JPH08227854A - 露光方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スループットを極端に低下させることなく、
各露光ショット位置で正確にレベリング及び合焦を行な
う。 【構成】 ウエハ全体の傾斜補正（グローバルレベリン
グ）が第１の露光ショットへの位置決めのためのウエハ
の移動中に行なわれ（ステップ１１０）、各露光ショッ
トへの位置決め後に各露光位置でのレベリング（チップ
レベリング）が行なわれる（ステップ１１２）。従っ
て、レベンリング動作が分割され、各露光位置でのレベ
リング補正量が小さくなり、露光位置では短時間でレベ
リングが完了する。また、ステップ１１８でステップ１
１４で求められた焦点からの位置ずれ量に応じた量だけ
次露光ショット移動中にウエハを光軸方向に沿って焦点
側へ移動させるので、各露光ショットへ位置決めされた
時には、大まかな合焦がなされている。ステップアンド
リピート方式のみならず走査型の露光方法にも適用でき
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、半導体集積回路や
液晶基板の回路パターンをフォトリソグラフィー技術に
より基板上に形成するために使用される投影露光方法及
びその装置に係り、特にマスクパターンを投影光学系を
介して感光基板上の複数のショット領域に順次転写する
ステップアンドリピート方式及びスリットスキャン方式
の露光方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステップ・アンド・リピート方式の露光
装置、特に半導体素子製造用の縮小投影型露光装置であ
るウエハステッパーには、大きな開口数（Ｎ．Ａ．）を
有する投影レンズ系が用いられていることから、焦点深
度が非常に小さく、このためウエハの露光領域を投影レ
ンズ系の像面に対して平行にするレベリング動作を合焦
動作と並行して実行するようにし、露光領域表面をその
全面に渡って投影レンズ系の焦点深度内に設定しない限
り、露光領域全体にわたって鮮明なパターンの露光を行
なうことができない。

【０００３】ウエハ全体は別途に設けられたオートフォ
ーカス機構（例えば、特開平５−１９０４２３号公報に
開示されているようないわゆる斜入射方式の多点ＡＦ
系）によりウエハ面上３点以上の検出によって投影レン
ズ系の像面に対してウエハ表面をほぼ平行に設定するこ
とが可能であり、従来より、このような露光前に１度だ
けウエハを傾ける、いわゆるグローバルレベリングがな
されていた。

【０００４】しかしながら、ウエハの大型化やシリコン
に代わるガリウム・砒素等の新材料ではウエハ自体の平
面性が不安定になるため、ウエハの部分的な垂直位置検
出が必要となる。そして、各回の露光と化学処理により
さらにウエハの変形が増大されるため、露光領域の正確
な水平検出が不可欠となってきていた。このようなウエ
ハの部分的な（ショット領域毎の）垂直位置検出のため
の装置が特開昭５８−１１３７０６号公報に開示されて
いる。この装置は、「主対物レンズに関して所定の共役
関係になる領域へ微小開口から発する平行光束を該対物
レンズの光軸に対して斜めより供給する照射光学系と、
該照射光学系から供給され前記共役領域で反射される光
束を光電素子上に集光する集光光学系とを設け、該両光
学系の光軸を前記主対物レンズに関して対称に配置した
もの」で、受光素子の出力により主対物レンズに関する
共役領域がこの主対物レンズの光軸に垂直であるか否か
を判別するものである。一部の機種では、この特開昭５
８−１１３７０６号公報に開示されたような位置検出装
置を用いてショット領域毎に投影レンズ系の像面に対し
てウエハを傾ける、いわゆるチップレベリングが行なわ
れていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たグローバルレベリングのみを採用する機種では、基板
全体の傾斜は補正できるが、チップ毎の傾斜を補正する
ことができないという不都合があった。一方、上述した
チップレベリングを採用する機種では、チップ毎（ショ
ット領域毎）の傾斜の補正は可能であるが、各ショット
領域への位置決めが完了した時点でその都度レベリン
グ、合焦動作をそれぞれ行なうことから、スループット
が低下するという不都合があった。

【０００６】また、近年、レチクルのパターン領域の一
部をスリット状あるいは円弧状に照明し、その照明され
た領域に対してレチクルを走査するとともに、その照明
された領域に対して投影光学系と共役な領域（露光領
域）に対して感光基板をレチクルの走査と同期して走査
することによりレチクルのパターンを逐次感光基板上に
露光するスリットスキャン方式の露光装置が開発されて
いる。この方式の露光装置ではレチクル上の照明領域が
ステップアンドリピート方式の露光装置に比べて小さ
く、投影光学系のイメージフィールドの一部分しか露光
に使用されないため投影像の歪みを防止し、照度を均一
にし易いという利点がある。かかるスリットスキャン方
式の露光装置においてもスループットを低下させずにチ
ップ毎の合焦及びレベリング調整を実行することが望ま
れる。

【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、スループットを極端に低減させること
なく、露光位置での高精度のレベリング、合焦動作を行
なうことが可能な露光方法及びその装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に従
えば、マスクに形成されたパターンを投影光学系を介し
て感光基板上の複数のショット領域の各々に順次転写す
るステップアンドリピート方式の露光方法において、前
記感光基板上の複数の計測点（位置を計測するための
点）の各々における前記投影光学系の光軸方向の位置を
計測する第１の工程と；前記複数のショット領域の１つ
を前記投影光学系のイメージフィールド内に位置決めす
るための前記感光基板の移動中に、前記計測結果に基づ
いて前記投影光学系の像面と前記感光基板の表面との相
対的な傾斜を補正する第２の工程と；前記投影光学系の
像面に対する前記１つのショット領域の表面の傾斜量と
焦点ずれ量とを検出し、該検出結果に基づいて前記感光
基板を傾けるとともに前記光軸方向に移動する第３の工
程と；前記マスクパターンを前記１つのショット領域に
転写するとともに、前記第３の工程での前記感光基板の
傾斜量に基づいて、次にマスクパターンを転写すべき前
記１つのショット領域とは別のショット領域の表面の前
記投影光学系の像面からの位置ずれ量を求める第４の工
程と；前記別のショット領域を前記投影光学系のイメー
ジフィールド内に位置決めするための前記感光基板の移
動中に、前記求められた位置ずれ量に応じた量だけ前記
感光基板を前記光軸方向に移動する第５の工程と；を含
むことを特徴とする露光方法が提供される。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、第２の工程
で感光基板全体の傾斜補正（グローバルレベリング）が
複数のショット領域の１つを投影光学系のイメージフィ
ールド（投影視野内）に位置決めするための感光基板の
移動中に行なわれ、第３の工程で各ショット領域の露光
位置（投影光学系によるマスクパのターンの投影位置）
への位置決め後に各露光位置でのレベリング（チップレ
ベリング）が行なわれる。従って、レベンリング動作が
分割され、各露光位置でのレベリング補正量が小さくな
り、露光位置では短時間でレベリングが完了する。

【００１０】また、第５の工程において第４の工程で求
められた投影光学系の像面からの位置ずれ量に応じた量
だけ次ショット領域（前記１つの領域とは別の領域）移
動中に感光基板を光軸方向に沿って像面へ向けて移動さ
せるので、各ショット領域が位置決めされた時には、大
まかな合焦がなされている。従って、合焦動作、感光基
板の移動が分割され、各露光位置での光軸方向への感光
基板の移動量は小さくなり、露光位置では短時間に合焦
が完了する。即ち、感光基板の露光位置への位置決めの
ための移動と共に合焦動作の一部がなされる。

【００１１】請求項２記載の発明に従えば、請求項１記
載の露光方法であって、前記第１の工程において、感光
基板上の計測点は、少なくとも３つのショット領域の各
々の同一位置に設定されることを特徴とする請求項１記
載の露光方法が提供される。請求項２記載の発明によれ
ば、投影光学系の光軸方向の位置を検出すべき感光基板
上の計測点は少なくとも３つのショット領域の各々の同
一位置に設定される。従って、ショット領域内に凸凹
（段差）が存在しても各ショット領域の同一点で焦点位
置検出が行なわれるので、その凸凹によらず感光基板の
傾斜量を正確に求めることができ、グローバルレベリン
グの精度向上が期待できる。

【００１２】請求項３記載の発明に従えば、請求項２記
載の露光方法であって、前記第１の工程は、前記感光基
板上のいくつかのショット領域の各々に付設されたアラ
イメントマークの位置を計測する工程と、該計測された
複数の位置を統計処理することにより前記感光基板上の
全てのショット領域の位置を決定する工程とを含み、前
記計測点が設定される少なくとも３つのショット領域
は、前記アライメントマークの位置が計測されるいくつ
かのショット領域に含まれることを特徴とする露光方法
が提供される。

【００１３】請求項３記載の発明によれば、第１の工程
において統計的手法を採用したグローバルアライメン
ト、いわゆるエンハンストグローバルアライメントの対
象となる複数のショット領域（ＥＧＡショット）につい
てマーク位置が計測され、それぞれの計測結果を統計処
理することにより感光基板上の全てのショット領域の位
置が定められる。このとき、各ＥＧＡショットについて
感光基板表面の光軸方向の位置計測が行なわれる。そし
て、第２の工程において１つのショット領域の位置決め
のための感光基板の移動中にこの計測結果に基づいてグ
ローバルレベリングが行なわれる。従って、ＥＧＡ計測
動作の一部としてそのＥＧＡショットについて焦点位置
検出を加えるだけで、第２の工程においてグローバルレ
ベリングが行なわれ、各露光位置では短時間でレベリン
グが完了する。なお、グローバルレベリングでは感光基
板上の少なくとも３点で焦点位置検出を行なえばよく、
全てのＥＧＡショットで焦点位置検出を行なわずとも少
なくとも３つのＥＧＡショットを選択して焦点位置を検
出すればよい。

【００１４】請求項４記載の発明に従えば、請求項１記
載の露光方法であって、前記第１の工程において、前記
感光基板上の計測点は前記マスクのパターンを転写可能
な全てのショット領域の各々に設定されるとともに、該
各ショット領域内の計測点はプロセス段差が比較的小さ
くなる位置に定められ、前記第４の工程において、前記
別のショット領域の表面の前記投影光学系の像面からの
位置ずれ量を求める際に、前記第１の工程で得られたシ
ョット領域間の偏差を用いることを特徴とする露光方法
が提供される。請求項４記載の発明によれば、第１の工
程において感光基板上のマスクのパターンを転写可能な
全有効ショット領域について各ショット領域内のプロセ
ス段差が比較的少ない任意の位置を計測点として感光基
板表面の光軸方向の位置計測が行なわれる。そして、第
４の工程において次ショット領域位置での感光基板表面
の光軸方向の像面からの位置ずれ量が第１の工程で得ら
れたショット領域間の偏差を用いて求められる。従っ
て、ショット領域での感光基板の傾斜から次ショット領
域位置での感光基板表面の光軸方向の像面からの位置ず
れ量を推定により求める場合に比較して第５の工程にお
いて合焦位置により近い位置に感光基板を位置させるこ
とができ、各露光位置ではより短時間で合焦動作が完了
する。

【００１５】請求項５記載の発明に従えば、請求項４記
載の露光方法であって、前記マスクのパターンを前記感
光基板上のショット領域に転写するのに先立ち、該ショ
ット領域の表面を前記投影光学系の像面に合致させる際
に、前記第１の工程で得られた全てのショット領域の位
置情報のうち、当該ショット領域に隣接するショット領
域の位置情報を用いて前記感光基板を傾けることを特徴
とする露光方法が提供される。請求項５記載の発明によ
れば、マスクのパターンを感光基板上のショット領域に
転写するのに先立ち、該ショット領域の表面を投影光学
系の像面に合致させる際に、第１の工程で得られた全有
効ショット領域の位置情報のうち、当該ショット領域に
隣接するショット領域の位置情報を用いて感光基板を傾
ける。従って、露光位置での傾斜検出が不要となり、よ
り一層短時間でレベリングが可能となる。

【００１６】請求項６記載の発明に従えば、マスクを照
明しながら、該マスク上の照明領域に対して該マスクを
走査するとともに、上記照明領域と投影光学系に関して
共役な露光領域に対して感光基板を前記マスクの走査に
同期して走査することにより、上記マスクのパターンを
上記投影光学系を介して感光基板の複数のショット領域
上に順次露光する走査型露光方法において、前記感光基
板上の複数の計測点の各々における前記投影光学系の光
軸方向の位置を計測する第１の工程と；前記複数のショ
ット領域の１つを露光開始位置に位置決めするための前
記感光基板の移動中に、前記計測結果に基づいて前記投
影光学系の像面と前記感光基板の表面との相対的な傾斜
を補正する第２の工程と；前記感光基板の１つのショッ
ト領域と前記マスクとを同期して走査露光しながら、前
記投影光学系の像面に対する前記１つのショット領域の
表面の傾斜量と焦点ずれ量とを検出し、該検出結果に基
づいて前記露光領域における前記１つのショット領域の
表面が前記投影光学系の像面と平行になるとともに前記
投影光学系の焦点位置と一致するように前記感光基板を
傾けるとともに前記光軸方向に移動する第３の工程と；
前記１つのショット領域の走査露光終了時の前記感光基
板の傾斜量に基づいて、次にマスクパターンを転写すべ
き前記１つのショット領域とは別のショット領域の表面
の前記投影光学系の像面からの位置ずれ量を求める第４
の工程と；前記別のショット領域を前記露光開始位置に
位置決めするための前記感光基板の移動中に、前記求め
られた位置ずれ量に応じた量だけ前記感光基板を前記光
軸方向に移動する第５の工程と；を含むことを特徴とす
る露光方法が提供される。

