JP2009277711A - 露光装置、補正方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
斜入射の角度、レジストの種類及び膜厚、測定機種、測定のアルゴリズムなどに起因する誤差を取り除き、計測法としての絶対値精度を向上させるようにした技術を提供する。
【解決手段】
原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、制御部とを具備する露光装置であって、制御部は、光軸方向における基板ステージの位置を段階的に変えながら各位置で基板に形成された第１のマークの像の線幅と第２のマークの像の位置とを測定した結果を取得し、第１のマークの像の線幅変化の極値が測定された光軸方向における位置で基板ステージに保持された基板に形成された第２のマークの像における位置ずれ量を導出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等をリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置の投影光学系の光学特性、例えば、波面収差や光軸方向のフォーカス位置を種々の収差計測法を使用して計測する技術に関する。

投影光学系の波面収差を測定する方法は、特許文献１及び特許文献２で提案されている（以下、ＩＳＩ法と呼ぶ）。この他、特許文献３及び特許文献４で提案される手法により斜入射照明し、特殊な回折格子マークの像の位置ずれからＺｅｒｎｉｋｅ係数を算出する方法がある（以下、ＺＥＸ法と呼ぶ）。また、特許文献５のようなパターン転写用マスク（以下、マスクと呼ぶ）のパターン面の反対側にピンホールを設けて斜入射照明し、特殊な回折格子マークの像の位置ずれを複数点計測し、波面収差を算出する方法（以下、ＳＰＩＮ法と呼ぶ）などがある。
米国特許第５８２８４５５号明細書 米国特許第５９７８０８５号明細書 特開２００３−１７８９６８号公報 特開２００３−３１８０９０号公報 国際公開第０３／０８８３２９号パンフレット

上述したＩＳＩ法、ＺＥＸ法、ＳＰＩＮ法などにおいては、一般に、位置ずれ測定するための収差計測用マークを基板（以下、ウエハと呼ぶ）上の感光性材料（以下、レジストと呼ぶ）に焼き付けて多数作成する。そして、オーバーレイ測定機などを用いてそれらマークの像（以下単に、マークと言う場合もある）の位置ずれを測定し、その測定値を計算処理してＺｅｒｎｉｋｅ係数などを算出する。

このようなマークを焼き付けるためのマスクにおいては、マスク上にピンホール或いは特殊な形状の開口が設けられている。これらピンホール或いは開口を用いてマークを照明する場合、その多くは投影光学系の光軸方向に対して非対称な角度分布（以下、斜入射と呼ぶ）による照明となってしまい、レジストに焼き付けられたマークの断面が斜め形状となる。オーバーレイ測定機を用いて断面が斜め形状になったマークを含む計測マークを測定した場合、測定誤差（以下、測定だまされと呼ぶ）が発生する場合がある。このことについて、ＳＰＩＮ法或いはＩＳＩ法を例に挙げて説明する。

ＳＰＩＮ法或いはＩＳＩ法においては、図１１に示すように、マスク上のピンホールからの斜入射照明により、マーク群Ｐｗ（図１２ａ参照）をレジストに焼き付ける。また、別の斜入射照明ではないＲｅｆｅｒｅｎｃｅマーク群Ｒｗ（図１２ｂ参照）をＰｗに重ねて焼き付ける。そして、このようにして形成された収差計測用マークユニットＳｗ内の一つ一つの重ね合わせマークＢｗについて、その相対位置ずれをオーバーレイ測定機などにより測定し、その測定値を計算処理することにより波面収差を算出する。

オーバーレイ測定機では一般に、図１３ａに示すように、スコープによりウエハ表面上の真上からマークを観察し、その観察により得られた測定波形情報を用いて測定値を出力する。例えば、図１３ｂに示すように、Ｂｗを構成するマークのうち、マークＢｗ１とマークＢｗ２の測定波形が非対称であれば、オーバーレイ測定機などを用いた測定では、Ｂｗ１とＢｗ２の方向Ｖにおける測定値において、測定だまされが発生してしまう。

