JPH0864506A

JPH0864506A - 走査露光方法

Info

Publication number: JPH0864506A
Application number: JP6201947A
Authority: JP
Inventors: Shinji Wakamoto; 信二若本; Kazuaki Suzuki; 一明鈴木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-08-26
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1996-03-08
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: JP3371406B2

Abstract

(57)【要約】【目的】スキャン露光方式で露光する際に、ウエハが
走査されていても小さい追従誤差でオートフォーカスを
かけると共に、ウエハが加速区間を通過する前にオート
フォーカスを動作させる。【構成】スリット状の露光領域２２に対して走査方向
に手前側の先読み領域２４Ｂでウエハ上のフォーカス位
置を検出し、この検出結果に基づいてオートフォーカス
を行う。ウエハの走査開始位置での露光領域２２とショ
ット領域２３との間隔、即ち加速区間２８の幅をＬａ
ｃ、露光領域２２と先読み領域２４Ｂとの間隔をＬｐと
して、幅Ｌａｃを間隔Ｌｐ以上に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレチクル及びウ
エハを同期して投影光学系に対して走査することによ
り、レチクル上のパターンをウエハ上のショット領域に
逐次露光する所謂スリットスキャン方式、又はステップ
・アンド・スキャン方式等の投影露光装置で露光を行う
場合に適用して好適な投影露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をリソグラフィ技術を用いて製造する際に使用
される投影露光装置においては、レチクル（又はフォト
マスク等）のパターンを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）上に投影する投影光学
系に対する負担を重くすることなく、より大きなレチク
ルのパターンをウエハ上に露光するために、レチクルと
ウエハとを投影光学系に対して同期して走査することに
より露光を行うスキャン露光方式が注目されている。ス
キャン露光方式には、所謂スリットスキャン方式の他
に、ステッピング移動とスリットスキャンとを組み合わ
せた所謂ステップ・アンド・スキャン方式等がある。

【０００３】一般に投影露光装置では、解像度を高くす
るために投影光学系による投影像の焦点深度が浅くなっ
ており、ウエハの表面を投影光学系の結像面に合わせ込
むオートフォーカスが重要になっている。通常の一括露
光方式の場合のオートフォーカスは、ウエハ上の露光領
域内の所定の計測点での投影光学系の光軸方向の位置
（フォーカス位置）を計測し、この計測値を結像面の位
置に合わせることで行われる。そして、スキャン露光方
式の投影露光装置においても、走査露光方式で露光する
際に、連続してオートフォーカスをかける必要がある。

【０００４】また、ステップ・アンド・スキャン方式の
投影露光装置では、ウエハ上の各ショット領域に対して
それぞれ走査露光方式で露光が行われると共に、各ショ
ット領域への露光の間にはウエハのステッピングが行わ
れる。この場合、従来は、ウエハ上の露光対象とするシ
ョット領域の非走査方向（ウエハの走査方向に垂直な方
向）への位置決めは、その露光対象とするショット領域
への露光が開始されるまでに終了していればよかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにスキャン
露光方式の投影露光装置でも、走査露光中に連続してオ
ートフォーカスをかける必要がある。しかしながら、ス
キャン露光方式の場合には、ウエハが投影光学系に対し
て所定の走査方向に走査されるため、単にウエハ上のス
リット状の露光領域内でのみフォーカス位置を計測し、
この計測結果に基づいてウエハの高さを調整したので
は、オートフォーカス機構の応答速度に所定の上限があ
ることから、ウエハの表面と結像面との間に追従誤差が
生ずる恐れがある。そのため、ウエハが走査されていて
も追従誤差が生じないようにオートフォーカスをかける
ことが望まれている。

【０００６】更に、ウエハ上のフォトレジスト等の感光
材料には適正露光量があり、スキャン露光方式では、照
明光の照度、及びスリット状の露光領域の幅が決ってい
ると、その適正露光量を得るための走査速度は所定の値
に定まる。従って、ウエハに走査露光方式で露光を行う
際には、ウエハがその所定の走査速度になるまでに所定
の加速区間（助走区間）が必要であり、少なくともその
加速区間を通過する前にオートフォーカスがかかること
が望ましい。

