JP2002100552A - 走査露光装置及びこの装置に用いる面位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光光に対する基板の走査速度が速くなる場
合でも、デフォーカス状態で露光されるのを防止した走
査露光装置及びこの装置に用いる面位置検出方法を提供
する。 【解決手段】 走査露光装置は、マスク上のパターンを
露光光を用いてウェハＷ上に投影し、ウェハＷを露光光
に対して走査し、ウェハの面位置情報を露光光より走査
方向手前で複数のセンサにより計測し、この結果から算
出された近似面をパターンの像面に合わせ込んでパター
ンをショット領域Ｓｈに順次露光する。ショット領域内
の段差をセンサにより計測し、この結果に基づき位置合
わせ制御に用いるのに適したセンサを選択する。このセ
ンサで計測したウェハの面位置情報には、露光時の位置
合わせ制御が不能になるような段差の大きい個所のデー
タは含まれなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘ
ッド等のマイクロデバイスを製造するためのフォトリソ
グラフィ工程で使用される走査露光装置及びこの装置に
用いる面位置検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の走査露光装置として、例えば、
特開平６−２８３４０３号公報に開示されたものが知ら
れている。この走査露光装置は、フォトマスク又はレチ
クル（以下、マスクという。）に形成されたパターンを
露光光（スリット状の露光フィールド）を用いて、感光
基板としてのウェハ上に投影するとともに、ウェハと露
光光を相対走査しながら、マスクのパターンをウェハ上
に順次露光する。この走査露光装置には、ウェハの露光
面を投影光学系の像面に平行に合わせ込むための面位置
設定装置が設けられている。この面位置設定装置は、２
次元に配列された複数の計測点で、ウェハの露光面の高
さ、すなわち、投影光学系の光軸方向（Ｚ方向）の高さ
を計測する多点型の合焦機構で構成されている。

【０００３】そして、この走査露光装置では、露光光に
対してウェハを走査し露光する際に、その露光光より走
査方向手前の複数の計測点で、露光面の前記Ｚ方向の高
さを複数のセンサにより計測し、この結果から算出され
る近似面を露光時の合わせ込み面とする。すなわち、露
光光よりウェハの走査方向手前で、ウェハの露光面の面
位置情報（フォーカス位置）を複数のセンサで先読みす
る。この先読みした領域が露光位置に達したときに、そ
の先読みしたデータに基づいて、ウェハのレベリング及
びフォーカシングの制御（位置合わせ制御）を行なって
近似面を像面に平行に合わせ込む。このような位置合わ
せ制御は、ウェハが載置されたウェハ側ステージのＺ方
向の位置を制御することにより行なう。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、複数のセン
サにより先読みしたデータには、ウェハの露光面上の段
差等の凹凸のある個所での面位置情報も含まれる場合が
ある。そのため、上記従来の走査露光装置では、露光時
の合わせ込み面である近似面と実際の段差形状との差が
大きい個所に対しては、近似面を像面に合わせ込む位置
合わせ制御が難しくなる場合が生じる。すなわち、ウェ
ハ側ステージ（基板ステージ）の追従性はこのステージ
のＺ方向への駆動速度で決まるので、ウェハ側ステージ
の速度が速くなって露光面の先読みした領域が露光位置
に達するまでの時間が短くなるにつれて、段差の大きい
個所に対しては、その短い時間内でのウェハ側ステージ
の制御が不能或いは追従できなくなることが起こり得
る。これにより、デフォーカス状態で露光されてしまう
不具合が生じてしまう虞があった。

【０００５】この発明は、このような従来の問題点に着
目してなされたもの、その課題は、露光光に対する基板
の走査速度が速くなる場合でも、デフォーカス状態で露
光されるのを防止した走査露光装置及びこの装置に用い
る面位置検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、請求項１に係る発明は、マスクに形成された所定の
パターンを露光光を用いて基板上に投影し、同基板を露
光光に対して走査しながら、基板の面位置情報を露光光
より走査方向手前で複数のセンサにより計測し、この計
測結果から算出された近似面を前記パターンの像面に合
わせ込む位置合わせ制御を行って前記パターンを基板の
露光領域に順次走査露光する走査露光装置であって、前
記露光領域内の段差形状を前記複数のセンサにより計測
するとともに、この段差計測結果に基づいて、前記複数
のセンサの中から、前記露光の際に前記位置合わせ制御
に用いるのに適したセンサを選択するセンサ選択手段を
有することを特徴とする走査露光装置である。

