JP2000357656A

JP2000357656A - 露光装置、露光方法およびデバイス製造方法

Info

Publication number: JP2000357656A
Application number: JP2000110791A
Authority: JP
Inventors: Shinji Wakamoto; 信二若本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-04-13
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の
露光方法において、基板の周辺部分での露光に際して、
デフォーカスの発生を抑制することができ、しかも生産
性（スループット）に優れた露光装置、露光方法および
デバイス製造方法を提供すること。【解決手段】ステップ・アンド・スキャン方式の露光
方法におけるウエハ１４の周辺部の露光の改良である。
ウエハ１４の周辺部に位置するショット領域１４Ｓに向
けてウエハ１４の外側から内側に露光ビーム照射領域１
２Ｗを相対的に走査移動させ、投影光学系１３の焦点位
置に対するウエハ１４の投影光学系光軸方向の位置情報
を検出するためのセンサ４５の所定の測定位置ＡＦ１〜
ＡＦ４を、露光ビーム照射領域１２Ｗと共に走査移動さ
せる。選択された所定の計測位置の内の一部のみが、ウ
エハ１４上に位置する時点で、ウエハ１４を光軸方向に
移動させるフォーカス制御を行う。さらに走査移動さ
せ、選択された所定の計測位置ＡＦ１〜ＡＦ４が、全て
ウエハ１４上に位置する時点で、ウエハ１４の傾斜を調
節するレベリング制御を加えて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置、露光方
法およびデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、い
わゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光方法にお
いて、基板の周辺部での露光に際して、デフォーカスの
発生を抑制することができ、しかも生産性に優れた露光
装置、露光方法およびデバイス製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程の一つである
フォトリソグラフィー工程においては、マスク（レチク
ル含む）に形成されているパターンをフォトレジストが
塗布されたウエハ上に転写するための露光装置として、
マスクのパターンの像をウエハ上のショット領域に縮小
投影するステップ・アンド・リピート方式の露光装置が
多く用いられている。

【０００３】また最近では、マスク上のパターンの一部
を投影光学系を介してウエハにスリット状の照明領域で
縮小投影露光した状態で、マスクとウエハとを、投影光
学系に対して同期移動させるステップ・アンド・スキャ
ン方式の露光装置も用いられている。この方式の露光装
置は、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の露光
装置に比較して、投影光学系に対する負担を増大させる
ことなく、転写対象パターンを大面積化することができ
るという利点がある。

【０００４】このステップ・アンド・スキャン方式の投
影露光装置においては、ウエハをスリット状に照明し、
スリット状露光ビーム照射領域の短手方向に基板を相対
的に移動させながら露光する。また、その露光直前に、
露光対象ショット領域内の露光位置でのウエハ表面の光
軸方向位置情報（フォーカス情報）をセンサを用いて計
測し、ウエハを搭載したステージの姿勢を走査（スキャ
ン）移動に応じて連続的に変化させ、常に露光装置の最
適像面とウエハの面とができる限り一致するように姿勢
制御している。

【０００５】このような走査型露光では、ウエハ周辺部
分以外の中央部分をショット領域とする露光では、露光
開始直前のウエハのフォーカス情報は、容易に検出する
ことができるので問題はない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエハ
の周辺部分のショット領域に露光を行うために、ウエハ
の外側からスリット状露光ビーム照射領域を走査する場
合、光軸方向の位置を予測できない場所から走査を開始
することになるため、デフォーカス状態で露光が行われ
やすいという課題を有する。また、ウエハ周辺部分のシ
ョット領域の露光では、レベリング制御が不十分となる
ため、露光に際してデフォーカスが発生しやすいという
課題もある。

【０００７】そこで、ウエハ周辺部分のショット領域の
露光では、常にウエハの内部から周辺部に向かって相対
走査しながら露光する方法も一部では行われている。し
かしながら、この方法では、ウエハ周辺部分のショット
領域のみで、それ以前のショット領域とは逆方向に走査
移動させる必要があり、必然的にスループットが低下す
るという課題を有する。

【０００８】このような課題を解決するために、ウエハ
周辺部分の位置とショット領域の位置との相対関係か
ら、フォーカスのみ制御とレベリング制御の判定を行う
手段として、特願平９−２４７９１６号あるいは特願平
１０−０３２０８７号のような方式が本出願人により提
案されている。これらの方式では、予め選択されたフォ
ーカス検出センサの計測位置がウエハ上に掛かった時点
で、フォーカスのみ制御あるいはレベリング制御を行う
が、一度開始されたら制御を切りかえることがないこと
が前提となっている。

【０００９】露光領域がウエハ内側から外側にスキャン
する場合はレベリングをかけることができて、デフォー
カスの発生を抑えることができたが、ウエハの外から内
にスキャンする場合は多くの場合レベリングがかからず
フォーカスのみ制御となり、ショット内のデフォーカス
が発生しやすかった。

【００１０】本発明は、このような実状に鑑みてなさ
れ、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光方
法において、基板の周辺部分での露光に際して、デフォ
ーカスの発生を抑制することができ、しかも生産性（ス
ループット）に優れた露光装置、露光方法およびデバイ
ス製造方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す説明
では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に
対応つけて説明するが、本発明の各構成要件は、これら
部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものでは
ない。

【００１２】上記目的を達成するために、本発明の第１
の観点に係る露光装置（３０）は、マスク（１１）と基
板（１４）とを、投影光学系（１３）に対して同期移動
させることにより、前記マスク（１１）上のパターンを
前記基板（１４）上に転写する露光装置（３０）であっ
て、前記基板（１４）の前記投影光学系の光軸方向の位
置情報を複数の計測位置で検出することができるセンサ
（４５）と、前記センサ（４５）の検出結果に基づき、
前記基板（１４）と前記投影光学系の像面との前記光軸
方向の相対的な位置を調節するフォーカス制御と、前記
基板（１４）と前記像面との相対的な傾斜を調節するレ
ベリング制御とを行う調節手段（１７，１９）と、前記
基板の走査露光中、前記センサ（４５）の選択された所
定の計測位置（ＡＦ１〜ＡＦ４）の内の一部のみが、前
記基板（１４）上の有効領域内に位置する場合には、前
記フォーカス制御のみを行い、前記選択された所定の計
測位置（ＡＦ１〜ＡＦ４）が、前記基板（１４）上の有
効領域内に位置する場合には、前記レベリング制御を加
えて行うように制御の切換を行う制御切換手段（１７）
とを有する。また、本発明の第２の観点に係る露光装置
（３０）は、露光ビームでマスク（１１）および投影光
学系（１３）を介して基板（１４）を照明し、前記露光
ビームの照明領域（１２Ｗ）と前記基板（１４）とを相
対的に走査することによって前記マスク（１１）のパタ
−ンを前記基板（１４）上に転写する露光装置であっ
て、前記照明領域（１２Ｗ）に対して所定関係の位置に
設定された複数の計測点（ＡＦ１〜ＡＦ４）において、
前記投影光学系（１３）の結像面にほぼ垂直な方向に沿
った前記基板（１４）のＺ軸位置情報を検出する検出手
段（４５）と、走査露光中における前記Ｚ軸位置情報に
基づいて前記基板（１４）の前記結像面に対する姿勢を
制御する姿勢制御手段（１７，１９）とを有し、前記姿
勢制御手段（１７，１９）は、走査露光中における前記
複数の計測点（ＡＦ１〜ＡＦ４）と前記基板（１４）と
の相対位置関係に基づいて、前記基板（１４）の前記結
像面に対するフォーカス制御のみを行なう第１制御と、
前記基板の前記結像面に対するフォーカス制御およびレ
ベリング制御の両方を行なう第２制御とを切換える切換
手段（１７）を含むことを特徴とする。