ところで、ＳＰＩＮ法或いはＩＳＩ法では、図１２ａに示すマーク群Ｐｗにおいて、マークの半径方向に沿って斜入射角度が異ってくる。例えば、図１２ａの半径Ｒ方向に存在する各マークの斜入射角度は、図１４に示すように、半径が大きくなる方向、つまり投影光学系の瞳周辺をサンプリングしているマークほど斜入射角度が大きくなり、これに伴ってレジスト内のマーク断面の傾斜角度も大きくなる。また、瞳中心対称に傾斜の向きが逆になる。従って、図１２ｃのマーク群Ｓｗ内のマークＢｗにおいて、例えば、マークＢｗ１とマークＢｗ２の測定波形が非対称となり、方向Ｖにおける測定値において、測定だまされが発生してしまう。

ＳＰＩＮ法或いはＩＳＩ法においては、半径が大きくなる方向に沿って斜入射角度が徐徐に大きくなるため、測定だまされ量も徐徐に変化する。このだまされ量をＺｅｒｎｉｋｅ係数に換算した場合、球面収差項の誤差となる。ここで、球面収差項の誤差について、より詳しく説明する。測定だまされ量は、瞳中心に対してほぼ倍率的な分布となるため、このだまされ量を含む全測定値を計算処理した結果は、フォーカス成分を表す低次球面収差項のＺｅｒｎｉｋｅ係数のだまされを含む。これは、フォーカス成分を表す低次球面収差項は、その微分波面が瞳中心に対して倍率成分となるからである。低次球面収差項は、フォーカス成分を表すものであるが、他の高次球面収差項のＺｅｒｎｉｋｅ係数は、フォーカス成分、すなわち低次球面収差項に対して、投影光学系のＮＡや光源波長などに応じたある一定の敏感度を有している。従って、全球面収差項のＺｅｒｎｉｋｅ係数を算出し、その値と他の投影光学系のＺｅｒｎｉｋｅ係数とを比較する場合、Ｚｅｒｎｉｋｅ係数は、ある基準となるフォーカス位置での値である必要がある。例えば、フォーカスがゼロの位置での値になるように、高次球面収差項のＺｅｒｎｉｋｅ係数を計算補正する。このとき、フォーカス値に応じてＺｅｒｎｉｋｅ係数を計算補正することになるが、フォーカス値自体が上述した測定だまされの影響を受けているため、高次球面収差項もそれに従っただまされの影響を受けてしまうことになる。

マークＢｗ１及びマークＢｗ２は、それぞれのマーク自身についても、断面が斜め形状になっており、例えば、図１５に示すように両端が非対称となる測定波形が得られる。そのため、例えば、マークＢｗ１の単独の相対位置ずれを測定する場合にも同様の問題が発生してしまう。測定だまされの大きさは、斜入射の角度、レジストの種類及び膜厚、測定機種、測定のアルゴリズムによって異なってくる。また、測定だまされは、マークがレジストに焼き付けられた場合だけでなく、潜像状態におけるマークの測定においても発生し得る。

また、ＳＰＩＮ法或いはＩＳＩ法においては、マーク群Ｓｗ内のあるマーク、例えば、図１６に示すマークＤｗにおいて、計測方向に対となるマーク、例えば、マークＤｗ１、マークＤｗ２の線幅が異なる場合がある。この場合、斜入射照明起因のマークの非対称性とあいまって、線幅差が測定だまされを助長することがある。

近年、露光装置本体上の投影光学系の収差計測については、ＳＰＩＮ法、ＩＳＩ法、ＺＥＸ法といった収差計測法が広く使われており、これらの計測法により投影光学系の性能を保証する場合も多い。そして、その性能保証の規格については年々厳しくなっており、上述した測定だまされによる誤差を無視できない段階に来ている。