【０００７】この構成によれば、露光の際に位置合わせ
制御に用いるのに適したセンサがセンサ選択手段により
選択される。このため、その選択されたセンサで計測し
た基板の面位置情報には、その計測結果から算出される
近似面を像面に合わせ込む位置合わせ制御が不能或いは
追従できなくなるような段差の大きい個所のデータは含
まれなくなる。

【０００８】これにより、露光光に対する基板の走査速
度が速くなる場合でも、位置合わせ制御が不能或いは追
従できなくなってデフィーカスが発生するのが防止され
る。したがって、露光光に対する基板の走査速度が速く
なる場合でも、デフォーカス状態で露光されるのが防止
される。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
走査露光装置において、前記センサ選択手段は、前記走
査方向に直交する方向に配列された複数のセンサのう
ち、前記露光領域内の平坦な領域を通るセンサを、前記
位置合わせ制御に用いるセンサとして選択することを特
徴としている。

【００１０】この構成によれば、位置合わせ制御に用い
るセンサとして、露光領域内の平坦な領域を通るセンサ
が選択されるので、この選択されたセンサで計測した面
位置情報には、平坦な領域でのデータが主に含まれる。
これにより、その計測結果から算出される近似面と実際
の段差形状との誤差が低減され、位置合わせ制御に余裕
ができる。

【００１１】したがって、露光光に対する基板の走査速
度が速くなる場合でも、より精度の高いフォーカス状態
での露光が実現される。請求項３に係る発明は、請求項
１に記載の走査露光装置において、前記センサ選択手段
は、前記走査方向に直交する方向に配列された複数のセ
ンサのうち、前記露光領域内の、前記近似面と実際の前
記段差形状との差が小さい領域を通るセンサを、前記位
置合わせ制御に用いるセンサとして選択することを特徴
としている。

【００１２】この構成によれば、位置合わせ制御に用い
るセンサとして、露光領域内の、近似曲面と実際の表面
形状との差が小さい領域を通るセンサが選択されるの
で、この選択されたセンサで先読みしたデータには、露
光領域内の段差や凹凸による影響の少ないより精度の高
い面位置情報が含まれる。したがって、露光光に対する
基板の走査速度が速くなる場合でも、より精度の高いフ
ォーカス状態での露光が実現される。

【００１３】請求項４に係る発明は、請求項１〜３のい
ずれか一項に記載の走査露光装置において、前記センサ
選択手段は、前記走査露光中、前記位置合わせ制御に用
いるセンサを、既に選択されたセンサから、このセンサ
が通る領域より平坦な領域或いは前記近似面と実際の前
記段差形状との差がより小さい領域を通る別のセンサへ
切り替えることを特徴としている。

【００１４】この構成によれば、１つの露光領域に対す
る露光の途中で、位置合わせ制御に用いるセンサを、既
に選択されたセンサから、より平坦な領域或いは近似面
と実際の段差形状との差がより小さい領域を通る別のセ
ンサへ切り替えることにより、走査方向の露光領域全般
にわたって平坦な領域或いは段差の少ない領域がない場
合でも、精度の高いフォーカス状態での露光が実現され
る。したがって、段差形状の異なる各種の基板に対する
適用範囲が拡大する。

【００１５】請求項５に係る発明は、マスクに形成され
た所定のパターンを露光光を用いて基板上に投影し、同
基板を露光光に対して走査しながら、基板の面位置情報
を露光光より走査方向手前で複数のセンサにより計測
し、この計測結果から算出された近似面を前記パターン
の像面に合わせ込む位置合わせ制御を行って前記パター
ンを基板の露光領域に順次露光する走査露光装置に用い
る面位置検出方法であって、前記露光領域内の段差形状
を複数のセンサにより計測し、この段差計測結果に基づ
いて、前記複数のセンサの中から、前記露光の際に前記
位置合わせ制御に用いるのに適したセンサを選択し、こ
の選択されたセンサにより前記基板の面位置情報を計測
することを特徴とする走査露光装置に用いる面位置検出
方法である。

【００１６】この構成によれば、露光の際に位置合わせ
制御に用いるのに適したセンサがセンサ選択手段により
選択される。このため、その選択されたセンサで計測し
た基板の面位置情報には、その計測結果から算出される
近似面を像面に合わせ込む位置合わせ制御が不能或いは
追従できなくなるような段差の大きい個所のデータは含
まれなくなる。

