JP6806509B2 - 露光装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置及び物品の製造方法に関する。

フォトリソグラフィ技術を用いて半導体デバイスなどを製造する際に、マスクと基板とを走査しながらマスクのパターンを基板に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）が使用されている。このような露光装置において、基板ステージに保持された基板の表面位置（高さ方向の位置）を計測する計測部を複数設けることが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１には、露光スリットの投影位置より走査方向に対して離れた位置を計測する第１計測部（先読センサ）と、露光スリットの投影位置から第１計測部よりも更に離れた位置を計測する第２計測部（先先読センサ）とを有する露光装置が開示されている。

また、走査露光における基板の露光対象領域の最適露光位置への合わせ込みは、第２計測部の計測結果に基づいて基板ステージを駆動する第１駆動と、第１計測部の計測結果に基づいて基板ステージを駆動する第２駆動とによって行われている。ここで、最適露光位置とは、適切な高さ方向の位置であり、露光スリット（像面）のベストフォーカス位置及び当該ベストフォーカス位置に対して許容焦点深度の範囲内の位置である。

特開２０１４−１６５２８４号公報

露光装置の生産性を向上させるために、走査露光の際の基板ステージの走査速度を速くして露光に要する時間を短くすることが考えられる。この場合、基板の表面位置の計測から基板の露光を開始するまでの時間が短くなるため、基板の露光対象領域の最適露光位置への合わせ込みに要する時間を短くする必要がある。

一方、近年では、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリの大容量化・ビットコスト低減を実現するために、基板上にメモリセルを積層する技術が提案されている。但し、メモリセルを積層することによって、基板の平坦度が低下したり、平坦度のむらが生じたりするため、基板の露光対象領域の最適露光位置への合わせ込みに要する基板ステージの駆動量が大きくなる傾向にある。

従って、基板の露光対象領域の最適露光位置への合わせ込みにおいては、従来よりも短時間で、且つ、大きな駆動量で基板ステージを駆動する必要がある。しかしながら、このように基板ステージの駆動を制御すると、基板ステージが十分に応答できずに、制御偏差が大きくなる。かかる制御偏差が基板の露光を開始する時点で収束していない場合（即ち、制御偏差が許容範囲に収まっていない場合）、デフォーカスによる露光不良を引き起こす原因となる。

本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板ステージの基板の高さ方向への駆動の制御に有利な露光装置を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、マスクと基板とを走査しながら前記基板を露光することで前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光装置であって、前記基板を保持して移動するステージと、前記ステージの移動を制御する制御部と、前記ステージに保持された前記基板のショット領域が該ショット領域に対する露光が行われる露光領域に到達する前に、前記ショット領域の高さ方向の位置を計測する第１計測部と、前記第１計測部に先立って前記ショット領域の前記高さ方向の位置を計測する第２計測部と、を有し、前記制御部は、前記第２計測部で前記ショット領域の前記高さ方向の位置を計測したあと且つ前記ショット領域が前記露光領域に到達するまでに、前記第２計測部の計測結果に基づいて前記基板を前記高さ方向に駆動する第１駆動と、該第１駆動に続いて前記第１計測部の計測結果に基づいて前記基板を前記高さ方向に駆動する第２駆動とを行うように前記ステージを制御し、前記第１駆動における前記ステージの前記高さ方向への第１駆動量が、前記ショット領域の前記高さ方向の最終目標位置と前記第２計測部で計測された前記ショット領域の前記高さ方向の位置との差分に対応する距離の半分よりも大きくなるようにし、前記第２駆動における前記ステージの前記高さ方向への第２駆動量が、前記第１駆動における前記ステージの前記高さ方向への前記第１駆動量よりも小さくなるようにし、前記ショット領域の前記高さ方向の位置が、前記第１駆動によって前記最終目標位置とは異なる位置になり、前記第２駆動によって前記最終目標位置になるように、前記第２駆動における前記ステージの目標位置として前記最終目標位置を設定し、前記第１駆動における前記ステージの目標位置として前記最終目標位置とは異なる目標位置を設定することを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、例えば、基板ステージの基板の高さ方向への駆動の制御に有利な露光装置を提供することができる。

本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。 計測部が基板のショット領域に形成する計測点と、露光スリットとの関係を示す図である。 計測部によるショット領域の計測対象箇所の高さ方向の位置の計測を説明するための図である。 露光処理におけるショット領域の計測対象箇所の高さの計測を具体的に説明するための図である。 従来技術における基板ステージの駆動に関する制御を説明するための図である。 従来技術における基板ステージの駆動に関する制御を説明するための図である。 本実施形態における基板ステージの駆動に関する制御を説明するための図である。 本実施形態における基板ステージの駆動に関する制御を説明するための図である。 本実施形態における基板ステージの駆動に関する制御を説明するための図である。 図１に示す露光装置における露光処理を説明するためのフローチャートである。 基板の複数のショット領域の配列の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、マスク１０２と基板１０４とを走査しながらマスク１０２のパターンを基板１０４に転写する。本実施形態では、露光装置１００は、露光領域を矩形又は円弧のスリット形状とし、マスク１０２と基板１０４とを相対的に高速走査して大画角を高精度に露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置（スキャナー）である。露光装置１００は、図１に示すように、投影光学系１０１と、マスクステージ１０３と、基板ステージ１０５と、照明光学系１０６と、主制御部１２７と、計測部ＭＵとを有する。

投影光学系１０１の光軸ＡＸと平行な方向にＺ軸を定義し、投影光学系１０１の像面はＺ軸方向と垂直な関係にある。マスク１０２は、マスクステージ１０３に保持される。マスク１０２のパターンは、投影光学系１０１の倍率（例えば、１／４、１／２、１／５）で投影され、投影光学系１０１の像面に像を形成する。

基板１０４は、例えば、その表面にレジスト（感光剤）が塗布されたウエハである。基板１０４には、先の露光処理で形成された同一のパターン構造を有する複数のショット領域が配列されている。基板ステージ１０５は、基板１０４を保持して移動するステージであって、基板１０４を吸着（固定）するチャックを有する。また、基板ステージ１０５は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに水平移動可能なＸＹステージや投影光学系１０１の光軸ＡＸと平行なＺ軸方向（基板１０４の高さ方向）に移動可能なＺステージを含む。更に、基板ステージ１０５は、Ｘ軸及びＹ軸の回りに回転可能なレベリングステージやＺ軸の回りに回転可能な回転ステージも含む。このように、基板ステージ１０５は、マスク１０２のパターンの像を基板１０４のショット領域に一致させるための６軸駆動系を構成している。基板ステージ１０５のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の位置は、基板ステージ１０５に配置されたバーミラー１２３と、干渉計１２４とによって常に計測されている。