そこで、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、斜入射の角度、レジストの種類及び膜厚、測定機種、測定のアルゴリズムなどに起因する誤差を取り除き、計測法としての絶対値精度を向上させるようにした技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様による露光装置は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、制御部とを具備し、前記制御部は、光軸方向における基板ステージの位置を段階的に変えながら各位置で基板に形成された第１のマークの像の線幅と第２のマークの像の位置とを測定した結果を取得し、前記第１のマークの像の線幅変化の極値が測定された前記光軸方向における位置で前記基板ステージに保持された基板に形成された前記第２のマークの像における位置ずれ量を導出することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、収差計測用マークの像の測定結果に応じて投影光学系の収差を補正する補正方法であって、光軸方向における基板ステージの位置を段階的に変えながら各位置で基板に形成された第１のマークの像の線幅と第２のマークの像の位置とを測定する工程と、前記第１のマークの像の線幅変化の極値が測定された前記光軸方向における位置で前記基板ステージに保持された基板に形成された前記第２のマークの像における位置ずれ量を導出する工程と、前記導出された位置ずれ量を用いて前記収差計測用マークの像の測定結果を補正することにより前記投影光学系の収差を補正する工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様は、デバイス製造方法であって、請求項１記載の露光装置によって基板を露光する工程と、前記基板を現像する工程とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、斜入射の角度、レジストの種類及び膜厚、測定機種、測定のアルゴリズムなどに起因する誤差を取り除くことができるため、計測法としての絶対値精度を向上させられる。

以下、本発明に係わる露光装置、補正方法及びデバイス製造方法の一実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

始めに、図１を用いて、本発明の一実施の形態に係わる露光装置１０における構成の一例について説明する。

露光装置１０は、感光性材料（以下、レジストと呼ぶ）が塗布された基板（以下、ウエハと呼ぶ）Ｐへ原版（以下、マスクと呼ぶ）Ｍに形成されたパターンを投影してウエハＰに転写する。露光装置１０は、光源１５、照明光学系１４、原版ステージ１３、投影光学系１２、基板ステージ１１及び制御部１７、等を具備して構成される。

原版ステージ（以下、マスクステージと呼ぶ）１３は、マスクＭを保持する。なお、マスクＭは、投影光学系１２の物体面に配置される。光源１５は、ウエハＰの露光のため使用される光線Ｌを発生する。光源１５から射出された光線Ｌは、反射ミラー１６で反射されて照明光学系１４に提供される。照明光学系１４は、光源１５からの光線ＬをマスクＭに照射させる。この照射によりマスクＭから射出された光線Ｌは、投影光学系１２を介して基板、すなわちウエハＰに結像する。ウエハＰの表面には、マスクＭのパターン像が形成される。露光装置１０は、不図示の駆動機構により基板ステージ（以下、ウエハステージと呼ぶ）１１を駆動させることによって、ウエハＰを２次元的にステップ移動させる。つまり、露光装置１０は、ウエハＰをステップ移動させながらウエハＰの各ショット領域を順次露光することによって、ウエハＰの各ショット領域にマスクＭのパターンを逐次転写する。この上述した露光装置１０における処理は、制御部１７により統括的に制御されることになる。なお、制御部１７に相当する処理機能が、露光装置１０外部に設けられたコンピュータにより実現されても構わない。

また、露光装置１０には、オーバーレイ測定機２０が設けられる。オーバーレイ測定機２０は、露光装置１０の外部（外付けタイプ）に設けられてもよいし、内部（内蔵タイプ）に設けられていてもよい。オーバーレイ測定機２０は、例えば、スコープによりウエハＰ表面上の真上からウエハＰに形成されたマークの像（以下、単にマークの像と言う場合もある）を観察し、その観察により得られた測定波形情報を用いて測定値を出力する。なお、本実施形態においては、ウエハに形成されたマークと表現した場合、レジストに形成されたマークをも含めた概念で用いる。

（実施形態１）
ここで、実施形態１について説明する。実施形態１においては、ＳＰＩＮ法又はＩＳＩ法を用いて、図１に示す露光装置１０における投影光学系１２の収差を補正する場合について説明する。

