JPH09320926A

JPH09320926A - 露光方法

Info

Publication number: JPH09320926A
Application number: JP8131775A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Miyai; 恒夫宮井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-05-27
Filing date: 1996-05-27
Publication date: 1997-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハの裏面に存在する異物やウエハの反り
に起因する不良ショット領域を早期に発見する。【解決手段】基板Ｗ上のショット領域にマスクパター
ンを投影する露光方法において、基板Ｗ上のショット領
域を投影光学系ＰＬの露光フィールド内に設定し、ショ
ット領域内の所定の計測点７における投影光学系ＰＬの
結像面とのずれ量Ｚ1を計測する第１工程と、第１工程
の後、ショット領域を投影光学系ＰＬの結像面に対して
所定の傾きに補正し、当該補正動作における高さ変位量
Ｚ2を計測する第２工程と、第２工程において傾きが補
正されたショット領域内の所定の計測点７において、投
影光学系ＰＬの結像面とのずれ量Ｚ3を計測する第３工
程と、ショット領域にマスクパターンを投影する第４工
程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＩＣ、液晶
基板、薄膜磁気ヘッド等を製造するリソグラフィ工程で
使用される露光方法に関し、特に感光性の基板を投影光
学系の結像面に合わせ込むためのオートフォーカス機構
を備えた投影露光装置で使用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程で、マスクとしてのレチクルのパターン
の投影光学系を介した像を、フォトレジストが塗布され
たウエハ（又はガラスプレート等）上の各ショット領域
に露光するための投影露光装置（ステッパー等）が使用
されている。斯かる投影露光装置では、ウエハは、例え
ば同心円状の凸部が形成されたウエハホルダ上に真空吸
着により保持されている。また、投影光学系の露光フィ
ールド内の例えば中央の計測点でのウエハの高さを検出
するオートフォーカスセンサと、この検出結果に基づい
てウエハの各ショット領域の表面を投影光学系の結像面
に対して焦点深度の範囲内に合わせ込むステージ機構と
からなるオートフォーカス機構が備えられている。

【０００３】従来のオートフォーカス機構では、ウエハ
の表面が投影光学系の結像面に合致している時に、オー
トフォーカスセンサからの検出信号が所定の基準値とな
るようにキャリブレーションが行われていた。そして、
露光動作中にオートフォーカスを行うために、そのオー
トフォーカスセンサからの検出信号が常時その基準値と
なるように、ステージ機構を介してサーボ方式でウエハ
の高さ位置が制御されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のオ
ートフォーカス方式では、露光フィールド内の所定の計
測点でのウエハの高さ位置検出し、ウエハ表面を予め求
めてある投影光学系の結像面の位置にサーボ方式で合わ
せ込んでいた。そのため、例えばウエハの裏面とウエハ
ホルダとの間にレジストの残滓又は塵等の異物が存在
し、露光対象とのショット領域内でその計測点に対応す
る部分の近傍が突出しているような場合には、その突出
している部分のみが結像面に合わせ込まれ、その他の大
部分の領域が結像面から大きく外れてしまうことがあっ
た。例えば、図５に示すようにウエハＷとウエハウエハ
ホルダ１との間に異物６０が存在すると、焦点深度ＤＯ
Ｆから外れた部分（図２中の斜線部）は結像されない部
分となる。

【０００５】また、ウエハの表面が熱処理により反って
しまうことがあり、この反って突出している部分のみが
結像面に合わせ込まれる場合も同様であった。従って、
これらの場合、そのショット領域に形成されるチップパ
ターンは突出部以外は結像されていないので、適正に露
光されていないショット領域（以下、不良ショット領域
という。）となる。しかしながら、上記従来のオートフ
ォーカス方式では、数層を重ね合わせて製造されたチッ
プパターンを最終的に検査するときまで、その異物やウ
エハの反りに起因する不良ショット領域を検出できない
という問題点があった。

【０００６】これに対して、そのような異物等やウエハ
の反りの検出が各ショット毎に可能になると、例えばウ
エハ上の第１層目への露光で、あるショット領域の裏面
で大きい異物が検出されたときには、例えばそのウエハ
上の２層目以降の露光に際してはそのショット領域への
露光を省くことが可能であり、無駄な露光を省くことが
できる。

