JPH10270303A

JPH10270303A - 走査型露光装置及び走査型露光方法

Info

Publication number: JPH10270303A
Application number: JP9088732A
Authority: JP
Inventors: Shinji Wakamoto; 信二若本; Yuji Imai; 裕二今井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-03-24
Filing date: 1997-03-24
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】スループットを殆ど低下させることなく、フ
ォーカス制御の遅れに起因するデフォーカスの発生を防
止できるようにする。【解決手段】ウエハＷ上の任意のショット領域を走査
露光するに先立って、所定のショットマップデータに基
づいて、前ショットの終了位置から当該ショットの露光
開始位置までのＸＹステージ装置１４のステッピング距
離が所定距離以上あり、かつ当該ショット領域の走査の
途中でフォーカス検出系（４０、４２）の検出点がウエ
ハＷのエッジに掛かるという条件を満足するか否かを主
制御装置２０が判断する。これらの判断が肯定された場
合は、当該ショット領域を露光する際に、投影光学系Ｐ
Ｌに対してウエハＷを外側から内側に向かって走査する
ようにステージ制御系１９を主制御装置２０が制御す
る。これにより、スループットの低下が殆どなく、フォ
ーカス制御の遅れに起因するデフォーカスが防止でき
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、走査型露光装置及
び走査型露光方法に係り、更に詳しくは、感応基板を順
次ステップ移動させつつ、マスクと感応基板とを投影光
学系に対して所定の走査方向に相対移動して、マスクに
形成されたパターンの像を感応基板上の複数のショット
領域に順次投影露光する走査型露光装置及び走査型露光
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
等をリソグラフィ工程で製造する際には、マスク又はレ
チクル（以下、「レチクル」と総称する）に形成された
パターンを投影光学系を介してレジストが塗布されたウ
エハ又はガラスプレート等（以下、「ウエハ」と総称す
る）上に投影露光する投影露光装置が用いられている。
この種の投影露光装置として、ステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影型露光装置である静止露光型のステ
ッパーが主として用いられていたが、最近になってレチ
クルとウエハとを投影光学系に対して相対走査しながら
レチクルパターンの像をウエハ上の複数のショット領域
に順次投影露光するステップ・アンド・スキャン方式の
走査型露光装置が開発された。かかる走査型露光装置に
おいても、ステッパーと同様に微細な回路パターンを精
度良く露光するため、高精度の結像特性が要求されると
ともに、半導体素子の大量生産を目的とすることから、
高スループットが要求される。

【０００３】この種の走査型露光装置では、投影光学系
の結像面にウエハ上のショット領域を一致させるため、
ウエハ上の露光を行うショット領域内の所定の検出点に
おける投影光学系の光軸方向位置をフォーカス検出系を
用いて検出し、検出された光軸方向位置に基づいてウエ
ハ面の光軸方向位置又は光軸方向位置及び光軸直交面に
対する傾きを調整するフォーカス動作又はフォーカス・
レベリング動作が行われている。

【０００４】ところで、走査型露光装置では、ウエハ周
辺部のショット領域であって露光のためのレチクルとウ
エハの相対走査開始時点又は開始から終了までのいずれ
かの時点で、焦点検出系の検出点の一部がウエハ外とな
るようなショット（以下、「エッジショット」という）
を露光する場合に、投影光学系に対してウエハを内側か
ら外側に相対走査するような走査方向（スキャン方向）
を選択すると、走査開始（スキャン開始）の時点では、
焦点検出系の検出点がウエハ上に存在せず、フォーカス
情報の取り込みが困難であり、検出点がウエハ面上に掛
かった位置からいきなりフォーカス制御動作が開始され
ることになる。また、ウエハのエッジ周辺はウエハ又は
レジストの「だれ」に起因してウエハ表面の傾きや光軸
方向の位置が大きく変動する部分である。従って、上記
のようなエッジショットにおける外側から内側へのスキ
ャン（実際には、固定の投影光学系に対してウエハが内
側から外側に相対走査されるのであるが、これを反対か
ら見ればスリット状の露光領域（レチクル上のスリット
状の照明領域に共役な領域）がウエハに対して外側から
内側に相対走査されるので、このような表現を用いてい
る）の際には、フォーカス制御を開始して実際にフォー
カスがかかるまでに整定時間がより多く必要となり、フ
ォーカス制御の遅れからいわゆるデフォーカスが発生し
易くなる。

【０００５】このような理由により、従来の走査型露光
装置では、図１１に示されるように、エッジショット
（ｓ１〜ｓ４、ｓ５、ｓ１０、ｓ１１、ｓ１６、ｓ１
７、ｓ２２、、ｓ２３、ｓ２８〜ｓ３２）を露光する際
には、スキャン方向として常に内側から外側を選択し
（スキャン方向を内側から外側に設定し）、フォーカス
引き込み量を小さくすることによりデフォーカスの発生
を防止していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の如く、エッジショットを露光する際に常にスキ
ャン方向を内側から外側に設定する（例えば、図１１の
ショット領域ｓ２〜ｓ６参照）と、１つのエッジショッ
トの露光終了後、スキャン方向を反転させて次ショット
（通常は隣接ショットが選ばれる）を露光する場合に比
べてウエハのステッピング距離が大きくなるとととも
に、レチクルを走査開始位置まで戻す動作が必須とな
る。この種の走査型露光装置では、通常縮小投影型の投
影光学系が用いられるためスキャン露光時のレチクルの
移動ストロークは、ウエハのそれの何倍にもなり、レチ
クルの戻し動作には大きな時間が必要となり、結果的に
スループットを低下させるという不都合があった。

【０００７】かかる不都合を改善すべく、最近では走査
型露光装置において、ウエハ上のショット領域を順次露
光するに際して、ウエハ内部のショットは勿論、エッジ
ショットをも含め、１ショット露光の度毎にスキャン方
向を、内側から外側、外側から内側に交互に切り換える
ことにより、特にレチクルの上記戻し動作を不要とし
て、スループットを向上させるいわゆる完全交互スキャ
ン方式が研究されている。

【０００８】かかる完全交互スキャン方式では、エッジ
ショットの露光に際して、スキャン方向が内側から外側
の場合は、スキャン開始位置でフォーカスを検出できる
ので問題は生じないが、反対にスキャン方向が外側から
内側の場合、スキャン開始位置でフォーカスの検出が困
難であることから、フォーカス制御の遅れを防止するた
めの何等かの対応が必要である。このための手段とし
て、スキャン方向が内側から外側となるエッジショット
の露光の際に、焦点検出系の検出点がウエハエッジに掛
かると同時又はその直前にフォーカスの制御動作を停止
してウエハの光軸方向の位置をその位置に固定してお
き、次ショットである隣接するエッジショットをスキャ
ン方向を外側から内側として露光する際に、焦点検出系
の検出点がウエハのエッジの内側に掛かった時点でその
固定された光軸方向位置からフォーカスの制御動作を開
始することにより、フォーカスの制御遅れを防止するこ
とが考えられている。すなわち、この「前ショットにお
けるウエハの光軸方向位置の固定手法」は、前ショット
の露光の際にフォーカス制御を切った時のウエハ表面の
光軸方向位置と、次ショット（隣接ショット）の露光の
際にフォーカス制御を開始する時のウエハ表面の光軸方
向位置との差が殆どないことを前提として、フォーカス
の制御遅れを防止するものである。

【０００９】しかしながら、実際の露光シーケンスは、
必ずしもウエハ上の隣接するショットを次から次へ露光
するシーケンスばかりではなく、例えば、相互に隣接し
ない特定の複数のエッジショットのサイズをその他のシ
ョットサイズと異ならしめ、当該サイズの異なるショッ
トを前記その他のショットを露光した後に露光したいよ
うな場合もあり、かかる場合に、当該特定の複数のエッ
ジショットの露光を、上述した「前ショットにおけるウ
エハの光軸方向位置の固定手法」を用いた完全交互スキ
ャンで行うと、ウエハ表面の凹凸や傾斜に起因して前シ
ョットのフォーカス制御終了位置におけるウエハ表面の
光軸方向位置と次ショットのフォーカス制御開始位置に
おけるウエハ表面の光軸方向位置とに大きな差がある場
合に、フォーカスの引き込み量が大きくなってフォーカ
ス制御の遅れが生じ、結果的にデフォーカスが生じるお
それがあった。同様のことは、ウエハ上のショット数が
少なく、各ショットサイズが大きい場合に上記の完全交
互スキャンによる隣接ショットの露光の際にも生じ得
る。

【００１０】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなれたもので、請求項１ないし３に記載の発明
の目的は、所定距離以上のステッピングを必要とする感
応基板上のエッジショットを順次露光する場合にもスル
ープットが殆ど低下することがなく、しかもフォーカス
制御の遅れに起因するデフォーカスの発生を防止するこ
とができる走査型露光装置を提供することにある。

