特開 2024-178004 露光装置、露光方法、および物品製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024178004

(43)【公開日】2024-12-24

(54)【発明の名称】露光装置、露光方法、および物品製造方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/207 20060101AFI20241217BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

G03F7/207 H

G03F7/20 521

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023096467

(22)【出願日】2023-06-12

(71)【出願人】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】早川 崇志

(72)【発明者】

【氏名】今井 政樹

(72)【発明者】

【氏名】宮春 隆文

【テーマコード（参考）】

2H197

【Ｆターム（参考）】

2H197AA09

2H197CA08

2H197DA03

2H197DB11

2H197DB31

2H197DB34

2H197DC05

2H197DC13

2H197EA05

2H197HA03

(57)【要約】

【課題】フォーカス制御の高精度化に有利な技術を提供する。
【解決手段】基板を走査露光する露光装置は、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージの高さおよび傾きの少なくともいずれかを調整するための少なくとも１つのアクチュエータと、前記基板の面位置を計測する計測部と、前記計測部から得られた計測値に基づいて前記少なくとも１つのアクチュエータを制御する制御部とを有する。前記制御部は、前記計測部から得られる計測値の時系列データの微分値に基づいて、前記少なくとも１つのアクチュエータによる前記ステージの駆動量の制限値を決定する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を走査露光する露光装置であって、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージの高さおよび傾きの少なくともいずれかを調整するための少なくとも１つのアクチュエータと、
前記基板の面位置を計測する計測部と、
前記計測部から得られた計測値に基づいて前記少なくとも１つのアクチュエータを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記計測部から得られる計測値の時系列データの微分値に基づいて、前記少なくとも１つのアクチュエータによる前記ステージの駆動量の制限値を決定する、ことを特徴とする露光装置。

【請求項2】

前記制御部は、走査露光中、前記計測部から得られる計測値の時系列データの微分値に基づいて制限値を更新しながら、当該制限値を超えないよう前記少なくとも１つのアクチュエータによる前記ステージの駆動量を決定する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。

【請求項3】

前記露光装置は、前記基板の複数のショット領域のそれぞれを走査露光するように構成され、
前記制御部は、１つのショット領域内で前記制限値を変化させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記１つのショット領域内の走査露光中において、前記計測部による第１の計測で得られた計測値の時系列データの微分値と、前記計測部による前記第１の計測の次に行われた第２の計測で得られた計測値の時系列データの微分値とが同符号である場合、前記制限値を増加させる、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記１つのショット領域内の走査露光中において、前記計測部による第１の計測で得られた計測値の時系列データの微分値と、前記計測部による前記第１の計測の次に行われた第２の計測で得られた計測値の時系列データの微分値とが異符号である場合、前記制限値を低下させる、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記１つのショット領域内での走査速度に応じて前記制限値の変更量を調整する、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。

【請求項7】

前記計測部は、前記ステージによって保持された前記基板のショット領域が露光位置に到達する前に、当該ショット領域の面位置を計測する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。

【請求項8】

ステージによって保持された基板を走査露光する露光方法であって、
前記基板の面位置を計測する工程と、
前記計測により得られた計測値の時系列データの微分値を算出する工程と、
前記算出された微分値に基づいて、前記ステージの高さおよび傾きの少なくともいずれかを調整するための少なくとも１つのアクチュエータによる前記ステージの駆動量の制限値を決定する工程と、
前記少なくとも１つのアクチュエータにより、前記制限値以下に制限された駆動量で前記ステージを駆動し、その後、前記基板を露光する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。

【請求項9】

請求項８に記載の露光方法に従い基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、
を含み、前記現像された基板から物品を製造する、ことを特徴とする物品製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、露光装置、露光方法、および物品製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

露光装置を用いて、基板の被露光領域の全体にわたって良好な回路パターンの転写を可能にするためには、被露光領域の全体を縮小投影レンズ系の許容焦点深度内に確実に位置づける必要がある。そのためには、基板表面の縮小投影レンズ系の焦平面、即ちマスクの回路パターン像がフォーカスする平面、に対する位置と傾きを高精度に検出し、基板表面の位置と傾きを調整するフォーカス駆動が重要となってくる。

【0003】

ステップ・アンド・スキャン方式では、走査中に逐次基板上のスリット露光領域を結像面に合致させる必要がある。そこで、ステップ・アンド・スキャン方式では、いわゆる先読み方式が採用される。この先読み方式では、走査方向手前側に配置したフォーカス・レベリングセンサ（以下「先読みセンサ」という。）によりスリット露光領域の手前側で基板のフォーカス・レベリングずれを計測する。その計測結果に基づいてフォーカス・レベリング駆動を行うことにより、計測した地点がスリット露光領域に達するまでにその地点の基板表面を投影光学系の結像面に合致させる。このような先読み方式では、離散的に得られる計測値に基づいてフォーカス・レベリング駆動の駆動量が算出されていく。