【０００７】また、異物を検出するための専用の検出装
置を設けることにより異物検出をすることも考えられる
が、ウエハが載置されるステージ側の構成が複雑化して
製造コストも上昇してしまうという問題点がある。本発
明はかかる問題点に鑑み、特に専用の異物検出装置を設
けることなく、ウエハの裏面の異物もしくはウエハの反
りが存在するショット領域を検出できる露光方法を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板上のショット領域にマスクパターンを投影光学
系ＰＬを介して投影する露光方法において、基板上のシ
ョット領域を投影光学系ＰＬの露光フィールド内に設定
し、露光フィールド内の所定の計測点７でショット領域
の表面を前記投影光学系の結像面に合焦させる第１工程
（ステップ２０３）と、ショット領域を結像面に対して
所定の傾きに補正し、この補正動作におけるショット領
域の高さ変位量ΔＺ’を算出する第２工程（ステップ２
０４）と、第２工程において傾きが補正された後、計測
点７でショット領域の表面を結像面に合焦させる合焦動
作を行うと共に、この合焦動作前後におけるショット領
域の高さ変位量ΔＺを計測する第３工程（ステップ２０
５）と、第２工程で算出された高さ変位量ΔＺ’と第３
工程で計測された高さ変位量ΔＺを比較する第４工程
（ステップ２０６）とを有する。

【０００９】これによれば、ステップ２０４で算出され
た傾き補正動作前後における高さ変位量ΔＺ’とステッ
プ２０５で実際に計測されたΔＺとを比較することによ
り、ウエハＷとウエハホルダ１との間に存在する異物等
や、熱処理段階で生じたウエハＷの反りを検出すること
ができる。つまり、本発明はウエハＷの裏面に異物等が
存在すると、傾き補正を行った際の高さ方向の変位量
が、ウエハＷが平坦（フラット）な時と異なる点に着目
した。

【００１０】請求項２に記載の発明は、第４工程（ステ
ップ２０６）は、第２工程（ステップ２０４）で算出さ
れた高さ変位量ΔＺ’と第３工程（ステップ２０５）で
計測された高さ変位量ΔＺとが異なる場合、このショッ
ト領域を不良ショット領域であると検出する検出工程を
有する。これによれば、ステップ２０４で算出ΔＺ’の
値とステップ２０５で計測されたΔＺの値とが異なる場
合に、そのショット領域は異物等が存在し、適正にマス
クのパターンがウエハＷに露光されない不良ショット領
域であると検出することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
露光方法であって、第２工程（ステップ２０４）で算出
された高さ変位量ΔＺ’と第３工程（ステップ２０５）
で計測された高さ変位量ΔＺとの差が、予め設定された
閾値越えたとき、このショット領域を不良ショットであ
ると検出する検出工程を有する。これによれば、予めあ
る閾値を設定することにより不良ショット領域か否かを
判断するので、ΔＺとΔＺ’とが異なるショット領域を
すべて不良ショット領域とみなすことがなく、ある程度
の許容される不良ショット領域を検出することができ
る。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項２又は３
記載の露光方法であって、検出工程で不良ショット領域
が検出されると、そのショット領域にマスクパターンを
投影しないことを特徴とする。これにより、むだな露光
を省略することができる。請求項５に記載の発明は、請
求項３記載の露光方法において、さらに、検出工程の検
出結果を記憶する工程を有する。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項５記載の
露光方法であって、記憶する工程を基板上のすべてのシ
ョット領域について行う。これらによれば、複数のショ
ット領域を有するウエハＷにおいて、どのショット領域
が不良ショット領域であるかウエハＷ全体にわたり検出
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
から図４を用いて説明する。なお、本実施の形態では、
露光対象であるショット領域がウエハＷに複数存在し、
各々のショット領域に対して順次ステージを移動させ露
光を繰り返す露光方法（ステップ・アンド・リピート方
式）を例に挙げて説明する。

