JPH1097083A - 投影露光方法及び投影露光装置 - Google Patents
投影露光方法及び投影露光装置Info
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- JPH1097083A JPH1097083A JP8269418A JP26941896A JPH1097083A JP H1097083 A JPH1097083 A JP H1097083A JP 8269418 A JP8269418 A JP 8269418A JP 26941896 A JP26941896 A JP 26941896A JP H1097083 A JPH1097083 A JP H1097083A
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- G—PHYSICS
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- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 露光領域の形状変更に左右されることなく、
常に適切な焦点位置合わせを行なって高精度な露光を行
なう。 【解決手段】 感光基板Ｗ上の露光領域を設定する可変
視野絞り４５Ａ、４５Ｂの設定情報に基づいて、露光領
域の中心が投影光学系ＰＬの焦点に一致するように焦点
調整が行なわれる。このため、可変視野絞り４５Ａ、４
５Ｂを用いて投影光学系ＰＬの露光可能領域内において
露光可能領域のある一部のみを露光領域として設定し、
この部分のみ露光を行なう場合でも、設定された露光領
域について正しく焦点を合わせた状態で露光が行われる
ことから、解像力の向上を図ることができ、これによ
り、露光領域の形状変更に左右されることなく、常に適
切な焦点位置合わせを行なって高精度な露光を行なうこ
とが可能となる。
常に適切な焦点位置合わせを行なって高精度な露光を行
なう。 【解決手段】 感光基板Ｗ上の露光領域を設定する可変
視野絞り４５Ａ、４５Ｂの設定情報に基づいて、露光領
域の中心が投影光学系ＰＬの焦点に一致するように焦点
調整が行なわれる。このため、可変視野絞り４５Ａ、４
５Ｂを用いて投影光学系ＰＬの露光可能領域内において
露光可能領域のある一部のみを露光領域として設定し、
この部分のみ露光を行なう場合でも、設定された露光領
域について正しく焦点を合わせた状態で露光が行われる
ことから、解像力の向上を図ることができ、これによ
り、露光領域の形状変更に左右されることなく、常に適
切な焦点位置合わせを行なって高精度な露光を行なうこ
とが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は投影露光方法及び投
影露光装置に係り、更に詳しくは露光光によりパターン
が形成されたマスクを照明し、該マスクに形成されたパ
ターンの像を投影光学系を介して感光基板上に露光する
投影露光方法及びこの露光方法が適用される投影露光装
置に関する。本発明は、視野絞りにより規定される感光
基板上の露光領域の形状の如何に拘わらず、その露光領
域の中心で焦点位置合わせを行なう点に特徴を有するも
のである。
影露光装置に係り、更に詳しくは露光光によりパターン
が形成されたマスクを照明し、該マスクに形成されたパ
ターンの像を投影光学系を介して感光基板上に露光する
投影露光方法及びこの露光方法が適用される投影露光装
置に関する。本発明は、視野絞りにより規定される感光
基板上の露光領域の形状の如何に拘わらず、その露光領
域の中心で焦点位置合わせを行なう点に特徴を有するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】紫外線等の露光光を用いてマスクパター
ンを投影光学系を介してステージ上の感光基板に転写す
る投影露光装置は、半導体集積回路の製造を始めとする
種々の精密加工の分野で実用化されている。これらの投
影露光装置では、投影光学系の結像面の焦点深度の幅内
に感光基板の現在の露光ショット領域を設定する機構で
ある合焦機構、即ちオートフォーカス機構が必要であ
る。
ンを投影光学系を介してステージ上の感光基板に転写す
る投影露光装置は、半導体集積回路の製造を始めとする
種々の精密加工の分野で実用化されている。これらの投
影露光装置では、投影光学系の結像面の焦点深度の幅内
に感光基板の現在の露光ショット領域を設定する機構で
ある合焦機構、即ちオートフォーカス機構が必要であ
る。
【０００３】そのような合焦機構は一般的には、直接
方式と間接方式とに分類される。の直接方式では、
ステージ上に設けた基準面におけるマスクパターンの像
の合焦点が露光光を用いて直接に検出される。具体的に
は、例えば特開平１−２８６４１８号公報に開示されて
いるように、マスクパターン面に形成された特殊なマー
クの像がその基準面上に投影される。そして、その基準
面に形成されたマークの投影像を投影光学系及びマーク
を介して観察し、マークにより絞られた投影像の光量の
ピークを検出することにより合焦点が判別される。
方式と間接方式とに分類される。の直接方式では、
ステージ上に設けた基準面におけるマスクパターンの像
の合焦点が露光光を用いて直接に検出される。具体的に
は、例えば特開平１−２８６４１８号公報に開示されて
いるように、マスクパターン面に形成された特殊なマー
クの像がその基準面上に投影される。そして、その基準
面に形成されたマークの投影像を投影光学系及びマーク
を介して観察し、マークにより絞られた投影像の光量の
ピークを検出することにより合焦点が判別される。
【０００４】一方、の間接方式においては、投影光学
系に対するステージの高さを計測する計測手段を別途設
け、上述の直接方式を用いて予め求めた合焦点にその計
測手段の原点を合わせ、その計測手段を用いて感光基板
の露光面の高さを検出して、間接的にその露光面を合焦
点まで誘導するようにしている。例えば特開平１−４１
９６２号公報または特開昭６０−１６８１１２号公報に
は、そのステージの高さの計測手段の例として、投影光
学系の外側に固定された斜入射光方式の光学系を用いて
その投影光学系の直下の露光面の高さを計測する機構が
開示されている。
系に対するステージの高さを計測する計測手段を別途設
け、上述の直接方式を用いて予め求めた合焦点にその計
測手段の原点を合わせ、その計測手段を用いて感光基板
の露光面の高さを検出して、間接的にその露光面を合焦
点まで誘導するようにしている。例えば特開平１−４１
９６２号公報または特開昭６０−１６８１１２号公報に
は、そのステージの高さの計測手段の例として、投影光
学系の外側に固定された斜入射光方式の光学系を用いて
その投影光学系の直下の露光面の高さを計測する機構が
開示されている。
【０００５】また、合焦機構の特別な例としては、例え
ば特開昭５７−２１２４０６号公報において、マスクパ
ターン面に形成した特殊なマークを直接感光基板の露光
面に投影し、この投影像を投影光学系及びマークを介し
て検出することにより直接的に合焦点を判別する方式が
開示されている。
ば特開昭５７−２１２４０６号公報において、マスクパ
ターン面に形成した特殊なマークを直接感光基板の露光
面に投影し、この投影像を投影光学系及びマークを介し
て検出することにより直接的に合焦点を判別する方式が
開示されている。
【０００６】このような背景の元で近時は、加工精度が
特に高い半導体メモリデバイスの場合、波長３６５ｎｍ
のｉ線を用いて焦点深度１μｍ以下の投影光学系が用い
られている。この場合には、合焦点の位置決め精度とし
て通常でも０．１μｍ以下の精度が要求され、例えば特
公昭６２−５０８１１号公報に開示されている露光光の
干渉現象を利用した特殊な投影露光方式では０．０５μ
ｍ以下の極めて高い精度が求められている。
特に高い半導体メモリデバイスの場合、波長３６５ｎｍ
のｉ線を用いて焦点深度１μｍ以下の投影光学系が用い
られている。この場合には、合焦点の位置決め精度とし
て通常でも０．１μｍ以下の精度が要求され、例えば特
公昭６２−５０８１１号公報に開示されている露光光の
干渉現象を利用した特殊な投影露光方式では０．０５μ
ｍ以下の極めて高い精度が求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