【0004】

ところが、基板には、形成されたパターンに起因する段差（プロセス段差）以外に、基板自身の局所的なたわみ、基板を保持するためのチャックによる吸着段差、異物による段差などが存在しうる。その場合、先読みセンサによって算出した駆動量が大きくなることがある。プロセス段差ではない段差に追従しようとすると、フォーカス・レベリングの追従精度がかえって低下するという問題が生じる。すなわち、ステップ・アンド・スキャン方式では、ステップ・アンド・リピート方式と異なり、走査露光中に逐次フォーカス・レベリングのための計測と駆動を繰り返すため、フォーカス・レベリング駆動による駆動量が露光精度に影響を及ぼすことになる。そこで、従来技術では、離散的に得られるフォーカス・レベリング駆動量に対して制限値を設けることで、フォーカス・レベリング追従精度の向上を図ろうとしていた。

【0005】

一方、この駆動量の制限は、駆動パターンによっては（例えば、走査速度が遅い場合）、過剰な制限となってしまう場合があった。そのような課題に対し、特許文献１では、基板ステージが走査する際の走査方向の速度、加速度、ジャーク（加速度の変化率）、または、基板ステージの位置に応じて制限値を変化させ、過剰な駆動制限による弊害を回避することが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４８４０９５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記したような従来技術がある一方で、基板外周部の反りや、プロセス段差によっては、フォーカス駆動またはレベリング駆動時に基板ステージが一方向に連続的に駆動される場合がある。そのような場合、走査速度が速い場合であっても、基板ステージには大きな偏差が生じないため、フォーカス駆動またはレベリング駆動の駆動量の制限値を許容できる場合がある。

【0008】

しかし、従来技術では、フォーカス駆動またはレベリング駆動における基板ステージの駆動量の制限値は固定されていた。そのため、基板ステージが追従できるような場合にも駆動量の制限がかかってしまい、フォーカス誤差が生じていた。

【0009】

本発明は、例えば、フォーカス制御の高精度化に有利な技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一側面によれば、基板を走査露光する露光装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージの高さおよび傾きの少なくともいずれかを調整するための少なくとも１つのアクチュエータと、前記基板の面位置を計測する計測部と、前記計測部から得られた計測値に基づいて前記少なくとも１つのアクチュエータを制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記計測部から得られる計測値の時系列データの微分値に基づいて、前記少なくとも１つのアクチュエータによる前記ステージの駆動量の制限値を決定する、ことを特徴とする露光装置が提供される。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、例えば、フォーカス制御の高精度化に有利な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】露光装置の構成を示す図。

【図2】先読み方式を説明する図。

【図3】実施形態における基板ステージの駆動制御を説明する図。

【図4】実施形態における基板ステージの駆動制御を説明する図。

【図5】露光方法を示すフローチャート。

【図6】実施形態における基板ステージの駆動制御を説明する図。

【図7】固定された制限値によってデフォーカスが発生する従来技術を説明する図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0014】

＜第１実施形態＞
図１は、実施形態における露光装置１００の構成を示す図である。本明細書および図面においては、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。一般には、基板１０４はその表面が水平面（ＸＹ平面）と平行になるように基板ステージ１０５の上に置かれる。よって以下では、基板ステージ１０５の基板載置面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。また、以下では、ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向といい、Ｘ軸まわりの回転方向、Ｙ軸まわりの回転方向、Ｚ軸まわりの回転方向をそれぞれθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向という。

【0015】

露光装置１００は、原版であるマスク１０２と基板１０４とを走査しながらマスク１０２のパターンを基板１０４に転写する。露光装置１００は、露光領域を矩形又は円弧スリット形状とし、マスク１０２と基板１０４とを相対的に走査して露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）である。露光装置１００は、図１に示すように、投影光学系１０１と、マスクステージ１０３と、基板ステージ１０５と、照明光学系１０６と、主制御部１２７と、計測部ＭＵとを有する。

【0016】

図１において、投影光学系１０１の光軸ＡＸはＺ方向に延び、投影光学系１０１の像面はＺ方向と垂直な関係にある。マスク１０２は、マスクステージ１０３によって保持される。マスク１０２のパターンは、投影光学系１０１の倍率（例えば、１／４、１／２、１／５）で投影され、投影光学系１０１の像面に像を形成する。