【００１１】また、請求項４に記載の発明は、所定距離
以上のステッピングを必要とする感応基板上のエッジシ
ョットを順次露光する場合にもスループットが殆ど低下
することがなく、しかもフォーカス制御の遅れに起因す
るデフォーカスの発生を防止することができる走査型露
光方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、感応基板（Ｗ）を順次ステップ移動させつつ、マス
ク（Ｒ）と感応基板（Ｗ）とを投影光学系（ＰＬ）に対
して所定の走査方向に相対移動して、前記マスク（Ｒ）
に形成されたパターンの像を前記感応基板（Ｗ）上の複
数ショット領域（例えば、ｓ１〜ｓ３２）に順次投影露
光する走査型露光装置であって、前記マスク（Ｒ）を保
持して前記走査方向に移動可能なマスクステージ（ＲＳ
Ｔ）と；前記感応基板（Ｗ）を保持して前記走査方向を
含む２次元方向に移動可能な基板ステージ（１４）と；
前記マスクステージ（ＲＳＴ）と基板ステージ（１４）
との移動を制御するステージ制御系（１９）と；前記感
応基板（Ｗ）上の所定の検出点における前記投影光学系
（ＰＬ）の光軸方向の位置を検出するフォーカス検出系
（４０、４２）と；前記感応基板（Ｗ）を前記投影光学
系（ＰＬ）の光軸方向に駆動する基板駆動系（２１）
と；前記感応基板（Ｗ）上の任意のショット領域の走査
露光の開始に先立って、所定のショットマップデータに
基づいて、前ショット（例えば、ｓ１）の終了位置から
当該ショット（例えば、ｓ２）の露光開始位置までの前
記基板ステージ（１４）のステッピング距離が所定距離
以上あり、かつそのショット（例えば、ｓ２）の走査の
途中で前記フォーカス検出系（４０、４２）の検出点が
前記感応基板（Ｗ）のエッジに掛かるという条件を満足
するか否かを判断し、この判断が肯定された場合に、当
該ショット領域（例えば、ｓ２）の露光に際し、前記投
影光学系（ＰＬ）に対し、前記感応基板（Ｗ）が外側か
ら内側に走査されるように前記ステージ制御系（１９）
を制御する制御手段（２０）とを有する。

【００１３】これによれば、制御手段では、感応基板上
の任意のショット領域の走査露光の開始に先立って、所
定のショットマップデータに基づいて、前ショットの
終了位置から当該ショットの露光開始位置までの基板ス
テージのステッピング距離が所定距離以上あり、かつ
そのショットの走査の途中でフォーカス検出系の検出点
が感応基板のエッジに掛かるという条件を満足するか否
かを判断し、この判断が肯定された場合に、当該ショッ
ト領域の露光に際し、投影光学系に対し、感応基板が外
側から内側に走査されるようにステージ制御系を制御す
る。このため、ショット間の基板ステージのステッピン
グ距離が所定距離以上、例えば感応基板上の１ショット
以上離れた２つのショット領域を順次走査露光する場合
に、始めのショットを投影光学系に対して感応基板を外
側から内側に走査した後、次のショットを露光する際に
は、上記、の条件を満足するので、ショットマップ
データの如何にかかわらず、該次のショットが、感応基
板を投影光学系に対して外側から内側に走査する方向で
走査露光が行われる。従って、該次のショットの露光に
際しても、走査開始時点でのフォーカス検出系による検
出が可能であり、フォーカスの制御遅れが発生しない。
この場合、マスクステージの戻し動作が必要となるが、
前記の所定距離をマスクステージの戻し動作と同じ位、
ステッピング動作に時間を要する距離として定めておけ
ば、実質的なスループット低下は殆どない。

【００１４】請求項２に記載の発明は、感応基板（Ｗ）
を順次ステップ移動させつつ、マスク（Ｒ）と感応基板
（Ｗ）とを投影光学系（ＰＬ）に対して所定の走査方向
に相対移動して、前記マスク（Ｒ）に形成されたパター
ンの像を前記感応基板（Ｗ）上の複数ショット領域（例
えば、ｓ１〜ｓ３２）に順次投影露光する走査型露光装
置であって、前記マスク（Ｒ）を保持して前記走査方向
に移動可能なマスクステージ（ＲＳＴ）と；前記感応基
板（Ｗ）を保持して前記走査方向を含む２次元方向に移
動可能な基板ステージ（１４）と；前記マスクステージ
（ＲＳＴ）と基板ステージ（１４）との移動を制御する
ステージ制御系（１９）と；前記感応基板（Ｗ）上の所
定の検出点における前記投影光学系（ＰＬ）の光軸方向
の位置を検出するフォーカス検出系（４０、４２）と；
前記感応基板（Ｗ）を前記投影光学系（ＰＬ）の光軸方
向に駆動する基板駆動系（２１）と；前記感応基板
（Ｗ）上の任意のショット領域の走査露光の開始に先立
って、所定のショットマップデータに基づいて、前ショ
ット（例えば、ｓ１）の終了位置から当該ショット（例
えば、ｓ２）の露光開始位置までの前記基板ステージ
（１４）のステッピング距離が所定距離以上あり、かつ
そのショット（例えば、ｓ２）の走査の途中で前記フォ
ーカス検出系（４０、４２）の検出点が前記感応基板
（ｗ）のエッジに掛かるという条件を満足するか否かを
判断し、この判断が肯定された場合に、当該ショット領
域（例えば、ｓ２）の露光に際し、当該ショット領域
（例えば、ｓ２）又はその近傍の感応基板（Ｗ）上の位
置で前記フォーカス検出系（４０、４２）の検出結果に
応じて前記基板駆動系（２１）を制御するフォーカス動
作を一旦行った後に、前記投影光学系（ＰＬ）に対し前
記感応基板（Ｗ）が内側から外側に走査されるように前
記ステージ制御系（１９）を制御する制御手段（２０）
とを有する。

【００１５】これによれば、制御手段では、感応基板上
の任意のショット領域の走査露光の開始に先立って、所
定のショットマップデータに基づいて、上記請求項１の
所で説明した，の条件を満足するか否かを判断し、
この判断が肯定された場合に、当該ショット領域の露光
に際し、そのショット領域又はその近傍の感応基板上の
位置で行うフォーカス検出系の検出結果に応じて、基板
駆動系を制御するフォーカス動作を一旦行った後、投影
光学系に対して感応基板が内側から外側に走査されるよ
うにステージ制御系を制御する。このため、ショット間
の基板ステージのステッピング距離が所定距離以上、例
えば、感応基板上の１ショット以上離れた２つのショッ
ト領域を順次走査露光する場合に、始めのショットを投
影光学系に対して感応基板を外側から内側に走査した
後、次のショットを露光する際には、上記、の条件
を満足するので、当該次のショット領域又はその近傍で
一旦フォーカス検出を行って、フォーカス動作を行った
後、該次のショットが投影光学系に対して感応基板を内
側から外側に走査する方向で走査露光が行われる。従っ
て、該次のショットの露光に際しても、走査開始時点で
のフォーカス検出系による検出が可能であり、フォーカ
スの制御遅れが発生しない。この場合、フォーカス検出
を行うために感応基板を一旦戻す動作が必要となるが、
マスクの戻し作業が不要となり、いわゆる完全交互スキ
ャンが可能となるので、請求項１の場合に比べればスル
ープットの向上を図ることができる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、感応基板（Ｗ）
を順次ステップ移動させつつ、マスク（Ｒ）と感応基板
（Ｗ）とを投影光学系（ＰＬ）に対して所定の走査方向
に相対移動して、前記マスク（Ｒ）に形成されたパター
ンの像を前記感応基板（Ｗ）上の複数ショット領域（例
えば、ｓ１〜ｓ３２）に順次投影露光する走査型露光装
置であって、前記マスク（Ｗ）を保持して前記走査方向
に移動可能な基板ステージ（１４）と；前記感応基板
（Ｗ）を保持して前記走査方向を含む２次元方向に移動
可能な基板ステージ（１４）と；前記マスクステージ
（ＲＳＴ）と基板ステージ（１４）との移動を制御する
ステージ制御系（１９）と；前記感応基板（Ｗ）上の所
定の検出点における前記投影光学系（ＰＬ）の光軸方向
の位置を検出するフォーカス検出系（４０、４２）と；
前記感応基板（Ｗ）を前記投影光学系（ＰＬ）の光軸方
向に駆動する基板駆動系（２１）と；前記感応基板
（Ｗ）上の任意のショット領域の走査露光の開始に先立
って、所定のショットマップデータに基づいて、前ショ
ット（例えば、ｓ１）の終了位置から当該ショット（例
えば、ｓ２）の露光開始位置までの前記基板ステージ
（１４）のステッピング距離が所定距離以上あり、かつ
そのショット（例えば、ｓ２）の走査の途中で前記フォ
ーカス検出系（４０、４２）の検出点が前記感応基板
（Ｗ）のエッジに掛かるという条件を満足するか否かを
判断し、この判断が肯定された場合に、前記投影光学系
（ＰＬ）に対し前記感応基板（Ｗ）が外側から内側に走
査されるように前記ステージ制御系（１９）を制御する
か、当該ショット（例えば、ｓ２）又はその近傍の感応
基板（Ｗ）上の位置で前記フォーカス検出系（４０、４
２）の検出結果に応じて前記基板駆動系（２１）を制御
するフォーカス動作を一旦行った後に、前記投影光学系
（ＰＬ）に対し前記感応基板（Ｗ）が内側から外側に走
査されるように前記ステージ制御系（１９）を制御する
か、を予め定めた基準に従って選択する制御手段（２
０）とを有する。