露光エリアの拡大に伴い、複数チップを１度に露光する
１ショット４チップ取り、１ショット６チップ取り等の
形態の露光処理がなされており、かかる場合に投影光学
系の露光可能領域の内の一部領域のみを露光したい場合
がある。また、ウエハ上の一部領域に検査のためのパタ
ーン（ＴＥＧパターン）を形成する必要がある場合もあ
る。この他、同一の投影露光装置で異なるチップサイズ
のウエハを露光したい場合や、複数種類のパターンが形
成されたレチクルを用いて同一の感光基板の異なるショ
ット領域にそれぞれのパターンを露光したい場合もあ
る。このような場合には、マスキング処理をして露光領
域を変更する必要があり、このため、照明光学系内に可
変視野絞り（可動ブラインド）を設けて、露光領域の形
状を変更することがなされている。
露光エリアの拡大に伴い、複数チップを１度に露光する
１ショット４チップ取り、１ショット６チップ取り等の
形態の露光処理がなされており、かかる場合に投影光学
系の露光可能領域の内の一部領域のみを露光したい場合
がある。また、ウエハ上の一部領域に検査のためのパタ
ーン（ＴＥＧパターン）を形成する必要がある場合もあ
る。この他、同一の投影露光装置で異なるチップサイズ
のウエハを露光したい場合や、複数種類のパターンが形
成されたレチクルを用いて同一の感光基板の異なるショ
ット領域にそれぞれのパターンを露光したい場合もあ
る。このような場合には、マスキング処理をして露光領
域を変更する必要があり、このため、照明光学系内に可
変視野絞り（可動ブラインド）を設けて、露光領域の形
状を変更することがなされている。
【０００８】しかしながら、従来の投影露光装置では、
合焦機構（オートフォーカス機構）の検出中心（検出
点）は、露光可能領域内の決められた点（通常は投影光
学系の露光可能範囲の中心部分、すなわち投影光学系の
光軸）にしか設けられていなかったことから、上述した
ような種々の理由で投影光学系の露光可能領域内におい
て露光可能領域の内の一部領域のみをブラインド形状を
変更して露光する場合でも、焦点位置合わせは投影光学
系（投影レンズ）の中心で行われており、このためブラ
インドで設定した露光領域について正しく焦点が合わな
いままの状態で露光が行われ、解像力の低下を招いてい
た。
合焦機構（オートフォーカス機構）の検出中心（検出
点）は、露光可能領域内の決められた点（通常は投影光
学系の露光可能範囲の中心部分、すなわち投影光学系の
光軸）にしか設けられていなかったことから、上述した
ような種々の理由で投影光学系の露光可能領域内におい
て露光可能領域の内の一部領域のみをブラインド形状を
変更して露光する場合でも、焦点位置合わせは投影光学
系（投影レンズ）の中心で行われており、このためブラ
インドで設定した露光領域について正しく焦点が合わな
いままの状態で露光が行われ、解像力の低下を招いてい
た。
【０００９】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、請求項１ないし６に記載の発明の目的は、露光領域
の形状変更に左右されることなく、常に適切な焦点位置
合わせを行なって高精度な露光を行なうことができる投
影露光方法を提供することにある。
で、請求項１ないし６に記載の発明の目的は、露光領域
の形状変更に左右されることなく、常に適切な焦点位置
合わせを行なって高精度な露光を行なうことができる投
影露光方法を提供することにある。
【００１０】また、請求項７ないし９に記載の発明の目
的は、露光領域の形状変更に左右されることなく、常に
適切な焦点位置合わせを行なって高精度な露光を行なう
ことができる投影露光装置を提供することにある。
的は、露光領域の形状変更に左右されることなく、常に
適切な焦点位置合わせを行なって高精度な露光を行なう
ことができる投影露光装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、露光光（ＥＬ）によりパターンが形成されたマスク
（Ｒ）を照明し、該マスク（Ｒ）に形成されたパターン
の像を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に
露光する投影露光方法であって、露光に先立って、前記
感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）を設定する可変視
野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）の設定情報に基づいて、前記
露光領域（ｓａ）の中心が前記投影光学系（ＰＬ）の焦
点に一致するように焦点調整を行なうことを特徴とす
る。
は、露光光（ＥＬ）によりパターンが形成されたマスク
（Ｒ）を照明し、該マスク（Ｒ）に形成されたパターン
の像を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に
露光する投影露光方法であって、露光に先立って、前記
感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）を設定する可変視
野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）の設定情報に基づいて、前記
露光領域（ｓａ）の中心が前記投影光学系（ＰＬ）の焦
点に一致するように焦点調整を行なうことを特徴とす
る。
【００１２】これによれば、感光基板上の露光領域を設
定する可変視野絞りの設定情報に基づいて、露光領域の
中心が投影光学系の焦点に一致するように焦点調整が行
なわれる。このため、可変視野絞りを用いて投影光学系
の露光可能領域内において露光可能領域の内の一部領域
のみを露光領域として設定し、この部分のみ露光を行な
う場合でも、設定された露光領域について正しく焦点を
合わせた状態で露光が行われることから、露光領域の形
状変更に左右されることなく、常に適切な焦点位置合わ
せを行なって高精度な露光を行なうことが可能となる。
定する可変視野絞りの設定情報に基づいて、露光領域の
中心が投影光学系の焦点に一致するように焦点調整が行
なわれる。このため、可変視野絞りを用いて投影光学系
の露光可能領域内において露光可能領域の内の一部領域
のみを露光領域として設定し、この部分のみ露光を行な
う場合でも、設定された露光領域について正しく焦点を
合わせた状態で露光が行われることから、露光領域の形
状変更に左右されることなく、常に適切な焦点位置合わ
せを行なって高精度な露光を行なうことが可能となる。
【００１３】この場合において、可変視野絞りで設定さ
れた露光領域について正しく焦点を合わせる方法は種々
の方法を取り得るが、例えば、請求項２に記載の発明の
如く、前記可変視野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）の設定情報
に基づいて、露光位置と異なる位置で、前記露光領域
（ｓａ）の中心の前記感光基板（Ｗ）表面を前記投影光
学系（ＰＬ）の焦点面に合焦させた後、前記感光基板
（Ｗ）の光軸（ＡＸ）方向の位置を保持したまま、前記
感光基板（Ｗ）を所定の露光位置に位置決めするように
しても良い。この方法は、従来の露光処理シーケンスに
おいて、感光基板を所定の露光位置に位置決めする前
に、可変視野絞りで設定された露光領域の中心の感光基
板表面を投影光学系の焦点面に合焦させるという動作を
加えるだけで良いので、ソフトウェアを僅かに変更する
だけで実現することができる。
れた露光領域について正しく焦点を合わせる方法は種々
の方法を取り得るが、例えば、請求項２に記載の発明の
如く、前記可変視野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）の設定情報
に基づいて、露光位置と異なる位置で、前記露光領域
（ｓａ）の中心の前記感光基板（Ｗ）表面を前記投影光
学系（ＰＬ）の焦点面に合焦させた後、前記感光基板
（Ｗ）の光軸（ＡＸ）方向の位置を保持したまま、前記
感光基板（Ｗ）を所定の露光位置に位置決めするように
しても良い。この方法は、従来の露光処理シーケンスに
おいて、感光基板を所定の露光位置に位置決めする前
に、可変視野絞りで設定された露光領域の中心の感光基
板表面を投影光学系の焦点面に合焦させるという動作を
加えるだけで良いので、ソフトウェアを僅かに変更する
だけで実現することができる。