【００１３】上記目的を達成するために、本発明の第１
の観点に係る露光方法は、マスク（１１）と基板（１
４）とを、投影光学系（１３）に対して同期移動させる
ことにより、前記投影光学系（１３）を通過した露光ビ
ーム照射領域と前記基板上のショット領域（１４Ｓ）と
を相対的に走査移動させ、前記基板上のショット領域
（１４Ｓ）を露光する露光方法であって、前記基板（１
４）の周辺部に位置するショット領域（１４Ｓ）に対し
て基板（１４）の外側から内側に前記露光ビーム照射領
域（１２Ｗ）を相対的に走査移動させる工程と、前記基
板（１４）の前記投影光学系の光軸方向の位置情報を検
出するために選択された所定の計測位置（ＡＦ１〜ＡＦ
４）の内の一部のみが、前記基板（１４）上の有効領域
内に位置する時点から、前記基板（１４）と前記投影光
学系の像面との前記光軸方向の相対的な位置を調整する
フォーカス制御のみを行う工程と、前記選択された所定
の計測位置（ＡＦ１〜ＡＦ４）が、全て前記基板（１
４）上の有効領域内に位置する時点から、前記基板（１
４）と前記像面との相対的なの傾斜を調節するレベリン
グ制御を加えて行う工程とを有する。本発明の第２の観
点に係る露光方法は、露光ビームでマスク（１１）およ
び投影光学系（１３）を介して基板（１４）を照明し、
前記露光ビームの照明領域（１２Ｗ）と前記基板（１
４）とを相対的に走査することによって前記マスク（１
１）のパターンを前記基板（１４）上に転写する露光方
法であって、前記照明領域（１２Ｗ）に対して所定関係
の位置に設定された複数の計測点（ＡＦ１〜ＡＦ４）に
おいて、前記投影光学系（１３）の結像面にほぼ垂直な
方向に沿った前記基板（１４）のＺ軸位置情報を検出す
る工程と、走査露光中における前記Ｚ軸位置情報に基づ
いて前記基板（１４）の前記結像面に対する姿勢を制御
する工程とを有し、前記姿勢を制御する工程は、走査露
光中における前記複数の計測点（ＡＦ１〜ＡＦ４）と前
記基板（１４）との相対位置関係に基づいて、前記基板
（１４）の前記結像面に対するフォーカス制御のみを行
なう第１制御と、前記基板（１４）の前記結像面に対す
るフォーカス制御およびレベリング制御の両方を行なう
第２制御とを切換える工程を含むことを特徴とする。

【００１４】本発明に係る露光装置（３０）および露光
方法では、基板（１４）の外側から内側に走査露光を行
う場合に、基板（１４）上に掛かるセンサまたは検出手
段（４５）の計測位置または計測点（ＡＦ１〜ＡＦ４）
が増えてくる場合に、フォーカスのみ制御からレベリン
グもかけた制御を行うことにより、デフォーカスの発生
を抑えることができる。また、基板（１４）の外側から
の走査露光が可能になるため、生産性（スループット）
も向上する。

【００１５】本発明では、前記センサまたは検出手段
（４５）の選択される所定の計測位置または計測点（Ａ
Ｆ１〜ＡＦ４）を、前記基板（１４）のショット領域
（１４Ｓ）が前記基板（１４）上のいずれの位置にある
かに基づき決定する決定手段（１７）をさらに有するこ
とが好ましい。

【００１６】前記基板（１４）のショット領域（１４
Ｓ）が、前記基板（１４）の周辺部にある場合におい
て、前記基板（１４）の同期移動方向に対して垂直な非
走査方向のレベリング制御に必要な幅をＬ１とし、前記
基板上のショット領域（１４Ｓ）の非走査方向の幅をＬ
２とし、前記ショット領域（１４Ｓ）の内部に、一辺が
前記幅Ｌ１の幅であり、第１角部（Ａ１）が前記基板
（１４）のエッジ（１４Ｅ）と交わり、前記第１角部
（Ａ１）の対角が前記ショット領域（１４Ｓ）における
基板（１４）の中心に近い角部（Ａ３）と重なる第１四
角形の面積Ｓ１を仮定し、また、前記ショット領域（１
４Ｓ）の内部に、一辺が前記幅Ｌ２の幅であり、第２角
部（Ａ２）が前記基板（１４）のエッジ（１４Ｅ）と交
わり、前記第２角部（Ａ２）の対角が前記ショット領域
（１４Ｓ）における基板（１４）の中心に近い角部（Ａ
３）と重なる第２四角形の面積Ｓ２を仮定し、前記第１
四角形の面積Ｓ１と前記第２四角形の面積Ｓ２とを比較
し、より大きい面積内に位置する計測位置（ＡＦ１〜Ａ
Ｆ３）を、前記センサ（４５）の選択された所定の計測
位置（ＡＦ１〜ＡＦ３）として前記決定手段（１７）が
決定することが好ましい。

【００１７】すなわち、この場合の本発明では、予めレ
ベリング制御を行うために必要な最低横幅Ｌ１を指定し
ておく。センサによる計測位置（ＡＦ１〜ＡＦ３）の間
隔が小さい場合、レベリングの面計算誤差が大きくなっ
てしまうため、幅Ｌ１としては、ある程度の横幅を確保
しておくことが必要である。Ｌ１の横幅が確保できる基
板（１４）のエッジ（１４Ｅ）と交わる位置から残りの
露光長さを計算しＭ１として、Ｌ１×Ｍ１面積をＳ１と
する。一方、ショット領域の横幅Ｌ２が確保できる基板
（１４）のエッジ（１４Ｅ）と交わる位置から残りの露
光長さを計算しＭ２として、Ｌ２×Ｍ２の面積をＳ２と
する。Ｓ１とＳ２の面積を比較し、大きい領域のセンサ
選択を優先する判断を行うことで、レベリング制御を掛
けられるショット内面積を大きく取ることが可能とな
り、レベリング制御の精度が向上し、デフォーカスをさ
らに抑制することができる。なお、非走査方向にセンサ
（４５）による計測位置（ＡＦ１〜ＡＦ３）が等間隔に
並ぶ場合、定まった計測位置数で幅Ｌ１を決定すること
も可能である。

【００１８】本発明では、前記レベリング制御は、前記
マスク（１１）と基板（１４）との同期移動方向と交差
する非走査方向のみを行っても良い。

【００１９】この場合の本発明は、走査方向のレベリン
グ制御は結像への影響が小さいことを利用した制御シー
ケンスである。走査方向のレベリング制御を行わず、非
走査方向のみのレベリング制御を行うことにより、走査
方向のレベリング制御をも行う場合に比較して、早いタ
イミングでレベリング制御を開始することができ、デフ
ォーカスの発生をさらに抑制することができる。

【００２０】なお、本発明では、特願平１０−０４１１
５０号に示す発明をも組み合わせることは有効である。
すなわち、基板（１４）の外側から内側に向けて走査を
行うショット領域の前のショット領域では、スループッ
トの向上のために、基板の内側から外側に走査すること
になり、その場合に制御の切れるタイミングでの基板
（１４）の光軸方向位置および傾きを記憶しておくこと
も本発明では有効である。本発明の方法を開始する際
に、前のショット領域での制御の切れるタイミングでの
基板（１４）の光軸方向位置および傾きを保持し、その
状態から、本発明の方法を実施することで、フォーカス
位置およびレベリング面がほぼ合った状態から走査を開
始することができる。その結果、光学系の最適像面と基
板の実際の面とが一致するまでの時間を短縮することが
でき、さらにデフォーカスの抑制を図ることができると
共に、スループットも向上する。