【００１７】これによれば、制御手段では、感応基板上
の任意のショット領域の走査露光の開始に先立って、所
定のショットマップデータに基づいて、前述した，
の条件を満足するか否かを判断し、この判断が肯定され
た場合に、当該ショット領域の露光に際し、投影光学系
に対し感応基板が外側から内側に走査されるようにステ
ージ制御系を制御するか、当該ショット又はその近傍の
感応基板上の位置でフォーカス検出系の検出結果に応じ
て基板駆動系を制御するフォーカス動作を一旦行った
後、投影光学系に対し感応基板が内側から外側に走査さ
れるようにステージ制御系を制御するかを、予め定めた
基準に従って選択する。ここで、上記の選択の基準とし
ては、例えばオペレータにより設定された第１モード、
第２モード等に基づくものであっても良く、あるいはマ
スクの戻し時間と感応基板のステッピング時間との関係
に基づいて定めた第１の所定距離、第２の所定距離等の
現実のステッピング距離との比較基準であっても良い。
このため、デフォーカスとスループットの２つの要請を
状況に応じて最も良く満足させるように、任意選択、あ
るいは自動選択によりステージ制御系の制御態様を適宜
選択して露光することが可能となる。この場合、該次の
ショットの露光に際して何れが選択されても、走査開始
時点でのフォーカス検出系による検出が可能となり、フ
ォーカスの制御遅れが発生しない。また、状況に応じて
マスクステージを戻した方が良い場合と、、フォーカス
検出を行うために感応基板を一旦戻した方が良い場合と
を選択することができる。

【００１８】請求項４に記載の発明は、感応基板（Ｗ）
を順次ステップ移動させつつ、マスク（Ｒ）と感応基板
（Ｗ）とを投影光学系（ＰＬ）に対して所定の走査方向
に相対移動して、前記マスク（Ｒ）に形成されたパター
ンの像を前記感応基板（Ｗ）上の複数ショット領域（例
えば、ｓ１〜ｓ３２）に順次投影露光する走査型露光方
法であって、前記感応基板（Ｗ）上の任意のショット領
域の走査露光の開始に先立って、所定のショットマップ
データに基づいて、前ショット（例えば、ｓ１）の終了
位置から当該ショット（例えば、ｓ２）の露光開始位置
までの前記感応基板（Ｗ）のステッピング距離が所定距
離以上あり、かつそのショットの走査の途中で前記感応
基板（Ｗ）の前記投影光学系（ＰＬ）の光軸方向位置を
検出するフォーカス検出系（４０、４２）の検出点が前
記感応基板（Ｗ）のエッジに掛かるという条件を満足す
るか否かを判断し、この判断が肯定されたショット（例
えば、ｓ２）について、前記投影光学系（ＰＬ）に対し
前記感応基板（Ｗ）を外側から内側に走査する動作か、
当該ショット（例えば、ｓ２）又はその近傍の感応基板
（Ｗ）上の位置で前記フォーカス検出系（４０、４２）
の検出結果に応じて前記感応基板（Ｗ）の光軸方向位置
を制御するフォーカス動作を一旦行った後に、前記投影
光学系（ＰＬ）に対し前記感応基板（Ｗ）を内側から外
側に走査する動作か、を予め定めた基準に従って選択す
ることを特徴とする。

【００１９】これによれば、感応基板上の任意のショッ
ト領域の走査露光の開始に先立って、所定のショットマ
ップデータに基づいて、前述した，の条件を満足す
るか否かを判断し、この判断が肯定されたショットにつ
いて、投影光学系に対し感応基板を外側から内側に走査
する動作か、当該ショット又はその近傍の感応基板上の
位置でフォーカス検出系の検出結果に応じて感応基板の
光軸方向位置を制御するフォーカス動作を一旦行った
後、投影光学系に対し感応基板を内側から外側に走査す
動作かを、予め定めた基準に従って選択するようにす
る。このため、デフォーカスとスループットの２つの要
請を状況に応じて最も良く満足させるように、任意選
択、あるいは自動選択により動作の選択が行われる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図１０に基づいて説明する。

【００２１】図１には、一実施形態に係る走査型露光装
置１００の概略的な構成が示されている。この走査型露
光装置１００は、いわゆるステップ・アンド・スキャン
露光方式の投影露光装置である。

【００２２】この走査型露光装置１００は、光源１及び
照明光学系（２、３、５〜７）を含む照明系、マスクと
してのレチクルＲを保持するマスクステージとしてのレ
チクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、感応基板とし
てのウエハＷを保持してＸＹ平面内をＸＹ２次元方向に
移動する基板ステージとしての基板テーブル１８を備え
たＸＹステージ装置１４、及びこれらを制御するステー
ジ制御系等を備えている。

【００２３】前記照明系は、光源１、コリメータレン
ズ、フライアイレンズ等（いずれも図示せず）からなる
照度均一化光学系２、リレーレンズ３、レチクルブライ
ンド５、リレーレンズ６及び折り曲げミラー７等を含ん
で構成されている。

【００２４】ここで、この照明系の構成各部についてそ
の作用とともに説明すると、光源１で発生した露光光と
しての照明光ＩＬは不図示のシャッターを通過した後、
照度均一化光学系２により照度分布がほぼ均一な光束に
変換される。照明光ＩＬとしては、例えばＫｒＦエキシ
マレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光等のエキシマレー
ザ光、銅蒸気レーザやＹＡＧレーザの高調波、あるいは
超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）
等が用いられる。

【００２５】照度均一化光学系２から水平に射出された
光束は、リレーレンズ３を介して、レチクルブラインド
５に達する。このレチクルブラインド５は、２枚の可動
ブレード４５Ａ、４５Ｂを有する可動ブラインド（以
下、この可動ブラインドを適宜「可動ブラインド４５
Ａ、４５Ｂ」と称する）と、この可動ブラインド４５
Ａ、４５Ｂの近傍に配置された開口形状が固定された固
定ブラインド４６とから構成される。可動ブラインド４
５Ａ、４５Ｂの配置面は、レチクルＲのパターン面と共
役となっている。固定ブラインド４６は、例えば４個の
ナイフエッジにより矩形の開口を囲んだ視野絞りであ
り、その矩形開口の上下方向の幅が可動ブラインド４５
Ａ、４５Ｂによって規定されるようになっており、これ
によりレチクルＲを照明するスリット状の照明領域ＩＡ
Ｒ（図２参照）の幅を所望の大きさに設定できるように
なっている。可動ブレード４５Ａ、４５Ｂは、可動ブラ
インド駆動機構４３Ａ、４３Ｂによって開閉方向に駆動
されるようになっており、この駆動機構４３Ａ、４３Ｂ
の動作が不図示のメモリに格納されたプロセスプログラ
ムと呼ばれるファイル内のマスキング情報に応じて主制
御装置２０によって制御されるようになっている。

【００２６】レチクルブラインド５を通過した光束は、
リレーレンズ６を通過して折り曲げミラー７に至り、こ
こで鉛直下方に折り曲げられて回路パターン等が描かれ
たレチクルＲの照明領域ＩＡＲ部分を照明する。

【００２７】前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチク
ルＲが、例えば真空吸着により固定されている。レチク
ルステージＲＳＴは、レチクルＲの位置決めのため、照
明光学系の光軸ＩＸ（後述する投影光学系ＰＬの光軸Ａ
Ｘに一致）に垂直な平面内で２次元的に（Ｘ軸方向及び
これに直交するＹ軸方向及びＸＹ平面に直交するＺ軸回
りの回転方向に）微少駆動可能に構成されている。

【００２８】また、このレチクルステージＲＳＴは、不
図示のレチクルベース上をリニアモータ等で構成された
レチクル駆動部（図示省略）により、所定の走査方向
（ここではＹ軸方向とする）に指定された走査速度で移
動可能となっている。このレチクルステージＲＳＴは、
レチクルＲの全面が少なくとも照明光学系の光軸ＩＸを
横切ることができるだけの移動ストロークを有してい
る。

【００２９】レチクルステージＲＳＴ上には、レチクル
レーザ干渉計（以下、「レチクル干渉計」という）１６
からのレーザビームを反射する移動鏡１５が固定されて
おり、レチクルステージＲＳＴのステージ移動面内の位
置はレチクル干渉計１６によって、例えば０．０１μｍ
程度の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レ
チクルステージＲＳＴ上には走査方向（Ｙ軸方向）に直
交する反射面を有する移動鏡と非走査方向（Ｘ軸方向）
に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチク
ル干渉計１６は走査方向に１軸、非走査方向には２軸設
けられているが、図１ではこれらが代表的に移動鏡１
５、レチクル干渉計１６として示されている。

