JP2001168024A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

露光装置及びデバイス製造方法

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JP2001168024A
JP2001168024A JP2000297798A JP2000297798A JP2001168024A JP 2001168024 A JP2001168024 A JP 2001168024A JP 2000297798 A JP2000297798 A JP 2000297798A JP 2000297798 A JP2000297798 A JP 2000297798A JP 2001168024 A JP2001168024 A JP 2001168024A
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Tsuneyuki Hagiwara
恒幸 萩原
Hideyuki Tashiro
英之 田代
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Nikon Corp
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光時のデフォーカスに起因する色ムラの発
生を防止しかつスループットを極力高く維持する。 【解決手段】 選択装置９３では、第１の選択基準が設
定されている場合、ウエハＷのピッチングとローリング
を制御するための複数の検出点を選択し、また第２の選
択基準が設定されている場合、ウエハＷのローリングを
優先して制御するための複数の検出点を選択する。そし
て、走査露光の際には、それぞれの選択基準に従って、
制御装置２０により、ウエハのＺ位置、ピッチング、ロ
ーリング又はウエハのＺ位置、ローリングが調整され
る。従って、デフォーカスに対する影響が大きい、ウエ
ハ表面のＺ位置とローリングとを精度良く調整してデフ
ォーカスに起因する色ムラの発生を防止でき、また、周
辺のショットの露光の際にもいわゆる完全交互スキャン
を行うことにより、スループットを極力高く維持するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置及びデバ
イス製造方法に係り、さらに詳しくは半導体素子、液晶
表示素子等をリソグラフィ工程で製造する際に用いられ
る露光装置及び該露光装置を用いるデバイス製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
を製造するためのリソグラフィ工程では、マスク又はレ
チクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成された
パターンを投影光学系を介してフォトレジスト等が塗布
されたウエハ又はガラスプレート等の基板（以下、適宜
「基板又はウエハ」という）上に投影露光する投影露光
装置が用いられている。この種の装置としては、例えば
半導体素子の製造工程では、従来は、基板としてのウエ
ハが搭載されたウエハステージを所定量ＸＹ２次元方向
にステッピングさせた後、レチクルのパターンを投影光
学系を介して基板上のショット領域に転写する静止型
（ステップ・アンド・リピート方式ともいう）の露光装
置が主流であった。しかるに、近時における半導体素子
の高集積化に伴う回路パターンの微細化に伴い、露光装
置の性能として一層の高解像力、露光精度の高さが要求
されるようになり、近年では、かかる要求に応える新方
式の露光装置として、ウエハがレチクル及び投影光学系
を介してスリット状照明光で照明され、その照明光の照
明領域の長手方向に垂直な方向に沿って、レチクルを保
持するレチクルステージとウエハを保持するウエハステ
ージとを投影光学系に対して相対移動させることによ
り、レチクルパターンを投影光学系を介してウエハ上に
逐次転写するいわゆるステップ・アンド・スキャン方式
の走査型露光装置が、主流となりつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したような走査型
露光装置では、ウエハ上のあるショット領域にレチクル
パターンを転写する、すなわち露光を行う際には、露光
直前に、露光位置（露光対象ショット領域内）でのウエ
ハ表面の投影光学系の光軸方向位置の情報（フォーカス
情報）をフォーカスセンサを用いて計測し、ウエハ上の
ショット領域表面が投影光学系の焦点深度の範囲内に一
致するように、ウエハを保持して前記光軸方向に微少移
動する試料台（Ｚステージ）を位置決めしながら、走査
露光を行なう必要がある。
【０００４】かかる走査型露光装置では、ウエハの周辺
以外のショット領域については、露光開始直前のウエハ
のフォーカス情報は、容易に検出できるので問題はな
い。しかしながら、ウエハ周辺のショット領域の露光の
場合、特に、レチクル上の照明領域と共役な露光領域を
ウエハの周辺部から内部に向かって相対走査しつつ（こ
こで、実際には露光領域が固定でウエハが移動するので
あるが、説明の便宜上このような表現を用いている）露
光を行なう場合に、ウエハのフォーカス情報を露光開始
前に検出することが困難な場合があり、かかる場合にＺ
ステージの追従遅れが発生して、そのショット領域には
デフォーカス状態でレチクルパターンが転写されるとい
う不都合があった。
【０００５】一方、上記のようなデフォーカスを避ける
ために、ウエハ周辺のショット領域については、常に露
光領域を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が、かかる
場合には、レチクルとウエハを常に一定の方向に相対走
査させるため、レチクルステージとウエハステージと
を、所定の位置に戻す作業が必要となり、レチクルステ
ージとウエハステージとを交互に走査方向一側から他
側、他側から一側に移動させて露光を行なう場合に比べ
て、必然的にスループットが低下するという不都合があ
った。
【０００６】また、ウエハ周辺のショット領域について
は、常に露光領域を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場合であっても、ショットの
配置によっては、露光の途中でフォーカスセンサの検出
点がウエハから外れ、ウエハの傾斜調整ができなくな
り、その結果そのショット領域にはデフォーカス状態で
レチクルパターンが転写されるという不都合もあった。
【０００７】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、露光時のデフォーカスに起因する色ム
ラの発生を効果的に抑制することが可能な露光装置を提
供することにある。
【０００８】また、本発明の第２の目的は、高集積度の
マイクロデバイスの生産性の向上に寄与するデバイス製
造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】ところで、走査型露光装
置の場合、非走査方向に長く走査方向に短い照明領域に
対して基板が相対走査されるため、投影光学系の像面に
対して基板表面の走査方向の傾斜誤差（ピッチング）が
多少存在する場合、転写像のコントラストは低下する
が、いわゆる平均化効果により大きなデフォーカスは発
生しない。これに対して、投影光学系の像面に対して基
板表面の非走査方向の傾斜誤差（ローリング）が存在す
ると、それはそのままデフォーカスの要因となる。すな
わち、基板のピッチングとローリングとが露光精度に与
える影響は同等ではない。本発明は、かかる点に着目
し、以下のような構成を採用する。
【００１０】請求項１に記載の発明は、照明光（ＩＬ）
によりパターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明した状
態で前記マスクと基板（Ｗ）とを投影光学系（ＰＬ）に
対して相対走査して、前記パターンを投影光学系を介し
て前記基板上の少なくとも１つのショット領域に転写す
る露光装置であって、複数の検出点における前記基板表
面の前記投影光学系の光軸方向（Ｚ）に関する位置情報
を検出するフォーカス検出系（４０、４２）と；前記相
対走査中に前記基板が移動する第１方向及びこれに直交
する第２方向の前記基板の傾斜を制御するための第１の
タイプの検出点の選択基準と、前記基板の前記第２方向
の傾斜を優先して制御するための第２のタイプの検出点
の選択基準とが、設定可能であり、前記複数の検出点の
内、設定された選択基準に基づき、複数の検出点を選択
する選択装置（９３）と；前記選択された検出点におけ
る前記基板表面の前記投影光学系の光軸方向の位置情報
に基づいて前記照明光の照明領域内の前記基板表面と前
記投影光学系の像面との位置関係を調整するために、前
記基板の前記光軸方向の位置及び前記光軸に直交する面
に対する傾斜を制御する基板駆動装置（１８、１９、２
０、２１）とを備える。
【００１１】これによれば、選択装置では、第１のタイ
プの検出点の選択基準が設定されている場合には、その
選択基準に基づいて相対走査中に基板が移動する第１方
向及びこれに直交する第２方向の基板の傾斜を制御する
ための複数の検出点を選択し、また第２のタイプの検出
点の選択基準が設定されている場合には、基板の第２方
向の傾斜を優先して制御するための複数の検出点を選択
する。そして、露光の際、すなわちマスクパターンの基
板上のショット領域に対する転写の際に、基板駆動装置
では、上記の選択された検出点における基板表面の投影
光学系の光軸方向の位置情報に基づいて照明光の照明領
域内の基板表面と投影光学系の像面との位置関係を調整
するために、基板の前記光軸方向の位置及び光軸に直交
する面に対する傾斜を制御する。この結果、第１の選択
基準が設定されている場合、露光の際には、マスクと基
板との相対走査に応じて変化する基板表面上の照明領域
が常に投影光学系の像面の所定の焦点深度の範囲内とな
るように、基板の前記光軸方向（Ｚ）の位置、第１方向
の傾斜（ピッチング）、第２方向の傾斜（ローリング）
が調整され、また、第２のタイプの検出点の選択基準が
設定されている場合、露光の際には、マスクと基板との
相対走査に応じて変化する基板表面上の照明領域が光軸
方向の位置と第２方向（非走査方向）の傾斜が常に許容
範囲内（許容範囲を超えるデフォーカスが発生しない範
囲内）となるように、基板の前記光軸方向の位置、第２
方向の傾斜（ローリング）が調整される。従って、デフ
ォーカスに対する影響が大きい、基板表面の光軸方向の
位置とローリングとを精度良く調整することが可能とな
るので、露光時のデフォーカスに起因する色ムラの発生
を防止することが可能になる。この場合において、第
１、第２の選択基準の何れが設定されていても、基板の
光軸方向（Ｚ）の位置、ローリングあるいはこれらとピ
ッチングの調整が可能である限り、基板周辺のショット
領域の露光の際にもいわゆる完全交互スキャンを行うこ
とができるので、スループットを極力高く維持すること
ができる。
【００１２】この場合において、選択装置は、上述した
基準に応じて検出点を選択するのであれば如何なる手法
により検出点を選択しても良く、例えば、請求項２に記
載の発明の如く、前記選択装置（９３）は、その露光対
象のショット領域のサイズに応じて前記検出点の選択を
行うこととしても良い。かかる場合、例えば、ショット
領域の第２方向（非走査方向）の幅の範囲内でその間隔
が最大幅となる検出点を第２方向の両端の検出点として
選択することが望ましい。このようにすると、結果的に
基板のローリングを可能な限り精度良く検出することが
可能となる。
【００１３】上述の如く、その露光対象のショット領域
のサイズに応じて検出点の選択を行う場合に、例えば、
請求項３に記載の発明の如く、前記選択装置は、前記露
光対象のショット領域が内外ショットである場合は、予
め用意されたショットマップに基づき、露光開始直後に
前記照明領域の後端が前記ショット領域の前端と一致す
る判断位置において前記基板上の有効領域内に存在する
検出点を選択することとしても良い。
【００１４】本明細書において、「内外ショット」と
は、基板の走査方向（第１方向）のほぼ中心を通る非走
査方向（第２方向）の軸を基準軸として、照明領域が基
準軸から基板の周辺に向かって相対走査されるショット
領域を意味する（なお、実際には照明領域が固定で基板
が移動するのであるが、説明の便宜上このような表現を
用いている）。
【００１５】かかる内外ショットでは、上記判断位置に
おいて基板上の有効領域内に存在する検出点を選択する
ことにより、仮にその露光対象のショット領域が欠けシ
ョットである場合にも、基板のローリング制御に最も有
効な検出点の選択が可能となる。
【００１６】本明細書において、「欠けショット」と
は、完全ショット以外のショット領域を意味し、「完全
ショット」とは、露光開始直後に照明領域の後端がショ
ット領域の前端と一致する第１位置（上記判断位置と一
致）と露光終了直前に照明領域の前端がショット領域の
後端と一致する第２位置とを含み、その間で、第１のタ
イプの検出点の選択基準に基づいて選択される、ショッ
ト領域の第２方向（非走査方向）の幅の範囲内でその間
隔が最大幅となる検出点を第２方向の両端の検出点とす
る基本型の検出点がいずれも基板上の有効領域から外れ
ないショット領域を意味する。
【００１７】ここで、基板上の有効領域の定義の仕方は
種々考えられるが、本明細書では、「基板上の有効領
域」とは、「基板のエッジリンス幅＋数ｍｍ程度のマー
ジン」で設定されるDisable Rangeの内部（基板周辺部
に通常設けられるパターン禁止帯の内部とほぼ一致）を
意味するものとする。
【００１８】また、その露光対象のショット領域のサイ
ズに応じて前記検出点の選択を行う場合に、例えば、請
求項４に記載の発明の如く、前記選択装置は、前記露光
対象のショット領域が外内ショットである場合は、予め
用意されたショットマップに基づき、露光終了直前に前
記照明領域の前端が前記ショット領域の後端と一致する
判断位置において前記基板上の有効領域内に存在する検
出点を選択することとしても良い。
【００１９】本明細書において、「外内ショット」と
は、照明領域の基板に対する相対走査の方向が上記内外
ショットと逆向きのショット領域、すなわち照明領域が
基板の周辺から前記基準軸に向かって相対走査されるシ
ョット領域を意味する。（なお、実際には照明領域が固
定で基板が移動するのであるが、説明の便宜上このよう
な表現を用いている。）
【００２０】かかる外内ショットでは、上記判断位置に
おいて基板上の有効領域内に存在する検出点を選択する
ことにより、仮にその露光対象のショット領域が欠けシ
ョットである場合にも、基板のローリング制御に最も有
効な検出点の選択が可能となる。
【００２１】また、その露光対象のショット領域のサイ
ズに応じて前記検出点の選択を行う場合に、例えば、請
求項５に記載の発明の如く、前記選択装置は、前記露光
対象のショット領域が外内ショット及び内外ショットの
いずれでもない場合は、予め用意されたショットマップ
に基づき、その露光対象のショット領域内の前記第１方
向のほぼ中央に前記照明領域が位置する判断位置におい
て、前記基板上の有効領域内に存在する検出点を選択す
ることとすることができる。
【００２２】かかるショットでは、上記判断位置におい
て基板上の有効領域内に存在する検出点を選択すること
により、仮にその露光対象のショット領域が欠けショッ
トである場合にも、基板のローリング制御に最も有効な
検出点の選択が可能となる。
【００２３】請求項１に記載の露光装置において、請求
項６に記載の発明の如く、前記選択装置は、前記第２の
タイプの検出点の選択基準が設定されている場合、前記
基板駆動装置による制御結果の確認用として前記照明領
域内の検出点を選択することとしても良い。かかる場合
には、選択装置により照明光により基板が照明される照
明領域内の検出点が基板駆動装置による制御結果の確認
用として選択されるので、その確認用の検出点の検出結
果を用いて基板の光軸方向（Ｚ）の位置と第２方向の傾
斜の制御結果を精度良く確認することができる。
【００２４】請求項１に記載の発明に係る露光装置にお
いて、請求項７に記載の発明の如く、前記第２のタイプ
の検出点の選択基準が設定された場合、前記基板駆動装
置は前記基板の前記光軸方向の位置と、該光軸方向の位
置及び前記第２方向の傾斜との一方を制御すること、す
なわち、基板の第１方向の傾斜を制御しないこととして
も良い。かかる場合には、デフォーカスに対する影響が
大きい、基板表面の光軸方向の位置と、光軸方向位置及
びローリングとの一方を精度良く調整することが可能と
なるので、露光時のデフォーカスに起因する色ムラの発
生を防止することが可能になる。この場合において、基
板の光軸方向の位置及びローリングの調整が可能である
限り、基板周辺のショット領域の露光の際にもいわゆる
完全交互スキャンを行うことができるので、スループッ
トを極力高く維持することができる。
【００２５】請求項８に記載の発明は、照明光（ＩＬ）
によりパターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明した状
態で前記マスクと基板（Ｗ）とを投影光学系（ＰＬ）に
対して相対走査して、前記パターンを前記投影光学系を
介して前記基板上の少なくとも１つのショット領域に転
写する露光装置であって、前記投影光学系の光軸方向に
おける前記基板表面の位置情報を検出可能な検出点を有
するフォーカス検出系（４０、４２）と；前記フォーカ
ス検出系の検出結果に基づいて、前記投影光学系の像面
と前記基板表面との位置関係を調整する調整系（１８、
１９、２０、２１）と；前記フォーカス検出系の検出点
のうち前記照明光の照明領域内に配置された検出点を、
前記調整系の制御用と前記調整系による調整結果の確認
用とで切り換える切り換え系（２０、９３）とを備え
る。
【００２６】これによれば、切り換え系によりフォーカ
ス検出系の検出点のうち照明光の照明領域内に配置され
た検出点が、必要に応じて調整系の制御用と調整系によ
る調整結果の確認用とで切り換えられる。例えば、切り
換え系が照明領域内に配置された検出点を調整系の制御
用に切り換える場合には、調整系によってより多くの検
出点における投影光学系の光軸方向の基板表面の位置情
報に基づいて投影光学系の像面と基板表面との位置関係
が調整されるので、露光対象となるショット領域全域の
基板表面の凹凸を平均化した面を目標面とするフォーカ
ス・レベリング制御が行われ、切り換え系が照明領域内
に配置された検出点を調整系の調整結果の確認用に切り
換える場合には、相対走査時に基板が移動する第１方向
に直交する第２方向の基板の傾斜を重視したフォーカス
・レベリング制御が行われる。
【００２７】この場合において、前記切り換え系は、例
えば請求項９に記載の発明の如く、露光対象のショット
領域に転写される前記マスクのパターンの種類に応じて
前記フォーカス検出系の検出点のうち前記照明領域内に
配置された検出点を切り換えても良く、あるいは請求項
１０に記載の発明の如く、露光対象のショット領域が基
板の周辺部であるか否かに基づいて前記フォーカス検出
系の検出点のうち前記照明領域内に配置された検出点を
切り換えても良い。前者の場合、例えばその露光対象の
ショット領域に転写されるパターンがＣＰＵとメモリと
が混在するシステムＬＳＩの回路パターンである場合に
は、照明領域内に配置された検出点を調整系の調整結果
の確認用に切り換え、メモリの回路パターンである場合
に調整系の制御用に切り換えることが考えられ、後者の
場合、段差（凹凸）の少ない基板内部のショット領域で
は照明領域内に配置された検出点を調整系の制御用に切
り換え、段差（凹凸）の激しい基板周辺部のショット領
域では照明領域内に配置された検出点を調整系の制御結
果の確認用に切り換えることが考えられる。
【００２８】請求項１１に記載の発明は、照明光（Ｉ
Ｌ）によりパターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明し
た状態で前記マスクと基板（Ｗ）とを投影光学系（Ｐ
Ｌ）に対して相対走査して、前記パターンを前記投影光
学系を介して前記基板上の少なくとも１つのショット領
域に転写する露光装置であって、前記照明光の照明領域
（ＩＡ）の前方に位置する第１行目の検出点と、該第１
行目の検出点に対して前記相対走査中に前記基板が移動
する第１方向に離れた第２行目の検出点と、前記第２行
目の検出点に対して前記第１方向に離れた第３行目の検
出点とを有し、前記基板表面の前記投影光学系の光軸方
向の位置情報を検出するフォーカス検出系（４０、４
２）と；前記基板を前記光軸方向及び前記光軸に直交す
る面に対して傾斜駆動するための基板駆動系（１８、２
１）と；前記マスクと前記基板とを前記投影光学系に対
して相対走査する相対走査装置（１６、１８、１９、２
１、ＲＳＴ）と；前記フォーカス検出系の検出結果に基
づいて、前記投影光学系の像面と前記基板表面との位置
関係を調整するために、前記基板駆動系を制御する制御
装置（２０）とを備え、前記制御装置は、前記基板上の
外内ショットかつ欠けショットに対する前記パターンの
転写のために前記相対走査装置により前記マスクと前記
基板との前記相対走査が開始された後、前記第１行目の
検出点のみが前記基板上の有効領域内に掛かった時点で
その検出結果に基づいて前記基板駆動系をオープン制御
して前記基板の光軸方向の位置を制御する第１の制御状
態の制御を実行し、前記第１の制御状態の制御を実行中
に、前記第２行目の検出点が更に前記基板上の有効領域
内に掛かると、前記第２行目の検出点の検出結果のみに
基づいて前記基板駆動系をクローズド制御して前記基板
の前記光軸方向の位置を調整する第２の制御状態の制御
を実行し、前記第２の制御状態の制御を実行中に、前記
第３行目の検出点が前記基板上の有効領域内に掛かった
時点から前記第１、第２及び第３行目の検出点における
検出結果に基づいて前記基板駆動系をクローズド制御し
て前記基板の光軸方向の位置及び前記第１方向の傾斜
（ピッチング）を調整する第３の制御状態の制御を実行
する、ことを特徴とする。
【００２９】これによれば、基板上の外内ショットかつ
欠けショットに対するパターンの転写のために相対走査
装置によりマスクと基板との投影光学系に対する相対走
査が開始された後、照明領域の前方に位置する第１行目
の検出点のみが基板上の有効領域内に掛かると、制御装
置により、その第１行目の検出点の検出結果に基づいて
基板駆動系をオープン制御して基板の光軸方向の位置を
制御する第１の制御状態の制御が実行される。すなわ
ち、照明領域が基板の有効領域に掛かる前に基板駆動系
がオープン制御されるので、外内ショットにおけるフォ
ーカスの引き込みを早くすることができる。また、基板
駆動系がオープン制御による外内ショットに対するフォ
ーカスの引き込みをオープン制御で実行中に、第１行目
の検出点に加え、該第１行目の検出点に対して相対走査
中に基板が移動する、第１方向に離れた第２行目の検出
点が更に基板上の有効領域内に掛かると、制御装置によ
り、第２行目の検出点の検出結果のみに基づいて基板駆
動系をクローズド制御して基板の光軸方向位置を調整す
る第２の制御状態の制御が実行される。すなわち、第１
の制御状態でフォーカスの引き込みが完了し、その後は
第２行目の検出点における検出結果に基づいて基板駆動
系の制御がクローズド制御にて実行されるので、フォー
カス制御を高精度に行なうことができる。
【００３０】さらに、フォーカス制御をクローズド制御
にて実行中に、第２行目の検出点に対して第１行目の検
出点と反対側で第１方向に離れた第３行目の検出点が基
板上の有効領域内に掛かった時点から、制御装置によ
り、第１、第２及び第３行目の検出点における検出結果
に基づいて基板駆動系をクローズド制御して基板の光軸
方向の位置及び第１方向の傾斜をクローズド制御する第
３の制御状態の制御が実行される。すなわち、ピッチン
グの制御が可能になると、その時点からフォーカス制御
に加え、第１方向のレベリング（ピッチング）制御が行
われる。従って、本発明によれば、外内ショットかつ欠
けショットの露光に際して、基板の光軸方向の位置、あ
るいはこれに加えて第１方向の傾斜（ピッチング）の調
整を精度良く行うことができるので、完全交互スキャン
露光をピッチング誤差に伴う光学像のコントラスト劣化
を最小限にして実行できる。
【００３１】この場合において、請求項１２に記載の発
明の如く、前記制御装置（２０）は、前記第１行目の２
つの検出点が前記基板上の有効領域に掛かった時点から
前記基板の前記第１方向に直交する第２方向の傾斜を前
記オープン制御の対象に加えることとしても良い。かか
る場合には、フォーカスの引き込みに加え、デフォーカ
スの要因となる第２方向の基板傾斜（ローリング）を追
い込むことができる。
【００３２】この場合において、請求項１３に記載の発
明の如く、前記制御装置は、前記第２行目の２つの検出
点が前記基板上の有効領域に掛かった時点から、その検
出結果に基づいて前記基板の前記第２方向の傾斜制御を
前記オープン制御からクローズド制御に変更することと
しても良い。かかる場合には、Ｚ（フォーカス）、ロー
リングの引き込みが完了した時点で、基板のＺ及びロー
リング制御をクローズド制御にて高精度に行うことがで
きるので、一層確実にデフォーカスの発生を防止するこ
とができる。
【００３３】請求項１４に記載の発明は、照明光（Ｉ
Ｌ）によりパターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明し
た状態で前記マスクと基板（Ｗ）とを投影光学系（Ｐ
Ｌ）に対して相対走査して、前記パターンを前記投影光
学系を介して前記基板上の少なくとも１つのショット領
域に転写する露光装置であって、前記照明光の照明領域
（ＩＬ）の前方に位置する第１行目の検出点と、該第１
行目の検出点に対して前記相対走査中に前記基板が移動
する第１方向に離れた第２行目の検出点とを有し、前記
基板表面の前記投影光学系の光軸方向の位置情報を検出
するフォーカス検出系（４０、４２）と；前記基板を前
記光軸方向及び前記光軸に直交する面に対して傾斜駆動
するための基板駆動系（１８、２１）と；前記マスクと
基板とを前記投影光学系に対して相対走査する相対走査
装置（１６、１８、１９、２１、ＲＳＴ）と；前記フォ
ーカス検出系の検出結果に基づいて、前記投影光学系の
像面と前記基板表面との位置関係を調整するために、前
記基板駆動系を制御する制御装置（２０）とを備え、前
記制御装置は、前記基板上の内外ショットかつ欠けショ
ットに対する前記パターンの転写のために前記相対走査
装置により前記マスクと前記基板との前記相対走査が開
始された後、前記第１、第２行目の検出点における検出
結果に基づいて前記基板駆動系をクローズド制御して前
記基板の前記光軸方向の位置（Ｚ）及び前記第１方向と
直交する第２方向の傾斜（ローリング）のうち少なくと
も前記光軸方向の位置を調整する第１の制御状態の制御
を実行し、前記第１の制御状態の制御を実行中に、前記
第１行目の検出点が前記基板上の有効領域内から外れる
と、前記第２行目の検出点における検出結果に基づいて
前記基板駆動系をクローズド制御して前記基板の前記光
軸方向の位置及び前記第２方向の傾斜の内、少なくとも
前記光軸方向の位置を調整する第２の制御状態の制御を
実行し、前記第２の制御状態の制御を実行中に、前記第
２行目の検出点が前記基板上の有効領域内から外れると
制御をロックする第３の制御状態の制御を実行すること
を特徴とする。
【００３４】これによれば、基板上の内外ショットかつ
欠けショットに対するパターンの転写のために相対走査
装置によりマスクと基板との相対走査が開始された後、
制御装置により、照明領域前方に位置する第１行目の検
出点、第１行目の検出点に対して相対走査中に基板が移
動する第１方向に離れた第２行目の検出点及びその他の
検出点における検出結果に基づいて基板駆動系をクロー
ズド制御して、基板の光軸方向の位置及び第１方向と直
交する第２方向の傾斜のうち少なくとも光軸方向の位置
を調整する第１の制御状態の制御が実行される。すなわ
ち、先読みデータを考慮して少なくともフォーカス制御
が行われる。このため、フォーカスの位相遅れなく、精
度良く基板の少なくともフォーカス制御を行なうことが
できる。
【００３５】かかる第１の制御状態の制御を実行中に、
第１行目の検出点が基板上の有効領域内から外れると、
制御装置では、照明領域内又は照明領域近傍の第２行目
の検出点における検出結果に基づいて基板駆動系をクロ
ーズド制御して基板の光軸方向の位置及び第２方向の傾
斜の内、少なくとも光軸方向の位置を調整する。そし
て、このような第２の制御状態の制御を実行中に、第２
行目の検出点が基板上の有効領域内から外れると、もは
や精度の良い基板の光軸方向位置の追従制御は困難なの
で、制御装置では制御をロックする第３の制御状態の制
御を実行して、一定値又は所定の変化をする目標値に基