【００２１】また、本発明において、マスクとは、レチ
クル（１１）を含む概念で用いる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面に示す実施
形態に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態に係
る走査型露光装置の概略図、図２は図１に示す露光装置
の基板ステージ姿勢制御装置の一例を示す概略図、図３
（Ａ）は基板ステージ姿勢制御装置における位置合わせ
のためのセンサの計測位置とスリット状照明領域との関
係を示す図、同図（Ｂ）はセンサの計測位置と投影光学
系との関係を示す図、図４（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の１
実施形態に係る走査型露光方法を示すウエハ周辺部分で
のショット領域とスリット状照明領域とセンサの計測位
置との関係を示す要部平面図、図５（Ａ）〜（Ｃ）は本
発明の他の実施形態に係る走査型露光方法を示すウエハ
周辺部分でのショット領域とスリット状照明領域とセン
サの計測位置との関係を示す要部平面図、図６はウエハ
周辺部分とショット領域との位置関係を示す要部平面
図、図７（Ａ）〜（Ｃ）は図６に示す位置関係にあると
きの本発明の他の実施形態に係る走査型露光方法を示す
ウエハ周辺部分でのショット領域とスリット状照明領域
とセンサの計測位置との関係を示す要部平面図である。

【００２３】第１実施形態まず、図１に基づき、本発明の１実施形態に係る露光装
置の全体構成を説明する。図１に示すように、本実施形
態の露光装置３０は、露光用光源１として、たとえばＫ
ｒＦエキシマレーザ（発振波長２４８ｎｍ）を有する。
なお、露光用光源１としては、金属蒸気レーザ光源やＹ
ＡＧレーザの高調波発生装置等のパルス光源を使用して
も良い。

【００２４】露光用光源１からパルス発光されたレーザ
ビームＬＢは、ビーム整形・変調光学系２へ入射するよ
うになっている。本実施形態では、ビーム整形・変調光
学系２は、ビーム整形光学系２ａと、エネルギー変調器
２ｂとから成る。ビーム整形光学系２ａは、シリンダレ
ンズやビームエキスパンダ等で構成してあり、これらに
より、後続のフライアイレンズ５に効率よく入射するよ
うにビームの断面形状が整形される。

【００２５】エネルギー変調器２ｂは、エネルギー粗調
器およびエネルギー微調器などで構成してあり、エネル
ギー粗調器は、回転自在なレボルバ上に透過率（＝（１
−減光率）×１００（％））の異なる複数個のＮＤフィ
ルタを配置したものであり、そのレボルバを回転するこ
とにより、入射するレーザビームＬＢに対する透過率を
１００％から複数段階で切り換えることができるように
なっている。なお、そのレボルバと同様のレボルバを２
段配置し、２組のＮＤフィルタの組み合わせによってよ
り細かく透過率を調整できるようにしてもよい。一方、
エネルギー微調器は、ダブル・グレーティング方式、ま
たは傾斜角可変の２枚の平行平板ガラスを組み合わせた
方式等で、所定範囲内でレーザビームＬＢに対する透過
率を連続的に微調整するものである。ただし、このエネ
ルギー微調器を使用する代わりに、エキシマレーザ光源
１の出力変調によってレーザビームＬＢのエネルギーを
微調整してもよい。

【００２６】ビーム整形・変調光学系２から射出された
レーザビームＬＢは、光路折り曲げ用のミラーＭを介し
てフライアイレンズ５に入射する。フライアイレンズ５
は、後続のレチクル１１を均一な照度分布で照明するた
めに多数の２次光源を形成する。フライアイレンズ５の
射出面には照明系の開口絞り（いわゆるσ絞り）６が配
置してあり、その開口絞り６内の２次光源から射出され
るレーザビーム（以下、「パルス照明光ＩＬ」と呼ぶ）
は、反射率が小さく透過率の大きなビームスプリッタ７
に入射し、ビームスプリッタ７を透過した露光用照明光
としてのパルス照明光ＩＬは、リレーレンズ８を介して
コンデンサレンズ１０へ入射するようになっている。

【００２７】リレーレンズ８は、第１リレーレンズ８Ａ
と、第２リレーレンズ８Ｂと、これらレンズ８Ａ，８Ｂ
間に配置される固定照明視野絞り（固定レチクルブライ
ンド）９Ａおよび可動照明視野絞り９Ｂとを有する。固
定照明視野絞り９Ａは、矩形の開口部を有し、ビームス
プリッタ７を透過したパルス照明光ＩＬは、第１リレー
レンズ８Ａを経て固定照明視野絞り９Ａの矩形の開口部
を通過するようになっている。また、この固定照明視野
絞り９Ａは、レチクルのパターン面に対する共役面の近
傍に配置してある。可動照明視野絞り９Ｂは、走査方向
の位置および幅が可変の開口部を有し、固定照明視野絞
り９Ａの近くに配置してあり、走査露光の開始時および
終了時にその可動照明視野絞り９Ｂを介して照明領域を
さらに制限することによって、不要な部分（レクチルパ
ターンが転写されるウエハ上のショット領域以外）の露
光が防止されるようになっている。

【００２８】固定照明視野絞り９Ａおよび可動照明視野
絞り９Ｂを通過したパルス照明光ＩＬは、第２リレーレ
ンズ８Ｂおよびコンデンサレンズ１０を経て、レチクル
ステージ１５上に保持されたレチクル１１上のスリット
状の照明領域１２Ｒを均一な照度分布で照明する。レチ
クル１１上の照明領域１２Ｒ内のパターンを投影光学系
１３を介して投影倍率α（αは例えば１／４，１／５
等）で縮小した像が、フォトレジストが塗布されたウエ
ハ（露光用基板）１４上の細長いスリット状照明領域１
２Ｗに投影露光される。以下、投影光学系１３の光軸Ａ
Ｘに平行にＺ軸を取り、その光軸ＡＸに垂直な平面内で
照明領域１２Ｒに対するレチクル１１の走査方向（即
ち、図３の紙面に平行な方向）をＹ方向、その走査方向
に垂直な非走査方向をＸ方向として説明する。

【００２９】このとき、レチクルステージ１５はレチク
ルステージ駆動部１８によりＹ方向に走査される。外部
のレーザ干渉計１６により計測されるレチクルステージ
１５のＹ座標が主制御系１７に供給され、主制御系１７
は供給された座標に基づいてレチクルステージ駆動部１
８を介して、レチクルステージ１５の位置および速度を
制御する。

【００３０】一方、ウエハ１４は、不図示のウエハホル
ダを介してＺチルトステージ（基板ステージ）１９上に
載置され、Ｚチルトステージ１９はＸＹステージ２０上
に載置されている。ＸＹステージ２０は、Ｘ方向および
Ｙ方向にウエハ１４の位置決めを行うと共に、Ｙ方向に
ウエハ１４を走査する。また、Ｚチルトステージ１９
は、ウエハ１４のＺ方向の位置（フォーカス位置）を調
整すると共に、ＸＹ平面に対するウエハ１４の傾斜角を
調整する機能を有する。Ｚチルトステージ１９上に固定
された移動鏡、および外部のレーザ干渉計２２により計
測されるＸＹステージ２０（ウエハ１４）のＸ座標、お
よびＹ座標が主制御系１７に供給され、主制御系１７
は、供給された座標に基づいてウエハステージ駆動部２
３を介してＸＹステージ２０の位置および速度を制御す
る。なお、Ｚチルトステージ１９の姿勢制御について
は、後述する。