【０００７】また、ステップ・アンド・スキャン方式の
投影露光装置の場合、従来はウエハ上の所定のショット
領域に走査露光方式で露光を行う直前までウエハが非走
査方向に移動している場合があった。このようにウエハ
が非走査方向に移動していると、オートフォーカスの追
従誤差が生ずる恐れがあるため、その追従誤差が生じな
いようにすることが望ましい。

【０００８】また、ステップ・アンド・スキャン方式の
投影露光装置では、走査露光時のウエハの移動速度（走
査速度）に比べてステッピング時のウエハの移動速度は
かなり大きいため、ステッピング時のオートフォーカス
動作によりウエハが不安定に振動する等の恐れがあっ
た。本発明は斯かる点に鑑み、スキャン露光方式で露光
する際に、ウエハが走査されていても小さい追従誤差で
オートフォーカスをかけることができると共に、ウエハ
が加速区間を通過する前にオートフォーカスが動作する
ような投影露光方法を提供することを目的とする。

【０００９】また、本発明は、ウエハが非走査方向に移
動することに起因するオートフォーカスの追従誤差が生
じないようにすることを目的とする。更に、本発明はス
テップ・アンド・スキャン方式で露光する際に、ウエハ
が高速にステッピング移動したときでもオートフォーカ
ス動作によりウエハが不安定にならないような投影露光
方法を提供することをも目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光方
法は、所定の照明光のもとでマスク（Ｒ）上のパターン
の像を感光性の基板（Ｗ）上に投影する投影光学系
（９）を有し、この投影光学系の光軸に垂直な第１の方
向にマスク（Ｒ）を走査するのと同期して、基板（Ｗ）
をその第１の方向に対応する第２の方向に走査すること
により、マスク（Ｒ）のパターンを逐次基板（Ｗ）上の
所定のショット領域（２３）に露光する投影露光方法に
おいて、基板（Ｗ）上の投影光学系（１３）による露光
領域（２２）に対してその第２の方向の手前側の先読み
領域（２４Ｂ）で投影光学系（１３）の光軸方向の位置
を計測し、この計測結果に基づいて基板（Ｗ）のその光
軸方向の位置を調整するに際し、基板（Ｗ）を走査開始
位置に移動させたときに（図４の状態）その先読み領域
（２４Ｂ）をその所定のショット領域（２３）とその露
光領域（２２）との間に位置させるものである。

【００１１】この場合、マスク（Ｒ）のパターンを基板
（Ｗ）上に露光するためにその基板の走査を開始した
後、その先読み領域（２４Ｂ）がその所定のショット領
域（２３）に達する前に基板（Ｗ）のその第２の方向
（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）の位置決めが終了
していることが望ましい。また、その所定のショット領
域（２３）への露光が終了した直後に基板（Ｗ）のその
光軸方向への位置調整を停止し、基板（Ｗ）上の次のシ
ョット領域への露光のためにその基板をその第２の方向
で次の走査開始位置に位置決めし、且つその基板のその
第２の方向に直交する方向への位置決めが終了した後、
その基板のその光軸方向への位置調整を開始することが
望ましい。

【００１２】

【作用】斯かる本発明によれば、基板（Ｗ）上の露光領
域（２２）に対して第２の方向（走査方向）の手前側の
先読み領域（２４Ｂ）で投影光学系の光軸方向の位置
（フォーカス位置）が検出され、この検出結果に基づい
て基板（Ｗ）の露光領域（２２）でのフォーカス位置が
調整される。従って、オートフォーカス機構の応答速度
に所定の上限があり、且つ基板（Ｗ）が走査されていて
も、高い追従精度でオートフォーカスが行われる。ま
た、オートフォーカスと同時に、基板（Ｗ）の表面の傾
斜角を結像面の傾斜角に合わせ込むオートレベリングを
も行うことができる。

【００１３】また、基板（Ｗ）を所定の一定の走査速度
まで加速するには、図４に示すように所定の幅Ｌａｃの
加速区間が必要である。そして、走査開始時点でその先
読み領域（２４Ｂ）がその加速区間内に入っていると、
即ち、その先読み領域（２４Ｂ）が基板（Ｗ）上のショ
ット領域（２３）と露光領域（２２）との間に入ってい
ると、ショット領域（２３）が加速区間を通過して露光
領域（２２）に入る際に、正確にオートフォーカスがか
けられる。