【００１５】図１は、本実施の形態で使用される投影露
光装置の要部の構成を示し、この図１において、不図示
の光源から露光用の照明光ＩＬがフライアイレンズ２１
に供給されている。照明光ＩＬとしては、水銀ランプか
らのｇ線、ｉ線、あるいはエキシマレーザ光源からの紫
外線パルス光等が使用される。なお、本実施の形態にお
いて、露光光ＩＬとしてｇ線を使用するものとする。フ
ライアイレンズ２１の射出面の多数の光源像からの照明
光ＩＬの大部分は、透過率が大きく反射率の小さなビー
ムスプリッター２２を通過した後、コンデンサーレンズ
２３及びミラー２４を経て、レチクルＲのパターン領域
ＰＡを均一な照度分布で落射照明する。レチクルＲは、
レチクルホルダ２５を介してレチクルステージ２６上に
保持されている。また、レチクルステージ２６は、所定
の範囲内でレチクルＲの位置決めを行うことができ、レ
チクルステージ２６の２次元的な位置、及び回転角が不
図示のレーザ干渉計により計測され、この計測結果が装
置全体を統轄制御する主制御系３０に供給されている。

【００１６】レチクルＲのパターン領域ＰＡを通過した
照明光ＩＬは、両側テレセントリック（片側テレセント
リックも可）な投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上にパ
ターン領域ＰＡの像を形成する。ウエハＷは、ウエハホ
ルダ１を介して試料台２上に保持されている。試料台２
は、３個の伸縮自在な支点３Ａ〜３Ｃを介してＺレベリ
ングステージ５上に載置され、Ｚレベリングステージ５
はＸＹステージ２７上に載置され、ＸＹステージ２７は
ベース２８上に載置されている。これらの試料台２、支
点３Ａ〜３Ｃ、Ｚレベリングステージ５、ＸＹステージ
２７、及びベース２８よりウエハステージが構成されて
いる。

【００１７】ここで、図１に示すように投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸと平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で
図１の紙面と平行な方向にＸ軸、図１の紙面と垂直な方
向にＹ軸を取る。試料台２上のウエハホルダ１の近傍に
は基準マーク部材８が埋め込まれ、基準マーク部材８の
表面の高さはウエハＷの表面とほぼ等しくなるように設
定されている。基準マーク部材８はガラス基板からな
り、基準マーク部材８の表面の遮光膜内に透過性の基準
マークが形成されている。更に、試料台２の端部にＸ軸
用の移動鏡１０Ｘ、及びＹ軸用の移動鏡（不図示）が固
定されている。それらの移動鏡に対向するようにＸ軸用
のレーザ干渉計１１Ｘ、及びＹ軸用のレーザ干渉計（不
図示）が配置され、これらのレーザ干渉計により試料台
２の２次元の座標（Ｘ，Ｙ）が常時例えば０．０１μｍ
程度の分解能で検出される。

【００１８】また、３個の支点３Ａ〜３Ｃは、例えばカ
ム機構で球体をＺ方向に上下させる機構、もしくはピエ
ゾ素子等の伸縮可能な駆動素子から構成され、３個の支
点３Ａ〜３Ｃを同時に同じ量だけ伸縮することによりＺ
レベリングステージ５に対して試料台２をＺ方向に所望
の量だけ変位できるようになっている。更に、３個の支
点３Ａ〜３Ｃの伸縮量を異ならしめることにより、Ｚレ
ベリングステージ５に対して試料台２を２次元的に所望
の角度だけ傾斜できるようになっている。この場合、予
めそれら３個の支点３Ａ〜３Ｃの伸縮量と、試料台２の
Ｚ方向への変位量及び傾斜角との関係が求められてい
る。

【００１９】図１において、ＸＹステージ２７は、ベー
ス２８上にＸ方向及びＹ方向に移動自在に載置され、レ
ーザ干渉計１１Ｘ、及びＹ軸用のレーザ干渉計（不図
示）で計測された試料台２の２次元座標（Ｘ，Ｙ）を示
す位置情報Ｓ２、及び３個の支点３Ａ〜３Ｃを伸縮駆動
させる制御信号（各々の支点の伸縮量）Ｓ３がステージ
駆動系２９に供給されている。ステージ駆動系２９は、
主制御系３０からの制御情報Ｓ１、及び位置情報Ｓ２に
基づいて、ＸＹステージ２７のＸ方向、Ｙ方向への位置
を制御する。