【００１７】これにより、露光光に対する基板の走査速
度が速くなる場合でも、位置合わせ制御が不能或いは追
従できなくなってデフィーカススが発生するのが防止さ
れる。したがって、露光光に対する基板の走査速度が速
くなる場合でも、デフォーカス状態で露光されるのが防
止される。

【００１８】請求項６に係る発明は、請求項５に記載の
面位置検出方法において、前記段差形状の計測結果に基
づき、前記複数のセンサの各々が通る領域での実際の段
差形状と前記近似面とを重ねて１つの表示画面内に表示
させることを特徴とする。

【００１９】この構成によれば、段差形状の計測に用い
た各センサが通る領域での段差形状と近似面との間にど
のような誤差量が生じるのかを視覚的に見せることがで
きる。これにより、作業者がその表示画面を見て、前記
計測に用いたセンサの中から位置合わせ制御に用いるセ
ンサを選択することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る走査露光装
置及びこの装置に用いる面位置検出方法の各実施形態を
図面に基づいて説明する。

【００２１】[ 第１実施形態]まず、第１実施形態に係
る走査露光装置及びこの装置に用いる面位置検出方法を
図１〜図６に基づいて説明する。

【００２２】走査露光装置は、図３に示すように、露光
光源２０と、照明光学系２１と、回路パターンが描画さ
れたマスク（レチクル）Ｍを載置するマスクテージ２２
と、投影光学系２３と、ウェハＷを載置するウェハステ
ージ２４とを備えている。

【００２３】照明光学系２１には、各種レンズ系や開口
絞り及びレチクルの回路パターン面と共役な位置に配置
されたブラインド等が含まれている。露光光源２０から
出射される露光光は、照明光学系２１に入射し、該照明
光学系２１を介して露光光が、マスクＭ上に形成された
回路パターンを均一に照明するようになっている。マス
クＭを透過した露光光は、投影光学系２３を介してウェ
ハＷに照射される。ウェハＷに入射する露光光は、図４
に示すように、ウェハＷをスリット状に照明する。この
照明される領域を、以下、スリット状の露光フィールド
Ｒという。

【００２４】投影光学系２３は、図示しない複数のレン
ズ等を含んでおり、露光光がこの投影光学系２３を通過
する際に、その断面形状が所定の縮小倍率で縮小され
る。そして、マスクＭ上の回路パターンが、所定の縮小
倍率で縮小された状態で、ウェハＷの露光面に投影転写
されるようになっている。

【００２５】ウェハステージ２４は、投影光学系２３の
下方において、そのウェハ載置面が投影光学系２３の光
軸方向と交差するように配置されている。ウェハステー
ジ２４のウェハ支持台２４ａ上には、Ｙ方向（図３の紙
面に垂直な方向）に駆動自在なウェハＹ軸駆動ステージ
２４ｂが載置され、そのウェハＹ駆動ステージ２４ｂ上
には、Ｙ方向に垂直なＸ方向に駆動自在なウェハＸ駆動
ステージ２４ｃが載置されている。また、ウェハＸ駆動
ステージ２４ｃ上には、上面を投影光学系２３の光軸と
直交するＸＹ平面に対し傾斜させることができるととも
にその光軸と平行なＺ方向に微小駆動自在なＺレベリン
グステージ２４ｄが設けられている。このＺレベリング
ステージ２４ｄ上に、ウェハＷが真空吸着されて保持さ
れる。

【００２６】また、Ｚレベリングステージ２４ｄ上に
は、Ｘ方向及びＹ方向に沿って延びる平面Ｌ字状の移動
ミラー２４ｅが固定されている。一対の干渉計２４ｆ
（図３では一方の干渉計のみが示されている）が、その
移動ミラー２４ｅの外側面と対向するように配置されて
いる。これらの一対の干渉計２４ｆによりＺレベリング
ステージ２４ｄのＸ方向及びＹ方向の位置等がモニター
可能になっているこの走査露光装置には、ウェハＷ上の
各点の高さを計測して高さ情報（基板の面位置情報）を
求める高さ計測手段３０と、ＣＰＵ（中央処理装置）等
で構成され、装置全体の動作を制御する主制御系５０と
が設けられている。

【００２７】高さ計測手段３０は、図示しない光源から
与えられる、ウェハＷに塗布されたレジストを感光しな
い照明光を導く光ファイバ束３１を備えている。光ファ
イバ束３１を介して導かれた照明光は、集光レンズ３２
を経て、多数の微細なスリット状開口を持つパターン形
成板３３に入射し、該スリット状開口を通過するように
なっている。スリット状開口は、行列をなすようにパタ
ーン形成板３３に形成され、例えば５行９列の合計４５
個である。