づいた制御を行う。このように、本発明によれば、内外
ショットかつ欠けショットの露光に際して、少なくとも
基板の光軸方向位置の制御を可能な限り精度良く行っ
て、完全交互スキャン露光をデフォーカスに伴う光学像
の劣化を最小限にして実行することができる。
【００３６】請求項１５に記載の発明は、照明光（Ｉ
Ｌ）によりパターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明し
た状態で前記マスクと基板（Ｗ）とを投影光学系（Ｐ
Ｌ）に対して相対走査して、前記パターンを前記投影光
学系を介して前記基板上の少なくとも１つのショット領
域に転写する露光装置であって、前記照明光の照明領域
の前方に位置する第１行目の検出点と、前記照明領域内
の第２行目の検出点と、前記照明領域内の第３行目の検
出点とを有し、前記基板表面の前記投影光学系の光軸方
向の位置を検出するフォーカス検出系（４０、４２）
と；前記基板を前記光軸方向及び前記光軸に直交する面
に対して傾斜駆動するための基板駆動系（１８、２１）
と；前記マスクと前記基板とを前記投影光学系に対して
相対走査する相対走査装置（１６、１８、１９、２１、
ＲＳＴ）と；前記フォーカス検出系の検出結果に基づい
て、前記投影光学系の像面と前記基板表面との位置関係
を調整するために、前記基板駆動系を制御する制御装置
（２０）とを備え、前記制御装置は、前記相対走査装置
による前記マスクと前記基板との相対走査中に、前記第
１行目の検出点と前記第２行目の検出点との間の距離だ
け先読みした第１の時点における前記第１行目及び前記
第２行目の検出点の検出結果と、前記第１行目の検出点
で検出された前記基板上の領域が前記第２行目の検出点
に到達した第２の時点における前記第２行目と前記第３
行目の検出点の検出結果とに基づいて前記基板駆動系の
制御誤差を求めることを特徴とする。
【００３７】これによれば、相対走査装置によるマスク
と基板との相対走査中に、制御装置により、照明領域の
前方に位置する第１行目の検出点と照明領域内の第２行
目の検出点との間の距離だけ先読みした第１の時点にお
ける第１行目及び第２行目の検出点の検出結果と、第１
行目の検出点で検出された基板上の領域が前記第２行目
の検出点に到達した第２の時点における前記第２行目と
前記第３行目の検出点の検出結果とに基づいて前記基板
駆動系の制御誤差が求められる。すなわち、制御装置に
よる基板駆動系の制御に制御遅れがないものとすると、
第１の時点で検出した第１行目及び第２行目の検出点の
検出結果はその第１の時点における基板駆動系の制御後
の検出結果である。第１行目の検出点と第２行目の検出
点との距離と、第２行目の検出点と第３行目の検出点と
の距離とが等しければ、第１の時点における第１行目及
び第２行目の検出点の検出結果と第１行目の検出点で検
出された基板上の領域が第２行目の検出点に到達した第
２の時点における第２行目と第３行目の検出点の検出結
果との差は、第１の時点から第２の時点までの間の基板
の駆動量をほぼそのまま反映した値になる。従って、目
標値が一定であるとすると、第１の時点における目標値
との誤差を記憶しておけば、第１の時点における第１行
目及び第２行目の検出点の検出結果と、第２の時点にお
ける第２行目と第３行目の検出点の検出結果及び上記第
１の時点における上記誤差とに基づいて基板駆動系の制
御誤差を簡単な演算で正確に求めることができる。従っ
て、制御装置では、かかる制御誤差が零となるようにフ
ォーカス検出系の検出結果に基づいて基板駆動系を制御
することにより、前記投影光学系の像面と前記基板表面
との位置関係を調整することができる。
【００３８】この場合において、請求項１６に記載の発
明の如く、前記制御装置は、前記第１の時点における前
記第１、第２、第３行目の検出点の検出結果より求めた
目標面と前記第１、第２行目の検出点の検出結果との差
のデータを保存しておき、該保存されたデータと前記第
２の時点における前記第２、第３行目の検出点の検出結
果とを比較して、前記制御誤差を求めることとしても良
い。
【００３９】請求項１７に記載の発明は、照明光により
パターンが形成されたマスクを照明した状態で前記マス
クと基板とを投影光学系に対して相対走査して、前記パ
ターンを投影光学系を介して前記基板上の少なくとも１
つのショット領域に転写する露光装置であって、複数の
検出点における前記基板表面の前記投影光学系の光軸方
向に関する位置情報を検出可能なフォーカス検出系と；
前記複数の検出点から選択された任意の複数の制御用検
出点における前記位置情報に基づいて、前記照明領域内
の前記基板表面と前記投影光学系の像面との位置関係を
調整するために、前記基板を前記光軸方向及び前記光軸
に直交する面に対する傾斜方向に駆動するとともに、前
記相対走査方向である第１方向に直交する第２方向の前
記基板の傾斜を制御するに際し、前記複数の制御用検出
点の配列における、前記第２方向の重心を通る前記第１
方向の回転軸を中心として前記基板を回転させる基板駆
動装置と；を備える。
【００４０】これによれば、基板駆動装置は、複数の検
出点から選択された任意の複数の制御用検出点における
基板表面の投影光学系の光軸方向に関する位置情報に基
づいて、基板を光軸方向及び光軸に直交する面に対する
傾斜方向に駆動することにより、照明領域内の基板表面
と投影光学系の像面との位置関係を調整する。また、こ
の基板駆動装置は、複数の制御用検出点の配列におけ
る、相対走査方向である第１方向に直交する第２方向の
重心を通る第１方向の回転軸を中心として基板を回転さ
せることにより、基板の第２方向の傾斜を制御する。こ
のため、制御用検出点として非対称な配置の検出点が選
択されても、基板の光軸方向位置の調整に影響を与える
ことなく、基板の第２方向に関する傾斜の調整を行うこ
とが可能となる。従って、第２方向に関する基板の傾斜
の調整を最も効果的に行うことができる検出点を、制御
用検出点として選択することが可能となる。これによ
り、デフォーカスに対する影響が大きい、基板表面の光
軸方向の位置とローリングとを精度良く調整することが
可能となるので、露光時のデフォーカスに起因する色ム
ラの発生を効果的に抑制することが可能になる。
【００４１】この場合において、請求項１８に記載の発
明の如く、前記基板駆動装置は、前記基板の前記光軸方
向位置と前記第２方向の傾斜とが干渉しないように、前
記基板の前記光軸方向位置及び前記第２方向の傾斜を制
御することとすることができる。
【００４２】上記請求項１７及び１８に記載の各発明に
係る露光装置において、請求項１９に記載の発明の如
く、前記基板駆動装置は、前記基板を前記第２方向に平
行な所定の回転軸回りに回転させて前記基板の前記第１
方向の傾斜を更に制御することとすることができる。
【００４３】この場合において、請求項２０に記載の発
明の如く、前記基板駆動装置は、前記基板の前記光軸方
向位置と前記第１方向の傾斜とが干渉しないように、前
記基板の前記光軸方向位置及び前記第１方向の傾斜を制
御することが望ましい。
【００４４】この場合において、例えば、請求項２１に
記載の発明の如く、前記基板駆動装置は、前記基板の前
記光軸方向位置と前記第１方向の傾斜との干渉を取り除
く補正値を考慮して前記基板の前記光軸方向位置の目標
値を設定することとすることができる。
【００４５】請求項２２に記載の発明は、照明光により
パターンが形成されたマスクを照明した状態で前記マス
クと基板とを投影光学系に対して相対走査して、前記パ
ターンを投影光学系を介して前記基板上の少なくとも１
つのショット領域に転写する露光装置であって、複数の
検出点における前記基板表面の前記投影光学系の光軸方
向に関する位置情報を検出可能なフォーカス検出系と；
前記複数の検出点から選択された任意の複数の検出点に
おける前記位置情報に基づいて、前記照明領域内の前記
基板表面と前記投影光学系の像面との位置関係を調整す
るために、前記基板を前記光軸方向及び前記光軸に直交
する面に対する傾斜方向に駆動するとともに、前記相対
走査中に制御の進行に応じて使用する検出点をり換える
基板駆動装置と；を備える。
【００４６】これによれば、基板駆動装置は、複数の検
出点から選択された任意の複数の検出点における位置情
報に基づいて、基板を光軸方向及び光軸に直交する面に
対する傾斜方向に駆動することにより、照明領域内の基
板表面と投影光学系の像面との位置関係を調整する。ま
た、この基板駆動装置は、マスクと基板との前記相対走
査中に制御の進行に応じて使用する検出点を切り換え
る。このため、例えば、制御の進行に応じて、より高精
度なフォーカス制御又はフォーカス・レベリング制御を
可能とするように、使用する検出点の切り換えを行うこ
とにより、高精度なフォーカス制御又はフォーカス・レ
ベリング制御が可能となる。
【００４７】この場合において、請求項２３に記載の発
明の如く、前記複数の検出点は、前記照明光の照明領域
内と、該照明領域に対して前記相対走査方向である第１
方向に離れた位置にそれぞれ配設され、前記基板駆動装
置は、前記相対走査中に制御の進行に応じて、使用する
検出点を、前記照明領域外の制御用検出点から前記照明
領域内の確認用の検出点に切り換えることとしても良
い。かかる場合には、例えば、外内ショットに対する走
査露光時に、フォーカスの引き込みが完了するまでの間
は、照明光による照明領域から離れた位置に存在する制
御用検出点を選択することにより、フォーカスの引き込
みを制御遅れなく行い、引き込み完了後には、照明領域
内確認用検出点を選択することにより、制御結果を確認
しながら高精度なフォーカス制御又はフォーカス・レベ
リング制御を行うことが可能となる。
【００４８】請求項２４に記載の発明は、リソグラフィ
工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフ
ィ工程において、請求項１〜２３のいずれか一項に記載
の露光装置を用いて露光を行うことを特徴とする。
【００４９】これによれば、リソグラフィ工程におい
て、請求項１〜２３に記載の各露光装置を用いて露光が
行われるので、デフォーカスに起因する色ムラのない高
精度な露光が可能になり、これにより基板上に複数層の
パターンを重ね合せ精度良く形成することができる。従
って、より高集積度のマイクロデバイスを歩留まり良く
製造することができ、その生産性を向上させることがで
きる。
【００５０】
【発明の実施の形態】《第１の実施形態》以下、本発明
の第１の実施形態を図１〜図１９に基づいて説明する。
【００５１】図１には、第１の実施形態に係る露光装置
１００の概略的な構成が示されている。この露光装置１
００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の投
影露光装置である。
【００５２】この走査型露光装置１００は、光源１及び
照明光学系（２、３、５〜７）を含む照明系、マスクと
してのレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレ
チクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、基板としての
ウエハＷを保持してＸＹ平面内をＸＹ２次元方向に移動
する基板テーブル１８を備えたＸＹステージ装置１４、
及びこれらの制御系等を備えている。
【００５３】前記照明系は、光源１、コリメータレン
ズ、フライアイレンズ等（いずれも図示せず）からなる
照度均一化光学系２、リレーレンズ３、レチクルブライ
ンド５、リレーレンズ６及び折り曲げミラー７（この
内、照度均一化光学系２、リレーレンズ３、６及び折り
曲げミラー７によって照明光学系が構成される）等を含
んで構成されている。
【００５４】ここで、この照明系の構成各部についてそ
の作用とともに説明すると、光源１で発生した露光光と
しての照明光ＩＬは不図示のシャッターを通過した後、
照度均一化光学系２により照度分布がほぼ均一な光束に
変換される。照明光ＩＬとしては、例えばＫｒＦエキシ
マレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光等のエキシマレー
ザ光、銅蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは
超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）
等が用いられる。
【００５５】照度均一化光学系２から水平に射出された
光束は、リレーレンズ３を介して、レチクルブラインド
５に達する。このレチクルブラインド５は、２枚の可動
ブレード４５Ａ、４５Ｂを有する可動ブラインド（以
下、この可動ブラインドを適宜「可動ブラインド４５
Ａ、４５Ｂ」と呼ぶ）と、この可動ブラインド４５Ａ、
４５Ｂの近傍に配置された開口形状が固定された固定ブ
ラインド４６とから構成される。可動ブラインド４５
Ａ、４５Ｂの配置面はレチクルＲのパターン面と共役と
なっている。固定ブラインド４６は、例えば４個のナイ
フエッジにより矩形の開口を囲んだ視野絞りであり、そ
の矩形開口の上下方向の幅が可動ブラインド４５Ａ、４
５Ｂによって規定されるようになっており、これにより
レチクルＲを照明するスリット状の照明領域ＩＡＲ（図
２参照）の幅を所望の大きさに設定できるようになって
いる。可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂは、可動ブライン
ド駆動機構４３Ａ、４３Ｂによって開閉方向に駆動され
るようになっており、この駆動機構４３Ａ、４３Ｂの動
作が不図示のメモリに格納されたプロセスプログラムと
呼ばれるファイル内のマスキング情報に応じて主制御装
置２０によって制御されるようになっている。
【００５６】レチクルブラインド５を通過した光束は、
リレーレンズ６を通過して折り曲げミラー７に至り、こ
こで鉛直下方に折り曲げられて回路パターン等が描かれ
たレチクルＲの照明領域ＩＡＲ部分を照明する。
【００５７】前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチク
ルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチク
ルステージＲＳＴは、レチクルＲの位置決めのため、照
明光学系の光軸ＩＸ（後述する投影光学系ＰＬの光軸Ａ
Ｘに一致）に垂直な平面内で２次元的に（Ｘ軸方向及び
これに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回
りの回転方向に）微少駆動可能に構成されている。
【００５８】また、このレチクルステージＲＳＴは、不
図示のレチクルベース上をリニアモータ等で構成された
レチクル駆動部（図示省略）により、所定の走査方向
（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で移
動可能となっている。このレチクルステージＲＳＴは、
レチクルＲの全面が少なくとも照明光学系の光軸ＩＸを
横切ることができるだけの移動ストロークを有してい
る。
【００５９】レチクルステージＲＳＴ上にはレチクルレ
ーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６か
らのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定されてお
り、レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位置
はレチクル干渉計１６によって、例えば０．５〜１ｎｍ
程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レ
チクルステージＲＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直
交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）
に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチク
ル干渉計１６は走査方向に１軸、非走査方向には２軸設
けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１
５、レチクル干渉計１６として示されている。
【００６０】レチクル干渉計１６からのレチクルステー
ジＲＳＴの位置情報はステージ制御系１９及びこれを介
して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では
主制御装置２０からの指示に応じてレチクルステージＲ
ＳＴの位置情報に基づいてレチクル駆動部（図示省略）
を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。
【００６１】なお、不図示のレチクルアライメント系に
より所定の基準位置にレチクルＲが精度良く位置決めさ
れるように、レチクルステージＲＳＴの初期位置が決定
されるため、移動鏡１５の位置をレチクル干渉計１６で
測定するだけでレチクルＲの位置を十分高精度に測定し
たことになる。
【００６２】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ
（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とさ
れ、ここでは両側テレセントリックな縮小光学系であ
り、光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚
のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されてい
る。この投影光学系ＰＬの投影倍率は、例えば１／４、
１／５あるいは１／６である。このため、照明光学系か
らの照明光ＩＬによってレチクルＲの照明領域ＩＡＲが
照明されると、このレチクルＲを通過した照明光ＩＬに
より、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲの照明領域Ｉ
ＡＲ部分の回路パターンの縮小像（部分倒立像）が表面
にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に形成され
る。
【００６３】前記ＸＹステージ装置１４は、不図示のベ
ース上を走査方向であるＹ軸方向（図１における左右方
向）に往復移動可能なＹステージ１６と、このＹステー
ジ１６上をＹ軸方向と直交するＸ軸方向（図１における
紙面直交方向）に往復移動可能なＸステージ１２と、こ
のＸステージ１２上に設けられた基板テーブル１８とを
有している。また、基板テーブル１８上に、ウエハホル
ダ２５が載置され、このウエハホルダ２５によって基板
としてのウエハＷが真空吸着によって保持されている。
【００６４】基板テーブル１８は、Ｘステージ１２上に
ＸＹ方向に位置決めされかつＺ軸方向の移動及び傾斜が
許容された状態で取り付けられている。そして、この基
板テーブル１８は、異なる３点の支持点で不図示の３本
の軸によって支持されており、これら３本の軸がウエハ
駆動装置２１によって独立してＺ軸方向に駆動され、こ
れによって基板テーブル１８上に保持されたウエハＷの
面位置（Ｚ軸方向位置及びＸＹ平面に対する傾斜）が所
望の状態に設定されるようになっている。前記３本の軸
の駆動量は、それぞれ不図示のエンコーダによって検出
され、これらのエンコーダの検出結果が主制御装置２０
に供給されるようになっている。
【００６５】基板テーブル１８上にはウエハレーザ干渉
計（以下、「ウエハ干渉計」という）３１からのレーザ
ビームを反射する移動鏡２７が固定され、外部に配置さ
れたウエハ干渉計３１により、基板テーブル１８のＸＹ
面内での位置が例えば０．５〜１ｎｍ程度の分解能で常
時検出されている。
【００６６】ここで、実際には、基板テーブル１８上に
は走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有する移
動鏡と非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面を有
する移動鏡とが設けられ、ウエハ干渉計３１は走査方向
に１軸、非走査方向には２軸設けられているが、図１で
はこれらが代表的に移動鏡２７、ウエハ干渉計３１とし
て示されている。基板テーブル１８の位置情報（又は速
度情報）はステージ制御系１９及びこれを介して主制御
装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置
２０からの指示に応じて前記位置情報（又は速度情報）
に基づいてウエハ駆動装置２１（これは、Ｘステージ１
２及びＹステージ１６の駆動系、並びに基板テーブル１
８の駆動系の全てを含む）を介してＹステージ１６、Ｘ
ステージ１２を制御する。
【００６７】また、基板テーブル１８上には、不図示の
オフアクシス方式のアライメント検出系の検出中心から
投影光学系ＰＬの光軸までの距離を計測するベースライ
ン計測等のための各種基準マークが形成された基準マー
ク板ＦＭが固定されている。
【００６８】本実施形態の露光装置１００においては、
図２に示されるように、レチクルＲの走査方向（Ｙ軸方
向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長方形（ス
リット状）の照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照明され、
レチクルＲは露光時に−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度
ＶRで走査（スキャン）される。照明領域ＩＡＲ（中心
は光軸ＡＸとほぼ一致）は投影光学系ＰＬを介してウエ
ハＷ上に投影され、レチクルＲ上の照明領域ＩＡＲに共
役なウエハＷ上のスリット状の投影領域、すなわち基板
上の照明領域（以下、前記照明領域ＩＡＲとの識別のた
め露光領域と呼ぶ）ＩＡが形成される。ウエハＷはレチ
クルＲとは倒立結像関係にあるため、ウエハＷは速度Ｖ
Rの方向とは反対方向である＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）
にレチクルＲに同期して速度ＶWで走査され、ウエハＷ
上のショット領域ＳＡの全面が露光可能となっている。
露光中の走査速度の比ＶW／ＶRは正確に投影光学系ＰＬ
の縮小倍率に応じたものになっており、レチクルＲのパ
ターン領域ＰＡのパターンがウエハＷ上のショット領域
ＳＡ上に正確に縮小転写される。照明領域ＩＡＲの長手
方向の幅は、レチクルＲ上のパターン領域ＰＡよりも広
く、遮光領域ＳＴの最大幅よりも狭くなるように設定さ
れ、走査（スキャン）することによりパターン領域ＰＡ
全面が照明されるようになっている。すなわち、本実施
形態では、このようにして、照明光ＩＬによりレチクル
Ｒを照明した状態で、レチクルＲとウエハＷとを投影光
学系ＰＬに対して相対走査して、レチクルＲに形成され
たパターンを投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上の各シ
ョット領域に転写するようになっている。
【００６９】この露光装置１００では、上記の走査露光
の際に、不図示のアライメント検出系の検出信号に基づ
いて主制御装置２０によりステージ制御系１９及びウエ
ハ駆動装置２１等を介してレチクルＲとウエハＷとの位
置合わせ（アライメント）が行なわれ、また、後述する
多点フォーカス位置検出系の検出信号に基づいて、レチ
クルＲのパターン面とウエハＷ表面とが投影光学系ＰＬ
に関して共役となるように、かつ投影光学系ＰＬの結像
面とウエハＷ表面とが一致する（ウエハ表面が投影光学
系ＰＬの最良結像面の焦点深度の範囲内に入る）よう
に、主制御装置２０によりステージ制御系１９及びウエ
ハ駆動装置２１を介して基板テーブル１８がＺ軸方向及
び傾斜方向に駆動制御されて面位置の調整（合わせ面の
設定）が行なわれる。
【００７０】本実施形態の露光装置１００では、上記の
ようなウエハＷ上のショット領域に対する走査露光によ
るレチクルパターンの転写と、次ショット領域の走査開
始位置へのステッピング動作とを繰り返し行なうことに
より、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行なわ
れ、ウエハＷ上の全ショット領域にレチクルパターンが
転写されるようになっている。
【００７１】更に、本実施形態では、ウエハＷ表面の前
記露光領域ＩＡ内部分及びその近傍の領域のＺ方向（光
軸ＡＸ方向）に関する位置を検出するための斜入射光式
のフォーカス検出系（焦点検出系）の一つである多点フ
ォーカス位置検出系が設けられている。この多点フォー
カス位置検出系は、図１に示されるように、光ファイバ
束８１、集光レンズ８２、パターン形成板８３、レンズ
８４、ミラー８５及び照射対物レンズ８６から成る照射
光学系４０と、集光対物レンズ８７、回転方向振動板８
８、結像レンズ８９、受光用スリット板９８及び多数の
フォトセンサを有する受光器９０から成る受光光学系４
２とから構成されている。
【００７２】ここで、この多点フォーカス位置検出系
（４０、４２）の構成各部について、その作用とともに
説明する。露光光とは異なるウエハＷ上のフォトレジス
トを感光させない波長の照明光が、図示しない照明光源
から光ファイバ束８１を介して導かれている。光ファイ
バ束８１から射出された照明光は、集光レンズ８２を経
てパターン形成板８３を照明する。
【００７３】このパターン形成板８３上には不図示の４
５個のスリット状の開口パターンが５行９列のマトリッ
クス状配置で形成されており、パターン形成板８３の各
スリット状の開口パターンを透過した照明光（開口パタ
ーンの像光束）はレンズ８４、ミラー８５及び照射対物
レンズ８６を経てウエハＷの露光面に投影され、ウエハ
Ｗの露光面にはパターン形成板８３上の５×９、合計４
５個のスリット状の開口パターンの像が投影結像され
る。ここで、実際には、照射光学系４０からの開口パタ
ーンの像光束は、ＹＺ平面、ＸＺ平面に対し４５度を成
す平面内で光軸ＡＸに対して所定角度α傾斜した方向か
らウエハＷ面（又は基準マーク板ＦＭ表面）に照射され
る。
【００７４】このため、ウエハＷ表面の所定面積ＡＳ
（ＡＳは例えば２５ｍｍ×約１０ｍｍ）の長方形状の露
光領域ＩＡ近傍には、図３に示されるように、５行９列
のマトリックス状配置で５×９、合計４５個のＸ軸、Ｙ
軸に対して４５度傾斜したスリット状の開口パターンの
像（以下、適宜「スリット像」という）Ｓ11〜Ｓ59が、
Ｘ軸方向に沿って例えば２．９ｍｍ間隔、Ｙ軸方向に沿
って例えば４ｍｍ間隔で形成される。これらのスリット
像Ｓ11〜Ｓ59の光束のウエハＷ面からの反射光束が、光
軸ＡＸに対して前記照射光学系４０からの像光束と対称
に所定角度α傾斜した方向に進んで、集光対物レンズ８
７、回転方向振動板８８及び結像レンズ８９を経て受光
器９０の手前側に配置された受光用スリット板９８上に
再結像される。
【００７５】これを更に詳述すると、受光器９０上には
スリット像Ｓ11〜Ｓ59に対応して５行９列のマトリック
ス状に４５個のフォトセンサ（以下、便宜上フォトセン
サＤ 11〜Ｄ59と呼ぶ）が配列されており、この受光器９
０の前面（図１における下面）に配置された受光用スリ
ット板９８には各フォトセンサＤに対向してスリットが
それぞれ形成されており、これらのスリット上にそれぞ
れ図３に示されるスリット像Ｓ11〜Ｓ59がそれぞれ再結
像される。
【００７６】ここで、主制御装置２０には発振器（ＯＳ
Ｃ．）が内蔵されており、主制御装置２０によりＯＳ
Ｃ．からの駆動信号でドライブされる加振装置９２を介
して回転方向振動板８８に所定の振動が与えられると、
受光用スリット板９８上では再結像された各像の位置が
所定方向（スリット板９８の各スリットの長手方向と直
交する方向）に振動する。これにより、フォトセンサＤ
11〜Ｄ59のそれぞれの検出信号が選択装置９３を介して
信号処理装置９１により、回転振動周波数の信号で同期
検波される。そして、この信号処理装置９１により同期
検波して得られた多数のフォーカス信号が主制御装置２
０に供給される。なお、選択装置９３及び信号処理装置
９１については後述する。なお、結像レンズ８９とスリ
ット板９８との間に、スリット板９８上のスリットとウ
エハＷからの反射スリット像の振動中心との相対関係
を、スリット板９８の各スリットの長手方向と直交する
方向）にシフトさせるプレーンパラレルを配置しても良
い。
【００７７】以上の説明から明らかなように、本実施形
態の場合、ウエハＷ上の検出点であるスリット像Ｓ11〜
Ｓ59のそれぞれと受光器９０上のフォトセンサＤ11〜Ｄ
59とが１対１で対応し、各スリット像の位置のウエハ表
面のＺ位置の情報（フォーカス情報）が各フォトセンサ
Ｄからの出力であるフォーカス信号に基づいて得られる
ので、以下の説明では便宜上スリット像Ｓ11〜Ｓ59を特
に別の必要がない限りフォーカスセンサと呼ぶものとす