【００３１】主制御系１７の動作は、不図示の装置全体
を統轄制御する主制御系によって制御されている。そし
て、走査露光時には、レチクル１１がレチクルステージ
１５を介して＋Ｙ方向（または−Ｙ方向）に速度Ｖ_Ｒ
で走査されるのに同期して、ＸＹステージ２０を介して
ウエハ１４は照明領域１２Ｗに対して−Ｙ方向（または
＋Ｙ方向）に速度α・Ｖ_Ｒ（αはレチクル１１からウ
エハ１４に対する投影倍率）で走査される。

【００３２】また、Ｚチルトステージ１９上のウエハ１
４の近傍に光電変換素子からなる照度むらセンサ２１が
常設され、照度むらセンサ２１の受光面はウエハ１４の
表面と同じ高さに設定されている。照度むらセンサ２１
としては、遠紫外で感度があり、且つパルス照明光を検
出するために高い応答周波数を有するＰＩＮ型のフォト
ダイオード等が使用できる。照度むらセンサ２１の検出
信号が不図示のピークホールド回路、およびアナログ／
デジタル（Ａ／Ｄ）変換器を介して露光コントローラ２
６に供給されている。

【００３３】なお、ビームスプリッタ７で反射されたパ
ルス照明光ＩＬは、集光レンズ２４を介して光電変換素
子よりなるインテグレータセンサ２５で受光され、イン
テグレータセンサ２５の光電変換信号が、不図示のピー
クホールド回路およびＡ／Ｄ変換器を介して出力ＤＳと
して露光コントローラ２６に供給される。インテグレー
タセンサ２５の出力ＤＳと、ウエハ１４の表面上でのパ
ルス照明光ＩＬの照度（露光量）との相関係数は予め求
められて露光コントローラ２６内に記憶されている。露
光コントローラ２６は、制御情報ＴＳを露光用光源１に
供給することによって、露光用光源１の発光タイミン
グ、および発光パワー等を制御する。露光コントローラ
２６は、さらにエネルギー変調器３での減光率を制御
し、主制御系１７はステージ系の動作情報に同期して可
動照明視野絞り９Ｂの開閉動作を制御する。

【００３４】図１および図２に示すように、ウエハ１４
は、Ｚチルトステージ１９上のウエハホルダ（不図示）
に真空吸着される。Ｚチルトステージ１９は、図１に示
すＸＹステージ２０上に、投影光学系１３の光軸方向Ａ
Ｘにそれぞれ変位可能な複数のアクチュエータを介して
載置されている。図１に示す主制御系１７によって各ア
クチュエータをそれぞれ独立的に（たとえば三つの支持
点を各々独立に）作動させることにより、ウエハ１４の
表面の投影光学系１３の光軸ＡＸに沿うＺ方向の位置
と、ウエハ１４の表面の該光軸に直交する面に対する傾
きを微少な範囲で任意に変更することができる。

【００３５】この投影露光装置は、Ｚチルトステージ１
９上のウエハ１４の表面を投影光学系１３の最適像面に
一致させるための斜入射光式のＡＦセンサ４５を備えて
おり、このＡＦセンサ４５は、図２に示すように、投光
器４０および受光器４２から構成されている。投光器４
０からウエハ１４のレジストに対して非感光性の所定形
状の照明光をウエハ１４に対して斜めに照射し、ウエハ
１４での反射光をレンズやミラーなどを介して受光器４
２で受光する。投光器４０は、スリット状照明領域１２
Ｗに対して所定の位置関係となるように投影光学系１３
の結像面内に予め設定された複数の計測点のそれぞれに
計測光を照射する。受光器４２は各計測点に応じてＣＣ
Ｄなどの複数の光電センサを有し、各計測点からの計測
光の反射光を光電センサ上の位置の変化として検出する
ことにより、ウエハ１４の表面の投影光学系１８に対す
る姿勢（光軸方向の位置および該光軸に直交する面に対
する傾斜）を検出する。

【００３６】また、受光器４２のミラー４４は、任意の
方向に微少回転できるようにされた補正板であり、主制
御系１７からの制御信号に基づき、この補正板を微少回
転させることにより、このＡＦセンサ４５の所定の基準
面の姿勢を、レチクル１１のパターン面と共役関係とな
るように厳密に調整することができるようになってい
る。なお、ミラー４４は固定とし、ウエハ１４からの反
射光の光路上に、任意の方向に微少回転可能な透明ガラ
ス板などからなる補正板を配置して、主制御系１７から
の制御信号に基づき、この補正板を微少回転させること
により、このＡＦセンサ４５の所定の基準面の姿勢を調
整するようにしてもよい。

【００３７】本実施形態では、主制御系１７は、このよ
うな斜入射光式のＡＦセンサ４５からのフォーカス情報
に基づき、Ｚチルトステージ１９の姿勢制御を行う。特
に本実施形態では、主制御系１７には、ＡＦセンサ４５
の検出結果に基づき、ウエハ１４を光軸方向に移動させ
るフォーカス制御と、ＡＦセンサ４５の検出結果に基づ
き、ウエハ１４の傾斜を調節するレベリング制御との少
なくとも一方の制御を選択して制御の切換を行う制御切
換手段が具備してある。

【００３８】制御切換手段は、主制御系１７の内部に組
み込まれた論理回路あるいは制御プログラミングなどで
構成される。

【００３９】図１に示す本実施形態に係る投影露光装置
３０を用いて、図１および２に示すウエハ１４の露光を
行うには、まずウエハ１４を、搬送装置などを用いて、
図１に示すＺチルトステージ１９上のウエハホルダの上
に載置する。そして、ウエハ１４の表面を複数のショッ
ト領域に分け、各ショット領域毎に走査方向Ｙに沿って
順次走査露光する。具体的には、レチクル１１をレチク
ルステージ１５を介して＋Ｙ方向（または−Ｙ方向）に
速度Ｖ_Ｒで走査させるのに同期して、ＸＹステージ２
０を介してウエハ１４を照明領域１２Ｗに対して−Ｙ方
向（または＋Ｙ方向）に速度α・Ｖ_Ｒ（αはレチクル
１１からウエハ１４に対する投影倍率）で走査する。そ
の結果、ウエハ１４の表面に形成されたスリット状照明
領域１２Ｗがウエハ１４の表面に沿って走査方向Ｙに沿
って相対的に移動し、各ショット領域毎に、レチクル１
１に形成してあるパターンがウエハ１４の表面に転写さ
れる。

【００４０】本実施形態において、ウエハ１４の姿勢制
御を行うために、たとえば図２に示す斜入射ＡＦセンサ
４５を用いて、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、
スリット状照明領域１２Ｗ内の１５点の計測位置４０２
−１〜４０２−３の中から選択された複数の計測位置に
おいて、ウエハ１４の表面の光軸ＡＸ方向の位置を検出
している。この検出結果に基づき、前述したように、図
１に示す主制御系１７がＺチルトステージ１９を制御
し、ステージ１９の各アクチュエータをそれぞれ独立的
に作動させる。そして、ウエハ１４の表面の投影光学系
１３の光軸ＡＸに沿うＺ方向の位置と、ウエハ１４の表
面の該光軸に直交する面に対する傾きとの少なくとも一
方を制御することによって、ウエハ１４の姿勢を制御す
る。この姿勢制御は、走査露光動作に同期して行われ
る。