本実施形態においては、ＳＰＩＮ法又はＩＳＩ法における従来の波面収差計測に使用する収差計測用マーク群、すなわち収差計測用マークユニットとは別に、校正用マークユニットのパターンをマスク上に準備する。校正用マークユニットは、第１のマークとして測定だまされ計測用マークと、第２のマークとして補正を行なうための校正用マークとを含む。このようなマークを含む校正用マークユニットは、図２に示すように、マスク上のピンホールからの斜入射照明によりレジストに焼き付けられる。校正用マークユニットは、例えば、図３ａのＲ方向において、ピンホールと水平方向に所定の位置関係を有して配置される。このＲ方向におけるいくつかのマーク位置それぞれにおいて、図３ｂに示すＰｗａを準備する。具体的には、ピンホールとマークとの水平方向における間隔Ｓｐをいくつか変えた配置、つまり斜入射角度をいくつか変えた配置のものを準備する。この場合、間隔Ｓｐは、図３ａに示すサンプリングピッチｐの整数倍であることが望ましい。このようなＰｗａをいくつかの半径方向にそれぞれ準備する。例えば、Ｒ２方向においては、図３ｃに示すＰｗａ２のような配置となる。

露光装置１０は、ウエハを光軸方向に沿って段階的に駆動させながら、この校正用マークユニットをウエハ、より詳細にはレジストに焼き付ける。ここで、マークＭｓではウエハ面（基板面）に平行な面における位置ずれが計測され、マークＭｃでは線幅変化が計測される。位置ずれと線幅変化の測定には、例えば、オーバーレイ測定機２０を用いればよい。

図４を用いて、マークＭｓ及びマークＭｃの構造の一例ついて説明する。

マークＭｓは、例えば、Ｍｓ１のようにｏｕｔｅｒのマークが収差に反応して位置ずれを発生するマーク（以下、Ｙマークと呼ぶ）から構成される。例えば、ＳＰＩＮ法においては、Ｙマークは特殊な回折格子マークとなる。ｉｎｎｅｒのマークは、収差に対し位置ずれを起こさないＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークであり、例えば、数ｕｍ程度の線幅の孤立パターンから構成される。なお、Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅマークは、Ｍｓ２に示すように、矩形のＢｏｘマークであってもよい。また、マークＭｓは、ｏｕｔｅｒとｉｎｎｅｒのマークの種類は逆であってもよい。

マークＭｃは、例えば、Ｍｃ１に示すように縦、横それぞれの方向において、片側のｏｕｔｅｒと片側のｉｎｎｅｒマークがＹマークとなっており、もう片側はＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークと同一のマークである。また、Ｍｃ２のようにｉｎｎｅｒとｏｕｔｅｒのいずれか１辺がＹマークであり、残りはＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークであってもよい。更に、Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅマークの一部は、Ｍｃ３のように矩形のＢｏｘマークであってもよい。なお、マークＭｃ２及びマークＭｃ３においては、ｉｎｎｅｒとｏｕｔｅｒのマークの種類は逆であってもよい。

これらマークＭｓ、マークＭｃを形成するためのＹマークとＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークのパターンは、マスク上で異なる場所（位置）、又は異なるマスクに配置される。露光装置１０では、このようなマスクを照射し、Ｙマークを焼き付けた後、ウエハステージ１１を駆動させ、そのＹマークにＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークを重ねて焼き付ける。これにより、図４に示すようなｉｎｎｅｒとｏｕｔｅｒとから構成されるオーバーレイ測定用重ね合わせマークをウエハ、より詳細にはレジストに形成する。なお、ＹマークとＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークの焼付け順は逆であってもよい。また、マークＭｃについては、ＹマークとＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークとが初めからマスク上でオーバーレイ測定マークのパターンとして形成されていてもよい。

露光装置１０において、ウエハステージ１１を光軸方向に沿って駆動させ、フォーカスを段階的に変えながらＹマークを焼き付けた場合、マークＭｓのＹマークは、斜入射照明（光軸方向に対して非対称な角度分布を有する光による照明）により形成される。そのため、Ｙマークには、位置ずれが発生する。この結果、Ｙマークの断面は斜め形状になり、オーバーレイ測定機２０で測定した場合には、両端が非対称となる測定波形が得られる。そのため、このＹマークとＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークとを重ね合わせたマークをオーバーレイ測定機２０で測定した場合には、位置ずれが検出されることになる。マークＭｃの場合は、２つのピンホールからの入射であり、斜入射照明とはならないため、フォーカスによる位置ずれは起きないが、フォーカスによるＹマークの線幅変化が発生する。