【００１４】上記請求項１、２に記載の発明の場合、可
変視野絞りにより設定された露光領域中心における焦点
位置合わせ動作は投影光学系の露光可能領域の中心部分
で行い、露光は設定された露光領域を露光位置に位置決
めして行なわれることになるので、焼き付けは投影光学
系の端の部分を使用する場合がある。しかるに、投影光
学系には少なからず像面湾曲成分が存在するので、像面
湾曲成分の影響により、焦点ずれ（フォーカスずれ）が
発生する可能性がある。従って、露光領域中心における
焦点位置合わせ動作の際にこの像面湾曲成分の影響によ
る焦点ずれを補正することが望ましい。
変視野絞りにより設定された露光領域中心における焦点
位置合わせ動作は投影光学系の露光可能領域の中心部分
で行い、露光は設定された露光領域を露光位置に位置決
めして行なわれることになるので、焼き付けは投影光学
系の端の部分を使用する場合がある。しかるに、投影光
学系には少なからず像面湾曲成分が存在するので、像面
湾曲成分の影響により、焦点ずれ（フォーカスずれ）が
発生する可能性がある。従って、露光領域中心における
焦点位置合わせ動作の際にこの像面湾曲成分の影響によ
る焦点ずれを補正することが望ましい。
【００１５】かかる点に鑑み、請求項３に記載の発明
は、露光光（ＥＬ）によりパターンが形成されたマスク
（Ｒ）を照明し、該マスク（Ｒ）に形成されたパターン
の像を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に
露光する投影露光方法であって、前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の像面湾曲を測定する第１工程と；前記第１工程で
得られた像面湾曲データと前記感光基板（Ｗ）上の露光
領域（ｓａ）の形状を規定する可変視野絞り（４５Ａ、
４５Ｂ）の設定情報とに基づいて、前記露光領域（ｓ
ａ）の中心で焦点位置合わせを行なう第２工程とを含
む。
は、露光光（ＥＬ）によりパターンが形成されたマスク
（Ｒ）を照明し、該マスク（Ｒ）に形成されたパターン
の像を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に
露光する投影露光方法であって、前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の像面湾曲を測定する第１工程と；前記第１工程で
得られた像面湾曲データと前記感光基板（Ｗ）上の露光
領域（ｓａ）の形状を規定する可変視野絞り（４５Ａ、
４５Ｂ）の設定情報とに基づいて、前記露光領域（ｓ
ａ）の中心で焦点位置合わせを行なう第２工程とを含
む。
【００１６】これによれば、第２工程において、第１工
程で得られた像面湾曲データと感光基板上の露光領域を
設定する可変視野絞りの設定情報とに基づいて、露光領
域の中心で焦点位置合わせが行なわれるので、像面湾曲
成分の影響による焦点ずれを補正した最適な焦点位置合
わせが可能となる。
程で得られた像面湾曲データと感光基板上の露光領域を
設定する可変視野絞りの設定情報とに基づいて、露光領
域の中心で焦点位置合わせが行なわれるので、像面湾曲
成分の影響による焦点ずれを補正した最適な焦点位置合
わせが可能となる。
【００１７】ここで、例えば第１工程の測定動作を予め
行い、この測定結果を用いて露光の際に、第２工程の動
作を行なっても良いが、請求項４に記載の発明の如く、
前記第１、第２工程の動作を露光の際に、露光開始に先
立って行なっても良い。
行い、この測定結果を用いて露光の際に、第２工程の動
作を行なっても良いが、請求項４に記載の発明の如く、
前記第１、第２工程の動作を露光の際に、露光開始に先
立って行なっても良い。
【００１８】また、第１工程における測定は、請求項５
に記載の発明の如く、感光基板上の少なくとも３点につ
いて行なうことが望ましい。この像面湾曲の測定点が少
ない場合には、例えば、請求項６に記載の発明の如く、
前記第２工程に先立って、前記第１工程で得られたデー
タを２次ないし６次関数を用いて補間し、前記第２工程
においてこの補間後の像面湾曲データと前記可変視野絞
りの設定情報とに基づいて、前記露光領域の中心で焦点
位置合わせを行なうようにしても良い。このようにすれ
ば、第１工程における測定に時間をあまり掛けることな
く、ある程度正確な投影光学系の像面湾曲データを求め
ることが可能になるので、投影光学系のどの部分を使用
して露光を行なう場合であっても像面湾曲の影響による
焦点ずれを考慮した焦点位置合わせが可能となる。
に記載の発明の如く、感光基板上の少なくとも３点につ
いて行なうことが望ましい。この像面湾曲の測定点が少
ない場合には、例えば、請求項６に記載の発明の如く、
前記第２工程に先立って、前記第１工程で得られたデー
タを２次ないし６次関数を用いて補間し、前記第２工程
においてこの補間後の像面湾曲データと前記可変視野絞
りの設定情報とに基づいて、前記露光領域の中心で焦点
位置合わせを行なうようにしても良い。このようにすれ
ば、第１工程における測定に時間をあまり掛けることな
く、ある程度正確な投影光学系の像面湾曲データを求め
ることが可能になるので、投影光学系のどの部分を使用
して露光を行なう場合であっても像面湾曲の影響による
焦点ずれを考慮した焦点位置合わせが可能となる。
【００１９】請求項７に記載の発明は、露光光（ＥＬ）
によりパターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明し、該
マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を投影光学系
（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に露光する投影露光
装置であって、前記感光基板（Ｗ）を保持して前記投影
光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）方向及びこれに直交する
面内の直交二軸方向を含む少なくとも３軸方向に移動可
能な試料台（１８）と；前記試料台（１８）の少なくと
も前記３軸方向の位置を制御する位置制御系（２１、１
２、１６、２７、３１、４４）と；前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の光軸近傍で前記感光基板の前記光軸方向の位置を
検出する焦点検出系（４０、４２）と；前記パターン像
が投影される前記感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）
を設定する可変視野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）と；前記可
変視野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）の設定情報に基づいて前
記感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）を認識し、前記
位置制御系と前記焦点検出系とを用いて、前記露光領域
（ｓａ）のほぼ中心を前記投影光学系の焦点に合焦させ
た後、前記感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）を所定
の露光位置に移動させる制御手段（４４）とを有する。
によりパターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明し、該
マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を投影光学系
（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に露光する投影露光
装置であって、前記感光基板（Ｗ）を保持して前記投影
光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）方向及びこれに直交する
面内の直交二軸方向を含む少なくとも３軸方向に移動可
能な試料台（１８）と；前記試料台（１８）の少なくと
も前記３軸方向の位置を制御する位置制御系（２１、１
２、１６、２７、３１、４４）と；前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の光軸近傍で前記感光基板の前記光軸方向の位置を