【００４１】なお、図３（Ａ）に示すように、スリット
状照明領域１２Ｗの走査方向前後の先読み計測位置４０
１−１〜４０１−３および４０４−１〜４０４−３にお
いても、ウエハ１４の表面の光軸ＡＸ方向の位置を検出
し、ウエハ表面のうねりや段差を検出することが好まし
い。走査型露光装置においては、露光中に次々とウエハ
１４の新しいショット領域１４Ｓを露光するため、ウエ
ハ１４の走査移動に合わせて、ウエハ１４の姿勢を素早
く制御する必要があり、スリット状照明領域１２Ｗの走
査方向の手前側でＺ方向のウエハ表面位置を前もって検
出することが好ましい。このようにすることで、図１に
示すＺチルトステージ１９の姿勢制御の遅れを防止する
ことができる。

【００４２】次に、本実施形態の動作シーケンスについ
て説明する。なお、本実施形態の露光装置では、照明領
域１２Ｗに対してウエハ１４を移動し、ウエハ１４上の
ショット領域１４Ｓを露光するが、以下の説明では、説
明の容易化のために、照明領域１２Ｗがウエハ１４に対
して移動するように説明する。

【００４３】本実施形態において、図４（Ａ）〜（Ｃ）
に示すように、ウエハ１４の周辺部に位置するショット
領域１４Ｓを露光する場合には、ウエハ１４のエッジ１
４Ｅの外側から、スリット状照明領域１２Ｗをウエハ１
４に対して相対移動させて走査露光する。図４に示す計
測位置ＡＦ１〜ＡＦ４は、それぞれ図３（Ａ）に示す計
測位置４０２−１の両端の計測位置および４０２−３の
両端の計測位置に対応し、図４に示す例では、フォーカ
ス／レベリング制御のために、スリット状照明領域１２
Ｗ内の４つの計測位置が選択されている。なお、計測位
置は、自由に選択可能であるとする。

【００４４】図４に示す実施形態では、図４（Ａ）の状
態から、照明領域１２Ｗとショット領域１４Ｓとの相対
移動（走査）を開始する。図４（Ａ）に示す走査の開始
時点では、フォーカス／レベリングの制御は行っていな
い。走査中に、どの時点で計測位置ＡＦ１〜ＡＦ４がウ
エハ上に掛かるかは、図１に示す主制御系１７により予
め計算しておく。

【００４５】図４（Ｂ）に示すように、最初にウエハに
掛かるセンサの計測位置ＡＦ１がウエハ１４に掛かった
時点から、フォーカス制御のみを開始する。その際に
は、計測位置ＡＦ１で検出されたフォーカス情報のみに
基づき、Ｚチルトステージ１９を動作させ、フォーカス
制御を開始する。

【００４６】さらにスリット状照明領域１２Ｗをウエハ
に対して相対移動させ、図４（Ｃ）に示すように、選択
された４点の全ての計測位置ＡＦ１〜ＡＦ４がウエハ１
４上に掛かった時点で、レベリング制御も開始する。レ
ベリング制御に際しては、計測位置ＡＦ１〜ＡＦ４に対
応する選択された全てのＡＦセンサのフォーカス情報に
基づきウエハ１４の走査方向（Ｙ方向）が走査方向に直
交する非走査方向（Ｘ方向）のレベリング制御が行われ
る。なお、フォーカス制御は継続している。

【００４７】このように、本実施形態では、１ショット
領域１４Ｓの内部において、ある時点からフォーカスの
みの制御を行い、その後の所定の時点からフォーカス制
御に加えてレベリング制御を開始するような切り替えを
行う。

【００４８】本実施形態に係る露光装置３０およびその
露光装置を用いた露光方法では、ウエハ１４の外側から
内側に走査露光を行う場合に、ＡＦセンサ４５の複数の
計測点（４０１−１〜４０１−３，４０２−１〜４０２
−３，４０４−１〜４０４−３）から選択された計測点
ＡＦ１〜ＡＦ４のうち１つの計測位置ＡＦ１がウエハ１
４上に掛かる時点からフォーカス制御を行い、選択され
た全ての計測位置ＡＦ１〜ＡＦ４がウエハ１４の表面上
に掛かる時点から、フォーカスのみ制御からレベリング
もかけた制御を行う。このため、ウエハ１４の周辺部に
おけるショット領域内の露光に際しても、デフォーカス
の発生を抑えることができる。また、ウエハ１４の外側
からの走査露光が可能になるため、生産性（スループッ
ト）も向上する。

【００４９】なお、図４に示す実施形態においては、走
査中に選択された全てのセンサの計測位置ＡＦ１〜ＡＦ
４がウエハ１４の表面に掛かった時点で、走査方向Ｙお
よびスキャン方向Ｘともにレベリング制御するケースを
示している。しかしながら、本発明では、図４（Ｂ）か
ら図４（Ｃ）に移行する際に、計測位置ＡＦ１およびＡ
Ｆ３がウエハ１４の表面に掛かった時点で、非スキャン
方向（図中横方向）のみのレベリング制御を開始した
後、図４（Ｃ）に示すように、選択された全ての計測位
置ＡＦ１〜ＡＦ４がウエハ１４の表面に掛かった時点
で、走査方向Ｙおよび非スキャン方向Ｘともにレベリン
グ制御を開始することも可能である。また、走査方向
（Ｙ方向）および非走査方向（Ｘ方向）のレベリングを
開始するタイミングは上述の例に限らず、走査方向また
は非走査方向において少なくとも２つの計測点がウ工ハ
１４の表面に掛かった時点で、その２つの計測点が並ぶ
方向におけるレベリング制御を開始することも可能であ
る。

【００５０】第２実施形態本実施形態に係る露光装置の全体構成自体は、図１に示
す露光装置３０と同様であるが、図１に示す主制御系１
７によるＺチルトステージ１９の姿勢制御の手法が、図
４に示す実施形態の場合と異なる。以下の説明では、前
記第１実施形態に係る露光装置および露光方法と重複す
る説明は一部省略し、相違する部分について詳細に説明
する。

【００５１】図５（Ａ）に示すように、まず、ショット
領域１４Ｓに最初に掛かるウエハ１４に最も近い側の一
行のＡＦセンサによる計測位置ＡＦ１〜ＡＦ５を予め選
択しておく。なお、図５に示す５つの計測位置ＡＦ１〜
ＡＦ５は、それぞれ図３（Ａ）に示す５つの計測位置４
０２−１に対応している。

【００５２】図５（Ｂ）に示すように、最初にウエハ１
４の表面に掛かるセンサＡＦ１がウエハ１４上に掛かっ
た時点から、計測位置ＡＦ１でのフォーカス情報のみを
用いてフォーカス制御のみを開始する。さらに走査を継
続し、図５（Ｃ）に示すように、選択された全ての計測
位置ＡＦ１〜ＡＦ５がウエハ１４の表面に掛かった時点
で、フォーカス制御に加えて、非スキャン方向（Ｘ方
向）のレベリング制御を開始する。本実施形態では、非
スキャン方向（Ｘ方向）に沿って配置された複数の計測
位置のみを選択しているので、図４に示す前記第１実施
形態に示すケースよりも早いタイミングでレベリング制
御を開始することができる。本実施形態の制御方法は、
走査方向のレベリングは、照明領域１２Ｗの幅が小さい
ので、結像への影響が小さいとみなし、非スキャン方向
のレベリングのみを行う。

【００５３】なお、本実施形態では、レベリング制御を
行うために非スキャン方向に沿って配置されたすべての
計測位置を選択しているが、その一部を選択するように
しても良い。たとえば、レベリング制御を行うために必
要な計測位置の非スキャン方向の間隔を予め定めてお
き、非スキャン方向に沿って配置された複数の計測位置
の中から、その間隔内に含まれる複数の計測位置（たと
えばＡＦ１〜ＡＦ３）を選択し、走査中に、その選択さ
れた計測位置ＡＦ１〜ＡＦ３のすべてがウエハ１４上に
掛かったら非スキャン方向のレベリング制御を開始する
ようにしても良い。