【００２０】本実施の形態では、レチクルＲのウエハス
テージに対する位置合わせを行うためのいわゆるイメー
ジング・スリット・センサ方式（以下、「ＩＳＳ方式」
と呼ぶ）のアライメントセンサが設けられている。本実
施の形態のＩＳＳ方式の照明系において、光源３１は露
光用の照明光ＩＬの波長と同一、もしくはその近傍の波
長の照明光ＩＥを発生する。この照明光ＩＥはレンズ３
２、光ガイド３３を介して試料台２の内部の基準マーク
部材８の底部に送られる。光ガイド３３から射出された
照明光ＩＥは、レンズ３４によって集光され、ミラー３
５で反射されて基準マーク部材８上の基準マークを下側
から照明する。その基準マークの投影光学系ＰＬを介し
た像は、それぞれレチクルＲに設けられたアライメント
マークの近傍に結像する。

【００２１】このとき、例えばレチクルＲのＹ方向の位
置を検出するために、主制御系３０はＸＹステージ２７
をＹ方向に駆動することによって、Ｘ軸のアライメント
マークとＸ軸の基準マークとを相対走査させる。そのア
ライメントマークを透過した照明光ＩＥは、ミラー２
４、コンデンサーレンズ２３を経てビームスプリッタ２
２に入射し、ビームスプリッタ２２で反射された光が光
電検出器３７で受光される。光電検出器３７からの光電
信号Ｓｉ、及びレーザ干渉計１１Ｘ等からの位置情報Ｓ
２がＩＳＳ処理回路３８に供給される。この場合、基準
マークの共役像がアライメントマークと重なるときに光
電信号Ｓｉが最大となることを利用して、ＩＳＳ処理回
路３８では光電信号Ｓｉが最大となるときの試料台２の
Ｙ座標、即ちレチクルＲの中心のＹ座標を求めて主制御
系３０に供給する。

【００２２】同様に、Ｘ軸のアライメントマークとＹ軸
の基準マークとをＸ方向に走査した状態で、光電検出器
３７からの光電信号Ｓｉと位置情報Ｓ２とをモニタする
ことにより、ＩＳＳ処理回路３８でレチクルＲの中心の
Ｘ座標が検出されて主制御系３０に供給される。主制御
系３０は、必要に応じて不図示のレチクル駆動系を介し
てレチクルステージ２６の位置を制御することにより、
レチクルＲの位置を調整する。

【００２３】また、本例の投影露光装置はウエハＷ上の
位置合わせ用のマーク（ウエハマーク）を検出するため
にオフ・アクシス方式のアライメントセンサを備えてい
る。このアライメントセンサの詳細な構成については特
開昭６２−１７１１２５号公報に開示されているのでこ
こでは簡単に説明する。そのアライメントセンサは、投
影光学系ＰＬの側面に配置されたアライメント光学系３
９、２次元ＣＣＤ等の撮像素子４０及び信号処理回路４
１より構成されている。

【００２４】アライメント光学系３９の光軸は、投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸから所定の距離だけＸ方向に離れ、
アライメント光学系３９は照明光としてある帯域幅を持
つブロードな波長分布の照明光をウエハＷ上に照射す
る。この場合、ウエハＷ上のウエハマークからの反射光
は再びアライメント光学系３９に入射し、そのウエハマ
ークの像はアライメント光学系３９中に設けられている
指標板の下面に結像する。そして、そのウエハマークの
像、及び指標板に形成された指標マークの像が、アライ
メント光学系３９に装着された撮像素子４０の撮像面に
重畳して結像される。撮像素子４０からの撮像信号Ｓ
ｆ、及びレーザ干渉計１１Ｘ等からの位置情報Ｓ２が信
号処理回路４１に供給され、信号処理回路４１ではその
ウエハマークの座標（Ｘ，Ｙ）を求めて主制御系３０に
供給する。このようにして求められた座標に基づいて、
ウエハＷの各ショット領域の位置決めが行われる。

