位置制御システム、露光装置、及び露光方法
【課題】１つの実施形態は、例えば、基板の表面の位置の計測精度を向上できる位置制御システム、露光装置、及び露光方法を提供することを目的とする。
【解決手段】１つの実施形態によれば、面位置計測部と制御部とを有する位置制御システムが提供される。面位置計測部は、基板の表面の高さ方向の位置を計測する。制御部は、面位置計測部による計測結果に基づいて、光学系と基板の表面との相対的な位置を制御する。面位置計測部は、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３と駆動部４２とを有する。駆動部は、基板の表面に対する複数のフォーカスセンサの基板面内方向の位置を独立して駆動する。
【解決手段】１つの実施形態によれば、面位置計測部と制御部とを有する位置制御システムが提供される。面位置計測部は、基板の表面の高さ方向の位置を計測する。制御部は、面位置計測部による計測結果に基づいて、光学系と基板の表面との相対的な位置を制御する。面位置計測部は、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３と駆動部４２とを有する。駆動部は、基板の表面に対する複数のフォーカスセンサの基板面内方向の位置を独立して駆動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、位置制御システム、露光装置、及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置で使用されるパターンの微細化の進行によるフォーカスマージンの減少、また、市場の拡大による需要の増加に伴い、半導体装置製造で用いられる露光装置の性能向上に対する要求が強くなってきている。それに伴い、ウエハ（基板）の表面の位置を計測するフォーカス計測においても、その計測精度の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５７８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態は、例えば、基板の表面の位置の計測精度を向上できる位置制御システム、露光装置、及び露光方法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】
【０００５】
１つの実施形態によれば、面位置計測部と制御部とを有する位置制御システムが提供される。面位置計測部は、基板の表面の高さ方向の位置を計測する。制御部は、面位置計測部による計測結果に基づいて、光学系と基板の表面との相対的な位置を制御する。面位置計測部は、複数のフォーカスセンサと駆動部とを有する。駆動部は、基板の表面に対する複数のフォーカスセンサの基板面内方向の位置を独立して駆動する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態にかかる露光装置の構成を示す図。
【図２】実施形態における面位置計測部の構成を示す図。
【図３】実施形態における露光装置の動作を示すフローチャート。
【図４】実施形態における露光装置の動作を示す図。
【図５】実施形態による効果を示す図。
【図６】実施形態の変形例における露光装置の動作を示すフローチャート。
【図７】実施形態の変形例における露光装置の動作を示す図。
【図８】実施形態の他の変形例における露光装置の動作を示す図。
【図９】比較例における面位置計測部の動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる露光装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（実施形態）
実施形態にかかる露光装置１について図１を用いて説明する。図１は、露光装置１の構成を示す図である。
【０００９】
露光装置１は、例えば、走査型露光装置（スキャナ）である。走査型露光装置は、マスク（原版）ＭＫとウエハ（基板）ＷＦとを走査方向に互いに同期移動しつつマスクＭＫに描画されたパターンを露光対象となるウエハＷＦに投影露光するための装置である。以下では、投影光学系１２の光軸ＰＡにおいてウエハＷＦから遠ざかる方向を＋Ｚ方向とする。Ｚ方向に垂直な平面内におけるマスクＭＫとウエハＷＦとの同期移動方向（走査方向）をＹ方向とする。Ｚ方向及びＹ方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向とする。
【００１０】
露光装置１は、光学系１０、マスクステージ２、及び位置制御システム２０を有する。光学系１０は、照明光学系１１及び投影光学系１２を有する。位置制御システム２０は、ウエハアライメント検出系（図示せず）、フォーカス検出系（面位置計測部）３０、制御部５０、及びウエハステージ６０を有する。
【００１１】
照明光学系１１、マスクステージ２、及び投影光学系１２は、光軸ＰＡを中心に配置されている。光軸ＰＡは、光源（図示せず）からウエハＷＦへ露光光の主光線が進む方向を示す軸である。
【００１２】
ウエハステージ６０は、ウエハＷＦを保持する。ウエハステージ６０は、ウエハＷＦを保持しながら、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動したりθＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向に回転したりする。これにより、ウエハステージ６０は、ウエハＷＦの位置決めを行う。また、ウエハステージ６０は、その上面に基準マーク６１が形成されている。
【００１３】
ウエハステージ６０の＋Ｚ方向には、投影光学系１２を間にしてマスクステージ２が配されている。投影光学系１２は、マスクＭＫに入射した光をウエハＷＦへ投影露光し、マスクＭＫに描画されたパターンに応じた像をウエハＷＦに結像する。
【００１４】
マスクステージ２の＋Ｚ方向には、照明光学系１１が配されている。照明光学系１１は、マスクＭＫの照明領域を均等な照度分布の露光光で照明する。その露光光は、マスクＭＫに描画されたパターンで回折され、投影光学系１２に入射される。
【００１５】
ウエハアライメント検出系（図示せず）は、ウエハＷＦのＸ方向及びＹ方向の位置（面方向位置）を検出するアライメント計測を行う。
【００１６】
フォーカス検出系３０は、投射系３０ａ及び受光系３０ｂを有している。投射系３０ａ及び受光系３０ｂは、互いに対向する位置において、それぞれ計測対象（例えば、ウエハＷＦ）の斜め上方に位置している。投射系３０ａは、投射部３１、絞り３２、ハービングガラス３３、及びミラー３４を有する。受光系３０ｂは、ミラー３５、ハービングガラス３６、絞り３７、及び受光部４０を有する。
【００１７】
投射部３１から照射された光は、光軸に沿って−Ｚ方向に進んで絞り３２の開口３２ａを通過しハービングガラス３３でその光軸が調整された後、ミラー３４で反射されて＋Ｘ方向へ進みウエハＷＦ上で所定形状の像（後述の計測点）として結像するとともに反射する。その反射光は、＋Ｘ方向へ進みミラー３５で反射されて、光軸に沿って＋Ｚ方向に進んでハービングガラス３６でその光軸が調整された後、絞り３７の開口３７ａを通過して受光部４０で所定形状の像として再結像する。これにより、フォーカス検出系３０は、ウエハＷＦのＺ方向（高さ方向）の位置（面位置）を検出するフォーカス計測を行う。
【００１８】
制御部５０は、取得部５３、計測制御部５１、及び面位置制御部５２を有している。
【００１９】
取得部５３は、予めウエハマップの情報（図４（ａ）参照）を取得する。ウエハマップの情報は、例えば、ウエハＷＦにおける複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋの配置位置の情報と、各ショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋにおける有効領域（図４（ａ）に白色で示す領域）に関する情報とを含む。例えば、取得部５３には、入力インターフェース（図示せず）を介してユーザからウエハマップの情報が入力される。あるいは、例えば、取得部５３は、通信インターフェース（図示せず）を介して所定の装置からウエハマップの情報を通信回線経由で受ける。取得部５３は、取得したウエハマップの情報を計測制御部５１へ供給する。
【００２０】
計測制御部５１は、取得部５３から供給されたウエハマップの情報を予め保持している。計測制御部５１は、ウエハマップの情報に基づいて、フォーカス計測を制御する。例えば、計測制御部５１は、フォーカス計測時に、ウエハマップの情報に基づいて受光部４０を制御したり、ウエハマップの情報に基づいてウエハステージ６０を制御したりする。計測制御部５１による制御の詳細は後述する。なお、計測制御部５１は、さらにアライメント計測を制御しても良い。
【００２１】
面位置制御部５２は、フォーカス検出系３０の受光部４０からフォーカス計測の結果を受ける。面位置制御部５２は、フォーカス計測の結果に基づいて光学系１０がフォーカス誤差なくウエハＷＦへの結像が行えるように光学系１０に対するウエハＷＦのＺ方向の相対的な位置（面位置）を制御する。例えば、面位置制御部５２は、フォーカス計測の結果に基づいて、ウエハステージ６０を介してウエハＷＦをＺ方向等に移動させる。面位置制御部５２による制御の詳細は後述する。なお、面位置制御部５２は、さらに、ウエハアライメント検出系（図示せず）からアライメント計測の結果を受け、アライメント計測の結果に基づいてウエハＷＦのＸ方向及びＹ方向の位置を制御しても良い。
【００２２】
次に、フォーカス検出系３０における受光部４０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、受光部４０の構成を示す図である。
【００２３】
受光部４０は、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３、駆動部４２、及び検知部４５を有する。
【００２４】
複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３は、それぞれ、受光部４０における所定形状の像を再結像させるべき位置に配されている。複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３は、例えば、Ｘ方向（走査型露光装置の非走査方向）に沿って配されている。
【００２５】
駆動部４２は、計測制御部５１（図１参照）により制御されて、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３をＸ方向に沿って互いに独立に駆動する。
【００２６】
具体的には、駆動部４２は、リニアモータを有する。すなわち、駆動部４２は、複数の可動子４３−１〜４３−３、及び固定子４４を有する。複数の可動子４３−１〜４３−３と固定子４４とは、一方が永久磁石を有し、他方が電磁石を有する。
【００２７】
複数の可動子４３−１〜４３−３は、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３に対応している。複数の可動子４３−１〜４３−３のそれぞれは、対応するフォーカスセンサ４１−１〜４１−３に結合されている。
【００２８】
固定子４４は、レール部４４ａ及びフレーム部４４ｂ、４４ｃを有している。レール部４４ａは、Ｘ方向に沿って延びており、その両端がフレーム部４４ｂ、４４ｃで支持されている。フレーム部４４ｂ、４４ｃは、レール部４４ａの一端及び他端を検知部４５へ固定している。
【００２９】
複数の可動子４３−１〜４３−３は、レール部４４ａに沿って摺動可能に設けられている。複数の可動子４３−１〜４３−３がレール部４４ａに沿って摺動することにより、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３は、Ｘ方向に沿って配列された状態を維持しながら、互いの間隔が変更されるようにＸ方向に沿って互いに独立に駆動される。
【００３０】
例えば、複数の可動子４３−１〜４３−３のそれぞれが永久磁石を有し、固定子４４が電磁石を有する場合、固定子４４のレール部４４ａは、Ｘ方向において複数の領域に区切られており、複数の領域のそれぞれが互いに独立した電磁石を有する。そして、計測制御部５１は、レール部４４ａにおける複数の領域のそれぞれの電磁石へ供給する電流の向き、大きさ、変化率等を互いに独立に制御する。これにより、複数の可動子４３−１〜４３−３が互いに独立にレール部４４ａに沿って摺動する。
【００３１】