る。
【００７８】前記選択装置９３は、ここでは、マイクロ
プロセッサを含んで構成され、この選択装置９３には、
逆バイアス電圧が印加されたフォトセンサ（ここではフ
ォトダイオード）Ｄ11、Ｄ12、……Ｄ59が不図示のスイ
ッチ回路を介して接続されている。この選択装置９３に
は、ｎ本の出力線を介して信号処理装置９１が接続され
ている。なお、以下の説明においては、一例としてｎ＝
９の場合について説明する。
【００７９】選択装置９３は、後述するような種々の基
準に基づいて、最大９本の出力線のそれぞれにスイッチ
回路を介して４５個のフォトセンサＤ11、Ｄ12、……Ｄ
59の内のいずれかを接続することにより、その出力線の
一部を少なくとも含むフォトセンサの光電変換回路を閉
じ、任意のフォトセンサの出力信号（任意のフォトセン
サＤの受光する光の強さに応じた光電流）を９本の出力
線の内の所望の出力線を介して信号処理装置９１に送る
ようになっている。すなわち、選択装置９３は、上述の
ようにして４５個のフォトセンサの内から最大９個のフ
ォトセンサを選択することにより、実質的に４５個のフ
ォーカスセンサの中からウエハＷのフォーカス・レベリ
ング制御又は制御結果の確認に用いられる最大９個のフ
ォーカスセンサ、すなわち検出点を選択する。
【００８０】前記信号処理装置９１は、９本の出力線に
それぞれ接続された９個の信号処理回路と、これに接続
された出力回路とを備えている。各信号処理回路には位
相同期検波回路（ＰＳＤ）が内蔵されており、このＰＳ
ＤにはＯＳＣ．からの駆動信号と同じ位相の交流信号が
入力されている。そして、各信号処理回路では、各出力
線からの信号を上記の交流信号の位相を基準としてそれ
ぞれ同期整流（同期検波）を行ない、ウエハＷ上の各ス
リット像Ｓ11〜Ｓ59の場所のＺ軸方向位置（フォーカス
位置）に対応する焦点位置検出信号（フォーカス信号）
ＦＳを生成する。そして、信号処理回路からのフォーカ
ス信号ＦＳは、出力回路によりデジタル変換され、シリ
アルデータとして主制御装置２０に出力されるようにな
っている。
【００８１】ところで、各フォーカス信号ＦＳは、いわ
ゆるＳカーブ信号と呼ばれ、受光用スリット板９８のス
リット中心とウエハＷからの反射スリット像の振動中心
とが一致したときに零レベルとなり、ウエハＷがその状
態から上方に変位しているときは正のレベル、ウエハＷ
が下方に変位しているときは負のレベルになる信号であ
る。従って、各フォーカス信号ＦＳにオフセットが加え
られていない状態では、主制御装置２０によって、各フ
ォーカス信号ＦＳが零レベルになるウエハＷの高さ位置
（光軸方向位置）が合焦点としてそれぞれ検出されるこ
とになる。
【００８２】前記選択装置９３には、上述した相対走査
中にウエハＷが移動するＹ軸方向（第１方向）及びこれ
に直交するＸ軸方向（第２方向）のウエハＷの傾斜を制
御するための第１のタイプ（以下、「タイプＡ」と呼
ぶ）のフォーカスセンサの選択基準と、Ｘ軸方向の傾斜
（ローリング）を優先して制御するための第２のタイプ
（以下、「タイプＢ」と呼ぶ）のフォーカスセンサの選
択基準とが、設定可能となっている。選択装置９３は、
設定された選択基準に応じて、後述するようにして、４
５個のフォーカスセンサの中から制御あるいは制御結果
の確認に用いられる最大９個のフォーカスセンサを選択
する。
【００８３】上記のフォーカスセンサの選択基準（タイ
プＡ又はＢ）の設定は、主制御装置２０によって、後述
するようにして行われる。あるいはオペレータが、主制
御装置２０に接続された入出力装置９４を介してウエハ
Ｗ上のショット領域毎に、フォーカスセンサの選択基準
（タイプＡ又はＢ）を設定可能にしておいて、これらの
設定情報が主制御装置２０から選択装置９３に通知され
るようにしても良い。
【００８４】ここで、入出力装置９４は、キーボード、
マウス等のポインティングデバイスや、ＣＲＴ又は液晶
パネル等のディスプレイを備えている。
【００８５】次に、上記のタイプＡ又はタイプＢのフォ
ーカスセンサの選択基準の設定が行われた後の、選択装
置９３によるフォーカスセンサの選択について説明す
る。
【００８６】〈基本型センサ選択について〉この基本型
センサ選択は、主制御装置２０から選択装置９３に送ら
れるショットサイズのデータに基づく自動判別を標準と
して行われ、露光対象のショット領域がウエハＷの内部
に位置する完全ショットである場合に行われる。
【００８７】本明細書における「完全ショット」の定義
は前述した通りであるが、これを本実施形態に即して説
明すると、完全ショットとは、露光開始直後に露光領域
ＩＡの後端がそのショット領域の前端と一致する第１位
置と露光終了直前に露光領域ＩＡの前端がショット領域
の後端と一致する第２位置とを含み、その間で、タイプ
Ａのフォーカスセンサの選択基準に基づいて後述するよ
うにして選択される基本型フォーカスセンサのいずれも
がウエハＷ上の有効領域から外れないショット領域を指
す。
【００８８】この場合、選択装置９３では、予め設定さ
れ主制御装置２０内のＲＡＭに格納されたショットマッ
プ（ショット中心座標、ショットサイズ、ショットとウ
エハエッジとの関係、スキャン方向（＋／−）等のデー
タを含むウエハＷ上の各ショット領域の露光順序等を定
めたマップ）に基づいて、露光対象のショット領域（以
下、適宜「露光対象ショット」と略述する）が内外ショ
ット、外内ショット、あるいはそれらのいずれでもない
ショットのいずれであるかを判断する。
【００８９】そして、露光対象ショットが内外ショット
である場合には、上述した第１位置を判断位置とし、そ
の判断位置に露光領域ＩＡが位置するときに、ウエハＷ
の有効領域内に位置するフォーカスセンサを後述するよ
うにして選択する。また、選択装置９３では、露光対象
ショットが外内ショットである場合には、上述した第２
位置を判断位置とし、その判断位置に露光領域ＩＡが位
置するときに、ウエハＷの有効領域内に位置するフォー
カスセンサを後述するようにして選択する。また、露光
対象ショットが内外ショット、外内ショットのいずれで
もない、ウエハＷの走査方向ほぼ中心に位置するショッ
ト領域である場合には、その露光対象ショットのほぼ中
心に露光領域ＩＡが位置するときに、ウエハＷの有効領
域内に位置するフォーカスセンサを後述するようにして
選択する。
【００９０】ここで、露光対象ショットの判断位置を上
記の如く決定する理由について、簡単に説明する。
【００９１】例えば、図４（Ａ）に示される外内ショッ
トＳ１では、同図中に符号ＩＡ1で示される第１位置に
露光領域ＩＡが位置した場合、符号ＩＡ2で示される第
２位置に露光領域ＩＡが位置した場合、及び符号ＩＡ3
で示される第３位置に露光領域ＩＡが位置した場合を比
較すると明らかなように、第２位置に露光領域ＩＡが位
置した場合に露光領域ＩＡとウエハＷの有効領域との重
なり部分の非走査方向の幅を最大とすることができる
（走査方向の幅は一定である）。従って、外内ショット
では、たとえショット領域Ｓ１のような欠けショットで
あっても上記の第２位置を判断位置とすることにより、
その判断位置に露光領域ＩＡがあるときにウエハＷ上の
有効領域内に存在するフォーカスセンサを選択すること
により、ウエハＷの非走査方向の傾斜（ローリング）の
制御に最も効果的なフォーカスセンサの選択が可能とな
る。
【００９２】また、例えば、図４（Ｂ）に示される内外
ショットＳ２では、同図中に符号ＩＡ1で示される第１
位置に露光領域ＩＡが位置した場合、符号ＩＡ2で示さ
れる第２位置に露光領域ＩＡが位置した場合、及び符号
ＩＡ3で示される第３位置に露光領域ＩＡが位置した場
合を比較すると明らかなように、第１位置に露光領域Ｉ
Ａが位置した場合に露光領域ＩＡとウエハＷの有効領域
との重なり部分の非走査方向の幅を最大とすることがで
きる（走査方向の幅は一定である）。従って、内外ショ
ットでは、たとえショット領域Ｓ２のように欠けショッ
トであっても上記の第１位置を判断位置とすることによ
り、その判断位置に露光領域ＩＡがあるときにウエハＷ
上の有効領域内に存在するフォーカスセンサを選択する
ことにより、ウエハＷの非走査方向の傾斜（ローリン
グ）の制御に最も効果的なフォーカスセンサの選択が可
能となる。
【００９３】さらに、例えば、図４（Ｃ）に示される、
内外ショット、外内ショットのいずれでもない、ショッ
トＳ３では、同図中に符号ＩＡ1で示される第１位置に
露光領域ＩＡが位置した場合、符号ＩＡ2で示される第
２位置に露光領域ＩＡが位置した場合、及び符号ＩＡ3
で示される第３位置に露光領域ＩＡが位置した場合を比
較すると明らかなように、第３位置に露光領域ＩＡが位
置した場合に露光領域ＩＡとウエハＷの有効領域との重
なり部分の非走査方向の幅を最大とすることができる
（走査方向の幅は一定である）。従って、このようなシ
ョットでは、上記の第３位置、すなわちその露光対象シ
ョットのほぼ中心に露光領域ＩＡが位置するときを判断
位置とすることにより、その判断位置に露光領域ＩＡが
あるときにウエハＷ上の有効領域内に存在するフォーカ
スセンサを選択することにより、ウエハＷの非走査方向
の傾斜（ローリング）の制御に最も効果的なフォーカス
センサの選択が可能となる。
【００９４】次に、基本型センサ選択の一例として、Ｘ
方向のサイズが２５ｍｍのショット領域を露光する場合
について説明する。
【００９５】まず、タイプＡのフォーカスセンサの選択
基準が設定され、露光領域ＩＡ及びフォーカスセンサ群
がウエハＷに対して−Ｙ方向に相対走査される、すなわ
ちウエハＷが＋Ｙ方向に走査されるプラススキャンの場
合には、選択装置９３では、図５（Ａ）に示されるよう
に、露光領域ＩＡ手前に位置するフォーカスセンサ
Ｓ 51，Ｓ55，Ｓ59及び露光領域ＩＡ内のフォーカスセン
サＳ41，Ｓ45，Ｓ49，Ｓ31，Ｓ35，Ｓ39の合計９個を選
択する。また、タイプＡのフォーカスセンサの選択基準
が設定され、露光領域ＩＡ及びフォーカスセンサ群がウ
エハＷに対して＋Ｙ方向に相対走査される、すなわちウ
エハＷが−Ｙ方向に走査されるマイナススキャンの場合
には、選択装置９３では、図５（Ｂ）に示されるよう
に、露光領域ＩＡ手前に位置するフォーカスセンサ
Ｓ11，Ｓ15，Ｓ19及び露光領域ＩＡ内のフォーカスセン
サＳ21，Ｓ25，Ｓ29，Ｓ31，Ｓ35，Ｓ39の合計９個を選
択する。
【００９６】これらの場合、図５（Ａ）、（Ｂ）からも
判るように、ショットのＸ方向幅に収まる範囲内でその
間隔が最大幅となる３組のフォーカスセンサを両端のフ
ォーカスセンサとして選択する。また、選択されたフォ
ーカスセンサの内、第１行目のフォーカスセンサは先読
み制御用、第２行目、第３行目のフォーカスセンサは追
従制御用に用いられる。従って、タイプＡのフォーカス
センサの選択基準が設定された場合には、ウエハＷの投
影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）の位置、並びにＸ
軸方向の傾斜（ローリング）、Ｙ軸方向の傾斜（ピッチ
ング）の３自由度方向の位置・姿勢制御が可能なフォー
カスセンサの選択が行われる。
【００９７】一方、タイプＢのフォーカスセンサの選択
基準が設定されている場合には、プラススキャンの場
合、選択装置９３では、図６（Ａ）に示されるように、
露光領域ＩＡ手前に位置するフォーカスセンサＳ54，Ｓ
56，Ｓ59（又はＳ51）及び露光領域ＩＡ内のフォーカス
センサＳ41，Ｓ44，Ｓ46，Ｓ49，Ｓ31，Ｓ39の合計９個
を選択する。ここで、フォーカスセンサＳ59及びＳ51の
いずれを選択するかは、その露光対象のショット領域が
ウエハＷの非走査方向（Ｘ軸方向）の中心軸に対して＋
Ｘ側寄りに位置するか、−Ｘ側寄りに位置するかに基づ
いて決定される。
【００９８】また、マイナススキャンの場合には、選択
装置９３では、図６（Ｂ）に示されるように、露光領域
ＩＡ手前に位置するフォーカスセンサＳ14，Ｓ16，Ｓ19
（又はＳ11）及び露光領域ＩＡ内のフォーカスセンサＳ
21，Ｓ24，Ｓ26，Ｓ29，Ｓ31，Ｓ39の合計９個を選択す
る。この場合も、フォーカスセンサＳ19及びＳ11のいず
れを選択するかは、その露光対象のショット領域がウエ
ハＷの非走査方向（Ｘ軸方向）の中心軸に対して＋Ｘ側
寄りに位置するか、−Ｘ側寄りに位置するかに基づいて
決定される。
【００９９】上記図６（Ａ）、（Ｂ）中に白丸で示され
る、第１、第２行目のフォーカスセンサは制御用に用い
られるが、第３行目のフォーカスセンサは制御結果の確
認用に用いられる。タイプＢのフォーカスセンサの選択
基準が設定された場合には、ウエハＷの投影光学系ＰＬ
の光軸方向（Ｚ軸方向）の位置、並びにＸ軸方向の傾斜
（ローリング）の２自由度方向の位置・姿勢制御が可能
なフォーカスセンサの選択が行われる。また、図６
（Ａ）、（Ｂ）及び上記の説明からわかるように、第１
行目のフォーカスセンサは、ウエハＷの内側から順に第
２行目のフォーカスセンサと同じ列のフォーカスセンサ
が最大３個まで選択される。
【０１００】なお、上述したショットサイズに基づく、
基本型センサの自動選択に加えて、オペレータあるいは
ユーザが入出力装置９４を介して所望の基本型センサを
マニュアルにて選択できるようにしても良い。但し、こ
の場合には、装置の十分な能力を発揮できないような選
択がなされた場合には、エラー表示を行うようにするこ
とが望ましい。
【０１０１】ここで、主制御装置２０によって行われる
基本型センサの選択基準の設定について説明する。これ
までの説明から明らかなように、本実施形態では、主制
御装置２０による基本型センサの選択基準の設定に応じ
て、選択装置９３により、フォーカスセンサのうち、露
光領域ＩＡ内に配置された特定のフォーカスセンサ、例
えばＳ31、Ｓ39が、ウエハＷのＺ軸方向位置及びＸＹ面
に対する傾斜を調整する調整系（フォーカス・レベリン
グ制御系）の制御用とその調整結果の確認用とで切り換
えられる。すなわち、本実施形態では、主制御装置２０
と選択装置９３とによって、切り換え系が構成されてい
る。
【０１０２】例えば、切り換え系が露光領域ＩＡ内に配
置された特定のフォーカスセンサをを調整系の制御用に
切り換える場合、すなわち主制御装置２０によるタイプ
Ａの選択基準の設定に応じて選択装置９３により上記タ
イプＡの基本型センサが選択される場合には、調整系に
よってより多くのフォーカスセンサにおける投影光学系
ＰＬの光軸方向（Ｚ軸方向）のウエハ表面の位置情報に
基づいて投影光学系ＰＬの像面とウエハ表面との位置関
係が調整されるので、露光対象となるショット領域全域
のウエハ表面の凹凸を平均化した面を目標面とするフォ
ーカス・レベリング制御が行われる。また、切り換え系
が露光領域ＩＡ内に配置された特定のフォーカスセンサ
を調整系の調整結果の確認用に切り換える場合、すなわ
ち主制御装置２０によるタイプＢの選択基準の設定に応
じて選択装置９３により上記タイプＢの基本型センサが
選択される場合には、非走査方向のウエハの傾斜を重視
したフォーカス・レベリング制御が行われる。
【０１０３】この場合において、主制御装置２０では、
例えば露光対象のショット領域に転写されるレチクルパ
ターンの種類に応じて上記のフォーカスセンサの切り換
え、すなわち、基本型センサの選択基準の設定を行って
も良い。例えばその露光対象のショット領域に転写され
るパターンがＣＰＵとメモリとが混在するシステムＬＳ
Ｉの回路パターンである場合には、タイプＢの選択基準
を設定し、メモリの回路パターンである場合にはタイプ
Ａの選択基準を設定すれば良い。
【０１０４】あるいは、主制御装置２０では、露光対象
のショット領域がウエハＷの周辺部であるか否かに基づ
いて上記のフォーカスセンサの切り換え、すなわち、基
本型センサの選択基準の設定を行っても良い。例えば、
段差（凹凸）の少ないウエハＷ内部のショット領域では
タイプＡの選択基準を設定し、段差（凹凸）の激しいウ
エハＷ周辺部のショット領域ではタイプＢの選択基準を
設定するようにしても良い。
【０１０５】次に、欠けショット、すなわち上記完全シ
ョット以外のショット領域を露光するに際して、列シフ
ト実行モードが設定されている場合に、選択装置９３に
より行われるセンサ配置の列の自動シフト（以下、「列
シフト」と呼ぶ）について説明する。なお、上述の完全
ショット及び欠けショットの定義から明らかなように、
本実施形態では、欠けショットには、ショット領域の一
部が欠けているショット領域の他、非走査方向の幅が２
５ｍｍより狭く、フォーカスセンサの一部がショット領
域から外れるサイズの小さな矩形のショット領域も含ま
れる。
【０１０６】このような欠けショットの露光に際しての
列シフトは、ショットマップに基づいて、かつ設定され
たフォーカスセンサの選択基準（タイプＡ又はＢ）に応
じて、選択装置９３によって行われる。
【０１０７】次に、一例としてプラススキャンの場合を
例にとって、列シフトについて具体的に説明する。
【０１０８】フォーカスセンサの選択基準としてタイプ
Ａの選択基準が設定されている場合には、選択装置９３
では、露光対象ショットが完全ショットの場合には、図
７（Ａ）に示される基本型センサ選択を行うが、欠けシ
ョットの場合には、ショットサイズ又はショットの欠け
具合に応じて、図７（Ｂ）、図７（Ｃ）、図８（Ａ）、
図８（Ｂ）、図８（Ｃ）、図９（Ａ）、図９（Ｂ）、図
９（Ｃ）に示されるような列シフトを行い、それぞれの
判断位置でウエハＷの有効領域内にある最大９個のフォ
ーカスセンサＳを選択する。
【０１０９】これらの図から判るように、選択装置９３
では、タイプＡの選択基準が設定されている場合、上記
判断位置でＸ方向（非走査方向）に最大幅が確保できる
ように外側列（左側列）のフォーカスセンサを内側にシ
フトする。３列のフォーカスセンサの選択が可能な欠け
ショットの場合、中列は、内側列とシフトされた外側列
との中央列（但し、両端の列数が偶数の場合には中央の
ウエハ外側寄りに位置する列）とする。但し、中列と内
側列の距離が十分な精度でローリングを検出できるしき
い値距離以下となる場合には、この距離を確保できる位
置に中列を設定する。最小で、図９（Ｃ）に示されるよ
うに、１列目までシフトされる。
【０１１０】フォーカスセンサの選択基準としてタイプ
Ｂの選択基準が設定されている場合には、選択装置９３
では、露光対象ショットがウエハＷの非走査方向中心よ
り−Ｘ側に位置する完全ショットの場合には、図１０
（Ａ）に示される基本型センサ選択を行うが、欠けショ
ットの場合には、ショットサイズ又はショットの欠け具
合に応じて、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）、図１１
（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１２（Ａ）、
図１２（Ｂ）、図１２（Ｃ）に示されるような列シフト
を行い、それぞれの判断位置でウエハＷの有効領域内に
ある最大９個のフォーカスセンサＳを選択する。
【０１１１】これらの図から判るように、選択装置９３
では、タイプＢの選択基準が設定されている場合、上記
判断位置でＸ方向（非走査方向）に最大幅が確保できる
ように外側列（左側列）のフォーカスセンサのみをショ
ットの欠け具合に応じて内側にシフトする。第４列目と
第６列目のフォーカスセンサは、ウエハＷの有効領域内
にある限り固定である。最小で、図１２（Ｃ）に示され
るように、１列目までシフトされる。
【０１１２】次に、ウエハＷ上の各ショット領域にレチ
クルＲのパターンを転写するための、レチクルＲとウエ
ハＷとの投影光学系ＰＬに対する相対走査中のフォーカ
ス・レベリング制御について説明する。
【０１１３】まず、露光対象ショットが完全ショットで
ある場合について説明する。この完全ショットの露光の
際には、主制御装置２０からの指示に応じて、ステージ
制御系１９により、レチクルステージＲＳＴとＹステー
ジ１６（及び基板テーブル１８）とをそれぞれ介してレ
チクルＲとウエハＷとが投影光学系ＰＬに対してＹ軸方
向に沿って相対走査され、それぞれのステージが目標走
査速度に達する直前から等速同期状態に達する直後に掛
けて、選択装置９３により選択された全てのフォーカス
センサの検出値に基づいて、主制御装置２０によりステ
ージ制御系１９及びウエハ駆動装置２１を介して基板テ
ーブル１８がＺ軸方向及び傾斜方向に駆動制御され、面
位置の調整（フォーカス・レベリング制御）が行われ前
位置決めされる。これに続く、走査露光中には、選択装
置９３によりタイプＡの基本型センサ選択がなされてい
る場合、選択された全てのフォーカスセンサの検出値に
基づいて、Ｚ制御及びレベリング制御（ローリング制御
及びピッチング制御）が後述するエンコーダ・クローズ
ド・ループ制御にて実行される。一方、タイプＢの基本
型センサ選択がなされている場合には、走査露光中には
選択された第２行目のフォーカスセンサの検出値に基づ
いてＺ制御及びローリング制御が行われる。
【０１１４】次に、本実施形態における基板テーブル１
８の駆動制御のための制御系について、説明する。
【０１１５】図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）には、基板
テーブル１８のＺ駆動のための制御系、ローリング（非
走査方向傾斜）駆動のための制御系、ピッチング（走査
方向傾斜）駆動のための制御系が、それぞれ機能ブロッ
ク図にて示されている。なお、これらの制御系は、実際
には主制御装置２０内のソフトウェアによって実現され
るものであるが、以下においては、説明の便宜上から各
機能ブロックをハードウェアに置き換えて説明するもの
である。
【０１１６】図１３（Ａ）の制御系は、多点焦点位置検
出系（４０，４２）の検出結果によって求められる基板
テーブル１８（ウエハＷ）のＺ軸方向位置のエラーＺ
targとエンコーダ出力値Ｚenctraceとの偏差であるＺエ
ンコーダ目標値Ｚenctargを減算器２０１Ａにて算出
し、このＺenctargを動作信号として制御動作を行い、
制御量（駆動系に対する指令値）として、テーブルエン
コーダＺ目標値フィルタ出力Ｚenccntを出力する。
【０１１７】これを更に詳述すると、この場合の基板テ
ーブル１８（ウエハＷ）のＺ軸方向位置のエラーＺtarg
は、フォーカスセンサＳijの検出結果をＺijとして、次
式で表される。
【０１１８】Ｚtarg＝（Ｚtarg１＋Ｚtarg２＋Ｚ
targ３）／３−Ｐｔcmp ここで、Ｐｔcmp：（エンコーダＴｙ現在値−走り面の
傾き）×４ｍｍ Ｚtarg１：（Ｚ51，Ｚ41，Ｚ31）の内、制御に使用中の
ものの平均値 Ｚtarg２：（Ｚ55，Ｚ45，Ｚ35）の内、制御に使用中の
ものの平均値 Ｚtarg３：（Ｚ59，Ｚ49，Ｚ39）の内、制御に使用中の
ものの平均値 である。
【０１１９】なお、本実施形態では、エンコーダＴｙ現
在値、すなわち基板テーブル１８の駆動系に設けられた
エンコーダ出力より得られるピッチング量の現在値は、
基板テーブル１８が投影光学系ＰＬの像面に平行なとき
を零（原点）とする。また、走り面傾き、すなわちＹス
テージ１６の移動面の傾きは、その移動面が投影光学系
ＰＬの像面に平行なときを零（原点）とする。Ｐｔcmp
は、基板テーブル１８のＺ位置制御とピッチング制御と
が干渉しないようにした補正値である。
【０１２０】この場合、Ｚtarg１〜Ｚtarg３について、
第１〜第３行目のフォーカスセンサ（以下、適宜「セン
サ」と略述する）を使用できる場合には、該当列１列分
のセンサの検出値の平均値をとる。これ以外の場合は、
第２行目のセンサの検出値を使用する。
【０１２１】例えば、プラススキャンの場合、第１列目
については、Ｚtarg１＝（Ｚ51＋Ｚ 41＋Ｚ31）／３、又
はＺtarg１＝Ｚ41となる。
【０１２２】この図１３（Ａ）の制御系では、上述した
Ｚtargとエンコーダ出力値（トレース値）Ｚenctraceと
の偏差であるＺエンコーダ目標値Ｚenctargが、次式に
より減算器２０１Ａで演算される。 Ｚenctarg＝Ｚenctrace−Ｚtarg
【０１２３】そして、このＺエンコーダ目標値Ｚenc
targが、ＤＡＴＡ遅延回路２０２Ａに入力すると、所定
の遅延時間（ｄdelay）だけ遅延され、Ｚエンコーダ目
標値の遅延値Ｚenctarg_delayとして出力される。ここ
で、ＤＡＴＡ遅延回路２０２Ａにより、Ｚenctargを所
定の遅延時間（ｄdelay）だけ遅延させるのは、制御の
遅延と先読み距離の差分をソフトウェアにより補正する
ためである。なお、この補正量は、実験（シミュレーシ
ョンを含む）等により、最適値を求めて設定すれば良
い。
【０１２４】このＺenctarg_delay は、加算器２０４Ａ
に入力されるとともに、微分フィルタ２０３Ａにも入力
される。微分フィルタ２０３Ａは、所定時間ｔ前の入力
値と現在の入力値との差を、ｋderv倍して出力するもの
である。ここで、所定時間ｔは、２〜８（ｍｍ）／１５
０（ｍｍ／ｓｅｃ）で表される。
【０１２５】そして、微分フィルタ２０３Ａの出力、す
なわち所定時間ｔ前の入力値（Ｚenctarg_delay ）と現
在の入力値（Ｚenctarg_delay ）との差をｋderv倍した
値と、Ｚenctarg_delay との和が加算器２０４Ａで演算
され、その加算器２０４Ａの出力であるテーブルエンコ
ーダＺ目標値フィルタ出力Ｚenccntが、制御系の指令値
として駆動系に与えられている。すなわち、この図１３
（Ａ）の制御系では、テーブルエンコーダ制御目標値
（Ｚenctarg）の遅延値（Ｚenctarg_delay ）に対し微
分フィルタ２０３Ａによる、目標値フィルタリングを行
って得られるテーブルエンコーダＺ目標値フィルタ出力
Ｚenccntを駆動系に対する指令値とする。
【０１２６】なお、Ｚエンコーダ制御エラーＺenc
targ_errは、 Ｚenctarg_err＝Ｚenctarg_delay−Ｚenctrace で表され、減算器２０５Ａによって算出される。このＺ
エンコーダ制御エラーＺenctarg_errは、エンコーダサ
ーボ系の制御性の最適化をモニタするために用いられ
る。
【０１２７】また、図１３（Ｂ）の制御系は、多点焦点
位置検出系の検出結果によって求められる基板テーブル
１８（ウエハＷ）のローリング量のエラーＲtargとエン
コーダ出力値Ｒenctraceとの偏差であるＲエンコーダ目
標値Ｒenctargを減算器２０１Ｂにて算出し、このＲenc
targを動作信号として制御動作を行い、制御量（駆動系
に対する指令値）として、テーブルエンコーダＲ目標値
フィルタ出力Ｒencc ntを出力する。
【０１２８】これを更に詳述すると、この場合の基板テ
ーブル１８（ウエハＷ）のローリング量のエラーＲtarg
は、例えば、タイプＡ、完全ショット、プラススキャン
の場合、次式で表される。 Ｒtarg＝（Ｚ51＋Ｚ41＋Ｚ31）／３−（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ
39）／３
【０１２９】この図１３（Ｂ）の制御系では、上述した
Ｒtargとエンコーダ出力値（トレース値）Ｒenctraceと
の偏差であるＲエンコーダ目標値Ｒenctargが、次式に
より減算器２０１Ｂで演算される。 Ｒenctarg＝Ｒenctrace−Ｒtarg
【０１３０】そして、このＲエンコーダ目標値Ｚenc
targが、ＤＡＴＡ遅延回路２０２Ｂに入力すると、所定
の遅延時間（ｄdelay ）だけ遅延され、Ｒエンコーダ目
標値の遅延値Ｒenctarg_delay として出力される。ここ
で、ＤＡＴＡ遅延回路２０２Ｂにより、Ｒenctargを所
定の遅延時間（ｄdelay）だけ遅延させるのは、制御の
遅延と先読み距離の差分をソフトウェアにより補正する
ためである。なお、この補正量は、実験（シミュレーシ
ョンを含む）等により、最適値を求めれば良い。
【０１３１】このＲenctarg_delay は、加算器２０４Ｂ
に入力されるとともに、微分フィルタ２０３Ｂにも入力
される。微分フィルタ２０３Ｂは、前述した所定時間ｔ
前の入力値と現在の入力値との差を、ｋderv倍して出力
するものである。
【０１３２】そして、微分フィルタ２０３Ｂの出力、す
なわち所定時間ｔ前の入力値（Ｒenctarg_delay ）と現
在の入力値（Ｒenctarg_delay ）との差をｋderv倍した
値と、Ｒenctarg_delay との和が加算器２０４Ｂで演算
され、その加算器２０４Ｂの出力であるテーブルエンコ
ーダＲ目標値フィルタ出力Ｒenccntが、制御系の指令値
として駆動系に与えられる。すなわち、この図１３
（Ｂ）の制御系では、テーブルエンコーダ制御目標値
（Ｒenctarg）の遅延値（Ｒenctarg_delay ）に対し微
分フィルタ２０３Ｂによる、目標値フィルタリングを行
って得られるテーブルエンコーダＲ目標値フィルタ出力
Ｒenccntを駆動系に対する指令値とする。
【０１３３】なお、Ｒエンコーダ制御エラーＲenc
targ_errは、 Ｒenctarg_err＝Ｒenctarg_delay−Ｒenctrace で表され、減算器２０５Ｂによって算出される。このＲ