【００２８】パターン形成板３３を通過した照明光は計
測ビームとして、レンズ３４、ミラー３５及び照射対物
レンズ３６を介してウェハＷの表面に５行９列の異なる
計測ポイントに入射する。つまり、ウェハＷの表面に
は、パターン形成板３３のスリット状開口のパターン像
３３ａが、図４に示すように、スリット状の露光フィー
ルドＲを中心にして形成される。

【００２９】ウェハＷの各計測ポイントで反射された計
測ビームは、集光対物レンズ３７、回転方向振動板３８
及び結像レンズ３９を経て受光器４０の受光面に再投影
され、その受光面には、パターン形成板３３上のスリッ
ト状開口に相当するパターン像３３ａが再結像される。
また、受光器４０の受光面には、パターン形成板３３上
のスリット状開口に対応する例えば４５個の受光センサ
が配列され、各受光センサ上には図示しないスリット状
の絞りが配置されている。この各受光センサ上に、スリ
ット状開口の各像３３ａが再結像されるようになってい
る。

【００３０】なお、以下の説明において、４５個の受光
センサには、図４で示すようにウェハＷの表面に形成さ
れる４５個のスリット状開口のパターン像３３ａ、即ち
４５個の計測点をそれぞれ表す符号Ｂ₁₁〜Ｂ₅₉を付する
ことにする。

【００３１】振動板３８は、ウェハＷの露光面で反射さ
れたスリット状開口の各像３３ａを受光器４０上に再結
像させる際に、その各像３３ａの位置を前記スリット状
の絞りの開口幅の短手方向に振動させるべく振動されて
いる。各受光センサＢ₁₁〜Ｂ ₅₉で検出された検出信号
は、信号処理装置４１に供給される構成である。信号処
置装置４１は、それぞれの検出信号を振動周波数の信号
で同期検波することにより、ウェハＷ上の各計測ポイン
トのうちの任意数について、高さを計測し、高さ情報を
主制御系５０に与える機能を持っている。

【００３２】このような構成を有する走査露光装置は、
マスクＭに形成された所定のパターン（回路パターン）
をスリット状の露光フィールドＲ（露光光）を用いてウ
ェハＷ上に投影し、ウェハＷを露光フィールドＲに対し
て走査しながら、ウェハＷの面位置情報を露光フィール
ドＲより走査方向手前で複数のセンサＢ₁₁〜Ｂ₅₉の一部
により先読み計測し、計測部分が露光フィールドに入る
時に、この計測結果から算出された近似面を投影光学系
２３の結像面（前記パターンの像面）に合わせ込む位置
合わせ制御を行って前記パターンを図５に示すウェハＷ
の各ショット領域（露光領域）Ｓｈに順次露光するよう
になっている。このようなウェハＷ表面の先読み制御
は、例えば特開平６−２８３４０３号公報に開示されて
いる。

【００３３】そして、本実施形態では、走査露光装置
は、図５に示す複数のショット領域Ｓｈの中から、１つ
或いは複数のショット領域Ｓｈを選択し、選択されたシ
ョット領域Ｓｈ内の段差形状を、各ショット領域Ｓｈに
対して走査露光を行う前にプレスキャンにより計測す
る。

【００３４】これとともに、前記段差計測結果に基づい
て、複数のセンサＢ₁₁〜Ｂ₅₉の中から、前記露光（走査
露光）の際に前記位置合わせ制御に用いるのに適したセ
ンサを、センサ選択手段としての主制御系５０で選択す
るようになっている。

【００３５】なお、前記近似面は、１つ或いは複数のサ
ンプルショット領域に対して行う前記段差計測結果を、
投影光学系２３の露光範囲（スリット状の露光フィール
ドＲ）を規定するスリットの大きさで平滑化される面と
して求められる。この近似面は、平面であっても２次以
上の曲面であっても良い。また、近似面の求め方は、複
数の計測結果より最小ニ乗近似により求めても良いし、
各計測値に重み付けした後各種演算を行っても良い。

【００３６】本実施形態においては、主制御系５０は、
複数のセンサＢ₁₁〜Ｂ₅₉の中から、前記走査方向Ｙにお
いて、ショット領域Ｓｈ内の平坦な領域を通るセンサ
を、位置合わせ制御に用いるセンサとして選択するよう
になっている。