計測部ＭＵは、基板１０４の表面位置（高さ方向の位置）及び傾きを計測する機能を有し、本実施形態では、基板ステージ１０５に保持された基板１０４のショット領域の計測対象箇所の高さ方向の位置を計測する。計測部ＭＵは、光源１１０、コリメータレンズ１１１、スリット部材１１２、投光側光学系１１３、投光側ミラー１１４、受光側ミラー１１５、受光側光学系１１６、ストッパ絞り１１７、補正光学系１１８、光電変換素子１１９を２つずつ含む。計測部ＭＵは、これらの構成を１つずつ備えた第１計測部と第２計測部とを含む。第１計測部と第２計測部とは、互いに計測対象のＸＹ平面内の位置が異なる。第１計測部は、露光スリットの投影位置より走査方向に対して離れた位置を計測し、第２計測部は、第１計測部よりも露光スリットの投影位置から更に離れた位置を計測する。つまり、第２計測部は、第１計測部に先立って露光対象のショット領域のＺ軸方向の高さを計測する。計測部ＭＵの計測結果に基づいて、後述の基板ステージ１０５のＺ軸方向の制御が行われる。かかる制御に際して、第１計測部と第２計測部は、後述のスイッチＳＷ１で切り替えて使用される。

光源１１０は、ランプ又は発光ダイオードなどを含む。コリメータレンズ１１１は、光源１１０からの光を、断面の強度分布がほぼ均一な平行光に変換する。スリット部材１１２は、一対のプリズム（プリズム形状の部材）を互いの斜面が相対するように貼り合わせて構成され、かかる貼り合わせ面には、複数の開口（本実施形態では、１５個のピンホール）がクロムなどの遮光膜を用いて形成されている。投光側光学系１１３は、両側テレセントリック系であって、スリット部材１１２の１５個のピンホールを通過した光のそれぞれを、投光側ミラー１１４を介して、基板１０４のショット領域の１５個の計測対象箇所に導光する。

投光側光学系１１３に対して、ピンホールが形成された平面（貼り合わせ面）と基板１０４の表面を含む平面とは、シャインプルーフの条件を満たすように設定されている。本実施形態において、投光側光学系１１３からの光の基板１０４への入射角（光軸ＡＸとなす角）Φは、７０度以上である。投光側光学系１１３を通過した１５個の光は、基板上の互いに独立した各計測対象箇所に入射して結像する。また、投光側光学系１１３からの光は、基板上の１５個の計測対象箇所が互いに独立して観察可能なように、Ｘ軸方向からＸＹ平面内でθ度（例えば、２２．５度）回転した方向から入射する。

受光側光学系１１６は、両側テレセントリック系である。基板１０４の各計測対象箇所で反射された１５個の光（反射光）は、受光側ミラー１１５を介して、受光側光学系１１６に入射する。ストッパ絞り１１７は、受光側光学系１１６の内部に配置され、１５個の各計測対象箇所に対して共通に設けられている。ストッパ絞り１１７は、基板１０４に形成されているパターンによって発生する高次の回折光（ノイズ光）を遮断する。

受光側光学系１１６を通過した光は、その光軸が互いに平行となっている。補正光学系１１８は、１５個の補正レンズを含み、受光側光学系１１６を通過した１５個の光を、光電変換素子１１９の光電変換面（受光面）に対して、互いに同一の大きさを有するスポット光として再結像する。また、受光側光学系１１６、ストッパ絞り１１７及び補正光学系１１８は、本実施形態では、基板上の各計測対象箇所と光電変換素子１１９の光電変換面とが互いに共役となるように倒れ補正を行っている。従って、基板上の各計測対象箇所の局所的な傾きに起因する光電変換面でのピンホール像の位置の変化はなく、各計測対象位置の光軸ＡＸと平行な方向での高さの変化に応じて、光電変換面でピンホール像が変化する。ここで、光電変換素子１１９は、例えば、１５個の１次元ＣＣＤラインセンサで構成されるが、２次元センサを複数個配置して構成してもよい。

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

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

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

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

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

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

図２は、計測部ＭＵが基板１０４のショット領域２０１に形成する計測点２０３乃至２１７と、露光スリット２０２との関係を示す図である。露光スリット２０２は、図２に破線で示す矩形の露光領域である。換言すれば、露光領域は、露光スリット２０２の投影されるＸＹ平面内の領域である。露光スリット２０２のＸＹ面内での位置は、投影光学系１０１の最終レンズと対向する位置である。計測点２０３、２０４及び２０５は、露光スリット２０２に形成された計測点である。計測点２０６、２０７及び２０８、及び、計測点２１２、２１３及び２１４は、露光スリット２０２から距離Ｌｐ１だけ離れた位置に形成された計測点である。計測点２０９、２１０及び２１１、及び、計測点２１５、２１６及び２１７は、露光スリット２０２から距離Ｌｐ２だけ離れた位置に形成された計測点である。ここで、距離Ｌｐ１と距離Ｌｐ２との関係は、Ｌｐ１＜Ｌｐ２である。

本実施形態において、計測点２０６、２０７及び２０８、及び、計測点２１２、２１３及び２１４は、計測部ＭＵの第１計測部の計測点である。計測点２０９、２１０及び２１１、及び、計測点２１５、２１６及び２１７は、計測部ＭＵの第２計測部の計測点である。第１計測部は、露光処理において、ショット領域２０１が露光スリット２０２に到達する前に、基板ステージ１０５に保持された基板１０４のショット領域２０１の計測対象箇所の高さ方向の位置を計測する。第２計測部は、露光処理において、第１計測部に先立って基板１０４のショット領域２０１の計測対象箇所の高さ方向の位置を計測する。

主制御部１２７は、露光スリット２０２と各計測点２０３乃至２１７との距離、及び、基板ステージ１０５の走査方向及び走査速度に基づいて、計測部ＭＰによる各計測点２０３乃至２１７の計測タイミングを制御することができる。計測点２０３、２０６、２０９、２１２及び３１５は、同一のＸ座標位置に形成されている。また、計測点２０４、２０７、２１０、２１３及び２１６は、同一のＸ座標位置に形成されている。更に、計測点２０５、２０８、２１１、２１４及び２１７は、同一のＸ座標位置に形成されている。従って、例えば、基板ステージ１０５をＹ軸方向に走査する場合には、各計測点２０３乃至２１７の計測タイミングを調整することで、ショット領域２０１の同一の座標位置を、異なる計測点において計測することができる。