Ｙマークとしては、例えば、ＳＰＩＮ法或いはＩＳＩ法でそれぞれ用いられる収差計測用マークを使用すればよい。マークＭｃのＹマークは、フォーカスによる線幅変化率が大きいマークが望ましく、ＳＰＩＮ法の場合は、上述した特殊な回折格子マークが好適であるが、孤立パターンであってもよい。

マークＭｃの線幅変化は、例えば、図５に示すように、形成されたマークのｉｎｎｅｒ及びｏｕｔｅｒに存在する一つ一つの端（以下、エッジと呼ぶ）に着目して測定を行なう。図５に示すマークＭｃをＶ方向に見ると、エッジａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈが存在する。例えば、エッジｃ、ｆ、ａ、ｈに着目し、エッジｃ、ｆをｉｎｎｅｒとして測定し、エッジａ、ｈをｏｕｔｅｒとして測定し、位置ずれＳ１を得る。次に、エッジｄ、ｅ、ｂ、ｇに着目し、エッジｄ、ｅをｉｎｎｅｒとして測定し、エッジｂ、ｇをｏｕｔｅｒとして測定し、位置ずれＳ２を得る。ここで、例えば、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを各エッジの座標とし、ｉｎｎｅｒとｏｕｔｅｒの中心間位置ずれを測定する。この場合、Ｓ１及びＳ２は、式（１）及び式（２）のように表され、Ｓ１−Ｓ２は、式（３）のように表される。

Ｓ１＝（ｃ＋ｆ）／２−（ａ＋ｈ）／２・・・・式（１）
Ｓ２＝（ｄ＋ｅ）／２−（ｂ＋ｇ）／２・・・・式（２）
Ｓ１−Ｓ２＝（（ｂ−ａ）＋（ｆ−ｅ））／２＋（（ｃ−ｄ）＋（ｇ−ｈ））／２・・・式（３）
式（３）において（（ｂ−ａ）＋（ｆ−ｅ））／２の部分がＹマークの線幅を表す。その他の項は、あるフォーカスの範囲内では定数となる。

ここで、図６を用いて、露光装置１０の投影光学系１２の光学特性（測定だまされ）を計測する際の流れの一例について説明する。

まず、露光装置１０は、制御部１７において、光軸方向に沿って段階的にウエハステージ（ウエハ）を駆動させながら、光源からの照射によりマスクに形成されたパターン、すなわち、マークＭｓ及びマークＭｃの像を、レジストに転写する。このとき、オーバーレイ測定機２０は、ウエハが光軸方向に沿って駆動される各段階において、当該転写されたマークＭｃから線幅の変化を測定する。また、同じく転写されたマークＭｓから位置ずれの測定も行なう（ステップＳ１０１）。

露光装置１０は、制御部１７において、フォーカスが段階的に変えながら測定されたマークの測定値をオーバーレイ測定機２０から取得し、式（３）を用いてフォーカスに対して線幅が変化する結果（線幅変化曲線）を得る（ステップＳ１０２）。

線幅変化曲線が得られると、露光装置１０は、制御部１７において、フォーカスに対する線幅変化曲線の極値を算出し、そのフォーカス位置をベストフォーカス位置（このベストフォーカス位置を以下、ＣＤＢＦと呼ぶ）として特定する（ステップＳ１０３）。

露光装置１０は、制御部１７において、Ｖ、Ｈ両方向について、いくつかのＰｗａにおいてＣＤＢＦを算出すると同時に、各ＰｗａにおけるＣＤＢＦにおいて、マークＭｓにおける位置ずれ量を求める（ステップＳ１０４）。その結果、各Ｐｗａにおいて、図７に示すように、ＣＤＢＦにおける位置ずれ量がＶ、Ｈ方向について導出される。この各Ｐｗａにおける位置ずれ量が当該Ｐｗａの瞳座標に相当する位置における測定だまされである。

ここで、露光装置１０は、制御部１７において、瞳中心を原点とする極座標系内でこの位置ずれ測定値を計算処理し、各ポイントにおける補正値を算出する（ステップＳ１０５）。そして、その補正値を用いて、波面収差計測に使用する収差計測用マークでの測定値を補正する（ステップＳ１０６）。なお、補正値をＺｅｒｎｉｋｅ係数に換算した結果を用いて補正してもよい。