あるいは、例えば、複数の可動子４３−１〜４３−３のそれぞれが電磁石を有し、固定子４４が永久磁石を有する場合、計測制御部５１は、複数の可動子４３−１〜４３−３のそれぞれの電磁石へ供給する電流の向き、大きさ、変化率等を互いに独立に制御する。これにより、複数の可動子４３−１〜４３−３が互いに独立にレール部４４ａに沿って摺動する。
【００３２】
検知部４５は、駆動部４２による複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３のそれぞれの駆動位置を検知して、検知結果を計測制御部５１へ供給する。
【００３３】
具体的には、検知部４５は、複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３、位置計測グリッド４７、及びガイド部４８を有する。複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３は、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３に対応しているとともに、複数の可動子４３−１〜４３−３に対応している。複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３のそれぞれは、対応する可動子４３−１〜４３−３を介して、対応するフォーカスセンサ４１−１〜４１−３に結合されている。
【００３４】
位置計測グリッド４７は、レール部４４ａに対向するように延びており、複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３との間での所定の相互作用（例えば、静電気力による相互作用、磁気的力による相互作用、又は光による相互作用）を行うことにより、複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３の位置を検出する。これにより、複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３を介して、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３の位置を検出できる。
【００３５】
ガイド部４８は、フレーム部４４ｂ、４４ｃを介してレール部４４ａが固定されているとともに、レール部４４ａに対向するように延びている。ガイド部４８は、レール部４４ａに沿って移動する単位、すなわちフォーカスセンサ４１−１〜４１−３、可動子４３−１〜４３−３、及び位置計測センサ４６−１〜４６−３を含む単位を、Ｘ方向に沿って移動するように案内している。また、ガイド部４８におけるレール部４４ａに対向する面には、位置計測グリッド４７が固定されている。
【００３６】
次に、露光装置１の動作について図３を用いて説明する。図３は、露光装置１の動作を示すフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ１では、計測制御部５１（図１参照）が、予め保持しているウエハマップの情報（図４（ａ）参照）を参照して、ウエハＷＦにおける複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋのうち計測対象のショット領域を選択する。具体的には、計測制御部５１は、ウエハマップの情報に加えて、図４（ａ）に２点鎖線で示すような順番でショット領域を選択してフォーカス計測を行うための計測スケジュールと、直前に選択したショット領域の識別子とを記憶しており、ウエハマップの情報と計測スケジュールとに基づいて次に計測すべきショット領域を選択する。
【００３８】
そして、計測制御部５１は、ウエハアライメント検出系（図示せず）によるアライメント計測の結果などを用いて、フォーカス検出系３０による所定形状の像（計測点）が選択したショット領域内に位置するように、ウエハステージ６０を介してウエハＷＦをＸ方向及びＹ方向に移動させる。
【００３９】
ウエハマップの情報は、ウエハＷＦにおける複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋの配置位置の情報に加えて、各ショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋにおける有効領域（図４（ａ）に白色で示す領域）に関する情報を含む。各ショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋは、図４（ａ）に示すように、複数のチップ領域（例えば、４つのチップ領域）を有している。このため、ウエハＷＦの内側のショット領域では複数のチップ領域の全てが有効領域となるのに対して、ウエハＷＦの外周近傍のショット領域では複数のチップ領域の一部が有効領域となり残りが無効領域となる。例えば、図４（ｂ）に示すように、ウエハＷＦの外周近傍のショット領域ＳＨ１では、図４（ｂ）中の右半分の部分が有効領域ＥＲ１となり左半分の部分が無効領域ＮＥＲ１となる。このように、全部が有効領域となるようなショット領域を完全ショット領域と呼び、一部が無効領域となるようなショット領域を欠けショット領域と呼ぶことにする。
【００４０】
計測制御部５１は、ウエハマップの情報（図４（ａ）参照）を参照して、選択したショット領域が欠けショット領域であるか否かを判断する。例えば、計測制御部５１は、選択したショット領域がショット領域ＳＨ１である場合に、選択したショット領域が欠けショット領域であると判断する。計測制御部５１は、選択したショット領域が欠けショット領域である場合、処理をステップＳ３へ進め、選択したショット領域が欠けショット領域でない（すなわち、選択したショット領域が完全ショット領域である）場合、処理をステップＳ２へ進める。
【００４１】
ステップＳ２では、計測制御部５１が、複数のフォーカスセンサ（図２参照）をデフォルトの位置へ復帰移動させる。
【００４２】
ステップＳ３では、計測制御部５１が、ウエハマップの情報（図４（ａ）参照）を参照して、計測対象のショット領域における有効領域のＸ方向の幅を特定する。例えば、計測対象のショット領域がショット領域ＳＨ１である場合、計測制御部５１は、ショット領域ＳＨ１のＸ方向の幅ＷＳＨ１の略半分を有効領域ＥＲ１のＸ方向の幅ＷＥＲ１として特定する。
【００４３】
ステップＳ４では、計測制御部５１が、ステップＳ３で特定した有効領域の幅に基づいて、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。具体的には、計測制御部５１には、レール部に対する各フォーカスセンサの移動位置（図２参照）とショット領域における各フォーカスセンサによる計測点（所定形状の像）の位置（図４（ｂ）参照）との相関関係の情報が予め設定されている。計測制御部５１は、計測対象のショット領域について、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報を参照して、３個以上のフォーカスセンサによる計測点が計測対象のショット領域における有効領域内に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４４】
例えば、図４（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、４個のフォーカスセンサによる計測点（所定形状の像）ＤＰ−１〜ＤＰ−４のうち、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３がショット領域ＳＨ１の有効領域ＥＲ１内に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４５】
また、計測制御部５１は、計測対象のショット領域について、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報を参照して、有効領域内に収まるフォーカスセンサのうち両端のフォーカスセンサによる計測点が有効領域の両端近傍に位置し、かつ、有効領域内に収まるフォーカスセンサによる計測点が均等な間隔で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４６】
例えば、図４（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−３が有効領域ＥＲ１の両端ＥＲ１ａ、ＥＲ１ｂ近傍に位置し、かつ、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４７】
より具体的には、計測制御部５１は、１つの計測点（所定形状の像）のＸ方向の幅を特定し、１つの計測点のＸ方向の幅と有効領域のＸ方向の幅と計測点の個数とから、各計測点の配置のピッチを
（各計測点の配置のピッチ）＝｛（有効領域のＸ方向の幅）
−（１つの計測点のＸ方向の幅）｝
÷（有効領域内に配される計測点の個数−１）
・・・（数式１）
により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域におけるＸ方向の一端を基準として数式１で示されるピッチでＸ方向に計測点を繰り返し配置していき、得られた各計測点の配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点に対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４８】
例えば、図４（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４の幅ＷＤＰを特定し、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４の幅ＷＤＰと有効領域ＥＲ１の幅ＷＥＲ１とから、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４の配置のピッチを
Ｐ１２≒Ｐ２３≒Ｐ２４≒（ＷＥＲ１−ＷＤＰ）÷２・・・（数式２）
により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域ＥＲ１におけるＸ方向の一端ＥＲ１ａを基準として数式２で示されるピッチでＸ方向に計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４を繰り返し配置していき、得られた各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４の配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４に対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４９】
ステップＳ５では、計測制御部５１が、ステップＳ４で決定された目標移動位置に基づいて、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動させる。
【００５０】
具体的には、検知部（図２参照）は、各フォーカスセンサの現在位置を検知してその検知結果の情報を計測制御部５１へ供給する。計測制御部５１は、各フォーカスセンサの現在位置の情報を検知部から受ける。計測制御部５１は、ステップＳ４で決定された目標移動位置と各フォーカスセンサの現在位置との差分をとることにより、各フォーカスセンサの移動量を算出する。そして、計測制御部５１は、算出した移動量に基づいて、駆動部（図２参照）を制御する。これにより、駆動部は、各フォーカスセンサを目標移動位置まで互いに独立に駆動する。
【００５１】
なお、計測制御部５１は、各フォーカスセンサを目標移動位置へ駆動させる際に、検知部及び駆動部を介してフィードバック制御を行ってもよい。すなわち、計測制御部５１は、移動後の各フォーカスセンサの現在位置の情報を検知部から受け、ステップＳ４で決定された目標移動位置と移動後の各フォーカスセンサの現在位置との差分をとることにより、各フォーカスセンサの移動量を算出する。そして、計測制御部５１は、算出した移動量に基づいて、駆動部を制御する。これにより、各フォーカスセンサの位置決めの精度を向上できる。
【００５２】
ステップＳ６では、計測制御部５１が、フォーカス計測を行わせる。具体的には、計測制御部５１は、各フォーカスセンサによる計測点を計測対象のショット領域に対してＹ方向へ相対的に走査させながら、各フォーカスセンサが対応する計測点でのデフォーカス量を検出するように制御する。例えば、計測制御部５１は、ウエハステージ６０を制御して、ウエハＷＦをＹ方向へ移動させる。