【００２５】次に、本装置に組み込まれている斜入射方
式のオートフォーカスセンサ（以下、ＡＦセンサとい
う）の構成について説明する。本実施の形態の斜入射方
式のＡＦセンサは、照射光学系４２、受光光学系４７、
及びＡＦ信号処理回路５２より構成されている。照射光
学系４２において、投光器４３からウエハＷに塗布され
ている感光材料（フォトレジスト等）を感光させない波
長帯の検出光（例えば赤外光等）が射出される。この投
光器４３中には送光用のスリット板が設けられ、このス
リット板中のスリットを通過した検出光が、平行平板ガ
ラス（プレーンパラレル）４５、及び集光レンズ４６を
通って、ウエハＷ上の計測点７上にスリット像として照
射される。この計測点７は、ウエハＷが投影光学系ＰＬ
の結像面に位置したとき、本実施の形態では投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸとウエハＷの表面とが交差する点に位置
するように以下の方法を使って調整されているものとす
る。

【００２６】平行平板ガラス４５は、投光器４３内の送
光用のスリット板の近傍に配置されている。更に、平行
平板ガラス４５は、図２の紙面と垂直なＹ方向、及び図
２の紙面に平行なＸ方向にそれぞれ回転軸を有し、これ
らの回転軸を中心に微小量回転できるようになってい
る。駆動部４４は、平行平板ガラス４５を２つの回転軸
の回りにそれぞれ所定の角度範囲内で回転させる。この
回転によってウエハＷ上のスリット像の結像位置、即ち
焦点位置の計測点７はウエハＷの表面に沿ってほぼＸ方
向及びＹ方向に変位する。

【００２７】ウエハＷ上の計測点７で反射された検出光
（反射光）は、受光光学系４７において、集光レンズ４
８、及び平行平板ガラス４９を通って受光器５０に受光
される。この受光器５０中には受光用スリット板が設け
られており、この受光用スリット板のスリットを通過し
た光が光電検出される。また、平行平板ガラス４９もＹ
方向に平行な回転軸を有し、駆動部５１によって平行平
板ガラス４９を所定の角度範囲内で回転できるようにな
っている。平行平板ガラス４９の回転により、受光器５
０における反射光の受光位置が調整できる。この反射光
の受光位置の調整方向は、ウエハＷがＺ方向に変位した
ときの受光位置の変位方向に合致し、ウエハＷ上の計測
点のＺ方向の位置（焦点位置）が、投影光学系ＰＬの結
像面に合致している状態で、受光器５０内での受光位置
が検出中心となるように平行平板ガラス４９の回転角が
調整される。

【００２８】受光器５０からはウエハＷ上の計測点７で
の焦点位置の結像面からのデフォーカス量（ずれ量）に
対応する焦点信号Ｓａが出力され、この焦点信号Ｓａ、
及びレーザ干渉計１０Ｘ等からの位置情報Ｓ２が信号処
理回路５２に供給される。信号処理回路５２は、ウエハ
Ｗ上の計測点７と結像面とのデフォーカス量を検出して
主制御系３０に供給する。主制御系３０は、そのデフォ
ーカス量が０になるようにオートフォーカス方式で、ス
テージ駆動系２９を介してＺレベリングステージ５のＺ
方向の位置を制御する。この場合、Ｚレベリングステー
ジ５は、３個の支点３Ａ〜３Ｃが同じ量の伸縮をするこ
とにより試料台２をＺ方向に移動させる。この時、Ｚレ
ベリングステージ５に設けられたエンコーダ等のセンサ
９はＺレベリングステージ５のＺ方向の移動量を検出
し、主制御系３０に出力する。