検出する焦点検出系（４０、４２）と；前記パターン像
が投影される前記感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）
を設定する可変視野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）と；前記可
変視野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）の設定情報に基づいて前
記感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）を認識し、前記
位置制御系と前記焦点検出系とを用いて、前記露光領域
（ｓａ）のほぼ中心を前記投影光学系の焦点に合焦させ
た後、前記感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）を所定
の露光位置に移動させる制御手段（４４）とを有する。
【００２０】これによれば、試料台が感光基板を保持し
て投影光学系の光軸方向及びこれに直交する面内の直交
二軸方向を含む少なくとも３軸方向に移動可能とされて
おり、この試料台の少なくとも前記３軸方向の位置が位
置制御系により制御される。また、焦点検出系では投影
光学系の光軸近傍で感光基板の光軸方向の位置を検出す
るようになっている。
て投影光学系の光軸方向及びこれに直交する面内の直交
二軸方向を含む少なくとも３軸方向に移動可能とされて
おり、この試料台の少なくとも前記３軸方向の位置が位
置制御系により制御される。また、焦点検出系では投影
光学系の光軸近傍で感光基板の光軸方向の位置を検出す
るようになっている。
【００２１】この場合、マスクに形成されたパターン像
が投影される感光基板上の露光領域が可変視野絞りによ
り設定されると、制御手段では、可変視野絞りの設定情
報に基づいて感光基板上の露光領域を認識し、位置制御
系と焦点検出系とを用いて、露光領域のほぼ中心を投影
光学系の焦点に合焦させた後、感光基板上の露光領域を
所定の露光位置に移動させる。このため、可変視野絞り
を用いて投影光学系の露光可能領域内において露光可能
領域の内の一部領域のみを露光領域として設定し、この
部分のみ露光を行なう場合でも、設定された露光領域に
ついて正しく焦点を合わせた状態で露光が行われること
から、解像力の向上を図ることができる。従って、露光
領域の形状変更に左右されることなく、常に適切な焦点
位置合わせを行なって高精度な露光を行なうことが可能
となる。
が投影される感光基板上の露光領域が可変視野絞りによ
り設定されると、制御手段では、可変視野絞りの設定情
報に基づいて感光基板上の露光領域を認識し、位置制御
系と焦点検出系とを用いて、露光領域のほぼ中心を投影
光学系の焦点に合焦させた後、感光基板上の露光領域を
所定の露光位置に移動させる。このため、可変視野絞り
を用いて投影光学系の露光可能領域内において露光可能
領域の内の一部領域のみを露光領域として設定し、この
部分のみ露光を行なう場合でも、設定された露光領域に
ついて正しく焦点を合わせた状態で露光が行われること
から、解像力の向上を図ることができる。従って、露光
領域の形状変更に左右されることなく、常に適切な焦点
位置合わせを行なって高精度な露光を行なうことが可能
となる。
【００２２】請求項８に記載の発明は、露光光（ＥＬ）
によりパターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明し、該
マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を投影光学系
（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に露光する投影露光
装置であって、前記感光基板（Ｗ）を保持して前記投影
光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ)方向及びこれに直交する
面内の直交二軸方向を含む少なくとも３軸方向に移動可
能な試料台（１８）と；前記試料台（１８）の少なくと
も前記３軸方向の位置を制御する位置制御系（２１、１
２、１６、２７、３１、４４）と；前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の光軸近傍で前記感光基板の前記光軸方向の位置を
検出する焦点検出系（４２、４４）と；前記パターン像
が投影される前記感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）
を設定する可変視野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）と；前記感
光基板（Ｗ）上の少なくとも３点について計測された前
記投影光学系の像面湾曲データが記憶されているメモリ
（９６）と；前記像面湾曲データに基づいて、前記投影
光学系の前記露光領域内の合焦位置と、前記投影光学系
の光軸近傍の合焦位置との差分を演算する演算手段（４
４）と；前記可変視野絞りの設定情報に基づいて、前記
位置制御系を介して前記露光領域のほぼ中心の領域が前
記焦点検出系の検出中心に一致するように前記感光基板
（Ｗ）を位置決めし、前記差分を用いて前記露光領域の
焦点調整を行なう制御手段（４４）とを有する。
によりパターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明し、該
マスク（Ｒ）に形成されたパターンの像を投影光学系
（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に露光する投影露光
装置であって、前記感光基板（Ｗ）を保持して前記投影
光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ)方向及びこれに直交する
面内の直交二軸方向を含む少なくとも３軸方向に移動可
能な試料台（１８）と；前記試料台（１８）の少なくと
も前記３軸方向の位置を制御する位置制御系（２１、１
２、１６、２７、３１、４４）と；前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の光軸近傍で前記感光基板の前記光軸方向の位置を
検出する焦点検出系（４２、４４）と；前記パターン像
が投影される前記感光基板（Ｗ）上の露光領域（ｓａ）
を設定する可変視野絞り（４５Ａ、４５Ｂ）と；前記感
光基板（Ｗ）上の少なくとも３点について計測された前
記投影光学系の像面湾曲データが記憶されているメモリ
（９６）と；前記像面湾曲データに基づいて、前記投影
光学系の前記露光領域内の合焦位置と、前記投影光学系
の光軸近傍の合焦位置との差分を演算する演算手段（４
４）と；前記可変視野絞りの設定情報に基づいて、前記
位置制御系を介して前記露光領域のほぼ中心の領域が前
記焦点検出系の検出中心に一致するように前記感光基板
（Ｗ）を位置決めし、前記差分を用いて前記露光領域の
焦点調整を行なう制御手段（４４）とを有する。
【００２３】これによれば、メモリ内には感光基板上の
少なくとも３点について計測された投影光学系の像面湾
曲データが記憶されている。
少なくとも３点について計測された投影光学系の像面湾
曲データが記憶されている。
【００２４】この場合、マスクに形成されたパターンの
像が投影される感光基板上の露光領域が可変視野絞りに
より設定されると、演算手段ではメモリ内の像面湾曲デ
ータに基づいて、投影光学系の露光領域内の合焦位置
と、投影光学系の光軸近傍の合焦位置との差分を演算す
る。そして、制御手段では、前記可変視野絞りの設定情
報に基づいて、位置制御系を介して露光領域のほぼ中心
の領域が焦点検出系の検出中心に一致するように感光基
板を位置決めし、前記差分を用いて焦点検出系により露
光領域の焦点調整を行なう。
像が投影される感光基板上の露光領域が可変視野絞りに
より設定されると、演算手段ではメモリ内の像面湾曲デ
ータに基づいて、投影光学系の露光領域内の合焦位置
と、投影光学系の光軸近傍の合焦位置との差分を演算す
る。そして、制御手段では、前記可変視野絞りの設定情
報に基づいて、位置制御系を介して露光領域のほぼ中心
の領域が焦点検出系の検出中心に一致するように感光基