【００５３】
ステップＳ７では、面位置制御部５２が、フォーカス検出系３０の受光部４０からフォーカス計測の結果を受ける。面位置制御部５２は、フォーカス計測の結果に基づいて計測対象のショット領域のＺ方向の位置（面位置）を制御する。
【００５４】
具体的には、面位置制御部５２は、計測制御部５１により各計測点が計測対象のショット領域に対してＹ方向へ相対的に走査されるフォーカス計測が行われることと並行して、受光部４０から各フォーカスセンサによる検出結果を逐次受ける。これにより、面位置制御部５２は、各フォーカスセンサによる検出結果、すなわち各計測点でのデフォーカス量に基づいて、計測対象のショット領域の表面位置がベストフォーカス位置に近づくように（例えば、デフォーカス量がキャンセルされるように）ウエハＷＦをＺ方向に移動する。さらに必要に応じて、面位置制御部５２は、計測対象のショット領域がベストフォーカス位置に近づくようにウエハＷＦをθＸ方向又はθＹ方向に回転しても良い。
【００５５】
その後、露光装置１は、例えば、計測対象のショット領域に対して露光処理を行う。
【００５６】
ステップＳ８では、計測制御部５１が、ウエハマップの情報と計測スケジュールとに基づいて全てのショット領域に対するフォーカス計測を完了したか否かを判断する。計測制御部５１は、全てのショット領域に対するフォーカス計測を完了したと判断した場合、処理を終了し、全てのショット領域に対するフォーカス計測を完了していないと判断した場合、処理をステップＳ１へ戻す。
【００５７】
なお、露光処理は、全てのショット領域に対するフォーカス計測が完了した後に行われてもよい。この場合、ステップＳ７では、面位置制御部５２が、フォーカス検出系３０の受光部４０から受けたフォーカス計測の結果（各計測点のデフォーカス量）をウエハマップと対応付けてフォーカスマッピングを行い保持しておく。そして、ステップＳ８の後に、面位置制御部５２は、フォーカスマッピングの情報に基づいて各ショット領域のＺ方向の位置（面位置）を制御し各ショット領域の露光処理を行う。
【００５８】
ここで、仮に、受光部４０における複数のフォーカスセンサの位置が固定されている場合について考える。この場合、複数のフォーカスセンサの位置が完全ショット領域を基準に設定されているので、ウエハＷＦの外周近傍の欠けショット領域では有効領域の幅が狭いために有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数が少なくなり要求される計測精度を実現することが困難になる傾向にある。要求される計測精度を実現できないと、その後の露光処理においてだまされなどに起因するデフォーカスが発生し、パターンの形成不良に至る可能性がある。
【００５９】
例えば、図９（ａ）に示すウエハＷＦ８００のショット領域ＳＨ８０１では、図９（ｂ）に示すように、図９（ｂ）中の左半分が無効領域ＮＥＲ８０１となり右半分が有効領域ＥＲ８０１となる。有効領域ＥＲ８０１の幅ＷＥＲ８０１は、ショット領域ＳＨ８０１の幅ＷＳＨ８０１の略半分になっている。このとき、複数のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−８０１〜ＤＰ−８０４の配置ピッチＰ８１２〜Ｐ８３４は、それぞれ固定値になっている。このため、例えば、
Ｐ８１２＋Ｐ８２３＞ＷＥＲ８０１・・・（数式３）
が成り立つ傾向にある。言い換えると、フォーカス検出系３０による所定形状の像（計測点）が選択したショット領域内に位置するように、ウエハステージ６０を介してウエハＷＦ８００をＸ方向及びＹ方向に移動させても、２個以下のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−８０１、ＤＰ−８０２しか有効領域内に収めることができない傾向にある。
【００６０】
例えば、有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数が１個の場合、フォーカス計測の結果に基づきオフセットの補正（０次の補正）を行うことができても、１次以上の補正を行うことが困難である。あるいは、例えば、有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数が２個の場合、フォーカス計測の結果に基づきオフセットの補正（０次の補正）に加えて傾きの補正（１次の補正）を行うことができても、２次以上の補正を行うことが困難である。ここで、このように有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数が２個以下であると、図５に示されるように、フォーカス誤差が、要求されるフォーカス精度の上限Ｅｔｈを超えて大きくなってしまう傾向にあった。
【００６１】
それに対して、本実施形態では、受光部４０において駆動部が、ウエハＷＦの表面に配置された複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋ毎に、複数のフォーカスセンサのウエハ面内方向（Ｘ方向）の位置を互いに独立に駆動する。これにより、計測対象のショット領域が欠けショットである場合でも、有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数を増やすことができるので、ウエハＷＦの表面の位置の計測精度を向上できる。
【００６２】
具体的には、駆動部が、計測制御部５１による制御のもと、ウエハＷＦの複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋのそれぞれについて、３個以上のフォーカスセンサによる計測点がショット領域における有効領域内に収まるように、複数のフォーカスセンサを駆動する。これにより、フォーカス計測の結果に基づきオフセットの補正（０次の補正）及び傾きの補正（１次の補正）に加えて２次以上の高次の補正を行うことができるので、フォーカス誤差を、要求されるフォーカス精度の上限Ｅｔｈ未満に低減できる（図５参照）。すなわち、フォーカス計測に対して要求される計測精度を実現することができる。したがって、その後の露光処理におけるデフォーカスを抑制でき、パターンの形成不良を抑制できる。
【００６３】
また、本実施形態では、駆動部が、計測制御部５１による制御のもと、複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋのそれぞれについて、有効領域内に収まる両端のフォーカスセンサによる計測点が有効領域の両端近傍に位置し、かつ、有効領域内に収まる３個以上のフォーカスセンサによる計測点が均等な間隔で配されるように、複数のフォーカスセンサを駆動する。これにより、計測対象のショット領域の有効領域の幅が狭い場合であっても、フォーカス計測の計測精度を効率的に向上させることができる。
【００６４】
なお、計測制御部５１は、各計測点（所定形状の像）の幅を小さくするとともに、有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数を増やすように、制御しても良い。
【００６５】
例えば、フォーカス検出系３０の投射系３０ａにおける絞り３２には開口３２ａの幅を変更してフォーカスセンサによる計測点の幅を可変とする機構が設けられており、計測制御部５１は、図４（ｃ）に示すように、計測点の幅をＷＤＰからＷＤＰａへ小さくするように、絞り３２の開口３２ａの幅を制御する。それとともに、計測制御部５１は、各計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａの幅ＷＤＰａと有効領域ＥＲ１の幅ＷＥＲ１と計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａの個数Ｎとから、各計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａの配置のピッチを
Ｐ１２ａ≒・・・≒Ｐ（Ｎ−１）Ｎａ≒（ＷＥＲ１−ＷＤＰａ）÷（Ｎ−１）
・・・（数式４）
により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域ＥＲ１におけるＸ方向の一端ＥＲ１ａを基準として数式４で示されるピッチでＸ方向に計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａを繰り返し配置していき、得られた各計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａの配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａに対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。これにより、例えば、フォーカスセンサの数が多い場合であっても、多数のフォーカスセンサによる計測点を有効領域内に収めることができ、フォーカス計測の計測精度をさらに向上できる。
【００６６】
あるいは、ウエハＷＦの外周近傍の欠けショット領域に限らず完全ショット領域に対しても、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行ってもよい。すなわち、図６に示すように、ステップＳ２（図３参照）に代えて、ステップＳ１３〜ステップＳ１５が行われてもよい。
【００６７】
ステップＳ１３では、計測制御部５１が、ウエハマップの情報（図７（ａ）参照）を参照して、計測対象のショット領域における有効領域のＸ方向の幅を特定する。例えば、計測対象のショット領域がショット領域ＳＨｉである場合、計測制御部５１は、ショット領域ＳＨｉのＸ方向の幅ＷＳＨｉを有効領域ＥＲｉのＸ方向の幅ＷＥＲｉとして特定する。
【００６８】
ステップＳ１４では、計測制御部５１が、ステップＳ１３で特定した有効領域の幅に基づいて、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。具体的には、計測制御部５１は、計測対象のショット領域について、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報を参照して、より多くのフォーカスセンサによる計測点が計測対象のショット領域における有効領域内に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００６９】
例えば、図７（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、Ｎ個のフォーカスセンサによる計測点（所定形状の像）ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎがショット領域ＳＨｉの有効領域ＥＲｉ内に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７０】
また、計測制御部５１は、計測対象のショット領域について、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報を参照して、有効領域内に収まるフォーカスセンサのうち両端のフォーカスセンサによる計測点が有効領域の両端近傍に位置し、かつ、有効領域内に収まるフォーカスセンサによる計測点が均等な間隔で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７１】
例えば、図７（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、Ｎ個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎのうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−Ｎが有効領域ＥＲｉの両端ＥＲｉａ、ＥＲｉｂ近傍に位置し、かつ、Ｎ個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎが均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７２】
より具体的には、計測制御部５１は、１つの計測点（所定形状の像）のＸ方向の幅を特定し、１つの計測点のＸ方向の幅と有効領域のＸ方向の幅と計測点の個数とから、各計測点の配置のピッチを数式１により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域におけるＸ方向の一端を基準として数式１で示されるピッチでＸ方向に計測点を繰り返し配置していき、得られた各計測点の配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点に対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７３】