【００３０】レチクル干渉計１６からのレチクルステー
ジＲＳＴの位置情報はステージ制御系１９及びこれを介
して主制御装置２０に送られ、ステージ制御系１９では
主制御装置２０からの指示に応じてレチクルステージＲ
ＳＴの位置情報に基づいてレチクル駆動部（図示省略）
を介してレチクルステージＲＳＴを駆動する。

【００３１】なお、不図示のレチクルアライメント系に
より所定の基準位置にレチクルＲが精度良く位置決めさ
れるように、レチクルステージＲＳＴの初期位置が決定
されるため、移動鏡１５の位置をレチクル干渉計１６で
測定するだけでレチクルＲの位置を十分高精度に測定し
たことになる。

【００３２】前記投影光学系ＰＬは、レチクルステージ
ＲＳＴの図１における下方に配置され、その光軸ＡＸ
（照明光学系の光軸ＩＸに一致）の方向がＺ軸方向とさ
れ、ここでは両側テレセントリックな光学配置となるよ
うに光軸ＡＸ方向に沿って所定間隔で配置された複数枚
のレンズエレメントから成る屈折光学系が使用されてい
る。この投影光学系ＰＬは所定の投影倍率、例えば１／
５（あるいは１／４）を有する縮小光学系である。この
ため、照明光学系からの照明光ＩＬによってレチクルＲ
の照明領域ＩＡＲが照明されると、このレチクルＲを通
過した照明光ＩＬにより、投影光学系ＰＬを介してレチ
クルＲの回路パターンの縮小像が表面にフォトレジスト
が塗布されたウエハＷ上に形成される。

【００３３】前記ＸＹステージ装置１４は、不図示のベ
ース上を走査方向であるＹ軸方向（図１における左右方
向）に往復移動可能なＹステージ１６と、このＹステー
ジ１６上をＹ軸方向と直交するＸ軸方向（図１における
紙面直交方向）に往復移動可能なＸステージ１２と、こ
のＸステージ１２上に設けられた基板テーブル１８とを
有している。また、基板テーブル１８上に、ウエハホル
ダ２５が載置され、このウエハホルダ２５によって感応
基板としてのウエハＷが真空吸着によって保持されてい
る。

【００３４】基板テーブル１８は、Ｘステージ１２上に
ＸＹ方向に位置決めされ、かつＺ軸方向の移動及び傾斜
が許容された状態で取り付けられている。そして、この
基板テーブル１８は、異なる３点の支持点で不図示の３
本の軸によって支持されており、これら３本の軸がウエ
ハ駆動装置２１によって独立してＺ軸方向に駆動され、
これによって基板テーブル１８上に保持されたウエハＷ
の面位置（Ｚ軸方向位置及びＸＹ平面に対する傾斜）が
所望の状態に設定されるようになっている。

【００３５】基板テーブル１８上にはウエハレーザ干渉
計（以下、「ウエハ干渉計」という）３１からのレーザ
ビームを反射する移動鏡２７が固定され、外部に配置さ
れたウエハ干渉計３１により、基板テーブル１８のＸＹ
面内での位置が例えば０．０１μｍ程度の分解能で常時
検出されている。

【００３６】ここで、実際には、基板テーブル１８上に
は走査方向であるＹ軸方向に直交する反射面を有する移
動鏡と非走査方向であるＸ軸方向に直交する反射面を有
する移動鏡とが設けられ、ウエハ干渉計１８は走査方向
に１軸、非走査方向には２軸設けられているが、図１で
はこれらが代表的に移動鏡２７、ウエハ干渉計３１とし
て示されている。基板テーブル１８の位置情報（又は速
度情報）はステージ制御系１９及びこれを介して主制御
装置２０に送られ、ステージ制御系１９では主制御装置
２０からの指示に応じて前記位置情報（又は速度情報）
に基づいてウエハ駆動装置２１（これは、Ｘステージ１
２、Ｙステージ１６の駆動系及び基板テーブル１８の駆
動系の全てを含む）を介してＹステージ１６、Ｘステー
ジ１２を制御する。

【００３７】また、基板テーブル１８上には、不図示の
オフアクシス方式のアライメント検出系の検出中心から
投影光学系ＰＬの光軸までの距離を計測するベースライ
ン計測等のための各種基準マークが形成された基準マー
ク板ＦＭが固定されている。

【００３８】本実施形態の走査型露光装置１００におい
ては、図２に示されるように、レチクルＲの走査方向
（Ｙ軸方向）に対して垂直な方向に長手方向を有する長
方形（スリット状）の照明領域ＩＡＲでレチクルＲが照
明され、レチクルＲは露光時に−Ｙ方向に速度ＶR で走
査（スキャン）される。照明領域ＩＡＲ（中心は光軸Ａ
Ｘとほぼ一致）は投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上に
投影され、照明領域ＩＡＲに共役なスリット状の投影領
域、すなわち露光領域ＩＡが形成される。ウエハＷはレ
チクルＲとは倒立結像関係にあるため、ウエハＷは速度
ＶR の方向とは反対方向（＋Ｙ方向）にレチクルＲに同
期して速度ＶW で走査され、ウエハＷ上のショット領域
ＳＡの全面が露光可能となっている。走査速度の比ＶW
／ＶR は正確に投影光学系ＰＬの縮小倍率に応じたもの
になっており、レチクルＲのパターン領域ＰＡのパター
ンがウエハＷ上のショット領域ＳＡ上に正確に縮小転写
される。照明領域ＩＡＲの長手方向の幅は、レチクルＲ
上のパターン領域ＰＡよりも広く、遮光領域ＳＴの最大
幅よりも狭くなるように設定され、走査（スキャン）す
ることによりパターン領域ＰＡ全面が照明されるように
なっている。

【００３９】この走査型露光装置１００では、上記の走
査露光の際に、不図示のアライメント検出系の検出信号
に基づいて主制御装置２０によりステージ制御系１９及
びウエハ駆動装置２１等を介してレチクルＲとウエハＷ
との位置合わせ（アライメント）が行われ、また、後述
する多点フォーカス位置検出系の検出信号に基づいて、
レチクルＲのパターン面とウエハＷ表面とが投影光学系
ＰＬに関して共役となるように、かつ投影光学系ＰＬの
結像面とウエハＷ表面とが一致する（ウエハ表面が投影
光学系ＰＬの最良結像面の焦点深度の範囲内に入る）よ
うに、主制御装置２０によりステージ制御系１９及びウ
エハ駆動装置２１を介して基板テーブル１８がＺ軸方向
及び傾斜方向に駆動制御されて面位置の調整が行われ
る。

【００４０】本実施形態の走査型露光装置１００では、
上記のようなウエハＷ上のショット領域に対する走査露
光によるレチクルパターンの転写と、次ショット領域の
走査開始位置へのステッピング動作とを繰り返し行うこ
とにより、ステップ・アンド・スキャン方式の露光が行
われ、ウエハＷ上の全ショット領域にレチクルパターン
が転写されるようになっている。

【００４１】更に、本実施形態では、ウエハＷ表面の前
記露光領域ＩＡ内部分及びその近傍の領域のＺ方向（光
軸ＡＸ方向）の位置を検出するための斜入射光式のフォ
ーカス検出系（焦点検出系）の一つである多点フォーカ
ス位置検出系が設けられている。この多点フォーカス位
置検出系は、光ファイバ束８１、集光レンズ８２、パタ
ーン形成板８３、レンズ８４、ミラー８５及び照射対物
レンズ８６から成る照射光学系４０と、集光対物レンズ
８７、回転方向振動板８８、結像レンズ８９、受光用ス
リット板９８及び多数のフォトセンサを有する受光器９
０から成る受光光学系４２とから構成されている。

【００４２】ここで、この多点フォーカス位置検出系
（４０、４２）の構成各部について、その作用とともに
説明する。露光光とは異なるウエハＷ上のフォトレジス
トを感光させない波長の照明光が、図示しない照明光源
から光ファイバ束８１を介して導かれている。光ファイ
バ束８１から射出された照明光は、集光レンズ８２を経
てパターン形成板８３を照明する。

【００４３】このパターン形成板８３上には不図示の４
９個のスリット状の開口パターンが７行７列のマトリッ
クス状配置で形成されており、パターン形成板８３の各
スリット状の開口パターンを透過した照明光（開口パタ
ーンの像光束）はレンズ８４、ミラー８５及び照射対物
レンズ８６を経てウエハＷの露光面に投影され、ウエハ
Ｗの露光面にはパターン形成板８３上の７×７＝合計４
９個のスリット状の開口パターンの像が投影結像され
る。ここで、実際には、照射光学系４０からの開口パタ
ーンの像光束は、ＹＺ平面、ＸＺ平面に対し４５度を成
す平面内で光軸ＡＸに対して所定角度α傾斜した方向か
らウエハＷ面（又は基準マーク板ＦＭ表面）に照射され
る。