（実施形態２）
次に、実施形態２について説明する。実施形態２においては、ＺＥＸ法を用いて、図１に示す露光装置１０における投影光学系１２の収差を補正する場合について説明する。

ＺＥＸ法は、マスクパターン面の反対側に設けた特殊な形状の開口により、マスクパターン面に形成されたいくつかのＹマークのパターンを照明し、そのマークの像の相対位置ずれを測定した結果から各Ｚｅｒｎｉｋｅ係数を算出する方法である。マスクパターン面の反対側にある開口の形状により測定できるＺｅｒｎｉｋｅ項が決まり、また、開口とマークとの相対的な位置及び開口の形状、露光装置の照明光学系の照明形状によりマークに対する斜入射の角度が決まる。

ここではＺＥＸ法のうち、球面収差項を測定する開口及びマーク配置のもの（以下、Ｚ−ＳＰＩＮ法と呼ぶ）を例に挙げて説明する。Ｚ−ＳＰＩＮ法では、開口と各マークとの水平方向における位置関係は、例えば、図８に示すようになり、４個（或いは２個）の各マークＺＹに対し、露光装置１０の照明条件と組み合わせることで、照明形状が半円若しくは半リング形状となる。露光装置１０においては、図９に示すようにして、各ＺＹマークをウエハに焼き付け、これにＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークを重ね合わせて焼き付ける。この結果として、図１０に示すようなマークを形成し、その形成された各マークＭｓの像の位置ずれを測定する。そして、その値からＺ−ＳＰＩＮ法計測値を算出する。マークＭｃは校正用マークであり、マークＭｃに対する照明が斜入射ではないような開口との関係位置に配置される。また、マークＭｃは、マークＭｓの近傍に配置するのが望ましく、例えば、図１０に示すように、４個のＭｓマーク配置の中央に配置することが好適である。

なお、マークＭｓ及びマークＭｃの構造は、上述した実施形態１と同様であり、Ｙマーク及びＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークとから構成される。これらＭｓマーク、Ｍｃマークを形成するためのＹマークとＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークのパターンは、マスク上で異なる場所（位置）、又は異なるマスクに配置される。また、Ｍｃマークについては、ＹマークとＲｅｆｅｒｅｎｃｅマークとが初めからマスク上でオーバーレイ測定マークのパターンとして形成されていてもよい。

Ｍｓマークにおいては、その位置ずれをオーバーレイ測定機２０により測定し、Ｍｃマークにおいては、フォーカス変化に対する線幅変化を測定する。フォーカス変化に対するＭｃマークの線幅変化の極値を算出し、そのフォーカス位置（ＣＤＢＦ）における各Ｍｓマークの位置ずれ測定値、或いはその位置ずれ測定値から算出されたＺ−ＳＰＩＮ法計測値を補正値として、Ｚ−ＳＰＩＮ計測結果を補正する。

以上説明したように実施形態１及び実施形態２によれば、斜入射の角度、レジストの種類及び膜厚、測定機種、測定のアルゴリズムなどに起因する誤差を取り除くことができるため、計測法としての絶対値精度を向上させられる。例えば、露光装置の投影光学系の収差を計測する場合には、投影光学系の光学特性を計測し、それに応じて収差の計測値を補正して投影光学系の収差を計測するため、計測精度が向上する。

なお、測定だまされ（測定誤差）の大きさは、斜入射の角度、レジストの種類及び膜厚、測定機種、測定のアルゴリズムによって異なってくる。そのため、例えば、露光装置の出荷前調整時と出荷後設定調整時とで異なる種類及び膜厚のレジスト、異なる測定機種、測定アルゴリズムなどを用いてＳＰＩＮ法などにより投影光学系の波面収差を計測した場合、計測結果が異なってしまう。これは、すなわち、実際には投影光学系の波面収差が変化していなくても、測定だまされにより、変化したかのような結果となってしまうためであるが、上述した実施形態によれば、これを解決することができる。

また、実施形態１及び実施形態２によれば、マークの線幅差が測定だまされを助長してしまう点についても、それを補正することができるため、対処可能である。なお、測定だまされは、斜入射の角度、レジストの種類及び膜厚、測定機種、測定のアルゴリズム毎にオフセットとして管理できるため、各条件において一度オフセットを求めておけば、以後、それを使用して補正できる。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は、上記及び図面に示す実施形態に限定することなく、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。