例えば、図７（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎの幅ＷＤＰを特定し、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎの幅ＷＤＰと有効領域ＥＲｉの幅ＷＥＲｉとから、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎの配置のピッチを
Ｐ１２ｉ≒・・・≒Ｐ（Ｎ−１）Ｎｉ≒（ＷＥＲｉ−ＷＤＰ）÷（Ｎ−１）
・・・（数式５）
により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域ＥＲｉにおけるＸ方向の一端ＥＲｉａを基準として数式５で示されるピッチでＸ方向に計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎを繰り返し配置していき、得られた各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎの配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎに対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７４】
ステップＳ１５では、計測制御部５１が、ステップＳ１４で決定された目標移動位置に基づいて、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動させる。
【００７５】
このように、完全ショット領域に対しても、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行うことにより、各計測点の間隔が固定されている場合（図９（ｂ）参照）に比べて、より多くのフォーカスセンサによる計測点が有効領域内に収まるように制御できる。これにより、完全ショット領域に対するフォーカス計測の計測制度をさらに向上することができる。
【００７６】
あるいは、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とを有する有効領域を含む欠けショット領域に対して、Ｘ方向の幅の狭い部分を基準として、Ｘ方向の幅の広い部分に多くの計測点が配されるように、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行ってもよい。
【００７７】
例えば、図８（ａ）に示すショット領域ＳＨｊは、有効領域ＥＲｊ及び無効領域ＮＥＲｊを有する欠けショット領域であるが、有効領域ＥＲｊがＸ方向の幅の狭い部分ＥＲｊ２とＸ方向の幅の広い部分ＥＲｊ１とを有する。すなわち、部分ＥＲｊ２のＸ方向の幅ＷＥＲｊ２は、部分ＥＲｊ１のＸ方向の幅ＷＥＲｊ１より狭い。例えば、計測制御部５１は、図８（ｂ）に示すように、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。それとともに、計測制御部５１は、図８（ｄ）に示すように、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まる３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−３が幅の狭い部分ＥＲｊ２の両端ＥＲｊ２ａ、ＥＲｊ２ｂ近傍に位置し、かつ、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７８】
このように、Ｘ方向の幅の狭い部分を基準として、Ｘ方向の幅の広い部分に多くの計測点が配されるように制御を行うことにより、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とのそれぞれに対してフォーカス計測の計測制度を向上できる。
【００７９】
あるいは、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とを有する有効領域を含む欠けショット領域に対して、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とで異なる配置になるように、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行ってもよい。
【００８０】
例えば、図８（ａ）に示すショット領域ＳＨｊについて、計測制御部５１は、例えば、図８（ｃ）に示すように、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の広い部分ＥＲｊ１に収まる５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１の両端ＥＲｊ１ａ、ＥＲｊ１ｂ近傍に位置し、かつ、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００８１】
その後に、計測制御部５１は、図８（ｄ）に示すように、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まる３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−３が幅の狭い部分ＥＲｊ２の両端ＥＲｊ２ａ、ＥＲｊ２ｂ近傍に位置し、かつ、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００８２】
このように、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とのそれぞれに対して、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行うことにより、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とのそれぞれに対してフォーカス計測の計測制度を向上できる。
【００８３】
あるいは、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とを有する有効領域を含む欠けショット領域に対して、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とで計測点の個数が同じになるように、各計測点（所定形状の像）の幅を小さくするとともに、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行ってもよい。
【００８４】
例えば、図８（ａ）に示すショット領域ＳＨｊについて、計測制御部５１は、例えば、図８（ｃ）に示すように、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の広い部分ＥＲｊ１に収まる５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１の両端ＥＲｊ１ａ、ＥＲｊ１ｂ近傍に位置し、かつ、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００８５】
その後に、計測制御部５１は、図８（ｅ）に示すように、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−５ａが幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まる程度に、計測点の幅をＷＤＰからＷＤＰａ（図４（ｃ）参照）へ小さくするように、上述したような絞り３２の開口３２ａの幅を制御する。それとともに、計測制御部５１は、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−５ａが幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まる５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−５ａのうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ、ＤＰ−５ａが幅の狭い部分ＥＲｊ２の両端ＥＲｊ２ａ、ＥＲｊ２ｂ近傍に位置し、かつ、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−５ａが均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００８６】
このように、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とに対して、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とで計測点の個数が同じになるように制御を行うことにより、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とに対してフォーカス計測の計測制度を均等に揃えることができる。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 露光装置、１０ 光学系、１１ 照明光学系、１２ 投影光学系、２０ 位置制御システム、３０ フォーカス検出系、３０ａ 投射系、３０ｂ 受光系、３１ 投射部、３２ 絞り、３２ａ 開口、３３ ハービングガラス、３４、３５ ミラー、３６ ハービングガラス、３７ 絞り、３７ａ 開口、４０ 受光部、４１−１〜４１−３ フォーカスセンサ、４２ 駆動部、４３−１〜４３−３ 可動子、４４ 固定子、４４ａ レール部、４４ｂ、４４ｃ フレーム部、４５ 検知部、４６−１〜４６−３ 位置計測センサ、４７ 位置計測グリッド、４８ ガイド部、５０ 制御部、５１ 計測制御部、５２ 面位置制御部、５３ 取得部、６０ ウエハステージ、６１ 基準マーク、ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎ、ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａ 計測点、ＥＲ１、ＥＲｉ、ＥＲｊ 有効領域、ＳＨ１〜ＳＨｋ、ＳＨ８０１ ショット領域、ＷＦ、ＷＦ８００ ウエハ。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、位置制御システム、露光装置、及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置で使用されるパターンの微細化の進行によるフォーカスマージンの減少、また、市場の拡大による需要の増加に伴い、半導体装置製造で用いられる露光装置の性能向上に対する要求が強くなってきている。それに伴い、ウエハ（基板）の表面の位置を計測するフォーカス計測においても、その計測精度の向上が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２５７８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
１つの実施形態は、例えば、基板の表面の位置の計測精度を向上できる位置制御システム、露光装置、及び露光方法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】
【０００５】
１つの実施形態によれば、面位置計測部と制御部とを有する位置制御システムが提供される。面位置計測部は、基板の表面の高さ方向の位置を計測する。制御部は、面位置計測部による計測結果に基づいて、光学系と基板の表面との相対的な位置を制御する。面位置計測部は、複数のフォーカスセンサと駆動部とを有する。駆動部は、基板の表面に対する複数のフォーカスセンサの基板面内方向の位置を独立して駆動する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態にかかる露光装置の構成を示す図。
【図２】実施形態における面位置計測部の構成を示す図。
【図３】実施形態における露光装置の動作を示すフローチャート。
【図４】実施形態における露光装置の動作を示す図。
【図５】実施形態による効果を示す図。
【図６】実施形態の変形例における露光装置の動作を示すフローチャート。