【００４４】このため、ウエハＷ表面の露光領域ＩＡ近
傍には、図３に示されるように、７行７列のマトリクス
状配置で７×７、合計４９個のＸ軸、Ｙ軸に対して４５
度傾斜したスリット状の開口パターンの像（以下、適宜
「スリット像」という）Ｓ11〜Ｓ77が、Ｘ軸、Ｙ軸方向
に沿ってほぼ等間隔で形成される。これらのスリット像
Ｓ11〜Ｓ77の光束のウエハＷ面からの反射光束が、光軸
ＡＸに対して前記照射光学系４０からの像光束と対称に
所定角度α傾斜した方向に進んで、集光対物レンズ８
７、回転方向振動板８８及び結像レンズ８９を経て受光
器９０の手前側に配置された受光用スリット板９８上に
再結像される。

【００４５】これを更に詳述すると、受光器９０上には
スリット像Ｓ11〜Ｓ77に対応して７行７列のマトリクス
状に４９個のフォトセンサＤ11〜Ｄ77（図４参照）が配
列されており、この受光器９０の前面（図１における下
面）に配置された受光用スリット板９８には各フォトセ
ンサＤに対向してスリットがそれぞれ形成されており、
これらのスリット上にそれぞれ図３に示されるスリット
像Ｓ11〜Ｓ77がそれぞれ再結像される。

【００４６】ここで、主制御装置２０には発振器（ＯＳ
Ｃ．）が内蔵されており、主制御装置２０によりＯＳ
Ｃ．からの駆動信号でドライブされる加振装置９２を介
して回転方向振動板８８に所定の振動が与えられると、
受光用スリット板９８上では再結像された各像の位置が
所定方向（スリット板９８の各スリットの長手方向と直
交する方向）に振動する。これにより、各フォトセンサ
Ｄ11〜Ｄ77の検出信号がセンサ選択回路９３を介して信
号処理装置９１により、回転振動周波数の信号で同期検
波される。そして、この信号処理装置９１により同期検
波して得られた多数のフォーカス信号が主制御装置４４
に供給される。なお、センサ選択回路９３及び信号処理
装置９１については後述する。なお、結像レンズ８９と
スリット板９８との間に、スリット板９８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、スリット板９８の各スリットの長手方向と直交す
る方向）にシフトさせるプレーンパラレルを配置しても
良い。

【００４７】以上の説明から明らかなように、本実施形
態の場合、ウエハＷ上の検出点である各スリット像Ｓ11
〜Ｓ77と受光器９０上の各フォトセンサＤ11〜Ｄ77とは
１対１で対応し、各スリット像の位置のウエハ表面のＺ
位置の情報（フォーカス情報）が各フォトセンサＤから
の出力であるフォーカス信号に基づいて得られるので、
以下の説明では便宜上スリット像Ｓ11〜Ｓ77を特別に必
要のない限りフォーカスセンサと呼ぶものとする。

【００４８】そして、フォーカスセンサＳ11〜Ｓ77の
内、図３における露光領域ＩＡ内に位置する第３行のフ
ォーカスセンサＳ31〜Ｓ37、第４行のフォーカスセンサ
Ｓ41〜Ｓ47及び第５行のフォーカスセンサＳ51〜Ｓ57の
出力は、露光領域ＩＡ内の面位置設定のため基板テーブ
ル１８の追従制御に用いられるので、これら３行のフォ
ーカスセンサをそれぞれ追従センサ１０３ａ、１０３
ｂ、１０３ｃと呼ぶ。また、これら３行のフォーカスセ
ンサ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃをまとめて追従セン
サ１０３と呼ぶ。

【００４９】また、本実施形態では、露光領域ＩＡの外
側に所定距離離れた位置に配置された第１行のフォーカ
スセンサＳ11〜Ｓ17、第７行のフォーカスセンサＳ71〜
Ｓ77の出力は、次のフォーカス状態を予測するため、す
なわちウエハＷ表面が＋Ｚ方向又は−Ｚ方向のいずれの
方向に変化するかの予測のためにのみ用いられるので、
これら２行のフォーカスセンサをそれぞれ先読みセンサ
１０２ａ、１０２ｂと呼ぶ。なお、各先読みセンサ１０
２ａ、１０２ｂを、追従センサ１０３と同様にそれぞれ
複数行のセンサ列で構成しても良く、このようにした場
合は、レベリングに関する予測も可能になる。例えば、
本実施形態では使用しない第２行のフォーカスセンサＳ
21〜Ｓ27、第６行のフォーカスセンサＳ61〜Ｓ67の出力
をそれぞれ各先読みセンサ１０２ａ、１０２ｂとして併
用するようにしても良い。

【００５０】次に、センサ選択回路９３及び信号処理装
置９１の構成について、図４に基づいて説明する。この
図４には、センサ選択回路９３と信号処理装置９１とが
受光器９０とともに概略的に示されている。この内、セ
ンサ選択回路９３は、スイッチ部ＡS と、レジスタ部Ｒ
S とから成り、スイッチ部ＡS 内には逆バイアス電圧が
印加されたフォトセンサ（ここではフォトダイオード）
Ｄ11、Ｄ12、……Ｄ77のＰ側に一方の固定接点がそれぞ
れ接続された切替スイッチＳＡ1 〜ＳＡ49と、各切替ス
イッチＳＡ1 〜ＳＡ49の可動接点（共通接点）とｎ本の
出力線Ｏ1 〜Ｏn との間に設けられた（４９×ｎ）個の
開閉スイッチＳＢ1-1 、ＳＢ1-2 、ＳＢ1-3 、……、Ｓ
Ｂ49-nとが配置されている。各切替スイッチＳＡ1 〜Ｓ
Ａ49の他方の固定接点は接地されている。また、フォト
センサＤ11〜Ｄ77のＮ側は不図示の電源回路に接続され
ている。また、ｎ本の光電変換信号の出力線Ｏ1 〜Ｏn
のそれぞれは、これらの出力線に対応して設けられた信
号処理回路９４1 〜９４nにそれぞれ接続されている。

【００５１】このため、例えば、切替スイッチＳＡ1 を
フォトセンサＤ11側に切り替え、開閉スイッチＳＢ1-1
をオンにすると、フォトセンサＤ11が受光する光の強さ
に比例した強さの逆電流（光電流、すなわち光電変換信
号）が、フォトセンサＤ11→スイッチＳＡ1 →スイッチ
ＳＢ1-1 の順に閉回路内を流れ、この電流が信号処理回
路９４1 によって検出され、デジタル信号に変換されて
信号出力回路９５に送出される。また、例えば、切替ス
イッチＳＡ49をフォトセンサＤ77側に切り替え、開閉ス
イッチＳＢ49-nをオンにすると、フォトセンサＤ77が受
光する光の強さに比例した強さの逆電流（光電流）が、
フォトセンサＤ77→スイッチＳＡ49→スイッチＳＢ49-n
の順に閉回路内を流れ、この電流が信号処理回路９４n
によって検出され、デジタル信号に変換されて、信号出
力回路９５に送出される。このように、本実施形態で
は、切替スイッチＳＡと開閉スイッチＳＢとの任意の組
み合わせをオンにすることにより、任意のフォトセンサ
Ｄの受光する光の強さに応じた光電流を所望の出力線Ｏ
を介して取り出すことが可能になっている。

【００５２】レジスタ部Ｒｓ内には、切替スイッチＳＡ
1 〜ＳＡ49にそれぞれ対応して設けられた４９個の第１
レジスタＲＳ1 〜ＲＳ49と、開閉スイッチＳＢ1-1 〜Ｓ
Ｂ49-nに対応してｎ個ずつ４９組設けられた第２レジス
タＲＳＳ1-1 〜ＲＳＳ49-nとが配置されている。第１レ
ジスタＲＳ1 〜ＲＳ49は、同一のラインＬ1 に共通に接
続され、第２レジスタＲＳＳ1-1 〜ＲＳＳ49-nは、同一
のラインＬ2 に共通に接続されている。従って、例え
ば、フォトセンサＤ11の出力を出力線Ｏ1 に出力させる
には、ラインＬ1 にデータ（Ｄａｔａ）１（「１，０，
０，………，０」）を入力し、ラインＬ2 にデータ（Ｄ
ａｔａ）２（「１，０，０，０，０，０，０、０，０，
０，０，０，０，０、………、０，０，０，０，０，
０，０」）を入力すれば良い。これにより、第１レジス
タＲＳ1 と第２レジスタＲＳＳ1-1 とが「１」で、その
他のレジスタは０となり、切替スイッチＳＡ1 がフォト
センサＤ11側に切り替えられ、開閉スイッチＳＢ1-1 が
オンとなって、フォトセンサＤ11の出力が出力線Ｏ1 に
出力される。このように、本実施例では、主制御装置４
４からラインＬ1 、ラインＬ2 を介してレジスタ部Ｒｓ
内に入力されるデータ１，データ２の内容によって、所
望のフォトセンサＤの出力を所望の出力線Ｏ、すなわち
これに対応する信号処理回路９４に出力させることがで
きる。従って、例えばｎ＝４９である場合には、各フォ
トセンサＤを各別に信号処理回路９４1 〜９４n にそれ
ぞれ独立して接続することにより主制御装置４４では露
光領域ＩＡ及びその前後の検出領域内の個々の検出点で
あるフォーカスセンサ位置の光軸方向位置を演算するこ
とができる。