【００１４】次に、例えば図４において、基板が非走査
方向（Ｙ方向）にステッピングされていて、先読み領域
（２４Ｂ）がショット領域（２３）に入った状態でも、
まだショット領域（２３）がＹ方向にも移動している
と、先読み領域（２３）で得られたフォーカス位置の情
報が本来の計測点でのフォーカス位置の情報ではなくな
っているため、正確にオートフォーカスをかけることが
できない。それを避けるためには、先読み領域（２４
Ｂ）がショット領域（２３）に入る前に基板の非走査方
向（Ｙ方向）への位置決め（ステッピング）が終了して
いればよい。

【００１５】また、その所定のショット領域（２３）へ
の露光が終了した直後にその基板（Ｗ）のフォーカス位
置の調整（オートフォーカス）を停止した場合には、そ
の後基板（Ｗ）が走査露光時と比べて高速にステッピン
グして、検出されるフォーカス位置の変動量が大きくな
っても、基板（Ｗ）が不安定に振動することがない。そ
の後、基板（Ｗ）の走査方向への走査が開始され、且つ
非走査方向へのステッピングが終了してからオートフォ
ーカスを開始する場合には、基板（Ｗ）の移動速度は露
光時の走査速度程度以下であるため、安定にオートフォ
ーカスが行われる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。本実施例はステップ・アンド・スキャン方
式の投影露光装置での露光方法に本発明を適用したもの
である。図１は、本実施例で使用される投影露光装置を
示し、この図１において、レチクルＲは光源１と、照明
光整形光学系２〜リレーレンズ７よりなる照明光学系と
により長方形のスリット状の照明領域２１により均一な
照度で照明され、スリット状の照明領域２１内のレチク
ルＲの回路パターン像が投影光学系９を介してウエハＷ
上に転写される。光源１としては、ＡｒＦエキシマレー
ザ若しくはＫｒＦエキシマレーザ等のエキシマレーザ光
源、金属蒸気レーザ光源、又はＹＡＧレーザの高調波発
生装置等のパルス光源、又は水銀ランプと楕円反射鏡と
を組み合わせた構成等の連続光源が使用できる。

【００１７】パルス光源の場合、露光のオン又はオフは
パルス光源用の電源装置からの供給電力の制御により切
り換えられ、連続光源の場合、露光のオン又はオフは照
明光整形光学系２内のシャッタにより切り換えられる。
但し、本実施例では後述のように可動ブラインド（可変
視野絞り）６が設けられているため、可動ブラインド６
の開閉によって露光のオン又はオフを切り換えてもよ
い。

【００１８】図１において、光源１からの照明光は、照
明光整形光学系２により光束径が所定の大きさに設定さ
れてフライアイレンズ３に達する。フライアイレンズ３
の射出面には多数の２次光源が形成され、これら２次光
源からの照明光は、コンデンサーレンズ４によって集光
され、可動ブラインド（可変視野絞り）６に達する。可
動ブラインド６の開口部を通過した光束は、長方形のス
リット状の断面を有する光束となり、リレーレンズ系７
に入射する。リレーレンズ系７は可動ブラインド６とレ
チクルＲのパターン形成面とを共役にするレンズ系であ
り、可動ブラインド６は後述の走査方向（Ｘ方向）の幅
を規定する２枚の羽根（遮光板）６ａ，６ｂ及び走査方
向に垂直な非走査方向の幅を規定する２枚の羽根（不図
示）より構成されている。走査方向の幅を規定する羽根
６ａ及び６ｂはそれぞれ駆動部５ａ及び５ｂにより独立
に走査方向に移動できるように支持され、不図示の非走
査方向の幅を規定する２枚の羽根もそれぞれ独立に駆動
できるように支持されている。リレーレンズ系７は両側
テレセントリックな光学系であり、レチクルＲ上のスリ
ット状の照明領域２１ではテレセントリック性が維持さ
れている。