エンコーダ制御エラーＲenctarg_errは、エンコーダサ
ーボ系の制御性の最適化をモニタするために用いられ
る。
【０１３４】図１３（Ｃ）の制御系は、多点焦点位置検
出系（４０，４２）の検出結果によって求められる基板
テーブル１８（ウエハＷ）のピッチング量のエラーＰ
targとエンコーダ出力値Ｐenctraceとの偏差であるＰエ
ンコーダ目標値Ｐenctargを減算器２０１Ｃにて算出
し、このＰenctargを動作信号として制御動作を行い、
制御量（駆動系に対する指令値）として、テーブルエン
コーダＰ目標値フィルタ出力Ｐenccntを出力する。
【０１３５】これを更に詳述すると、この場合の基板テ
ーブル１８（ウエハＷ）のピッチング量のエラーＰtarg
は、例えば、タイプＡ、完全ショット、プラススキャン
の場合、次式で表される。 Ｐtarg＝（Ｚ51＋Ｚ55＋Ｚ59）／３−（Ｚ31＋Ｚ35＋Ｚ
39）／３
【０１３６】この図１３（Ｃ）の制御系では、上述した
Ｐtargとエンコーダ出力値（トレース値）Ｐenctraceと
の偏差であるＰエンコーダ目標値Ｐenctargが、次式に
より減算器２０１Ｃで演算される。 Ｐenctarg＝Ｐenctrace−Ｐtarg
【０１３７】そして、このＰエンコーダ目標値Ｐenc
targが、ＤＡＴＡ遅延回路２０２Ｃに入力すると、所定
の遅延時間（ｄdelay ）だけ遅延され、Ｐエンコーダ目
標値の遅延値Ｐenctarg_delay として出力される。ここ
で、ＤＡＴＡ遅延回路２０２Ｃにより、Ｐenctargを所
定の遅延時間（ｄdelay ）だけ遅延させるのは、制御の
遅延と先読み距離の差分をソフトウェアにより補正する
ためである。なお、この補正量は、実験（シミュレーシ
ョンを含む）等により、最適値を求めれば良い。
【０１３８】このＰenctarg_delay は、加算器２０４Ｃ
に入力されるとともに、微分フィルタ２０３Ｃにも入力
される。微分フィルタ２０３Ｃは、前述した所定時間ｔ
前の入力値と現在の入力値との差をｋderv倍して出力す
るものである。
【０１３９】そして、微分フィルタ２０３Ｂの出力、す
なわち所定時間ｔ前の入力値（Ｐenctarg_delay ）と現
在の入力値（Ｐenctarg_delay ）との差をｋderv倍した
値と、Ｐenctarg_delay との和が加算器２０４Ｃで演算
され、その加算器２０４Ｃの出力であるテーブルエンコ
ーダＰ目標値フィルタ出力Ｐenccntが、制御系の指令値
として駆動系に与えられる。すなわち、この図１３
（Ｃ）の制御系では、テーブルエンコーダ制御目標値
（Ｐenctarg）の遅延値（Ｐenctarg_delay ）に対し微
分フィルタ２０３Ｃによる、目標値フィルタリングを行
って得られるテーブルエンコーダＰ目標値フィルタ出力
Ｚenccntを駆動系に対する指令値とする。
【０１４０】なお、Ｐエンコーダ制御エラーＰenc
targ_errは、 Ｐenctarg_err＝Ｐenctarg_delay−Ｐenctrace で表され、減算器２０５Ｃによって算出される。このＰ
エンコーダ制御エラーＰenctarg_errは、エンコーダサ
ーボ系の制御性の最適化をモニタするために用いられ
る。
【０１４１】次に、露光対象ショットが外内ショットか
つ欠けショットであり、且つタイプＡの基本型センサ選
択が行われている場合について、図１４（Ａ）〜図１６
（Ｃ）に基づいて説明する。これらの図において、白丸
は選択されたフォーカスセンサであって制御に用いられ
ていないものを示し、黒丸は選択されたフォーカスセン
サであって制御に使用中のものを示す。また、符号ＥＥ
は、ウエハＷの有効領域外縁を示す。また、実際には、
露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が固定
でウエハＷが移動するのであるが、以下においては、説
明の便宜上、露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセ
ンサ群が移動するものとして説明を行う。
【０１４２】 この場合も、上述と同様にしてレチク
ルＲとウエハＷとがＹ軸方向に沿って相対走査され、こ
の相対走査の開始から所定時間後に、図１４（Ａ）に示
されるように、第１行目の左から第１列目のフォーカス
センサＳ59がウエハＷの有効領域内に掛かると、主制御
装置２０では、そのフォーカスセンサに対応するフォー
カス信号ＦＳに基づくウエハＷ表面のＺ位置の情報（ウ
エハＷ表面と投影光学系ＰＬの像面との距離の情報（以
下、適宜「フォーカスセンサの検出結果」という））に
基づいてステージ制御系１９及びウエハ駆動装置２１を
介して基板テーブル１８をＺ軸方向にオープン制御にて
駆動する（第１の制御状態）。かかるオープン制御は、
フォーカスセンサＳ59の検出結果と基板テーブル１８を
支持する３本の軸の駆動量をそれぞれ検出する不図示の
エンコーダ（以下、適宜「駆動系エンコーダと呼ぶ」）
の出力値とに基づいて目標値を計算し、この値をホール
ドして、この駆動系エンコーダの値が目標値に至るま
で、基板テーブル１８をＺ軸方向にエンコーダ・サーボ
にて駆動することにより行われる。従って、この基板テ
ーブル１８のＺ駆動制御は、厳密な意味でのオープン制
御ではないが、ウエハＷ表面のＺ位置情報を直接的に検
出する多点フォーカス位置検出系（４０、４２）の検出
結果に基づくクローズド制御（エンコーダ・クローズド
・ループ制御）とは異なり目標値を逐次更新しないの
で、かかる意味においてオープン制御なる用語を用いて
いる。以下においても、上記の目標値をホールドして行
なわれるエンコーダ・サーボ制御を適宜「オープン制
御」と呼ぶ。（本明細書では、かかるエンコーダ・サー
ボ制御をも含む概念として、オープン制御なる用語を用
いている。）
【０１４３】 図１４（Ａ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図１４（Ｂ）に示されるように、第２行目の
左から第１列目のフォーカスセンサＳ49がウエハＷの有
効領域内に掛かると、主制御装置２０では、そのフォー
カスセンサＳ49の検出結果であるウエハＷ表面のＺ位置
の情報に基づいて求められるデフォーカス量を補正する
ため基板テーブル１８をＺ軸方向にエンコーダ・クロー
ズド・ループ制御する（第２の制御状態）。
【０１４４】すなわち、主制御装置２０では、検出点に
おける多点フォーカス位置検出系（４０、４２）の検出
結果（エラー）と駆動系エンコーダの出力値とに基づい
て駆動系エンコーダ目標値を逐次計算し、該駆動系エン
コーダ目標値を所定時間だけ遅延させてから基板駆動系
に入力する。基板駆動系は、この目標値に対し駆動系エ
ンコーダでクローズド・ループ制御してウエハＷのＺ位
置を、目標値を逐次変更しながら制御する。
【０１４５】 図１４（Ｂ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図１４（Ｃ）に示されるように、左から第１
列目の全ての選択されたフォーカスセンサＳ59，Ｓ49，
Ｓ39がウエハＷの有効領域内に掛かると、主制御装置２
０では、それらのフォーカスセンサＳ59，Ｓ49，Ｓ39の
検出結果に基づいて、デフォーカスとピッチング誤差を
補正すべく、基板テーブル１８のＺ軸方向の位置及び走
査方向の傾斜をエンコーダ・クローズド・ループ制御す
る（第３の制御状態）。
【０１４６】すなわち、主制御装置２０では、検出点に
おける多点フォーカス位置検出系（４０、４２）の検出
結果（エラー）と駆動系エンコーダの出力値とに基づい
て駆動系エンコーダ目標値を逐次計算し、該駆動系エン
コーダ目標値を所定時間だけ遅延させてから基板駆動系
に入力する。基板駆動系はこの目標値に対し駆動系エン
コーダでクローズド・ループ制御してウエハＷのＺ位置
と走査方向の傾き（ピッチング）を、目標値を逐次変更
しながら制御する。
【０１４７】 図１４（Ｃ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図１５（Ａ）に示されるように、第１行目の
第２列目のフォーカスセンサＳ55がウエハＷの有効領域
内に掛かると、主制御装置２０では、フォーカスセンサ
Ｓ59，Ｓ49，Ｓ39の検出結果に基づいて基板テーブル１
８のＺ軸方向の位置及び走査方向の傾斜（ピッチング）
をクローズド制御するとともに、フォーカスセンサＳ55
の検出結果をホールドし、その検出結果Ｚ55とフォーカ
スセンサＳ59，Ｓ49，Ｓ39の検出結果Ｚ59，Ｚ49，Ｚ39
の平均値とに基づいて、ウエハＷの非走査方向の傾斜
（ローリング）誤差を補正するための目標値を求め、そ
の目標値に基づいて基板テーブル１８のローリング制御
をオープン制御にて行う。この場合のローリング制御の
中心は、図１５（Ａ）中の軸Ｃ１である。フォーカスセ
ンサＳ55が有効領域内に入った時の検出結果Ｚ55とエン
コーダの出力値とから求まるエンコーダのローリング目
標値はフォーカスセンサＳ45が有効領域内に入るまでホ
ールドし、制御する。但し、Ｚの目標値はフォーカスセ
ンサＳ59、Ｓ49、Ｓ39の検出結果Ｚ59、Ｚ49、Ｚ39の平
均値とエンコーダの出力値とからエンコーダの目標値を
逐次更新し基板駆動系に所定の時間遅れの後に入力し、
エンコーダ・サーボにて制御する。
【０１４８】 図１５（Ａ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図１５（Ｂ）に示されるように、第２行目の
第２列目のフォーカスセンサＳ45がウエハＷの有効領域
内に掛かると、フォーカスセンサＳ45の検出値をＺのエ
ンコーダ目標値の算出に用いる。Ｚのエラーは、各列の
Ｚの検出値の平均値、すなわち｛（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ39）
/３＋Ｚ45｝/２となる。このＺのエラーが零となるよう
にエンコーダ目標値を計算し、これを所定の時間遅らせ
て基板駆動系に入力しエンコーダ・サーボによる基板テ
ーブル１８の制御を行う。主制御装置２０では、それま
での基板テーブル１８のＺ軸方向の位置及び走査方向の
傾斜（ピッチング）のエンコーダ・クローズド・ループ
制御を実行しつつ、基板テーブル１８の非走査方向の傾
斜（ローリング）制御を行う。この場合のローリングの
エラーは｛（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ39）/３−Ｚ45｝で求め、
これが零となるように、エンコーダの目標値を計算し、
これを所定時間遅らせて基板テーブル１８の駆動系に入
力しエンコーダ・サーボによる基板テーブル１８の制御
を行う。ローリング制御の中心軸は、図１５（Ｂ）中の
軸Ｃ２である。
【０１４９】 図１５（Ｂ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図１５（Ｃ）に示されるように、第１列及び
第２列の選択された全てのフォーカスセンサがウエハＷ
の有効領域内に掛かると、主制御装置２０では、これら
全てのフォーカスセンサＳ59，Ｓ49，Ｓ39，Ｓ55，
Ｓ45，Ｓ35の検出結果Ｚ59，Ｚ49，Ｚ39，Ｚ55，Ｚ45，
Ｚ35に基づいて、Ｚのエラーを計算する。Ｚのエラーは
各列のＺの検出値の平均値、すなわち｛（Ｚ59＋Ｚ49＋
Ｚ39）/３＋（Ｚ55＋Ｚ45＋Ｚ35）/３）｝/２となる。
このＺのエラーの値が零となるようにエンコーダ目標値
を計算し、これを所定時間遅らせて基板テーブル１８の
駆動系に入力しエンコーダ・サーボによる基板テーブル
１８の制御を行う。ローリングのエラーは｛（Ｚ59＋Ｚ
49＋Ｚ39）/３−（Ｚ55＋Ｚ45＋Ｚ35）/３｝、ピッチン
グのエラーは｛（Ｚ59＋Ｚ55）/２−（Ｚ39＋Ｚ35）/
２｝で計算し、これらのエラーが零となるようにエンコ
ーダの目標値を計算し、これを所定時間遅らせて基板テ
ーブル１８の駆動系に入力し、エンコーダ・サーボによ
る基板テーブル１８の制御を行う。主制御装置２０で
は、基板テーブル１８のＺ軸方向の位置、走査方向の傾
斜（ピッチング）及び非走査方向の傾斜（ローリング）
をエンコーダ・クローズド・ループ制御する。
【０１５０】かかる制御は、Ｚエラー、ローリング・エ
ラー、ピッチング・エラーをそれぞれＺtarg、Ｒtarg、
Ｐtargとすると、 Ｚtarg＝（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ39＋Ｚ55＋Ｚ45＋Ｚ35）／６
−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝（Ｚ55＋Ｚ45＋Ｚ35）／３−（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ
39）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ55＋Ｚ59）／２−（Ｚ35＋Ｚ39）／２ として行われる。すなわち、これらのエラーが零となる
ようなエンコーダ目標値を逐次計算し、これを所定時間
遅らせて基板テーブル１８の駆動系に入力しエンコーダ
・サーボ制御による基板テーブル１８の制御を行う。こ
の場合のローリング制御の中心軸は、図１５（Ｃ）中の
軸Ｃ２である。
【０１５１】 図１５（Ｃ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図１６（Ａ）に示されるように、第１行目の
左から第３列目のフォーカスセンサＳ51がウエハＷの有
効領域内に掛かると、これらのうちフォーカスセンサＳ
59，Ｓ49，Ｓ39，Ｓ55，Ｓ45，Ｓ35の検出結果Ｚ59，Ｚ
49，Ｚ39，Ｚ55，Ｚ45，Ｚ35に基づいてＺのエラーを計
算する。Ｚのエラーは各列のＺの検出値の平均、すなわ
ち、｛（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ39）/３＋（Ｚ55＋Ｚ45＋
Ｚ35）/３）｝/２となる。このＺのエラーの値が零とな
るよにエンコーダ目標値を計算し、これを所定時間遅ら
せて基板テーブル１８の駆動系に入力しエンコーダ・サ
ーボによる基板テーブル１８の制御を行う。また、ロー
リング制御に関してはエラーとして｛（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ
39）/３−（Ｚ55＋Ｚ45＋Ｚ35）/３｝/２−Ｚ51が計算
され、この値が零となるエンコーダの値をホールドし軸
Ｃ２を中心にローリングをオープン制御で駆動する。ロ
ーリング方向のエンコーダ目標値の更新はフォーカスセ
ンサＳ41が有効領域内に入る時点で行われる。主制御装
置２０では、それまでの基板テーブル１８のＺ軸方向の
位置及び走査方向の傾斜（ピッチング）のエンコーダ・
クローズド・ループ制御を実行しつつ、上記ローリング
制御を行う。すなわち、Ｚとピッチングのエラーの計算
にフォーカスセンサＳ51は用いない。
【０１５２】 図１６（Ａ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図１６（Ｂ）に示されるように、第２行目左
から第３列目のフォーカスセンサＳ41がウエハＷの有効
領域内に掛かると、主制御装置２０では、それまでの基
板テーブル１８のＺ軸方向の位置及び走査方向の傾斜
（ピッチング）のクローズド制御を実行しつつ、基板テ
ーブル１８のローリング制御を第２行目のフォーカスセ
ンサＳ41、Ｓ49の検出結果Ｚ41、Ｚ49の差に基づくクロ
ーズド制御に変更する。このときの各エラーは、Ｚエラ
ー、ローリング・エラー、ピッチング・エラーをそれぞ
れＺtarg、Ｒtarg、Ｐtargとすると、 Ｚtarg＝｛（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ39）/３＋（Ｚ55＋Ｚ45＋
Ｚ35）/３＋Ｚ41｝／３−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝Ｚ41−（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ39）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ55＋Ｚ59）／２−（Ｚ35＋Ｚ39）／２ となり、これらが零となるエンコーダの値を求め、これ
を所定時間遅らせて基板テーブル１８の駆動系に入力
し、エンコーダ・サーボによる基板テーブル１８の制御
を行う。
【０１５３】 図１６（Ｂ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図１６（Ｃ）に示されるように、選択された
全てのフォーカスセンサがウエハＷの有効領域内に掛か
ると、主制御装置２０では、それらのフォーカスセンサ
Ｓ51，Ｓ41，Ｓ31，Ｓ55，Ｓ45，Ｓ35，Ｓ59，Ｓ49，Ｓ
39の検出結果Ｚ51，Ｚ41，Ｚ31，Ｚ55，Ｚ45，Ｚ35，Ｚ
59，Ｚ49，Ｚ39に基づいて、基板テーブル１８のＺ軸方
向の位置、走査方向の傾斜（ピッチング）及び非走査方
向の傾斜（ローリング）をエンコーダサーボによるクロ
ーズド・ループにて制御する。
【０１５４】かかる制御は、 Ｚtarg＝（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ39＋Ｚ55＋Ｚ45＋Ｚ35＋Ｚ51
＋Ｚ41＋Ｚ31）／９−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝（Ｚ51＋Ｚ41＋Ｚ31）／３−（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ
39）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ51＋Ｚ55＋Ｚ59）／３−（Ｚ31＋Ｚ35＋Ｚ
39）／３ をエラーとして行われ、これらが零となるようにエンコ
ーダサーボの目標値を逐次算出し、これを所定時間遅ら
せて基板テーブル１８の駆動系に入力し、エンコーダサ
ーボによる基板テーブル１８の制御を行う。この場合の
ローリング制御の中心軸は、図１６（Ｃ）中の軸Ｃ３で
ある。
【０１５５】なお、上では、選択されたセンサ列が等間
隔の場合について説明したが、センサ列の選択が不等間
隔になった場合はエラーの計算方法が異なる。
【０１５６】センサ選択が偏心した時を考え、常に一次
元の最小二乗法によってロール回転中心、回転角度を計
算し、またロールがＺに干渉しないように基板テーブル
１８を駆動する。最小二乗法によってフィッティングさ
れる像面が下記の（１）式で示されるとき、ロール傾き
ｍと切片ｂは（２），（３）式で示される。ｎは選択さ
れたＸ方向の列数である。タイプＡの基本型センサ選択
が行われたときはＺta rg１、Ｚtarg２、Ｚtarg３の３列
が最多となり、タイプＢの基本型センサ選択がなされた
ときは、４列が最多となる。
【０１５７】下記の（４）式はロール方向の重心ｘcom
を求める式で（５）式は重心でのＺの目標値（エラー）
ｚaimを示す。 ｚ＝ｍｘ＋ｂ ……（１） ｍ＝［ｎ・(Σ(ｘｚ))−(Σｘ)・(Σｚ)］／［ｎ・(Σｘ2)−(Σｘ)2］ ……（ ２） ｂ＝［(Σｚ)・(Σｘ2)−(Σｘ)・(Σ(ｘｚ))]／[ｎ・(Σｘ2)−(Σｘ)2] …… （３） ｘcom＝（Σｘ）／ｎ ……（４） ｚaim＝ｘcom×ｍ＋ｂ ……（５） ここで、重心でのＺの目標値（エラー）は前述の如く、
ｚaimを用い、ローリング駆動点は重心ｘcomとしローリ
ングの目標値（エラー）はｍとする。これらのエラーが
零となるエンコーダ目標値を計算し、エンコーダサーボ
で追い込むのである。
【０１５８】このように、本実施形態では、主制御装置
２０は、複数の制御に用いられるフォーカスセンサの配
列における、Ｘ軸方向の重心を通るＹ軸方向の回転軸を
中心として、ウエハ駆動装置２１を介して基板テーブル
１８（ウエハＷ）を回転させることにより、ウエハＷの
ローリングを制御する。このため、制御用のフォーカス
センサとして非対称な配置のフォーカスセンサが選択さ
れても、ウエハＷのＺ位置の調整に影響を与えることな
く、ウエハＷのローリングの調整を行うことが可能とな
る。従って、ローリングの調整を最も効果的に行うこと
ができるフォーカスセンサを、制御用センサとして選択
することが可能となる。これにより、デフォーカスに対
する影響が大きい、ウエハＷ表面のＺ位置とローリング
とを精度良く調整することが可能となる。
【０１５９】上述のようにして、外内ショットかつ欠け
ショットの場合のフォーカス・レベリング制御が主制御
装置２０によって行われ、投影光学系ＰＬの結像面と露
光領域ＩＡ内のウエハＷ表面との相対位置関係が調整さ
れる。この場合の特徴は、可能な限り基板テーブル１８
（ウエハＷ）のローリング制御を行うために、第１行目
第２列目、あるいは第１行目第３列目のフォーカスセン
サがウエハＷの有効領域内に掛かった時点から、同列の
第２行目のフォーカスセンサがウエハＷの有効領域内に
掛かるまでの間、そのフォーカスセンサの検出結果をホ
ールドし、その検出結果を用いてオープン制御（すなわ
ち、上述した目標値を固定して行なわれるエンコーダを
用いたサーボ制御）によりウエハＷのローリング制御を
加える点、また、その第２行目のフォーカスセンサがウ
エハＷの有効領域内となると、同列の第３行目のフォー
カスセンサがウエハＷの有効領域内に掛かるまでの間、
ウエハＷのローリング制御を第２行目のフォーカスセン
サの検出結果のみに基づくエンコーダ・クローズド・ル
ープ制御に切り換える点にある。
【０１６０】また、ある列の１行目のフォーカスセンサ
の検出結果をフォーカス・レベリングのエンコーダ・ク
ローズド・ループ制御に使用する時は、同列の３行目と
２行目との平均値で使用する点も特徴である。
【０１６１】また、本実施形態では、ウエハＷのピッチ
ング制御は、ローリング制御とは独立してオンされる。
【０１６２】以上のように、ウエハＷ上の外内ショット
かつ欠けショットに対するパターンの転写のためにステ
ージ制御系１９により、レチクルＲとウエハＷとの投影
光学系ＰＬに対する相対走査が開始された後、露光領域
ＩＡの前方に位置する第１行目のフォーカスセンサＳ59
のみがウエハＷの有効領域内に掛かると、主制御装置２
０により、そのフォーカスセンサＳ59の検出結果に基づ
いてエンコーダの目標値を計算し、この値をホールドし
て、ウエハ駆動装置２１及び基板テーブル１８をエンコ
ーダ・サーボ制御（オープン制御）してウエハＷのＺ軸
方向の位置を制御する第１の制御状態の制御が実行され
る。すなわち、露光領域ＩＡがウエハＷ上の有効領域に
掛かる前にウエハ駆動装置２１がオープン制御（目標値
をホールドしてエンコーダ・サーボ制御）されるので、
外内ショットにおけるフォーカスの引き込みを早くする
ことができる。また、上記のオープン制御による外内シ
ョットに対するフォーカスの引き込みを実行中に、第１
行目のフォーカスセンサＳ 59に加え、照明領域ＩＡ内に
位置する第２行目のフォーカスセンサＳ49が更にウエハ
Ｗ上の有効領域内に掛かると、主制御装置２０により、
フォーカスセンサＳ 49の検出結果のみに基づいてエンコ
ーダの目標値を逐次計算し、所定の時間遅れの後に基板
テーブル１８の駆動系に目標値を入力し、ウエハ駆動装
置２１をエンコーダ・クローズド制御してウエハＷのＺ
軸方向の位置を調整する第２の制御状態の制御が実行さ
れる。すなわち、露光領域ＩＡ内の最初の行である第２
行目のフォーカスセンサＳ49がウエハＷの有効領域内掛
かった時点でフォーカスの引き込みが完了し、そのフォ
ーカスセンサＳ49における検出結果に基づいてフォーカ
ス制御がエンコーダ・クローズド制御にて実行されるの
で、フォーカス制御を高精度に行なうことができる。さ
らに、フォーカス制御をエンコーダ・クローズド制御に
て実行中に、フォーカスセンサＳ49に対してフォーカス
センサＳ59と反対側でＹ軸方向に離れた第３行目のフォ
ーカスセンサＳ39がウエハＷ上の有効領域内に掛かった
時点から、主制御装置２０により、第１、第２及び第３
行目の検出点における検出結果に基づいてウエハ駆動装
置２１をエンコーダ・クローズド制御してウエハＷのＺ
軸方向の位置及び走査方向の傾斜を制御する第３の制御
状態の制御が実行される。すなわち、ピッチングの制御
が可能になると、その時点からフォーカス制御に加え、
走査方向のレベリング（ピッチング）制御がエンコーダ
・クローズド制御にて行われる。従って、本実施形態で
は、外内ショットかつ欠けショットの露光に際して、ウ
エハＷのＺ軸方向の位置、あるいはこれに加えて走査方
向の傾斜（ピッチング）の調整を精度良く行うことがで
きるので、ごく特殊なショットの配列が採用された場合
を除き、いわゆる完全交互スキャンを少なくともＺ制御
を行いつつ行うことが可能となり、デフォーカスによる
色ムラの発生を効果的に抑制できるとともにスループッ
トを極力高く維持することができる。
【０１６３】また、主制御装置２０は、上記で説明し
たように、第１行目の２つの検出点Ｓ59，Ｓ55がウエハ
Ｗ上の有効領域に掛かった時点からローリングのエンコ
ーダ目標値を計算し、これを所定の時間内ホールドして
すばやくローリングの引き込みを行う。このようにウエ
ハＷの非走査方向の傾斜を上記のオープン制御の対象に
加える、すなわち上記のエンコーダ・サーボ制御の対象
に目標値をホールドして加えることとしているので、フ
ォーカスの引き込みに加え、デフォーカスの要因となる
非走査方向のウエハＷの傾斜（ローリング）をも追い込
むことができる。従って、フォーカス及びローリングに
ついて外内ショット露光の際の制御遅れを防止すること
ができる。
【０１６４】また、主制御装置２０は、第２行目の２つ
の検出点Ｓ49，Ｓ45がウエハＷ上の有効領域に掛かった
時点から所定の時間遅れの後、それらの検出結果に基づ
いてウエハＷの非走査方向の傾斜を前記オープン制御
（目標値をホールドしたエンコーダ・サーボ制御）から
目標値を逐次変更するエンコーダ・クローズド制御に変
更するので、フォーカスの引き込みが完了した時点で、
ウエハＷのフォーカス及びローリング制御を制御遅れが
除去された状態でエンコーダ・クローズド制御にて高精
度に行うことができる。
【０１６５】なお、ウエハＷの走査方向両端部に位置す
るショット（０時６時のショットと呼ばれる）で外内シ
ョットかつ欠けショットの露光の際には、主制御装置２
０では、レチクルＲとウエハＷとの相対走査の開始後、
第１行目のフォーカスセンサの検出結果に基づき、少な
くとも基板テーブル１８のＺ方向位置をオープン制御
（所定の時間エンコーダ目標値をホールドして行うエン
コーダ出力に基づくサーボ制御）にて調整し（第１の制
御状態）、この第１の制御状態の制御を実行中に第２行
目のフォーカスセンサがウエハＷの有効領域内に掛かっ
た時点からその第２行目のフォーカスセンサの検出結果
のみを用いて逐次エンコーダの目標値を計算し、逐次エ
ンコーダ目標値を更新し、少なくとも基板テーブル１８
のＺ軸方向の位置をエンコーダ・クローズド制御し（第
２の制御状態）、この第２の制御状態の制御を実行中に
第３行目のフォーカスセンサがウエハＷの有効領域内に
掛かると、第１〜第３行全てのフォーカスセンサの検出
結果を用いてウエハＷのＺ方向位置及ピッチングをエン
コーダ・クローズド制御する（第３の制御状態）。
【０１６６】次に、露光対象ショットが内外ショットか
つ欠けショットであり、且つタイプＡの基本型センサ選
択が行われている場合について、図１７（Ａ）〜図１９
（Ｃ）に基づいて説明する。これらの図において、白丸
は選択されたフォーカスセンサであって制御に用いられ
ていないものを示し、黒丸は選択されたフォーカスセン
サであって制御に使用中のものを示す。また、符号ＥＥ
は、ウエハＷの有効領域外縁を示す。
【０１６７】ａ． この場合も、上述と同様にしてレチ
クルＲとウエハＷとがＹ軸方向に沿って相対走査される
が、この相対走査の開始時点から、図１７（Ａ）に示さ
れるように、選択された全てのフォーカスセンサがウエ
ハＷの有効領域内にあるので、主制御装置２０では、そ
れらのフォーカスセンサＳ11，Ｓ21，Ｓ31，Ｓ15，
Ｓ25，Ｓ35，Ｓ19，Ｓ29，Ｓ39の検出結果Ｚ11，Ｚ21，
Ｚ31，Ｚ15，Ｚ25，Ｚ35，Ｚ 19，Ｚ29，Ｚ39に基づい
て、基板テーブル１８のＺ軸方向の位置、走査方向の傾
斜（ピッチング）及び非走査の傾斜（ローリング）をク
ローズド制御する。かかる制御のエラーの計算は、 Ｚtarg＝（Ｚ19＋Ｚ29＋Ｚ39＋Ｚ15＋Ｚ25＋Ｚ35＋Ｚ11
＋Ｚ21＋Ｚ31）／９−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝（Ｚ11＋Ｚ21＋Ｚ31）／３−（Ｚ19＋Ｚ29＋Ｚ
39）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ11＋Ｚ15＋Ｚ19）／３−（Ｚ31＋Ｚ35＋Ｚ
39）／３ として行われる。この場合のローリング制御の中心軸