板を位置決めし、前記差分を用いて焦点検出系により露
光領域の焦点調整を行なう。
【００２５】このため、可変視野絞りを用いて投影光学
系の露光可能領域内において露光可能領域の内の一部領
域のみを露光領域として設定し、この部分のみ露光を行
なう場合でも、設定された露光領域について正しく焦点
を合わせた状態で露光が行われるのみならず、制御手段
により、像面湾曲データと感光基板上の露光領域を設定
する可変視野絞りの設定情報とに基づいて、露光領域の
中心で焦点位置合わせが行なわれるので、像面湾曲成分
の影響による焦点ずれを補正した最適な焦点位置合わせ
が可能となる。従って、露光領域の形状変更に左右され
ることなく、常に請求項７に記載の発明の場合に比べて
もより精度の高い焦点位置合わせを行なうことが可能と
なり、一層高精度な露光を行なうことが可能となる。
系の露光可能領域内において露光可能領域の内の一部領
域のみを露光領域として設定し、この部分のみ露光を行
なう場合でも、設定された露光領域について正しく焦点
を合わせた状態で露光が行われるのみならず、制御手段
により、像面湾曲データと感光基板上の露光領域を設定
する可変視野絞りの設定情報とに基づいて、露光領域の
中心で焦点位置合わせが行なわれるので、像面湾曲成分
の影響による焦点ずれを補正した最適な焦点位置合わせ
が可能となる。従って、露光領域の形状変更に左右され
ることなく、常に請求項７に記載の発明の場合に比べて
もより精度の高い焦点位置合わせを行なうことが可能と
なり、一層高精度な露光を行なうことが可能となる。
【００２６】このように予め計測されメモリ内に記憶さ
れている像面湾曲データを用いて、焦点位置合わせ時に
像面湾曲の影響による焦点ずれを補正しても良いが、露
光の際に、投影光学系の像面湾曲を計測しても良い。
れている像面湾曲データを用いて、焦点位置合わせ時に
像面湾曲の影響による焦点ずれを補正しても良いが、露
光の際に、投影光学系の像面湾曲を計測しても良い。
【００２７】かかる点に鑑み、請求項９に記載の発明
は、露光光（ＥＬ）によりパターンが形成されたマスク
（Ｒ）を照明し、該マスク（Ｒ）に形成されたパターン
の像を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に
露光する投影露光装置であって、基準平面内を２次元移
動可能な基板ステージ（１２）と；前記基板ステージ
（１２）上に搭載され、前記感光基板（Ｗ）を保持して
投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）方向に微動可能な試
料台（１８）と；前記基板ステージ（１２）と前記試料
台（１８）とをそれぞれの移動方向に駆動する駆動系
（２１）と；前記試料台（１８）の前記基準平面内の位
置を計測する位置計測手段（３１）と；前記位置計測手
段（３１）の出力をモニタしつつ前記駆動系（２１）を
介して前記試料台（１８）の前記基準平面内の位置を制
御するステージ制御系（４４）と；前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の光軸（ＡＸ）近傍で前記感光基板（Ｗ）の前記光
軸方向の位置を検出する焦点検出系（４２、４４）と；
前記パターン像が投影される前記感光基板（Ｗ）上の露
光領域（ｓａ）を設定する可変視野絞り（４５Ａ、４５
Ｂ）と；前記投影光学系（ＰＬ）の最良結像面を検出す
る第２の焦点検出系（３０）と；前記可変視野絞りの設
定情報に基づいて、前記可変視野絞りで設定された前記
露光領域（ｓａ）内の複数点の前記投影光学系（ＰＬ）
の像面湾曲データを前記第２の焦点検出系（３０）を用
いて計測する像面湾曲計測手段（４４）と；前記像面湾
曲データに基づいて前記露光領域内の合焦位置と前記焦
点検出系の検出中心近傍での前記投影光学系の合焦位置
との差分を演算する演算手段（４４）と；前記可変視野
絞りの設定情報に基づいて、前記ステージ制御系（４
４）を介して前記可変視野絞りで設定された前記露光領
域の中心点が前記焦点検出系の検出中心に一致するよう
前記感光基板を位置決めし、前記差分を用いて前記焦点
検出系（４２、４４）を調整して焦点位置合わせを行な
う制御手段（４４）とを有する。
は、露光光（ＥＬ）によりパターンが形成されたマスク
（Ｒ）を照明し、該マスク（Ｒ）に形成されたパターン
の像を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に
露光する投影露光装置であって、基準平面内を２次元移
動可能な基板ステージ（１２）と；前記基板ステージ
（１２）上に搭載され、前記感光基板（Ｗ）を保持して
投影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）方向に微動可能な試
料台（１８）と；前記基板ステージ（１２）と前記試料
台（１８）とをそれぞれの移動方向に駆動する駆動系
（２１）と；前記試料台（１８）の前記基準平面内の位
置を計測する位置計測手段（３１）と；前記位置計測手
段（３１）の出力をモニタしつつ前記駆動系（２１）を
介して前記試料台（１８）の前記基準平面内の位置を制
御するステージ制御系（４４）と；前記投影光学系（Ｐ
Ｌ）の光軸（ＡＸ）近傍で前記感光基板（Ｗ）の前記光
軸方向の位置を検出する焦点検出系（４２、４４）と；
前記パターン像が投影される前記感光基板（Ｗ）上の露
光領域（ｓａ）を設定する可変視野絞り（４５Ａ、４５
Ｂ）と；前記投影光学系（ＰＬ）の最良結像面を検出す
る第２の焦点検出系（３０）と；前記可変視野絞りの設
定情報に基づいて、前記可変視野絞りで設定された前記
露光領域（ｓａ）内の複数点の前記投影光学系（ＰＬ）
の像面湾曲データを前記第２の焦点検出系（３０）を用
いて計測する像面湾曲計測手段（４４）と；前記像面湾
曲データに基づいて前記露光領域内の合焦位置と前記焦
点検出系の検出中心近傍での前記投影光学系の合焦位置
との差分を演算する演算手段（４４）と；前記可変視野
絞りの設定情報に基づいて、前記ステージ制御系（４
４）を介して前記可変視野絞りで設定された前記露光領
域の中心点が前記焦点検出系の検出中心に一致するよう
前記感光基板を位置決めし、前記差分を用いて前記焦点
検出系（４２、４４）を調整して焦点位置合わせを行な
う制御手段（４４）とを有する。
【００２８】これによれば、基板ステージは基準平面内
を２次元移動可能とされ、この基板ステージ上に、感光
基板を保持して投影光学系の光軸方向に微動可能な試料
台が搭載されている。従って、試料台は基準平面内を２
次元移動可能で投影光学系の光軸方向に微動可能となっ
ている。駆動系は、基板ステージと試料台とをそれぞれ
の移動方向に駆動する。試料台の基準平面内の位置は位
置計測手段によって計測され、ステージ制御系では位置
計測手段の出力をモニタしつつ駆動系を介して基板ステ
ージの位置を制御するようになっている。また、焦点検
出系では投影光学系の光軸近傍で感光基板の光軸方向の
位置を検出するようになっている。投影光学系の最良結
像面を検出する第２の焦点検出系も設けられている。さ
らに、マスクのパターン像が投影される感光基板上の露
光領域を設定する可変視野絞りも設けられている。
を２次元移動可能とされ、この基板ステージ上に、感光
基板を保持して投影光学系の光軸方向に微動可能な試料
台が搭載されている。従って、試料台は基準平面内を２
次元移動可能で投影光学系の光軸方向に微動可能となっ
ている。駆動系は、基板ステージと試料台とをそれぞれ
の移動方向に駆動する。試料台の基準平面内の位置は位
置計測手段によって計測され、ステージ制御系では位置
計測手段の出力をモニタしつつ駆動系を介して基板ステ
ージの位置を制御するようになっている。また、焦点検
出系では投影光学系の光軸近傍で感光基板の光軸方向の
位置を検出するようになっている。投影光学系の最良結
像面を検出する第２の焦点検出系も設けられている。さ
らに、マスクのパターン像が投影される感光基板上の露
光領域を設定する可変視野絞りも設けられている。
【００２９】この場合、像面湾曲計測手段により、可変
視野絞りの設定情報に基づいて、可変視野絞りで設定さ
れた露光領域内の複数点の投影光学系の像面湾曲データ
が第２の焦点検出系を用いて計測されると、演算手段で
は像面湾曲データに基づいて露光領域内の合焦位置と焦