【図７】実施形態の変形例における露光装置の動作を示す図。
【図８】実施形態の他の変形例における露光装置の動作を示す図。
【図９】比較例における面位置計測部の動作を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に添付図面を参照して、実施形態にかかる露光装置を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【０００８】
（実施形態）
実施形態にかかる露光装置１について図１を用いて説明する。図１は、露光装置１の構成を示す図である。
【０００９】
露光装置１は、例えば、走査型露光装置（スキャナ）である。走査型露光装置は、マスク（原版）ＭＫとウエハ（基板）ＷＦとを走査方向に互いに同期移動しつつマスクＭＫに描画されたパターンを露光対象となるウエハＷＦに投影露光するための装置である。以下では、投影光学系１２の光軸ＰＡにおいてウエハＷＦから遠ざかる方向を＋Ｚ方向とする。Ｚ方向に垂直な平面内におけるマスクＭＫとウエハＷＦとの同期移動方向（走査方向）をＹ方向とする。Ｚ方向及びＹ方向に垂直な方向（非走査方向）をＸ方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸回りの方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向とする。
【００１０】
露光装置１は、光学系１０、マスクステージ２、及び位置制御システム２０を有する。光学系１０は、照明光学系１１及び投影光学系１２を有する。位置制御システム２０は、ウエハアライメント検出系（図示せず）、フォーカス検出系（面位置計測部）３０、制御部５０、及びウエハステージ６０を有する。
【００１１】
照明光学系１１、マスクステージ２、及び投影光学系１２は、光軸ＰＡを中心に配置されている。光軸ＰＡは、光源（図示せず）からウエハＷＦへ露光光の主光線が進む方向を示す軸である。
【００１２】
ウエハステージ６０は、ウエハＷＦを保持する。ウエハステージ６０は、ウエハＷＦを保持しながら、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に移動したりθＸ方向、θＹ方向、及びθＺ方向に回転したりする。これにより、ウエハステージ６０は、ウエハＷＦの位置決めを行う。また、ウエハステージ６０は、その上面に基準マーク６１が形成されている。
【００１３】
ウエハステージ６０の＋Ｚ方向には、投影光学系１２を間にしてマスクステージ２が配されている。投影光学系１２は、マスクＭＫに入射した光をウエハＷＦへ投影露光し、マスクＭＫに描画されたパターンに応じた像をウエハＷＦに結像する。
【００１４】
マスクステージ２の＋Ｚ方向には、照明光学系１１が配されている。照明光学系１１は、マスクＭＫの照明領域を均等な照度分布の露光光で照明する。その露光光は、マスクＭＫに描画されたパターンで回折され、投影光学系１２に入射される。
【００１５】
ウエハアライメント検出系（図示せず）は、ウエハＷＦのＸ方向及びＹ方向の位置（面方向位置）を検出するアライメント計測を行う。
【００１６】
フォーカス検出系３０は、投射系３０ａ及び受光系３０ｂを有している。投射系３０ａ及び受光系３０ｂは、互いに対向する位置において、それぞれ計測対象（例えば、ウエハＷＦ）の斜め上方に位置している。投射系３０ａは、投射部３１、絞り３２、ハービングガラス３３、及びミラー３４を有する。受光系３０ｂは、ミラー３５、ハービングガラス３６、絞り３７、及び受光部４０を有する。
【００１７】
投射部３１から照射された光は、光軸に沿って−Ｚ方向に進んで絞り３２の開口３２ａを通過しハービングガラス３３でその光軸が調整された後、ミラー３４で反射されて＋Ｘ方向へ進みウエハＷＦ上で所定形状の像（後述の計測点）として結像するとともに反射する。その反射光は、＋Ｘ方向へ進みミラー３５で反射されて、光軸に沿って＋Ｚ方向に進んでハービングガラス３６でその光軸が調整された後、絞り３７の開口３７ａを通過して受光部４０で所定形状の像として再結像する。これにより、フォーカス検出系３０は、ウエハＷＦのＺ方向（高さ方向）の位置（面位置）を検出するフォーカス計測を行う。
【００１８】
制御部５０は、取得部５３、計測制御部５１、及び面位置制御部５２を有している。
【００１９】
取得部５３は、予めウエハマップの情報（図４（ａ）参照）を取得する。ウエハマップの情報は、例えば、ウエハＷＦにおける複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋの配置位置の情報と、各ショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋにおける有効領域（図４（ａ）に白色で示す領域）に関する情報とを含む。例えば、取得部５３には、入力インターフェース（図示せず）を介してユーザからウエハマップの情報が入力される。あるいは、例えば、取得部５３は、通信インターフェース（図示せず）を介して所定の装置からウエハマップの情報を通信回線経由で受ける。取得部５３は、取得したウエハマップの情報を計測制御部５１へ供給する。
【００２０】
計測制御部５１は、取得部５３から供給されたウエハマップの情報を予め保持している。計測制御部５１は、ウエハマップの情報に基づいて、フォーカス計測を制御する。例えば、計測制御部５１は、フォーカス計測時に、ウエハマップの情報に基づいて受光部４０を制御したり、ウエハマップの情報に基づいてウエハステージ６０を制御したりする。計測制御部５１による制御の詳細は後述する。なお、計測制御部５１は、さらにアライメント計測を制御しても良い。
【００２１】
面位置制御部５２は、フォーカス検出系３０の受光部４０からフォーカス計測の結果を受ける。面位置制御部５２は、フォーカス計測の結果に基づいて光学系１０がフォーカス誤差なくウエハＷＦへの結像が行えるように光学系１０に対するウエハＷＦのＺ方向の相対的な位置（面位置）を制御する。例えば、面位置制御部５２は、フォーカス計測の結果に基づいて、ウエハステージ６０を介してウエハＷＦをＺ方向等に移動させる。面位置制御部５２による制御の詳細は後述する。なお、面位置制御部５２は、さらに、ウエハアライメント検出系（図示せず）からアライメント計測の結果を受け、アライメント計測の結果に基づいてウエハＷＦのＸ方向及びＹ方向の位置を制御しても良い。
【００２２】
次に、フォーカス検出系３０における受光部４０の構成について、図２を用いて説明する。図２は、受光部４０の構成を示す図である。
【００２３】
受光部４０は、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３、駆動部４２、及び検知部４５を有する。
【００２４】
複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３は、それぞれ、受光部４０における所定形状の像を再結像させるべき位置に配されている。複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３は、例えば、Ｘ方向（走査型露光装置の非走査方向）に沿って配されている。
【００２５】
駆動部４２は、計測制御部５１（図１参照）により制御されて、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３をＸ方向に沿って互いに独立に駆動する。
【００２６】
具体的には、駆動部４２は、リニアモータを有する。すなわち、駆動部４２は、複数の可動子４３−１〜４３−３、及び固定子４４を有する。複数の可動子４３−１〜４３−３と固定子４４とは、一方が永久磁石を有し、他方が電磁石を有する。
【００２７】
複数の可動子４３−１〜４３−３は、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３に対応している。複数の可動子４３−１〜４３−３のそれぞれは、対応するフォーカスセンサ４１−１〜４１−３に結合されている。
【００２８】
固定子４４は、レール部４４ａ及びフレーム部４４ｂ、４４ｃを有している。レール部４４ａは、Ｘ方向に沿って延びており、その両端がフレーム部４４ｂ、４４ｃで支持されている。フレーム部４４ｂ、４４ｃは、レール部４４ａの一端及び他端を検知部４５へ固定している。
【００２９】
複数の可動子４３−１〜４３−３は、レール部４４ａに沿って摺動可能に設けられている。複数の可動子４３−１〜４３−３がレール部４４ａに沿って摺動することにより、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３は、Ｘ方向に沿って配列された状態を維持しながら、互いの間隔が変更されるようにＸ方向に沿って互いに独立に駆動される。
【００３０】
例えば、複数の可動子４３−１〜４３−３のそれぞれが永久磁石を有し、固定子４４が電磁石を有する場合、固定子４４のレール部４４ａは、Ｘ方向において複数の領域に区切られており、複数の領域のそれぞれが互いに独立した電磁石を有する。そして、計測制御部５１は、レール部４４ａにおける複数の領域のそれぞれの電磁石へ供給する電流の向き、大きさ、変化率等を互いに独立に制御する。これにより、複数の可動子４３−１〜４３−３が互いに独立にレール部４４ａに沿って摺動する。
【００３１】
あるいは、例えば、複数の可動子４３−１〜４３−３のそれぞれが電磁石を有し、固定子４４が永久磁石を有する場合、計測制御部５１は、複数の可動子４３−１〜４３−３のそれぞれの電磁石へ供給する電流の向き、大きさ、変化率等を互いに独立に制御する。これにより、複数の可動子４３−１〜４３−３が互いに独立にレール部４４ａに沿って摺動する。
【００３２】
検知部４５は、駆動部４２による複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３のそれぞれの駆動位置を検知して、検知結果を計測制御部５１へ供給する。
【００３３】
具体的には、検知部４５は、複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３、位置計測グリッド４７、及びガイド部４８を有する。複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３は、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３に対応しているとともに、複数の可動子４３−１〜４３−３に対応している。複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３のそれぞれは、対応する可動子４３−１〜４３−３を介して、対応するフォーカスセンサ４１−１〜４１−３に結合されている。
【００３４】
位置計測グリッド４７は、レール部４４ａに対向するように延びており、複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３との間での所定の相互作用（例えば、静電気力による相互作用、磁気的力による相互作用、又は光による相互作用）を行うことにより、複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３の位置を検出する。これにより、複数の位置計測センサ４６−１〜４６−３を介して、複数のフォーカスセンサ４１−１〜４１−３の位置を検出できる。
【００３５】
ガイド部４８は、フレーム部４４ｂ、４４ｃを介してレール部４４ａが固定されているとともに、レール部４４ａに対向するように延びている。ガイド部４８は、レール部４４ａに沿って移動する単位、すなわちフォーカスセンサ４１−１〜４１−３、可動子４３−１〜４３−３、及び位置計測センサ４６−１〜４６−３を含む単位を、Ｘ方向に沿って移動するように案内している。また、ガイド部４８におけるレール部４４ａに対向する面には、位置計測グリッド４７が固定されている。
【００３６】
次に、露光装置１の動作について図３を用いて説明する。図３は、露光装置１の動作を示すフローチャートである。
【００３７】
ステップＳ１では、計測制御部５１（図１参照）が、予め保持しているウエハマップの情報（図４（ａ）参照）を参照して、ウエハＷＦにおける複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋのうち計測対象のショット領域を選択する。具体的には、計測制御部５１は、ウエハマップの情報に加えて、図４（ａ）に２点鎖線で示すような順番でショット領域を選択してフォーカス計測を行うための計測スケジュールと、直前に選択したショット領域の識別子とを記憶しており、ウエハマップの情報と計測スケジュールとに基づいて次に計測すべきショット領域を選択する。