【００５４】また、本実施形態では、選択された計測位
置ＡＦ１〜ＡＦ５のすべてがウエハ１４上に掛かるまで
は、計測位置ＡＦ１の計測結果のみに基づいてフォーカ
ス制御のみを行っているが、ＡＦ２〜ＡＦ４もウエハ上
に掛かるので、ＡＦ１〜ＡＦ４のうちの少なくとも一つ
の計測結果に基づいてフォーカス制御のみを行うように
しても良い。

【００５５】第３実施形態本実施形態に係る露光装置の全体構成自体は、図１に示
す露光装置３０と同様であるが、図１に示す主制御系１
７によるＺチルトステージ１９の姿勢制御の手法が、図
４に示す実施形態の場合と異なる。以下の説明では、前
記第１実施形態に係る露光装置および露光方法と重複す
る説明は一部省略し、相違する部分について詳細に説明
する。

【００５６】本実施形態では、図１に示す主制御系１７
には、図２に示すＡＦセンサ４５により選択される所定
数計測位置を、図６に示すウエハ１４のショット領域１
４Ｓがウエハ１４の周辺部のいずれの位置にあるかに基
づき決定する決定手段がさらに具備してある。この決定
手段の判断に基づき、ＡＦセンサにより選択される所定
の計測位置が、ショット領域毎に決定される。

【００５７】本実施形態では、ウエハ１４の周辺部にお
けるショット領域１４Ｓが、たとえば図６に示す位置に
存在する場合に、図１に示す主制御系１７内の決定手段
が、以下に示す判断を行う。すなわち、図６に示すよう
に、走査方向Ｙに対して垂直な非走査方向Ｘのレベリン
グ制御に必要な最小幅（センサの数にも対応する）をＬ
１とし、ショット領域１４Ｓの非走査方向の幅をＬ２と
する。また、ショット領域１４Ｓの内部に、一辺が最小
幅Ｌ１の幅であり、第１角部Ａ１がウエハ１４のエッジ
１４Ｅと交わり、第１角部Ａ１の対角がショット領域１
４Ｓにおけるウエハ１４の中心に近い角部Ａ３と重なる
第１四角形の面積Ｓ１を仮定する。

【００５８】さらに、ショット領域１４Ｓの内部に、一
辺が幅Ｌ２の幅であり、第２角部Ａ２がウエハ１４のエ
ッジ１４Ｅと交わり、第２角部Ａ２の対角がショット領
域１４Ｓにおけるウエハ１４の中心に近い角部Ａ３と重
なる第２四角形の面積Ｓ２を仮定する。

【００５９】図１に示す主制御系１７内の決定手段は、
図６に示す第１四角形の面積Ｓ１と第２四角形の面積Ｓ
２とを比較し、より大きい面積内に位置する計測位置を
選択する。

【００６０】より具体的には、レベリング制御を行うた
めに必要な最低横幅Ｌ１を予め指定しておく。ＡＦセン
サの間隔が小さい場合、レベリングの面計算誤差が大き
くなってしまうため、最低横幅Ｌ１としては、ある程度
の横幅を確保しておくことが必要である。横幅Ｌ１が確
保できるウエハエッジ１４Ｅと交わる位置から残りの露
光長さを計算し、その走査方向長さをＭ１として、Ｌ１
×Ｍ１の面積をＳ１とする。一方、ショット領域１４Ｓ
の横幅Ｌ２が確保できるウエハエッジ１４Ｅと交わる位
置から残りの露光長さを計算し、その走査方向長さをＭ
２として、Ｌ２×Ｍ２の面積をＳ２とする。これらの面
積Ｓ１およびＳ２を比較し、大きい領域のセンサ選択を
優先する判断を行う。

【００６１】図６に示すショット領域１４Ｓとウエハ１
４のエッジ１４Ｅとの位置関係にある場合には、横幅Ｌ
１で決定させた面積Ｓ１の方が大きく、この場合、横幅
Ｌ１で決定される横幅から選択されるべき計測位置を決
定し、図７に示すシーケンスで制御を行う。すなわち、
図６に示す面積Ｓ１の方が面積Ｓ２よりも大きいため、
この場合には、面積Ｓ２の範囲内にあるセンサの計測位
置ＡＦ１〜ＡＦ３が選択される。この計測位置ＡＦ１〜
ＡＦ３は、それぞれ図３（Ａ）における５つの計測位置
４０２−１のうちの端からの三つに対応する。走査を開
始し、図７（Ｂ）に示すように、最初にウエハ１４の表
面に掛かるセンサＡＦ１がウエハ１４上に掛かった時点
から、計測位置ＡＦ１でのフォーカス情報のみを用いて
フォーカス制御のみを開始する。さらに走査を継続し、
図７（Ｃ）に示すように、選択された全て（この実施形
態では、３つ）の計測位置ＡＦ１〜ＡＦ３がウエハ１４
の表面に掛かった時点で、フォーカス制御に加えて非ス
キャン方向Ｘのレベリング制御を開始する。

【００６２】また、図６に示すショット領域１４ｓが、
ウエハ１４の周辺部の他の位置にある場合において、面
積Ｓ２が面積Ｓ１よりも大きい場合には、図１に示す主
制御系１７の決定手段は、たとえば図５（Ａ）〜（Ｃ）
に示すように、面積Ｓ２の内部に存在する計測位置ＡＦ
１〜ＡＦ５を選択し、前述した第２実施形態と同様な制
御を行う。

【００６３】本実施形態に係る露光方法では、ショット
領域に応じて、選択すべき所定数計測位置を最適化する
ため、レベリング制御を掛けることができるショット領
域内面積を大きく取ることが可能になり、レベリング制
御の精度が向上し、デフォーカスをさらに抑制すること
ができる。

【００６４】なお、本実施形態では、非走査方向Ｘにフ
ォーカスセンサによる計測位置が等間隔に並ぶ場合、定
まった計測位置数で幅Ｌ１を決定することも可能であ
る。

【００６５】また、上述の実施形態では、説明の容易化
を図るために、ウエハ上の全面を、パターンを形成する
ための有効領域とし、選択された複数の計測位置のうち
の一つがウエハ１４上に掛かった時点でフォーカス制御
のみを開始し、選択された複数の計測位置のすべてがウ
エハ１４上に掛かった時点で、フォーカス制御に合わせ
てレベリング制御を行うようにしているが、ウエハ１４
の周縁に禁止帯が設けられている場合には、その禁止帯
の内側を有効領域とし、選択された複数の計測位置のう
ちの一つが禁止帯の内側の有効領域に掛かった時点でフ
ォーカス制御のみを開始し、選択された複数の計測位置
のすべてが禁止帯の内側の有効領域に掛かった時点でフ
ォーカス制御に合わせて、レベリング制御を行うように
すればよい。

【００６６】また、上述の実施形態では、ウエハ１４上
のショット領域１４Ｓの露光が開始されてから最初の計
測位置がウエハ１４上の有効領域内に掛かる場合につい
て説明したが、ショット領域１４Ｓのウエハ１４上での
位置によっては、露光が開始される前のウエハ１４の加
速移動中、あるいは整定動作中に最初の計測位置がウエ
ハ１４上の有効領域内に掛かる場合がある。この場合も
上述の実施形態と同様にして最初の計測位置がウエハ１
４上の有効領域内に掛かった時点でフォーカス制御のみ
を開始するようにすればよい。