【００１７】請求項６記載の発明によれば、第２の工程
で感光基板全体の傾斜補正（グローバルレベリング）が
複数のショット領域の１つを投影光学系のイメージフィ
ールド（投影視野内）に位置決めするための感光基板の
移動中に行なわれ、第３の工程で、前記感光基板の１つ
のショット領域と前記マスクとを同期して走査露光しな
がら各露光位置でのレベリング（チップレベリング）が
行なわれる。従って、レベンリング動作が分割され、各
露光位置でのレベリング補正量が小さくなり、露光位置
では短時間でレベリングが完了する。また、第５の工程
において第４の工程で求められた投影光学系の像面から
の位置ずれ量に応じた量だけ次ショット領域（前記１つ
の領域とは別の領域）への移動中に感光基板を光軸方向
に沿って像面へ向けて移動させるので、各ショット領域
が位置決めされた時には、大まかな合焦がなされてい
る。従って、合焦動作、感光基板の移動が分割され、各
露光位置での光軸方向への感光基板の移動量は小さくな
り、露光開始位置では短時間に合焦が完了する。即ち、
感光基板の露光位置への位置決めのための移動と共に合
焦動作の一部がなされる。

【００１８】請求項７記載の発明に従えば、前記マスク
の走査の間に生じるマスクの光軸方向における位置変動
による前記投影光学系の像面の光軸方向の位置の変動分
を、上記第３の工程における前記検出結果に基づいて前
記感光基板を前記光軸方向に移動するための移動量に取
り込み、且つ上記第４の工程における前記投影光学系の
像面からの位置ずれ量に取り込むことを特徴とする請求
項６に記載の露光方法が提供される。請求項７記載の発
明によれば、走査型露光方法に特有のマスクの走査によ
りに生じる投影光学系の像面の光軸方向の位置の変動分
を予め測定しておき、その変動分を第３の工程及び第４
工程における光軸方向の移動量に加算することによっ
て、かかる変動分をも有効に補正できる。

【００１９】請求項８記載の発明に従えば、マスクに形
成されたパターンの像を感光基板上に投影する投影光学
系を有し、前記マスクのパターン像を前記感光基板上の
複数のショット領域の各々に順次転写するステップアン
ドリピート方式の露光装置において、前記感光基板を保
持して、前記投影光学系の光軸方向に移動するととも
に、前記投影光学系の像面に対して傾斜可能な可動部材
と；該可動部材を載置して、前記投影光学系の光軸と垂
直な面内で２次元移動する基板ステージと；前記感光基
板表面の前記投影光学系の光軸方向の位置を光学的に検
出する第１の検出手段と；前記投影光学系の像面に対す
る前記感光基板上のショット領域の表面の傾斜を光学的
に検出する第２の検出手段と；前記第１の検出手段を用
いて前記感光基板上の複数の計測点の各々における前記
光軸方向の位置を計測し、該計測された複数の位置に基
づいて前記可動部材を傾けることにより、前記投影光学
系の像面と前記感光基板の表面との相対的な傾斜を補正
する第１のレべリング手段と；前記基板ステージの移動
位置をモニタしつつ前記感光基板上の複数のショット領
域が前記マスクのパターン像で順次露光されるように前
記基板ステージの移動位置を制御する第１の制御手段
と；前記傾斜補正された感光基板上の１つのショット領
域の表面が前記投影光学系の焦点位置に一致するよう
に、前記第１の検出手段の出力に基づいて前記可動部材
を駆動する合焦手段と；前記１つのショット領域の表面
が前記投影光学系の像面と平行になるように、前記第２
の検出手段の出力に基づいて前記可動部材を駆動する第
２のレべリング手段と；前記第２のレベリング手段によ
って駆動される前記感光基板上のショット領域の表面の
傾斜量に基づいて、次にマスクパターンを転写すべき前
記１つのショット領域とは別のショット領域の表面の前
記投影光学系の像面からの位置ずれ量を求め、前記別の
ショット領域を露光位置に位置付けるために前記第１の
制御手段による前記基板ステージの移動中に、前記位置
ずれ量に応じた量だけ前記感光基板を前記光軸方向に移
動するように前記可動部材の移動を制御する第２の制御
手段と；を備えたことを特徴とする露光装置が提供され
る。

【００２０】この場合において、感光基板上の中心付近
に位置するショット領域では、当該ショット領域及びこ
れに隣接するショット領域の位置情報、又は当該ショッ
ト領域に隣接するショット領域の位置情報のみ、を用い
てレベリングを行なっても良いが、感光基板の周辺付近
に位置するショット領域では、それに隣接するショット
領域の数が少なくなるので、当該ショット領域及びこれ
に隣接するショット領域の両者の位置情報を用いてレベ
リングを行なうことが望ましい。いずれにしても、ショ
ット領域のレベリングは、少なくとも３つの位置情報を
用いて行なうことが望ましい。

【００２１】現在、半導体素子製造のフォトリソグラフ
ィ工程では、製造コストの抑制と生産性の向上のため
に、感光基板上のショット領域に微細なパターンを高解
像で転写するための、いわゆるクリティカルレイア用の
露光装置と、感光基板上のショット領域に比較的粗いパ
ターンを高スループットで転写するための、いわゆるノ
ンクリティカルレイア用の露光装置とが併用されるよう
になっている。クリティカルレイア用の露光装置は、例
えばフィールドサイズが２２ｍｍ角、焦点深度を考慮し
た実用上の解像力が０・３５μｍである、フィールドサ
イズは大きくないものの高解像力の投影光学系が搭載さ
れている。一方、ノンクリティカルレイア用の露光装置
は、例えばフィールドサイズが４４ｍｍ角、解像力が０
・８μｍである、解像力は高くないものの広フィールド
の投影光学系が搭載されている。なお、これらの数値は
全て感光基板上での値であり、あくまでも一例にすぎな
い。

【００２２】従って、ノンクリティカルレイア用の露光
装置では、広フィールドの投影光学系の搭載により、ク
リティカルレイア用の露光装置によって微細パターンが
形成された、感光基板上の複数個（例えば４個程度）の
ショット領域を一度に粗いパターンで露光できるように
なっている。すなわち、ノンクリティカルレイア用の露
光装置では１枚の感光基板のショット領域の数が少な
い、例えばクリティカルレイア用の露光装置におけるそ
の感光基板のショット領域の数の数分の１（例えば１／
４）程度である。このため、ノンクリティカルレイア用
の露光装置では感光基板上の全てのショット領域でその
光軸方向の位置を計測しても、これに伴う露光時間の増
大がスループットに及ぼす影響は比較的小さい。

【００２３】以上のことから、請求項４、５に記載され
た発明はノンクリティカルレイア用の露光装置に対して
特に有効であることがわかる。

【００２４】請求項８記載の発明に係る露光装置によれ
ば、第１のレべリング手段では、第１の検出手段を用い
て感光基板上の複数の計測点の各々における光軸方向の
位置を計測し、該計測された複数の位置に基づいて可動
部材を傾けることにより、投影光学系の像面と感光基板
の表面との相対的な傾斜を補正する。これにより、感光
基板のいわゆるグローバルレベリングが行なわれる。こ
の場合において、第１の検出手段では感光基板周辺部の
複数のショット領域でその表面の光軸方向の位置を計測
するようにすることが望ましい。

【００２５】第１の制御手段では、基板ステージの移動
位置をモニタしつつ感光基板上の複数のショット領域が
マスクのパターン像で順次露光されるように基板ステー
ジの移動位置を制御する。この第１の制御手段により各
ショット領域の位置決めがなされると、合焦手段では、
前記傾斜補正された感光基板上の１つのショット領域の
表面が投影光学系の焦点位置に一致するように、第１の
検出手段の出力に基づいて可動部材を駆動する。これと
ともに、第２のレべリング手段では、当該１つのショッ
ト領域の表面が投影光学系の像面と平行になるように、
第２の検出手段の出力に基づいて可動部材を駆動する。
これらにより、感光基板のショット領域位置における合
焦及びいわゆるチップレベリングがおこなわれる。

【００２６】その後、露光が開始され、投影光学系によ
り、感光基板上の当該１つのショット領域にマスクに形
成されたパターンが投影され、露光が行なわれる。

【００２７】この露光中に、第２の制御手段では、第２
のレベリング手段によって駆動される前記感光基板上の
ショット領域の表面の傾斜量に基づいて、次にマスクパ
ターンを転写すべき前記１つのショット領域とは別のシ
ョット領域の表面の投影光学系の像面からの位置ずれ量
を求め（推定し）、露光終了後、第１の制御手段による
前記別のショット領域の露光位置への位置決めのための
基板ステージの移動中に、位置ずれ量に応じた量だけ感
光基板を光軸方向に移動するように可動部材の移動を制
御する。これにより、次ショット領域の露光位置への位
置決めが完了するまでの間に、大まかな合焦が行なわれ
る。

【００２８】請求項９記載の発明に従えば、マスク上の
照明領域に対して該マスクを走査するマスクステージ
と、前記マスク上のパターンの像を感光基板上に投影す
る投影光学系と、前記照明領域と前記投影光学系に関し
て共役な露光領域に対して前記感光基板を前記マスクの
走査と同期して走査する２次元移動可能な基板ステージ
とを備え、前記感光基板上の複数のショット領域を順次
露光する走査型露光装置であって、前記２次元移動可能
な基板ステージ上に設置され、且つ前記感光基板を保持
したまま前記投影光学系の光軸方向に移動するとともに
前記投影光学系の像面に対して傾斜可能な可動部材と；
前記感光基板表面の前記投影光学系の光軸方向の位置及
び前記投影光学系の像面に対する傾斜を光学的に検出す
る検出手段と；前記検出手段を用いて前記感光基板上の
複数の計測点の各々における前記光軸方向の位置を計測
し、該計測された複数の位置に基づいて前記可動部材を
傾けることにより、前記投影光学系の像面と前記感光基
板の表面との相対的な傾斜を補正する第１のレべリング
手段と；前記基板ステージの移動位置をモニタしつつ前
記感光基板上の複数のショット領域が前記マスクのパタ
ーン像で順次露光されるように前記基板ステージの移動
位置を制御する第１の制御手段と；前記感光基板の１つ
のショット領域と前記マスクとが同期して走査されてい
る間に、前記露光領域内に存在する該１つのショット領
域の表面が前記投影光学系の焦点位置に一致し且つ前記
投影光学系の像面と平行になるように、前記検出手段の
出力に基づいて前記可動部材を駆動する第２のレべリン
グ手段と；前記第２のレベリング手段によって駆動され
た前記感光基板上のショット領域の表面の走査露光終了
時の傾斜量に基づいて、次にマスクパターンを転写すべ
き前記１つのショット領域とは別のショット領域の表面
の前記投影光学系の像面からの位置ずれ量を求め、前記
別のショット領域を露光開始位置に位置付けるために前
記第１の制御手段による前記基板ステージの移動中に、
前記位置ずれ量に応じた量だけ前記感光基板を前記光軸
方向に移動するように前記可動部材の移動を制御する第
２の制御手段と；を備えたことを特徴とする走査型露光
装置が提供される。

【００２９】請求項９記載の発明に係る露光装置によれ
ば、第１のレべリング手段では、前記検出手段を用いて
感光基板上の複数の計測点の各々における光軸方向の位
置を計測し、該計測された複数の位置に基づいて可動部
材を傾けることにより、投影光学系の像面と感光基板の
表面との相対的な傾斜を補正する。これにより、感光基
板のいわゆるグローバルレベリングが行なわれる。この
場合において、検出手段では感光基板周辺部の複数のシ
ョット領域でその表面の光軸方向の位置を計測するよう
にすることが望ましい。

【００３０】第１の制御手段では、基板ステージの移動
位置をモニタしつつ感光基板上の複数のショット領域が
マスクのパターン像で順次露光されるように基板ステー
ジの移動位置を制御する。この第１の制御手段により各
ショット領域の露光開始位置決めがなされると、基板ス
テージとマスクステージとが同期して移動を始め、走査
露光が行われる。この走査露光が行われている間、第２
のレべリング手段により、露光が行われている１つのシ
ョット領域の表面、特に露光領域が投影光学系の焦点位
置に一致し且つ投影光学系の像面と平行になるように検
出手段の出力に基づいて可動部材を駆動する。これらに
より、感光基板上の露光領域における合焦及びいわゆる
チップレベリングがおこなわれる。第２の制御手段で
は、第２のレベリング手段によって走査露光終了時に駆
動された前記感光基板上のショット領域の表面の傾斜量
に基づいて、次にマスクパターンを転写すべき前記１つ
のショット領域とは別のショット領域の表面の投影光学
系の像面からの位置ずれ量を求め（推定し）、露光終了
後、第１の制御手段による前記別のショット領域の露光
位置への位置決めのための基板ステージの移動中に、位
置ずれ量に応じた量だけ感光基板を光軸方向に移動する
ように可動部材の移動を制御する。これにより、次ショ
ット領域の露光開始位置への位置決めが完了するまでの
間に、大まかな合焦が行なわれる。