【００３８】
そして、計測制御部５１は、ウエハアライメント検出系（図示せず）によるアライメント計測の結果などを用いて、フォーカス検出系３０による所定形状の像（計測点）が選択したショット領域内に位置するように、ウエハステージ６０を介してウエハＷＦをＸ方向及びＹ方向に移動させる。
【００３９】
ウエハマップの情報は、ウエハＷＦにおける複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋの配置位置の情報に加えて、各ショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋにおける有効領域（図４（ａ）に白色で示す領域）に関する情報を含む。各ショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋは、図４（ａ）に示すように、複数のチップ領域（例えば、４つのチップ領域）を有している。このため、ウエハＷＦの内側のショット領域では複数のチップ領域の全てが有効領域となるのに対して、ウエハＷＦの外周近傍のショット領域では複数のチップ領域の一部が有効領域となり残りが無効領域となる。例えば、図４（ｂ）に示すように、ウエハＷＦの外周近傍のショット領域ＳＨ１では、図４（ｂ）中の右半分の部分が有効領域ＥＲ１となり左半分の部分が無効領域ＮＥＲ１となる。このように、全部が有効領域となるようなショット領域を完全ショット領域と呼び、一部が無効領域となるようなショット領域を欠けショット領域と呼ぶことにする。
【００４０】
計測制御部５１は、ウエハマップの情報（図４（ａ）参照）を参照して、選択したショット領域が欠けショット領域であるか否かを判断する。例えば、計測制御部５１は、選択したショット領域がショット領域ＳＨ１である場合に、選択したショット領域が欠けショット領域であると判断する。計測制御部５１は、選択したショット領域が欠けショット領域である場合、処理をステップＳ３へ進め、選択したショット領域が欠けショット領域でない（すなわち、選択したショット領域が完全ショット領域である）場合、処理をステップＳ２へ進める。
【００４１】
ステップＳ２では、計測制御部５１が、複数のフォーカスセンサ（図２参照）をデフォルトの位置へ復帰移動させる。
【００４２】
ステップＳ３では、計測制御部５１が、ウエハマップの情報（図４（ａ）参照）を参照して、計測対象のショット領域における有効領域のＸ方向の幅を特定する。例えば、計測対象のショット領域がショット領域ＳＨ１である場合、計測制御部５１は、ショット領域ＳＨ１のＸ方向の幅ＷＳＨ１の略半分を有効領域ＥＲ１のＸ方向の幅ＷＥＲ１として特定する。
【００４３】
ステップＳ４では、計測制御部５１が、ステップＳ３で特定した有効領域の幅に基づいて、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。具体的には、計測制御部５１には、レール部に対する各フォーカスセンサの移動位置（図２参照）とショット領域における各フォーカスセンサによる計測点（所定形状の像）の位置（図４（ｂ）参照）との相関関係の情報が予め設定されている。計測制御部５１は、計測対象のショット領域について、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報を参照して、３個以上のフォーカスセンサによる計測点が計測対象のショット領域における有効領域内に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４４】
例えば、図４（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、４個のフォーカスセンサによる計測点（所定形状の像）ＤＰ−１〜ＤＰ−４のうち、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３がショット領域ＳＨ１の有効領域ＥＲ１内に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４５】
また、計測制御部５１は、計測対象のショット領域について、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報を参照して、有効領域内に収まるフォーカスセンサのうち両端のフォーカスセンサによる計測点が有効領域の両端近傍に位置し、かつ、有効領域内に収まるフォーカスセンサによる計測点が均等な間隔で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４６】
例えば、図４（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−３が有効領域ＥＲ１の両端ＥＲ１ａ、ＥＲ１ｂ近傍に位置し、かつ、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４７】
より具体的には、計測制御部５１は、１つの計測点（所定形状の像）のＸ方向の幅を特定し、１つの計測点のＸ方向の幅と有効領域のＸ方向の幅と計測点の個数とから、各計測点の配置のピッチを
（各計測点の配置のピッチ）＝｛（有効領域のＸ方向の幅）
−（１つの計測点のＸ方向の幅）｝
÷（有効領域内に配される計測点の個数−１）
・・・（数式１）
により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域におけるＸ方向の一端を基準として数式１で示されるピッチでＸ方向に計測点を繰り返し配置していき、得られた各計測点の配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点に対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４８】
例えば、図４（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４の幅ＷＤＰを特定し、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４の幅ＷＤＰと有効領域ＥＲ１の幅ＷＥＲ１とから、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４の配置のピッチを
Ｐ１２≒Ｐ２３≒Ｐ２４≒（ＷＥＲ１−ＷＤＰ）÷２・・・（数式２）
により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域ＥＲ１におけるＸ方向の一端ＥＲ１ａを基準として数式２で示されるピッチでＸ方向に計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４を繰り返し配置していき、得られた各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４の配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−４に対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００４９】
ステップＳ５では、計測制御部５１が、ステップＳ４で決定された目標移動位置に基づいて、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動させる。
【００５０】
具体的には、検知部（図２参照）は、各フォーカスセンサの現在位置を検知してその検知結果の情報を計測制御部５１へ供給する。計測制御部５１は、各フォーカスセンサの現在位置の情報を検知部から受ける。計測制御部５１は、ステップＳ４で決定された目標移動位置と各フォーカスセンサの現在位置との差分をとることにより、各フォーカスセンサの移動量を算出する。そして、計測制御部５１は、算出した移動量に基づいて、駆動部（図２参照）を制御する。これにより、駆動部は、各フォーカスセンサを目標移動位置まで互いに独立に駆動する。
【００５１】
なお、計測制御部５１は、各フォーカスセンサを目標移動位置へ駆動させる際に、検知部及び駆動部を介してフィードバック制御を行ってもよい。すなわち、計測制御部５１は、移動後の各フォーカスセンサの現在位置の情報を検知部から受け、ステップＳ４で決定された目標移動位置と移動後の各フォーカスセンサの現在位置との差分をとることにより、各フォーカスセンサの移動量を算出する。そして、計測制御部５１は、算出した移動量に基づいて、駆動部を制御する。これにより、各フォーカスセンサの位置決めの精度を向上できる。
【００５２】
ステップＳ６では、計測制御部５１が、フォーカス計測を行わせる。具体的には、計測制御部５１は、各フォーカスセンサによる計測点を計測対象のショット領域に対してＹ方向へ相対的に走査させながら、各フォーカスセンサが対応する計測点でのデフォーカス量を検出するように制御する。例えば、計測制御部５１は、ウエハステージ６０を制御して、ウエハＷＦをＹ方向へ移動させる。
【００５３】
ステップＳ７では、面位置制御部５２が、フォーカス検出系３０の受光部４０からフォーカス計測の結果を受ける。面位置制御部５２は、フォーカス計測の結果に基づいて計測対象のショット領域のＺ方向の位置（面位置）を制御する。
【００５４】
具体的には、面位置制御部５２は、計測制御部５１により各計測点が計測対象のショット領域に対してＹ方向へ相対的に走査されるフォーカス計測が行われることと並行して、受光部４０から各フォーカスセンサによる検出結果を逐次受ける。これにより、面位置制御部５２は、各フォーカスセンサによる検出結果、すなわち各計測点でのデフォーカス量に基づいて、計測対象のショット領域の表面位置がベストフォーカス位置に近づくように（例えば、デフォーカス量がキャンセルされるように）ウエハＷＦをＺ方向に移動する。さらに必要に応じて、面位置制御部５２は、計測対象のショット領域がベストフォーカス位置に近づくようにウエハＷＦをθＸ方向又はθＹ方向に回転しても良い。
【００５５】
その後、露光装置１は、例えば、計測対象のショット領域に対して露光処理を行う。
【００５６】
ステップＳ８では、計測制御部５１が、ウエハマップの情報と計測スケジュールとに基づいて全てのショット領域に対するフォーカス計測を完了したか否かを判断する。計測制御部５１は、全てのショット領域に対するフォーカス計測を完了したと判断した場合、処理を終了し、全てのショット領域に対するフォーカス計測を完了していないと判断した場合、処理をステップＳ１へ戻す。
【００５７】
なお、露光処理は、全てのショット領域に対するフォーカス計測が完了した後に行われてもよい。この場合、ステップＳ７では、面位置制御部５２が、フォーカス検出系３０の受光部４０から受けたフォーカス計測の結果（各計測点のデフォーカス量）をウエハマップと対応付けてフォーカスマッピングを行い保持しておく。そして、ステップＳ８の後に、面位置制御部５２は、フォーカスマッピングの情報に基づいて各ショット領域のＺ方向の位置（面位置）を制御し各ショット領域の露光処理を行う。
【００５８】
ここで、仮に、受光部４０における複数のフォーカスセンサの位置が固定されている場合について考える。この場合、複数のフォーカスセンサの位置が完全ショット領域を基準に設定されているので、ウエハＷＦの外周近傍の欠けショット領域では有効領域の幅が狭いために有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数が少なくなり要求される計測精度を実現することが困難になる傾向にある。要求される計測精度を実現できないと、その後の露光処理においてだまされなどに起因するデフォーカスが発生し、パターンの形成不良に至る可能性がある。
【００５９】
例えば、図９（ａ）に示すウエハＷＦ８００のショット領域ＳＨ８０１では、図９（ｂ）に示すように、図９（ｂ）中の左半分が無効領域ＮＥＲ８０１となり右半分が有効領域ＥＲ８０１となる。有効領域ＥＲ８０１の幅ＷＥＲ８０１は、ショット領域ＳＨ８０１の幅ＷＳＨ８０１の略半分になっている。このとき、複数のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−８０１〜ＤＰ−８０４の配置ピッチＰ８１２〜Ｐ８３４は、それぞれ固定値になっている。このため、例えば、
Ｐ８１２＋Ｐ８２３＞ＷＥＲ８０１・・・（数式３）