【００５３】信号処理装置９１は、出力線Ｏ1 〜Ｏn に
それぞれ接続されたｎ個の信号処理回路９４1 〜９４n
を備えている。各信号処理回路９４には同期検波回路
（ＰＳＤ）が内蔵されており、このＰＳＤにはＯＳＣ．
からの駆動信号と同じ位相の交流信号が入力されてい
る。そして、各信号処理回路９４では、各出力線からの
信号を上記の交流信号の位相を基準としてそれぞれ同期
整流（同期検波）を行い、ウエハＷ上の各スリット像Ｓ
11〜Ｓ77の場所のＺ軸方向位置（フォーカス位置）に対
応する焦点位置検出信号（フォーカス信号）ＦＳを生成
する。そして、信号処理回路９４1 〜９４n からのフォ
ーカス信号ＦＳは、出力回路９５によりデジタル変換さ
れ、シリアルデータとして主制御装置４４に出力される
ようになっている。

【００５４】ところで、各フォーカス信号ＦＳは、いわ
ゆるＳカーブ信号と呼ばれ、受光用スリット板９８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信号であ
る。従って、各フォーカス信号ＦＳにオフセットが加え
られていない状態では、主制御装置４４によって、各フ
ォーカス信号ＦＳが零レベルになるウエハＷの高さ位置
（光軸方向位置）が合焦点としてそれぞれ検出されるこ
とになる。

【００５５】前述したように、本実施形態においては、
所望のフォトセンサＤの出力を所望の出力線Ｏ、すなわ
ちこれに対応する信号処理回路９４に出力させることが
でき、例えば、複数のフォトセンサＤが同一出力先に設
定された場合には、その出力先として指定された（選択
された）信号処理回路９４ではフォトセンサ出力の合成
信号を回転振動周波数の信号で同期検波し、その複数の
フォトセンサの出力の合成信号に対応するフォーカス信
号のデジタル変換データが主制御装置４４に出力され
る。

【００５６】次に、上述のようにして構成された本実施
形態の走査型露光装置１００におけるウエハＷ上の複数
のショット領域にレチクルパターンの露光を行う場合の
露光シーケンスについて、主制御装置２０内のＣＰＵの
制御アルゴリズムを示す図５のフローチャートに基づい
て説明する。

【００５７】前提条件として、先に述べた通り、先読み
センサ１０２ａ、１０２ｂは、次のフォーカス状態を予
測するためにのみ用いられているので、先読みセンサ１
０２ａの各フォーカスセンサに対応するフォトセンサＤ
11〜Ｄ17、先読みセンサ１０２ｂの各フォーカスセンサ
に対応するフォトセンサＤ71〜Ｄ77は、ぞれぞれ同一出
力先である出力線Ｏ1 、出力線Ｏn に接続され、また、
追従センサ１０３を構成する各フォーカスセンサに対応
するフォトセンサＤ31〜Ｄ37、Ｄ41〜Ｄ47、Ｄ51〜Ｄ57
はそれぞれ異なる出力線Ｏ2〜Ｏｎ-1 （ｎ≧２３）に個
別に接続されているものとする。更に、図３から明らか
なように第２行目のフォーカスセンサＳ21〜Ｓ27及び第
６行目のフォーカスセンサＳ61〜Ｓ67は使用されないの
で、これらに対応するフォトセンサＤ21〜Ｄ27及びフォ
トセンサＤ61〜Ｄ67はいずれの出力線にも接続されてい
ないものとする。

【００５８】また、オペレータにより不図示のコンソー
ル等から入力されたショット配列、ショットサイズ、各
ショットの露光順序その他の必要なデータに基づいて、
予めショットマップデータ（各ショット領域の露光順序
と走査方向とを定めたデータ）が作成され、不図示のメ
モリ内に格納されているものとする。

【００５９】さらに、以下の説明において、「エッジシ
ョット」とは、ウエハＷ周辺部のショット領域であって
露光のためのレチクルＲとウエハの相対走査開始から終
了までのいずれかの時点で、追従センサ１０３のいずれ
かがウエハＷの有効領域から外れるようなショットを意
味する。また、ウエハＷの周辺部は通常テーパ状になっ
ていて露光に適さないパターン禁止帯が設けられてお
り、このパターン禁止帯の外縁をウエハの「エッジ」と
言い、その内部を「ウエハＷの有効領域」と呼ぶものと
する。

【００６０】この図５の制御アルゴリズムがスタートす
るのは、ウエハ交換、レチクルアライメントが終了した
時点であるものとする。

【００６１】まず、ウエハＷ内に設定された複数のショ
ット領域のうち、任意のショット領域を走査露光するに
際し、ステップ２０２で、当該露光対象のショット領域
がエッジショットであるか否かを判断する。このステッ
プ２０２における判断は、予め作成されメモリ内に格納
されたショットマップデータ（ウエハＷ内の複数のショ
ット領域を順次露光処理する際に、予めショット配列、
露光順序、走査方向等が決定されたデータ）に基づいて
行われる。そして、このステップ２０２における判断が
否定された場合には、ステップ２１６に移行して、当該
ショットをメモリ内のショットマップデータに従って走
査露光を行う。この場合、当該ショットはウエハＷの内
部ショットであり走査開始時点でフォーカス検出が可能
であるから、スキャン開始に先だって静止状態にてフォ
ーカス・レベリング制御動作を一旦行った後、前述した
スキャン露光を行う。

【００６２】一方、ステップ２０２における判断が肯定
された場合には、次のステップ２０４に進んで当該露光
対象のショット領域におけるスキャン方向が外側から内
側か否かを判断する。ここで、スキャン方向が外側から
内側とは、ウエハＷを固定して考えた場合に、この固定
のウエハＷ上を露光領域ＩＡが外側から内側へ相対走査
される場合（実際には、固定の露光領域ＩＡに対してウ
エハＷが内側から外側に走査される場合）を意味し、こ
の反対の場合をスキャン方向が内側から外側と呼ぶもの
とする。このステップ２０４における判断もメモリ内の
ショットマップデータに基づいて行われる。そして、こ
のステップ２０４における判断が否定された場合には、
ステップ２１６に移行して前述の如く、メモリ内のショ
ットマップデータに従った走査露光を行う。この場合も
スキャン開始に先だって静止状態にてフォーカス・レベ
リング制御動作を一旦行った後、前述したスキャン露光
を行う。

【００６３】一方、上記ステップ２０４における判断が
肯定された場合には、ステップ２０６に進み、メモリ内
のショットマップデータに基づき直前に露光したショッ
ト領域（前ショット）の露光終了位置から当該ショット
の露光のためのスキャン開始位置までのステッピング距
離が予め定めた一定距離Ｌ以上あるか否かを判断する。
ここで、「一定距離Ｌ」とは、前ショットのフォーカス
制御終了時点におけるフォーカス値（フォトセンサＤか
らのフォーカス情報）を固定した状態で、当該ショット
のフォーカス制御を開始した場合に、そのフォーカス制
御開始時点における実際のフォーカス検出値（ウエハＷ
の光軸方向位置）との差が大きく、前述した「前ショッ
トにおけるウエハの光軸方向位置の固定手法」を用いて
フォーカス制御動作を行った場合に、フォーカス制御の
遅れにより許容できないデフォーカスが発生する範囲と
して予め定めた距離を意味し、例えば、前ショットに対
して走査方向に直交する方向に１ショット離れたショッ
トへのステッピング距離を定めることができる。そし
て、ステップ２０６における判断が否定された場合は、
ステップ２１６に移行して当該ショットをメモリ内のシ
ョットマップデータに従った走査露光を行うが、この場
合の露光対象ショットは、エッジショットであって、ス
キャン方向が外側から内側のショットであって前ショッ
トに隣接するショットであるから、前述した「前ショッ
トにおけるウエハの光軸方向位置の固定手法」を用いて
フォーカス制御動作が行われる。

【００６４】一方、ステップ２０６における判断が肯定
された場合には、ステップ２０８に進んで、メモリ内の
所定領域に格納された情報に基づいてオペレータにより
第１モードが設定されているか否かを判断する。この場
合、オペレータが不図示のコンソール等から予め第１モ
ードを設定している場合には、このステップ２０８にお
ける判断が肯定され、次のステップ２１０に進む。そし
て、このステップ２１０では、スキャン方向を内側から
外側に変更して当該ショットの露光を行う。この場合、
ウエハＷの次ショットの走査開始位置へのステッピング
とともにレチクルＲの戻し動作を行った後、静止状態で
のフォーカス動作を行い、その後に走査露光を行う。