【００３１】

【実施例】

《第１実施例》以下、本発明の第１実施例を図１ないし
図２に基づいて説明する。

【００３２】図１には、第１実施例に係る露光装置１０
の構成が概略的に示されている。この露光装置１０は、
マスクとしてのレチクルＲの転写領域（パターン領域）
ＰＡに露光用の照明光ＩＬを照射すると共に感光基板と
してのウエハＷを順次移動し、レチクルＲの裏面に形成
されたパターン（レチクルパターン）を投影光学系ＰＬ
を介してウエハＷ上の複数のショット領域に順次転写す
るステップアンドリピート方式の縮小投影型露光装置、
いわゆるウエハステッパーである。

【００３３】この露光装置１０は、照明光学系１２、投
影光学系ＰＬ、可動部材としてのレベリングステージ１
４、基板ステージとしてのｘｙステージ１６、第１の検
出手段、第２の検出手段及び制御系等を含んで構成され
ている。

【００３４】この内、照明光学系１２は、図示しない水
銀ランプからの照明光ＩＬのレチクルＲ上での照度均一
性を高めるためのオプチカルインテグレータとしてのフ
ライアイレンズＦＬと、このフライアイレンズＦＬから
射出された照明光ＩＬを集光するコンデンサレンズＣＬ
と、このコンデンサレンズＣＬで集光された照明光ＩＬ
を反射して９０度方向を変換させるミラーＭとを有して
いる。

【００３５】このミラーＭで反射された照明光ＩＬの進
行方向先には、投影光学系ＰＬがその光軸ＡＸを鉛直方
向として配設されている。

【００３６】ミラーＭと投影光学系ＰＬとの間には、光
軸ＡＸに直交してレチクルＲが配置されている。このレ
チクルＲの裏面にはクロム層からなるパターン領域ＰＡ
が形成されている。レチクルＲは、光軸ＡＸに直交する
平面上を図１の左右方向（Ｘ軸方向）に往復移動可能な
レチクルステージＲＳＴ上に載置され、レチクルホルダ
ＲＨによって保持されている。レチクルステージＲＳＴ
は、実際には、投影光学系ＰＬが保持された図示しない
本体コラムに沿って移動可能な構成とされている。

【００３７】また、このレチクルステージＲＳＴの一端
（図１における左端）には、反射鏡１８が紙面直交方向
（Ｙ軸方向）に沿って延設されている。この反射鏡１８
に対向してレチクルステージＲＳＴの移動位置を検出す
るレーザ干渉計２０が設けられており、レチクルステー
ジコントローラＲＳＣでは、このレーザ干渉計２０の出
力に基づいてレチクルステージＲＳＴを所定位置（例え
ば、主制御ユニット（ＭＣＵ）５６から与えられる、レ
チクルＲとウエハＷとのアライメントのための目標位
置）に位置決めすべく、モータ２２を駆動制御するよう
になっている。すなわち、このようにしてレチクルＲが
所定位置に位置決めされるようになっている。

【００３８】投影光学系ＰＬとしては、本実施例では、
両側テレセントリック系で投影倍率が１／５のものが使
用されている。

【００３９】この投影光学系ＰＬの下方には、前述した
レベリングステージ１４が光軸ＡＸに略直交した状態で
配置されており、このレベリングステージ１４上に図示
しないウエハホルダが設けられ、このウエハホルダによ
ってウエハＷが真空吸着され、保持されている。レベリ
ングステージ１４は、図示しないステージ調整機構（駆
動系５８を含む）によって光軸ＡＸ方向の移動及びＸＹ
平面に対する傾斜が調整可能に構成されている。ステー
ジ調整機構は、例えば、３個の伸縮部材、例えばピエゾ
素子等の圧電素子から構成することができる。

【００４０】前記レベリングステージ１４は、光軸ＡＸ
の直交平面内でＸ軸及びこれと直交するＹ軸方向にそっ
て移動可能に構成されたｘｙステージ１６上に、図示し
ないステージ調整機構を介して載置されている。

【００４１】また、ウエハＷはその表面が、投影光学系
ＰＬに対しレチクルＲのパターン面と共役となるように
レベリングステージ１４に保持されている。従って、レ
チクルＲが所定位置に位置決めされた状態では、図示し
ない光源から出た照明光ＩＬは照明光学系１２（ＦＬ，
ＣＬ，Ｍ）を通りレチクルＲを照明し、このレチクルＲ
を通過した照明光ＩＬは、投影光学系ＰＬを通りウエハ
Ｗ上に結像される。これにより、レチクルＲの裏面に形
成されたパターンの像がウエハＷ上のレジスト層に縮小
投影される。

【００４２】次に、ウエハＷ表面の光軸ＡＸ方向の位置
変化を光学的に検出する第１の検出手段の構成について
構成各部の作用と共に説明する。この第１の検出手段と
しては、斜入射光式の多点オートフォーカス系を採用す
るものとする。ここで、多点ＡＦ系とは投影光学系ＰＬ
のイメージフィールド（投影視野）内の複数箇所に、ウ
エハＷの光軸ＡＸ方向の位置ずれ（いわゆる焦点ずれ）
を計測する測定点を設けたものである。

【００４３】この第１の検出手段は、第２の光源２４、
コンデンサーレンズ２６、複数の投影スリット（線状開
口）を有する絞り２８、コリメータレンズ３０、第１ダ
イクロイックミラー３２、照射対物レンズ３４、受光対
物レンズ３６、第２ダイクロイックミラー３８、コンデ
ンサーレンズ４０、振動ミラー４２、受光スリット（線
状開口）を有する絞り４４及び受光素子４６等を含んで
構成されている。

【００４４】これを更に詳述すると、第２の光源２４は
照明光学系１２中の露光光源とは波長の異なるウエハＷ
のレジストに対して非感光性の光を発生する。第２の光
源２４からの光束はコンデンサーレンズ２６により絞り
２８上に集光され、コリメーターレンズ３０により平行
光束となって第１ダイクロイックミラー３２に達する。
第１ダイクロイックミラー３２で反射された平行光束
は、照射対物レンズ３４によりその焦点位置に集光され
ウエハＷを斜めに照射する。この時、ウエハＷの表面が
投影光学系ＰＬの最良結像面にあると、絞り２８の複数
のスリット像がコリメータレンズ３０、照射対物レンズ
３４によってウエハＷの表面に結像される。また照射対
物レンズ３４の光軸（６０ａ）とウエハＷ表面との角度
は５〜１２度位に設定され、絞り２８のスリット像の中
心は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸがウエハＷと交差する
点に位置する。

【００４５】さてウエハＷで反射した光束は、投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸに対しその光軸（６２ａ）が照射対物
レンズ３４の光軸と対称に配置された集光対物レンズ３
６に入射する。集光対物レンズ３６を通り第２ダイクロ
イックミラー３８で反射された光束はコンデンサーレン
ズ４０、振動ミラー４２を介して絞り４４上に再結像さ
れる。

【００４６】振動ミラー４２は絞り４４上に再結像され
るスリット像を、その長手方向と直交する方向に微小振
動させるものである。この振動ミラー４２は、本実施例
では、発振器（ＯＳＣ．）４８からの振動信号でドライ
ブされるミラー駆動部（Ｍ−ＤＲＶ）５０によって振動
されるようになっている。

【００４７】こうして、スリット像が絞り４４上で振動
すると、絞り４４のスリットを透過した光束は受光素子
４６で受光される。この受光素子４６としては、本実施
例では絞り４４のスリットの長手方向を複数の微小領域
に分割し、各微小領域ごとに個別の光電セルを配列した
アレイセンサ、例えばシリコンフォトダイオード、また
はフォトトランジスタのアレイセンサが使用されてい
る。

【００４８】そして、受光素子４６を構成するアレイセ
ンサの各受光セルからの信号はセレクタ回路５２を介し
てセレクト、またはグループ化されて、同期検波回路
（ＰＳＤ）５４に入力する。このＰＳＤ５４にはＯＳ
Ｃ．４８からの駆動信号と同じ位相の交流信号が入力
し、この交流信号の位相を基準として同期整流が行われ
る。この時ＰＳＤ５４は、受光素子４６の中から選ばれ
た複数の受光セルの各出力信号を別個に同期検波するた
めに、複数の検波回路を備え、その各検波出力信号ＦＳ
は主制御ユニット（ＭＣＵ）５６に出力される。検波出
力信号ＦＳは、いわゆるＳカーブ信号と呼ばれ、絞り４
４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。
従って出力信号ＦＳが零レベルになるウエハＷの高さ位
置（光軸ＡＸ方向の位置）が合焦点として検出される。

【００４９】即ち、主制御ユニット（ＭＣＵ）５６は、
多点ＡＦ系の各出力信号ＦＳに基づいて、レベリングス
テージ１４の光軸方向の位置及び傾きを調整する図示し
ないステージ調整機構を構成する駆動系５８をドライブ
する回路（Ｚ−ＤＲＶ）５９に制御信号を出力し、これ
により上記のようにして合焦を行なう自動合焦（ＡＦ）
機能を備えている。

【００５０】なお、このような斜入射光方式では合焦点
（出力信号ＦＳが零レベル）となったウエハＷの高さ位
置が、いつでも最良結像面と必ず一致しているという保
証はない。すなわち斜入射光方式では、その系自体で決
まる仮想的な基準面を有し、その基準面にウエハ表面が
一致したときにＰＳＤ出力信号ＦＳが零レベルになるの
であって、基準面と最良結像面とは装置製造時等に極力
一致するように設定されてはいるが、長期間に渡って一
致しているという保証はない。そこで、振動ミラー４２
と絞り４４との間に、絞り４４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
ラレルを設け、このプレーンパラレルを傾けることによ
って仮想的な基準面を光軸ＡＸ方向に変位させること
で、基準面と最良結像面との一致（または位置関係の規
定）を図るようにしてもよい。

【００５１】次に、ウエハＷ上の各ショット領域の表面
の光軸ＡＸに直交する平面（ＸＹ平面）、すなわち投影
光学系ＰＬの結像面に対する傾斜を光学的に検出する第
２の検出手段について、構成各部の作用と共に説明す
る。

【００５２】この第２の検出手段は、チップレベリング
用のセンサで、照射光学系６０と集光光学系６２とから
構成されている。これを更に詳述すると、照射光学系６
０は、第３の光源６４、コンデンサーレンズ６６、微小
円形開口を有する絞り６８、前述した照射対物レンズ３
４から成り、コンデンサーレンズ６６は光源６４の像を
絞り６８上に形成し、絞り６８上に焦点を有する照射対
物レンズ３４により平行光束がウエハＷ上に供給され
る。

【００５３】照射光学系６０から供給する光はウエハＷ
上のレジストを感光させないために露光用照明光ＩＬと
異なる波長の光で、さらに本実施例では第２の光源２４
からの光とも波長の異なる光であるものとする。

【００５４】また、集光光学系６２は、前述した受光対
物レンズ３６と４分割受光素子７０とから成り、照射光
学系６０から供給されウエハＷで反射された光束は受光
対物レンズ３６によりその焦点位置に設けられた４分割
受光素子７０上に集光される。ここで、前記の如く、投
影光学系ＰＬの光軸ＡＸに関して、照射光学系６０の光
軸６０ａと、受光光学系６２の光軸６２ａとは対称であ
る。従って、光軸ＡＸに関してウエハＷの露光領域が垂
直を保っているならば、照射光学系６０からの光束は４
分割受光素子７０の中心位置に集光され、この一方、ウ
エハＷの露光領域が垂直からθだけ傾いている（ＸＹ平
面に対しθだけ傾いている）ならば、ウエハＷで反射さ
れる照射光学系６０からの平行光束は受光光学系６２の
光軸６２ａに対して２θ傾くため、４分割受光素子７０
上で中心から外れた位置に集光される。

【００５５】４分割受光素子７０上での集光点の位置に
対応した信号が信号処理回路７２を介してＭＣＵ５６に
入力されるようになっている。従って、ＭＣＵ５６で
は、信号処理回路７２からの出力信号に基づきウエハＷ
の露光領域の傾き方向を検出し、４分割受光素子７０上
の集光点の変位方向及び量に対応する制御信号ＤＳを発
生し、レベリングステージ１４の調整機構の駆動系５８
をドライブする回路（Ｚ−ＤＲＶ）５９へ出力する。こ
れにより、Ｚ−ＤＲＶ５９によりレベリングステージ１
４がウエハＷの露光領域表面の傾きを補正するように移
動される。このようにして、チップレベリングが行なわ
れる。