が成り立つ傾向にある。言い換えると、フォーカス検出系３０による所定形状の像（計測点）が選択したショット領域内に位置するように、ウエハステージ６０を介してウエハＷＦ８００をＸ方向及びＹ方向に移動させても、２個以下のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−８０１、ＤＰ−８０２しか有効領域内に収めることができない傾向にある。
【００６０】
例えば、有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数が１個の場合、フォーカス計測の結果に基づきオフセットの補正（０次の補正）を行うことができても、１次以上の補正を行うことが困難である。あるいは、例えば、有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数が２個の場合、フォーカス計測の結果に基づきオフセットの補正（０次の補正）に加えて傾きの補正（１次の補正）を行うことができても、２次以上の補正を行うことが困難である。ここで、このように有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数が２個以下であると、図５に示されるように、フォーカス誤差が、要求されるフォーカス精度の上限Ｅｔｈを超えて大きくなってしまう傾向にあった。
【００６１】
それに対して、本実施形態では、受光部４０において駆動部が、ウエハＷＦの表面に配置された複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋ毎に、複数のフォーカスセンサのウエハ面内方向（Ｘ方向）の位置を互いに独立に駆動する。これにより、計測対象のショット領域が欠けショットである場合でも、有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数を増やすことができるので、ウエハＷＦの表面の位置の計測精度を向上できる。
【００６２】
具体的には、駆動部が、計測制御部５１による制御のもと、ウエハＷＦの複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋのそれぞれについて、３個以上のフォーカスセンサによる計測点がショット領域における有効領域内に収まるように、複数のフォーカスセンサを駆動する。これにより、フォーカス計測の結果に基づきオフセットの補正（０次の補正）及び傾きの補正（１次の補正）に加えて２次以上の高次の補正を行うことができるので、フォーカス誤差を、要求されるフォーカス精度の上限Ｅｔｈ未満に低減できる（図５参照）。すなわち、フォーカス計測に対して要求される計測精度を実現することができる。したがって、その後の露光処理におけるデフォーカスを抑制でき、パターンの形成不良を抑制できる。
【００６３】
また、本実施形態では、駆動部が、計測制御部５１による制御のもと、複数のショット領域ＳＨ１〜ＳＨｋのそれぞれについて、有効領域内に収まる両端のフォーカスセンサによる計測点が有効領域の両端近傍に位置し、かつ、有効領域内に収まる３個以上のフォーカスセンサによる計測点が均等な間隔で配されるように、複数のフォーカスセンサを駆動する。これにより、計測対象のショット領域の有効領域の幅が狭い場合であっても、フォーカス計測の計測精度を効率的に向上させることができる。
【００６４】
なお、計測制御部５１は、各計測点（所定形状の像）の幅を小さくするとともに、有効領域内に収めるフォーカスセンサによる計測点の個数を増やすように、制御しても良い。
【００６５】
例えば、フォーカス検出系３０の投射系３０ａにおける絞り３２には開口３２ａの幅を変更してフォーカスセンサによる計測点の幅を可変とする機構が設けられており、計測制御部５１は、図４（ｃ）に示すように、計測点の幅をＷＤＰからＷＤＰａへ小さくするように、絞り３２の開口３２ａの幅を制御する。それとともに、計測制御部５１は、各計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａの幅ＷＤＰａと有効領域ＥＲ１の幅ＷＥＲ１と計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａの個数Ｎとから、各計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａの配置のピッチを
Ｐ１２ａ≒・・・≒Ｐ（Ｎ−１）Ｎａ≒（ＷＥＲ１−ＷＤＰａ）÷（Ｎ−１）
・・・（数式４）
により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域ＥＲ１におけるＸ方向の一端ＥＲ１ａを基準として数式４で示されるピッチでＸ方向に計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａを繰り返し配置していき、得られた各計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａの配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａに対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。これにより、例えば、フォーカスセンサの数が多い場合であっても、多数のフォーカスセンサによる計測点を有効領域内に収めることができ、フォーカス計測の計測精度をさらに向上できる。
【００６６】
あるいは、ウエハＷＦの外周近傍の欠けショット領域に限らず完全ショット領域に対しても、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行ってもよい。すなわち、図６に示すように、ステップＳ２（図３参照）に代えて、ステップＳ１３〜ステップＳ１５が行われてもよい。
【００６７】
ステップＳ１３では、計測制御部５１が、ウエハマップの情報（図７（ａ）参照）を参照して、計測対象のショット領域における有効領域のＸ方向の幅を特定する。例えば、計測対象のショット領域がショット領域ＳＨｉである場合、計測制御部５１は、ショット領域ＳＨｉのＸ方向の幅ＷＳＨｉを有効領域ＥＲｉのＸ方向の幅ＷＥＲｉとして特定する。
【００６８】
ステップＳ１４では、計測制御部５１が、ステップＳ１３で特定した有効領域の幅に基づいて、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。具体的には、計測制御部５１は、計測対象のショット領域について、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報を参照して、より多くのフォーカスセンサによる計測点が計測対象のショット領域における有効領域内に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００６９】
例えば、図７（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、Ｎ個のフォーカスセンサによる計測点（所定形状の像）ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎがショット領域ＳＨｉの有効領域ＥＲｉ内に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７０】
また、計測制御部５１は、計測対象のショット領域について、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報を参照して、有効領域内に収まるフォーカスセンサのうち両端のフォーカスセンサによる計測点が有効領域の両端近傍に位置し、かつ、有効領域内に収まるフォーカスセンサによる計測点が均等な間隔で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７１】
例えば、図７（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、Ｎ個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎのうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−Ｎが有効領域ＥＲｉの両端ＥＲｉａ、ＥＲｉｂ近傍に位置し、かつ、Ｎ個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎが均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７２】
より具体的には、計測制御部５１は、１つの計測点（所定形状の像）のＸ方向の幅を特定し、１つの計測点のＸ方向の幅と有効領域のＸ方向の幅と計測点の個数とから、各計測点の配置のピッチを数式１により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域におけるＸ方向の一端を基準として数式１で示されるピッチでＸ方向に計測点を繰り返し配置していき、得られた各計測点の配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点に対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７３】
例えば、図７（ｂ）に示す場合、計測制御部５１は、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎの幅ＷＤＰを特定し、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎの幅ＷＤＰと有効領域ＥＲｉの幅ＷＥＲｉとから、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎの配置のピッチを
Ｐ１２ｉ≒・・・≒Ｐ（Ｎ−１）Ｎｉ≒（ＷＥＲｉ−ＷＤＰ）÷（Ｎ−１）
・・・（数式５）
により決定する。そして、計測制御部５１は、有効領域ＥＲｉにおけるＸ方向の一端ＥＲｉａを基準として数式５で示されるピッチでＸ方向に計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎを繰り返し配置していき、得られた各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎの配置位置と、フォーカスセンサの移動位置及び計測点の位置の相関関係の情報とから、各計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎに対応するフォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７４】
ステップＳ１５では、計測制御部５１が、ステップＳ１４で決定された目標移動位置に基づいて、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動させる。
【００７５】
このように、完全ショット領域に対しても、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行うことにより、各計測点の間隔が固定されている場合（図９（ｂ）参照）に比べて、より多くのフォーカスセンサによる計測点が有効領域内に収まるように制御できる。これにより、完全ショット領域に対するフォーカス計測の計測制度をさらに向上することができる。
【００７６】
あるいは、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とを有する有効領域を含む欠けショット領域に対して、Ｘ方向の幅の狭い部分を基準として、Ｘ方向の幅の広い部分に多くの計測点が配されるように、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行ってもよい。
【００７７】
例えば、図８（ａ）に示すショット領域ＳＨｊは、有効領域ＥＲｊ及び無効領域ＮＥＲｊを有する欠けショット領域であるが、有効領域ＥＲｊがＸ方向の幅の狭い部分ＥＲｊ２とＸ方向の幅の広い部分ＥＲｊ１とを有する。すなわち、部分ＥＲｊ２のＸ方向の幅ＷＥＲｊ２は、部分ＥＲｊ１のＸ方向の幅ＷＥＲｊ１より狭い。例えば、計測制御部５１は、図８（ｂ）に示すように、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。それとともに、計測制御部５１は、図８（ｄ）に示すように、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まる３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−３が幅の狭い部分ＥＲｊ２の両端ＥＲｊ２ａ、ＥＲｊ２ｂ近傍に位置し、かつ、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００７８】