【００３７】先ず、主制御系５０は、先読みセンサＢ₁₁
〜Ｂ₁₉を用いて所定のサンプルショットを走査（プレス
キャン）する。このとき、例えば、ショット領域Ｓｈの
露光面に図１に示すような段差がある場合には、前記プ
レスキャンにより複数のセンサＢ₁₁〜Ｂ₁₉からは、図２
に示すような出力Ｓ１〜Ｓ９が得られる。このような場
合、主制御系５０は、前記位置合わせ制御に用いるのに
適したセンサとして、平均な領域を通るセンサＢ₁₁，Ｂ
₁₅，Ｂ₁₉の３つのセンサを選択する。或いは、センサＢ
₁₅の代わりにセンサＢ₁₄を選択してもよいし、センサＢ
₁₄を追加して４つのセンサを選択しても良い。

【００３８】このように構成された第１実施形態では、
マスクＭに形成された所定のパターンをスリット状の露
光フィールドＲ（露光光）を用いてウェハＷ上に投影
し、ウェハＷを露光フィールドＲに対して走査( 図１の
Ｙ方向へ走査）しながら、ウェハＷの面位置情報を露光
フィールドＲより走査方向手前で選択された先読みセン
サＢ₁₁，Ｂ₁₅，Ｂ₁₉により計測する（図６参照）。

【００３９】この後、センサＢ₁₁，Ｂ₁₅，Ｂ₁₉による計
測結果（前記面位置情報）から算出された近似面を投影
光学系２３の結像面（前記パターンの像面）に合わせ込
む位置合わせ制御を行うことにより、マスクＭのパター
ンを図５に示すウェハＷの各ショット領域（露光領域）
Ｓｈに順次露光する。尚、図６に示す露光フィールドＲ
内で選択されたセンサＢ₂₁，Ｂ₂₉，Ｂ₃₅，Ｂ₄₁，Ｂ
₄₉は、モーター用に用いても良いし、露光フィールドＲ
内の面位置を検出し、結像面に合わせ込むための追従セ
ンサとして用いても良い。

【００４０】以上説明した第１実施形態によれば、下記
の作用、効果を奏する。 （１）前記走査露光の際に位置合わせ制御に用いるのに
適したセンサとして、センサＢ₁₁，Ｂ₁₅，Ｂ₁₉或いはセ
ンサＢ₁₁，Ｂ₁₄，Ｂ₁₉の３つのセンサが主制御系５０に
より選択される。このため、その選択されたセンサで計
測したウェハＷの面位置情報には、その計測結果から算
出される近似面を結像面に合わせ込む位置合わせ制御が
不能或いは追従できなくなるような段差の大きい個所の
データは含まれなくなる。

【００４１】これにより、スリット状の露光フィールド
Ｒに対するウェハＷの走査速度が速くなる場合でも、位
置合わせ制御が不能或いは追従できなくなってデフィー
カススが発生するのが防止される。したがって、露光フ
ィールドＲに対するウェハＷの走査速度が速くなる場合
でも、デフォーカス状態で露光されるのを防止すること
ができる。

【００４２】（２）前記位置合わせ制御に用いるセンサ
として、露光領域内の平坦な領域を通るセンサＢ₁₁，Ｂ
₁₅，Ｂ₁₉或いはセンサＢ₁₁，Ｂ₁₄，Ｂ₁₉が選択されるの
で、この選択されたセンサで計測した面位置情報には、
平坦な領域でのデータが主に含まれる。これにより、そ
の計測結果から算出される近似面と実際の段差形状との
誤差が低減され、位置合わせ制御に余裕ができる。

【００４３】したがって、露光フィールドＲに対するウ
ェハＷの走査速度が速くなる場合でも、より精度の高い
フォーカス状態での露光を実現することができる。図７
は、上記第１実施形態の変形例を示している。この変形
例では、主制御系５０は、前記選択されたセンサＢ₁₁，
Ｂ₁₅，Ｂ₁₉或いはセンサＢ₁₁，Ｂ₁₄，Ｂ₁₉により計測し
た面位置情報から一点鎖線で示した近似面を算出し、こ
の近似面に所定のオフセットを乗せた面を露光時の位置
合わせ面とし、この面を露光時の位置合わせ制御により
結像面に合わせ込むようになっている。そのオフセット
量を、例えば、段差の１／２に予め設定することによ
り、前記基準面と段差の上面の両方に略均等に焦点が合
った状態で露光がなされる。また、段差の上部に結像面
を合わせたい場合は、オフセット量としてその段差分を
のせれば良い。