【００５６】また、ｘｙステージ１６の移動位置（Ｘ，
Ｙ座標位置）は、レーザ干渉計ＩＦＭ（このレーザ干渉
計は、図１ではＸ軸用のみが示されているが、実際には
Ｙ軸用のものも存在する）により測定されるようになっ
ており、これらのレーザ干渉計ＩＦＭの出力信号がＭＣ
Ｕ５６に入力されるようになっている。従って、ＭＣＵ
５６は、ｘｙステージ１６の移動位置を干渉計ＩＦＭの
出力によりモニタしつつウエハＷのショット領域が順次
露光されるようにＸＹ−ＤＲＶ７４を制御する機能をも
有している。

【００５７】なお、図１には、レベリングセンサ用光束
が実線で、また多点ＡＦ系用の光束が点線で示されてい
る。

【００５８】さらに、本実施例では、図１に示されるよ
うに、例えば特開昭６０−１３０７４２号公報に開示さ
れたＴＴＬ（Through The Lens）方式のアライメントセ
ンサ８０が設けられている。このアライメントセンサ８
０は、投影光学系ＰＬを介してＸ方向に延びた細長い帯
状スポット光ＳＰをウエハＷ上に形成するとともに、ｘ
ｙステージ１６を微動してスポット光ＳＰとウエハＷ上
のショット領域に付設されたアライメントマーク（回折
格子マーク）とをＹ方向に相対走査したときに、当該マ
ークから発生する、例えば±１次〜±３次回折光を投影
光学系ＰＬを介して光電検出するものである。アライメ
ントセンサ８０から出力される回折光強度に応じた光電
信号は、ｘｙステージ１６の移動位置を計測する干渉計
ＩＭＦからの位置信号と共に信号処理回路８２に入力す
る。さらに信号処理回路８２は、ｘｙステージ１６の単
位移動量毎に発生するアップダウンパルスに同期して光
電信号をサンプリングし、各サンプリング値をデジタル
値に変換してメモリに番地順に記憶した後、所定の演算
処理によってアライメントマークのＹ方向の座標位置を
算出し、この情報を主制御ユニット（ＭＣＵ）５６に出
力する。

【００５９】次に、上述のようにして構成された本第１
実施例の露光装置１０による露光方法について、ＭＣＵ
５６の主要な制御アルゴリズムを示す図２のフローチャ
ートに沿って説明する。このフローチャートがスタート
するのは、図示しない操作部からの露光開始指示コマン
ドがＭＣＵ５６に入力された時である。なお、ここで
は、既にウエハＷ上に複数のチップパターン（ショット
領域）が形成されており、各ショット領域にレチクルＲ
のパターンを重ね合わせて露光する動作について説明す
る。

【００６０】まず、ステップ１００でウエハＷのオリエ
ンテーション・フラットを使ってウエハのプリアライメ
ントを行なう。即ち、図示しないウエハ・プリアライメ
ント・ユニットのコントローラが、ＭＣＵ５６からの指
示コマンドによりウエハＷのオリエンテーション・フラ
ットがｘ軸方向と略一致するように、当該ウエハ・プリ
アライメント・ユニットを構成するターンテーブルを位
置決めする。

【００６１】次のステップ１０２でウエハＷのローディ
ング及びレベリングステージ１４上への吸着が行われ
る。より具体的には、図示しないウエハオートローダの
コントローラがＭＣＵ５６からの制御信号を受け、図示
しないロード用アームによって前記ターンテーブル上か
らウエハＷをオリエンテーション・フラットがｘ軸と平
行を保つような状態でレベリングステージ１４上に搬送
し、図示しないウエハホルダ上に載置する。この状態で
図示しない吸引ポンプが駆動されると、ウエハＷがウエ
ハホルダに真空吸着される。

【００６２】次のステップ１０４では、ウエハＷの回転
量を補正するため、図示しないオフアクシス方式のアラ
イメント系を用いて、公知の手法、例えば、特開昭６１
−４４４２９号に開示されるように所定間隔を隔てたス
ポット光を用い、ウエハ上のアライメントマーク位置を
検出することによりウエハホルダを回転制御し、グロー
バルアライント（ウエハＷの回転量補正）を行なう。

【００６３】次のステップ１０６では、ウエハＷ上のシ
ョット領域の、レーザ干渉計ＩＭＦによって規定される
直交座標系ＸＹ上における座標を求めるためにＥＧＡ
（エンハンスト・グローバル・アライメント）計測を行
なう。この時、第１の検出手段によりＥＧＡ計測される
各ショットの光軸ＡＸ方向の位置を計測する。ここで、
このステップ１０６の処理について更に詳述する。

【００６４】まず、ＥＧＡ方式について説明する。この
ＥＧＡ方式は、特開昭６１−４４４２９号公報に開示さ
れており、ウエハ上のショット配列の規則性を統計的手
法によって精密に特定するものである。これを更に詳述
すると、ウエハ上の複数のショット領域（チップパター
ン）の各々にレチクルのパターンを重ね合わせ露光する
とき、既知の配列座標（例えば設計値）に従ってウエハ
を位置決めしても、以下の(1) 〜(4) の要因により必ず
しも満足な重ね合わせ精度が得られるとは限らない。

【００６５】（１）座標系ｘｙに対するウエハ（ショッ
ト配列）の残存回転誤差θ （２）座標系ｘｙ（又はショット配列）の直交度誤差ｗ （３）ウエハのｘ、ｙ方向の線形伸縮Ｒｘ、Ｒｙ （４）ウエハ（ショット配列）のｘ、ｙ方向のオフセッ
トＯｘ、Ｏｙ これら４種の誤差量は６つのパラメータ（θ、ｗ、Ｒ
ｘ、Ｒｙ、Ｏｘ、Ｏｙ）であらわすことができることか
ら、ＥＧＡ方式では、その内の４つのパラメータ（θ、
ｗ、Ｒｘ、Ｒｙ）で表わされる要素からなる２行×２列
の変換行列Ａと、オフセットＯｘ、Ｏｙを要素とする２
行×１列の変換行列Ｏとを考える。さらに、ウエハ上の
各ショット領域の設計上の配列座標（Ｄxn、Ｄyn）（但
し、ｎ＝１、２、‥‥）と、ステップアンドリピート方
式で位置合わせすべき実際の配列座標値（Ｆxn、Ｆyn）
とが、それら変換行列Ａ、Ｏを用いて次式のように表わ
せるものと仮定する。

【００６６】

【数１】 ここで、残存回転誤差θ、直交度誤差ｗは微小であるか
ら、変換行列Ａ、Ｏは近似的に次式で表わされる。

【００６７】

【数２】 そこで、ＥＧＡ方式では、次のようにしてウエハ上のす
べてのショット領域の配列座標値を決定する。

【００６８】まず、ウエハ上に配列された複数のショッ
ト領域の中から、予め選択された複数個（少なくとも３
個必要であり、通常は８〜１５個程度）のショット領域
（アライメントショット）の各々について、アライメン
トセンサ８０を用いてその付設されたアライメントマー
クを検出することによりその配列座標（ＦＭxn、ＦＭy
n）を計測する。次に、少なくとも３つのアライメント
ショット（以下、「ＥＧＡショット」という）の各々に
おける、この計測された配列座標値（ＦＭxn、ＦＭyn）
と、式(1) とから定まる計算上の配列座標値（Ｆxn、Ｆ
yn）との偏差が最小となるように、例えば最小二乗法を
用いて変換行列Ａ、Ｏを決定する。すなわち、次式で表
わされる残差の二乗和Ｅを最小とするような変換行列
Ａ、Ｏの各要素を求める。

【００６９】 Ｅ＝Σ｛（ＦＭxn−Ｆxn）² ＋（ＦＭyn−Ｆyn）² ｝‥‥（３） 次に、この決定された変換行列Ａ、Ｏと設計上の配列座
標値（Ｄxn、Ｄyn）とに基づいて、式(1) からウエハ上
の全てのショット領域の配列座標値を算出することによ
り、ウエハ上のすべてのショット領域の配列座標値を決
定する。そして、この算出された配列座標に従ってｘｙ
ステージ１６を一義的にステッピングさせながら、ウエ
ハ上の各ショット領域にレチクルパターンを転写してい
くものである。

【００７０】本実施例では、ステップ１０６においてＭ
ＣＵ５６は、前述したＥＧＡ方式を採用してウエハＷ上
の全てのショット領域の座標位置を算出するとともに、
この算出された各座標位置にアライメントセンサ８０の
ベースライン量（アライメントセンサの照射位置と投影
光学系の光軸との間隔）だけオフセットを与えてその座
標位置を内部メモリに記憶しておくものとする。従っ
て、この記憶された座標位置と干渉計ＩＦＭの計測値
（座標位置）とが一致するようにｘｙステージ１６を位
置決めすれば、ウエハＷ上の各ショット領域にレチクル
パターンの投影像が正確に重ね合わされることになる。

【００７１】さらに、ステップ１０６では、ウエハＷ上
のｍ（ｍ≧３なる整数）個のＥＧＡショットの各々につ
いて、第１の検出手段（多点ＡＦ系）を用いてそのショ
ット表面の光軸ＡＸ方向の位置を検出する。このとき、
少なくとも３つのＥＧＡショットではいずれもショット
センタにおいてその光軸方向の位置が検出されるものと
する。これは、ＥＧＡショット内に段差（前の露光現像
工程により形成されたパターンの凹凸部）が存在して
も、ＥＧＡショット毎に同一位置で上記計測を行なうこ
とで、その影響を受けることなくウエハＷの傾斜量を正
確に求めるためである。ここでは、第１の検出手段によ
る位置計測点をショットセンタとしたが、この計測点は
複数のＥＧＡショットの各々で同一位置であれば、ＥＧ
Ａショット内の任意の位置で構わない。

【００７２】なお、ステップ１０６ではウエハＷ上の全
てのＥＧＡショットにおいてその光軸方向の位置を検出
するものとしたが、上記計測点を設定すべきＥＧＡショ
ットの数は３つ以上であればいくつでも良い。さらに、
ＥＧＡショット以外に少なくとも１つのショット領域を
選択してＥＧＡショットと共にその光軸方向の位置を検
出するようにしても良い。すなわち、上記計測点を設定
すべきショット領域はＥＧＡショットであるか否かに関
係なく、その総数が３個以上となるように選択すれば良
い。但し、スループットを考えると、上記計測点を設定
すべきショット領域の全ては、前述のＥＧＡ方式で使用
される少なくとも３つのＥＧＡショットに含まれること
が望ましい。

【００７３】ここで、ウエハＷ上の各ショット領域は通
常、２組の１次元アライメントマークを有し、かつＥＧ
Ａ方式は式(2) のような６個のパラメータを持つ。従っ
て、前述したＥＧＡ方式ではＥＧＡショットが３つ以上
必要となる。しかしながら、最低限必要なＥＧＡショッ
トの数は、ショット配列の規則性を表わすモデル式（例
えば式(1) ）に含まれるパラメータの数やアライメント
マークが１次元か２次元か等によって増減するものであ
る。すなわち、統計的な手法を用いるグローバルアライ
メント方式では、ＥＧＡショット数の最小値が３つに限
定されるものではなく、モデル式のパラメータ数等に応
じて適宜決定されるものである。

【００７４】また、以上の説明では、少なくとも３つの
ショット領域の各々について１つの計測点を設定するも
のとしたが、１つのショット領域に２つ以上の計測点を
設定しても良いし、ウエハＷ上のショット領域以外、例
えばショット領域を区画するストリートライン上、又は
ウエハ周辺の、チップパターンが形成されていない領域
内に、少なくとも１つの計測点を設定するようにしても
良い。すなわち、前述の計測点はウエハＷ上の任意の位
置に設定してもよく、要はその数を少なくとも３つとす
るだけで良い。但し、その内の３つは同一直線上に並ば
ないものとする。

【００７５】次のステップ１０８では、ステップ１０６
で求めた３点以上のウエハＷ表面の光軸ＡＸ方向の位置
に基づいてウエハＷ全体の傾斜量（グローバルレベリン
グ量）を求める。この傾斜量は、最小二乗近似等の統計
処理によってウエハＷ表面を近似して求め、この近似面
から求めるようにしても、あるいは計測ショット数が少
ない場合は、ウエハＷ上の計測点間の距離とその計測点
における光軸方向の位置の差とから求めても良い。

【００７６】次のステップ１１０では、露光のため、第
１のショット（ファーストショット）を投影光学系ＰＬ
のイメージフィールド（投影視野）内の露光位置に位置
決めすべく、ＭＣＵ５６はステップ１０６で決定された
位置に対応する量だけｘｙステージ１６を駆動する制御
信号をＸＹ−ＤＲＶ７４へ出力する。これにより、ｘｙ
ステージ１６の移動が開始されるが、この際に、前記ス
テップ１０８で求めたウエハ全体の傾斜量分だけレベリ
ングステージ１４の傾斜量を補正すべく制御信号をＺ−
ＤＲＶ５９へ出力する。これにより、Ｚ−ＤＲＶ５９に
より調整機構を構成する駆動系５８が駆動され、ｘｙス
テージ１６の移動中にグローバルレベリングが行なわれ
る。