【0017】

基板１０４は、例えば、その表面にレジスト（感光剤）が塗布された基板である。基板１０４には、先の露光処理で形成された同一のパターン構造を有する複数のショット領域が配列されている。基板ステージ１０５は、基板１０４を保持して移動するステージであって、基板１０４を吸着（固定）するチャックを有する。基板ステージ１０５は、ステージの高さおよび傾きの少なくともいずれかを調整するための少なくとも１つのアクチュエータを含みうる。例えば、基板ステージ１０５は、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれに水平移動可能なＸＹステージと、投影光学系１０１の光軸ＡＸと平行な方向であるＺ方向（基板１０４の高さ方向）に移動可能なＺステージとを含む。更に、基板ステージ１０５は、θＸ方向およびθＹ方向に回転可能なレベリングステージと、θＺ方向に回転可能な回転ステージとを含みうる。このように、基板ステージ１０５は、マスク１０２のパターンの像を基板１０４のショット領域に一致させるための６軸駆動系を構成している。基板ステージ１０５のＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向の位置は、基板ステージ１０５に配置されたバーミラー１２３と、干渉計１２４とによって常に計測されている。

【0018】

計測部ＭＵは、基板１０４の面位置（高さ方向の位置）および傾きを計測する機能を有する。本実施形態では、計測部ＭＵは、基板ステージ１０５によって保持された基板１０４のショット領域の計測対象箇所の高さ方向の位置を計測することができる。計測部ＭＵは、光源１１０、コリメータレンズ１１１、スリット部材１１２、投光側光学系１１３、投光側ミラー１１４、受光側ミラー１１５、受光側光学系１１６、ストッパ絞り１１７、補正光学系１１８、光電変換素子１１９を２つずつ含みうる。計測部ＭＵの計測結果に基づいて、基板ステージ１０５の高さおよび傾きが制御されうる。

【0019】

光源１１０は、ランプまたは発光ダイオードで構成されうる。コリメータレンズ１１１は、光源１１０からの光を、断面の強度分布がほぼ均一な平行光に変換する。スリット部材１１２は、一対のプリズム（プリズム形状の部材）を互いの斜面が相対するように貼り合わせて構成される。その貼り合わせ面には、複数の開口（本実施形態では、６個のピンホール）がクロムなどの遮光膜を用いて形成されている。投光側光学系１１３は、両側テレセントリック系であって、スリット部材１１２の６個のピンホールを通過した光のそれぞれを、投光側ミラー１１４を介して、基板１０４のショット領域の６個の計測対象箇所に導光する。

【0020】

投光側光学系１１３に対して、ピンホールが形成された平面（貼り合わせ面）と基板１０４の表面を含む平面とは、シャインプルーフの条件を満たすように設定されている。本実施形態において、投光側光学系１１３からの光の基板１０４への入射角（光軸ＡＸとのなす角）Φは、７０度以上である。投光側光学系１１３を通過した６個の光は、基板上の互いに独立した各計測対象箇所に入射して結像する。また、投光側光学系１１３からの光は、基板上の６個の計測対象箇所が互いに独立して観察可能なように、Ｘ方向からＸＹ平面内でθ度（例えば、２２．５度）回転した方向から入射する。

【0021】

受光側光学系１１６は、両側テレセントリック系である。基板１０４の各計測対象箇所で反射された６個の光（反射光）は、受光側ミラー１１５を介して、受光側光学系１１６に入射する。ストッパ絞り１１７は、受光側光学系１１６の内部に配置され、６個の各計測対象箇所に対して共通に設けられている。ストッパ絞り１１７は、基板１０４に形成されているパターンによって発生する高次の回折光（ノイズ光）を遮断する。

【0022】

受光側光学系１１６を通過した光は、その光軸が互いに平行となっている。補正光学系１１８は、６個の補正レンズを含み、受光側光学系１１６を通過した６個の光を、光電変換素子１１９の光電変換面（受光面）に対して、互いに同一の大きさを有するスポット光として再結像する。また、受光側光学系１１６、ストッパ絞り１１７及び補正光学系１１８は、本実施形態では、基板上の各計測対象箇所と光電変換素子１１９の光電変換面とが互いに共役となるように倒れ補正を行っている。従って、基板上の各計測対象箇所の局所的な傾きに起因する光電変換面でのピンホール像の位置の変化はなく、各計測対象位置の光軸ＡＸと平行な方向での高さの変化に応じて、光電変換面でピンホール像が変化する。ここで、光電変換素子１１９は、例えば、６個の１次元ＣＣＤラインセンサによって構成されうるが、２次元センサを複数個配置することにより構成されてもよい。

【0023】

上述したように、マスク１０２は、マスクステージ１０３によって保持される。マスクステージ１０３は、投影光学系１０１の光軸ＡＸに対して垂直な面内で、Ｘ方向（矢印１０３ａの方向）に一定速度で走査される。この際、マスクステージ１０３は、マスクステージ１０３のＹ方向の位置が常に目標位置を維持するように走査（補正駆動）される。マスクステージ１０３のＸ方向およびＹ方向の位置は、マスクステージ１０３に配置されたバーミラー１２０と干渉計１２１とによって常に計測されている。