【００２９】次に、本装置に組み込まれているレベリン
グセンサ（以下、ＡＬセンサという。）の構成を図４を
用いて説明する。本実施の形態のＡＬセンサの照射光学
系１１０は、光源１１１、コンデンサーレンズ１１２、
微少円形開口を有する絞り１１３からなる。コンデンサ
ーレンズ１１２は、光源１１１の像を絞り１１３上に形
成し、絞り１１３上に焦点を有する照射対物レンズ１１
４により平行光束がウエハＷ上に供給される。照射光学
系１１０から供給する光は、ＡＦセンサの投光器４３か
ら射出される検出光と同様に、ウエハＷに塗布されてい
る感光材料（フォトレジスト等）を感光させない波長帯
の検出光（例えば赤外光等）が射出される。受光光学系
１２０は、受光対物レンズ１２１と４分割受光素子１２
２とからなり、照射光学系１１０から供給されウエハＷ
上で反射された光束は受光対物レンズ１２１により受光
対物レンズ１２１の焦点位置に設けられた４分割受光素
子１２２上に集光される。ここで、投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸに関して、照射光学系１１０の光軸１１０ａと受
光光学系１２０の光軸１２０ａとは対象である。従っ
て、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対してウエハＷの露光
領域（ショット領域）が垂直を保っているならば、照射
光学系１１０からの光束は４分割受光素子１２２の中心
位置に集光される。また、ウエハＷのショット領域が垂
直から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１１０からの平行光束は受光光学系の光軸１
２０ａに対して２θ傾くため、４分割受光素子１２２上
で中心から外れた位置に集光される。４分割受光素子１
２２上での集光点の位置からウエハＷのショット領域の
傾き方向及び傾き量が検出され、主制御系３０は、この
検出された傾き方向及び傾き量に基づいて傾きを補正す
るための制御信号をステージ駆動系２９に出力する。ス
テージ駆動系２９は、この制御信号を入力すると３つの
支点を伸縮駆動させることによりショット領域の傾きを
補正する。この時、主制御系３０は、ショット領域の傾
き補正の動作前後における３つの支点の伸縮量を計測す
る。この計測は、不図示の駆動系の駆動量（例えば、支
点を伸縮させるモータの回転量）から求めることができ
る。そして、主制御系３０は、この計測された３つの支
点の伸縮量とウエハＷ内でのショット領域の位置及び３
つの支点の位置から、ショット領域の傾き補正動作前後
におけるＺ方向の（高さ）変位量を算出する。

【００３０】次に、図２のフローチャート及び図６を用
いて本発明の１ウエハにおける露光動作を説明する。ま
ず、１ロット内の先頭のウエハＷを不図示の搬送手段を
用いて図１の投影露光装置のウエハステージ上に搬送す
ると共に、そのウエハＷをウエハホルダ１上に固定す
る。その後、アライメント光学系３９を有するオフ・ア
クシス方式のアライメントセンサを使用して、ウエハＷ
上の所定個数のショット領域の配列座標を計測し、この
計測結果に基づいてウエハＷ上の全部のショット領域の
正確な配列座標を求める。この工程は、特開昭６２−８
４５１６にウエハ・アライメント工程として詳しく開示
されているので、ここでは詳細な説明を省略する（ステ
ップ２０１）。

【００３１】次に、そのように求められた配列座標に基
づいてＸＹステージ２７をＸ方向、Ｙ方向に駆動して、
ウエハＷ上の最初の露光対象である第１ショット領域の
中心を投影光学系ＰＬの露光フィールド内の中心（光軸
ＡＸ上）の露光位置に位置決めする（ステップ２０
２）。次に、第１ショット領域において、照明光学系４
２、受光光学系４７、及びＡＦ信号処理回路５２よりな
るＡＦセンサを用いて第１ショット領域の所定の計測点
（例えば、ショット領域の中心。）において、合焦動作
を行う。この合焦動作は、主制御系３０が投影光学系Ｐ
Ｌの結像面の位置（合焦位置）に対するデフォーカス量
を０にする。（ステップ２０３、図６(b)・図７(b)）。

【００３２】次に、ＡＬセンサ及び３個の伸縮自在な支
点３Ａ〜３Ｃを備えたＺレベリングステージ５を用いて
第１ショット領域の傾きを補正する。この補正は、投影
光学系ＰＬの結像面に対して平行となるように補正す
る。この時、主制御系３０は、ＡＬセンサより第１ショ
ット領域の傾き量及び傾き方向を検出し、３つの支点を
それぞれ伸縮駆動させる制御信号Ｓ３をステージ駆動系
２９に出力する。また、主制御系３０は、傾き補正動作
前後において、３つの支点の伸縮量、第１ショット領域
の位置及び３つの支点の位置より第１ショット領域がＺ
方向に移動する移動量ΔＺ’を算出する。そして、主制
御系３０の内部にある記憶部は、この算出されたΔＺ’
を記憶する（ステップ２０４、図６(c)・図７(c)）。