点検出系の検出中心近傍での投影光学系の合焦位置との
差分を算出する。そして、制御手段では、可変視野絞り
の設定情報に基づいて、ステージ制御系を介して可変視
野絞りで設定された露光領域の中心点が焦点検出系の検
出中心に一致するよう感光基板を位置決めし、算出され
た差分を用いて焦点検出系を調整して焦点位置合わせを
行なう。
視野絞りの設定情報に基づいて、可変視野絞りで設定さ
れた露光領域内の複数点の投影光学系の像面湾曲データ
が第２の焦点検出系を用いて計測されると、演算手段で
は像面湾曲データに基づいて露光領域内の合焦位置と焦
点検出系の検出中心近傍での投影光学系の合焦位置との
差分を算出する。そして、制御手段では、可変視野絞り
の設定情報に基づいて、ステージ制御系を介して可変視
野絞りで設定された露光領域の中心点が焦点検出系の検
出中心に一致するよう感光基板を位置決めし、算出され
た差分を用いて焦点検出系を調整して焦点位置合わせを
行なう。
【００３０】
【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８に基づいて説明する。
ないし図８に基づいて説明する。
【００３１】図１には、一実施形態に係る投影露光装置
１０の概略構成が示されている。この投影露光装置１０
は、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の縮小投
影型露光装置である。
１０の概略構成が示されている。この投影露光装置１０
は、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の縮小投
影型露光装置である。
【００３２】この投影露光装置１０は、感光基板として
のウエハＷを保持して基準平面（ＸＹ平面）内をＸＹ直
交２軸方向及び基準平面に直交するＺ軸方向の直交３軸
方向に移動可能な試料台としての基板テーブル１８を備
えたＸＹステージ装置１４と、前記基準平面に直交する
Ｚ軸方向をその光軸ＡＸの方向としてＸＹステージ装置
１４の上方に配置された投影光学系ＰＬと、この投影光
学系ＰＬの上方でその光軸ＡＸに直交して配置されたマ
スクとしてのレチクルＲを保持するレチクルホルダ３６
とを備えている。
のウエハＷを保持して基準平面（ＸＹ平面）内をＸＹ直
交２軸方向及び基準平面に直交するＺ軸方向の直交３軸
方向に移動可能な試料台としての基板テーブル１８を備
えたＸＹステージ装置１４と、前記基準平面に直交する
Ｚ軸方向をその光軸ＡＸの方向としてＸＹステージ装置
１４の上方に配置された投影光学系ＰＬと、この投影光
学系ＰＬの上方でその光軸ＡＸに直交して配置されたマ
スクとしてのレチクルＲを保持するレチクルホルダ３６
とを備えている。
【００３３】この内、ＸＹステージ装置１４は、ベース
１１と、このベース１１上を図１におけるＹ方向（紙面
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方向と直交するＸ方向（紙面直交方
向）に往復移動可能な基板ステージとしての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
よってウエハＷが真空吸着によって保持されている。
１１と、このベース１１上を図１におけるＹ方向（紙面
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方向と直交するＸ方向（紙面直交方
向）に往復移動可能な基板ステージとしての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Ｚ軸回
りの回転（θ回転）が許容された状態で取り付けられて
おり、この基板テーブル１８上には移動鏡２７が固定さ
れ、外部に配置された位置計測手段としての干渉計３１
によって基板テーブル１８のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向
（Ｚ軸回りの回転方向）の位置が高精度（例えば、０．
０１μｍの分解能で）モニタされ、干渉計３１により得
られた位置情報が主制御装置４４に供給されている。主
制御装置４４は、駆動系としての駆動装置２１等を介し
てＹステージ１６、Ｘステージ１２及び基板テーブル１
８の位置決め動作を制御すると共に、装置全体の動作を
統括制御する。なお、基板テーブル１８のＺ軸方向駆動
及びθ回転は、駆動装置２１により不図示のＺ・θ駆動
機構を介して行われる。
ＸＹ方向に位置決めされかつＺ軸方向の移動及びＺ軸回
りの回転（θ回転）が許容された状態で取り付けられて
おり、この基板テーブル１８上には移動鏡２７が固定さ
れ、外部に配置された位置計測手段としての干渉計３１
によって基板テーブル１８のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向
（Ｚ軸回りの回転方向）の位置が高精度（例えば、０．
０１μｍの分解能で）モニタされ、干渉計３１により得
られた位置情報が主制御装置４４に供給されている。主
制御装置４４は、駆動系としての駆動装置２１等を介し
てＹステージ１６、Ｘステージ１２及び基板テーブル１
８の位置決め動作を制御すると共に、装置全体の動作を
統括制御する。なお、基板テーブル１８のＺ軸方向駆動
及びθ回転は、駆動装置２１により不図示のＺ・θ駆動
機構を介して行われる。
【００３５】また、基板テーブル１８上の一端部には、
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。この基準マーク板
ＦＭ上のマークには、投影光学系ＰＬの最良結像面の検
出に用いられる基準パターンが含まれる。なお、この投
影光学系ＰＬの最良結像面を検出する第２の焦点検出系
の構成等については、後に詳述する。
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。この基準マーク板
ＦＭ上のマークには、投影光学系ＰＬの最良結像面の検
出に用いられる基準パターンが含まれる。なお、この投
影光学系ＰＬの最良結像面を検出する第２の焦点検出系
の構成等については、後に詳述する。
【００３６】前記レチクルホルダ３６はその上面の４つ
のコーナー部分に真空吸着部３４を有し、この真空吸着
部３４を介してレチクルＲがレチクルホルダ３６上に保
持されている。このレチクルホルダ３６は、レチクルＲ
上の回路パターンが形成された領域であるパターン領域
ＰＡに対応した開口（図示省略）を有し、不図示の駆動
機構によりＸ方向、Ｙ方向、θ方向（Ｚ軸回りの回転方
向）に微動可能となっており、これによって、パターン
領域ＰＡの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸを通るようにレチクルＲの位置決めが可能な構
成となっている。
のコーナー部分に真空吸着部３４を有し、この真空吸着
部３４を介してレチクルＲがレチクルホルダ３６上に保
持されている。このレチクルホルダ３６は、レチクルＲ
上の回路パターンが形成された領域であるパターン領域
ＰＡに対応した開口（図示省略）を有し、不図示の駆動
機構によりＸ方向、Ｙ方向、θ方向（Ｚ軸回りの回転方
向）に微動可能となっており、これによって、パターン
領域ＰＡの中心（レチクルセンタ）が投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸを通るようにレチクルＲの位置決めが可能な構
成となっている。
【００３７】この投影露光装置１０では、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４４に
よりレチクルＲとウエハＷとの位置合わせ（アライメン
ト）が行なわれ、後述する焦点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の焦点面とウエハＷ表面とが一致するように、主制
御装置４４により駆動装置２１を介して基板テーブル１
８がＺ軸方向に駆動制御されて面位置の調整が行なわれ
る。このようにして位置決め及び合焦がなされた状態
で、ミラー９７、メインコンデンサレンズ９９を含む照
明光学系から射出された露光光ＥＬによりレチクルＲの
パターン領域ＰＡがほぼ均一な照度で照明されると、レ
チクルＲのパターンの縮小像が投影光学系ＰＬを介して
表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に結像さ