【００４４】[ 第２実施形態]次に、本発明の第２実施
形態を図８に基づいて説明する。本実施形態では、第１
実施形態の構成に加えて、選択されたセンサ、例えば、
図１に示す前記センサＢ₁₁，Ｂ₁₅，Ｂ₁₉で計測した前記
段差形状の計測結果に基づき、その選択された３つのセ
ンサの各々が通る領域での実際の段差形状（図８の破線
で示す形状）と前記近似面（同図の実線で示す面）とを
重ねて１つの表示画面６０内に表示させるようになって
いる。

【００４５】第２実施形態によれば、下記の作用、効果
を奏する。 （３）前記段差形状の計測に用いた各センサ、例えば前
記センサＢ₁₁，Ｂ₁₅，Ｂ₁₉の各々が通る領域での表面形
状（段差形状）と近似面との間にどのような誤差量が生
じるのかを視覚的に見せることができる。これにより、
作業者がその表示画面を見て，前記段差形状の計測に用
いたセンサＢ₁₁〜Ｂ₁₉の中から位置合わせ制御に用いる
センサを選択することができる。なお、この場合、作業
者が選択したセンサでは、どのくらいの誤差量が発生す
るかを計算して表示しておくのが好ましい。尚、この近
似面は、走査方向（Ｙ方向）において所定のピッチ毎
（例えば１ｍｍ）に求められているものとする。

【００４６】[ 第３実施形態]次に、本発明の第３実施
形態を図９〜図１１に基づいて説明する。本実施形態で
は、主制御系５０は、マスクＭ上のパターンを各ショッ
ト領域Ｓｈに順次露光する途中で、前記位置合わせ制御
に用いるセンサを、既に選択されたセンサから、このセ
ンサが通る領域より平坦な領域或いは近似面と実際の段
差形状との差がより小さい領域を通る別のセンサへ切り
替えるようになっている。

【００４７】先ずは、平坦な領域を通るセンサを選択す
るようにセンサを切り替える例について説明する。例え
ば、あるショット領域Ｓｈの露光面に図９に示すような
段差がある場合には、前記プレスキャンにより複数のセ
ンサＢ₁₁〜Ｂ₁₉からは、図１０に示すような出力Ｓ１〜
Ｓ９が得られる。

【００４８】図１０から明らかなように、走査方向Ｙと
交差する非走査方向（走査方向Ｙと直交する方向）に並
ぶ９個のセンサ、例えば、９個のセンサＢ₁₁〜Ｂ₁₉のう
ちセンサＢ₁₅を除くいずれのセンサも、走査方向Ｙにお
いて、ショット領域Ｓｈ全域で平坦な場所を通るものは
ない。このような場合、主制御系５０は、そのショット
領域ＳｈのＰ１〜Ｐ２の範囲（図１１（ａ）参照）で
は、例えば、センサＢ₁₃，Ｂ₁₅，Ｂ₁₉を選択し、そのシ
ョット領域Ｓｈに対する露光の途中で、Ｐ２〜Ｐ３の範
囲で用いるセンサとしてセンサＢ₁₃，Ｂ₁₅，Ｂ₁₉からセ
ンサＢ₁₁，Ｂ₁₆，Ｂ₁₇へ切り替える。

【００４９】すなわち、ショット領域ＳｈのＰ１〜Ｐ２
の範囲では、センサＢ₁₃，Ｂ₁₅，Ｂ ₁₉で前記先読みを行
うとともに、この先読みで得た面位置情報に基づき、露
光位置（露光フィールドに入る時）に結像面に一致する
ように制御するとともに、追従センサＢ₂₃，Ｂ₂₉，
Ｂ₃₅，Ｂ₄₃，Ｂ₄₉を使って露光時の位置合わせ制御を行
う（図１１（ａ）参照）。また、ショット領域ＲのＰ２
〜Ｐ３の範囲では、前記先読みを行うセンサをセンサＢ
₁₃，Ｂ₁₅，Ｂ₁₉からセンサＢ₁₁，Ｂ₁₆，Ｂ₁₇へ切り替え
るとともに、これらの先読みセンサＢ₁₁，Ｂ₁₆，Ｂ₁₇に
よる面位置情報及び追従センサＢ₂₁，Ｂ₂₇，Ｂ₃₆，
Ｂ₄₁，Ｂ₄₇を使って露光時の位置合わせ制御を行う（図
１１（ｂ）参照）。