【００７７】次のステップ１１２では、ショット領域の
ｘ、ｙ方向の位置決め動作と同時にレベリング及び合焦
を行なう。具体的には、上記ステップ１０６で求めたフ
ァーストショットのＸＹ座標位置へ当該ファーストショ
ットを位置決めすべく、干渉計ＩＦＭの出力をモニター
しつつＸＹ−ＤＲＶ７４を介してｘｙステージ１６を駆
動して位置決めを行なう。この位置決めの直後に、第２
の検出手段（レベリングセンサ）を用いて前述の如くし
て当該ファーストショットのチップレベリングを行なう
とともに第１の検出手段（多点ＡＦ系）により前述した
自動合焦（オートフォーカス）を行なう。これにより、
ファーストショットの表面が投影光学系ＰＬの結像面と
正確に合致する、すなわちファーストショット表面はそ
の全面に渡って投影光学系ＰＬの焦点深度内に設定され
る。

【００７８】次のステップ１１４では、図示しない露光
コントローラに制御信号を送出して露光を行なうと共に
レベリングステージ１４の傾斜量（チップレベリングの
際に得られる）に基づいて次ショットへ移動したとき生
じる焦点ずれ量を算出し、図示しない内部メモリに記憶
する。

【００７９】これは、ステップ１１２でのチップレベリ
ング及び合焦動作によって、ファーストショットはその
表面が投影光学系ＰＬの結像面と正確に合致するが、そ
の一方でファーストショットに隣接する、次にレチクル
パターンを転写すべきショット領域（セカンドショッ
ト）ではその表面が投影光学系ＰＬの結像面からずれる
ためである。このずれ量はセカンドショットにおける合
焦動作によって補正できるが、その合焦動作におけるレ
ベリングステージ１４の光軸方向の移動量はチップレベ
リングによって大きくなり得る。このため、セカンドシ
ョット以降の各ショット領域での合焦動作に要する時間
が増大してスループットが低下することになる。そこ
で、ステップ１１４では、セカンドショットでの合焦動
作の時間短縮を図るため、換言すればｘｙステージ１６
のステッピング中にレベリングステージ１４を光軸方向
に微動することで、セカンドショットにおける合焦動作
時のレベリングステージ１４の移動量を小さくするため
に、ファーストショットでのレベリングステージ１４の
傾斜量に応じたセカンドショットにおける焦点ずれ量を
算出する。すなわち、ＭＣＵ５６は、ファーストショッ
トとセカンドショットとの中心間距離（ステップピッ
チ）とに基づいて、そのチップレベリングに伴って生じ
る、セカンドショットにおけるその表面の投影光学系Ｐ
Ｌの結像面との光軸ＡＸ方向のずれ量（焦点ずれ量）を
予測するのである。

【００８０】次に、ステップ１１６に進んで露光すべき
全てのショットの露光を終了したか否かを判断し、この
判断が否定された場合には、ステップ１１８に進み、次
ショット露光のためそのショット領域を露光位置に位置
決めするため、ＭＣＵ５６はステップ１０６で決定され
た位置に対応する量だけｘｙステージ１６を駆動すべく
制御信号をＸＹ−ＤＲＶ７４へ出力してｘｙステージ１
６の移動を開始する。この際に、前記ステップ１１４で
内部メモリに記憶された焦点ずれ量分だけレベリングス
テージ１４を光軸ＡＸ方向に沿って駆動すべく、制御信
号をＺ−ＤＲＶ５９に出力する。これにより、次ショッ
トの露光位置への位置決めが終了するまでの間に、大ま
かな合焦が行なわれる。

【００８１】その後、ステップ１１２に戻り、以後ステ
ップ１１２→１１４→１１６→１１８→１１２のループ
が繰り返されるが、その過程において全てのショットの
露光が終了し、ステップ１１６の判断が肯定されると、
ステップ１２０に進んでウエハをアンロードした後、本
制御ルーチンの処理を終了する。

【００８２】以上説明した本第１実施例の露光方法によ
れば、ステップ１１０においてウエハＷ全体の傾斜調整
（グローバルレベリング）がおこなれた後に、ステップ
１１２においてチップレベリングが行なわれるので、チ
ップレベリングの際には、極僅かな傾斜補正を行なうだ
けで良く、また、ステップ１１８において次ショットへ
の移動中に大まかな合焦が行なわれるので、実際に次シ
ョットが露光位置に位置決めされた時には、レベリング
ステージ１４を極く僅かな量だけ光軸ＡＸ方向へ移動さ
せるか全く移動させることなく、合焦状態を得ることが
できる。従って、レベリング動作及び合焦動作を分割し
て、ショット領域毎のレベリング及び合焦動作（ステッ
プ１１２）とは別に、ｘｙステージ１６の移動動作と同
時並行的にグローバルレベリング（ステップ１１０）と
レベリングステージ１４の光軸方向へのシフト（ステッ
プ１１８）とを実行して、ｘｙステージ１６の移動中に
レベリングステージ１４の傾斜補正動作及び合焦動作の
大部分を行なうことが可能となり、ショット領域毎にレ
ベリング、合焦動作を行なうにも拘らず、スループット
の低下が殆どないという効果がある。

【００８３】これまでの説明から明らかなように、本第
１実施例では、ＭＣＵ５６により第１のレべリング手
段、第１の制御手段、合焦手段、第２のレべリング手段
及び第２の制御手段が管理されている。より具体的に
は、第１のレべリング手段及び第２のレべリング手段
は、いずれも、ＭＣＵ５６の制御下で駆動されるレベリ
ングステージ１４に相当する。第１の制御手段はＭＣＵ
５６の制御下にあるＸＹ−ＤＲＶ７４に相当し、合焦手
段はＭＣＵ５６の制御下にあるＺ−ＤＲＶ５９及びレベ
リングステージ１４に相当する。第２の制御手段はＭＣ
Ｕ５６に相当する。

【００８４】《第２実施例》次に、本発明の第２実施例
を図３に基づいて説明する。この第２実施例では、ＭＣ
Ｕ５６の露光時の制御アルゴリズムが前述した第１実施
例と相違し、各部の構成等は第２の検出手段（レベリン
グセンサ）が不要となる点を除いては、第１実施例と同
一であるので、第２実施例に係る露光装置の露光方法に
ついて、ＭＣＵ５６の主要な制御アルゴリズムを示す図
３のフローチャートに沿って説明する。

【００８５】ステップ２００〜ステップ２０４で、第１
実施例におけるステップ１００〜１０４と同一の処理を
行なう。

【００８６】次のステップ２０６では、第１実施例と同
様にウエハＷ上のショット領域の座標を求めるためにＥ
ＧＡ計測を行なうと共に、第１の検出手段によりウエハ
Ｗ上の全ての有効ショット（少なくとも１つのチップが
部分的に欠けることなく、完全な形で確保できる、レチ
クルパターンを転写可能なショット領域）の各々につい
て、ショット領域内のプロセス段差が比較的少ない任意
の位置を計測点としてその表面の光軸ＡＸ方向の位置を
計測すると共にその計測値を図示しない内部メモリ内に
記憶する。

【００８７】また、ウエハＷ上の全ての有効ショットの
各々でその光軸方向の位置を検出するために、ＥＧＡ計
測では全て（Ｎ個）の有効ショットがＥＧＡショットと
なる。すなわち、ＥＧＡ計測では、ウエハＷ上の全ての
有効ショットの各々について、アライメントセンサ８０
を用いてその座標位置を検出することになる。さらに、
全ての座標位置を使った統計演算（最小二乗近似等）に
よって式(1) の変換行列Ａ、Ｏを決定するとともに、こ
の決定された変換行列Ａ、Ｏを用いてウエハＷ上の全て
のショット領域の座標位置を算出する。

【００８８】次のステップ２０８では、ステップ２０６
で求めた全有効ショットの表面の光軸ＡＸ方向の位置に
基づいてウエハ全体の傾斜量（グローバルレベリング
量）を求める。この傾斜量の演算は、第１実施例（図
２）のステップ１０８と同様に最小二乗近似等の統計処
理によって求める。

【００８９】さらに、このステップ２０８では、ステッ
プ２０６で求めた全て（Ｎ個）の有効ショットの表面の
光軸方向の位置に基づいて、各有効ショット毎にその傾
斜量を計算して内部メモリに記憶する。例えばファース
トショットの傾斜量は、ステップ２０６で記憶された位
置データのうち、ファーストショット、及びそれに隣接
する少なくとも１つのショット領域の各位置データを用
いて算出する。より具体的には、複数の位置データを使
った統計演算（最小二乗近似）によってファーストショ
ットの近似面を算出し、この近似面からファーストショ
ットの傾斜量を求める、あるいは２つの位置データの偏
差と、その位置データが検出されるショット領域間の距
離とからファーストショットの傾斜量を求めればよい。
ここでは、ファーストショットの位置データを用いるも
のとしたが、ファーストショットに隣接する複数のショ
ット領域の各位置データのみを用いてファーストショッ
トの傾斜量を求めるようにしても良い。さらに、ショッ
ト領域の傾斜量は、当該領域の位置データを使用するか
否かに関係なく、少なくとも３つの位置データを用いて
求めることが望ましい。また、ウエハＷの中心付近に位
置するショット領域では、それに隣接する８つのショッ
ト領域の各位置データを用いてその傾斜量を算出すると
良い。一方、ウエハＷの周辺付近に位置するショット領
域では、それに隣接するショット領域の数が少なくなる
ので、当該領域の位置データも使用することが望まし
い。

【００９０】次にステップ２１０では、第１実施例（図
２）のステップ１１０と同様の処理を行う。

【００９１】次にステップ２１２では、第１実施例（図
２）のステップ１１２と同様に、ステップ２０６で求め
たファーストショットの座標位置に従ってｘｙステージ
１６を位置決めする。さらにこの位置決め動作の直後
に、第１の検出手段（多点ＡＦ系）を用いた合焦動作を
実行するとともに、ステップ２０８で算出されたウエハ
Ｗの傾斜量（グローバルレベリング量）とファーストシ
ョットの傾斜量との差分、すなわちファーストショット
の残留傾斜量（本第２実施例でのチップレベリング量に
相当）を求め、この残留傾斜量を零とするようにレベリ
ングステージ１４を傾ける。これは、ステップ２１０の
グローバルレベリングではウエハＷの表面全体が投影光
学系ＰＬの結像面とほぼ平行となるように傾けられるも
のであり、グローバルレベリングが行われたウエハＷ上
のファーストショットはその表面が投影光学系ＰＬの結
像面に対して前述の残留傾斜量だけ傾いているためであ
る。従ってステップ２１２では、有効ショット毎にその
残留傾斜量だけレベリングステージ１４を傾ける、チッ
プレベリングが行われることになる。この合焦動作とチ
ップレベリングとによって、ファーストショットの表面
が投影光学系ＰＬの結像面と正確に合致することにな
る。

【００９２】本実施例では、ステップ２０６で全有効シ
ョットについてその光軸方向の位置を計測しているた
め、ステップ２１２ではそのチップレベリングにおい
て、第２の検出手段（レベリングセンサ）を用いること
なく有効ショット毎にその残留傾斜量（チップレベリン
グ量）を計算で求めることができるようになっている。
また、前述の残留傾斜量が所定の許容値以下となってい
れば、スループットの低下を最小限に抑さえるためにレ
ベリングステージ１４を傾けなくても良い。前述したよ
うにファーストショットでは、ステップ２０８で求まる
その傾斜量とグローバルレベリング量との差が残留傾斜
量となるが、ウエハＷ上のセカンドショット以降、例え
ばｎ（２≦ｎ≦Ｎなる整数）番目の有効ショットではそ
の傾斜量と、（ｎ−１）番目の有効ショットの傾斜量と
の差が残留傾斜量となる。ウエハＷ上の各有効ショット
の残留傾斜量は、例えばステップ２０８において、ＭＣ
Ｕ５６で計算されてその内部メモリに記憶される。

【００９３】次のステップ２１４では、図示しない露光
コントローラに制御信号を送出して、レチクルパターン
の投影像をファーストショットに重ね合わせ露光する。

【００９４】次にステップ２１６に進み、ウエハＷ上の
全ての有効ショットに対して重ね合わせ露光が終了した
か否かを判断する。この判断が否定された場合には、ス
テップ２１８に進み、次有効ショット露光の為にその有
効ショットを露光位置に位置決めすべく、ステップ２０
６で決定された座標位置とｘｙステージ１６の現在位置
（干渉系ＩＦＭの計測値）との差だけｘｙステージ１６
を駆動する制御信号をＸＹ−ＤＲＶ７４へ出力してｘｙ
ステージ１６の移動を開始する。

【００９５】ここで、ウエハＷ上のセカンドショット以
降、例えばｎ番目の有効ショットを位置決めするときに
は、（ｎ−１）番目の有効ショットでのチップレベリン
グに伴なってその表面が投影光学系ＰＬの結像面から光
軸ＡＸ方向にずれている。このｎ番目の有効ショットの
表面の結像面からのずれ量（焦点ずれ量）は、内部メモ
リに記憶された各有効ショットの残留傾斜量と隣接する
有効ショット間の中心間距離（ステップピッチ）とから
計算で求めることができる。そこで本実施例では、ステ
ップ２０８においてＭＣＵ５６は有効ショット毎の残留
傾斜量と共に、セカンドショット以降の各有効ショット
の焦点ずれ量を計算してその内部メモリに記憶しておく
ものとする。