【００６７】さらに、ショット領域１４Ｓの露光が開始
される前のウエハ１４の加速移動中あるいは整定動作中
に、選択されたすべての計測位置がウエハ１４上の有効
領域に掛かる場合も、上述の実施形態と同様にして、選
択されたすべての計測位置がウエハ１４上の有効領域に
掛かった時点で、フォーカス制御に加えて、レベリング
制御を開始するようにすればよい。

【００６８】また、ウエハ１４上のプロセス段差などの
凹凸情報を考慮して、最適な計測結果が得られる複数の
計測位置を選択し、上述の動作シーケンスを行うように
しても良い。

【００６９】また、最初の計測位置がウエハ１４上の有
効領域内に掛かるまでは、本出願人が先に出願した特願
平１０−４１１５０号に記載されているように、直前の
ショット領域を、照明領域１２Ｗがウエハ１４の内側か
ら外側へ走査するように露光した時の露光終了直前（照
明領域１２Ｗがウエハ１４から外れる時）のウエハ１４
のＺ方向の位置、傾きを設定（固定）するようにしても
良い。

【００７０】またさらに、センサ４５の計測位置がウエ
ハ１４上の有効領域内に十分に掛からない周縁部の特定
ショット領域に対しては、フォーカス制御はセンサ４５
の計測結果に基づいて行い、レベリング制御はセンサ４
５の計測結果を使わずにオープンで行うようにしても良
い。この場合、特開昭６１−４４４２９号に開示されて
いるような一部のショット領域のアライメント情報の検
索中、あるいは近隣のショット領域の走査露光中のセン
サ４５の計測結果に基づいて、その特定ショット領域の
レベリング制御の目標値を予測し、その目標値に基づい
てオープンなレベリング制御を行うことが好ましい。ま
た、上述の第１〜第３実施形態における計測点（ＡＦｌ
〜ＡＦ５）は、照明領域１２Ｗ内に配置された２１個の
計測点（４０１−１〜４０１−３、４０２−１〜４０２
−３、および４０４−１〜４０４−３）から選択された
ものであるが、例えば先読み計測点４０１−１〜４０１
−３（または４０４−１〜４０４−３）から選択された
計測点であっても良い。具体的には、例えば図４に示す
計測位置ＡＦｌ、ＡＦ２、ＡＦ３、ＡＦ４が、それぞれ
図３（Ａ）に示す計測点４０１−１、４０１−３、およ
び４０２−１の両端部の計測点に対応するように計測点
を選択しても良い。このとき計測されたフォーカス誤
差、およびレベリング誤差は、照明領域１２Ｗに入る手
前での誤差である。したがって、ウ工ハ１４が第１行の
計測点（４０１−１〜４０１−３）と第２行の計測点
（４０２−１）との問の距離を走査される時間が経過し
た時点で、これらの誤差がなくなるようにウエハ１４の
姿勢を制御すれば良い。したがって、Ｚチルトステージ
１９の姿勢制御遅れを妨止することができるまた、上述の第１〜第３実施形態における計測点（ＡＦ
ｌ〜ＡＦ５）は、２１個の計測点（４０１−１〜４０１
−３、４０２−１〜４０２−３、および４０４−１〜４
０４−３）の中から任意に選択されたものであるが、計
測点は２１個に限らず、少なくともフォーカス／レベリ
ング制御に用いる計測点（ＡＦｌ〜ＡＦ５）のみ存在す
れば良い。さらに、上述の１〜３実施形態においては照
明領域１２Ｗがウ工ハ１４に対して外側から内側に向か
って相対的に走査される場合を示しているが、内側から
外側に向かって走査される場合は、これらのシーケンス
を逆転させればよい。具体的には、例えば図４（Ｃ）、
図４（Ｂ）、図４（Ａ）の順で走査露光される場合、図
４（Ｃ）に示す状態まではフォーカス制御とレベリング
制御とを行ない、図４（Ｃ）〜図４（Ｂ）の間の状態で
はフォーカスのみを制御し、レベリングは例えば図４
（Ｃ）のレベリング状態を維持（固定）し、図４（Ｂ）
〜図４（Ａ）に変わるときに図４（Ｂ）のフォーカス状
態を維持（固定）すればよい。

【００７１】その他の実施形態本発明は、上述した実施形態に限定されるものではな
く、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

【００７２】たとえば、図１に示した投影光学系１３
は、その全ての光学素子が屈折素子（レンズ）であるも
のとしたが、反射素子（ミラーなど）のみからなる光学
系であってもよいし、あるいは屈折素子と反射素子（凹
面鏡、ミラーなど）とからなるカタディオプトリック光
学系であってもよい。また、投影光学系１３は縮小光学
系に限られるものではなく、等倍光学系や拡大光学系で
あってもよい。

【００７３】また、露光装置（３０）としては、特に限
定されず、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、
ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマ
レーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）、
またはＹＡＧレーザなどの高調波を露光用光源として用
いる露光装置に限らず、Ｘ線露光装置や電子線（ＥＢ）
露光装置なども含む。

【００７４】さらに、光源として、軟Ｘ線領域に発振ス
ペクトルを有するＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａ
Ｖｉｏｌｅｔ）を発生するＳＯＲ、またはレーザプラ
ズマ光源等を用いた縮小投影型走査露光装置、またはプ
ロキシミティー方式のＸ線走査露光装置にも適用可能で
ある。

【００７５】なお、図１および図２で説明した各構成要
素を、電気的、機械的、光学的に接続することによっ
て、投影露光装置３０が製造される。

【００７６】また、上述の露光装置および露光方法を用
いることにより半導体装置や液晶表示装置、薄膜磁気ヘ
ッドなどのデバイスが製造される。

【００７７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光方
法において、基板の周辺部分での露光に際して、デフォ
ーカスの発生を抑制することができ、しかも生産性（ス
ループット）に優れた露光装置および露光方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施形態に係る走査型露光
装置の概略図である。

【図２】図２は図１に示す露光装置の基板ステージ姿
勢制御装置の一例を示す概略図である。

【図３】図３（Ａ）は基板ステージ姿勢制御装置にお
ける位置合わせのためのセンサの計測位置とスリット状
照明領域との関係を示す図、同図（Ｂ）はセンサの計測
位置と投影光学系との関係を示す図である。

【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の１実施形態に
係る走査型露光方法を示すウエハ周辺部分でのショット
領域とスリット状照明領域とセンサの計測位置との関係
を示す要部平面図である。

【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の他の実施形態
に係る走査型露光方法を示すウエハ周辺部分でのショッ
ト領域とスリット状照明領域とセンサの計測位置との関
係を示す要部平面図である。

【図６】図６はウエハ周辺部分とショット領域との位
置関係を示す要部平面図である。

【図７】図７（Ａ）〜（Ｃ）は図６に示す位置関係に
あるときの本発明の他の実施形態に係る走査型露光方法
を示すウエハ周辺部分でのショット領域とスリット状照
明領域とセンサの計測位置との関係を示す要部平面図で
ある。