【００５０】次に、求めた近似面と実際の計測データ
（段差形状）との差が小さいセンサを選択するように、
走査露光中にセンサを切り替える例について説明する。
図１０に示すように、スキャン方向（Ｙ方向）の複数の
位置において近似面が求められている。図１０では、そ
のうちのＹ１，Ｙ２の位置での近似面を示している。こ
こで、先ずこの近似面と実際の計測データ（先読みセン
サＢ１１〜Ｂ１９のプレスキャンでえられた段差デー
タ）とを比較する。そして、計測データの近似面に対す
るＺ方向のずれ量が小さいセンサを、実際の露光時に用
いるセンサとして選択する。例えば、図１０に示すＹ１
の位置においては、ずれ量が小さい方から数えて３つの
センサ（Ｂ₁₅，Ｂ₁₈，Ｂ₁₉）を選択し、Ｙ２の位置にお
いては、ずれ量が小さい方から数えて３つのセンサ（Ｂ
₁₁，Ｂ₁₂，Ｂ₁₅）を選択する。これ以外にも、例えばず
れ量が所定の閾値以内の複数のセンサを選択するように
しても良い。

【００５１】このような構成を有する第３実施形態によ
れば、下記の作用、効果を奏する。 （４）１つのショット領域Ｓｈに対する露光の途中で、
位置合わせ制御に用いるセンサを、既に選択されたセン
サから、より平坦な領域或いは近似面と実際の段差形状
との差がより小さい領域を通る別のセンサへ切り替える
ことにより、走査方向Ｙの露光領域全般にわたって平坦
な領域或いは段差の小さい領域がない場合でも、精度の
高いフォーカス状態での露光が実現される。したがっ
て、段差形状の異なる各種のウェハＷに対する適用範囲
を拡大することができる。

【００５２】なお、この発明は以下のように変更して具
体化することもできる。 ・第３実施形態において、Ｐ１〜Ｐ２の範囲において、
センサＢ₁₅に代えてセンサＢ₁₃或いはＢ₁₄，を用いても
よく、また、センサＢ₁₉に代えてセンサＢ₁₈を用いても
よい。

【００５３】・第３実施形態において、Ｐ２〜Ｐ３の範
囲において、センサＢ₁₁に代えてセンサＢ₁₂を用いても
よく、また、センサＢ₁₆又はＢ₁₇のいずれか一方に代え
てセンサＢ₁₅を用いてもよい。

【００５４】以下、上記各実施例から把握できる技術思
想について説明する。 （イ）マスクに形成された所定のパターンを、被露光用
ウェハ上に露光する走査露光装置に用いる面位置検出方
法において、露光領域内の段差形状を少なくとも１次元
に配置されている焦点合わせ用センサを用いて計測を行
い、その計測結果から走査露光する際に位置合わせ制御
に用いるセンサを、前記段差計測結果から選択し、この
選択したセンサにより露光位置手前の領域の面位置情報
を検出することを特徴とする走査露光装置に用いる面位
置検出方法。

【００５５】（ロ）上記（イ）に記載の面位置検出方法
において、前記段差計測結果から、走査方向の露光領域
全般に対して平坦な場所を通過するセンサを選択するこ
とを特徴とする走査露光装置に用いる面位置検出方法。

【００５６】（ハ）上記（イ）に記載の面位置検出方法
において、近似面と実際の段差形状との差が小さいセン
サの中から、走査露光する際に位置合わせ制御に用いる
センサを選択することを特徴とする走査露光装置に用い
る面位置検出方法。

【００５７】（ニ）上記（イ）〜（ハ）のいずれか一項
に記載の面位置検出方法において、走査露光途中で、近
似面と実際の段差形状との差がより小さい領域を通過す
るセンサへ切り替え、この切り替えられたセンサを使っ
て走査露光する際の位置合わせ制御を行うことを特徴と
する走査露光装置に用いる面位置検出方法。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１又は５に
係る発明によれば、露光の際に位置合わせ制御に用いる
のに適したセンサが選択されるので、その選択されたセ
ンサで計測した基板の面位置情報には、その計測結果か
ら算出される近似面を像面に合わせ込む位置合わせ制御
が不能或いは追従できなくなるような段差の大きい個所
のデータは含まれなくなる。これにより、露光光に対す
る基板の走査速度が速くなる場合でも、位置合わせ制御
が不能或いは追従できなくなってデフィーカスが発生す
るのが防止される。したがって、露光光に対する基板の
走査速度が速くなる場合でも、デフォーカス状態で露光
されるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の説明図で、複数のセンサとシ
ョット領域内の段差の位置関係を示す図。