【００９６】従って、ステップ２１８では、ｘｙステー
ジ１６を駆動してｎ番目の有効ショットを位置決めする
際、ステップ２０８で内部メモリに記憶された焦点ずれ
量を零とするようにレベリングステージ１４を光軸ＡＸ
方向に沿って駆動すべく、ＭＣＵ５６はその焦点ずれ量
に応じた制御信号をＺ−ＤＲＶ５９に出力する。これに
より、ｎ番目の有効ショットが露光位置に位置決めされ
るまでの間に大まかな合焦が行われる。

【００９７】なお、ステップ２０８において前述した焦
点ずれ量が計算されていない場合には、ステップ２０８
で求まる（ｎ−１）番目の有効ショットの残留傾斜量
（レベリングステージ１４の傾斜量に相当）を用いて、
ステップ２１４、又は２１８においてｎ番目の有効ショ
ットへの移動時に生じる焦点ずれ量を計算しても良い。

【００９８】上述のようにして、ｘｙステージ１６の移
動を開始した後、ステップ２１２に戻り、以後ステップ
２１２→２１４→２１６→２１８→２１２のループが繰
り返されるが、その過程において全ての有効ショットの
露光が終了し、ステップ２１６の判断が肯定されると、
ステップ２２０に進んでウエハをアンロードした後、本
制御ルーチンの処理を終了する。

【００９９】以上説明した第２実施例の露光方法によれ
ば、第１実施例と同様に、チップ毎にレベリング、合焦
動作を行なうにも拘らず、スループットの低下が殆どな
いという効果が得られる他、現ショット領域におけるレ
ベリングステージ１４の傾斜量から次ショット領域での
焦点ずれ量を予測するのではなく、全有効ショットにつ
いて実際に計測したウエハＷ表面の光軸ＡＸ方向の位置
の計測データに基づいて次ショット領域での焦点ずれ量
を実際に演算し、この演算結果に基づいてステップ２１
８において次ショットへの移動中に合焦が行なわれるの
で、実際に露光位置へ位置決めされた時には、より真の
合焦位置状態に近い状態となっている。従って、露光位
置での合焦動作では、第１の検出手段（多点ＡＦ系）に
よって検出されるフォーカスオフセットだけレベリング
ステージ１４を光軸ＡＸ方向へ移動させるか、あるいは
このフォーカスオフセットが所定の許容値以下であれば
レベリングステージ１４を全く移動させることなく、合
焦状態を得ることができる。

【０１００】また、第２実施例では、ステップ２１２で
チップレベリングを行うものとしたが、第２の検出手段
（レベリングセンサ）を用いることなく、ステップ２０
８において各有効ショットの残留傾斜量を計算で求めて
いるので、ウエハＷ上のセカンドショット以降ではステ
ップ２１８においてチップレベリングを行うこともでき
る。すなわち、ｘｙステージ１６のステッピング中に、
前述の焦点ずれ量を零とするためにレベリングステージ
１４を光軸方向に微動するとともに、次有効ショットの
残留傾斜量を零とするためにレベリングステージ１４を
傾けるようにする。これにより、ステップ２１２でのチ
ップレベリングが不用となってスループットを向上させ
ることができる。

【０１０１】さらに、第２実施例では、ステップ２０８
でのウエハＷの傾斜量（グローバルレベルング量）の算
出、及びステップ２１０でのグローバルレベリングを省
略しても良い。この場合、ステップ２１０ではｘｙステ
ージ１６のステッピング中に、ステップ２０８で求めた
ファーストショットの傾斜量を零とするようにレベリン
グステージ１４を傾けるようにする。これにより、グロ
ーバルレベリングが不要となり、かつｘｙステージ１６
のステッピング中にファーストショットのチップレベリ
ングを行うことができるので、スループットを大幅に向
上させることができる。

【０１０２】また、第２実施例ではステップ２１２で第
１の検出手段（多点ＡＦ系）を用いて合焦動作を行うも
のとしたが、ステップ２１２では合焦動作を行わずに、
ステップ２１８において第１の検出手段を用いることな
く合焦動作を行うようにしても良い。すなわちウエハＷ
上のセカンドショット以降、例えばｎ番目の有効ショッ
トでは、ステップ２１８におけるｘｙステージ１６のス
テッピング中に、ステップ２０６で求めたその光軸方向
の位置と（ｎ−１）番目の有効ショットの光軸方向の位
置との差（以下、「残留フォーカスオフセット」とい
う）と、ステップ２０８で求めた有効ショットの焦点ず
れ量とに基づいて、レベリングステージ１４を光軸方向
に微動する。これにより、ｎ番目の有効ショットはその
表面が投影光学系ＰＬの結像面と一致するとともに、ス
テップ２１２での合焦動作が不用となってスループット
を向上させることができる。以上のことから、第２実施
例では前述のごとくグローバルレベリングを省略し、か
つ合焦動作、及びチップレベリングをｘｙステージ１６
のステッピング中に行うシーケンスが最もスループット
が高くなる。

【０１０３】なお、第２実施例ではステップ２１０でグ
ローバルレベリングを行うので、前述の残留フォーカス
オフセットは、各有効ショットの位置データをグローバ
ルレベリング量で補正し、この補正された位置データを
用いて計算している。

【０１０４】また、上記第２実施例では、ステップ２０
６で求めた位置データをそのまま使って有効ショットの
合焦動作を行うものとしたが、１つの有効ショットの光
軸方向の位置を、例えばその有効ショット、及びそれに
隣接する少なくとも１つの有効ショットの各位置データ
を用いて算出しても良い。具体的には、複数の位置デー
タを使った統計演算（最小二乗近似等）によってその有
効ショットの近似面を算出し、この近似面からその光軸
方向の位置を求める、あるいは複数の位置データを平均
化処理、又は加重平均化処理してその光軸方向の位置を
求めれば良い。

【０１０５】また、ウエハＷ上のファーストショットの
合焦動作では、ステップ２０６で求まるその光軸方向の
位置を、ステップ２１０で求めるグローバルレベリング
量で補正し、この補正された位置データに従ってレベリ
ングステージ１４を光軸方向に微動すれば良い。一方、
前述の如くグローバルレベリングを行わない場合には、
ステップ２０６で求めた光軸方向の位置をそのまま使っ
てレベリングステージ１４を光軸方向に微動すれば良
い。

【０１０６】なお、第１、第２実施例では、ステップ１
１２、２１２においてｘｙステージ１６を駆動してウエ
ハＷ上の各ショット領域を露光位置に位置決めすること
で、レチクルパターンの投影像と各ショット領域との重
ね合わせ（アライメント）を行うものとしたが、例えば
ｘｙステージ１６は投影光学系ＰＬのイメージフィール
ド内にショット領域が設定されるようにウエハＷを位置
決めするためだけに用い、干渉計ＩＦＭによって検出さ
れるレチクルパターンの投影像とショット領域とのアラ
イメント誤差（ｘｙステージ１６の現在位置（干渉計Ｉ
ＦＭの計測値）とステップ２０６で求まるショット領域
の座標位置との偏差）はレチクルステージＲＳＴを微動
して補正するようにしても良い。

【０１０７】また、第１、第２実施例では第１の検出手
段として多点ＡＦ系を用いるものとしたが、例えば特開
昭６０−１６８１１２号公報に開示された、ウエハ上の
１点のみにスリットパターンを投影し、そのパターン像
を光電検出する定点ＡＦ系を用いても良い。また、多点
ＡＦ系や定点ＡＦ系は投影光学系ＰＬを介すことなくウ
エハ上の所定点での光軸方向の位置を検出するものであ
るが、投影光学系ＰＬを通してＡＦビームをウエハ上に
照射し、その反射光を投影光学系ＰＬを介して光電検出
する構成であっても構わない。

【０１０８】さらに、前述した多点ＡＦ系や定点ＡＦ系
のような光学センサの代わりに、エアマイクロメータを
用いても良い。

【０１０９】さらに、第１実施例では、第２の検出手段
としてコリメータ方式のレベリングセンサを用いるもの
としたが、前述の多点ＡＦ系や定点ＡＦ系を用いても良
い。特に多点ＡＦ系を用いる場合には、第１の検出手段
との兼用も可能となり、装置構成を簡略化できるといっ
た利点がある。

【０１１０】《第３実施例》この実施例では本発明をス
リットスキャン型（走査型）投影露光装置に適用した例
を、図４〜６を用いて説明する。

【０１１１】図４に、スリットスキャン型投影露光装置
９０の構成を概略的に示す。スリットスキャン型投影露
光装置９０は、レチクルＲのパターン領域の一部をスリ
ット状に照明し、その照明された領域（本文中、照明領
域という）に対してレチクルＲを走査するとともに、投
影光学系ＰＬに関してその照明領域と共役な関係にある
領域（本文中、露光領域という）に対してウエハＷをレ
チクルＲの走査と同期して走査することにより、レチク
ルＲのパターンを逐次ウエハ上に露光する装置である。
この露光装置９０は、図１のステップアンドリピート方
式の露光装置１０の主な構成要素である、照明光学系１
２、投影光学系ＰＬ、可動部材としてのレベリングステ
ージ１４、基板ステージとしてのｘｙステージ１６、第
１の検出手段及び制御系等を含んで構成されている。そ
れゆえ、この露光装置９０について、図１の露光装置１
０と異なる装置構成及び異なる動作のみを説明し、共通
の装置構成及び動作については説明を省略する。

【０１１２】この装置９０の照明光学系１２は、フライ
アイレンズＦＬ、リレーレンズ９２、可動ブラインド９
４、ミラーＭ、リレーレンズ９６、コンデンサレンズ９
８等から構成されており、フライアイレンズＦＬを射出
した照明光ＩＬは紙面に垂直な方向（Ｙ方向）に長く延
びた開口部を有する可動ブラインド９４により制限され
る。このため、レチクルＲ上の照明領域もＹ方向に長く
延びたスリット状となる。

【０１１３】スリットスキャン型投影露光装置９０で
は、露光の間、レチクルステージＲＳＴが走査方向（Ｘ
方向）に移動して、照明領域に対してレチクルＲが走査
される。レチクルステージコントローラＲＳＣは、一回
の走査によりレチクルＲ内の全てのパターンが照明領域
を通過するようにレチクルステージＲＳＴの移動のスト
ロークを制御する。一方、ＸＹステージ１６はレチクル
ステージＲＳＴと同期して逆の方向に移動し、ウエハＷ
を露光領域に対して走査する。レチクルステージＲＳＴ
とＸＹステージ１６の移動速度比は投影光学系ＰＬの縮
小倍率によって決定され、レチクルステージＲＳＴ及び
ＸＹステージ１６の同期移動はレチクルステージコント
ローラＲＳＣ及び主制御ユニット５６により制御され
る。

【０１１４】スリットスキャン型投影露光装置９０で
は、実施例１の露光装置１０と同様に、ウエハＷ表面の
光軸ＡＸ方向の位置変化を光学的に検出する手段とし
て、斜入射光式の多点オートフォーカス系を備える。こ
の多点オートフォーカス系は、実施例１と同様に、第２
の光源２４、コンデンサーレンズ２６、複数の投影スリ
ットを有する絞り２８、コリメータレンズ３０、第１ダ
イクロイックミラー３２、照射対物レンズ３４、受光対
物レンズ３６、第２ダイクロイックミラー３８、コンデ
ンサーレンズ４０、振動ミラー４２、受光スリットを有
する絞り４４及び受光素子４６等から構成されている。
但し、本実施例において、この多点オートフォーカス系
は、後述するように、実施例１における第２の検出手段
であるチップレベリングセンサ６０，６２としても機能
し、ウエハ面の傾斜量も同時に計測することが可能であ
る。

【０１１５】多点オートフォーカス系の絞り２８には、
Ｙ方向に沿って一定間隔で並んだ９個のスリットからな
るスリット列が、Ｘ方向に所定の間隔で５列設けられて
いる。ここで、中央列（第３列）のスリット群の投影光
学系ＰＬによる像の中心は投影光学系ＰＬの光軸ＡＸが
ウエハＷと交差する点に位置する。