【0024】

照明光学系１０６は、エキシマレーザなどのパルス光を発生する光源からの光を用いて、マスク１０２を照明する。照明光学系１０６は、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、ミラーおよびマスキングブレードなどを含み、遠紫外領域のパルス光を効率的に透過または反射する。ビーム整形光学系は、入射光の断面形状（寸法）を予め定められた形状に整形する。オプティカルインテグレータは、光の配光特性を均一にしてマスク１０２を均一な照度で照明する。マスキングブレードは、チップサイズに対応する矩形の照明領域を規定する。かかる照明領域で部分照明されたマスク１０２のパターンは、投影光学系１０１を介して、基板１０４に投影される。

【0025】

主制御部１２７は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１００の各部を統括的に制御する。主制御部１２７は、マスク１０２のパターンからの光を基板１０４の所定領域に結像させるために、マスク１０２を保持するマスクステージ１０３や基板１０４を保持する基板ステージ１０５を制御する。例えば、主制御部１２７は、基板ステージ１０５を介して、基板１０４のＸＹ面内の位置（Ｘ方向およびＹ方向の位置、および、θＺ方向の回転位置）、ならびに、Ｚ方向の位置（θＸ方向およびθＹ方向それぞれの回転位置）を調整する。同様に、主制御部１２７は、マスクステージ１０３を介して、マスク１０２のＸＹ面内の位置（Ｘ方向およびＹ方向の位置、および、θＺ方向の回転位置）、ならびに、Ｚ方向の位置（θＸ方向およびθＹ方向それぞれの回転位置）を調整する。また、主制御部１２７は、マスクステージ１０３と基板ステージ１０５とを、投影光学系１０１に対して同期させて走査する。このように、主制御部１２７は、基板ステージ１０５により基板１０４を走査しながら基板１０４のショット領域のそれぞれを露光領域において露光する露光処理を制御する。

【0026】

マスクステージ１０３を矢印１０３ａの方向に走査する場合、基板ステージ１０５は、矢印１０５ａの方向に、投影光学系１０１の倍率（縮小倍率）だけ補正した速度で走査する。マスクステージ１０３の走査速度は、照明光学系１０６におけるマスキングブレードの走査方向の幅、及び、基板１０４の表面に塗布されたレジストの感度に基づいて、生産性が有利となるように決定される。

【0027】

マスク１０２のパターンのＸＹ面内での位置合わせは、マスクステージ１０３の位置、基板ステージ１０５の位置、及び、基板ステージ１０５に対する基板１０４上の各ショット領域の位置に基づいて行われる。マスクステージ１０３の位置及び基板ステージ１０５の位置のそれぞれは、上述したように、干渉計１２１及び１２４によって計測される。基板ステージ１０５に対する基板１０４上の各ショット領域の位置は、アライメントスコープ（不図示）で基板ステージ１０５に設けられたマークの位置及び基板１０４に形成されたアライメントマークの位置を検出することにより得られる。

【0028】

マスク１０２のパターンのＺ方向の位置合わせ、即ち、投影光学系１０１の像面への位置合わせは、計測部ＭＵの計測結果に基づいて、基板ステージ１０５（に含まれるレベリングステージ）を制御することで実現される。

【0029】

図２は、ステップ・アンド・スキャン時のフォーカス・レベリング駆動の様子を示したものである。計測部ＭＵは、露光領域の面位置を先読み方式で計測するフォーカスセンサ（先読みセンサ）として機能する。先読み方式とは、基板ステージ１０５によって保持された基板１０４のショット領域が投影光学系１０１の下の露光位置に到達する前に、当該ショット領域の面位置を計測する方式をいう。第Ｎショット領域に露光を行う際、基板ステージ１０５を＋Ｙ方向に走査させることで、スリット露光領域２０１が第Ｎショット領域の全領域を通過し、第Ｎショット領域が露光される。先読みセンサは、Ｘ方向に並んで配置された３つのセンサ２０２、２０３、２０４を含みうる。これらのセンサを用いて、スリット露光領域より－Ｙ方向の位置におけるＸ方向に並んで配置された３点の位置を計測することにより、スリット露光領域より先の領域のフォーカス・レベリングずれが計測される。各センサの計測値をＺ２０２、Ｚ２０３、Ｚ２０４、とすると、フォーカス（Ｚ）ずれΔＦc、レベリング（θＹ）ずれΔＬvは、次式により求められる。

【0030】

ΔＦc＝（Ｚ２０２＋Ｚ２０３＋Ｚ２０４）／３ … （１）
ΔＬv＝（Ｚ２０２－Ｚ２０４）／Ｄ … （２）
ただし、Ｄは、センサ２０２と２０４の基板上でのＸ方向の距離を表す。