【００１９】本例のレチクルＲはレチクルステージ８上
に吸着保持されており、そのレチクルＲ上のスリット状
の照明領域２１内の回路パターンの像が、投影光学系９
を介してウエハＷ上に投影露光される。スリット状の照
明領域２１と共役なウエハＷ上の領域をスリット状の露
光領域（露光照野）２２とする。また、投影光学系９の
光軸ＡＸに垂直な２次元平面内で、照明領域２１に対す
るレチクルＲの走査方向（図１の紙面に平行な方向）を
＋Ｘ方向（又は−Ｘ方向）として、光軸ＡＸに平行な方
向をＺ方向とする。また、Ｘ軸に垂直で図１の紙面に垂
直な非走査方向をＹ方向とする。

【００２０】この場合、レチクルステージ８はレチクル
ステージ駆動部１４に駆動されてレチクルＲを走査方向
（＋Ｘ方向又は−Ｘ方向）に走査し、可動ブラインド６
の駆動部５ａ，５ｂ、及び非走査方向用の駆動部の動作
は可動ブラインド制御部１３により制御される。レチク
ルステージ駆動部１４及び可動ブラインド制御部１３の
動作を制御するのが、装置全体の動作を制御する主制御
系１５である。一方、ウエハＷはＺレベリングステージ
１０上に吸着保持され、Ｚレベリングステージ１０は３
個のＺ方向に伸縮自在な支点１１Ａ〜１１Ｃを介してＸ
Ｙステージ１２上に載置されている。３個の支点１１Ａ
〜１１Ｃの伸縮量を並行に調整することにより、Ｚレベ
リングステージ１０のＺ方向の位置が調整され、３個の
支点１１Ａ〜１１Ｃの伸縮量を個別に調整することによ
りＺレベリングステージ１０の傾斜角の調整（レベリン
グ）が行われる。ＸＹステージ１２は、光軸ＡＸに垂直
な面内でウエハＷのＸ方向及びＹ方向への位置決めを行
うと共に、ウエハＷを±Ｘ方向に所定の走査速度で走査
する。

【００２１】また、投影光学系９の側面に送光系１６ａ
及び受光系１６ｂよりなる多点の焦点位置検出系（以
下、「多点ＡＦセンサ」と呼ぶ）が配置されている。多
点ＡＦセンサにおいて、送光系１６ａから光軸ＡＸに対
して斜めにウエハＷ上の所定の複数の計測点上に例えば
スリット像が投影され、これら複数のスリット像からの
反射光が受光系１６ｂに入射し、受光系１６ｂ内にそれ
ら複数のスリット像が再結像される。送光系１６ａから
射出される検出光は、ウエハＷ上のフォトレジストに対
する感光性の弱い波長帯の光である。ウエハＷの表面が
Ｚ方向に変位すると、受光系１６ｂ内で再結像されるス
リット像の位置が横ずれすることから、受光系１６ｂは
それらの横ずれ量に対応する複数のフォーカス信号を生
成して信号処理系１７に供給する。信号処理系１７で
は、供給されたフォーカス信号より対応する各計測点の
Ｚ方向の位置（フォーカス位置）を算出し、算出したフ
ォーカス位置を主制御系１５に伝達する。この場合、受
光系１６ｂから出力される複数のフォーカス信号は、予
めウエハＷの表面が投影光学系９による結像面に合致し
ているときにそれぞれ０になるようにキャリブレーショ
ンが行われている。

【００２２】主制御系１５は、ウエハステージ駆動部１
８を介してＸＹステージ１２の動作を制御することによ
り、ウエハＷのステッピング、及び走査を行う。それと
並行して主制御系１５は、信号処理系１７から供給され
るフォーカス位置の情報に基づいて、ウエハステージ駆
動部１８を介して３個の支点１１Ａ〜１１Ｃの伸縮量を
制御することにより、Ｚレベリングステージ１０上に保
持されたウエハＷの露光領域２２内のＺ座標、及び傾斜
角を結像面に合わせ込む。これによりオートフォーカ
ス、及びオートレベリングが行われる。