【０１１６】図５に、この絞り２８により照明されたウ
エハＷ上のショット領域ＳＨの平面図を概略的に示し
た。図中、投影光学系ＰＬの円形の照明視野ＩＦに内接
し且つ走査方向と直交する方向（Ｙ方向）に延びた矩形
の露光領域ＥＦ内に、レチクルＲのパターンが露光され
る。この露光領域ＥＦに対して走査方向（Ｘ方向）にウ
エハＷのショット領域ＳＨが走査される。上記多点オー
トフォーカス系により、図中の上方に位置し且つＹ方向
に並列した第１列の計測点ＡＦ１１〜１９、第２列の計
測点ＡＦ２１〜２９、露光領域ＥＦ内の第３列の計測点
ＡＦ３１〜３９、第４列の計測点ＡＦ４１〜４９、及び
第５列の計測点ＡＦ５１〜５９に、それぞれ、上記絞り
２８の５列のスリットパターンの像が投影される。上記
５列のスリット列を有する絞り２８に対応して受光器４
６には５列×９個の受光素子（図示しない）が設置され
ており、それらの受光素子上に、前記計測点に投影され
たスリットパターンの像が再結像される。各受光素子で
検出された信号は、実施例１と同様にして、セレクタ回
路５２及びＰＳＤ５４で同期検波されて、ショット領域
ＳＨ上の各計測点ＡＦ１１〜ＡＦ５９のフォーカス位置
に対応する４５個のフォーカス信号を生成する。これら
の４５個のフォーカス信号のうちのいくつかのフォーカ
ス信号を用いてウエハの露光面の傾斜角及び平均的なフ
ォーカス位置を算出することができる。図５中の計測点
のうち、ウエハＷの走査方向に応じて、フォーカス位置
を計測する点を適宜選択することができる。例えば、図
５に示すように、ウエハＷを露光領域ＥＦに対して−Ｘ
方向に走査する場合には、第３列及び第４列のみの計測
点ＡＦ３１〜３９及びＡＦ４１〜４９に光スポットを照
射してフォーカス位置を検出することができる。一方、
ウエハＷを露光領域ＥＦに対してＸ方向に走査する場合
には、第２列及び第３列のみの計測点ＡＦ２１〜２９及
びＡＦ３１〜３９に光スポットを照射してフォーカス位
置を検出することができる。この場合、偶数番または奇
数番だけの計測点を光スポットで照射してもよい。ウエ
ハＷ（ショット領域ＳＨ）の露光面の傾斜角は、上記複
数の計測点におけるフォーカス位置情報から走査方向及
び非走査方向における傾斜角に分けてそれぞれ算出する
ことができる。計算方法の詳細は特開平６−２８３４０
３号を参照することができる。

【０１１７】次に、露光装置９０におけるスリットスキ
ャン方式の露光動作について簡単に説明する。最初に、
レチクルＲ及びウエハＷがレチクルステージＲＳＴ及び
ＸＹステージによって露光開始位置（ステージ助走開始
位置）に位置決めされる。この露光開始位置では、ファ
ーストショットと露光領域ＥＦとが所定の間隔で隔てら
れており、この間隔はウエハＷがＸＹステージにより等
速度（一定速度）で移動するまでの助走距離として設け
られている。次いで、両ステージが同期して移動（助
走）を開始し、ともに等速度の移動速度に達した後に、
ショット領域が露光領域内に入り、露光が始まる。露光
の間、照明領域内で照明されたレチクルＲのパターン
が、順次、投影光学系ＰＬによって露光領域内にあるシ
ョット領域に転写される。照明領域に対するレチクルＲ
のパターンの一回の走査により、レチクルＲパターン全
体が一つのショット領域に転写（露光）される。一回の
走査露光が終了すると、ＸＹステージ１６はステップア
ンドリピート方式の露光装置１０と同様にステッピング
動作により次のショット領域ＳＨにウエハＷを移動す
る。次のショット領域ＳＨの露光開始位置にウエハＷが
位置決められた後、レチクルステージＲＳＴは、前回の
走査方向と逆の方向に移動（助走）を開始し、それと同
期してＸＹステージ１６もレチクルステージＲＳＴと逆
の方向に移動（助走）を開始する。そして、前記のよう
に両ステージがともに等速度に達した後に、走査露光を
実行する。このようにレチクルステージＲＳＴは、一回
の往復運動を行うことによって、ウエハＷ上の２つのシ
ョット領域を露光することになる。

【０１１８】上記スリットスキャン方式の露光が行われ
ている間、ウエハＷは図５に示した計測点上でスリット
状の複数のスポットによりフォーカス位置が連続的に計
測される。例えば、ウエハＷの走査方向が−Ｘ方向なら
ば、ショット領域ＳＨの前縁部が露光領域ＥＦにさしか
かる前に計測点ＡＦ４１〜４９で該前縁部のフォーカス
位置及び傾斜角が計測（先読み）される。そして、各計
測点でのフォーカス位置の計測結果はＸＹステージの移
動（ウエハＷの走査方向の位置変化）に伴ってＰＳＤ５
４から逐次出力され、ＸＹステージの走査方向（Ｘ及び
−Ｘ方向）の座標及び非走査方向（Ｙ及び−Ｙ方向）の
計測点座標よりなる２次元のマップとして主制御系５６
内の記憶装置内に記憶される。このように記憶された計
測結果を用いて、露光時のウエハフォーカス位置及び傾
斜角が算出される。次いで、フォーカス位置が計測され
たショット領域の前縁部が露光領域ＥＦにさしかかった
ときに、上記算出されたフォーカス位置及び傾斜角に基
づいてレベルリングステージ１４が駆動される。すなわ
ち、スリットスキャン型投影露光装置９０では、走査露
光中に、露光領域ＥＦの直前にある計測点でフォーカス
位置及び傾斜角が計測され（先読み）、計測が行われた
ショット上の地点が露光領域ＥＦ内に入ったときにその
計測されたフォーカス位置及び傾斜角に基づいて算出さ
れたウエハＷの光軸方向の移動量及びレベリング量でレ
ベリングステージ１４が駆動される。

【０１１９】さらに、ショット領域が露光領域ＥＦ内に
存在するときに、ウエハＷが上記算出結果に基づいて好
適なフォーカス位置及び傾斜角に調整されているかを第
３列の計測点ＡＦ３１〜３９からのフォーカス位置及び
傾斜角の実測結果から確認することができる。フォーカ
ス位置及び傾斜角が所定の範囲内になければ、第３列の
計測点ＡＦ３１〜３９からの計測結果に基づいて合焦及
びレベリングを補正するようにレベリングステージ１４
の動作を再調整することもできる。

【０１２０】上記スリットスキャン方式において走査露
光中に露光領域を含めたウエハＷ上の複数の計測点上で
フォーカス位置を連続的に計測し、レベリングステージ
等で合焦及びレベリング調整を行う技術は、出願人によ
る特開平６−２８３４０３号公報にすでに開示されてお
り、詳細はその公報を参照することができる。

【０１２１】次に、ＭＣＵ５６の主要な制御アルゴリズ
ムを示す図６のフローチャートに沿って本実施例の露光
装置９０によるスリットスキャン方式の露光方法につい
て、説明する。このフローチャートがスタートするの
は、実施例１及び２の場合と同様に、図示しない操作部
からの露光開始指示コマンドがＭＣＵ５６に入力された
時である。なお、この実施例においても、ファーストシ
ョットを位置決めするまでのステップ３００〜３１０は
実施例１（図２）のステップ１００〜１１０と同様であ
るので説明を省略する。

【０１２２】ステップ３１２では、ファーストショット
がＸＹステージ１６により露光開始位置に位置決めされ
る。

【０１２３】次のステップ３１３では、ＸＹステージ１
６とレチクルステージＲＳＴとの同期移動が開始され、
照明領域内にあるレチクルＲのパターンが露光領域内の
ショット領域に露光されつつ、レベリング及び合焦が行
なわれる。具体的には、前記のように、ウエハＷの走査
方向が−Ｘ方向ならば露光領域ＥＦの直前にある第４列
の計測点ＡＦ４１〜４９及び第３列の計測点ＡＦ３１〜
３９でフォーカス位置及び傾斜角を予め計測し、計測点
ＡＦ４１〜４９で計測が行われたショット上の地点が露
光領域ＥＦ内に入ったときにその計測されたフォーカス
位置及び傾斜角に基づいて合焦及びレベリングをレベリ
ングステージ１４により実行する。この動作を一つのシ
ョット領域の走査が終了するまで行う。これにより、走
査露光中のファーストショットの表面の各点が投影光学
系ＰＬの結像面と正確に合致する。すなわちファースト
ショット表面がその全面に渡って投影光学系ＰＬの焦点
深度内に設定された状態で、露光が実行されることにな
る。

【０１２４】次のステップ３１４では、露光終了時のレ
ベリングステージ１４の傾斜量に基づいて次ショットへ
移動したとき生じる焦点ずれ量を算出し、図示しない内
部メモリに記憶する。ここで露光終了時のレベリングス
テージ１４の傾斜量は、多点オートフォーカス系による
計測結果による露光終了時のレベリングステージ１４の
傾斜量（角）を用いることができる。あるいは、レベリ
ングステージ１４を駆動するアクチュエータ（図示しな
い）の移動量等から得られたレベリングステージ１４の
実際の傾斜量を用いてもよい。

【０１２５】次に、ステップ３１６に進んで露光すべき
全てのショットの露光を終了したか否かを判断する。こ
の判断が否定された場合には、ステップ３１８に進み、
次ショット領域を露光開始位置に位置決めするため、Ｍ
ＣＵ５６はステップ３０６で決定された位置に対応する
量だけｘｙステージ１６を駆動すべく制御信号をＸＹ−
ＤＲＶ７４へ出力してｘｙステージ１６の移動を開始す
る。この際に、前記ステップ３１４で内部メモリに記憶
された焦点ずれ量分だけレベリングステージ１４を光軸
ＡＸ方向に沿って駆動すべく、制御信号をＺ−ＤＲＶ５
９に出力する。これにより、次ショットの露光開始位置
への位置決めが終了するまでの間に、大まかな合焦が行
なわれる。

【０１２６】その後、ステップ３１２に戻り、以後ステ
ップ３１２→３１３→３１４→３１６→３１８→３１２
のループが繰り返されるが、その過程において全てのシ
ョットの露光が終了し、ステップ３１６の判断が肯定さ
れると、ステップ３２０に進んでウエハをアンロードし
た後、本制御ルーチンの処理を終了する。

【０１２７】以上説明した本第３実施例の走査型露光方
法では、ステップ３１０においてウエハＷ全体の傾斜調
整（グローバルレベリング）がおこなれた後に、ステッ
プ３１４においてチップレベリングが行なわれるので、
チップレベリングの際には、極僅かな傾斜補正を行なう
だけで良く、また、ステップ３１８において次ショット
への移動中に大まかな合焦が行なわれるので、実際に次
ショットが露光位置に位置決めされた時には、レベリン
グステージ１４を極く僅かな量だけ光軸ＡＸ方向へ移動
させるか全く移動させることなく、合焦状態を得ること
ができる。従って、ショット領域毎にレベリング、合焦
動作を行なうにも拘らず、スループットの低下が殆どな
いという効果がある。

【０１２８】上記スリットスキャン型露光装置において
は、レチクルＲの走査のためにレチクルステージＲＳＴ
が走査方向に移動するため、レチクルＲの光軸方向位置
が変動し、その結果、投影光学系ＰＬによるレチクルＲ
パターンの像面の光軸方向位置が変動する可能性があ
る。この問題に対処するために、本実施例では、予め、
レチクルステージＲＳＴを移動して、レチクルＲの上下
動による像面の光軸方向位置の変動分をレチクルステー
ジＲＳＴの走査方向位置毎に計算または測定しておく。
この際、レチクルステージＲＳＴの位置をそれに同期し
て移動するＸＹステージの座標系の位置に変換して、像
面の光軸方向位置の変動分を変換した座標位置とともに
主制御系５６の記憶装置に記憶する。そしてその走査方
向の位置毎に記憶された像面の光軸方向位置の変動分
で、ステップ３１３において多点オートフォーカス系で
走査方向の位置毎に計測されたフォーカス位置をそれぞ
れ補正することができる。また、ステップ３１４におい
て演算した焦点ずれ量をレチクルＲの上下動による像面
の光軸方向位置の変動分で補正することができる。ステ
ップ３１４の場合、像面の光軸方向位置の変動分は、レ
チクルＲのパターンにおける走査方向の２つの端部のう
ち、走査開始側の端部位置に対応する像面の光軸方向位
置の変動分の値を採用する。これは、レチクルＲは往復
運動によって２つのショット領域を転写するために、レ
チクルＲのパターンの走査開始位置（端部）はレチクル
Ｒの走査方向（Ｘ方向、−Ｘ方向）に応じて変化するか
らである。上記のようにして走査型露光におけるレチク
ルステージＲＳＴの移動のために発生する像面の変動に
よる焦点位置のずれを有効に補正することができる。

【０１２９】レチクルステージ上にオートフォーカス
（ＡＦ）センサを載置して、レチクルＲの上下動をリア
ルタイムに計測してもよい。そしてこの計測結果をレベ
リングステージ１４系にフィート゛バックしてレチクル
Ｒのパターンの像面の光軸方向位置の変動を補正するこ
とができる。また、レチクルステージ上に新たなレチク
ルＺ方向移動ステージ（ＲＺステージ）を設けて、この
計測結果に基づいてＲＺステージを上下動させることに
よりレチクルＲのパターンの像面の光軸方向位置の変動
を補正してもよい。

【０１３０】第３実施例の走査型露光装置及び走査型露
光方法に、前記の第２実施例及びその変形例を適用する
こともできる。

【０１３１】なお、上記各実施例では重ね合わせ露光を
前提として説明を行ったが、第１層目のレチクルパター
ンをウエハ上に順次転写する場合にも本発明をそのまま
適用できることは勿論である。