【0031】

このようにして、３点の計測値の平均値からフォーカスずれ（ΔＦc）が算出され、２点の計測値（Ｚ２０２とＺ２０４）の差分値からレベリングずれ（ΔＬv）が算出される。走査によってスリット露光領域２０１が到達するより前に、フォーカスずれ及びレベリングずれの計測が続けられ、その計測結果は主制御部１２７に送信される。なお、ΔＦc、ΔＬvの算出式は、式（１）、（２）に限定されない。また、第（Ｎ＋１）ショット領域では走査方向が逆になるため、スリット露光領域２０１は－Ｙ方向に走査されることになる。－Ｙ方向に走査する際は、先読みセンサ２０５、２０６、２０７によって、スリット露光領域より＋Ｙ方向の領域を計測することになる。

【0032】

主制御部１２７は、先読みセンサによって計測され送信されたフォーカス・レベリングずれに基づいて、スリット露光領域を投影レンズ４の結像面に合致させるための目標軌跡を逐次生成する。ここで、先読みセンサによる計測は、ショット領域内で一定間隔（例えば、０．５ｍｍピッチ）で行われ、計測毎にフォーカス・レベリング駆動が行われる。ΔＦc、ΔＬvの値を使って生成される目標軌跡をそれぞれＦc(y)、Ｌv(y)とする。ここで、ｙは基板ステージ１０５のＹ方向（走査方向）の位置を示す。また、(y)はｙの関数であることを表している。これらの関数Ｆc(y)、Ｌv(y)は直線、２次関数、三角関数など任意の関数である。

【0033】

Ｆc(y)、Ｌv(y)は、基板の局所的なたわみ、基板を保持するためのチャックによる吸着段差、ゴミによる段差などにより、局所的に変化の大きい値となることがある。したがって、Ｆc(y)、Ｌv(y)を指令値としてそのまま印加すると、基板ステージ１０５に対する駆動指令値は大きな高周波成分を含みうる。しかし、フォーカス・レベリング駆動機構の追従性能（追従周波数）には上限があるので、それを超える高周波数で駆動しようとしても追従しきれなくなる。このような状態になると、局所的な段差に追従しきれないばかりでなく、その後の露光領域においても露光表面が結像面から大きくずれてしまうという問題が生じうる。

【0034】

従来技術では、基板ステージ１０５の駆動量に対して制限を設け、一定の値を超える目標値が与えられた場合は、基板ステージ１０５の駆動量を制限する機能を持たせていた。このように、駆動量を制限することで、基板ステージ１０５が追従できない目標値に対して、あえて追従しないようにする。これによりフォーカス誤差を低減していた。

【0035】

しかし、基板外周部における基板の反りや、プロセス段差等によっては、フォーカス・レベリングの計測値が一方向に単調増加又は単調減少する場合がある。目標値が単調増加又は単調減少のようにランプ状に変化する場合では、駆動量が制限値を超える値であっても、駆動指令値に高周波成分が含まれず、基板ステージ１０５が目標値に追従可能となる場合がある。そのような場合、駆動量の制限は過剰な制限となってしまい、本来追従可能であるのにも関わらず、駆動制限によって、ベストフォーカス面からずれた位置に駆動してしまい、デフォーカスの要因となってしまう可能性がある。

【0036】

図７に、フォーカス・レベリングの計測値が同一方向に単調増加する場合に、従来の駆動方法で駆動量の制限を行ったときの基板ステージ１０５の駆動軌跡を示す。横軸は時間ｔ、縦軸は基板ステージ１０５の位置（高さおよび傾き）を示している。破線７０１は、先読みセンサによって計測される面位置の、ベストフォーカス面からのずれ量（誤差）を示している。破線７０１は、計測部ＭＵから得られる計測値の時系列データであると理解されてもよい。実線７０３は、基板ステージ１０５の駆動軌跡を示している。従来技術では、基板ステージ１０５のフォーカス・レベリングの駆動量には固定された制限値による制限がかかるため、制限値よりも大きな計測値ｄ（７０５）が計測された場合、基板ステージの駆動量は、ｄよりも小さいＬｉｍｉｔ７０２に制限される。Ｌｉｍｉｔ７０２を超える計測値ｄ（７０５）が一方向に連続して計測された場合、Ｌｉｍｉｔ７０２による制限によって、基板ステージ１０５は駆動軌跡７０３のようになり、デフォーカス７０４が発生する。