図３（ａ）乃至図３（ｄ）を参照して、計測部ＭＵによるショット領域２０１の計測対象箇所の高さ方向の位置の計測について説明する。図３（ａ）において、計測対象箇所３０２、３０３及び３０４は、ショット領域３０１の計測対象の位置を示す。ショット領域３０１の計測対象箇所は、ショット領域３０１の全体の高さ方向の位置を計測するために、Ｙ軸方向に対して複数箇所存在する。但し、図３（ａ）では、簡略化のために、計測対象箇所３０２、３０３及び３０４のみを示している。

例えば、図３（ａ）に示すように、基板ステージ１０５を矢印Ｆに示す方向に走査し、ショット領域３０１の計測対象箇所３０２の高さ方向の位置を計測する場合を考える。図３（ｂ）に示す状態において、主制御部１２７は、計測部ＭＵが計測点２０９において計測対象箇所３０２の高さ方向の位置を計測するように、計測タイミングを制御する。一定時間が経過し、図３（ｃ）に示す状態において、主制御部１２７は、計測部ＭＵが計測点２０６において計測対象箇所３０２の高さ方向の位置を計測するように、計測タイミングを制御する。更に、一定時間が経過し、図３（ｄ）に示す状態において、主制御部１２７は、計測部ＭＵが計測点２０３において計測対象箇所３０２の高さ方向の位置を計測するように、計測タイミングを制御する。

同様に、基板ステージ１０５を矢印Ｆに示す方向に走査し、ショット領域３０１の計測対象箇所３０３の高さ方向の位置を計測する場合を考える。図３（ｂ）に示す状態において、主制御部１２７は、計測部ＭＵが計測点２１０において計測対象箇所３０３の高さ方向の位置を計測するように、計測タイミングを制御する。一定時間が経過し、図３（ｃ）に示す状態において、主制御部１２７は、計測部ＭＵが計測点２０７において計測対象箇所３０３の高さ方向の位置を計測するように、計測タイミングを制御する。更に、一定時間が経過し、図３（ｄ）に示す状態において、主制御部１２７は、計測部ＭＵが計測点２０４において計測対象箇所３０３の高さ方向の位置を計測するように、計測タイミングを制御する。

同様に、基板ステージ１０５を矢印Ｆに示す方向に走査し、ショット領域３０１の計測対象箇所３０４の高さ方向の位置を計測する場合を考える。図３（ｂ）に示す状態において、主制御部１２７は、計測部ＭＵが計測点２１１において計測対象箇所３０４の高さ方向の位置を計測するように、計測タイミングを制御する。一定時間が経過し、図３（ｃ）に示す状態において、主制御部１２７は、計測部ＭＵが計測点２０８において計測対象箇所３０４の高さ方向の位置を計測するように、計測タイミングを制御する。更に、一定時間が経過し、図３（ｄ）に示す状態において、主制御部１２７は、計測部ＭＵが計測点２０５において計測対象箇所３０４の高さ方向の位置を計測するように、計測タイミングを制御する。

主制御部１２７は、基板ステージ１０５を走査する方向（移動方向）に応じて、ショット領域３０１の計測対象箇所の高さ方向の位置の計測に用いる計測点を切り替える。例えば、図２を参照するに、基板ステージ１０５を矢印Ｆに示す方向に走査する場合、計測点２０６乃至２１１においてショット領域２０１の計測対象箇所の高さを計測する。一方、基板ステージ１０５を矢印Ｒに示す方向に走査する場合、計測点２１２乃至２１７においてショット領域２０１の計測対象箇所の高さ方向の位置を計測する。主制御部１２７は、これらの計測結果に基づいて、ショット領域２０１の計測対象箇所を含む露光対象領域の高さ方向の位置（Ｚ軸方向の位置）を算出する。そして、主制御部１２７は、露光対象領域が露光スリット２０２に到達するまでに、露光対象領域が最適露光位置（最終目標位置）に位置するように、基板ステージ１０５をＺ軸方向（基板１０４の高さ方向）に移動させる。ここで、最適露光位置とは、マスク１０２のパターンの結像面、即ち、投影光学系１０１の像面の位置（ベストフォーカス位置）である。但し、最適露光位置とは、投影光学系１０１の像面の位置に完全に一致する位置を意味するものではなく、許容焦点深度の範囲内を含むものである。

図４（ａ）乃至図４（ｃ）を参照して、基板１０４を露光する露光処理におけるショット領域の計測対象箇所の高さ方向の位置の計測について具体的に説明する。図４（ａ）乃至図４（ｃ）は、露光スリット２０２、計測点２０３乃至２１１、ショット領域４０１、４０２及び４０３、計測対象箇所４０４、４０５及び４０６、及び、基板ステージ１０５の移動軌跡を示す図である。ショット領域４０２の計測対象箇所は、ショット領域４０２の全体の高さ方向の位置を計測するために、Ｙ軸方向に対して複数箇所存在する。但し、図４（ａ）乃至図４（ｃ）では、簡略化のために、計測対象箇所４０４、４０５及び４０６のみを示している。図４（ａ）乃至図４（ｃ）において、ショット領域４０１は、露光処理が行われたショット領域である。ショット領域４０２は、ショット領域４０１の次に露光処理を行うショット領域であり、ショット領域４０３は、ショット領域４０２の次に露光処理を行うショット領域である。また、図４（ａ）乃至図４（ｃ）において、破線で示す矢印は、ＸＹ平面における基板ステージ１０５の移動軌跡である。

図４（ａ）に示すように、ショット領域４０１の露光処理が終了すると、基板ステージ１０５は、Ｙ軸方向に減速しながらＸ軸方向に移動し、次に露光処理を行うショット領域４０２に移動する。基板ステージ１０５がＹ軸方向への加速開始点に到達する（即ち、Ｘ軸方向への移動が終了する）と、基板ステージ１０５を矢印Ｆに示す方向に加速移動させる。