【００２３】そして、図２に示すように、レチクルＲ上
のパターン像をスキャン露光方式で投影光学系９を介し
てウエハＷ上のショット領域２３に露光する際には、図
１の可動ブラインド６により設定される幅Ｄの照明領域
２１に対して−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に、レチクルＲ
を速度Ｖ₁で走査する。また、投影光学系９の投影倍率
をβ（βは例えば１／４，１／５等）として、レチクル
Ｒの走査と同期して、露光領域２２に対して＋Ｘ方向
（又は−Ｘ方向）に、ウエハＷを速度Ｖ₂(＝β・Ｖ₁)で
走査する。これにより、ショット領域２３にレチクルＲ
の回路パターン像が逐次転写される。本実施例では、図
１の羽根６ａ，６ｂを動作させることにより、照明領域
２１の走査方向のエッジ２１ａ及び２１ｂの位置をそれ
ぞれ走査方向に移動できるため、レチクルＲ上の遮光帯
ＳＴの周囲の不要なパターンがウエハＷ上に露光される
のが防止できる。

【００２４】この場合、本実施例では、図１の多点ＡＦ
センサの送光系１６ａからウエハＷ上の露光領域２２の
中央部の直線状の計測領域２４Ａ、及びその露光領域２
２をＸ方向に挟むように配列された２列の直線状の先読
み領域２４Ｂ，２４Ｃ内の複数の計測点にそれぞれスリ
ット像が投影されている。図３は、ウエハ上のスリット
状の露光領域２２と多点ＡＦセンサによる計測点との関
係を示し、この図３において、露光領域２２の中央部を
Ｙ方向に横切る計測領域２４Ａ内の７個の計測点Ｐ_A1〜
Ｐ_A7にそれぞれスリット像が投影されている。また、露
光領域２２に対して−Ｘ方向側の先読み領域２４Ｂ内の
７個の計測点Ｐ_B1〜Ｐ_B7にそれぞれスリット像が投影さ
れ、同様に露光領域２２に対して＋Ｘ方向側の先読み領
域２４Ｃ内の７個の計測点Ｐ_C1〜Ｐ_C7にもそれぞれスリ
ット像が投影されている。本実施例では、ウエハが矢印
Ａで示す＋Ｘ方向に走査される際には、計測領域２４
Ａ、及び露光領域２２に対して−Ｘ方向側の先読み領域
２４Ｂ内の合計で１４個の計測点でのフォーカス位置の
情報を用いてオートフォーカス及びオートレベリングが
行われる。

【００２５】具体的に、ウエハ上の或る点Ｑが或る時点
ｔ_Qで先読み領域２４Ｂ下にあるときに得られたフォー
カス位置が、結像面のフォーカス位置に比べてδＺだけ
低い場合には、その点Ｑが露光領域２２の中央に達した
ときに、図１のＺレベリングステージ１０のＺ方向の位
置を時点ｔ_Qでの位置よりδＺだけ高くすればよい。更
に、その点Ｑの周囲のフォーカス位置の情報も得られる
ため、この情報に基づいてレベリングも行うことができ
る。また、その点Ｑが露光領域２２の中央に達したとき
に計測領域２４Ａで得られたフォーカス位置が、例えば
まだ結像面の値より低い場合にはその分だけＺレベリン
グステージ１０をＺ方向に移動させればよい。即ち、露
光領域２２内の計測領域２４Ａで得られるフォーカス位
置の情報は、先読み領域２４Ｂで得られたフォーカス位
置に基づいてＺ座標及び傾斜角を制御した場合に残る追
従誤差を補正するために使用される。

【００２６】一方、ウエハが矢印Ｂで示す−Ｘ方向に走
査される際には、計測領域２４Ａ、及び露光領域２２に
対して＋Ｘ方向側の先読み領域２４Ｃ内の合計で１４個
の計測点でのフォーカス位置の情報を用いてオートフォ
ーカス及びオートレベリングが行われる。ここで、図３
に示すように、露光領域２２の走査方向（Ｘ方向）の幅
をＬｓとし、露光領域２２の−Ｘ方向側のエッジ部から
先読み領域２４Ｂまでの間隔、及び露光領域２２の＋Ｘ
方向側のエッジ部から先読み領域２４Ｃまでの間隔をそ
れぞれＬｐとする。