れる。
イメント検出系の検出信号に基づいて主制御装置４４に
よりレチクルＲとウエハＷとの位置合わせ（アライメン
ト）が行なわれ、後述する焦点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の焦点面とウエハＷ表面とが一致するように、主制
御装置４４により駆動装置２１を介して基板テーブル１
８がＺ軸方向に駆動制御されて面位置の調整が行なわれ
る。このようにして位置決め及び合焦がなされた状態
で、ミラー９７、メインコンデンサレンズ９９を含む照
明光学系から射出された露光光ＥＬによりレチクルＲの
パターン領域ＰＡがほぼ均一な照度で照明されると、レ
チクルＲのパターンの縮小像が投影光学系ＰＬを介して
表面にフォトレジストが塗布されたウエハＷ上に結像さ
れる。
【００３８】ここで、図示は省略したが、照明光学系
は、例えば水銀ランプ等の光源と、この光源から射出さ
れた露光光を集光する楕円鏡と、この集光された露光光
をほぼ平行な光束に変換するインプットレンズと、この
インプットレンズから出力された光束が入射して後側
（レチクル側）焦点面に多数の二次光源を形成するフラ
イアイレンズと、これら二次光源から射出された露光光
を集光してレチクルＲを均一な照度で照明するコンデン
サーレンズ系等を含んで構成することができる。また、
本実施形態では、照明光学系内には、２枚のＬ字型の可
動ブレード４５Ａ、４５Ｂを有する可変視野絞りとして
の可動ブラインド（以下、この可動ブラインドを適宜
「可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂ」と呼ぶ）が設けられ
ており、この可動ブラインド４５Ａ、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。また、こ
の可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂの近傍に、開口形状が
固定された固定ブラインド４６が配置されている。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、その矩形開口により
投影光学系による露光可能領域ＳＡ（図７参照が規定さ
れている）。
は、例えば水銀ランプ等の光源と、この光源から射出さ
れた露光光を集光する楕円鏡と、この集光された露光光
をほぼ平行な光束に変換するインプットレンズと、この
インプットレンズから出力された光束が入射して後側
（レチクル側）焦点面に多数の二次光源を形成するフラ
イアイレンズと、これら二次光源から射出された露光光
を集光してレチクルＲを均一な照度で照明するコンデン
サーレンズ系等を含んで構成することができる。また、
本実施形態では、照明光学系内には、２枚のＬ字型の可
動ブレード４５Ａ、４５Ｂを有する可変視野絞りとして
の可動ブラインド（以下、この可動ブラインドを適宜
「可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂ」と呼ぶ）が設けられ
ており、この可動ブラインド４５Ａ、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。また、こ
の可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂの近傍に、開口形状が
固定された固定ブラインド４６が配置されている。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、その矩形開口により
投影光学系による露光可能領域ＳＡ（図７参照が規定さ
れている）。
【００３９】可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂは、可動ブ
ラインド駆動機構４３Ａ、４３ＢによってＸＺ平面内で
Ｘ、Ｚ軸方向に駆動され、これによって固定ブラインド
４６で規定されたレチクルＲ上の照明領域の一部がマス
クキングされ、照明領域が任意の形状（大きさを含む）
の矩形状に設定され、結果的にレチクルＲ上の照明領域
と共役なウエハＷ上の露光領域も任意形状（大きさを含
む）の矩形領域に設定される。すなわち、本実施形態で
は、可動ブラインド４５Ａ、４５ＢによってウエハＷ上
の露光領域ｓａ（図７参照）が設定されるようになって
いる。駆動機構４３Ａ、４３Ｂの動作が不図示のメイン
コンピュータからのブラインド設定情報（マスキング情
報）に応じて主制御装置４４によって制御される。
ラインド駆動機構４３Ａ、４３ＢによってＸＺ平面内で
Ｘ、Ｚ軸方向に駆動され、これによって固定ブラインド
４６で規定されたレチクルＲ上の照明領域の一部がマス
クキングされ、照明領域が任意の形状（大きさを含む）
の矩形状に設定され、結果的にレチクルＲ上の照明領域
と共役なウエハＷ上の露光領域も任意形状（大きさを含
む）の矩形領域に設定される。すなわち、本実施形態で
は、可動ブラインド４５Ａ、４５ＢによってウエハＷ上
の露光領域ｓａ（図７参照）が設定されるようになって
いる。駆動機構４３Ａ、４３Ｂの動作が不図示のメイン
コンピュータからのブラインド設定情報（マスキング情
報）に応じて主制御装置４４によって制御される。
【００４０】更に、本実施形態では、投影光学系ＰＬに
よるパターンの投影領域内にウエハＷが位置したとき、
ウエハＷ表面のＺ方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出す
るために、斜入射光式の焦点検出系が設けられている。
この焦点検出系は、光ファイバ束８１、集光レンズ８
２、スリット板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
スリット板９３及びシリコンフォトダイオード又はフォ
トトランジスタ等のフォトセンサ９０から成る受光光学
系４２とから構成されている。
よるパターンの投影領域内にウエハＷが位置したとき、
ウエハＷ表面のＺ方向（光軸ＡＸ方向）の位置を検出す
るために、斜入射光式の焦点検出系が設けられている。
この焦点検出系は、光ファイバ束８１、集光レンズ８
２、スリット板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
スリット板９３及びシリコンフォトダイオード又はフォ
トトランジスタ等のフォトセンサ９０から成る受光光学
系４２とから構成されている。
【００４１】ここで、この焦点検出系の構成各部の作用
を説明すると、露光光ＥＬ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を経てスリット板８３を照明する。スリット板８３
のスリット（開口）を透過した照明光は、レンズ８４、
ミラー８５及び照射対物レンズ８６を介してウエハＷを
斜めに照射する。このとき、ウエハＷの表面が最良結像
面にあると、スリット板８３のスリットの像がレンズ８
４、照射対物レンズ８６によってウエハＷの表面に結像
される。また、対物レンズ８６の光軸とウエハ表面との
角度は５〜１２度位に設定され、スリット板８３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。
を説明すると、露光光ＥＬ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を経てスリット板８３を照明する。スリット板８３
のスリット（開口）を透過した照明光は、レンズ８４、
ミラー８５及び照射対物レンズ８６を介してウエハＷを
斜めに照射する。このとき、ウエハＷの表面が最良結像
面にあると、スリット板８３のスリットの像がレンズ８
４、照射対物レンズ８６によってウエハＷの表面に結像
される。また、対物レンズ８６の光軸とウエハ表面との
角度は５〜１２度位に設定され、スリット板８３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。
【００４２】さて、ウエハＷで反射したスリット像光束
は、集光対物レンズ８７、回転方向振動板８８及び結像
レンズ８９を経てフォトセンサ９０の手前側に配置され
た受光用スリット板９３上に再結像される。回転方向振
動板８８は受光用スリット板９３にできるスリット像