【0037】

図７のように、同一方向に先読みセンサの計測値が単調増加又は単調減少する場合は、駆動指令値に高周波成分が含まれず、基板ステージ１０５が追従可能となるため、目標値に追従する駆動量の制限値を可変にすることが適切である。本実施形態では、先読みセンサから得られる計測値の時系列データの微分値を算出し、該微分値に基づいて、少なくとも１つのアクチュエータ（６軸駆動系）による基板ステージ１０５の駆動量の制限値を決定する。例えば、微分値の符号と大きさに基づいて、駆動量の制限値が可変にされる。そうすることで、過剰な駆動制限による弊害を回避することができる。以下では、その具体例を説明する。なお、以下の説明では、計測値の時系列データの微分値のことを、「計測値の微分値」と略記する場合がある。

【0038】

図３を参照して、第１実施形態における基板ステージ１０５の駆動制御について説明する。図３において、横軸は時間ｔ、縦軸は基板ステージ１０５の位置（高さおよび傾き）を示している。破線３０１は、先読みセンサによって計測される面位置の、ベストフォーカス面からの誤差を示している。破線３０１は、計測部ＭＵから得られる計測値の時系列データを表すグラフであると理解されてもよい。実線３０２は、基板ステージ１０５の駆動軌跡を示している。駆動軌跡上の位置３０３～３０８は、計測毎に行われるフォーカス・レベリング駆動の目標位置である。基板ステージ１０５が位置３０３から位置３０４へ移動する際、主制御部１２７は、先読みセンサによって得られた計測値に基づいて基板ステージ１０５の駆動量を算出する。算出された駆動量がＬｉｍｉｔＡ（３０９）を超えた場合、基板ステージ１０５の駆動量はＬｉｍｉｔＡ（３０９）に制限され、基板ステージ１０５は目標値である位置３０４へ移動する。同様に、基板ステージ１０５が位置３０４から位置３０５へ移動する際、主制御部１２７は、先読みセンサによって得られた計測値に基づいて基板ステージ１０５の駆動量を算出する。ここで、ベストフォーカス面からのずれをΔＦｃとし、基板ステージ１０５の駆動量の微分値ΔＺを次式から求める。なお、基板ステージ１０５の駆動量の微分値とは、計測値の微分値と同義である。

【0039】

ΔＺ（ｎ）＝（ΔＦｃ（ｎ）－ΔＦｃ（ｎ－１））／Ｔ … （３）
ただし、Ｔはフォーカス・レベリング駆動時間であり、これは先読みセンサの計測ピッチと走査速度から求めることができる。また、ｎはフォーカス・レベリング駆動の回数を示す。

【0040】

主制御部１２７は、１つのショット領域内の走査露光中において、第１の計測で得られた計測値の微分値と、該第１の計測の次に行われた第２の計測で得られた計測値の微分値とを比較する。例えば、ΔＺ（ｎ）を位置３０３から位置３０４へ駆動する際の駆動量の微分値、ΔＺ（ｎ＋１）を位置３０４から位置３０５へ駆動する際の駆動量の微分値とする。この場合、両者の微分値は同符号、すなわち、それぞれの微分値の符号が一致することが分かる。微分値の符号が一致する場合、基板ステージ１０５は一方向に駆動する。基板ステージ１０５が一方向に駆動する場合、基板ステージ１０５には大きな偏差が発生しない。そのため、駆動量の制限値を、ＬｉｍｉｔＡよりも大きいＬｉｍｉｔＢ（３１０）に増加させることが可能である。同様に、位置３０５から位置３０６への駆動、位置３０６から位置３０７への駆動、位置３０７から位置３０８への駆動のときも、制限値をＬｉｍｉｔＢにしてよい。一方向に基板ステージ１０５を駆動する際には制限値を増加させることにより、実線３０２で示される基板ステージ１０５の駆動軌跡のデフォーカス量を、従来技術における基板ステージの駆動軌跡３１１のデフォーカス量より小さくすることが可能になる。

【0041】

次に、図４を参照して、先読みセンサの計測値が単調増加から単調減少に転じる場合における基板ステージ１０５の駆動制御について説明する。横軸は時間ｔ、縦軸は基板ステージ１０５の位置を示している。破線４０１は、先読みセンサによって計測される面位置の、ベストフォーカス面からの誤差を示している。破線４０１は、計測部ＭＵから得られる計測値の時系列データを表すグラフであると理解されてもよい。実線４０２は、基板ステージ１０５の駆動軌跡を示している。基板ステージ１０５が位置４０３から位置４０４へ移動する際の駆動量の制限値はＬｉｍｉｔＡ（４１１）にされている。その後、基板ステージ１０５が位置４０４から位置４０５、位置４０５から位置４０６、位置４０６から位置４０７へ駆動する際は、一方向に駆動が行われる。そのため、主制御部１２７は、駆動量の制限値をＬｉｍｉｔＡ（４１１）からそれより大きいＬｉｍｉｔＢ（４１２）に増加させる。