【０１３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るステッ
プアンドリピート方式の露光方法及びその装置によれ
ば、感光基板上のショット領域の露光位置への位置決め
のための感光基板の移動中にレベリング及び合焦動作の
一部がなされ、各露光位置では短時間にレベリング及び
合焦動作を行なうことができることから、スループット
を極端に低減させることなく、露光位置毎に高精度のレ
ベリング、合焦動作を行なうことができるという従来に
ない優れた効果がある。また、本発明に係るスリットス
キャン方式の露光方法及びその装置によれば、感光基板
上のショット領域の露光開始位置への位置決めのための
感光基板の移動中にレベリング及び合焦動作の一部がな
され、走査露光中に露光領域においてレベリング及び合
焦動作を行なうことができることから、スループットを
極端に低減させることなく、露光位置毎に高精度のレベ
リング、合焦動作を行なうことができるという従来にな
い優れた効果がある。

【０１３３】特に、請求項２記載の露光方法では、感光
基板上のショット領域内に凸凹（段差）が存在しても、
その凸凹によらず感光基板の傾斜量を正確に求めること
ができ、グローバルレベリングの精度向上が期待できる
という効果がある。

【０１３４】また、請求項３記載の露光方法では、感光
基板上の全てのショット領域の位置を決定するための統
計的手法を採用したグローバルアライメント、いわゆる
エンハンストグローバルアライメントの対象となる複数
のショット領域（ＥＧＡショット）の計測動作の一部と
してそのＥＧＡショットについて焦点位置検出を加える
だけで、第２の工程においてグローバルレベリングが行
なわれ、各露光位置では短時間でレベリングが完了する
という利点がある。

【０１３５】また、請求項４記載の露光方法によれば、
上記請求項１〜３の場合に比較して各露光位置ではより
短時間で合焦動作が完了するという効果がある。

【０１３６】更に、請求項５記載の露光方法によれば、
露光位置での傾斜検出が不要となり、請求項４の場合に
比較してもより一層短時間でレベリングが可能となると
いう効果がある。

【０１３７】更に、請求項７記載の露光方法によれば、
走査型露光に特有のマスクの上下位置の変動に伴う投影
光学系による像面の光軸方向の位置ずれを有効に補正す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係るステップアンドリピート型の
露光装置の構成を概略的に示す図である。

【図２】図１のＭＣＵの主要な制御アルゴリズムを示す
フローチャートである。

【図３】第２実施例に係るＭＣＵの主要な制御アルゴリ
ズムを示すフローチャートである。

【図４】第３実施例に係るスリットスキャン型の露光装
置の構成を概略的に示す図である。

【図５】第３実施例の露光装置の多点オートフォーカス
系によるウエハＷの上での計測点を示す概念図である。

【図６】図４のスリットスキャン型の露光装置のＭＣＵ
の主要な制御アルゴリズムを示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１０ ステップアンドリピート型露光装置 １４ レベリングステージ（可動部材） １６ ｘｙステージ（基板ステージ） ５６ ＭＣＵ ９０ スリットスキャン型露光装置 ９４ 可動ブラインド Ｒ レチクル（マスク） ＩＬ 照明光 Ｗ ウエハ（感光基板） ＰＬ 投影光学系 ＲＳＴ レチクルステージ ＥＦ 露光領域 ＳＨ ショット領域 ＡＦ 計測点

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクに形成されたパターンを投影光学
   系を介して感光基板上の複数のショット領域の各々に順
   次転写するステップアンドリピート方式の露光方法にお
   いて、 前記感光基板上の複数の計測点の各々における前記投影
   光学系の光軸方向の位置を計測する第１の工程と；前記
   複数のショット領域の１つを前記投影光学系のイメージ
   フィールド内に位置決めするための前記感光基板の移動
   中に、前記計測結果に基づいて前記投影光学系の像面と
   前記感光基板の表面との相対的な傾斜を補正する第２の
   工程と；前記投影光学系の像面に対する前記１つのショ
   ット領域の表面の傾斜量と焦点ずれ量とを検出し、該検
   出結果に基づいて前記感光基板を傾けるとともに前記光
   軸方向に移動する第３の工程と；前記マスクパターンを
   前記１つのショット領域に転写するとともに、前記第３
   の工程での前記感光基板の傾斜量に基づいて、次にマス
   クパターンを転写すべき前記１つのショット領域とは別
   のショット領域の表面の前記投影光学系の像面からの位
   置ずれ量を求める第４の工程と；前記別のショット領域
   を前記投影光学系のイメージフィールド内に位置決めす
   るための前記感光基板の移動中に、前記求められた位置
   ずれ量に応じた量だけ前記感光基板を前記光軸方向に移
   動する第５の工程と；を含むことを特徴とする露光方
   法。
2. 【請求項２】 前記第１の工程において、感光基板上の
   計測点は、少なくとも３つのショット領域の各々の同一
   位置に設定されることを特徴とする請求項１記載の露光
   方法。
3. 【請求項３】 前記第１の工程は、前記感光基板上のい
   くつかのショット領域の各々に付設されたアライメント
   マークの位置を計測する工程と、該計測された複数の位
   置を統計処理することにより前記感光基板上の全てのシ
   ョット領域の位置を決定する工程とを含み、 前記計測点が設定される少なくとも３つのショット領域
   は、前記アライメントマークの位置が計測されるいくつ
   かのショット領域に含まれることを特徴とする請求項２
   記載の露光方法。
4. 【請求項４】 前記第１の工程において、前記感光基板
   上の計測点は前記マスクのパターンを転写可能な全ての
   ショット領域の各々に設定されるとともに、該各ショッ
   ト領域内の計測点はプロセス段差が比較的小さくなる位
   置に定められ、 前記第４の工程において、前記別のショット領域の表面
   の前記投影光学系の像面からの位置ずれ量を求める際
   に、前記第１の工程で得られたショット領域間の偏差を
   用いることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
5. 【請求項５】 前記マスクのパターンを前記感光基板上
   のショット領域に転写するのに先立ち、該ショット領域
   の表面を前記投影光学系の像面に合致させる際に、前記
   第１の工程で得られた全てのショット領域の位置情報の
   うち、当該ショット領域に隣接するショット領域の位置
   情報を用いて前記感光基板を傾けることを特徴とする請
   求項４記載の露光方法。
6. 【請求項６】 マスクを照明しながら、該マスク上の照
   明領域に対して該マスクを走査するとともに、上記照明
   領域と投影光学系に関して共役な露光領域に対して感光
   基板を前記マスクの走査に同期して走査することによ
   り、上記マスクのパターンを上記投影光学系を介して感
   光基板の複数のショット領域上に順次露光する走査型露
   光方法において、 前記感光基板上の複数の計測点の各々における前記投影
   光学系の光軸方向の位置を計測する第１の工程と；前記
   複数のショット領域の１つを露光開始位置に位置決めす
   るための前記感光基板の移動中に、前記計測結果に基づ
   いて前記投影光学系の像面と前記感光基板の表面との相
   対的な傾斜を補正する第２の工程と；前記感光基板の１
   つのショット領域と前記マスクとを同期して走査露光し
   ながら、前記投影光学系の像面に対する前記１つのショ
   ット領域の表面の傾斜量と焦点ずれ量とを検出し、該検
   出結果に基づいて前記露光領域における前記１つのショ
   ット領域の表面が前記投影光学系の像面と平行になると
   ともに前記投影光学系の焦点位置と一致するように前記
   感光基板を傾けるとともに前記光軸方向に移動する第３
   の工程と；前記１つのショット領域の走査露光終了時の
   前記感光基板の傾斜量に基づいて、次にマスクパターン
   を転写すべき前記１つのショット領域とは別のショット
   領域の表面の前記投影光学系の像面からの位置ずれ量を
   求める第４の工程と；前記別のショット領域を前記露光
   開始位置に位置決めするための前記感光基板の移動中
   に、前記求められた位置ずれ量に応じた量だけ前記感光
   基板を前記光軸方向に移動する第５の工程と；を含むこ
   とを特徴とする露光方法。
7. 【請求項７】 前記マスクの走査の間に生じるマスクの
   光軸方向における位置変動による前記投影光学系の像面
   の光軸方向の位置の変動分を、上記第３の工程における
   前記検出結果に基づいて前記感光基板を前記光軸方向に
   移動するための移動量に取り込み、且つ上記第４の工程
   における前記投影光学系の像面からの位置ずれ量に取り
   込むことを特徴とする請求項６に記載の露光方法。
8. 【請求項８】 マスクに形成されたパターンの像を感光
   基板上に投影する投影光学系を有し、前記マスクのパタ
   ーン像を前記感光基板上の複数のショット領域の各々に
   順次転写するステップアンドリピート方式の露光装置に
   おいて、 前記感光基板を保持して、前記投影光学系の光軸方向に
   移動するとともに、前記投影光学系の像面に対して傾斜
   可能な可動部材と；該可動部材を載置して、前記投影光
   学系の光軸と垂直な面内で２次元移動する基板ステージ
   と；前記感光基板表面の前記投影光学系の光軸方向の位
   置を光学的に検出する第１の検出手段と；前記投影光学
   系の像面に対する前記感光基板上のショット領域の表面
   の傾斜を光学的に検出する第２の検出手段と；前記第１
   の検出手段を用いて前記感光基板上の複数の計測点の各
   々における前記光軸方向の位置を計測し、該計測された
   複数の位置に基づいて前記可動部材を傾けることによ
   り、前記投影光学系の像面と前記感光基板の表面との相
   対的な傾斜を補正する第１のレべリング手段と；前記基
   板ステージの移動位置をモニタしつつ前記感光基板上の
   複数のショット領域が前記マスクのパターン像で順次露
   光されるように前記基板ステージの移動位置を制御する
   第１の制御手段と；前記傾斜補正された感光基板上の１
   つのショット領域の表面が前記投影光学系の焦点位置に
   一致するように、前記第１の検出手段の出力に基づいて
   前記可動部材を駆動する合焦手段と；前記１つのショッ
   ト領域の表面が前記投影光学系の像面と平行になるよう
   に、前記第２の検出手段の出力に基づいて前記可動部材
   を駆動する第２のレべリング手段と；前記第２のレベリ
   ング手段によって駆動される前記感光基板上のショット
   領域の表面の傾斜量に基づいて、次にマスクパターンを
   転写すべき前記１つのショット領域とは別のショット領
   域の表面の前記投影光学系の像面からの位置ずれ量を求
   め、前記別のショット領域を露光位置に位置付けるため
   に前記第１の制御手段による前記基板ステージの移動中
   に、前記位置ずれ量に応じた量だけ前記感光基板を前記
   光軸方向に移動するように前記可動部材の移動を制御す
   る第２の制御手段と；を備えたことを特徴とする露光装
   置。
9. 【請求項９】 マスク上の照明領域に対して該マスクを
   走査するマスクステージと、前記マスク上のパターンの
   像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記照明領域
   と前記投影光学系に関して共役な露光領域に対して前記
   感光基板を前記マスクの走査と同期して走査する２次元
   移動可能な基板ステージとを備え、前記感光基板上の複
   数のショット領域を順次露光する走査型露光装置であっ
   て、 前記２次元移動可能な基板ステージ上に設置され、且つ
   前記感光基板を保持したまま前記投影光学系の光軸方向
   に移動するとともに前記投影光学系の像面に対して傾斜
   可能な可動部材と；前記感光基板表面の前記投影光学系
   の光軸方向の位置及び前記投影光学系の像面に対する傾
   斜を光学的に検出する検出手段と；前記検出手段を用い
   て前記感光基板上の複数の計測点の各々における前記光
   軸方向の位置を計測し、該計測された複数の位置に基づ
   いて前記可動部材を傾けることにより、前記投影光学系
   の像面と前記感光基板の表面との相対的な傾斜を補正す
   る第１のレべリング手段と；前記基板ステージの移動位
   置をモニタしつつ前記感光基板上の複数のショット領域
   が前記マスクのパターン像で順次露光されるように前記
   基板ステージの移動位置を制御する第１の制御手段と；
   前記感光基板の１つのショット領域と前記マスクとが同
   期して走査されている間に、前記露光領域内に存在する
   該１つのショット領域の表面が前記投影光学系の焦点位
   置に一致し且つ前記投影光学系の像面と平行になるよう
   に、前記検出手段の出力に基づいて前記可動部材を駆動
   する第２のレべリング手段と；前記第２のレベリング手
   段によって駆動された前記感光基板上のショット領域の
   表面の走査露光終了時の傾斜量に基づいて、次にマスク
   パターンを転写すべき前記１つのショット領域とは別の
   ショット領域の表面の前記投影光学系の像面からの位置
   ずれ量を求め、前記別のショット領域を露光開始位置に
   位置付けるために前記第１の制御手段による前記基板ス
   テージの移動中に、前記位置ずれ量に応じた量だけ前記
   感光基板を前記光軸方向に移動するように前記可動部材
   の移動を制御する第２の制御手段と；を備えたことを特
   徴とする走査型露光装置。