【００２７】また、図４はウエハ上のショット領域２３
に対する露光を行うために、ウエハが露光領域２２に対
する走査開始位置に設定された状態を示す。図４におい
て、ウエハの走査方向を＋Ｘ方向として、ショット領域
２３は露光領域２２に対して−Ｘ方向に幅Ｌａｃの加速
区間２８だけ離れている。加速区間２８の走査方向への
幅Ｌａｃは、図１のレチクルステージ８の加速性能、及
び速度が安定するまでの整定化時間によって定まる。こ
れは、投影光学系９の倍率βが通常縮小倍率で、レチク
ルステージ８の方がウエハ側のＸＹステージ１２より高
速に走査されるからである。

【００２８】次に、本実施例で図２に示すようにウエハ
Ｗ上で非走査方向に隣接して配列されているショット領
域２３及び２７に連続して走査露光方式で露光を行う場
合のシーケンスの一例につき図５を参照して説明する。
図５（ａ）はその場合のレチクルステージ８の走査方向
（−Ｘ方向）への移動速度Ｖ_Rを示し、図５（ｂ）はウ
エハ側のＸＹステージ１２の走査方向（＋Ｘ方向）への
移動速度Ｖ_WXを示し、図５（ｃ）はそのＸＹステージ１
２の非走査方向（−Ｙ方向）への移動速度Ｖ_WYを示す。

【００２９】先ず、時点Ｐ₀において、図４に示すよう
に、ショット領域２３が走査開始位置に設定されている
ものとして、時点Ｐ₀からレチクルステージ８とウエハ
側のＸＹステージ１２とは同期して走査方向への加速を
開始する。レチクルステージ８とＸＹステージ１２との
加速度の比は投影光学系９の投影倍率βと同じである。
両ステージがそれぞれ所定の走査速度に達して、速度安
定のための整定化時間Ｔ_seを経過した時点Ｐ₁から、走
査露光が開始される。この間に必要な時間をＴ ₁、即ち
図５（ｂ）に斜線を施した区間２５に対応する時間Ｔ₁
の間にＸＹステージ１２が移動する距離をＬａｃとす
る。この距離Ｌａｃは、図４の加速区間２８の幅と同じ
である。

【００３０】この際に、レチクルステージ８とＸＹステ
ージ１２とは露光開始時（時点Ｐ₁)に同期していればよ
いので、加速時には必ずしも同期する必要はない。つま
り、レチクルステージ８の加速度とＸＹステージ１２の
Ｘ方向への加速度との比は必ずしも投影光学系の投影倍
率βに一致させる必要はない。その後、Ｔ₂だけの走査
露光時間が経過した時点Ｐ₂で走査露光が終了する。走
査露光終了と同時に、図５（ｃ）に示すようにＸＹステ
ージ１２は非走査方向へのステッピングを開始する。こ
のステッピングに要する時間Ｔ₄の間の、時間Ｔ₃にレ
チクルステージ８の減速が行われ、それと並行して、ウ
エハ側のＸＹステージ１２の走査方向での減速、及び次
のショット領域２７の走査開始位置への移動が行われ
る。

【００３１】図５（ｃ）に示すように、時間Ｔ₄が経過
した時点Ｐ₅において非走査方向へのステッピングが終
了して、図２のショット領域２７がＹ方向において露光
領域２２とほぼ重なるようになる。但し、図５（ａ）及
び（ｂ）に示すように、時点Ｐ₅より前の時点Ｐ₄から
レチクルステージ８、及びウエハ側のＸＹステージ１２
は走査方向への加速を開始しておいてよい。その後、図
３の右側の先読み領域２４Ｃでのフォーカス位置を用い
てオートフォーカス（オートレベリングを含む）をかけ
た状態で、時間Ｔ₆が経過した時点Ｐ₇からショット領
域２７に対する走査露光が開始される。このとき、非走
査方向へのステッピング終了時点Ｐ₅から走査露光開始
の時点Ｐ₇までに、ウエハ側のＸＹステージ１２が走査
方向に進む距離、即ち図５（ｂ）の斜線を施した区間２
６にＸＹステージ１２が走査方向に進む距離をＬｂとす
る。