例えば、特開２００２−５５４３５号公報に記載されたような構成の場合にも同様に、上述したＭｃマークの像をウエハに形成し、そのマークの測定結果に基づいて補正を行うことで測定誤差だまされを取り除くことができる。

また、実施形態１及び実施形態２においては、マークの測定を行なう測定部としてオーバーレイ測定機２０を用いる場合について説明したが、これに限られず、露光装置に搭載されたアライメント用スコープを利用してマークの測定を行なうようにしてもよい。

また、デバイス（半導体集積回路、液晶表示素子等）は、上記した図１に示す露光装置１０を用いて感光剤を塗布した基板を露光する露光工程と、その感光剤を現像する現像工程と、他の周知の工程とを経ることにより製造されることになる。

本発明の一実施の形態に係わる露光装置１０における構成の一例を示す図である。 実施形態１に係わる校正用マークユニットをウエハ上に形成する際の概要の一例を示す図である。 校正用マークユニットの概要の一例を示す図である。 図３に示すマークＭｓ及びマークＭｃの構造の一例を示す図である。 マークＭｃの線幅変化の計測方法の一例を説明するための図である。 図１に示す露光装置１０における動作の流れの一例を示すフローチャートである。 図３に示すマークＭｓ及びマークＭｃの測定結果の一例を示す図である。 実施形態２に係わるマークと開口との関係の一例を示す図である。 実施形態２に係わる校正用マークユニットをウエハ上に形成する際の概要の一例を示す図である。 実施形態２に係わる校正用マークユニットの概要の一例を示す図である。 収差計測用マークをウエハ上に形成する際の概要の一例を示す図である。 マーク群の概要の一例を示す図である。 マークの測定により得られる測定波形の概要の一例を示す図である。 図１２に示すマーク群における半径Ｒ方向と斜入射角度との関係の一例を示す図である。 斜入射照明により斜め形状となった断面を有するマークの測定により得られる測定波形の概要の一例を示す図である。 マークにおける線幅変化を説明するための図である。

符号の説明

１１ 基板ステージ
１２ 投影光学系
１３ 原版ステージ
１４ 照明光学系
１５ 光源
１６ 反射ミラー
１７ 制御部
２０ オーバーレイ測定機
Ｍ マスク
Ｐ ウエハ

Claims (6)

1. 原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
   制御部と
   を具備し、
   前記制御部は、
   光軸方向における基板ステージの位置を段階的に変えながら各位置で基板に形成された第１のマークの像の線幅と第２のマークの像の位置とを測定した結果を取得し、
   前記第１のマークの像の線幅変化の極値が測定された前記光軸方向における位置で前記基板ステージに保持された基板に形成された前記第２のマークの像における位置ずれ量を導出する
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記制御部は、
   前記導出された位置ずれ量を用いて収差計測用マークの像の測定結果を補正することにより前記投影光学系の収差を補正する
   ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記制御部は、
   前記第１のマークと前記第２のマークとを含むパターンが形成された原版のパターンを前記投影光学系を介して前記基板に投影させる
   ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 前記位置ずれ量は、
   光軸方向に対して非対称な角度分布を有する光により前記基板に形成された収差計測用マークの像を測定した場合に生じる測定誤差に含まれる
   ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
5. 収差計測用マークの像の測定結果に応じて投影光学系の収差を補正する補正方法であって、
   光軸方向における基板ステージの位置を段階的に変えながら各位置で基板に形成された第１のマークの像の線幅と第２のマークの像の位置とを測定する工程と、
   前記第１のマークの像の線幅変化の極値が測定された前記光軸方向における位置で前記基板ステージに保持された基板に形成された前記第２のマークの像における位置ずれ量を導出する工程と、
   前記導出された位置ずれ量を用いて前記収差計測用マークの像の測定結果を補正することにより前記投影光学系の収差を補正する工程と
   を含むことを特徴とする補正方法。
6. デバイス製造方法であって、
   請求項１記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
   前記基板を現像する工程と
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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