【００６５】この一方、オペレータが不図示のコンソー
ル等から予め第２モードを設定している場合には、ステ
ップ２０８における判断が否定され、ステップ２１２に
進む。このステップ２１２では、ウエハテーブル１８を
移動させて追従センサ１０３を当該ショット領域内に位
置させた状態で、静止状態にてフォーカス・レベリング
制御動作（又は、追従センサの一部のセンサを当該ショ
ット領域内に位置させた状態で、静止状態にてフォーカ
ス制御動作）を行った後、次のステップ２１４にてウエ
ハテーブル１８を走査開始位置に戻してショットマップ
データに従った走査露光を行う。

【００６６】上記のステップ２１０、２１４、２１６の
いずれかで、当該ショットの走査露光が行われた後、い
ずれの場合もステップ２１８に進んで次ショット（次に
露光すべきショット）が有るか否かを判断する。そし
て、次のショットが有る場合は、ステップ２０２に戻っ
て上記の処理・判断を繰り返し、ウエハＷ上の全てのシ
ョット領域の露光が終了すると、ステップ２０８の判断
が肯定され、本ルーチンの一連の処理を終了する。

【００６７】次に、上で説明したフローチャートに従っ
た露光シーケンスの一例について図６〜図９を用いて説
明する。

【００６８】図６には、ウエハＷの有効領域内に設定さ
れた複数のショット領域のショットマップデータの一例
が示されている。図６に示されるショットマップデータ
は、ウエハＷに対するショット配列と露光順序（ｓ１〜
ｓ３２）とが決められた場合に、その順序に従ってウエ
ハＷとレチクルＲの走査方向が交互に切り換わる完全交
互スキャンとなるように走査方向（図中の白抜き矢印）
を決めたものである。この図６のようなショットマップ
データが作成された場合には、全てのショット領域で図
５のステップ２０２、ステップ２０４、ステップ２０６
のいずれかの判断が否定され、全てのショット領域の走
査露光がショットマップデータに従って行われる（図５
のステップ２１６参照）。また、この図６に示されるよ
うな完全交互スキャンを採用した場合は、レチクルＲを
戻す動作が不要となるため、スループットを最も高くす
ることができる。

【００６９】また、例えば、図７に示されるようなショ
ットマップデータが予め作成されている場合には、ショ
ットｓ２の走査露光に先だって、上記ステップ２０２→
２０４→２０６→２０８の流れとなり、この場合に予め
オペレータが第１モードを設定しているとすると、上記
ステップ２０８の判断が肯定され、ステップ２１０に進
み、その結果、実際のステップｓ２の走査露光は、図８
に示されるように、スキャン方向を内側から外側に変更
して行われる。この場合、同様に、ショット領域ｓ３の
露光に際しても、上記ステップ２０２→２０４→２０６
→２０８→２１０の流れとなって、スキャン方向がショ
ットマップ（図７参照）で定められた方向と反対に、内
側から外側に変更された状態で走査露光が行われる。こ
の場合、スキャン方向が内側から外側であるので、当該
ショット領域ｓ２、ｓ３の露光に際してフォーカス制御
の遅れが発生するおそれはなく、従ってデフォーカスの
ない良好な露光が行われる。この図８の場合、ショット
領域ｓ１の露光終了からショット領域ｓ２の露光開始ま
での間にレチクルＲの戻し動作が必要となるが、ショッ
ト領域ｓ１の走査露光の終了位置からショット領域ｓ２
の走査開始位置までのウエハＷのステッピング距離が大
きいので、主制御装置２０ではステージ制御系１９を介
してこのウエハＷのステッピングと並行して上記のレチ
クルＲの戻し動作を行えば、スループットの低下は殆ど
生じない。図８の場合、ショット領域ｓ３の露光終了か
らショット領域ｓ４の開始までの間でもレチクルＲの戻
し動作が必要となるが、同様の理由によりスループット
の低下は殆ど生じない。

【００７０】この一方、図７に示されるようなショット
マップデータが予め作成されている場合において、予め
オペレータにより第２モードが設定されている場合に
は、ショット領域ｓ２の走査露光に先だって、上記ステ
ップ２０２→２０４→２０６→２０８→２１２→２１４
の流れとなって、図９に示されるように、ショット領域
ｓ２のショット領域内（例えば、図９中のサンプル位置
ＳＰ1 ）に追従センサ１０３が位置するようにウエハＷ
を一旦移動させて静止状態でフォーカス・レベリング制
御が行われた後（又は追従センサ１０３の一部のセンサ
を当該ショット領域内に位置させた状態で、静止状態に
てフォーカス制御動作が行われた後）に、ウエハＷを走
査開始位置に戻してショットマップデータに従った走査
露光が行われる。この場合、上記のショット領域内の静
止状態フォーカス・レベリング制御が行われているの
で、実際の走査露光時のフォーカス制御の遅れは殆ど問
題とならず、結果的にデフォーカスのない良好な露光が
行われる。また、この場合、上記のショット領域内の静
止状態フォーカス・レベリング制御に多少の時間を要す
るが、レチクルＲの戻し動作が不要なのでスループット
は殆ど低下しない。

【００７１】また、この場合、ショット領域ｓ３の場合
もショット領域ｓ２の場合と同様に、ショット領域ｓ３
のショット領域内（例えば、図９中のサンプル位置ＳＰ
2 ）に追従センサ１０３が位置するようにウエハＷを一
旦移動させて静止状態でフォーカス・レベリング制御を
行った後（又は追従センサ１０３の一部のセンサを当該
ショット領域内に位置させた状態で、静止状態にてフォ
ーカス制御動作を行った後）に、ウエハＷを走査開始位
置に戻してショットマップデータに従った走査露光が行
われる。この場合も、スループットの低下が殆どなく、
デフォーカスのない良好な露光が行われる。

【００７２】以上説明したように、本実施形態による
と、前ショットから当該ショットへのステッピング距離
が一定値Ｌ以上あり、当該ショットのスキャン方向が外
側から内側であるエッジショットの露光に際して、オペ
レータの事前の設定により、露光領域ＩＡに対してウエ
ハＷを常に外側から内側へ走査するようにスキャン方向
を変更する第１モードと、当該ショット領域内のウエハ
Ｗ上の位置で多点フォーカス位置検出系（４０、４２）
による検出を行い、その検出結果に応じてフォーカス・
レベリング制御動作を行った後、ウエハＷをスキャン開
始位置に戻してスキャン方向を変更することなく、露光
領域ＩＡに対してウエハＷを内側から外側に走査する第
２モードとが設定可能になっている。このため、第１モ
ードが設定された場合には、走査開始時点にてフォーカ
ス情報の取り込み可能であるので当該ショット領域の露
光に際してフォーカス制御の遅れが発生するおそれはな
く、デフォーカスのない良好な露光が行われる。この場
合、前ショットの露光終了後、当該ショットの露光開始
までにレチクルＲの戻し動作が必要であるが、ステッピ
ング距離が長いので、このステッピングと並行してレチ
クルＲの戻し動作が行われるので、スループットも殆ど
低下しない。また、第２モードが設定された場合には、
一旦ウエハＷ上でフォーカス・レベリング制御動作が行
われた後に、実際の走査露光が開始されるので、この場
合にもフォーカス制御の遅れが発生するおそれは殆どな
く、デフォーカスのない良好な露光が可能になる。この
場合、一旦ウエハＷ上でフォーカス・レベリング制御動
作を行うための時間は幾分掛かるが、レチクルＲの戻し
動作が不要なのでスループットは殆ど低下しない。

【００７３】なお、上記実施形態では、オペレータの事
前の設定により第１モードと第２モードとが設定される
場合について説明したが、上記のステップ２１０と、ス
テップ２１２、２１４とを自動選択するようにすること
も可能である。例えば、レチクルＲの戻し動作と同じ時
間を要するステッピング距離をＬ２とすると、ステッピ
ング距離がＬ２未満（従ってＬ以上Ｌ２未満）であるか
どうかを判断する判断ステップを、上記のステップ２０
８に代えて設け、当該ステップの判断が肯定された場合
に、ステップ２１２に進み、否定された場合にステップ
２１０に進むような制御アルゴリズムにすれば良い。こ
のようにした場合、ステッピングに要する時間がレチク
ルＲの戻し動作に要する時間より短い場合には、上記の
第２モードと同様のフォーカス・レベリング動作を行
い、ステッピングに要する時間がレチクルＲの戻し動作
に要する時間と同じか、それよりも長い場合には、上記
の第１モードと同様のフォーカス・レベリング動作を、
自動的に行うことが可能となり、これによりスループッ
トの低下を極力防止してデフォーカスのない良好な露光
が可能となる。