【００３２】この場合、図５（ｃ）に示すように、時点
Ｐ₅から時点Ｐ₆までの位置決め時間Ｔ₅にウエハ側の
ＸＹステージ１２の非走査方向での位置決めが行われる
が、その時間Ｔ₅は特に考慮する必要はない。これは、
ＸＹステージ１２の非走査方向への位置決め時の振動量
は、図３の各計測点Ｐ_A1等に投影されるスリット像を形
成する検出光の光束幅に比べて小さいため、各計測点Ｐ
_A1等の位置は実質的に変化しないからである。但し、非
走査方向への位置決めも完全に終了した時点Ｐ ₆以後に
ＸＹステージ１２がＸ方向に進む距離をＬｂとしてもよ
い。

【００３３】以上のシーケンスにおいて、先ず図４に示
す加速区間２８の幅Ｌａｃが、露光領域２２と先読み領
域２４Ｂとの間隔Ｌｐに満たない場合（Ｌａｃ＜Ｌｐ）
を考える。このとき、走査開始時点で先読み領域２４Ｂ
はショット領域２３の中に入っているため、ショット領
域２３の端部のフォーカス位置の情報が得られない。従
って、そのショット領域２３の端部が露光領域２２に入
ったときにオートフォーカスの追従誤差が生ずる恐れが
ある。逆に、ショット領域２３の全体でオートフォーカ
スを高精度に行うには、走査開始位置で必ず先読み領域
２４Ｂがショット領域２３から露光領域２２側になけれ
ばならない。これを式で表すと次のようになる。

【００３４】Ｌａｃ≧Ｌｐ（１）次に、非走査方向へのステッピング終了時点Ｐ₅から露
光開始時点Ｐ₇までに、ＸＹステージ１２が進む距離Ｌ
ｂが、露光領域２２と先読み領域２４Ｃとの間隔Ｌｐに
満たない場合（Ｌｂ＜Ｌｐ）、ウエハが非走査方向にも
移動することから先読み領域２４Ｃ内の各計測点はショ
ット領域２７の端部で斜めに進むことになる。この場
合、先読み領域２４Ｃで計測されるフォーカス位置は、
Ｙ方向に横ずれした位置のフォーカス位置であるため、
その計測結果では露光時に正確にオートフォーカスを行
うことが困難である。そこで、非走査方向へのステッピ
ング動作に影響されずに正確にオートフォーカスを行う
条件は、次式のように距離Ｌｂが間隔Ｌｐ以上であるこ
とである。

【００３５】Ｌｂ≧Ｌｐ（２）但し、この場合も（１）式の条件は必ず満たしていなけ
ればならない。更に、本実施例においては、ウエハ側の
ＸＹステージ１２がステッピング中はＸＹステージ１２
の移動速度が速くオートフォーカス系の応答速度が追従
できない恐れがある。そこで、ステッピング中はオート
フォーカス機構の動作をオフにすることが望ましい。具
体的に図５のシーケンスでは、走査露光の終了時点Ｐ₂
にて図１のＺレベリングステージ１０の姿勢をロックし
てオートフォーカス制御をオフにし、ステッピング終了
時点Ｐ₅（又は時点Ｐ₆の場合もある）にオートフォー
カス制御をオンにして、逆方向に走査露光を行う。これ
により、オートフォーカス機構の動作が不安定になるこ
とが防止される。

【００３６】なお、上述実施例ではウエハＷ上で非走査
方向にショット領域２３，２７が並ぶ場合のシーケンス
を示したが、ウエハＷ上で走査方向にショット領域が並
ぶ場合には、例えば図５において、加速開始時点Ｐ₄よ
り前にウエハ側のＸＹステージ１２の走査方向へのステ
ッピング動作が入るのみで、他の動作は同様である。ま
た、上述実施例では非走査方向のステッピング終了時点
Ｐ₅(又はＰ₆)より前に、時点Ｐ₄から走査用のステージ
の加速を開始しているシーケンスを示したが、非走査方
向へのステッピングも全て終了した後に走査露光のため
の加速を開始するシーケンスでもよいことは勿論であ
る。