【図２】 図１に示す複数のセンサの出力波形図。

【図３】 第１実施形態に係る走査露光装置の要部を示
す構成図。

【図４】 スリット状の露光領域と計測点を示す説明
図。

【図５】 ウェハのショット領域を示す平面図。

【図６】 第１実施形態の動作説明図。

【図７】 第１実施形態の変形例を示す説明図。

【図８】 第２実施形態の説明図で、複数のセンサとシ
ョット領域内の段差の位置関係を示す図。

【図９】 第３実施形態の説明図で、複数のセンサとシ
ョット領域の段差の位置関係を示す図。

【図１０】 図９に示す複数のセンサの出力波形図。

【図１１】 第３実施形態の動作説明図。

【符号の説明】

Ｍ…マスク、Ｗ…基板としてのウェハ、Ｂ₁₁〜Ｂ₅₉…セ
ンサ、５０…主制御系（センサ選択手段）、Ｒ…露光フ
ィールド（露光光）、Ｓｈ…ショット領域（露光領
域）。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆターム(参考） 2F065 AA02 AA24 AA25 BB02 BB29 CC19 FF09 FF24 FF55 HH05 JJ05 LL02 LL12 LL28 LL62 MM16 MM26 PP12 PP24 QQ28 5F046 BA05 CB26 DA05 DA14 DB05 DB10

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクに形成された所定のパターンを露
   光光を用いて基板上に投影し、同基板を露光光に対して
   走査しながら、基板の面位置情報を露光光より走査方向
   手前で複数のセンサにより計測し、この計測結果から算
   出された近似面を前記パターンの像面に合わせ込む位置
   合わせ制御を行って前記パターンを基板の露光領域に順
   次走査露光する走査露光装置であって、 前記露光領域内の段差形状を前記複数のセンサにより計
   測するとともに、 この段差計測結果に基づいて、前記複数のセンサの中か
   ら、前記露光の際に前記位置合わせ制御に用いるのに適
   したセンサを選択するセンサ選択手段を有することを特
   徴とする走査露光装置。
2. 【請求項２】 前記センサ選択手段は、前記走査方向に
   直交する方向に配列された複数のセンサのうち、前記露
   光領域内の平坦な領域を通るセンサを、前記位置合わせ
   制御に用いるセンサとして選択することを特徴とする請
   求項１に記載の走査露光装置。
3. 【請求項３】 前記センサ選択手段は、前記走査方向に
   直交する方向に配列された複数のセンサのうち、前記露
   光領域内の、前記近似面と実際の前記段差形状との差が
   小さい領域を通るセンサを、前記位置合わせ制御に用い
   るセンサとして選択することを特徴とする請求項１に記
   載の走査露光装置。
4. 【請求項４】 前記センサ選択手段は、前記走査露光
   中、前記位置合わせ制御に用いるセンサを、既に選択さ
   れたセンサから、このセンサが通る領域より平坦な領域
   或いは前記近似面と実際の前記段差形状との差がより小
   さい領域を通る別のセンサへ切り替えることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査露光装置。
5. 【請求項５】 マスクに形成された所定のパターンを露
   光光を用いて基板上に投影し、同基板を露光光に対して
   走査しながら、基板の面位置情報を露光光より走査方向
   手前で複数のセンサにより計測し、この計測結果から算
   出された近似面を前記パターンの像面に合わせ込む位置
   合わせ制御を行って前記パターンを基板の露光領域に順
   次露光する走査露光装置に用いる面位置検出方法であっ
   て、 前記露光領域内の段差形状を複数のセンサにより計測
   し、 この段差計測結果に基づいて、前記複数のセンサの中か
   ら、前記露光の際に前記位置合わせ制御に用いるのに適
   したセンサを選択し、 この選択されたセンサにより前記基板の面位置情報を計
   測することを特徴とする走査露光装置に用いる面位置検
   出方法。
6. 【請求項６】 前記段差形状の計測結果に基づき、前記
   複数のセンサの各々が通る領域での実際の段差形状と前
   記近似面とを重ねて１つの表示画面内に表示させること
   を特徴とする請求項５に記載の走査露光装置に用いる面
   位置検出方法。