このように、Ｘ方向の幅の狭い部分を基準として、Ｘ方向の幅の広い部分に多くの計測点が配されるように制御を行うことにより、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とのそれぞれに対してフォーカス計測の計測制度を向上できる。
【００７９】
あるいは、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とを有する有効領域を含む欠けショット領域に対して、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とで異なる配置になるように、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行ってもよい。
【００８０】
例えば、図８（ａ）に示すショット領域ＳＨｊについて、計測制御部５１は、例えば、図８（ｃ）に示すように、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の広い部分ＥＲｊ１に収まる５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１の両端ＥＲｊ１ａ、ＥＲｊ１ｂ近傍に位置し、かつ、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００８１】
その後に、計測制御部５１は、図８（ｄ）に示すように、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まる３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−３が幅の狭い部分ＥＲｊ２の両端ＥＲｊ２ａ、ＥＲｊ２ｂ近傍に位置し、かつ、３個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−３が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００８２】
このように、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とのそれぞれに対して、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行うことにより、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とのそれぞれに対してフォーカス計測の計測制度を向上できる。
【００８３】
あるいは、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とを有する有効領域を含む欠けショット領域に対して、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とで計測点の個数が同じになるように、各計測点（所定形状の像）の幅を小さくするとともに、各フォーカスセンサを互いに独立に駆動する制御を行ってもよい。
【００８４】
例えば、図８（ａ）に示すショット領域ＳＨｊについて、計測制御部５１は、例えば、図８（ｃ）に示すように、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の広い部分ＥＲｊ１に収まる５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５のうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１、ＤＰ−５が幅の広い部分ＥＲｊ１の両端ＥＲｊ１ａ、ＥＲｊ１ｂ近傍に位置し、かつ、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１〜ＤＰ−５が均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００８５】
その後に、計測制御部５１は、図８（ｅ）に示すように、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−５ａが幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まる程度に、計測点の幅をＷＤＰからＷＤＰａ（図４（ｃ）参照）へ小さくするように、上述したような絞り３２の開口３２ａの幅を制御する。それとともに、計測制御部５１は、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−５ａが幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。このとき、計測制御部５１は、幅の狭い部分ＥＲｊ２に収まる５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−５ａのうちの両端のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ、ＤＰ−５ａが幅の狭い部分ＥＲｊ２の両端ＥＲｊ２ａ、ＥＲｊ２ｂ近傍に位置し、かつ、５個のフォーカスセンサによる計測点ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−５ａが均等な間隔（ピッチ）で配されるように、各フォーカスセンサの目標移動位置を決定する。
【００８６】
このように、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とに対して、Ｘ方向の幅の狭い部分と広い部分とで計測点の個数が同じになるように制御を行うことにより、Ｘ方向の幅の狭い部分とＸ方向の幅の広い部分とに対してフォーカス計測の計測制度を均等に揃えることができる。
【００８７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 露光装置、１０ 光学系、１１ 照明光学系、１２ 投影光学系、２０ 位置制御システム、３０ フォーカス検出系、３０ａ 投射系、３０ｂ 受光系、３１ 投射部、３２ 絞り、３２ａ 開口、３３ ハービングガラス、３４、３５ ミラー、３６ ハービングガラス、３７ 絞り、３７ａ 開口、４０ 受光部、４１−１〜４１−３ フォーカスセンサ、４２ 駆動部、４３−１〜４３−３ 可動子、４４ 固定子、４４ａ レール部、４４ｂ、４４ｃ フレーム部、４５ 検知部、４６−１〜４６−３ 位置計測センサ、４７ 位置計測グリッド、４８ ガイド部、５０ 制御部、５１ 計測制御部、５２ 面位置制御部、５３ 取得部、６０ ウエハステージ、６１ 基準マーク、ＤＰ−１〜ＤＰ−Ｎ、ＤＰ−１ａ〜ＤＰ−Ｎａ 計測点、ＥＲ１、ＥＲｉ、ＥＲｊ 有効領域、ＳＨ１〜ＳＨｋ、ＳＨ８０１ ショット領域、ＷＦ、ＷＦ８００ ウエハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３個以上の複数のフォーカスセンサと、前記複数のフォーカスセンサを互いに独立に駆動する駆動部とを有し、複数のショット領域を有する基板の表面の高さ方向の位置を計測する面位置計測部と、
前記面位置計測部による計測結果に基づいて、光学系と前記基板の表面との相対的な位置を制御する制御部と、
を備えてなり、
前記駆動部は、前記複数のショット領域のそれぞれについて、３個以上のフォーカスセンサによる計測点が前記ショット領域における有効領域内に収まるとともに、前記３個以上のフォーカスセンサのうち両端のフォーカスセンサによる計測点が前記有効領域の両端近傍に位置し、かつ、前記３個以上のフォーカスセンサによる計測点が均等な間隔で配されるように、前記複数のフォーカスセンサを駆動する
ことを特徴とする位置制御システム。
【請求項２】
基板の表面の高さ方向の位置を計測する面位置計測部と、
前記面位置計測部による計測結果に基づいて、光学系と前記基板の表面との相対的な位置を制御する制御部と、
を備えてなり、
前記面位置計測部は、
複数のフォーカスセンサと、
前記基板の表面に対する前記複数のフォーカスセンサの基板面内方向の位置を互いに独立に駆動する駆動部と、
を有する
ことを特徴とする位置制御システム。
【請求項３】
前記面位置計測部は、前記フォーカスセンサによる計測点の幅を可変とする機構を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置制御システム。
【請求項４】
パターンが形成された原版に照射された露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板を位置決めする請求項１から３のいずれか１項に記載の位置制御システムと、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項５】
基板の表面の高さ方向の位置を計測することと、
前記計測の結果に基づいて、光学系と前記基板の表面との相対的な位置を制御することと、
前記相対的な位置が制御された前記基板の複数のショット領域にそれぞれ原版上のパターンを投影露光することと、
を備え、
前記計測では、前記複数のショット領域における有効領域に応じて複数のフォーカスセンサの基板面内方向の位置を互いに独立に駆動し、駆動された前記複数のフォーカスセンサを用いて前記基板の表面の高さ方向の位置を計測する
ことを特徴とする露光方法。
【請求項１】
３個以上の複数のフォーカスセンサと、前記複数のフォーカスセンサを互いに独立に駆動する駆動部とを有し、複数のショット領域を有する基板の表面の高さ方向の位置を計測する面位置計測部と、
前記面位置計測部による計測結果に基づいて、光学系と前記基板の表面との相対的な位置を制御する制御部と、
を備えてなり、
前記駆動部は、前記複数のショット領域のそれぞれについて、３個以上のフォーカスセンサによる計測点が前記ショット領域における有効領域内に収まるとともに、前記３個以上のフォーカスセンサのうち両端のフォーカスセンサによる計測点が前記有効領域の両端近傍に位置し、かつ、前記３個以上のフォーカスセンサによる計測点が均等な間隔で配されるように、前記複数のフォーカスセンサを駆動する
ことを特徴とする位置制御システム。
【請求項２】
基板の表面の高さ方向の位置を計測する面位置計測部と、
前記面位置計測部による計測結果に基づいて、光学系と前記基板の表面との相対的な位置を制御する制御部と、
を備えてなり、
前記面位置計測部は、
複数のフォーカスセンサと、
前記基板の表面に対する前記複数のフォーカスセンサの基板面内方向の位置を互いに独立に駆動する駆動部と、
を有する
ことを特徴とする位置制御システム。
【請求項３】
前記面位置計測部は、前記フォーカスセンサによる計測点の幅を可変とする機構を有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の位置制御システム。
【請求項４】
パターンが形成された原版に照射された露光光を基板に投影するための光学系と、
前記基板を位置決めする請求項１から３のいずれか１項に記載の位置制御システムと、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項５】
基板の表面の高さ方向の位置を計測することと、
前記計測の結果に基づいて、光学系と前記基板の表面との相対的な位置を制御することと、
前記相対的な位置が制御された前記基板の複数のショット領域にそれぞれ原版上のパターンを投影露光することと、
を備え、
前記計測では、前記複数のショット領域における有効領域に応じて複数のフォーカスセンサの基板面内方向の位置を互いに独立に駆動し、駆動された前記複数のフォーカスセンサを用いて前記基板の表面の高さ方向の位置を計測する
ことを特徴とする露光方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−４４５６７（Ｐ２０１３−４４５６７Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０８２６（Ｐ２０１１−１８０８２６）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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