図４（ｂ）に示すように、計測点２０９乃至２１１がショット領域４０２の計測対象箇所４０４乃至４０６に到達すると、計測点２０９乃至２１１において計測対象箇所４０４乃至４０６の高さ方向の位置をそれぞれ計測する。主制御部１２７は、計測点２０９乃至２１１の計測結果（計測対象箇所４０４乃至４０６の高さ方向の位置）に基づいて、露光対象領域を最適露光位置に位置させるための基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量（目標値）を求める。そして、主制御部１２７は、かかる目標値に基づいて、基板ステージ１０５（レベリングステージ）により基板１０４をＺ軸方向に駆動する第１駆動を開始する。基板ステージ１０５の速度（走査速度）が目標速度となると、露光スリット２０２がショット領域４０２を通過するまで等速での移動を続ける。

図４（ｃ）に示すように、計測点２０６乃至２０８がショット領域４０２の計測対象箇所４０４乃至４０６に到達すると、計測点２０６乃至２０８において計測対象箇所４０４乃至４０６の高さ方向の位置をそれぞれ計測する。主制御部１２７は、計測点２０６乃至２０８の計測結果（計測対象箇所４０４乃至４０６の高さ方向の位置）に基づいて、露光対象領域を最適露光位置に位置させるための基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量（目標値）を求める。そして、主制御部１２７は、かかる目標値に基づいて、基板ステージ１０５（レベリングステージ）により基板１０４をＺ軸方向に駆動する第２駆動を開始する。

このように、主制御部１２７は、露光処理において、第１駆動と第２駆動とによって、基板１０４のショット領域４０２が露光スリット２０２に到達するまでに、基板１０４のＺ軸方向の位置が最適露光位置となるように基板ステージ１０５を制御する。なお、第１駆動とは、上述したように、計測点２０９乃至２１１（第２計測部）の計測結果に基づいて基板ステージ１０５により基板１０４をＺ軸方向に駆動することである。また、第２駆動とは、上述したように、計測点２０６乃至２０８（第１計測部）の計測結果に基づいて基板ステージ１０５により基板１０４をＺ軸方向に駆動することである。

ここで、図５、図６（ａ）及び図６（ｂ）を参照して、従来技術における基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させるための基板ステージ１０５の駆動に関する制御について説明する。図５は、基板ステージ１０５の駆動に関する制御系を示す概略ブロック図である。ここでは、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ-Ｉｎｔｅｇｒａｌ-Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御を適用した例を説明する。かかる制御系は、ＰＩＤ制御器５０１と、フィルタ５０２と、基板ステージ１０５の駆動制限量５０３とを含む。

図５において、基板ステージ１０５の初期位置とは、基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させるための基板ステージ１０５の第１駆動又は第２駆動を開始する前の基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置である。スイッチＳＷ１は、基板１０４のショット領域の計測対象箇所の高さ方向の位置の計測に用いる計測部ＭＵの計測点を切り替えるスイッチである。例えば、図４（ｂ）に示す第１駆動では、第２計測部である計測点２０９乃至２１１の計測結果に基づいて基板ステージ１０５が駆動（制御）されるように、スイッチＳＷ１を切り替える。また、図４（ｃ）に示す第２駆動では、第１計測部である計測点２０６乃至２０８の計測結果に基づいて基板ステージ１０５が駆動（制御）されるように、スイッチＳＷ１を切り替える。ＰＩＤ制御器５０１は、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動を制御するための制御器であって、Ｐゲイン（比例ゲイン）と、Ｄゲイン（微分ゲイン）と、Ｉゲイン（積分ゲイン）とを含む。また、フィルタ５０２から入力される基板ステージ１０５の駆動量が駆動制限量５０３以下である場合には、そのままの駆動量が出力される。一方、フィルタ５０２から入力される基板ステージ１０５の駆動量が駆動制限量５０３より大きい場合には、基板ステージ１０５の駆動量として駆動制限量５０３が出力される。

従来技術では、最適露光位置、基板ステージ１０５の初期位置及び計測部ＭＵの計測結果に基づいて、最適露光位置からの基板ステージ１０５（基板１０４）のずれ量を求める。このようにして求めたずれ量に対して、ＰＩＤ制御器５０１の各ゲイン、フィルタ５０２（例えば、ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数）、基板ステージ１０５の駆動制限量５０３を適用することで、基板ステージ１０５の駆動に関する目標値を求める。干渉計１２４から得られる基板ステージ１０５の位置（現在位置）を基板ステージ１０５の駆動に関する目標値にフィードバックしながら、基板１０４のＺ軸方向の位置が最適露光位置に位置するように基板ステージ１０５を駆動する。

そして、従来技術では、ショット領域４０２の計測対象箇所（不図示）の高さ方向の位置を順次計測する。露光スリット２０２がショット領域４０２に到達したら、照明光学系１０６を介して、光源からの光でマスク１０２を照明し、計測部ＭＵの計測と基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動とを順次行いながら、ショット領域４０２を露光する。露光スリット２０２がショット領域４０２を通過したら、ショット領域４０３の露光に向けた処理を開始し、基板ステージ１０５をＹ軸方向に減速しながらＸ軸方向に駆動し、次いで、基板ステージ１０５をＹ軸方向に加速する。

図６（ａ）は、従来技術において、基板ステージ１０５が図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示す移動軌跡で移動した場合における基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置と時間との関係を示す図である。図６（ａ）では、縦軸は基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置を示し、横軸は時間（時刻）を示している。

図６（ａ）において、時刻ｔ０は、第１駆動を開始する時刻であり、時刻ｔ１は、第１駆動が終了する時刻である。また、時刻ｔ２は、第２駆動を開始する時刻であり、時刻ｔ３は、第２駆動が終了する時刻である。時刻ｔ４は、露光スリット２０２がショット領域４０２に到達する時刻である。Ｚｔａｒｇｅｔは、最適露光位置である。Ｚｌｉｍｉｔ１は、第１駆動における基板ステージ１０５の駆動制限量、即ち、第１駆動で許容される基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量である。第１駆動では、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量がＺｌｉｍｉｔ１に収まるように、基板ステージ１０５の駆動量が制限される。Ｚｌｉｍｉｔ２は、第２駆動における基板ステージ１０５の駆動制限量、即ち、第２駆動で許容される基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量である。第２駆動では、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量がＺｌｉｍｉｔ２に収まるように、基板ステージ１０５の駆動量が制限される。