は、図１７（Ａ）中の軸Ｃ３である。
【０１６８】ｂ． 図１７（Ａ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図１７（Ｂ）に示されるように、第１行目
右から第１列目のフォーカスセンサＳ11がウエハＷの有
効領域から外れると、主制御装置２０では、右から第２
列目及び第３列目のフォーカスセンサＳ15，Ｓ25，
Ｓ35，Ｓ19，Ｓ29，Ｓ39の検出結果及び第２行右から１
列目のフォーカスセンサＳ21の検出結果に基づき、基板
テーブル１８のＺ軸方向の位置及び走査方向の傾斜（ピ
ッチング）、非走査方向の傾斜（ローリング）をエンコ
ーダ・クローズド制御する。
【０１６９】このときの各エラーは、Ｚエラー、ローリ
ング・エラー、ピッチング・エラーをそれぞれＺtarg、
Ｒtarg、Ｐtargとすると、 Ｚtarg＝｛（Ｚ19＋Ｚ29＋Ｚ39）/３＋（Ｚ15＋Ｚ25＋
Ｚ35）/３＋Ｚ21｝／３−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝Ｚ21−（Ｚ19＋Ｚ29＋Ｚ39）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ15＋Ｚ19）／２−（Ｚ35＋Ｚ39）／２ となり、これらが零となるエンコーダの値を求め、これ
を所定時間遅らせて基板テーブル１８の駆動系に入力
し、エンコーダ・サーボによる基板テーブル１８の制御
を行う。
【０１７０】ｃ． 図１７（Ｂ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図１７（Ｃ）に示されるように、第２行目
右から第１列目のフォーカスセンサＳ21がウエハＷの有
効領域から外れると、主制御装置２０では、右から第３
列目、第２列目のフォーカスセンサＳ19，Ｓ29，Ｓ39，
Ｓ15，Ｓ25，Ｓ35の検出結果Ｚ19，Ｚ29，Ｚ39，Ｚ15，
Ｚ25，Ｚ35に基づいて、基板テーブル１８のＺ軸方向の
位置、走査方向の傾斜（ピッチング）及び非走査方向の
傾斜（ローリング）をエンコーダ・クローズド制御す
る。かかる制御は、制御エラーを、 Ｚtarg＝（Ｚ19＋Ｚ29＋Ｚ39＋Ｚ15＋Ｚ25＋Ｚ35）／６
−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝（Ｚ15＋Ｚ25＋Ｚ35）／３−（Ｚ19＋Ｚ29＋Ｚ
39）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ15＋Ｚ19）／２−（Ｚ35＋Ｚ39）／２ として行われる。この場合のローリング制御の中心軸
は、図１７（Ｃ）中の軸Ｃ２である。
【０１７１】ｄ． 図１７（Ｃ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行すると、図１８（Ａ）に示されるように、右か
ら第１列目のフォーカスセンサが全てウエハＷの有効領
域から外れるが、この時点では、第３列目、第２列目の
フォーカスセンサは全てウエハＷの有効領域内にあるの
で、主制御装置では、上記ｃ．と同様の基板テーブルの
位置・姿勢のエンコーダ・クローズド制御を続行する。
【０１７２】ｅ． 図１８（Ａ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図１８（Ｂ）に示されるように、第１行目
の第２列目のフォーカスセンサＳ15がウエハＷの有効領
域から外れると、主制御装置２０では、右から第３列目
のフォーカスセンサの検出結果に基づいて基板テーブル
１８のＺ軸方向の位置及び走査方向の傾斜（ピッチン
グ）のエンコーダ・クローズド制御、及びフォーカスセ
ンサＳ29、Ｓ25の検出結果Ｚ29、Ｚ25に基づく基板テー
ブル１８の非走査方向の傾斜（ローリング）のエンコー
ダ・クローズド制御を行う。この場合のローリング制御
の中心軸は、図１８（Ｂ）中の軸Ｃ２である。
【０１７３】ｆ． 図１８（Ｂ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図１８（Ｃ）に示されるように、第２行目
第２列目のフォーカスセンサＳ25がウエハＷの有効領域
から外れると、主制御装置２０では、フォーカスセンサ
Ｓ19，Ｓ29，Ｓ39の検出結果に基づいて基板テーブル１
８のＺ軸方向の位置及び走査方向の傾斜（ピッチング）
をエンコーダ・クローズド制御する（第１の制御状
態）。このときのローリングの角度は、上記ｅ．の最後
の値をエンコーダで保持する。
【０１７４】ｇ． 図１８（Ｃ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図１９（Ａ）に示されるように、第１行目
の右から第３列目のフォーカスセンサＳ19がウエハＷの
有効領域から外れると、主制御装置２０では、フォーカ
スセンサＳ29の検出結果に基づいて、デフォーカスを補
正すべく、基板テーブル１８のＺ軸方向の位置をクロー
ズド制御する（第２の制御状態）。このとき、ピッチン
グの角度は、上記ｆ．の最後の値をエンコーダで保持す
る。
【０１７５】ｈ． 図１９（Ａ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図１９（Ｂ）に示されるように、第２行目
のフォーカスセンサが全てウエハＷの有効領域から外れ
ると、主制御装置２０では、制御をロックする（第３の
制御状態）。すなわち、エンコーダの制御目標値を一定
値に固定し、あるいはロック後の制御目標値を滑らかに
繋がるような予想値曲線、例えば段差管理用のデバイス
トポグラフィーの曲線に従って変化させながら、エンコ
ーダの出力に基づくサーボ制御により基板テーブル１８
の光軸方向位置を制御する。
【０１７６】ｉ． 従って、図１９（Ｂ）の状態からス
キャン方向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセ
ンサ群が更に進行し、図１９（Ｃ）に示されるように、
選択された全てのフォーカスセンサがウエハＷの有効領
域から外れた状態でも、主制御装置２０では、上記ｈ．
の制御状態、すなわち制御ロック状態を保つ。
【０１７７】なお、主制御装置２０では、内外ショット
かつ欠けショットであって、走査方向の両端部に位置す
る０時６時のショット領域を露光する際には、第１行目
のフォーカスセンサがウエハＷの有効領域から外れるま
での間は、上記ａ．と同様、すなわち完全ショットの場
合と同様のフォーカス・レベリング制御（第１の制御状
態）を行い、この制御状態の制御を実行中に第１行目の
フォーカスセンサがウエハＷの有効領域から外れたら、
第２行目のフォーカスセンサの検出結果のみに基づいて
基板テーブル１８の少なくともＺ軸方向の位置のクロー
ズド制御（第２の制御状態）を行い、この第２の制御状
態の制御を実行中に第２行目のフォーカスセンサがウエ
ハＷの有効領域から外れたら、制御をロックする（第３
の制御状態）。
【０１７８】なお、タイプＢの基本型センサ選択が行わ
れている場合には、前述したタイプＡの基本型センサ選
択が行われている場合と同様にして、基板テーブル１８
のＺ・レベリング制御（ウエハＷのフォーカス・レベリ
ング制御）が行われる。タイプＢの基本型センサ選択が
なされた場合には、選択される検出点の列数が多く、そ
れに応じてローリング制御を多段化して行うことができ
るので、ローリング制御を高精度に行うことができ、ま
た、照明領域内の検出点を確認用として使用できるなど
の利点がある。
【０１７９】次に、主制御装置２０によるフォーカス・
レベリング制御の追従誤差の算出方法（エラーチェック
方法）について、一例として露光対象ショットが完全シ
ョットであり、プラススキャンが行われる場合について
説明する。
【０１８０】まず、図５（Ａ）に基づいて、タイプＡの
基本型センサ選択がなされている場合について説明す
る。
【０１８１】この場合の基板テーブル１８（ウエハＷ）
のＺ軸方向位置のエンコーダの制御目標値はエラーＺ
targが零となるように計算される。エラーＺtargは、フ
ォーカスセンサＳijの検出結果をＺijとして、 Ｚtarg＝（Ｚ51＋Ｚ55＋Ｚ59＋Ｚ41＋Ｚ45＋Ｚ49＋Ｚ31
＋Ｚ35＋Ｚ39）／９ で表される。すなわち、全ての選択されるフォーカスセ
ンサ検出値の平均値が制御目標値となる。
【０１８２】本実施形態では、Ｚ位置制御の確認用とし
て、Ｚ確認用データ１（以下、「Ｚ check１」と記す）
と、Ｚ確認用データ２（以下、「Ｚcheck２」と記す）
との２つの確認用データを用いる。ここで、
【０１８３】Ｚcheck１＝（Ｚ51＋Ｚ55＋Ｚ59＋Ｚ41＋
Ｚ45＋Ｚ49）／６−Ｐｔcmp１ Ｚcheck２＝（Ｚ41＋Ｚ45＋Ｚ49＋Ｚ31＋Ｚ35＋Ｚ39）
／６−Ｐｔcmp２ と表される。 ここで、Ｐｔcmp１：（エンコーダＴｙ現在値−走り面
の傾き）×６ｍｍ Ｐｔcmp２：（エンコーダＴｙ現在値−走り面の傾き）
×２ｍｍ である。これらＰｔcmp１，Ｐｔcmp２は、基板テーブル
１８のＺ軸方向位置の制御とピッチング制御とが干渉し
ないようにした補正値である。
【０１８４】そして、主制御装置２０では、Ｚ追従誤差
Ｚerrorを、 Ｚerror＝Ｚcheck２−｛（Ｚcheck１）’−
（Ｚtarg）’｝ に基づいて算出する。ここで、（Ｚcheck１）’は（Ｚ
check１）の検出値に対し所定時間、具体的には４ｍｍ
／スキャンスピード（例えば１５０ｍｍ／sec）の遅延
をかけた値である。同様に、（Ｚtarg）’はエラーＺ
targを上記所定時間遅延させた値である。
【０１８５】すなわち、主制御装置２０では、露光領域
ＩＡ前方に位置する第１行目のフォーカスセンサと露光
領域ＩＡ内の第２行目のフォーカスセンサの検出結果の
平均値である上記Ｚcheck１を所定時間（例えば約０．
０２７秒）だけホールドし、そのホールドしたＺcheck
１と同じ時間だけホールドしたＺtargとの差、すなわち
所定時間前の目標値に対するＺ位置のずれと、４ｍｍス
キャンが進み、第１行目と第２行目のフォーカスセンサ
で検出されたウエハＷ上の領域を露光領域ＩＡ内の第２
行目と第３行目のフォーカスセンサで検出した検出結果
の平均値である上記Ｚcheck２との差をＺの追従誤差と
して算出する。
【０１８６】同様に、この場合の基板テーブル１８（ウ
エハＷ）のローリングのエンコーダ制御目標値はローリ
ング・エラーＲtargが零になるように計算される。ロー
リング・エラーＲtargは、フォーカスセンサＳijの検出
結果をＺijとして、 Ｒtarg＝（Ｚ51＋Ｚ41＋Ｚ31）／３−（Ｚ59＋Ｚ49＋Ｚ
39）／３ で表される。
【０１８７】本実施形態では、ローリング制御の確認用
として、Ｒ確認用データ１（以下、「Ｒcheck１」と記
す）と、Ｒ確認用データ２（以下、「Ｒcheck２」と記
す）との２つの確認用データを用いる。ここで、
【０１８８】 Ｒcheck１＝（Ｚ51＋Ｚ41）／２−（Ｚ59＋Ｚ49）／２ Ｒcheck２＝（Ｚ41＋Ｚ31）／２−（Ｚ49＋Ｚ39）／２ である。
【０１８９】そして、主制御装置２０では、ローリング
の追従誤差Ｒerrorを、 Ｒerror＝Ｒcheck２−｛（Ｒcheck１）’−
（Ｒtarg）’｝ に基づいて算出する。ここで、（Ｒcheck１）’は（Ｒ
check１）の検出値を上記所定時間遅延させた値であ
る。同様に、（Ｒtarg）’はローリング・エラーＲta rg
を上記所定時間遅延させた値である。
【０１９０】すなわち、主制御装置２０では、露光領域
ＩＡ前方に位置する第１行目のフォーカスセンサと露光
領域ＩＡ内の第２行目のフォーカスセンサの検出結果か
ら求まるウエハＷの非走査方向の傾斜（ローリング量）
の検出値である上記Ｒcheck１を所定時間だけホールド
し、そのホールドしたＲcheck１と同じ時間だけホール
ドしたＲtargとの差、すなわち所定時間前の目標値に対
するローリング量のずれと、４ｍｍスキャンが進み、第
１行目と第２行目のフォーカスセンサで検出されたウエ
ハＷ上の領域を露光領域ＩＡ内の第２行目と第３行目の
フォーカスセンサで検出した検出結果から求まるウエハ
Ｗのローリング量の検出値である上記Ｒ check２との差
をローリングの追従誤差として算出する。
【０１９１】同様に、この場合の基板テーブル１８（ウ
エハＷ）のピッチング量のエンコーダ制御目標値は、ピ
ッチングエラーＰtargを零とするように計算される。フ
ォーカスセンサＳijの検出結果をＺijとして、ピッチン
グ・エラーＰtargは、 Ｐtarg＝（Ｚ51＋Ｚ55＋Ｚ59）／３−（Ｚ31＋Ｚ35＋Ｚ
39）／３ で表される。
【０１９２】本実施形態では、ピッチング制御の確認用
として、Ｐ確認用データ１（以下、「Ｐcheck１」と記
す）と、Ｐ確認用データ２（以下、「Ｐcheck２」と記
すとの２つの確認用データを用いる。ここで、
【０１９３】Ｐcheck１＝（Ｚ51＋Ｚ55＋Ｚ59）／３−
（Ｚ41＋Ｚ45＋Ｚ49）／３ Ｐcheck２＝（Ｚ41＋Ｚ45＋Ｚ49）／３−（Ｚ31＋Ｚ35
＋Ｚ39）／３ である。
【０１９４】そして、主制御装置２０では、ピッチング
の追従誤差Ｐerrorを、 Ｐerror＝Ｐcheck２−｛（Ｐcheck１）’−
（Ｐtarg）’｝ に基づいて算出する。ここで、（Ｐcheck１）’は（Ｐ
check１）の検出値を上記所定時間遅延させた値であ
る。同様に、（Ｐtarg）’はピッチング・エラーＰta rg
を上記所定時間遅延させた値である。
【０１９５】すなわち、主制御装置２０では、露光領域
ＩＡ前方に位置する第１行目のフォーカスセンサと露光
領域ＩＡ内の第２行目のフォーカスセンサの検出結果か
ら求まるウエハＷの走査方向の傾斜（ピッチング量）の
検出値である上記Ｐcheck１を所定時間だけホールド
し、そのホールドしたＰcheck１と同じ時間だけホール
ドしたＰtargとの差、すなわち所定時間前の目標値に対
するピッチング量のずれと、４ｍｍスキャンが進み、第
１行目と第２行目のフォーカスセンサで検出されたウエ
ハＷ上の領域を露光領域ＩＡ内の第２行目と第３行目の
フォーカスセンサで検出した検出結果から求まるウエハ
Ｗのピッチング量の検出値である上記Ｐch eck２との差
をピッチングの追従誤差として算出する。
【０１９６】このように、主制御装置２０では、タイプ
Ａの基本型センサ選択がなされた場合、４ｍｍ先読みし
た目標値に対する誤差と、照明領域内のフォーカスセン
サの検出結果から得られるリアルタイムデータとの差分
に基づいてウエハＷのＺ軸方向位置（フォーカス）、非
走査方向の傾斜（ローリング）及び走査方向の傾斜（ピ
ッチング）の追従誤差を算出する。
【０１９７】以上のように、ウエハＷ上のショット領域
に対するパターンの転写のためにステージ制御系１９に
より、レチクルＲとウエハＷとの投影光学系ＰＬに対す
る相対走査が行われているときに、主制御装置２０によ
り、露光領域ＩＡの前方に位置する第１行目のフォーカ
スセンサと露光領域ＩＡ内の第２行目のフォーカスセン
サとの間の距離だけ先読みした第１の時点における第１
行目及び第２行目のフォーカスセンサの検出結果と、第
１行目のフォーカスセンサで検出されたウエハＷ上の領
域が第２行目のフォーカスセンサの位置に到達した第２
の時点における第２行目と第３行目のフォーカスセンサ
の検出結果とに基づいてウエハＷのＺ軸方向の位置、走
査方向の傾斜、非走査方向の傾斜の追従誤差が求められ
る。
【０１９８】すなわち、主制御装置２０によるウエハ駆
動装置２１の制御に制御遅れがないものとすると、第１
の時点で検出した第１行目及び第２行目のフォーカスセ
ンサの検出結果はその第１の時点におけるウエハ駆動装
置２１の制御後の検出結果である。本実施形態の場合、
各行のフォーカスセンサの間隔距離はいずれも等しく４
ｍｍであるので、第１の時点における第１行目及び第２
行目のフォーカスセンサの検出結果と第２の時点におけ
る第２行目と第３行目のフォーカスセンサの検出結果と
の差は、第１の時点から第２の時点までの間のウエハの
駆動量をほぼそのまま反映した値になる。従って、前述
の如く目標値は一定であるから、第１の時点における目
標値との誤差を記憶しておくことにより、第１の時点に
おける第１行目及び第２行目のフォーカスセンサの検出
結果と、第２の時点における第２行目と第３行目のフォ
ーカスセンサの検出結果及び上記第１の時点における上
記誤差とに基づいてウエハ駆動装置２１によるウエハＷ
のＺ軸方向の位置、走査方向の傾斜、非走査方向の傾斜
の追従誤差を簡単な演算で正確に求めることができる。
従って、主制御装置２０では、かかる追従誤差が零とな
るように多点焦点位置検出系（４０、４２）の検出結果
に基づいてウエハ駆動装置２１を制御することにより、
投影光学系ＰＬの像面とウエハ表面との位置関係を調整
することができる。
【０１９９】次に、図６（Ａ）に基づいて、タイプＢの
基本型センサ選択がなされた場合について説明する。
【０２００】この場合の基板テーブル１８（ウエハＷ）
のＺ軸方向位置のエンコーダ制御目標値はエラーＺtarg
が零となるように計算される。フォーカスセンサＳijの
検出結果をＺijとして、 Ｚtarg＝（Ｚ41＋Ｚ44＋Ｚ46＋Ｚ49）／４−Ｐｔcmp で表される。すなわち、選択される第２行目のフォーカ
スセンサの検出結果の平均値が零となるようにエンコー
ダの目標値を計算する。
【０２０１】この場合の、Ｚcheck１、Ｚcheck２は、
【０２０２】 Ｚcheck１＝（Ｚ41＋Ｚ49）／２−Ｐｔcmp１ Ｚcheck２＝（Ｚ31＋Ｚ39）／２−Ｐｔcmp２ とする。 ここで、Ｐｔcmp１：（エンコーダＴｙ現在値−走り面
の傾き）×６ｍｍ Ｐｔcmp２：（エンコーダＴｙ現在値−走り面の傾き）
×２ｍｍ である。
【０２０３】そして、主制御装置２０では、Ｚ追従誤差
Ｚerrorを、前述と同様に、 Ｚerror＝Ｚcheck２−｛（Ｚcheck１）’−
（Ｚtarg）’｝ に基づいて算出する。
【０２０４】すなわち、主制御装置２０では、露光領域
ＩＡ内の第２行目の両端のフォーカスセンサの検出結果
の平均値である上記Ｚcheck１を所定時間だけホールド
し、そのホールドしたＺcheck１と同じ時間だけホール
ドしたＺtargとの差、すなわち所定時間前の目標値に対
するＺ位置のずれと、４ｍｍスキャンが進み、第２行目
の両端のフォーカスセンサで検出されたウエハＷ上の領
域を第３行目の同列のフォーカスセンサで検出した検出
結果の平均値である上記Ｚcheck２との差をＺの追従誤
差として算出する。
【０２０５】同様に、この場合の基板テーブル１８（ウ
エハＷ）のローリング量のエンコーダ制御目標値はロー
リング・エラーＲtargを零にするように計算される。使
用センサの重心位置を１次元最小２乗近似で算出し、こ
れを元に各センサの重み係数を算出することにより求め
られ、フォーカスセンサＳijの検出結果をＺijとして、
ローリング・エラーＲtargは、 Ｒtarg＝（Ｚ44＋Ｚ41×４）／５−（Ｚ46＋Ｚ49×４）
／５ で表される。
【０２０６】この場合のＲcheck１、Ｒcheck２は、 Ｒcheck１＝Ｚ41−Ｚ49 Ｒcheck２＝Ｚ31−Ｚ39 とする。
【０２０７】そして、主制御装置２０では、ローリング
の追従誤差Ｒerrorを、前述と同様に、 Ｒerror＝Ｒcheck２−｛（Ｒcheck１）’−
（Ｒtarg）’｝ に基づいて算出する。
【０２０８】すなわち、主制御装置２０では、露光領域
ＩＡ内の第２行目両端のフォーカスセンサの検出結果か
ら求まるウエハＷの非走査方向の傾斜（ローリング量）
の検出値である上記Ｒcheck１を所定時間だけホールド
し、そのホールドしたＲcheck１と同じ時間だけホール
ドしたＲtargとの差、すなわち所定時間前の目標値に対
するローリング量のずれと、４ｍｍスキャンが進み、第
２行目両端のフォーカスセンサで検出されたウエハＷ上
の領域を露光領域ＩＡ内の第３行目の同列のフォーカス
センサで検出した検出結果から求まるウエハＷのローリ
ング量の検出値である上記Ｒcheck２との差をローリン
グの追従誤差として算出する。
【０２０９】同様に、この場合の基板テーブル１８（ウ
エハＷ）のピッチング量のエンコーダ制御目標値はピッ
チング・エラーＰtargを零にするように計算される。ピ
ッチング・エラーＰtargは、フォーカスセンサＳijの検
出結果をＺijとして、 Ｐtarg＝（Ｚ54＋Ｚ56＋Ｚ59）／３−（Ｚ44＋Ｚ46＋Ｚ
49）／３ で表される。
【０２１０】この場合のＰcheck１、Ｐcheck２は、
【０２１１】Ｐcheck１＝Ｚ59−Ｚ49 Ｐcheck２＝Ｚ49−Ｚ39 とする。
【０２１２】そして、主制御装置２０では、ピッチング
の追従誤差Ｐerrorを、前述と同様に、 Ｐerror＝Ｐcheck２−｛（Ｐcheck１）’−
（Ｐtarg）’｝ に基づいて算出する。
【０２１３】すなわち、主制御装置２０では、露光領域
ＩＡ前方に位置する第１行目一端のフォーカスセンサと
露光領域ＩＡ内の第２行目同列のフォーカスセンサの検
出結果から求まるウエハＷの走査方向の傾斜（ピッチン
グ量）の検出値である上記Ｐ check１を所定時間だけホ
ールドし、そのホールドしたＰcheck１と同じ時間だけ
ホールドしたＰtargとの差、すなわち所定時間前の目標
値に対するピッチング量のずれと、４ｍｍスキャンが進
み、第１行目一端と第２行目同列のフォーカスセンサで
検出されたウエハＷ上の領域を露光領域ＩＡ内の同列の
第２行目と第３行目のフォーカスセンサで検出した検出
結果から求まるウエハＷのピッチング量の検出値である
上記Ｐcheck２との差をピッチングの追従誤差として算
出する。
【０２１４】このように、主制御装置２０では、タイプ
Ｂの基本型センサ選択がなされた場合、４ｍｍ先読みし
た目標値に対する誤差と、照明領域内のフォーカスセン
サの検出結果から得られるリアルタイムデータとの差分
に基づいてウエハＷのＺ軸方向位置（フォーカス）、非
走査方向の傾斜（ローリング）及び走査方向の傾斜（ピ
ッチング）の追従誤差を算出する。
【０２１５】この他、主制御装置２０は、選択装置９３
により各露光対象ショット毎に選択されたフォーカスセ
ンサの検出結果をトレースする機能を備えている。この
場合、各フォーカスセンサＳに対応するフォトセンサＤ
に加えられるオフセット（像面関連、正スキャンと逆ス
キャンとに起因する差等）を制御結果としての各フォー
カスセンサの検出結果から差し引いた状態（０がベスト
になる）のトレースも残すようにしても良い。
【０２１６】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、基板テーブル１８とウエハ駆動装置２１と
によって基板駆動系が構成され、この基板駆動系とステ
ージ制御系１９及び主制御装置２０とによって基板駆動
装置及び調整系が構成されている。また、Ｙステージ１
６と基板テーブル１８とウエハ駆動装置２１とレチクル
ステージＲＳＴとステージ制御系１９とによって相対走
査装置が構成されている。
【０２１７】また、本実施形態の露光装置１００では、
図２０に示されるように、実際に露光した後の全ショッ
ト領域についての露光情報（フォーカスセンサの選択情
報をも含む）が、入出力装置９４を構成するディスプレ
イの画面上に一度に表示されるようになっている。ここ
で、この図２０の画面表示について簡単に説明する。
【０２１８】各区画（ショット領域）内の１〜７８まで
の数字は、露光の順番を示し、各数字の下の「Ｐ」又は
「Ｍ」は、プラススキャンかマイナススキャンかの識別
情報を示す。また、各数字の右隣の「Ｘ」又は「ＸＹ」
は、レベリングの動作状態の識別情報を示す。すなわ
ち、「Ｘ」は、ローリングのみ制御する場合を示し、Ｘ
Ｙはローリング及びピッチングをともに制御する場合を
示す。また、各区画領域の下半部内の●印、▲印は、フ
ォーカスセンサの選択位置を示し、この内、●印は追従
センサを示し、▲印は、先読みセンサ又はモニタ用セン
サのいずれかを示す。
【０２１９】この図２０からも、選択された両端のフォ
ーカスセンサのＸ方向の間隔がショット領域のＸ方向の
全範囲をほぼカバーしていること、及び外内欠けショッ
トでもＸＹレベリング制御が行われることがわかる。
【０２２０】なお、図２０の表示画面は一例であって、
これに限らず、各ショット領域について露光時の様々な
情報を表示できる。例えば、レベリング動作以外にもフ
ォーカス動作状態（ＯＮ／ＯＦＦ）やスキャンスピー
ド、露光量平均値などを表示できる。オペレータがキー
ボード等を介して表示項目を選択できるようになってい
る。
【０２２１】以上詳細に説明したように、本実施形態に
よると、上述したような数々の工夫により、ウエハＷ内
部のショット領域は勿論のこと、殆どの周辺ショット領
域に関しても、正スキャン、負スキャンのいずれであっ
ても、極力レべリング（少なくともローリング）がかか
る領域を増やすようにしているので、露光時の最適なフ
ォーカス制御・ローリング制御が可能となることから、
許容し難いデフォーカス状態が発生するのを防止するこ
とができ、これによりデフォーカスに起因する色ムラの
発生を防止することができる。また、高応答系ではない
基板テーブル１８の位相遅れを補償するために、露光領
域ＩＡの前方に位置する第１行目のフォーカスセンサと
露光領域ＩＡ内のフォーカスセンサとの検出結果に基づ
いて計算される面を目標面として、かつ外内ショットの
フォーカスの引き込みを早くするため、第１行目のフォ
ーカスセンサの検出結果に基づいてオープン制御にてフ
ォーカス、ローリングの制御を実行するので、レチクル
ステージＲＳＴと基板テーブル１８とを交互に走査方向
一側から他側、他側から一側に移動させて露光を行な
う、最も効率の良い交互スキャンを殆どの場合に実行す
ることができる。従って、色ムラの発生防止とスループ
ットの向上とを両立させることができる。また、色ムラ
の発生防止により回路パターンの解像度低下を防止する
ことができ、これにより製造される製品（半導体デバイ
ス）の歩止まりの低下を防止しあるいは歩止まりを向上
させることができる。
【０２２２】なお、外内ショットの露光の際に、外内段
差量の許容値（例えば、０．２〜０．３［μｍ］程度、
最悪でも０．７５［μｍ］）を外れ、外内ショットで引
き込みが間に合わない場合は、光源の発光を停止する
か、又は照明系中のシャッタを閉じて露光光が基板に照
射されないようにし、当該ショットを露光せずに通過す
る。その後、リカバリー処理として、そのショットを内
外スキャンで露光処理する。リカバリー処理はこれに限
らず、以下のようにしても良い。先ず、露光スリットを
ショットの中心へ移動し、その位置で静止フォーカスを
行なう。このとき、ＡＦセンサが有効領域外に配置され
る場合は、有効領域内に配置されるようにシフトする。
そして、静止フォーカスでの計測値に基づいて再度外内
スキャンで露光する。
【０２２３】リカバリー処理として内外ショットに変更
した場合、次ショットの露光に際しては、レチクルステ
ージＲＳＴ、基板テーブル１８の巻きもどし動作を一度
入れて露光順序、スキャン方向を正常化させる。
【０２２４】また、上述の説明から明らかなように、本
実施形態では、４ｍｍ先読みを基準としている。４ｍｍ
の先読みでも足らない場合はそのままで良いが、４ｍｍ
先読みでも過剰な補正となる低速スキャン時には、次の
ような工夫をしている。
【０２２５】すなわち、主制御装置２０では、目標値遅
延時間（ｄdelay ）を計算し、この値が正の場合、制御
目標値をｄdelay だけ遅延させる。但し、４ｍｍ先読み
位置で検出されたウエハ表面のＺ高さを単にｄdelayだ
け遅延させるだけでは、遅延前後の基板テーブル１８の
Ｚ変化がエラーになってしまうので、４ｍｍ先読み位置
でウエハを検出したときに、同時にテーブル駆動系エン
コーダの値から、基板テーブルのエンコーダの目標値を
計算しておき、このエンコーダ目標値をメモリし、遅延
時間（ｄdelay ）だけ遅延させた後に基板テーブル１８
をエンコーダ・サーボで駆動する。
【０２２６】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態に係る露光装置について、図２１〜図３０に基
づいて説明する。ここで、前述した第１の実施形態と同
一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い
るとともに、その説明を間略化し若しくは省略するもの
とする。
【０２２７】本第２の実施形態に係る露光装置は、多点
フォーカス位置検出系（４０、４２）の検出点であるス
リット像の数及び配置、パターン形成板８３、受光用ス
リット板９８及び受光器９０の構成、並びに信号処理装
置９１のチャネル数ｎが、前述した第１の実施形態に係
る露光装置１００と異なる点を除けば、装置構成等は、
露光装置１００と同一である。また、上記の相違点に対
応して検出点の選択方法や、フォーカス・レベリング動
作に伴う制御系の機能等が、露光装置１００とは一部異
なっている。以下においては、極力重複説明を避けるべ
く、上記の相違点を中心として第２の実施形態に係る露