【0042】

次に、基板ステージ１０５が位置４０７から位置４０８へ駆動する際、基板ステージ１０５の駆動量の微分値は異符号となる。すなわち、微分値の符号が反転する。駆動方向が反転すると、基板ステージの指令値に高周波成分が含まれ、その場合、追従特性が低下する可能性がある。したがって、微分値の符号が反転する場合は、主制御部１２７は、駆動量の制限値をＬｉｍｉｔＢ（４１２）からＬｉｍｉｔＡ（４１１）に低下させる。その後、基板ステージ１０５が位置４０８から位置４０９、位置４０９から位置４１０へ駆動する際は、単調減少となるため、主制御部１２７は、駆動量の制限値を再び制限値ＬｉｍｉｔＢに増加させる。

【0043】

このように、本実施形態によれば、駆動量の微分値に基づいて制限値を動的に変化する。例えば、基板ステージ１０５の駆動方向が単調増加から単調減少に転じる際には、駆動量の制限値を、動的にかつ適切に変更することが可能となる。これにより、駆動量の制限による弊害を取り除くことができ、追従できない駆動指令値に対して、適切に制限をかけることが可能となる。

【0044】

図５は、本実施形態における露光方法のフローチャートである。
Ｓ５０１で、主制御部１２７は、露光対象ショットの露光処理を開始する。
Ｓ５０２で、主制御部１２７は、先読みセンサを用いた計測により、先読みセンサによって計測される面位置の、ベストフォーカス面からのずれ量のデータを得る（フォーカス・レベリング計測）。
Ｓ５０３で、主制御部１２７は、Ｓ５０２での計測結果と基板ステージ１０５の現在値との差から駆動量を算出し、算出された駆動量をフォーカス・レベリング駆動に要する時間で割って微分値を算出する。
Ｓ５０４で、主制御部１２７は、Ｓ５０２での計測が初回の計測であるか否かを判定する。該計測が初回である場合、処理はＳ５０７に進む。Ｓ５０７では、主制御部１２７は、駆動量の制限値をＬｉｍｉｔＡに設定する。該計測が初回ではない場合、処理はＳ５０５に進む。

【0045】

Ｓ５０５では、主制御部１２７は、今回のＳ５０３で得られた微分値の符号と前回の計測から得られた微分値の符号とを比較する。両者の微分値が同符号である場合、処理はＳ５０６へ進む。両者の微分値が異符号である場合、処理はＳ５０７へ進む。Ｓ５０６では、主制御部１２７は、駆動量の制限値をＬｉｍｉｔＡよりも大きいＬｉｍｉｔＢに設定する。Ｓ５０７では、主制御部１２７は、駆動量の制限値をＬｉｍｉｔＡに設定する。ＬｉｍｉｔＡ及びＬｉｍｉｔＢは、基板ステージ１０５を決められたパターンで駆動させ、生じた制御偏差からデフォーカスが発生しないように決定される。

【0046】

Ｓ５０８で、主制御部１２７は、Ｓ５０６またはＳ５０７で設定された制限値に基づいて、基板ステージ１０５の位置の目標値を算出する。
Ｓ５０９で、主制御部１２７は、Ｓ５０８によって制限値以下に制限された駆動量で基板ステージ１０５を駆動させ、その後、基板１０４を露光する。
Ｓ５１０で、主制御部１２７は、ショット領域全域の露光処理が完了したか否かを判定する。ショット領域全域の露光処理が完了していない場合、次の領域のフォーカス計測を実施すべく処理はＳ５０２に戻る。ショット領域全域の露光処理が完了した場合、このショット領域の処理は完了となる。次のショット領域について、本処理が実行される。

【0047】

以上説明した処理フローによれば、主制御部１２７は、走査露光中、計測部ＭＵから得られる計測値の時系列データの微分値に基づいて制限値を更新しながら、当該制限値を超えないよう基板ステージ１０５の駆動量を決定する。露光装置１００は、基板１０４の複数のショット領域のそれぞれを走査露光するように構成されており、主制御部１２７は、１つのショット領域内で駆動量の制限値を変化させることができる。