ここで、第１駆動に要する時間ｄｔ０１（時刻ｔ０から時刻ｔ１）と第２駆動に要する時間ｄｔ２３（時刻ｔ２から時刻ｔ３）との関係は、ｄｔ０１＝ｄｔ２３である。また、第１駆動における駆動制限量Ｚｌｉｍｉｔ１と第２駆動における駆動制限量Ｚｌｉｍｉｔ２との関係は、Ｚｌｉｍｉｔ１＝Ｚｌｉｍｉｔ２である。

図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置と時間との関係に対して、基板ステージ１０５の制御偏差を追加した図である。図６（ｂ）では、各時刻における基板ステージ１０５のＺ軸方向の目標位置６０１に対する実際の基板ステージ１０５の位置の差、即ち、Ｚ軸方向の制御偏差６０２を示している。基板ステージ１０５のＺ軸方向の目標位置６０１と基板ステージ１０５のＺ軸方向の実際の位置とが一致する場合、基板ステージ１０５の制御偏差６０２が０となる。

図６（ｂ）を参照するに、第１駆動を開始する時刻ｔ０の直後では、目標位置６０１の変化量が大きく、制御偏差６０２の変化量も大きい。第１駆動が終了する時刻ｔ１に近づくにつれて、目標位置６０１の変化量が減少するとともに、制御偏差６０２の変化量も減少するが、第２駆動を開始する時刻ｔ２を過ぎると、目標位置６０１の変化量及び制御偏差６０２が再び大きくなる。第２駆動が終了する時刻ｔ３に近づくにつれて、目標位置６０１の変化量が減少するとともに、制御偏差６０２の変化量も減少し、制御偏差６０２が０に向かって収束していく。しかしながら、基板ステージ１０５の応答性を超える駆動量（駆動制限量を超える駆動量）で基板ステージ１０５を駆動させると、基板ステージ１０５の制御偏差が増加する。例えば、露光スリット２０２がショット領域４０２に到達する時刻ｔ４において、制御偏差６０２は、０に収束されずに、多く残存している。これは、基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置が最適露光位置からずれている状態であることを意味する。従って、このような制御偏差６０２が多く残存する時刻ｔ４においてショット領域４０２の露光を開始すると、デフォーカスによる解像不良を引き起こす原因となる。

そこで、本実施形態では、主制御部１２７において、第１駆動における制御パラメータと、第２駆動における制御パラメータとを変更して、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動を制御する。具体的には、後述するように、第１駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量が、最適露光位置と第２計測部である計測点２０９乃至２１１で計測された計測対象箇所のＺ軸方向の位置との差分に対応する距離の半分よりも大きくなるようにする。

図７（ａ）、図７（ｂ）及び図８を参照して、本実施形態における基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させるための基板ステージ１０５の駆動に関する制御について説明する。図７（ａ）は、本実施形態において、基板ステージ１０５が図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示す移動軌跡で移動した場合における基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置と時間との関係を示す図である。図７（ａ）では、縦軸は基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置を示し、横軸は時間を示している。

図７（ａ）において、時刻ｔ０は、第１駆動を開始する時刻であり、時刻ｔ１’は、第１駆動が終了する時刻である。また、時刻ｔ２は、第２駆動を開始する時刻であり、時刻ｔ３’は、第２駆動が終了する時刻である。時刻ｔ４は、露光スリット２０２がショット領域４０２に到達する時刻である。つまり、時刻ｔ４から露光対象のショット領域への露光を開始するため、時刻ｔ４までに基板ステージ１０５の制御偏差が許容値以下に収束していることが好ましい。Ｚｔａｒｇｅｔは、最適露光位置である。Ｚｌｉｍｉｔ１’は、第１駆動における基板ステージ１０５の駆動制限量、即ち、第１駆動で許容される基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量である。主制御部１２７は、第１駆動において、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量がＺｌｉｍｉｔ１’に収まるように、基板ステージ１０５の駆動量を制限する。Ｚｌｉｍｉｔ２’は、第２駆動における基板ステージ１０５の駆動制限量、即ち、第２駆動で許容される基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量である。主制御部１２７は、第２駆動において、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量がＺｌｉｍｉｔ２’に収まるように、基板ステージ１０５の駆動量を制限する。

なお、図７（ａ）に示すＺｔａｒｇｅｔは、図６（ａ）に示すＺｔａｒｇｅｔと同量である。また、図７（ａ）に示す時刻ｔ０から時刻ｔ４までの時間は、図６（ａ）に示す時刻ｔ０から時刻ｔ４までの時間と同一である。このように、基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させるための基板ステージ１０５の駆動の制御を開始してから露光を開始するまでの時間、及び、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量は、図７（ａ）と図６（ａ）とで同一である。

図７（ａ）では、第１駆動に要する時間ｄｔ０１’（時刻ｔ０から時刻ｔ１’）と第２駆動に要する時間ｄｔ２３’（時刻ｔ２から時刻ｔ３’）との関係は、ｄｔ０１’＜ｄｔ２３’である。また、第１駆動における駆動制限量Ｚｌｉｍｉｔ１’と第２駆動における駆動制限量Ｚｌｉｍｉｔ２’との関係は、Ｚｌｉｍｉｔ１’＞Ｚｌｉｍｉｔ２’である。このように、主制御部１２７は、第１駆動に要する時間を第２駆動に要する時間より短くし、且つ、第１駆動における駆動制限量Ｚｌｉｍｉｔ１’を第２駆動における駆動制限量Ｚｌｉｍｉｔ２’より大きくする。

図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置と時間との関係に対して、基板ステージ１０５の制御偏差を追加した図である。図７（ｂ）では、基板ステージ１０５のＺ軸方向の目標位置７０１に対する制御偏差７０２を示している。基板ステージ１０５のＺ軸方向の目標位置７０１と基板ステージ１０５のＺ軸方向の実際の位置とが一致する場合、基板ステージ１０５の制御偏差７０２が０となる。

図７（ｂ）を参照するに、第１駆動を開始する時刻ｔ０の直後では、目標位置７０１の変化量が大きく、制御偏差７０２の変化量も大きい。第１駆動が終了する時刻ｔ１に近づくにつれて、目標位置７０１の変化量は減少するが、基板ステージ１０５を短時間で大きく駆動しているため、制御偏差７０２の変化量は大きいままである。第２駆動を開始する時刻ｔ２の直後では、目標位置７０１の変化量が小さいため、第２駆動によって新たに生じる制御偏差７０２も小さくなる。従って、時刻ｔ１’以降における制御偏差７０２は、第１駆動によって生じた制御偏差が支配的となる。一方、時刻ｔ１’から時刻ｔ４までの時間は、図６に示す時刻ｔ１から時刻ｔ４までの時間より長い。これにより、制御偏差７０２は、０に向かって収束し続け、時刻ｔ４において０に収束する。これは、基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置が最適露光位置に一致している状態であることを意味する。従って、時刻ｔ４においてショット領域４０２の露光を開始しても、デフォーカスによる解像不良は発生しない。