【００３３】そして、ステップ２０４において傾きが補
正された第１ショット領域において、再度ＡＦセンサを
用いて合焦動作を行う。この時、Ｚレベリングステージ
５に設けられたセンサ９は、この補正動作前後における
第１ショット領域のＺ方向への移動量ΔＺを計測する
（ステップ２０５、図６(d)・図７(d)）。次に、ステッ
プ２０４で算出されたΔＺ’とステップ２０５で計測さ
れたΔＺを比較する。この比較により、以下に示す認識
方法によって、そのショット領域において、ウエハＷの
裏面に異物が存在しているか否か、若しくはウエハＷが
熱処理により反ってしまっているか否かを検出すること
ができる。つまり、図６(a)に示すようにウエハＷが平
坦な場合、ΔＺ’とΔＺを比較すると、同じ値となり、
異物等は存在していないことが認識することができる。
ところが、図７(a)に示すようにウエハＷが異物等によ
り、山状に突出している場合、ΔＺ’とΔＺは異なった
値となり、異物等が存在する不良ショット領域と認識す
る。これは、ＡＦセンサの計測が計測点７で行われてい
るのに対し、ＡＬセンサの計測は、図８に示すようにシ
ョット領域に対してほぼ全域を覆う面積を有する一定の
計測フィールドにおいて行われるためである。従って、
異物等が存在する場合と存在しない場合では、実際に計
測されたΔＺと算出されたΔＺ’とに差が生じる。つま
り、異物等がショット領域において計測点７を中心に、
真円状に（対称的に）分布する場合には、傾き補正時に
高さのばらつきが平均化されるため、高さ変位量のΔＺ
はΔＺ’と同一となり、異物等が存在しているとは検出
されない。しかしながら、ショット領域において、異物
等が非対称に存在すると（実際もしくは経験上、異物が
対称的に存在することは少なく、複数のショット領域に
またがって、異物が存在することが多い。）、傾き補正
時に計測フィールド内の高さのばらつきがでることとな
り、ΔＺとΔＺ’に差が生じる。なお、ΔＺとΔＺ’の
差に対して予め設定された閾値を設け、このΔＺとΔ
Ｚ’の差がこの閾値を越えた場合に第１ショット領域が
不良ショット領域と検出する。そして、この検出の結果
を主制御系３０内の記憶部に記憶する（ステップ２０
６）。

【００３４】そして、第１ショット領域にレチクルＲの
パターン像を投影露光する（ステップ２０７）次に、ス
テップ２０７に続いてステップ２０２に戻り、第１ショ
ット領域に隣接する第２ショット領域について同様の動
作が行われる。最終的に、ウエハＷ内のショット領域の
すべてについて行われる（ステップ２０８）。

【００３５】すべてのショット領域について不良ショッ
ト領域の検出及び露光動作が終了すると、不良ショット
領域の有無を不図示のＣＲＴディスプレイに表示する。
これにより、オペレータがウエハＷの各ショット領域毎
に不良ショット領域の存在の有無をＣＲＴ上で確認する
ことができる（ステップ２０９）。ところで、本実施の
形態では図３に示されるフローチャートに従うことも可
能である。具体的には、ステップ２０６において不良シ
ョット領域が検出された場合は、そのショット領域に対
しては露光をすることなくステップ２０２へ戻り、次の
ショット領域に動作を移す。これに対して、不良ショッ
トとして検出されなかった場合は、ステップ２０７に進
み、そのショット領域に露光を行う（ステップ２１
０）。これにより、不良ショット領域が検出された段階
で露光することなく、隣接する次のショット領域に動作
を移行するので、無駄な露光をショット領域単位で省く
ことができる。