光装置について説明する。
【０２２８】この第２の実施形態に係るパターン形成板
８３（図１参照）上には不図示の４９個のスリット状の
開口パターンが７行７列のマトリックス状配置で形成さ
れている。このため、本第２の実施形態では、ウエハＷ
表面の所定面積ＡＳ（ＡＳは例えば２５ｍｍ×約１０ｍ
ｍ）の長方形状の露光領域ＩＡ近傍には、図２１に示さ
れるように、７行７列のマトリックス状配置で７×７、
合計４９個のＸ軸、Ｙ軸に対して４５度傾斜したスリッ
ト状の開口パターンの像（スリット像）Ｓ11〜Ｓ77が、
Ｘ軸方向に沿って例えば３．３ｍｍ間隔、Ｙ軸方向に沿
って例えば４ｍｍ間隔で形成されるようになっている。
【０２２９】この第２の実施形態に係る受光器９０（図
１参照）上には、スリット像Ｓ11〜Ｓ59に対応して７行
７列のマトリックス状に４９個のフォトセンサ（便宜
上、「フォトセンサＤ11〜Ｄ77」と呼ぶ）が配列されて
おり、この受光器９０の前面に配置された受光用スリッ
ト板９８には各フォトセンサＤに対向してスリットがそ
れぞれ形成されており、これらのスリット上にそれぞれ
図２１に示されるスリット像Ｓ11〜Ｓ77がそれぞれ再結
像される。そして、受光用スリット板９８上では再結像
された各像の位置がスリット板９８の各スリットの長手
方向と直交する方向に振動し、前述と同様に、フォトセ
ンサＤ11〜Ｄ77のそれぞれの検出信号が選択装置９３を
介して信号処理装置９１により、回転振動周波数の信号
で同期検波される。そして、この信号処理装置９１によ
り同期検波して得られた多数のフォーカス信号が主制御
装置２０に供給される。
【０２３０】以上の説明から明らかなように、本第２の
実施形態においても、ウエハＷ上の検出点であるスリッ
ト像Ｓ11〜Ｓ77のそれぞれと受光器９０上のフォトセン
サＤ 11〜Ｄ77とが１対１で対応し、各スリット像の位置
のウエハ表面のＺ位置の情報（フォーカス情報）が各フ
ォトセンサＤからの出力であるフォーカス信号に基づい
て得られるので、以下においても、説明の便宜上、スリ
ット像Ｓ11〜Ｓ77を、特に別の必要がない限り、フォー
カスセンサと呼ぶものとする。
【０２３１】本第２の実施形態に係る選択装置９３（図
１参照）には、例えば１２本の出力線を介して信号処理
装置９１が接続されている。
【０２３２】選択装置９３は、後述するような種々の基
準に基づいて、最大１２本の出力線のそれぞれにスイッ
チ回路を介して４９個のフォトセンサＤ11、Ｄ12、……
Ｄ77の内のいずれかを接続することにより、任意のフォ
トセンサの出力信号（任意のフォトセンサＤの受光する
光の強さに応じた光電流）を１２本の出力線の内の所望
の出力線を介して信号処理装置９１に送る。すなわち、
本第２の実施形態に係る選択装置９３は、４９個のフォ
トセンサの内から最大１２個のフォトセンサを選択する
ことにより、実質的に４９個のフォーカスセンサの中か
らウエハＷのフォーカス・レベリング制御又は制御結果
の確認に用いられる最大１２個のフォーカスセンサ、す
なわち検出点を選択する。
【０２３３】本第２の実施形態においても、選択装置９
３には、前述した相対走査中にウエハＷが移動するＹ軸
方向（第１方向）及びこれに直交するＸ軸方向（第２方
向）のウエハＷの傾斜、すなわちピッチング及びローリ
ングを制御するための第１のタイプ（以下、「タイプ
Ａ」と呼ぶ）のフォーカスセンサの選択基準と、Ｘ軸方
向の傾斜（ローリング）を優先して制御するための第２
のタイプ（以下、「タイプＢ」と呼ぶ）のフォーカスセ
ンサの選択基準とが、設定可能となっている。選択装置
９３は、設定された選択基準に応じて、後述するように
して、４９個のフォーカスセンサの中から制御あるいは
制御結果の確認に用いられる最大１２個のフォーカスセ
ンサを選択する。
【０２３４】上記のフォーカスセンサの選択基準（タイ
プＡ又はＢ）の設定は、主制御装置２０によって、後述
するようにして行われる。この場合も、オペレータが、
主制御装置２０に接続された入出力装置９４を介してウ
エハＷ上のショット領域毎に、フォーカスセンサの選択
基準（タイプＡ又はＢ）を設定可能にしておいて、これ
らの設定情報が主制御装置２０から選択装置９３に通知
されるようにしても良い。
【０２３５】次に、上記のタイプＡ又はタイプＢのフォ
ーカスセンサの選択基準の設定が行われた後の、選択装
置９３によるフォーカスセンサの選択について説明す
る。
【０２３６】〈基本型センサ選択について〉この基本型
センサ選択は、主制御装置２０から選択装置９３に送ら
れるショットサイズのデータに基づく自動判別を標準と
して行われ、露光対象のショット領域がウエハＷの内部
に位置する完全ショットである場合に行われる。
【０２３７】自動判別に当たり、選択装置９３では、予
め設定され主制御装置２０内のＲＡＭに格納されたショ
ットマップに基づいて、露光対象ショットが内外ショッ
ト、外内ショット、あるいはそれらのいずれでもないシ
ョットのいずれであるかを判断する。
【０２３８】そして、露光対象ショットが内外ショット
である場合には、前述した第１位置を判断位置とし、そ
の判断位置に露光領域ＩＡが位置するときに、ウエハＷ
の有効領域内に位置するフォーカスセンサを後述するよ
うにして選択する。また、選択装置９３では、露光対象
ショットが外内ショットである場合には、前述した第２
位置を判断位置とし、その判断位置に露光領域ＩＡが位
置するときに、ウエハＷの有効領域内に位置するフォー
カスセンサを後述するようにして選択する。また、露光
対象ショットが内外ショット、外内ショットのいずれで
もない、ウエハＷの走査方向ほぼ中心に位置するショッ
ト領域である場合には、その露光対象ショットのほぼ中
心に露光領域ＩＡが位置するときに、ウエハＷの有効領
域内に位置するフォーカスセンサを後述するようにして
選択する。
【０２３９】次に、基本型センサ選択の一例として、Ｘ
方向のサイズが２５ｍｍのショット領域を露光する場合
について説明する。
【０２４０】まず、タイプＡのフォーカスセンサの選択
基準が設定され、露光領域ＩＡ及びフォーカスセンサ群
がウエハＷに対して−Ｙ方向に相対走査される、すなわ
ちウエハＷが＋Ｙ方向に走査されるプラススキャンの場
合には、選択装置９３では、図２２（Ａ）に示されるよ
うに、露光領域ＩＡ手前の第１行目に位置するフォーカ
スセンサＳ71，Ｓ74，Ｓ77、露光領域ＩＡ手前の第２行
目に位置するフォーカスセンサＳ61，Ｓ64，Ｓ67、露光
領域ＩＡ内の第１行目(全体の第３行目）に位置するフ
ォーカスセンサＳ51，Ｓ54，Ｓ57、及び露光領域ＩＡ内
の第２行目(全体の第４行目）に位置するフォーカスセ
ンサＳ41，Ｓ44，Ｓ47の合計１２個を選択する。
【０２４１】また、タイプＡのフォーカスセンサの選択
基準が設定され、露光領域ＩＡ及びフォーカスセンサ群
がウエハＷに対して＋Ｙ方向に相対走査される、すなわ
ちウエハＷが−Ｙ方向に走査されるマイナススキャンの
場合には、選択装置９３では、図２２（Ｂ）に示される
ように、露光領域ＩＡ手前の第１行目に位置するフォー
カスセンサＳ11，Ｓ14，Ｓ17、露光領域ＩＡ手前の第２
行目に位置するフォーカスセンサＳ21，Ｓ24，Ｓ27、露
光領域ＩＡ内の第１行目(全体の第３行目）に位置する
フォーカスセンサＳ31，Ｓ34，Ｓ37、及び露光領域ＩＡ
内の第２行目(全体の第４行目）に位置するフォーカス
センサＳ41，Ｓ44，Ｓ47の合計１２個を選択する。
【０２４２】これらの場合、図２２（Ａ）、（Ｂ）から
も判るように、ショットのＸ方向幅に収まる範囲内でそ
の間隔が最大幅となる４組のフォーカスセンサを両端の
フォーカスセンサとして選択する。また、選択されたフ
ォーカスセンサの内、第１行目のフォーカスセンサは外
内ショットを露光する際のフォーカスの引き込み（目標
値ホールド）のみに使用される。第２行目は、先読み制
御用、第３行目及び第４行目のフォーカスセンサは追従
制御用に用いられる。従って、タイプＡのフォーカスセ
ンサの選択基準が設定された場合には、４ｍｍ先読み
で、かつ、ウエハＷの投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ軸
方向）の位置、並びにＸ軸方向の傾斜（ローリング）、
Ｙ軸方向の傾斜（ピッチング）の３自由度方向の位置・
姿勢制御が可能なフォーカスセンサの選択が行われる。
【０２４３】なお、上記のタイプＡの基本型センサと全
く同様のフォーカスセンサを選択し、第１行目のフォー
カスセンサは先読み制御用、第２行目及び第３行目のフ
ォーカスセンサは追従制御用に用い、第４行目のフォー
カスセンサは、制御誤差のモニター用に用いることも可
能である。この場合には、結果的に８ｍｍ先読みで、か
つウエハＷのＺ軸方向の位置、並びにローリング、ピッ
チングの３自由度方向の位置・姿勢制御が可能なフォー
カスセンサの選択が行われる。この場合、第１行目のフ
ォーカスセンサは外内ショット露光の際のフォーカスの
引き込み（目標値ホールド）のみならず、目標値を逐次
更新する制御にも用いられる。
【０２４４】一方、タイプＢのフォーカスセンサの選択
基準が設定されている場合には、プラススキャンの場
合、選択装置９３では、図２３（Ａ）に示されるよう
に、露光領域ＩＡ手前の第１行目に位置するフォーカス
センサＳ71，Ｓ73，Ｓ75，Ｓ77、露光領域ＩＡ内の第１
行目（全体の第３行目）に位置するフォーカスセンサＳ
51，Ｓ53，Ｓ55，Ｓ57、及び露光領域ＩＡ内の第２行目
（全体の第４行目）に位置するフォーカスセンサＳ41，
Ｓ43，Ｓ45，Ｓ47の合計１２個を選択する。
【０２４５】また、マイナススキャンの場合には、選択
装置９３では、図２３（Ｂ）に示されるように、露光領
域ＩＡ手前の第１行目に位置するフォーカスセンサ
Ｓ11，Ｓ 13，Ｓ15，Ｓ17、露光領域ＩＡ内の第１行目
（全体の第３行目）に位置するフォーカスセンサＳ31，
Ｓ33，Ｓ35，Ｓ37、及び露光領域ＩＡ内の第２行目（全
体の第４行目）に位置するフォーカスセンサＳ41，
Ｓ43，Ｓ45，Ｓ47の合計１２個を選択する。
【０２４６】上記図２３（Ａ）、（Ｂ）中に白丸で示さ
れる、第１、第３行目のフォーカスセンサは制御用に用
いられるが、第４行目のフォーカスセンサは制御結果の
確認用に用いられる。また、図２３（Ａ）、（Ｂ）から
明らかなように、ショットのＸ方向幅に収まる範囲内で
その間隔が最大幅となる３組のフォーカスセンサを両端
のフォーカスセンサとして選択する。この場合、第１行
目のフォーカスセンサは、外内ショットを露光する際の
フォーカスの引き込み（目標値ホールド）のみに使用さ
れる。第３行目のフォーカスセンサは、追従制御用であ
り、先読み基準行となっている。従って、このタイプＢ
のフォーカスセンサの選択基準が設定された場合には、
４ｍｍ先読みで、かつウエハＷのＺ軸方向の位置、並び
にローリングの２自由度方向の位置・姿勢制御が可能な
フォーカスセンサの選択が行われる。
【０２４７】なお、タイプＢのフォーカスセンサの選択
基準が設定されている場合に、上述したフォーカスセン
サの選択に代えて、次のようなフォーカスセンサの選択
を行うようにしても良い。すなわち、選択装置９３で
は、プラススキャンの場合は、図２４（Ａ）に示される
ように、露光領域ＩＡ手前の第１行目に位置するフォー
カスセンサＳ71，Ｓ７2，Ｓ73，Ｓ75，Ｓ76，Ｓ77、及
び露光領域ＩＡ内の第２行目（全体の第４行目）に位置
するフォーカスセンサＳ41，Ｓ42，Ｓ43，Ｓ45，Ｓ46，
Ｓ47の合計１２個のフォーカスセンサを選択し、マイナ
ススキャンの場合には、図２４（Ｂ）に示されるよう
に、露光領域ＩＡ手前の第１行目に位置するフォーカス
センサＳ11，Ｓ1２，Ｓ13，Ｓ15，Ｓ16，Ｓ17、及び露
光領域ＩＡ内の第２行目（全体の第４行目）に位置する
フォーカスセンサＳ41，Ｓ42，Ｓ43，Ｓ45，Ｓ46，Ｓ47
の合計１２個のフォーカスセンサを選択する。
【０２４８】上記図２４（Ａ）、（Ｂ）中に白丸で示さ
れる、第１行目のフォーカスセンサは制御用に用いられ
るが、第４行目のフォーカスセンサは制御結果の確認用
に用いられる。また、図２４（Ａ）、（Ｂ）から明らか
なように、ショットのＸ方向幅に収まる範囲内でその間
隔が最大幅となる２組のフォーカスセンサを両端のフォ
ーカスセンサとして選択する。この場合、第１行目のフ
ォーカスセンサは、外内ショットを露光する際のフォー
カスの引き込み（目標値ホールド）及び先読み制御に使
用される。第１行目のフォーカスセンサは、先読み基準
行となっている。従って、この場合には、１２ｍｍ先読
みで、かつウエハＷのＺ軸方向の位置、並びにローリン
グの２自由度方向の位置・姿勢制御が可能なフォーカス
センサの選択が行われる。
【０２４９】この他、タイプＢのフォーカスセンサの選
択基準が設定されている場合に、露光領域ＩＡ手前の第
２行目に位置するフォーカスセンサを先読み基準行とし
て、８ｍｍ先読みを行うようなフォーカスセンサの選択
も可能である。例えば、図２３（Ａ），図２３（Ｂ）に
おいて、第３行目のフォーカスセンサに代えて、第２行
目のフォーカスセンサを選択し、完全先読みで、かつウ
エハＷのＺ軸方向の位置、並びにローリングの２自由度
方向の位置・姿勢制御が可能なフォーカスセンサの選択
を行うことができる。
【０２５０】なお、本第２の実施形態においても、上述
したショットサイズに基づく、基本型センサの自動選択
に加えて、オペレータあるいはユーザが入出力装置９４
を介して所望の基本型センサをマニュアルにて選択でき
るようにしても良い。但し、この場合には、装置の十分
な能力を発揮できないような選択がなされた場合には、
エラー表示を行うようにすることが望ましい。
【０２５１】ここで、主制御装置２０によって行われる
基本型センサの選択基準の設定について説明する。これ
までの説明から明らかなように、本第２の実施形態で
は、主制御装置２０による基本型センサの選択基準の設
定に応じて、選択装置９３により、フォーカスセンサの
うち、露光領域ＩＡ内に配置された特定のフォーカスセ
ンサ、例えばＳ41、Ｓ47が、ウエハＷのＺ軸方向位置及
びＸＹ面に対する傾斜を調整する調整系（フォーカス・
レベリング制御系）の制御用とその調整結果の確認用と
で切り換えられる。すなわち、本第２の実施形態では、
主制御装置２０と選択装置９３とによって、切り換え系
が構成されている。
【０２５２】例えば、切り換え系が露光領域ＩＡ内に配
置された特定のフォーカスセンサを調整系の制御用に切
り換える場合、すなわち選択装置９３によってタイプＡ
の基本型センサ（図２２（Ａ），（Ｂ）参照）が選択さ
れる場合には、調整系によってより多くのフォーカスセ
ンサにおけるＺ軸方向のウエハ表面の位置情報に基づい
て投影光学系ＰＬの像面とウエハ表面との位置関係が調
整されるので、露光対象となるショット領域全域のウエ
ハ表面の凹凸を平均化した面を目標面とするフォーカス
・レベリング制御が行われる。また、切り換え系が露光
領域ＩＡ内に配置された特定のフォーカスセンサを調整
系の調整結果の確認用に切り換える場合、すなわち選択
装置９３により上記タイプＢの基本型センサ（図２２
（Ａ），（Ｂ）参照）が選択される場合には、非走査方
向のウエハの傾斜を重視したフォーカス・レベリング制
御が行われる。
【０２５３】本第２の実施形態においても、主制御装置
２０では、例えば露光対象ショットに転写されるレチク
ルパターンの種類に応じて上記のフォーカスセンサの切
り換え、すなわち、基本型センサの選択基準の設定を行
っても良いし、露光対象ショットがウエハＷの周辺部で
あるか否かに基づいて上記のフォーカスセンサの切り換
え、すなわち、基本型センサの選択基準の設定を行って
も良い。
【０２５４】本第２の実施形態においても、欠けショッ
ト、すなわち完全ショット以外のショット領域を露光す
るに際して、列シフト実行モードが設定されている場合
には、選択装置９３により前述した第１の実施形態と同
様にして列シフトが行われる。
【０２５５】次に、ウエハＷ上の各ショット領域にレチ
クルＲのパターンを転写するための、レチクルＲとウエ
ハＷとの投影光学系ＰＬに対する相対走査中のフォーカ
ス・レベリング制御について説明する。
【０２５６】まず、露光対象ショットが完全ショットで
ある場合について説明する。この完全ショットの露光の
際には、前位置決め時及び走査露光中のいずれのときに
おいても、前述した第１の実施形態と同様にして、フォ
ーカス・レベリング制御が行われる。
【０２５７】なお、詳細説明は省略するが、本第２の実
施形態における基板テーブル１８のＺ駆動のための制御
系、ローリング（非走査方向傾斜）駆動のための制御
系、ピッチング（走査方向傾斜）駆動のための制御系の
構成、作用は、前述した第１の実施形態と同様になって
いる。
【０２５８】次に、露光対象ショットが外内ショットか
つ欠けショットであり、且つタイプＡの基本型センサ選
択が行われている場合について、図２５（Ａ）〜図２７
（Ｃ）に基づいて説明する。これらの図において、白丸
は選択されたフォーカスセンサであって制御に用いられ
ていないものを示し、黒丸は選択されたフォーカスセン
サであって制御に使用中のものを示す。また、符号ＥＥ
は、ウエハＷの有効領域外縁を示す。また、実際には、
露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が固定
でウエハＷが移動するのであるが、以下においては、説
明の便宜上、露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセ
ンサ群が移動するものとして説明を行う。
【０２５９】(1) レチクルＲとウエハＷとがＹ軸方向に
沿って相対走査され、この相対走査の開始から所定時間
後に、図２５（Ａ）に示されるように、第１行目の左か
ら第１列目のフォーカスセンサＳ77がウエハＷの有効領
域内に掛かると、主制御装置２０では、そのフォーカス
センサに対応するフォーカス信号ＦＳに基づくウエハＷ
表面のＺ位置の情報（ウエハＷ表面と投影光学系ＰＬの
像面との距離の情報（以下、適宜「フォーカスセンサの
検出結果」という））に基づいてステージ制御系１９及
びウエハ駆動装置２１を介して基板テーブル１８をＺ軸
方向にオープン制御（前述したエンコーダ・サーボ制
御）にて駆動する（第１の制御状態）。かかるオープン
制御は、フォーカスセンサＳ77の検出結果と基板テーブ
ル１８を支持する３本の軸の駆動量をそれぞれ検出する
不図示のエンコーダ（以下、適宜「駆動系エンコーダと
呼ぶ」）の出力値とに基づいて目標値を計算し、この値
をホールドして、この駆動系エンコーダの値が目標値に
至るまで、基板テーブル１８をＺ軸方向にエンコーダ・
サーボにて駆動することにより行われる。以下の説明に
おいても、前述と同様に上記の目標値をホールドして行
なわれるエンコーダ・サーボ制御を適宜「オープン制
御」と呼ぶ。
【０２６０】(2) 図２５（Ａ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図２５（Ｂ）に示されるように、第３行目の
左から第１列目のフォーカスセンサＳ57がウエハＷの有
効領域内に掛かり所定時間経過すると、主制御装置２０
では、そのフォーカスセンサＳ57の検出結果であるウエ
ハＷ表面のＺ位置の情報に基づいて求められるデフォー
カス量を補正するため基板テーブル１８をＺ軸方向にエ
ンコーダ・クローズド・ループ制御する（第２の制御状
態）。
【０２６１】すなわち、主制御装置２０では、検出点に
おける多点フォーカス位置検出系（４０、４２）の検出
結果（エラー）と駆動系エンコーダの出力値とに基づい
て駆動系エンコーダ目標値を逐次計算し、該駆動系エン
コーダ目標値を所定時間だけ遅延させてから基板駆動系
に入力する。基板駆動系は、この目標値に対し駆動系エ
ンコーダでクローズド・ループ制御してウエハＷのＺ位
置を目標値を逐次変更しながら制御する。
【０２６２】(3) 図２５（Ｂ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図２５（Ｃ）に示されるように、左から第１
列目の全ての選択されたフォーカスセンサＳ77，Ｓ67，
Ｓ57，Ｓ47がウエハＷの有効領域内に掛かり所定の時間
が経過すると、主制御装置２０では、左から第１列目の
第２行目、第３行目、第４行目のフォーカスセンサ
Ｓ67，Ｓ57，Ｓ47の検出結果に基づいて、デフォーカス
とピッチング誤差を補正すべく、基板テーブル１８のＺ
軸方向の位置及び走査方向の傾斜をエンコーダ・クロー
ズド・ループ制御する（第３の制御状態）。
【０２６３】すなわち、主制御装置２０では、検出点に
おける多点フォーカス位置検出系（４０、４２）の検出
結果（エラー）と駆動系エンコーダの出力値とに基づい
て駆動系エンコーダ目標値を逐次計算し、該駆動系エン
コーダ目標値を所定時間だけ遅延させてから基板駆動系
に入力する。基板駆動系はこの目標値に対し駆動系エン
コーダでクローズド・ループ制御してウエハＷのＺ位置
と走査方向の傾き（ピッチング）を目標値を逐次変更し
ながら制御する。
【０２６４】(4) 図２５（Ｃ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図２６（Ａ）に示されるように、第１行目の
第２列目のフォーカスセンサＳ74がウエハＷの有効領域
内に掛かると、主制御装置２０では、フォーカスセンサ
Ｓ67，Ｓ57，Ｓ47の検出結果に基づいて基板テーブル１
８のＺ軸方向の位置及び走査方向の傾斜（ピッチング）
をクローズド制御するとともに、フォーカスセンサＳ74
の検出結果をホールドし、その検出結果Ｚ74とフォーカ
スセンサＳ67，Ｓ57，Ｓ47の検出結果Ｚ67，Ｚ57，Ｚ47
の平均値とに基づいて、ウエハＷの非走査方向の傾斜
（ローリング）誤差を補正するための目標値を求め、そ
の目標値に基づいて基板テーブル１８のローリング制御
をオープン制御にて行う。この場合のローリング制御の
中心（回転軸）は、図２６（Ａ）中の軸Ｃ１である。フ
ォーカスセンサＳ74が有効領域内に入った時の検出結果
Ｚ74とエンコーダの出力値とから求まるエンコーダのロ
ーリング目標値はフォーカスセンサＳ54が有効領域内に
入るまでホールドし、制御する。但し、Ｚの目標値はフ
ォーカスセンサＳ67、Ｓ57、Ｓ47の検出結果Ｚ67、
Ｚ57、Ｚ47の平均値とエンコーダの出力値とからエンコ
ーダの目標値を逐次更新し基板駆動系に所定の時間遅れ
の後に入力し、エンコーダ・サーボにて制御する。
【０２６５】(5) 図２６（Ａ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図２６（Ｂ）に示されるように、第３行目の
第２列目のフォーカスセンサＳ54がウエハＷの有効領域
内に掛かると、フォーカスセンサＳ54の検出値をＺのエ
ンコーダ目標値の算出に用いる。Ｚのエラーは、各列の
Ｚの検出値の平均値、すなわち｛（Ｚ67＋Ｚ57＋Ｚ47）
/３＋Ｚ54｝/２となる。このＺのエラーが零となるよう
にエンコーダ目標値を計算し、これを所定の時間遅らせ
て基板駆動系に入力しエンコーダ・サーボによる基板テ
ーブル１８の制御を行う。主制御装置２０では、それま
での基板テーブル１８の走査方向の傾斜（ピッチング）
のエンコーダ・クローズド・ループ制御を実行しつつ、
基板テーブル１８の非走査方向の傾斜（ローリング）制
御を行う。この場合のローリングのエラーは｛（Ｚ67＋
Ｚ57＋Ｚ47）/３−Ｚ54｝で求め、これが零となるよう
に、エンコーダの目標値を計算し、これを所定時間遅ら
せて基板テーブル１８の駆動系に入力しエンコーダ・サ
ーボによる基板テーブル１８の制御を行う。ローリング
制御の中心軸は、図２６（Ｂ）中の軸Ｃ２である。
【０２６６】(6) 図２６（Ｂ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図２６（Ｃ）に示されるように、第１列及び
第２列の選択された全てのフォーカスセンサがウエハＷ
の有効領域内に掛かると、主制御装置２０では、第１及
び第２列目の第２、第３、第４行目のフォーカスセンサ
Ｓ67，Ｓ57，Ｓ47，Ｓ64，Ｓ54，Ｓ44の検出結果Ｚ67，
Ｚ57，Ｚ47，Ｚ64，Ｚ54，Ｚ44に基づいて、Ｚのエラー
を計算する。Ｚのエラーは各列のＺの検出値の平均値、
すなわち｛（Ｚ67＋Ｚ57＋Ｚ47）/３＋（Ｚ64＋Ｚ54＋
Ｚ44）/３｝/２となる。このＺのエラーの値が零となる
ようにエンコーダ目標値を計算し、これを所定時間遅ら
せて基板テーブル１８の駆動系に入力しエンコーダ・サ
ーボによる基板テーブル１８の制御を行う。ローリング
のエラーは｛（Ｚ67＋Ｚ57＋Ｚ47）/３−（Ｚ64＋Ｚ54
＋Ｚ44）/３｝、ピッチングのエラーは｛（Ｚ67＋
Ｚ64）/２−（Ｚ47＋Ｚ44）/２｝で計算し、これらのエ
ラーが零となるようにエンコーダの目標値を計算し、こ
れを所定時間遅らせて基板テーブル１８の駆動系に入力
し、エンコーダ・サーボによる基板テーブル１８の制御
を行う。主制御装置２０では、基板テーブル１８のＺ軸
方向の位置、走査方向の傾斜（ピッチング）及び非走査
方向の傾斜（ローリング）をエンコーダ・クローズド・
ループ制御する。
【０２６７】かかる制御は、Ｚエラー、ローリング・エ
ラー、ピッチング・エラーをそれぞれＺtarg、Ｒtarg、
Ｐtargとすると、 Ｚtarg＝（Ｚ67＋Ｚ57＋Ｚ47＋Ｚ64＋Ｚ54＋Ｚ44）／６
−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝（Ｚ67＋Ｚ57＋Ｚ47）／３−（Ｚ64＋Ｚ54＋Ｚ
44）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ67＋Ｚ64）／２−（Ｚ47＋Ｚ44）／２ として行われる。すなわち、これらのエラーが零となる
ようなエンコーダ目標値を逐次計算し、これを所定時間
遅らせて基板テーブル１８の駆動系に入力しエンコーダ
・サーボ制御による基板テーブル１８の制御を行う。こ
の場合のローリング制御の中心軸は、図２６（Ｃ）中の
軸Ｃ２である。
【０２６８】(7) 図２６（Ｃ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図２７（Ａ）に示されるように、第１行目の
左から第３列目（右から第１列目）のフォーカスセンサ
Ｓ71がウエハＷの有効領域内に掛かると、主制御装置２
０では、それまでの基板テーブル１８のＺ軸方向の位置
及び走査方向の傾斜（ピッチング）のエンコーダ・クロ
ーズド・ループ制御を実行しつつ、フォーカスセンサＳ
71の検出結果をホールドし、その検出結果Ｚ71とフォー
カスセンサＳ67，Ｓ57，Ｓ47，Ｓ64，Ｓ54，Ｓ44の検出
結果Ｚ67，Ｚ57，Ｚ47，Ｚ64，Ｚ54，Ｚ44とに基づい
て、ウエハＷの非走査方向の傾斜（ローリング）誤差を
補正するための目標値を求め、その目標値に基づいて基
板テーブル１８のローリング制御をオープン制御にて行
う。ローリング制御に関しては、エラーとして｛（Ｚ67
＋Ｚ57＋Ｚ47）/３−（Ｚ64＋Ｚ54＋Ｚ44）/３｝/２−
Ｚ71が計算され、この値が零となるエンコーダの値をホ
ールドし軸Ｃ２を中心にローリングをオープン制御で駆
動する。ローリング方向のエンコーダ目標値の更新はフ
ォーカスセンサＳ51が有効領域内に入る時点で行われ
る。この場合、Ｚとピッチングのエラーの計算にフォー
カスセンサＳ71の検出結果は用いられない。
【０２６９】(8) 図２７（Ａ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図２７（Ｂ）に示されるように、第３行目左
から第３列目（右から第１列目）のフォーカスセンサＳ
51がウエハＷの有効領域内に掛かると、主制御装置２０
では、それまでの基板テーブル１８のＺ軸方向の位置及
び走査方向の傾斜（ピッチング）のクローズド制御を実
行しつつ、基板テーブル１８のローリング制御を第１列
目の第２、第３、第４行目のフォーカスセンサＳ47，Ｓ
57，Ｓ67の検出結果の平均値と第３列目の第３行目のフ
ォーカスセンサＳ 51の検出結果の差に基づくクローズド
制御に変更する。このときの各エラーは、Ｚエラー、ロ
ーリング・エラー、ピッチング・エラーをそれぞれＺ
targ、Ｒtarg、Ｐtargとすると、 Ｚtarg＝｛（Ｚ67＋Ｚ57＋Ｚ47）/３＋（Ｚ64＋Ｚ54＋
Ｚ44）/３＋Ｚ51｝／３−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝Ｚ51−（Ｚ67＋Ｚ57＋Ｚ47）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ64＋Ｚ67）／２−（Ｚ44＋Ｚ47）／２ となり、これらが零となるエンコーダの値を求め、これ
を所定時間遅らせて基板テーブル１８の駆動系に入力
し、エンコーダ・サーボによる基板テーブル１８の制御
を行う。この場合のローリング制御の中心軸は、図２７
（Ｂ）中の軸Ｃ３である。
【０２７０】(9) 図２７（Ｂ）の状態からスキャン方向