【００３７】なお、本発明は上述実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る
ことは勿論である。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、基板上で走査方向に対
して露光領域の手前にある先読み領域で、投影光学系の
光軸方向の位置（フォーカス位置）を検出し、この検出
結果を用いてオートフォーカスを行っているため、基板
が走査されている場合でも、小さい追従誤差でオートフ
ォーカスをかけることができる。また、基板を走査開始
位置に移動させたときにその先読み領域が所定のショッ
ト領域と露光領域との間にあるため、基板が加速区間を
移動しているときに、そのショット領域の端部のフォー
カス位置が先読み領域で検出される。従って、そのショ
ット領域の全面で小さい追従誤差でオートフォーカスを
かけることができる利点がある。

【００３９】更に、マスクのパターンを基板上に露光す
るために基板の走査を開始した後、その先読み領域がそ
の所定のショット領域に達する前にその基板の第２の方
向に直交する方向（非走査方向）の位置決め（ステッピ
ング）が終了している場合には、その先読み領域はその
ショット領域上で走査方向に平行に移動する。従って、
そのショット領域の全面で高精度にオートフォーカスが
行われる。

【００４０】また、所定のショット領域への露光が終了
した直後に基板の光軸方向への位置調整を停止し、基板
上の次のショット領域への露光のために基板を第２の方
向で次の走査開始位置に位置決めし、且つ基板の第２の
方向に直交する方向への位置決めが終了した後、その基
板の光軸方向への位置調整を開始する場合には、基板が
ステッピングにより高速に移動している期間でオートフ
ォーカスがオフになる。従って、先読み領域で検出され
るフォーカス位置が高速に変動してもそれに追従して基
板が不安定な動作を行うことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による投影露光方法の一実施例が実施さ
れる投影露光装置を示す構成図である。

【図２】図１の投影露光装置による走査露光動作の説明
に供する概略斜視図である。

【図３】実施例のスリット状の露光領域２２と多点ＡＦ
センサによる計測点との位置関係を示す平面図である。

【図４】走査開始時におけるウエハ上のショット領域２
３とスリット状の露光領域２２との位置関係を示す平面
図である。

【図５】非走査方向に隣接するショット領域にスキャン
露光方式で順次露光を行う場合の、レチクルステージ及
びウエハ側のＸＹステージの移動速度を示す図である。

【符号の説明】

１光源３フライアイレンズ６可動ブラインド７リレーレンズ系Ｒレチクル８レチクルステージ９投影光学系Ｗウエハ１０Ｚレベリングステージ１２ＸＹステージ１６ａ多点ＡＦセンサの送光系１６ｂ多点ＡＦセンサの受光系２２スリット状の露光領域２３，２７ショット領域２４Ａ計測領域２４Ｂ，２４Ｃ先読み領域２８加速区間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の照明光のもとでマスク上のパター
ンの像を感光性の基板上に投影する投影光学系を有し、
該投影光学系の光軸に垂直な第１の方向に前記マスクを
走査するのと同期して、前記基板を前記第１の方向に対
応する第２の方向に走査することにより、前記マスクの
パターンを逐次前記基板上の所定のショット領域に露光
する投影露光方法において、前記基板上の前記投影光学系による露光領域に対して前
記第２の方向の手前側の先読み領域で前記投影光学系の
光軸方向の位置を計測し、該計測結果に基づいて前記基板の前記光軸方向の位置を
調整するに際し、前記基板を走査開始位置に移動させたときに前記先読み
領域を前記所定のショット領域と前記投影光学系による
露光領域との間に位置させることを特徴とする走査露光
方法。
【請求項２】前記マスクのパターンを前記基板上に露
光するために前記基板の走査を開始した後、前記先読み
領域が前記所定のショット領域に達する前に前記基板の
前記第２の方向に直交する方向の位置決めが終了してい
ることを特徴とする請求項１記載の走査露光方法。
【請求項３】前記所定のショット領域への露光が終了
した直後に前記基板の前記光軸方向への位置調整を停止
し、前記基板上の次のショット領域への露光のために前記基
板を前記第２の方向で次の走査開始位置に位置決めし、
且つ前記基板の前記第２の方向に直交する方向への位置
決めが終了した後、前記基板の前記光軸方向への位置調
整を開始することを特徴とする請求項１又は２記載の走
査露光方法。