【符号の説明】

１１… レチクル（マスク）１２Ｗ… 照明領域（露光ビーム照射領域）１３… 投影光学系１４… ウエハ（基板）１４Ｅ… エッジ１４Ｓ… スリット状露光ビーム照射領域１７… 主制御系１９… Ｚチルトステージ３０… 露光装置４５… ＡＦセンサ（センサ）４０１−１〜４０１−３… 計測位置４０２−１〜４０２−３… 計測位置４０４−１〜４０１−３… 計測位置ＡＦ１〜ＡＦ５… 計測位置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクと基板とを、投影光学系に対して
同期移動させることにより、前記マスク上のパターンを
前記基板上に転写する露光装置であって、前記基板の前記投影光学系の光軸方向の位置情報を複数
の計測位置で検出することができるセンサと、前記センサの検出結果に基づき、前記基板と前記投影光
学系の像面との前記光軸方向の相対的な位置を調節する
フォーカス制御と、前記基板と前記像面との相対的な傾
斜を調節するレベリング制御とを行う調節手段と、前記基板の走査露光中、前記センサの選択された所定の
計測位置の内の一部のみが、前記基板上の有効領域内に
位置する場合には、前記フォーカス制御のみを行い、前
記選択された所定の計測位置が、前記基板上の有効領域
内に位置する場合には、前記レベリング制御を加えて行
うように制御の切換を行う制御切換手段とを有する露光
装置。
【請求項２】前記センサの選択される所定の計測位置
を、前記基板のショット領域が前記基板上のいずれの位
置にあるかに基づき決定する決定手段をさらに有する請
求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記基板のショット領域が、前記基板の
周辺部にある場合において、前記基板の同期移動方向に
対して垂直な非走査方向のレベリング制御に必要な幅を
Ｌ１とし、前記基板上のショット領域の非走査方向の幅
をＬ２とし、前記ショット領域の内部に、一辺が前記幅Ｌ１の幅であ
り、第１角部が前記基板のエッジと交わり、前記第１角
部の対角が前記ショット領域における基板の中心に近い
角部と重なる第１四角形の面積Ｓ１を仮定し、また、前記ショット領域の内部に、一辺が前記幅Ｌ２の
幅であり、第２角部が前記基板のエッジと交わり、前記
第２角部の対角が前記ショット領域における基板の中心
に近い角部と重なる第２四角形の面積Ｓ２を仮定し、前記第１四角形の面積Ｓ１と前記第２四角形の面積Ｓ２
とを比較し、より大きい面積内に位置する計測位置を、
前記センサの選択された所定の計測位置として前記決定
手段が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４】前記レベリング制御は、前記マスクと基
板との同期移動方向と交差する非走査方向のみ行うこと
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光装
置。
【請求項５】マスクと基板とを、投影光学系に対して
同期移動させることにより、前記投影光学系を通過した
露光ビーム照射領域と前記基板上のショット領域とを相
対的に走査移動させ、前記ショット領域を露光する露光
方法であって、前記基板の周辺部に位置するショット領域に対して基板
の外側から内側に前記露光ビーム照射領域を相対的に走
査移動させる工程と、前記基板の前記投影光学系の光軸方向の位置情報を検出
するために選択された前記所定の計測位置の内の一部の
みが、前記基板上の有効領域内に位置する時点から、前
記基板と前記投影光学系の像面との前記光軸方向の相対
的な位置を調節するフォーカス制御のみを行う工程と、前記選択された所定の計測位置が、全て前記基板上の有
効領域内に位置する時点から、前記基板と前記像面との
相対的な傾斜を調節するレベリング制御を加えて行う工
程とを有する露光方法。
【請求項６】前記選択された所定の計測位置を、前記
基板のショット領域が前記基板上のいずれの位置にある
かに基づき決定することを特徴とする請求項５に記載の
露光方法。
【請求項７】前記基板のショット領域が、前記基板の
周辺部にある場合において、前記マスクと基板との同期
移動方向に対して垂直な非走査方向のレベリング制御に
必要な幅をＬ１とし、前記ショット領域の非走査方向の
幅をＬ２とし、前記ショット領域の内部に、一辺が前記幅Ｌ１の幅であ
り、第１角部が前記基板のエッジと交わり、前記第１角
部の対角が前記ショット領域における基板の中心に近い
角部と重なる第１四角形の面積Ｓ１を仮定し、また、前記ショット領域の内部に、一辺が前記幅Ｌ２の
幅であり、第２角部が前記基板のエッジと交わり、前記
第２角部の対角が前記ショット領域における基板の中心
に近い角部と重なる第２四角形の面積Ｓ２を仮定し、前記第１四角形の面積Ｓ１と前記第２四角形の面積Ｓ２
とを比較し、より大きい面積内に位置する計測位置を、
前記選択された所定の計測位置として決定することを特
徴とする請求項６に記載の露光方法。
【請求項８】前記レベリング制御を行う際に、前記マ
スクと基板との同期移動方向と交差する非走査方向のみ
のレベリング制御を行うことを特徴とする請求項５〜７
のいずれかに記載の露光方法。
【請求項９】露光ビームでマスクおよび投影光学系を
介して基板を照明し、前記露光ビームの照明領域と前記
基板とを相対的に走査することによって前記マスクのパ
ターンを前記基板上に転写する露光方法であって、前記照明領域に対して所定関係の位置に設定された複数
の計測点において、前記投影光学系の結像面にほぼ垂直
な方向に沿った前記基板のＺ軸位置情報を検出する工程
と、走査露光中における前記Ｚ軸位置情報に基づいて前記基
板の前記結像面に対する姿勢を制御する工程とを有し、前記姿勢を制御する工程は、走査露光中における前記複
数の計測点と前記基板との相対位置関係に基づいて、前
記基板の前記結像面に対するフォーカス制御のみを行な
う第１制御と、前記基板の前記結像面に対するフォーカ
ス制御およびレベリング制御の両方を行なう第２制御と
を切換える工程を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１０】前記走査露光中における前記基板と前
記複数の計測点との相対位置関係に基づいて、前記基板
上の有効領域内に位置する計測点のＺ軸位置情報を得る
工程をさらに有することを特徴とする請求項９に記載の
露光方法。
【請求項１１】前記レベリング制御は、前記基板の走
査方向におけるレベリング制御と、前記走査方向に直交
する非走査方向におけるレベリング制御との少なくとも
−方を含むことを特徴とする請求項９または１０に記載
の露光方法。
【請求項１２】前記基板の周辺部に位置するショット
領域に対して前記照明領域を前記基板の外側から内側に
向けて相対的に走査する場合、前記走査方向または前記
非走査方向における所定の幅以上に離れた２つの計測点
が前記基板上の有効領域内に位置するまでは前記第１制
御を行ない、前記２つの計測点が前記有効領域内に位置
した時点から前記第２制御を行うことを特徴とする請求
項９〜１１のいずれかに記載の露光方法。
【請求項１３】露光ビームでマスクおよび投影光学系
を介して基板を照明し、前記露光ビームの照明領域と前
記基板とを相対的に走査することによって前記マスクの
パタ−ンを前記基板上に転写する露光装置であって、前記照明領域に対して所定関係の位置に設定された複数
の計測点において、前記投影光学系の結像面にほぼ垂直
な方向に沿った前記基板のＺ軸位置情報を検出する検出
手段と、走査露光中における前記Ｚ軸位置情報に基づいて前記基
板の前記結像面に対する姿勢を制御する姿勢制御手段と
を有し、前記姿勢制御手段は、走査露光中における前記複数の計
測点と前記基板との相対位置関係に基づいて、前記基板
の前記結像面に対するフォーカス制御のみを行なう第１
制御と、前記基板の前記結像面に対するフォーカス制御
およびレベリング制御の両方を行なう第２制御とを切換
える切換手段を含むことを特徴とする露光装置。
【請求項１４】請求項１〜４、および１３のうちのい
ずれか一項に記載の露光装置を用いてマスクのパターン
を基板上に転写する工程を含むことを特徴とするデバイ
ス製造方法。
【請求項１５】請求項５〜１２のうちのいずれか一項
に記載の露光方法を用いてマスクのパターンを基板上に
転写する工程を含むことを特徴とするデバイス製造方
法。