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図２７（Ｃ）に示されるように、選択された
全てのフォーカスセンサがウエハＷの有効領域内に掛か
ると、主制御装置２０では、それらの第１、第２、第３
列目の第２、第３、第４行目のフォーカスセンサＳ67，
Ｓ57，Ｓ47，Ｓ64，Ｓ54，Ｓ44，Ｓ61，Ｓ51，Ｓ41の検
出結果Ｚ67，Ｚ57，Ｚ47，Ｚ64，Ｚ54，Ｚ44，Ｚ61，Ｚ
51，Ｚ41に基づいて、基板テーブル１８のＺ軸方向の位
置、走査方向の傾斜（ピッチング）及び非走査方向の傾
斜（ローリング）をエンコーダサーボによるクローズド
・ループにて制御する。
【０２７１】かかる制御は、 Ｚtarg＝（Ｚ67＋Ｚ57＋Ｚ47＋Ｚ64＋Ｚ54＋Ｚ44＋Ｚ61
＋Ｚ51＋Ｚ41）／９−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝（Ｚ61＋Ｚ51＋Ｚ41）／３−（Ｚ67＋Ｚ57＋Ｚ
47）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ61＋Ｚ64＋Ｚ67）／３−（Ｚ41＋Ｚ44＋Ｚ
47）／３ をエラーとして行われ、これらが零となるようにエンコ
ーダサーボの目標値を逐次算出し、これを所定時間遅ら
せて基板テーブル１８の駆動系に入力し、エンコーダサ
ーボによる基板テーブル１８の制御を行う。この場合の
ローリング制御の中心軸は、図１６（Ｃ）中の軸Ｃ３で
ある。
【０２７２】なお、上では、選択されたセンサ列が等間
隔の場合について説明したが、センサ列の選択が不等間
隔になった場合のローリングの制御方法は、前述した第
１の実施形態と同様である。
【０２７３】また、本第２の実施形態においても、ウエ
ハＷのピッチング制御は、ローリング制御とは独立して
オンされる。
【０２７４】以上のようにして、ウエハＷ上の外内ショ
ットかつ欠けショットに対するパターンの転写の際のフ
ォーカス・レベリング制御が行われるので、前述した第
１の実施形態の露光装置に比べても、外内ショットにお
けるフォーカスの引き込みを一層早くすることができ
る。また、このフォーカスの引き込み完了後は、フォー
カス制御をエンコーダ・クローズド制御にて高精度に行
うことができ、このフォーカス制御をエンコーダ・クロ
ーズド制御にて実行中にピッチングの制御が可能になる
と、その時点からフォーカス制御に加え、ピッチング制
御がエンコーダ・クローズド制御にて行われる。従っ
て、本第２の実施形態では、外内ショットかつ欠けショ
ットの露光に際して、ウエハＷのＺ軸方向の位置、ある
いはこれに加えて走査方向の傾斜（ピッチング）の調整
を精度良く行うことができるので、ごく特殊なショット
の配列が採用された場合を除き、いわゆる完全交互スキ
ャンを少なくともＺ制御を行いつつ行うことが可能とな
り、デフォーカスによる色ムラの発生を効果的に抑制で
きるとともにスループットを極力高く維持することがで
きる。
【０２７５】また、前述した第１の実施形態と同様に、
フォーカスの引き込みに加え、デフォーカスの要因とな
る非走査方向のウエハＷの傾斜（ローリング）をも追い
込むことができるので、フォーカス及びローリングにつ
いて外内ショット露光の際の制御遅れを防止することが
できる。
【０２７６】次に、露光対象ショットが内外ショットか
つ欠けショットであり、且つタイプＡの基本型センサ選
択が行われている場合について、図２８（Ａ）〜図３０
（Ｃ）に基づいて説明する。これらの図において、白丸
は選択されたフォーカスセンサであって制御に用いられ
ていないものを示し、黒丸は選択されたフォーカスセン
サであって制御に使用中のものを示す。また、符号ＥＥ
は、ウエハＷの有効領域外縁を示す。
【０２７７】(ａ) この場合も、上述と同様にしてレチ
クルＲとウエハＷとがＹ軸方向に沿って相対走査される
が、この相対走査の開始時点から、図２８（Ａ）に示さ
れるように、選択された全てのフォーカスセンサがウエ
ハＷの有効領域内にあるので、主制御装置２０では、そ
れらのフォーカスセンサのうちの右から第１、第２及び
第３列目の第２、第３及び第４行目のフォーカスセンサ
Ｓ21，Ｓ31，Ｓ41，Ｓ24，Ｓ34，Ｓ44，Ｓ27，Ｓ37，Ｓ
47の検出結果Ｚ21，Ｚ31，Ｚ41，Ｚ24，Ｚ34，Ｚ 44，Ｚ
27，Ｚ37，Ｚ47に基づいて、基板テーブル１８のＺ軸方
向の位置、走査方向の傾斜（ピッチング）及び非走査の
傾斜（ローリング）をクローズド制御する。かかる制御
のエラーの計算は、 Ｚtarg＝（Ｚ27＋Ｚ37＋Ｚ47＋Ｚ24＋Ｚ34＋Ｚ44＋Ｚ21
＋Ｚ31＋Ｚ41）／９−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝（Ｚ21＋Ｚ31＋Ｚ41）／３−（Ｚ27＋Ｚ37＋Ｚ
47）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ21＋Ｚ24＋Ｚ27）／３−（Ｚ41＋Ｚ44＋Ｚ
47）／３ として行われる。この場合のローリング制御の中心軸
は、図２８（Ａ）中の軸Ｃ３である。
【０２７８】(ｂ) 図２８（Ａ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図２８（Ｂ）に示されるように、第２行目
右から第１列目のフォーカスセンサＳ21がウエハＷの有
効領域から外れると、主制御装置２０では、第２、第３
及び第４行目の右から第２列目及び第３列目のフォーカ
スセンサＳ24，Ｓ34，Ｓ44，Ｓ27，Ｓ37，Ｓ47の検出結
果Ｚ24，Ｚ34，Ｚ44，Ｚ 27，Ｚ37，Ｚ47、並びに第３行
目右から第１列目のフォーカスセンサＳ31の検出結果Ｚ
31に基づき、基板テーブル１８のＺ軸方向の位置及び走
査方向の傾斜（ピッチング）、非走査方向の傾斜（ロー
リング）をエンコーダ・クローズド制御する。
【０２７９】このときの各エラーは、Ｚエラー、ローリ
ング・エラー、ピッチング・エラーをそれぞれＺtarg、
Ｒtarg、Ｐtargとすると、 Ｚtarg＝｛（Ｚ27＋Ｚ37＋Ｚ47）/３＋（Ｚ24＋Ｚ34＋
Ｚ44）/３＋Ｚ31｝／３−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝Ｚ31−（Ｚ27＋Ｚ37＋Ｚ47）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ24＋Ｚ27）／２−（Ｚ44＋Ｚ47）／２ となり、これらが零となるエンコーダの値を求め、これ
を所定時間遅らせて基板テーブル１８の駆動系に入力
し、エンコーダ・サーボによる基板テーブル１８の制御
を行う。
【０２８０】(ｃ) 図２８（Ｂ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図２８（Ｃ）に示されるように、第３行目
右から第１列目のフォーカスセンサＳ31がウエハＷの有
効領域から外れると、主制御装置２０では、第２、第３
及び第４行目の右から第３列目及び第２列目のフォーカ
スセンサＳ27，Ｓ37，Ｓ47，Ｓ24，Ｓ34，Ｓ44の検出結
果Ｚ27，Ｚ37，Ｚ47，Ｚ 24，Ｚ34，Ｚ44に基づいて、基
板テーブル１８のＺ軸方向の位置、走査方向の傾斜（ピ
ッチング）及び非走査方向の傾斜（ローリング）をエン
コーダ・クローズド制御する。かかる制御は、制御エラ
ーを、 Ｚtarg＝（Ｚ27＋Ｚ37＋Ｚ47＋Ｚ24＋Ｚ34＋Ｚ44）／６
−Ｐｔcmp、 Ｒtarg＝（Ｚ24＋Ｚ34＋Ｚ44）／３−（Ｚ27＋Ｚ37＋Ｚ
47）／３、 Ｐtarg＝（Ｚ24＋Ｚ27）／２−（Ｚ44＋Ｚ47）／２ として行われる。この場合のローリング制御の中心軸
は、図２８（Ｃ）中の軸Ｃ２である。
【０２８１】(ｄ) 図２８（Ｃ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行すると、図２９（Ａ）に示されるように、右か
ら第１列目のフォーカスセンサが全てウエハＷの有効領
域から外れるが、この時点では、右から第３列目及び第
２列目のフォーカスセンサは全てウエハＷの有効領域内
にあるので、主制御装置では、上記(ｃ)と同様の基板テ
ーブルの位置・姿勢のエンコーダ・クローズド制御を続
行する。
【０２８２】(ｅ) 図２９（Ａ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図２９（Ｂ）に示されるように、第２行目
の第２列目のフォーカスセンサＳ24がウエハＷの有効領
域から外れると、主制御装置２０では、第２、第３及び
第４行目の右から第３列目（左から第１列目）のフォー
カスセンサＳ27，Ｓ37，Ｓ47の検出結果Ｚ27，Ｚ37，Ｚ
47と、第３行目の第２列目のフォーカスセンサＳ34の検
出結果Ｚ34とに基づいて基板テーブル１８のＺ軸方向の
位置及び非走査方向の傾斜（ローリング）をエンコーダ
・クローズド制御する。また、主制御装置２０では、フ
ォーカスセンサＳ47，Ｓ27の検出結果Ｚ47，Ｚ27に基づ
いて基板テーブル１８の走査方向の傾斜（ピッチング）
をエンコーダ・クローズド制御する。この場合のローリ
ング制御の中心軸は、図２９（Ｂ）中の軸Ｃ２である。
【０２８３】(ｆ) 図２９（Ｂ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図２９（Ｃ）に示されるように、第３行目
第２列目のフォーカスセンサＳ34がウエハＷの有効領域
から外れると、主制御装置２０では、フォーカスセンサ
Ｓ27，Ｓ37，Ｓ47の検出結果に基づいて基板テーブル１
８のＺ軸方向の位置及び走査方向の傾斜（ピッチング）
をエンコーダ・クローズド制御する（第１の制御状
態）。このときのローリングの角度は、上記(ｅ)の最後
の値をエンコーダで保持する。
【０２８４】(ｇ) 図２９（Ｃ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図３０（Ａ）に示されるように、第２行目
の右から第３列目のフォーカスセンサＳ27がウエハＷの
有効領域から外れると、主制御装置２０では、フォーカ
スセンサＳ37の検出結果に基づいて、デフォーカスを補
正すべく、基板テーブル１８のＺ軸方向の位置をクロー
ズド制御する（第２の制御状態）。このとき、ピッチン
グの角度は、上記(ｆ)の最後の値をエンコーダで保持す
る。
【０２８５】(ｈ) 図３０（Ａ）の状態からスキャン方
向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図３０（Ｂ）に示されるように、第３行目
のフォーカスセンサが全てウエハＷの有効領域から外れ
ると、主制御装置２０では、制御をロックする（第３の
制御状態）。すなわち、エンコーダの制御目標値を一定
値に固定し、あるいはロック後の制御目標値を滑らかに
繋がるような予想値曲線、例えば段差管理用のデバイス
トポグラフィーの曲線に従って変化させながら、エンコ
ーダの出力に基づくサーボ制御により基板テーブル１８
の光軸方向位置を制御する。
【０２８６】(ｉ) 従って、図３０（Ｂ）の状態から
スキャン方向に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカス
センサ群が更に進行し、図３０（Ｃ）に示されるよう
に、選択された全てのフォーカスセンサがウエハＷの有
効領域から外れた状態でも、主制御装置２０では、上記
(ｈ)の制御状態、すなわち制御ロック状態を保つ。
【０２８７】なお、主制御装置２０では、内外ショット
かつ欠けショットであって、走査方向の両端部に位置す
る０時６時のショット領域を露光する際には、第２行目
のフォーカスセンサがウエハＷの有効領域から外れるま
での間は、上記(ａ)と同様、すなわち完全ショットの場
合と同様のフォーカス・レベリング制御（第１の制御状
態）を行い、この制御状態の制御を実行中に第２行目の
フォーカスセンサがウエハＷの有効領域から外れたら、
第３行目のフォーカスセンサの検出結果のみに基づいて
基板テーブル１８の少なくともＺ軸方向の位置のクロー
ズド制御（第２の制御状態）を行い、この第２の制御状
態の制御を実行中に第３行目のフォーカスセンサがウエ
ハＷの有効領域から外れたら、制御をロックする（第３
の制御状態）。
【０２８８】なお、タイプＢの基本型センサ選択が行わ
れている場合には、前述したタイプＡの基本型センサ選
択が行われている場合と同様にして、基板テーブル１８
のＺ・レベリング制御（ウエハＷのフォーカス・レベリ
ング制御）が行われる。タイプＢの基本型センサ選択が
なされた場合には、選択される検出点の列数が多く、そ
れに応じてローリング制御を多段化して行うことができ
るので、ローリング制御を高精度に行うことができ、ま
た、照明領域内の検出点を確認用として使用できるなど
の利点がある。
【０２８９】また、本第２の実施形態においても、主制
御装置２０により、前述した第１の実施形態と同様にし
て、フォーカス・レベリング制御の追従誤差の算出（エ
ラーチェック）が行われる。
【０２９０】以上説明したように、本第２の実施形態の
露光装置によると、前述した第１の実施形態の露光装置
１００と同等の効果を得ることができる他、外内ショッ
トの露光の際のフォーカスの引き込みを一層早く完了す
ることができる。
【０２９１】なお、外内ショットの露光の際に、フォー
カスの引き込みが間に合わない場合には、前述と同様の
処理が行われる。また、本第２の実施形態においても、
４ｍｍ先読みでも過剰な補正となる低速スキャン時に
は、前述した第１の実施形態と同等の対策が採られる。
【０２９２】なお、上記各実施形態では、ウエハＷの周
辺部に露光対象ショットが欠けショットとして存在する
場合について説明したが、ショット領域の設定によって
は、ウエハＷ上の有効領域外縁に掛かる露光対象ショッ
ト（欠けショット）が全くない場合も考えられる。この
ようなウエハ周辺部にショットが無いケース（以下、便
宜上「完全ショット指定モード」と呼ぶ）では、ウエハ
がプロセスを経るに従いパターンがある領域とパターン
の無い領域との間に、段差（凹または凸）が生じ易い。
このような完全ショット指定モードの場合に、フォーカ
ス制御を可能とするためには、プロセスプロラムのショ
ットマップで定義された最外周のショット領域は、すべ
て内外ショットとして露光する必要がある。
【０２９３】ここで、図３１（Ａ）〜図３１（Ｄ）に基
づいて、完全ショット指定モードの場合のフォーカ・ス
レベリング制御の一例について説明する。この場合、前
提として、前述した第１の実施形態の露光装置１００に
おいて、第１行目、第２行目、第４行目のフォーカスセ
ンサＳ11，Ｓ15，Ｓ19，Ｓ21，Ｓ 25，Ｓ29，Ｓ41，
Ｓ45，Ｓ49が選択されているものとする。
【０２９４】上述と同様にしてレチクルＲとウエハＷと
がＹ軸方向に沿って相対走査されるが、この相対走査の
開始時点から所定時間の間は、図３１（Ａ）に示される
ように、選択された全てのフォーカスセンサがショット
領域ＳＡ内にあるので、露光開始から所定時間の間は、
主制御装置２０では、選択された全てのフォーカスセン
サの計測結果を用いて、ピッチング制御、ローリング制
御及びフォーカス制御を行う。
【０２９５】図３１（Ａ）の状態からスキャン方向ＳＤ
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図３１（Ｂ）に示されるように、第１行目の
フォーカスセンサＳ11，Ｓ15，Ｓ19がショット領域ＳＡ
から外へ出ると、主制御装置２０では、それ以降それら
のフォーカスセンサＳ11，Ｓ15，Ｓ19の計測結果は使用
せず、第２行目及び第４行目のフォーカスセンサＳ21，
Ｓ25，Ｓ29，Ｓ41，Ｓ45，Ｓ49の計測結果を用いて、ピ
ッチング制御、ローリング制御及びフォーカス制御を行
う。
【０２９６】図３１（Ｂ）の状態からスキャン方向ＳＤ
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図３１（Ｃ）に示されるように、第２行目の
フォーカスセンサＳ21，Ｓ25，Ｓ29がショット領域ＳＡ
から外へ出ると、主制御装置２０では、ピッチング（走
査方向の傾斜）を固定するとともに、第４行目のフォー
カスセンサＳ41，Ｓ45，Ｓ49の計測結果に基づいて、ロ
ーリング制御とフォーカス制御を継続する。
【０２９７】図３１（Ｃ）の状態からスキャン方向ＳＤ
に露光領域ＩＡ及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図３１（Ｄ）に示されるように、第４行目の
フォーカスセンサＳ41，Ｓ45，Ｓ49がショット領域ＳＡ
から外へ出ると、主制御装置２０では、ローリング（走
査方向の傾斜）もフォーカスも固定する。このように、
完全ショット指定モードの場合、主制御装置２０では、
フォーカス・レベリング制御における有効領域外縁（Di
sable Line）ＥＥを、露光マップの最外周として、フォ
ーカス・レベリング制御を行う。
【０２９８】なお、これまでの説明では、タイプＡの選
択基準、タイプＢの選択基準のいずれか設定された場合
も、露光開始に先立って一旦選択されたフォーカスセン
サは、レチクルＲとウエハＷとの投影光学系ＰＬに対す
る相対走査中に変更することなく、そのまま用いる場合
について説明したが、上記相対走査中に使用するフォー
カスセンサの切り換えが可能な場合には、これを切り換
えることとしても良い。以下、このような相対走査中に
使用するフォーカスセンサを切り換える場合の一例を説
明する。
【０２９９】図３２（Ａ）には、前述した第２の実施形
態の露光装置において、タイプＡのフォーカスセンサの
選択基準が設定され、露光領域ＩＡ及びフォーカスセン
サ群がウエハＷに対して−Ｙ方向に相対走査される、す
なわちウエハＷが＋Ｙ方向に走査されるプラススキャン
の場合に、選択装置９３によってタイプＡの基本型セン
サが選択された場合の一例が示されている。この図３２
（Ａ）では、図２２（Ａ）と同じ基本型センサが選択さ
れている。この場合も第１行目（先頭行）のフォーカス
センサＳ71，Ｓ74，Ｓ77は、外内ショットの引き込みだ
けに用いられる。ここで、この図３２（Ａ）の基本型セ
ンサ選択がなされた場合に、ウエハ上の＋Ｙ側の端部に
位置する外内ショットの走査露光を行う場合を考える。
主制御装置２０では、第１行目のフォーカスセンサの検
出結果に基づいてフォーカスの引き込みを行いつつ、第
２行目のフォーカスセンサＳ61，Ｓ64，Ｓ67の計測結果
に基づいて制御目標値を算出する。そして、フォーカス
の引き込みが終了すると、主制御装置２０では、選択装
置９３を介して第１行目のフォーカスセンサＳ71，
Ｓ74，Ｓ77にそれぞれ対応するフォトセンサに接続して
いた4本の出力線（チャネル）をそれらのフォトセンサ
から切り離し、第５行目のフォーカスセンサＳ31，
Ｓ34，Ｓ37にそれぞれ対応するフォトセンサに接続す
る。そして、その後は、図３２（Ｂ）に示されるよう
に、第２行目〜第４行目のフォーカスセンサＳ61，
Ｓ64，Ｓ67，Ｓ51，Ｓ54，Ｓ57，Ｓ41，Ｓ44，Ｓ47の計
測結果に基づいて基板テーブル１８、すなわちウエハＷ
のＺ位置、ローリング及びピッチングをエンコーダクロ
ーズドループで制御する。この場合、制御誤差は、露光
領域ＩＡ内のフォーカスセンサの検出結果のみを用いて
算出される。
【０３００】このように、図３２（Ａ）及び図３２
（Ｂ）に示されるフォーカスセンサの切り換えを行なう
ことにより、外内ショットに対する走査露光時に、フォ
ーカスの引き込みが完了するまでの間は、照明光による
照明領域から離れた位置に存在するフォーカスセンサの
検出結果を用いてフォーカスの引き込みを制御遅れなく
行い、引き込み完了後には、露光領域ＩＡ内のフォーカ
スセンサの検出結果に基づき、制御結果を確認しながら
高精度なフォーカス・レベリング制御を行うことが可能
となる。
【０３０１】図３３（Ａ）には、前述した第２の実施形
態において、タイプＡのフォーカスセンサの選択基準が
設定され、露光領域ＩＡ及びフォーカスセンサ群がウエ
ハＷに対して＋Ｙ方向に相対走査される、すなわちウエ
ハＷが−Ｙ方向に走査されるマイナススキャンの場合
に、選択装置９３によって基本型センサ選択がなされた
場合の一例が示されている。この場合、主制御装置２０
では、外内ショットの露光に際して、上述したプラスス
キャンの場合と同様、フォーカスの引き込み終了時に図
３３（Ａ）から図３３（Ｂ）示されるように、第１行目
のフォーカスセンサＳ11，Ｓ14，Ｓ17から第５行目のフ
ォーカスセンサＳ51，Ｓ54，Ｓ57に切り換え、切り換え
後に第５行目のフォーカスセンサを制御結果の確認用と
して用いることにより、フォーカスの引き込みを制御遅
れなく行い、引き込み完了後には、露光領域ＩＡ内のフ
ォーカスセンサの検出結果に基づき、制御結果を確認し
ながら高精度なフォーカス・レベリング制御を行うこと
が可能となる。
【０３０２】タイプＡの選択基準が設定された場合、プ
ラススキャン（図３２（Ａ），図３２（Ｂ））、マイナ
ススキャン（図３３（A），図３３（Ｂ））のいずれの
場合にも、選択装置９３は、ローリング及びピッチング
制御が可能なフォーカスセンサを選択するとともに、欠
けショットの場合は、ショットの欠け具合に応じて、フ
ォーカスセンサの列シフト処理を行う。
【０３０３】図３４（Ａ）には、前述した第２の実施形
態の露光装置において、タイプＢのフォーカスセンサの
選択基準が設定され、露光領域ＩＡ及びフォーカスセン
サ群がウエハＷに対して−Ｙ方向に相対走査される、す
なわちウエハＷが＋Ｙ方向に走査されるプラススキャン
の場合に、選択装置９３によって基本型センサ選択なさ
れた場合の一例が示されている。この場合も第１行目
（先頭行）のフォーカスセンサＳ71，Ｓ72，Ｓ73，
Ｓ75，Ｓ76，Ｓ77は、外内ショットの引き込みだけに用
いられる。ここで、この図３４（Ａ）の基本型センサ選
択がなされた場合に、ウエハ上の＋Ｙ側の端部に位置す
る外内ショットの走査露光を行う場合を考える。主制御
装置２０では、第１行目のフォーカスセンサの検出結果
に基づいてフォーカスの引き込みを行いつつ、第２行目
のフォーカスセンサＳ61，Ｓ62，Ｓ63，Ｓ65，Ｓ6６，
Ｓ67の計測結果に基づいて制御目標値を算出する。ま
た、フォーカスの引き込みを行っている間は、第１行目
のフォーカスセンサの計測結果は、制御誤差の算出にも
用いられる。
【０３０４】そして、フォーカスの引き込みが終了する
と、主制御装置２０では、選択装置９３を介して第１行
目のフォーカスセンサＳ71，Ｓ72，Ｓ73，Ｓ75，Ｓ76，
Ｓ77にそれぞれ対応するフォトセンサに接続していた６
本の出力線（チャネル）をそれらのフォトセンサから切
り離し、第４行目のフォーカスセンサＳ41，Ｓ42，
Ｓ 43，Ｓ45，Ｓ46，Ｓ47にそれぞれ対応するフォトセン
サに接続する。そして、その後は、図３４（Ｂ）に示さ
れるように、第２行目及び第４行目のフォーカスセンサ
Ｓ61，Ｓ62，Ｓ63，Ｓ65，Ｓ6６，Ｓ67の計測結果に基
づいて基板テーブル１８、すなわちウエハＷのＺ位置、
ローリングをエンコーダクローズドループで制御する。
この場合、制御誤差は、露光領域ＩＡ内のフォーカスセ
ンサＳ41，Ｓ 42，Ｓ43，Ｓ45，Ｓ4６，Ｓ47の検出結果
のみを用いて算出される。
【０３０５】このように、図３４（Ａ）及び図３４
（Ｂ）に示されるフォーカスセンサの切り換えを行なう
ことにより、外内ショットに対する走査露光時に、フォ
ーカスの引き込みが完了するまでの間は、照明光による
照明領域から離れた位置に存在するフォーカスセンサの
検出結果を用いてフォーカスの引き込みを制御遅れなく
行い、引き込み完了後には、露光領域ＩＡ内のフォーカ
スセンサの検出結果に基づき、制御結果を確認しながら
高精度なフォーカス制御及びローリング制御を行うこと
が可能となる。
【０３０６】図３５（Ａ）には、前述した第２の実施形
態において、タイプＢのフォーカスセンサの選択基準が
設定され、露光領域ＩＡ及びフォーカスセンサ群がウエ
ハＷに対して＋Ｙ方向に相対走査される、すなわちウエ
ハＷが−Ｙ方向に走査されるマイナススキャンの場合
に、選択装置９３によって基本型センサ選択がなされた
場合の一例が示されている。この場合、主制御装置２０
では、外内ショットの露光に際して、上述したプラスス
キャンの場合と同様、フォーカスの引き込み終了時に図
３５（Ａ）から図３５（Ｂ）示されるように、第１行目
のフォーカスセンサＳ11，Ｓ12，Ｓ13，Ｓ15，Ｓ16，Ｓ
17から第４行目のフォーカスセンサＳ41，Ｓ42，Ｓ43，
Ｓ45，Ｓ46，Ｓ47に切り換え、切り換え後に第4行目の
フォーカスセンサを制御結果の確認用として用いること
により、フォーカスの引き込みを制御遅れなく行い、引
き込み完了後には、露光領域ＩＡ内のフォーカスセンサ
の検出結果に基づき、制御結果を確認しながら高精度な
フォーカス制御及びローリング制御を行うことが可能と
なる。
【０３０７】タイプＢの選択基準が設定された場合、プ
ラススキャン（図３４（Ａ），図３４（Ｂ））、マイナ
ススキャン（図３５（A），図３５（Ｂ））のいずれの
場合にも、選択装置９３は、ローリング制御が可能なフ
ォーカスセンサを選択するとともに、欠けショットの場
合は、ショットの欠け具合に応じて、フォーカスセンサ
の列シフト処理を行う。但し、ウエハエッジから離れた
ウエハの内部領域では、第２行目、第４行目のフォーカ
スセンサの検出結果に基づいて、ピッチングを検出し、
制御することも可能である。
【０３０８】なお、本発明の露光装置で用いられる照明
光としては、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ
エキシマレーザ光（１９３ｎｍ）、銅蒸気レーザやＹＡ
Ｇレーザの高調波のみならず、Ｆ 2レーザ光（１５７ｎ
ｍ）や波長５〜３０ｎｍの軟Ｘ線領域に属するいわゆる
ＥＵＶ光などを用いることができる。
【０３０９】投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍
および拡大系のいずれでも良い。投影光学系としては、
エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材とし
て石英やホタル石などの遠紫外線を透過する材料を用
い、Ｆ2レーザ光やＥＵＶ光を用いる場合は反射屈折系
または反射系の光学系にする（レチクルも反射型タイプ
のものを用いる）。
【０３１０】Ｘステージ、Ｙステージやレチクルステー
ジにリニアモータ（米国特許第５，６２３，８５３号又
は米国特許第５，５２８，１１８号の公報参照）を用い
る場合は、エアべアリングを用いたエア浮上型およびロ
ーレンツ力又はリアクタンス力を用いた磁気浮上型のど
ちらを用いても良い。
【０３１１】また、ステージは、ガイドに沿って移動す
るタイプでも良いし、ガイドを設けないガイドレスタイ
プでも良い。
【０３１２】Ｘステージ、Ｙステージの移動により発生
する反力は、特開平８−１６６４７５号公報（米国特許
第５，５２８，ｌ１８号）に記載されているように、フ
レーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしても良
い。
【０３１３】レチクルステージの移動により発生する反
力は、特開平８−３３０２２４号公報（米国特許出願第
０８／４１６５５８号）に記載されているように、フレ
ーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしても良
い。
【０３１４】露光装置の用途としては半導体製造用の露
光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプ
レートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光
装置や、薄膜磁気へッドを製造するための露光装置にも
広く適用できる。
【０３１５】複数のレンズから構成される照明光学系、
投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をすると
ともに、多数の機械部品からなるレチクルステージやＸ
Ｙステージ装置を露光装置本体に取り付けて配線や配管
を接続し、更に総合調整（電気調整、動作確認等）をす
ることにより上記実施形態の露光装置を製造することが
できる。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度
等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【０３１６】半導体デバイスは、デバイスの機能・性能
設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチ
クルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製
作するステップ、前述した実施形態の露光装置によりレ
チクルのパターンをウエハに転写するステップ、デバイ
ス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工