【００７４】なお、上記実施形態では、ウエハＷ上の各
ショット領域のスキャン露光の開始直前に、図５の制御
アルゴリズムに従ってスキャン方向を変更したり、事前
フォーカスを行うことを決定する場合について説明した
が、本発明がこれに限定されるものではなく、露光開始
時より相当前に露光処理プログラムを作成する際に、予
めオペレータの指示に応じて作成したショットマップデ
ータを、図５の制御アルゴリズムと同様のアルゴリズム
に従って修正し、この修正後のショットマップデータを
メモリ内に格納しておき、実際の各ショットの露光に際
しては、単にこの修正後のショットマップデータに従っ
て走査露光及びフォーカス・レベリング制御を行うよう
にしても良い。この場合であっても、上記実施形態と同
等の効果を得ることができる。

【００７５】また、上記実施形態では、焦点検出系とし
て多点フォーカス位置検出系を用いる場合について説明
したが、本発明がこれに限定されることはなく、多点フ
ォーカス位置検出系に代えて露光領域内の検出点が一点
のみの焦点位置検出を用いても良い。また、この場合に
は、レベリング検出系を別に設けても良い。

【００７６】また、本発明の応用として、例えば図１０
に示されるように、図８のショット領域ｓ２とショット
領域ｓ３との露光順序を入れ替えることにより、レチク
ルＲの戻し動作を必要としないようにすることも考えら
れる。

【００７７】

【発明の効果】請求項１ないし３に記載の発明によれ
ば、所定距離以上のステッピングを必要とする感応基板
上のエッジショットを順次露光する場合にもスループッ
トが殆ど低下することがなく、しかもフォーカス制御の
遅れに起因するデフォーカスの発生を防止することがで
きる走査型露光装置を提供することが可能である。

【００７８】また、請求項４に記載の発明によれば、所
定距離以上のステッピングを必要とする感応基板上のエ
ッジショットを順次露光する場合にもスループットが殆
ど低下することがなく、しかもフォーカス制御の遅れに
起因するデフォーカスの発生を防止することができる走
査型露光方法を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る走査型露光装置の概略構成を
示す図である。

【図２】図１の装置の走査露光の原理を説明するための
図である。

【図３】多点フォーカス検出系の各検出点であるスリッ
ト像の配置と露光領域との位置関係を示す図である。

【図４】センサ選択回路と信号処理装置の概略構成を受
光器とともに示す図である。

【図５】本実施形態に係るステージ制御装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図６】ウエハの有効領域内に設定された複数のショッ
ト領域のショットマップデータの一例を示す図である。

【図７】所定距離離れたショット領域間を露光する場合
のショットマップデータの一例を示す図である。

【図８】第１モード設定時における走査方向の変更例を
示す図である。

【図９】第２モード設定時におけるフォーカス検出位置
と走査方向の変更例を示す図である。

【図１０】本発明の応用例を示す図である。

【図１１】従来の走査型露光装置における複数のショッ
ト領域の露光順序と走査方向を示す図である。

【符号の説明】

１４ＸＹステージ装置１９ステージ制御系２０主制御装置２１ウエハ駆動装置４０照射光学系４２受光光学系１００走査型露光装置ＷウエハＲレチクルＰＬ投影光学系ＲＳＴレチクルステージｓ１〜ｓ３２ショット領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感応基板を順次ステップ移動させつつ、
マスクと感応基板とを投影光学系に対して所定の走査方
向に相対移動して、前記マスクに形成されたパターンの
像を前記感応基板上の複数ショット領域に順次投影露光
する走査型露光装置であって、前記マスクを保持して前記走査方向に移動可能なマスク
ステージと；前記感応基板を保持して前記走査方向を含
む２次元方向に移動可能な基板ステージと；前記マスク
ステージと基板ステージとの移動を制御するステージ制
御系と；前記感応基板上の所定の検出点における前記投
影光学系の光軸方向の位置を検出するフォーカス検出系
と；前記感応基板を前記投影光学系の光軸方向に駆動す
る基板駆動系と；前記感応基板上の任意のショット領域
の走査露光の開始に先立って、所定のショットマップデ
ータに基づいて、前ショットの終了位置から当該ショッ
トの露光開始位置までの前記基板ステージのステッピン
グ距離が所定距離以上あり、かつそのショットの走査の
途中で前記フォーカス検出系の検出点が前記感応基板の
エッジに掛かるという条件を満足するか否かを判断し、
この判断が肯定された場合に、当該ショット領域の露光
に際し、前記投影光学系に対し、前記感応基板が外側か
ら内側に走査されるように前記ステージ制御系を制御す
る制御手段とを有する走査型露光装置。
【請求項２】感応基板を順次ステップ移動させつつ、
マスクと感応基板とを投影光学系に対して所定の走査方
向に相対移動して、前記マスクに形成されたパターンの
像を前記感応基板上の複数ショット領域に順次投影露光
する走査型露光装置であって、前記マスクを保持して前記走査方向に移動可能なマスク
ステージと；前記感応基板を保持して前記走査方向を含
む２次元方向に移動可能な基板ステージと；前記マスク
ステージと基板ステージとの移動を制御するステージ制
御系と；前記感応基板上の所定の検出点における前記投
影光学系の光軸方向の位置を検出するフォーカス検出系
と；前記感応基板を前記投影光学系の光軸方向に駆動す
る基板駆動系と；前記感応基板上の任意のショット領域
の走査露光の開始に先立って、所定のショットマップデ
ータに基づいて、前ショットの終了位置から当該ショッ
トの露光開始位置までの前記基板ステージのステッピン
グ距離が所定距離以上あり、かつそのショットの走査の
途中で前記フォーカス検出系の検出点が前記感応基板の
エッジに掛かるという条件を満足するか否かを判断し、
この判断が肯定された場合に、当該ショット領域の露光
に際し、当該ショット領域又はその近傍の感応基板上の
位置で前記フォーカス検出系の検出結果に応じて前記基
板駆動系を制御するフォーカス動作を一旦行った後に、
前記投影光学系に対し前記感応基板が内側から外側に走
査されるように前記ステージ制御系を制御する制御手段
とを有する走査型露光装置。
【請求項３】感応基板を順次ステップ移動させつつ、
マスクと感応基板とを投影光学系に対して所定の走査方
向に相対移動して、前記マスクに形成されたパターンの
像を前記感応基板上の複数ショット領域に順次投影露光
する走査型露光装置であって、前記マスクを保持して前記走査方向に移動可能な基板ス
テージと；前記感応基板を保持して前記走査方向を含む
２次元方向に移動可能な基板ステージと；前記マスクス
テージと基板ステージとの移動を制御するステージ制御
系と；前記感応基板上の所定の検出点における前記投影
光学系の光軸方向の位置を検出するフォーカス検出系
と；前記感応基板を前記投影光学系の光軸方向に駆動す
る基板駆動系と；前記感応基板上の任意のショット領域
の走査露光の開始に先立って、所定のショットマップデ
ータに基づいて、前ショットの終了位置から当該ショッ
トの露光開始位置までの前記基板ステージのステッピン
グ距離が所定距離以上あり、かつそのショットの走査の
途中で前記フォーカス検出系の検出点が前記感応基板の
エッジに掛かるという条件を満足するか否かを判断し、
この判断が肯定された場合に、前記投影光学系に対し前
記感応基板が外側から内側に走査されるように前記ステ
ージ制御系を制御するか、当該ショット又はその近傍の
感応基板上の位置で前記フォーカス検出系の検出結果に
応じて前記基板駆動系を制御するフォーカス動作を一旦
行った後に、前記投影光学系に対し前記感応基板が内側
から外側に走査されるように前記ステージ制御系を制御
するかを選択する制御手段とを有する走査型露光装置。
【請求項４】感応基板を順次ステップ移動させつつ、
マスクと感応基板とを投影光学系に対して所定の走査方
向に相対移動して、前記マスクに形成されたパターンの
像を前記感応基板上の複数ショット領域に順次投影露光
する走査型露光方法であって、前記感応基板上の任意のショット領域の走査露光の開始
に先立って、所定のショットマップデータに基づいて、
前ショットの終了位置から当該ショットの露光開始位置
までの前記感応基板のステッピング距離が所定距離以上
あり、かつそのショットの走査の途中で前記感応基板の
前記投影光学系の光軸方向位置を検出するフォーカス検
出系の検出点が前記感応基板のエッジに掛かるという条
件を満足するか否かを判断し、この判断が肯定されたショットについて、前記投影光学
系に対し前記感応基板を外側から内側に走査する動作
か、当該ショット又はその近傍の感応基板上の位置で前
記フォーカス検出系の検出結果に応じて前記感応基板の
光軸方向位置を制御するフォーカス動作を一旦行った後
に、前記投影光学系に対し前記感応基板を内側から外側
に走査する動作か、を予め定めた基準に従って選択する
ことを特徴とする走査型露光方法。