また、第１駆動に要する時間ｄｔ０１’（時刻ｔ０から時刻ｔ１’）＞第２駆動に要する時間ｄｔ２３’（時刻ｔ２から時刻ｔ３’）となるように制御パラメータを設定してもよい。これにより、第２駆動が終了してから露光を開始するまでの整定時間を長く確保することができるため、露光を開始する時刻における制御偏差を低減することができる。

図８は、本実施形態（主制御部１２７）における基板ステージ１０５の駆動に関する制御系を示す概略ブロック図である。従来技術と同様に、ＰＩＤ制御を適用した例を説明する。かかる制御系は、第１ＰＩＤ制御器８０１と、第１フィルタ８０２と、基板ステージ１０５の第１駆動制限量８０３と、第２ＰＩＤ制御器８０４と、第２フィルタ８０５と、基板ステージ１０５の第２駆動制限量８０６とを含む。

図８において、基板ステージ１０５の初期位置とは、基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させるための基板ステージ１０５の第１駆動又は第２駆動を開始する前の基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置である。スイッチＳＷ１は、基板１０４のショット領域の計測対象箇所の高さ方向の位置の計測に用いる計測部ＭＵの計測点を切り替えるスイッチである。例えば、図４（ｂ）に示す第１駆動では、第２計測部である計測点２０９乃至２１１の計測結果に基づいて基板ステージ１０５が駆動（制御）されるように、スイッチＳＷ１を切り替える。また、図４（ｃ）に示す第２駆動では、第１計測部である計測点２０６乃至２０８の計測結果に基づいて基板ステージ１０５が駆動（制御）されるように、スイッチＳＷ１を切り替える。第１ＰＩＤ制御器８０１は、第１駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動を制御するための制御器であって、第１Ｐゲイン（比例ゲイン）と、第１Ｄゲイン（微分ゲイン）と、第１Ｉゲイン（積分ゲイン）とを含む。第１フィルタ８０２は、第１駆動におけるフィルタ（例えば、ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数）である。第１駆動制限量８０３は、第１駆動における基板ステージ１０５の駆動制限量（本実施形態では、Ｚｌｉｍｉｔ１’）である。第２ＰＩＤ制御器８０４は、第２駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動を制御するための制御器であって、第１Ｐゲインとは異なる第２Ｐゲインと、第１Ｄゲインとは異なる第２Ｄゲインと、第１Ｉゲインとは異なる第２Ｉゲインとを含む。第２フィルタ８０５は、第２駆動におけるフィルタ（例えば、ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数）である。第２駆動制限量８０６は、第２駆動における基板ステージ１０５の駆動制限量（本実施形態では、Ｚｌｉｍｉｔ２’）である。スイッチＳＷ２は、第１駆動と第２駆動とで用いるＰＩＤ制御器、フィルタ及び駆動制限量を切り替えるスイッチである。例えば、図４（ｂ）に示す第１駆動では、第１ＰＩＤ制御器８０１、第１フィルタ８０２及び第１駆動制限量８０３が用いられるように、スイッチＳＷ２を切り替える。また、図４（ｃ）に示す第２駆動では、第２ＰＩＤ制御器８０４、第２フィルタ８０５及び第２駆動制限量８０６が用いられるように、スイッチＳＷ２を切り替える。

また、第１駆動において、第１フィルタ８０２から入力される基板ステージ１０５の駆動量が第１駆動制限量８０３以下である場合には、そのままの駆動量が出力される。一方、第１駆動において、第１フィルタ８０２から入力される基板ステージ１０５の駆動量が第１駆動制限量８０３より大きい場合には、基板ステージ１０５の駆動量として第１駆動制限量８０３が出力される。同様に、第２駆動において、第２フィルタ８０５から入力される基板ステージ１０５の駆動量が第２駆動制限量８０６以下である場合には、そのままの駆動量が出力される。一方、第２駆動において、第２フィルタ８０５から入力される基板ステージ１０５の駆動量が第２駆動制限量８０６より大きい場合には、基板ステージ１０５の駆動量として第２駆動制限量８０６が出力される。

主制御部１２７は、最適露光位置、基板ステージ１０５の初期位置及び計測部ＭＵの計測結果に基づいて、最適露光位置からの基板ステージ１０５（基板１０４）のずれ量を求める。第１駆動では、このようにして求めたずれ量に対して、第１ＰＩＤ制御器８０１の各ゲイン、第１フィルタ８０２、第１駆動制限量８０３を適用することで、基板ステージ１０５の駆動に関する目標値を求める。また、第２駆動では、このようにして求めたずれ量に対して、第２ＰＩＤ制御器８０４の各ゲイン、第２フィルタ８０５、第２駆動制限量８０６を適用することで、基板ステージ１０５の駆動に関する目標値を求める。そして、干渉計１２４から得られる基板ステージ１０５の位置（現在位置）を基板ステージ１０５の駆動に関する目標値にフィードバックしながら、第１駆動と第２駆動とによって、基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させる。

本実施形態によれば、基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させるために、短時間で、且つ、大きな駆動量で基板ステージ１０５を駆動しなければならない場合にも、露光開始における基板ステージ１０５の制御偏差を抑制することができる。従って、露光装置１００は、デフォーカスによる解像不良を低減することができる。

第１駆動と第２駆動とで変更する制御パラメータは、ゲインであってもよい。第１駆動における第１ＰＩＤ制御器８０１のＤゲインを第２駆動における第２ＰＩＤ制御器８０４のＤゲインより高くすることで、第１駆動における基板ステージ１０５の即応性を高める。また、第１駆動における第１ＰＩＤ制御器８０１のＩゲインを第２駆動における第２ＰＩＤ制御器８０４の積分ゲインより小さくすることで、第２駆動における定常偏差を抑える。このように、第１駆動と第２駆動とでゲインを変更することで、第１駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量を、第２駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量より大きくすることができる。これにより、露光開始における基板ステージ１０５の制御偏差を抑制し、デフォーカスによる解像不良を低減することができる。