程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製
造される。以下、デバイス製造方法について更に詳述す
る。
【０３１７】《デバイス製造方法》図３６には、デバイ
ス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣ
Ｄ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造例のフ
ローチャートが示されている。図３６に示されるよう
に、まず、ステップ４０１（設計ステップ）において、
デバイスの機能・性能設計（例えば、半導体デバイスの
回路設計等）を行い、その機能を実現するためのパター
ン設計を行う。引き続き、ステップ４０２（マスク製作
ステップ）において、設計した回路パターンを形成した
マスクを製作する。一方、ステップ４０３（ウエハ製造
ステップ）において、シリコン等の材料を用いてウエハ
を製造する。
【０３１８】次に、ステップ４０４（ウエハ処理ステッ
プ）において、ステップ４０１〜ステップ４０３で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップ４０５（デバイス組立ステッ
プ）において、ステップ４０４で処理されたウエハを用
いてデバイス組立を行う。このステップ４０５には、ダ
イシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング
工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
【０３１９】最後に、ステップ４０６（検査ステップ）
において、ステップ４０５で作製されたデバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工
程を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
【０３２０】図３７には、半導体デバイスの場合におけ
る、上記ステップ４０４の詳細なフロー例が示されてい
る。図３７において、ステップ４１１（酸化ステップ）
においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ４１２
（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形
成する。ステップ４１３（電極形成ステップ）において
はウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ４
１４（イオン打込みステップ）においてはウエハにイオ
ンを打ち込む。以上のステップ４１１〜ステップ４１４
それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成し
ており、各段階において必要な処理に応じて選択されて
実行される。
【０３２１】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ４
１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ４１６（露光ステッ
プ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露
光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウエハに転写する。次に、ステップ４１７（現像ステッ
プ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ４
１８（エッチングステップ）において、レジストが残存
している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより
取り去る。そして、ステップ４１９（レジスト除去ステ
ップ）において、エッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。
【０３２２】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。
【０３２３】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程（ステップ４１６）において上
記各実施形態の露光装置及びその露光方法が用いられる
ので、デフォーカスに起因する色ムラのない高精度な露
光が可能となり、これにより高集積度のデバイスの生産
性（歩留まりを含む）を向上させることができる。
【０３２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る露光
装置によれば、露光時のデフォーカスに起因する色ムラ
の発生を防止することができるという優れた効果があ
る。
【０３２５】また、本発明に係るデバイス製造方法によ
れば、高集積度のマイクロデバイスの生産性（歩留まり
を含む）の向上に寄与するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態に係る走査型露光装置の概略構成を
示す図である。
【図２】図１の装置の走査露光の原理を説明するための
図である。
【図３】多点フォーカス位置検出系の各検出点であるス
リット像（フォーカスセンサ）の配置と露光領域との位
置関係を示す図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、外内ショット、内外シ
ョット、それ以外のショットの露光に際してのフォーカ
スセンサ選択の基準となる判断位置を定める根拠につい
て説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）、（Ｂ）は、タイプＡの選択基準が
設定された場合の基本型センサを示す図である。
【図６】図６（Ａ）、（Ｂ）は、タイプＢの選択基準が
設定された場合の基本型センサを示す図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｃ）は、タイプＡの基本型セン
サの列シフトの一例を示す図である。
【図８】図８（Ａ）〜（Ｃ）は、タイプＡの基本型セン
サの列シフトの一例を示す図である。
【図９】図９（Ａ）〜（Ｃ）は、タイプＡの基本型セン
サの列シフトの一例を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜（Ｃ）は、タイプＢの基本型
センサの列シフトの一例を示す図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、タイプＢの基本型
センサの列シフトの一例を示す図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、タイプＢの基本型
センサの列シフトの一例を示す図である。
【図１３】図１３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、基板テー
ブルのＺ駆動のための制御系、ローリング（非走査方向
傾斜）駆動のため制御系、ピッチング（走査方向傾斜）
駆動のための制御系をそれぞれ示す機能ブロック図であ
る。
【図１４】図１４（Ａ）〜（Ｃ）は外内ショットに対す
る第１段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図１５】図１５（Ａ）〜（Ｃ）は外内ショットに対す
る第２段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図１６】図１６（Ａ）〜（Ｃ）は外内ショットに対す
る第３段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）〜（Ｃ）は内外ショットに対す
る第１段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図１８】図１８（Ａ）〜（Ｃ）は内外ショットに対す
る第２段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図１９】図１９（Ａ）〜（Ｃ）は内外ショットに対す
る第３段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図２０】実際に露光した後の全ショット領域について
の露光情報（フォーカスセンサの選択情報をも含む）が
表示されたディスプレイの画面を示す図である。
【図２１】第２の実施形態の露光装置における多点フォ
ーカス位置検出系の各検出点であるスリット像（フォー
カスセンサ）の配置と露光領域との位置関係を示す図で
ある。
【図２２】図２２（Ａ）、（Ｂ）は、第２の実施形態の
露光装置において、タイプＡの選択基準が設定された場
合の基本型センサの選択の一例を示す図である。
【図２３】図２３（Ａ）、（Ｂ）は、第２の実施形態の
露光装置において、タイプＢの選択基準が設定された場
合の基本型センサの選択の一例を示す図である。
【図２４】図２４（Ａ）、（Ｂ）は、第２の実施形態の
露光装置において、タイプＢの選択基準が設定された場
合の基本型センサの選択の他の一例を示す図である。
【図２５】図２５（Ａ）〜（Ｃ）は外内ショットに対す
る第１段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図２６】図２６（Ａ）〜（Ｃ）は外内ショットに対す
る第２段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図２７】図２７（Ａ）〜（Ｃ）は外内ショットに対す
る第３段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図２８】図２８（Ａ）〜（Ｃ）は内外ショットに対す
る第１段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図２９】図２９（Ａ）〜（Ｃ）は内外ショットに対す
る第２段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図３０】図３０（Ａ）〜（Ｃ）は内外ショットに対す
る第３段階のフォーカス・レベリング制御の流れを説明
するための図である。
【図３１】図３１（Ａ）〜図３１（Ｄ）は、完全ショッ
ト指定モードにおけるフォーカス・レベリング制御の流
れを示す図である．
【図３２】図３２（Ａ）及び図３２（Ｂ）は、タイプＡ
の選択基準が設定された場合でプラススキャンの場合に
おける、相対走査中に行われる使用するフォーカスセン
サの切り換えについて説明するための図である。
【図３３】図３３（Ａ）及び図３３（Ｂ）は、タイプＡ
の選択基準が設定された場合でマイナススキャンの場合
における、相対走査中に行われる使用するフォーカスセ
ンサの切り換えについて説明するための図である。
【図３４】図３４（Ａ）及び図３４（Ｂ）は、タイプＢ
の選択基準が設定された場合でプラススキャンの場合に
おける、相対走査中に行われる使用するフォーカスセン
サの切り換えについて説明するための図である。
【図３５】図３５（Ａ）及び図３５（Ｂ）は、タイプＢ
の選択基準が設定された場合でマイナススキャンの場合
における、相対走査中に行われる使用するフォーカスセ
ンサの切り換えについて説明するための図である。
【図３６】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を
説明するためのフローチャートである。
【図３７】図３６のステップ４０４における処理を示す
フローチャートである。
【符号の説明】
１６…Ｙステージ（相対走査装置の一部）、１８…基板
テーブル（基板駆動装置の一部、調整系の一部、基板駆
動系の一部、相対走査装置の一部）、１９…ステージ制
御系（基板駆動装置の一部、調整系の一部、相対走査装
置の一部）、２０…主制御装置（基板駆動装置の一部、
調整系の一部、切り換え系の一部、制御装置）、２１…
ウエハ駆動装置（基板駆動装置の一部、調整系の一部、
基板駆動系の一部、相対走査装置の一部）、４０…照射
光学系（フォーカス検出系の一部）、４２…受光光学系
（フォーカス検出系の一部）、９３…選択装置（切り換
え系の一部）、１００…露光装置、ＩＬ…照明光、Ｒ…
レチクル（マスク）、Ｗ…ウエハ（基板）、ＰＬ…投影
光学系、ＲＳＴ…レチクルステージ（相対走査装置の一
部）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１８

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照明光によりパターンが形成されたマス
    クを照明した状態で前記マスクと基板とを投影光学系に
    対して相対走査して、前記パターンを投影光学系を介し
    て前記基板上の少なくとも１つのショット領域に転写す
    る露光装置であって、 複数の検出点における前記基板表面の前記投影光学系の
    光軸方向の位置情報を検出するフォーカス検出系と；前
    記相対走査中に前記基板が移動する第１方向及びこれに
    直交する第２方向の前記基板の傾斜を制御するための第
    １のタイプの検出点の選択基準と、前記基板の前記第２
    方向の傾斜を優先して制御するための第２のタイプの検
    出点の選択基準とが、設定可能であり、前記複数の検出
    点の内、設定された選択基準に基づき、複数の検出点を
    選択する選択装置と；前記選択された検出点における前
    記基板表面の前記投影光学系の光軸方向に関する位置の
    情報に基づいて前記照明領域内の前記基板表面と前記投
    影光学系の像面との位置関係を調整するために、前記基
    板の前記光軸方向の位置及び前記光軸に直交する面に対
    する傾斜を制御する基板駆動装置と；を備える露光装
    置。
  2. 【請求項２】 前記選択装置は、その露光対象のショッ
    ト領域のサイズに応じて前記検出点の選択を行うことを
    特徴とする請求項１に記載の露光装置。
  3. 【請求項３】 前記選択装置は、前記露光対象のショッ
    ト領域が内外ショットである場合は、予め用意されたシ
    ョットマップに基づき、露光開始直後に前記照明領域の
    後端が前記ショット領域の前端と一致する判断位置にお
    いて前記基板上の有効領域内に存在する検出点を選択す
    ることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
  4. 【請求項４】 前記選択装置は、前記露光対象のショッ
    ト領域が外内ショットである場合は、予め用意されたシ
    ョットマップに基づき、露光終了直前に前記照明領域の
    前端が前記ショット領域の後端と一致する判断位置にお
    いて前記基板上の有効領域内に存在する検出点を選択す
    ることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
  5. 【請求項５】 前記選択装置は、前記露光対象のショッ
    ト領域が外内ショット及び内外ショットのいずれでもな
    い場合は、予め用意されたショットマップに基づき、そ
    の露光対象のショット領域内の前記第１方向のほぼ中央
    に前記照明領域が位置する判断位置において、前記基板
    上の有効領域内に存在する検出点を選択することを特徴
    とする請求項２に記載の露光装置。
  6. 【請求項６】 前記選択装置は、前記第２のタイプの検
    出点の選択基準が設定されている場合、前記基板駆動装
    置による制御結果の確認用として前記照明領域内の検出
    点を選択することを特徴とする請求項１に記載の露光装
    置。
  7. 【請求項７】 前記第２のタイプの選択基準が設定され
    た場合、前記基板駆動装置は前記基板の前記光軸方向の
    位置と、該光軸方向の位置及び前記第２方向の傾斜との
    一方を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光
    装置。
  8. 【請求項８】 照明光によりパターンが形成されたマス
    クを照明した状態で前記マスクと基板とを投影光学系に
    対して相対走査して、前記パターンを前記投影光学系を
    介して前記基板上の少なくとも１つのショット領域に転
    写する露光装置であって、 前記投影光学系の光軸方向における前記基板表面の位置
    情報を検出可能な検出点を有するフォーカス検出系と；
    前記フォーカス検出系の検出結果に基づいて、前記投影
    光学系の像面と前記基板表面との位置関係を調整する調
    整系と；前記フォーカス検出系の検出点のうち前記照明
    光の照明領域内に配置された検出点を、前記調整系の制
    御用と前記調整系による調整結果の確認用とで切り換え
    る切り換え系と；を備える露光装置。
  9. 【請求項９】 前記切り換え系は、露光対象のショット
    領域に転写される前記マスクのパターンの種類に応じて
    前記フォーカス検出系の検出点のうち前記照明領域内に
    配置された検出点を切り換えることを特徴とする請求項
    ８に記載の露光装置。
  10. 【請求項１０】 前記切り換え系は、露光対象のショッ
    ト領域が前記基板の周辺部であるか否かに基づいて前記
    フォーカス検出系の検出点のうち前記照明領域内に配置
    された検出点を切り換えることを特徴とする請求項８に
    記載の露光装置。
  11. 【請求項１１】 照明光によりパターンが形成されたマ
    スクを照明した状態で前記マスクと基板とを投影光学系
    に対して相対走査して、前記パターンを前記投影光学系
    を介して前記基板上の少なくとも１つのショット領域に
    転写する露光装置であって、 前記照明光の照明領域の前方に位置する第１行目の検出
    点と、該第１行目の検出点に対して前記相対走査中に前
    記基板が移動する第１方向に離れた第２行目の検出点
    と、前記第２行目の検出点に対して前記第１方向に離れ
    た第３行目の検出点とを有し、前記基板表面の前記投影
    光学系の光軸方向の位置情報を検出するフォーカス検出
    系と；前記基板を前記光軸方向及び前記光軸に直交する
    面に対して傾斜駆動するための基板駆動系と；前記マス
    クと前記基板とを前記投影光学系に対して相対走査する
    相対走査装置と；前記フォーカス検出系の検出結果に基
    づいて、前記投影光学系の像面と前記基板表面との位置
    関係を調整するために、前記基板駆動系を制御する制御
    装置；とを備え、 前記制御装置は、 前記基板上の外内ショットかつ欠けショットに対する前
    記パターンの転写のために前記相対走査装置により前記
    マスクと前記基板との前記相対走査が開始された後、 前記第１行目の検出点のみが前記基板上の有効領域内に
    掛かった時点でその検出結果に基づいて前記基板駆動系
    をオープン制御して前記基板の光軸方向の位置を制御す
    る第１の制御状態の制御を実行し、 前記第１の制御状態の制御を実行中に、前記第２行目の
    検出点が更に前記基板上の有効領域内に掛かると、前記
    第２行目の検出点の検出結果のみに基づいて前記基板駆
    動系をクローズド制御して前記基板の前記光軸方向の位
    置を調整する第２の制御状態の制御を実行し、 前記第２の制御状態の制御を実行中に、前記第３行目の
    検出点が前記基板上の有効領域内に掛かった時点から前
    記第１、第２及び第３行目の検出点における検出結果に
    基づいて前記基板駆動系をクローズド制御して前記基板
    の光軸方向の位置及び前記第１方向の傾斜を調整する第
    ３の制御状態の制御を実行する、ことを特徴とする露光
    装置。
  12. 【請求項１２】 前記制御装置は、前記第１行目の２つ
    の検出点が前記基板上の有効領域に掛かった時点から前
    記基板の前記第１方向に直交する第２方向の傾斜を前記
    オープン制御の対象に加えることを特徴とする請求項１
    １に記載の露光装置。
  13. 【請求項１３】 前記制御装置は、前記第２行目の２つ
    の検出点が前記基板上の有効領域に掛かった時点から、
    その検出結果に基づいて前記基板の前記第２方向の傾斜
    制御を前記オープン制御からクローズド制御に変更する
    ことを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
  14. 【請求項１４】 照明光によりパターンが形成されたマ
    スクを照明した状態で前記マスクと基板とを投影光学系
    に対して相対走査して、前記パターンを前記投影光学系
    を介して前記基板上の少なくとも１つのショット領域に
    転写する露光装置であって、 前記照明光の照明領域の前方に位置する第１行目の検出
    点と、該第１行目の検出点に対して前記相対走査中に前
    記基板が移動する第１方向に離れた第２行目の検出点と
    を有し、前記基板表面の前記投影光学系の光軸方向の位
    置情報を検出するフォーカス検出系と；前記基板を前記
    光軸方向及び前記光軸に直交する面に対して傾斜駆動す
    るための基板駆動系と；前記マスクと基板とを前記投影
    光学系に対して相対走査する相対走査装置と；前記フォ
    ーカス検出系の検出結果に基づいて、前記投影光学系の
    像面と前記基板表面との位置関係を調整するために、前
    記基板駆動系を制御する制御装置と；を備え、 前記制御装置は、 前記基板上の内外ショットかつ欠けショットに対する前
    記パターンの転写のために前記相対走査装置により前記
    マスクと前記基板との前記相対走査が開始された後、 前記第１、第２行目の検出点における検出結果に基づい
    て前記基板駆動系をクローズド制御して前記基板の前記
    光軸方向の位置及び前記第１方向と直交する第２方向の
    傾斜のうち少なくとも前記光軸方向の位置を調整する第
    １の制御状態の制御を実行し、 前記第１の制御状態の制御を実行中に、前記第１行目の
    検出点が前記基板上の有効領域内から外れると、前記第
    ２行目の検出点における検出結果に基づいて前記基板駆
    動系をクローズド制御して前記基板の前記光軸方向の位
    置及び前記第２方向の傾斜の内、少なくとも前記光軸方
    向の位置を調整する第２の制御状態の制御を実行し、 前記第２の制御状態の制御を実行中に、前記第２行目の
    検出点が前記基板上の有効領域内から外れると制御をロ
    ックする第３の制御状態の制御を実行することを特徴と
    する露光装置。
  15. 【請求項１５】 照明光によりパターンが形成されたマ
    スクを照明した状態で前記マスクと基板とを投影光学系
    に対して相対走査して、前記パターンを前記投影光学系
    を介して前記基板上の少なくとも１つのショット領域に
    転写する露光装置であって、 前記照明光の照明領域の前方に位置する第１行目の検出
    点と、前記照明領域内の第２行目の検出点と、前記照明
    領域内の第３行目の検出点とを有し、前記基板表面の前
    記投影光学系の光軸方向の位置を検出するフォーカス検
    出系と；前記基板を前記光軸方向及び前記光軸に直交す
    る面に対して傾斜駆動するための基板駆動系と；前記マ
    スクと前記基板とを前記投影光学系に対して相対走査す
    る相対走査装置と；前記フォーカス検出系の検出結果に
    基づいて、前記投影光学系の像面と前記基板表面との位
    置関係を調整するために、前記基板駆動系を制御する制
    御装置と；を備え、 前記制御装置は、前記相対走査装置による前記マスクと
    前記基板との前記相対走査中に、前記第１行目の検出点
    と前記第２行目の検出点との間の距離だけ先読みした第
    １の時点における前記第１行目及び前記第２行目の検出
    点の検出結果と、前記第１行目の検出点で検出された前
    記基板上の領域が前記第２行目の検出点に到達した第２
    の時点における前記第２行目と前記第３行目の検出点の
    検出結果とに基づいて前記基板駆動系の制御誤差を求め
    ることを特徴とする露光装置。
  16. 【請求項１６】 前記制御装置は、 前記第１の時点における前記第１、第２、第３行目の検
    出点の検出結果より求めた目標面と前記第１、第２行目
    の検出点の検出結果との差のデータを保存しておき、該
    保存されたデータと前記第２の時点における前記第２、
    第３行目の検出点の検出結果とを比較して、前記制御誤
    差を求めることを特徴とする請求項１５に記載の露光装
    置。
  17. 【請求項１７】 照明光によりパターンが形成されたマ
    スクを照明した状態で前記マスクと基板とを投影光学系
    に対して相対走査して、前記パターンを投影光学系を介
    して前記基板上の少なくとも１つのショット領域に転写
    する露光装置であって、 複数の検出点における前記基板表面の前記投影光学系の
    光軸方向に関する位置情報を検出可能なフォーカス検出
    系と；前記複数の検出点から選択された任意の複数の制
    御用検出点における前記位置情報に基づいて、前記照明
    領域内の前記基板表面と前記投影光学系の像面との位置
    関係を調整するために、前記基板を前記光軸方向及び前
    記光軸に直交する面に対する傾斜方向に駆動するととも
    に、前記相対走査方向である第１方向に直交する第２方
    向の前記基板の傾斜を制御するに際し、前記複数の制御
    用検出点の配列における、前記第２方向の重心を通る前
    記第１方向の回転軸を中心として前記基板を回転させる
    基板駆動装置と；を備える露光装置。
  18. 【請求項１８】 前記基板駆動装置は、前記基板の前記
    光軸方向位置と前記第２方向の傾斜とが干渉しないよう
    に、前記基板の前記光軸方向位置及び前記第２方向の傾
    斜を制御することを特徴とする請求項１７に記載の露光
    装置。
  19. 【請求項１９】 前記基板駆動装置は、前記基板を前記
    第２方向に平行な所定の回転軸回りに回転させて前記基
    板の前記第１方向の傾斜を更に制御することを特徴とす
    る請求項１７又は１８に記載の露光装置。
  20. 【請求項２０】 前記基板駆動装置は、前記基板の前記
    光軸方向位置と前記第１方向の傾斜とが干渉しないよう
    に、前記基板の前記光軸方向位置及び前記第１方向の傾
    斜を制御することを特徴とする請求項１９に記載の露光
    装置。
  21. 【請求項２１】 前記基板駆動装置は、前記基板の前記
    光軸方向位置と前記第１方向の傾斜との干渉を取り除く
    補正値を考慮して前記基板の前記光軸方向位置の目標値
    を設定することを特徴とする請求項２０に記載の露光装
    置。
  22. 【請求項２２】 照明光によりパターンが形成されたマ
    スクを照明した状態で前記マスクと基板とを投影光学系
    に対して相対走査して、前記パターンを投影光学系を介
    して前記基板上の少なくとも１つのショット領域に転写
    する露光装置であって、 複数の検出点における前記基板表面の前記投影光学系の
    光軸方向に関する位置情報を検出可能なフォーカス検出
    系と；前記複数の検出点から選択された任意の複数の検
    出点における前記位置情報に基づいて、前記照明領域内
    の前記基板表面と前記投影光学系の像面との位置関係を
    調整するために、前記基板を前記光軸方向及び前記光軸
    に直交する面に対する傾斜方向に駆動するとともに、前
    記相対走査中に制御の進行に応じて使用する検出点をり
    換える基板駆動装置と；を備える露光装置。
  23. 【請求項２３】 前記複数の検出点は、前記照明光の照
    明領域内と、該照明領域に対して前記相対走査方向であ
    る第１方向に離れた位置にそれぞれ配設され、 前記基板駆動装置は、前記相対走査中に制御の進行に応
    じて、使用する検出点を、前記照明領域外の制御用検出
    点から前記照明領域内の確認用の検出点に切り換えるこ
    とを特徴とする請求項２２に記載の露光装置。
  24. 【請求項２４】 リソグラフィ工程を含むデバイス製造
    方法であって、 前記リソグラフィ工程において、請求項１〜２３のいず
    れか一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特
    徴とするデバイス製造方法。
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