【0048】

＜第２実施形態＞
図６を参照して、第２実施形態における基板ステージの駆動制御について説明する。図６において、横軸は時間ｔ、縦軸は基板ステージ１０５の位置を示している。破線６０１は、先読みセンサによって計測される面位置の、ベストフォーカス面からのずれ量（誤差）を示している。破線７０１は、計測部ＭＵから得られる計測値の時系列データを表すグラフであると理解されてもよい。実線６０２は、基板ステージ１０５の駆動軌跡を示している。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置においては、生産性の向上をねらって、加速中に露光処理を行う手法が用いられる場合がある。その場合、露光中に基板ステージ１０５の走査方向の速度が変化する。先読みセンサの計測は一定間隔（例えば０．５ｍｍピッチ）で行われるため、走査速度が変わると、フォーカス・レベリング駆動の周期も変化する。例えば、走査速度が遅くなれば、２点間の計測時間間隔が長くなるため、フォーカス・レベリング駆動の時間は長くなる。一方、走査速度が速くなれば、２点間の計測時間間隔が短くなるため、フォーカス・レベリング駆動の時間は短くなる。また、フォーカス・レベリング駆動の時間によって、基板ステージ１０５が追従可能な駆動量が変わってくる。例えば、基板ステージ１０５が位置６０３から位置６０４へ駆動する際のフォーカス・レベリング駆動時間をＴとする。露光中に走査速度が上がっていくと、位置６０４から位置６０５の駆動時間はＴ’、位置６０５から位置６０６の駆動時間はＴ”となる（Ｔ＞Ｔ’＞Ｔ”）。ここで、位置６０４からベストフォーカス面への駆動量と、位置６０５からベストフォーカス面への駆動量とが等しい場合、それぞれの微分値は後者の方が大きくなる。そのような場合、主制御部１２７は、位置６０５から位置６０６の微分値に応じて、ＬｉｍｉｔＣ（６０９）を設定する（ＬｉｍｉｔＢ＞ＬｉｍｉｔＣ）。

【0049】

このように、本実施形態によれば、主制御部１２７は、１つのショット領域内での走査速度に応じて駆動量の制限値の変更量を調整することができる。これにより、追従誤差を生じさせず、高精度にベストフォーカス面に駆動することが可能となる。

【0050】

＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

【0051】

本明細書の開示は、少なくとも以下の露光装置、露光方法、および物品製造方法を含む。
（項目１）
基板を走査露光する露光装置であって、
前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージの高さおよび傾きの少なくともいずれかを調整するための少なくとも１つのアクチュエータと、
前記基板の面位置を計測する計測部と、
前記計測部から得られた計測値に基づいて前記少なくとも１つのアクチュエータを制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記計測部から得られる計測値の時系列データの微分値に基づいて、前記少なくとも１つのアクチュエータによる前記ステージの駆動量の制限値を決定する、ことを特徴とする露光装置。
（項目２）
前記制御部は、走査露光中、前記計測部から得られる計測値の時系列データの微分値に基づいて制限値を更新しながら、当該制限値を超えないよう前記少なくとも１つのアクチュエータによる前記ステージの駆動量を決定する、ことを特徴とする項目１に記載の露光装置。
（項目３）
前記露光装置は、前記基板の複数のショット領域のそれぞれを走査露光するように構成され、
前記制御部は、１つのショット領域内で前記制限値を変化させる、
ことを特徴とする項目２に記載の露光装置。
（項目４）
前記制御部は、前記１つのショット領域内の走査露光中において、前記計測部による第１の計測で得られた計測値の時系列データの微分値と、前記計測部による前記第１の計測の次に行われた第２の計測で得られた計測値の時系列データの微分値とが同符号である場合、前記制限値を増加させる、ことを特徴とする項目３に記載の露光装置。
（項目５）
前記制御部は、前記１つのショット領域内の走査露光中において、前記計測部による第１の計測で得られた計測値の時系列データの微分値と、前記計測部による前記第１の計測の次に行われた第２の計測で得られた計測値の時系列データの微分値とが異符号である場合、前記制限値を低下させる、ことを特徴とする項目３または４に記載の露光装置。
（項目６）
前記制御部は、前記１つのショット領域内での走査速度に応じて前記制限値の変更量を調整する、ことを特徴とする項目３から５のいずれか１項目に記載の露光装置。
（項目７）
前記計測部は、前記ステージによって保持された前記基板のショット領域が露光位置に到達する前に、当該ショット領域の面位置を計測する、ことを特徴とする項目１から６のいずれか１項目に記載の露光装置。
（項目８）
ステージによって保持された基板を走査露光する露光方法であって、
前記基板の面位置を計測する工程と、
前記計測により得られた計測値の時系列データの微分値を算出する工程と、
前記算出された微分値に基づいて、前記ステージの高さおよび傾きの少なくともいずれかを調整するための少なくとも１つのアクチュエータによる前記ステージの駆動量の制限値を決定する工程と、
前記少なくとも１つのアクチュエータにより、前記制限値以下に制限された駆動量で前記ステージを駆動し、その後、前記基板を露光する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
（項目９）
項目８に記載の露光方法に従い基板を露光する工程と、
前記露光された基板を現像する工程と、
を含み、前記現像された基板から物品を製造する、ことを特徴とする物品製造方法。

【0052】

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

【符号の説明】

【0053】

１００：露光装置、１０１：投影光学系、１０２：マスク、１０３：マスクステージ、１０４：基板、１０５：基板ステージ、１０６：照明光学系、１２７：主制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】