第１駆動と第２駆動とで変更する制御パラメータは、ローパスフィルタ処理のカットオフ周波数（フィルタ定数）であってもよい。例えば、第１フィルタ８０２及び第２フィルタ８０５のそれぞれを用いて、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動を制御するための制御データを生成する場合を考える。この場合、最適露光位置と第２計測部の計測結果との第１差分データ及び最適露光位置と第１計測部の計測結果との第２差分データのそれぞれに対してカットオフ周波数を有するローパスフィルタ処理を施すことになる。この際、第１差分データに施すローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を第２差分データに施すローパスフィルタ処理のカットオフ周波数より高くする。具体的には、第１駆動で用いる第１フィルタ８０２のカットオフ周波数を高く設定することで、第１駆動における基板ステージ１０５の即応性を高める。また、第２駆動で用いる第２フィルタ８０５のカットオフ周波数を低く設定することで、第２駆動における制御偏差の増加を抑える。このように、第１駆動と第２駆動とでローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を変更することで、第１駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量を、第２駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量より大きくすることができる。これにより、露光開始における基板ステージ１０５の制御偏差を抑制し、デフォーカスによる解像不良を低減することができる。

第１駆動と第２駆動とで変更する制御パラメータは、Ｚ軸方向の位置に対する基板ステージ１０５の移動軌跡を求める際の補間に用いる関数の種類であってもよい。図９は、Ｚ軸方向の位置に対する基板ステージ１０５の移動軌跡を示す図である。図９では、縦軸は基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置を示し、横軸は時間を示している。時刻ｔ５は、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動を開始する時刻であり、時刻ｔ６は、基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動が終了する時刻である。例えば、基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させるための基板ステージ１０５の駆動の目標値を求める際に、第１駆動では、その駆動量の変化量が急峻な移動軌跡９０１となるように補間し、第１駆動における基板ステージ１０５の応答性を高める。例えば、第１駆動では、時刻ｔ５からの時間に対して１次式の関数で補間する。第２駆動では、基板ステージ１０５の駆動量の変化量が穏やかな移動軌跡９０２となるように補間し、第２駆動における基板ステージ１０５の制御偏差の増加を抑える。例えば、第２駆動では、時刻ｔ６からの時間に対して飽和する関数（ルート関数など）で補間する。換言すれば、第１駆動における時間に対する基板ステージ１０５の駆動量の変化量の最大値を第２駆動における時間に対する基板ステージ１０５の駆動量の変化量の最大値より大きくする。このように、第１駆動と第２駆動とで基板ステージ１０５の移動軌跡を求める際の補間に用いる関数の種類を変更する。これにより、第１駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量を、第２駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量より大きくすることができる。従って、露光開始における基板ステージ１０５の制御偏差を抑制し、デフォーカスによる解像不良を低減することができる。

また、基板ステージ１０５のＺ軸方向に対する基板ステージ１０５の応答性は、Ｘ軸に対する回転、Ｙ軸に対する回転、Ｚ軸方向の位置で、それぞれ異なる場合がある。このような場合には、第１駆動と第２駆動とで変更する制御パラメータを、Ｘ軸に対する回転、Ｙ軸に対する回転、Ｚ軸方向の位置に対して、それぞれ変更してもよい。

また、第１駆動と第２駆動とで変更する制御パラメータは、上述したパラメータを自由に組み合わせることが可能である。なお、本実施形態では、図８に示すように、第１駆動及び第２駆動のそれぞれに対して、ＰＩＤ制御器やフィルタを設けているが、これに限定されるものではない。例えば、１つのＰＩＤ制御器や１つのフィルタに対して、第１駆動と第２駆動とで制御パラメータを変更するように構成してもよい。

図１０を参照して、露光装置１００における動作、即ち、露光処理について説明する。かかる露光処理は、上述したように、主制御部１２７が露光装置１００の各部を統括的に制御することで行われる。

Ｓ１００２において、露光装置１００に基板１０４を搬入する。具体的には、搬送ハンド（不図示）によって基板１０４を搬送し、かかる基板を基板ステージ１０５に保持させる。

Ｓ１００４において、グローバルアライメントのためのプリアライメント（事前計測及び補正）を行う。具体的には、グローバルアライメントで用いる高倍視野アライメント顕微鏡（不図示）の計測範囲に基板１０４の上のアライメントマークが収まるように、低倍視野アライメント顕微鏡（不図示）を用いて基板１０４の回転誤差などのずれ量を計測して補正する。

Ｓ１００６において、グローバルチルトを行う。具体的には、図１１に示すように、基板１０４の複数のショット領域のうちサンプルショット領域１１０１の高さ方向の位置を計測部ＭＵによって計測する。そして、計測部ＭＵによって計測されたサンプルショット領域１１０１の高さ方向の位置に基づいて、基板１０４の全体的な傾きを算出して補正する。

Ｓ１００８において、露光中（マスクステージ１０３や基板ステージ１０５の走査中）における基板１０４の高さ方向の位置の計測のための事前調整を行う。事前調整は、例えば、計測部ＭＵの光源１１０の光量の調整や基板１０４のショット領域におけるパターン段差の記憶などを含む。事前調整は、計測点２０３乃至２１７を含む計測部ＭＵに対して行われる。

Ｓ１０１０において、投影光学系１０１の調整を行う。具体的には、基板ステージ１０５に配置された光量センサ及び基準マーク（不図示）やマスクステージ１０３に配置された基準プレート（不図示）を用いて、投影光学系１０１の傾きや像面湾曲などを求める。例えば、基板ステージ１０５をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に走査したときの露光光の光量の変化を、基板ステージ１０５に配置された光量センサで計測する。そして、露光光の光量の変化に基づいて、基準プレートに対する基準マークのずれ量を求めて投影光学系１０１を調整する。

Ｓ１０１２において、グローバルアライメントを行う。具体的には、高倍視野アライメント顕微鏡を用いて基板１０４のアライメントマークを計測し、基板１０４の全体のずれ量及び各ショット領域で共通なずれ量を求める。アライメントマークを高精度に計測するためには、アライメントマークのコントラストがベストコントラストとなる位置（ベストコントラスト位置）にアライメントマークが位置していなければならない。ベストコントラスト位置の計測には、計測部ＭＵ及びアライメント顕微鏡を用いればよい。例えば、予め定められた高さ（Ｚ軸方向の位置）に基板ステージ１０５を駆動し、アライメント顕微鏡でコントラストを計測するとともに、計測部ＭＵで基板１０４のＺ軸方向の位置を計測することを繰り返す。この際、基板ステージ１０５のＺ軸方向の各位置に応じたコントラストの計測結果と基板１０４のＺ軸方向の位置の計測結果とを対応づけて保存する。そして、複数のコントラストの計測結果に基づいて、コントラストが最も高くなる基板ステージ１０５のＺ軸方向の位置を求めてベストコントラスト位置とする。

