づいて、前記位置計測手段の出力を補償して前記パターン面の位置計測値を得る補償手段と
   を有することを特徴とする露光装置。
2. 前記温度を計測する温度計測手段を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記露光装置による露光動作の履歴情報に基づいて、前記温度を推定する温度推定手段を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記履歴情報は、前記原版ステージの駆動の履歴および前記原版に対する照明の履歴の少なくとも一方の情報を含むことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記補償情報は、前記温度から前記補償値を算出するためのデータを含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. 前記補償手段は、前記温度に応じて異なる前記補償情報を用いることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
7. 前記補償情報は、前記温度から前記補償値を算出するための第１のデータと、所定温度の前記位置計測手段により得られた前記原版ステージ上の基準面の位置計測値としての第２のデータとを含み、前記補償手段は、前記温度に応じて、前記第１及び第２のデータを選択的に使用することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記補償手段は、前記第２のデータと、前記パターン面計測毎に前記位置計測手段により得られた前記基準面の位置計測値のデータとに基づいて、前記位置計測手段の出力を補償して前記パターン面の位置計測値を得ることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
9. 投影光学系の光軸に平行な方向において、原版を保持し移動する原版ステージに保持された原版のパターン面の位置を位置計測手段により計測する位置計測段階と、
   前記位置計測段階における計測結果に基づいて前記投影光学系を介して前記原版のパターンを基板に投影する投影段階とを有する露光方法であって、
   前記位置計測段階において、前記位置計測手段の温度と前記位置計測手段の出力を補償するための補償値とを関係づける補償情報に基づいて、前記位置計測手段の出力を補償して前記パターン面の位置計測値を得ることを特徴とする露光方法。
10. 請求項１乃至８のいずれかに記載の露光装置を用いて原版のパターンを基板に投影する投影段階を有することを特徴とするデバイス製造方法。

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