【００３６】また、本実施の形態ではステップ・アンド
・リピート方式でウエハの位置決めを行う投影露光装置
（ステッパー）を例に挙げて説明したが、本発明はこれ
に限るものではない。つまり、レチクルとウエハを投影
光学系に対して操作して露光を行うステップ・アンド・
スキャン方式の投影露光装置や、マスク（レチクル）の
パターン像を液晶基板等に一度に投影露光する露光装置
にも適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハとウエハホルダ
との間に残滓又は塵等の異物もしくはウエハの反りに起
因する不良ショット領域を各ショット領域毎に検出する
ことができるため、数層を重ね合わせて製造されたチッ
プパターンを用いた最終検査段階まで待つことなく、そ
のショット領域に形成されるチップパターンが不良であ
ることを検出することができる。

【００３８】さらに、本発明によれば、何ら異物を検出
するための検出装置を設けることなく、露光装置に通常
設けられているＡＦセンサ及びＡＬセンサを使用するこ
とにより不良ショット領域を検出することができるの
で、装置の簡略化及び低コスト化を可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本実施の形態で使用される露光装置を示す
概略構成図である。

【図２】は、本実施の形態の露光動作を示すフローチャ
ートである。

【図３】は、本実施の形態の別の露光動作を示すフロー
チャートである。

【図４】は、本実施の形態で使用されるレベリングセン
サを表す図である。

【図５】は、ウエハの裏面に異物が存在している様子を
表す図である

【図６】は、平坦なウエハを用いた処理過程を示す図で
ある。

【図７】は、異物等が存在しているウエハを用いた処理
過程を示す図である。

【図８】は、ショット領域とＡＬセンサの計測フィール
ドを表す図である。

【符号の説明】

ＲレチクルＰＬ投影光学系Ｗウエハ１ウエハホルダ２試料台３Ａ〜３Ｃ支点５Ｚレベリングステージ９センサ１０Ｘ移動鏡１１Ｘレーザ干渉計１２結像面１３走り面２７ＸＹステージ２９ステージ駆動系３０主制御系３９アライメント光学系４０撮像素子４２斜入射方式のＡＦセンサの照射光学系４７斜入射方式のＡＦセンサの受光光学系１１０ＡＬセンサの照射光学系１１１ＡＬセンサの光源１１２コンデンサーレンズ１１３絞り１１４照射対物レンズ１２０ＡＬセンサの受光光学系１２１受光対物レンズ１２２４分割受光素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上のショット領域にマスクパターン
を投影光学系を介して投影する露光方法において、前記基板上のショット領域を前記投影光学系の露光フィ
ールド内に設定し、前記露光フィールド内の所定の計測
点で前記ショット領域の表面を前記投影光学系の結像面
に合焦させる第１工程と、前記ショット領域を前記結像面に対して所定の傾きに補
正し、当該補正動作における前記ショット領域の高さ変
位量を算出する第２工程と、該第２工程において前記傾きが補正された後、前記計測
点で前記ショット領域の表面を前記結像面に合焦させる
合焦動作を行うと共に、当該合焦動作前後における前記
ショット領域の高さ変位量を計測する第３工程と、前記第２工程で算出された前記高さ変位量と前記第３工
程で計測された前記高さ変位量を比較する第４工程とを
有することを特徴とする露光方法。
【請求項２】前記第４工程は、前記第２工程で算出さ
れた前記高さ変位量と前記第３工程で計測された前記高
さ変位量とが異なる場合、当該ショット領域を不良ショ
ット領域であると検出する検出工程を有することを特徴
とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】請求項１記載の露光方法であって、前記
第２工程で算出された前記高さ変位量と前記第３工程で
計測された前記高さ変位量との差が、予め設定された閾
値越えたとき、当該ショット領域を不良ショットである
と検出する検出工程を有することを特徴とす請求項１記
載の露光方法。
【請求項４】請求項２又は３記載の露光方法であっ
て、前記検出工程で不良ショット領域が検出されると、
当該ショット領域に前記マスクパターンを投影しないこ
とを特徴とする露光方法。
【請求項５】請求項３記載の露光方法において、さら
に、前記検出工程の検出結果を記憶する工程を有するこ
とを特徴とする露光方法。
【請求項６】請求項５記載の露光方法であって、前記
記憶する工程を前記基板上のすべてのショット領域につ
いて行うことを特徴とする露光方法。