Ｓ１０１４において、基板１０４の露光対象ショット領域の露光を行う。具体的には、計測部ＭＵによって露光対象ショット領域の計測対象箇所の高さ方向の位置を計測し、かかる計測結果に基づいて、基板ステージ１０５により基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させながら露光対象ショット領域を露光する。基板１０４のＺ軸方向の位置を最適露光位置に位置させるための基板ステージ１０５の駆動は、上述したように、第１駆動と第２駆動とによって行われる。この際、第１駆動における基板ステージ１０５のＺ軸方向への駆動量が、最適露光位置と第２計測部である計測点２０９乃至２１１で計測された計測対象箇所のＺ軸方向の位置との差分に対応する距離の半分よりも大きくなるようにする。

Ｓ１０１６において、露光装置１００から基板１０４を搬出する。具体的には、露光された基板１０４を、搬送ハンド（不図示）によって基板ステージ１０５から受け取って露光装置１００の外部に搬送する。

本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置１００を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程を含む。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１００：露光装置 １０２：マスク １０４：基板 １０５：基板ステージ １２７：主制御部 ＭＵ：計測部

Claims (9)

1. マスクと基板とを走査しながら前記基板を露光することで前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光装置であって、
   前記基板を保持して移動するステージと、
   前記ステージの移動を制御する制御部と、
   前記ステージに保持された前記基板のショット領域が該ショット領域に対する露光が行われる露光領域に到達する前に、前記ショット領域の高さ方向の位置を計測する第１計測部と、
   前記第１計測部に先立って前記ショット領域の前記高さ方向の位置を計測する第２計測部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記第２計測部で前記ショット領域の前記高さ方向の位置を計測したあと且つ前記ショット領域が前記露光領域に到達するまでに、前記第２計測部の計測結果に基づいて前記基板を前記高さ方向に駆動する第１駆動と、該第１駆動に続いて前記第１計測部の計測結果に基づいて前記基板を前記高さ方向に駆動する第２駆動とを行うように前記ステージを制御し、
   前記第１駆動における前記ステージの前記高さ方向への第１駆動量が、前記ショット領域の前記高さ方向の最終目標位置と前記第２計測部で計測された前記ショット領域の前記高さ方向の位置との差分に対応する距離の半分よりも大きくなるようにし、
   前記第２駆動における前記ステージの前記高さ方向への第２駆動量が、前記第１駆動における前記ステージの前記高さ方向への前記第１駆動量よりも小さくなるようにし、
   前記ショット領域の前記高さ方向の位置が、前記第１駆動によって前記最終目標位置とは異なる位置になり、前記第２駆動によって前記最終目標位置になるように、前記第２駆動における前記ステージの目標位置として前記最終目標位置を設定し、前記第１駆動における前記ステージの目標位置として前記最終目標位置とは異なる目標位置を設定することを特徴とする露光装置。
2. マスクと基板とを走査しながら前記基板を露光することで前記マスクのパターンを前記基板に転写する露光装置であって、
   前記基板を保持して移動するステージと、
   前記ステージの移動を制御する制御部と、
   前記ステージに保持された前記基板のショット領域が該ショット領域に対する露光が行われる露光領域に到達する前に、前記ショット領域の高さ方向の位置を計測する第１計測部と、
   前記第１計測部に先立って前記ショット領域の前記高さ方向の位置を計測する第２計測部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記第２計測部で前記ショット領域の前記高さ方向の位置を計測したあと且つ前記ショット領域が前記露光領域に到達するまでに、前記第２計測部の計測結果に基づいて前記基板を前記高さ方向に駆動する第１駆動と、該第１駆動に続いて前記第１計測部の計測結果に基づいて前記基板を前記高さ方向に駆動する第２駆動とを行うように前記ステージを制御し、
   前記第２駆動における前記ステージの前記高さ方向への第２駆動量が、前記第１駆動における前記ステージの前記高さ方向への第１駆動量よりも小さくなるようにし、
   前記ショット領域の前記高さ方向の位置が、前記第１駆動によって前記ショット領域の前記高さ方向の最終目標位置とは異なる第１目標位置になり、前記第２駆動によって前記最終目標位置になるように制御し、
   前記第２計測部によって計測された前記ショット領域の前記高さ方向の位置から前記第１目標位置までの前記第１駆動に要する時間を前記第１計測部によって計測された前記ショット領域の前記高さ方向の位置から前記最終目標位置までの前記第２駆動に要する時間より短くすることを特徴とする露光装置。
3. 前記制御部は、前記第１駆動に要する時間を前記第２駆動に要する時間より短くすることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記制御部は、
   前記ステージの前記高さ方向への駆動を制御するためのＰＩＤ制御器を含み、
   前記第１駆動における前記ＰＩＤ制御器の微分ゲインを前記第２駆動における前記ＰＩＤ制御器の微分ゲインより高くすることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記制御部は、前記第１駆動における前記ＰＩＤ制御器の積分ゲインを前記第２駆動における前記ＰＩＤ制御器の積分ゲインより小さくすることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記制御部は、
   前記最終目標位置と前記第２計測部で計測された前記ショット領域の前記高さ方向の位置との第１差分データ及び前記最終目標位置と前記第１計測部で計測された前記ショット領域の前記高さ方向の位置との第２差分データのそれぞれに対してカットオフ周波数を有するローパスフィルタ処理を施して前記ステージの前記高さ方向への駆動を制御するための制御データを生成し、
   前記第１差分データに施すローパスフィルタ処理のカットオフ周波数を前記第２差分データに施すローパスフィルタ処理のカットオフ周波数より高くすることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記制御部は、前記第１駆動における時間に対する前記ステージの第１駆動量の変化量の最大値を前記第２駆動における時間に対する前記ステージの第２駆動量の変化量の最大値より大きくすることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記マスクのパターンを前記基板に投影する投影光学系を更に有し、
   前記投影光学系の像面の位置を前記最終目標位置とすることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の露光装置。
9. 請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   露光した前記基板を現像する工程と、
   を有することを特徴とする物品の製造方法。

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