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。ここで、結像レンズ８９と受光用スリット板９
３との間に、受光用スリット板９３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ため
の、プレーンパラレルを配置しても良い。
は、集光対物レンズ８７、回転方向振動板８８及び結像
レンズ８９を経てフォトセンサ９０の手前側に配置され
た受光用スリット板９３上に再結像される。回転方向振
動板８８は受光用スリット板９３にできるスリット像
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。ここで、結像レンズ８９と受光用スリット板９
３との間に、受光用スリット板９３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ため
の、プレーンパラレルを配置しても良い。
【００４３】ここで、主制御装置４４には発振器（ＯＳ
Ｃ．）が内蔵されており、このＯＳＣ．からの駆動信号
でドライブされる加振装置９２により回転方向振動板８
８が振動される。
Ｃ．）が内蔵されており、このＯＳＣ．からの駆動信号
でドライブされる加振装置９２により回転方向振動板８
８が振動される。
【００４４】こうして、スリット像が受光用スリット板
９３上で振動すると、スリット板９３のスリットを透過
した光束はフォトセンサ９０で受光される。そして、フ
ォトセンサ９０からの検出信号（光電変換信号）が信号
処理装置９１に供給される。この信号処理装置９１に
は、同期検波回路（ＰＳＤ）が内蔵されており、このＰ
ＳＤ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、信号処理装置９１では上記
の交流信号の位相を基準として同期整流を行ない、その
検波出力信号、すなわち焦点位置検出信号ＦＳは主制御
装置４４に出力される。焦点位置検出信号ＦＳは、いわ
ゆるＳカーブ信号と呼ばれ、受光用スリット板９３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、焦点位置検出信号ＦＳが零レベルになるウエハＷの
高さ位置（光軸方向位置）が合焦点として検出される。
９３上で振動すると、スリット板９３のスリットを透過
した光束はフォトセンサ９０で受光される。そして、フ
ォトセンサ９０からの検出信号（光電変換信号）が信号
処理装置９１に供給される。この信号処理装置９１に
は、同期検波回路（ＰＳＤ）が内蔵されており、このＰ
ＳＤ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、信号処理装置９１では上記
の交流信号の位相を基準として同期整流を行ない、その
検波出力信号、すなわち焦点位置検出信号ＦＳは主制御
装置４４に出力される。焦点位置検出信号ＦＳは、いわ
ゆるＳカーブ信号と呼ばれ、受光用スリット板９３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、焦点位置検出信号ＦＳが零レベルになるウエハＷの
高さ位置（光軸方向位置）が合焦点として検出される。
【００４５】ただし、このような斜入射光方式では合焦
点（信号ＦＳが零レベル）となったウェハ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、焦点位置検出信号ＦＳは、基準マー
ク板ＦＭ又はウエハＷの投影光学系ＰＬの光軸方向の位
置を示す信号であり、間接方式で焦点位置を示す信号で
ある。従って、その焦点位置検出信号ＦＳを使用して合
焦点を検出するには、予め直接方式で基準マーク板ＦＭ
又はウエハＷの投影光学系ＰＬに対する合焦状態を調べ
ておき、真の合焦点又は後述のようにその近傍の位置で
の焦点位置検出信号ＦＳのレベルが予め定められたレベ
ル（これを「擬似的な合焦レベル」という）になるよう
にオフセットの調整（焦点検出系（４０、４２）のキャ
リブレーション）を行い、以後は信号ＦＳがその擬似的
な合焦レベルになるように基板テーブル１８のＺ軸方向
の動きを制御すればよい。その擬似的な合焦レベルとし
ては、例えば０が使用される。
点（信号ＦＳが零レベル）となったウェハ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、焦点位置検出信号ＦＳは、基準マー
ク板ＦＭ又はウエハＷの投影光学系ＰＬの光軸方向の位
置を示す信号であり、間接方式で焦点位置を示す信号で
ある。従って、その焦点位置検出信号ＦＳを使用して合
焦点を検出するには、予め直接方式で基準マーク板ＦＭ
又はウエハＷの投影光学系ＰＬに対する合焦状態を調べ
ておき、真の合焦点又は後述のようにその近傍の位置で
の焦点位置検出信号ＦＳのレベルが予め定められたレベ
ル（これを「擬似的な合焦レベル」という）になるよう
にオフセットの調整（焦点検出系（４０、４２）のキャ
リブレーション）を行い、以後は信号ＦＳがその擬似的
な合焦レベルになるように基板テーブル１８のＺ軸方向
の動きを制御すればよい。その擬似的な合焦レベルとし
ては、例えば０が使用される。
【００４６】このような場合、合焦点等でその焦点位置
検出信号ＦＳのレベルに所定のオフセットを設定して焦
点検出系（４０、４２）のキャリブレーションを行うに
は、光学的及び電気的な手法があるが、光学的に設定す
るには、要は基準マーク板ＦＭ等がＺ軸方向の所定の位
置に在る状態でフォトセンサ９０の受光面での光量の分
布を、所定の位置に変化させてやれば良い。例えば、前
述したように、フォトセンサ９０の前面にプレーンパラ
レルを配置してこのプレーンパラレルの角度を変える
と、フォトセンサ９０の受光面での光量の分布が変化す
るので、これによりキャリブレーションを行うことがで
きる。また、信号ＦＳの値がその合焦レベルになるよう
に電気的にオフセットを加えるようにしてもよい。
検出信号ＦＳのレベルに所定のオフセットを設定して焦
点検出系（４０、４２）のキャリブレーションを行うに
は、光学的及び電気的な手法があるが、光学的に設定す
るには、要は基準マーク板ＦＭ等がＺ軸方向の所定の位
置に在る状態でフォトセンサ９０の受光面での光量の分
布を、所定の位置に変化させてやれば良い。例えば、前
述したように、フォトセンサ９０の前面にプレーンパラ
レルを配置してこのプレーンパラレルの角度を変える
と、フォトセンサ９０の受光面での光量の分布が変化す
るので、これによりキャリブレーションを行うことがで
きる。また、信号ＦＳの値がその合焦レベルになるよう
に電気的にオフセットを加えるようにしてもよい。
【００４７】このように、焦点位置検出信号ＦＳは間接
方式で合焦点を示す信号であるため、露光光吸収等で投
影光学系ＰＬの結像面（焦点）の位置が変化したような
場合には、信号ＦＳが擬似的な合焦レベルになる合焦点
と実際の合焦点との間にずれが生じている虞がある。そ
こで、本実施形態では、キャリブレーション信号ＫＳを
用いてその焦点位置検出信号ＦＳのオフセット設定（焦
点検出系（４０、４２）のキャリブレーション）を行
う。このため、本実施形態では、投影光学系ＰＬの最良
結像面を検出してキャリブレーション信号ＫＳを主制御
装置４４に出力する第２の焦点検出系が設けられてい
る。
方式で合焦点を示す信号であるため、露光光吸収等で投
影光学系ＰＬの結像面（焦点）の位置が変化したような
場合には、信号ＦＳが擬似的な合焦レベルになる合焦点
と実際の合焦点との間にずれが生じている虞がある。そ
こで、本実施形態では、キャリブレーション信号ＫＳを
用いてその焦点位置検出信号ＦＳのオフセット設定（焦
点検出系（４０、４２）のキャリブレーション）を行
う。このため、本実施形態では、投影光学系ＰＬの最良
結像面を検出してキャリブレーション信号ＫＳを主制御
装置４４に出力する第２の焦点検出系が設けられてい
る。
【００４８】次に、この投影光学系ＰＬの最良結像面を
検出する第２の焦点検出系３０について、図２に基づい
て説明する。
検出する第２の焦点検出系３０について、図２に基づい
て説明する。
【００４９】図２には、本実施形態に係る投影露光装置
１０を構成する投影光学系ＰＬのベストフォーカス面を
検出するＴＴＬ方式の第２の焦点検出系３０の構成が示
されている。
１０を構成する投影光学系ＰＬのベストフォーカス面を
検出するＴＴＬ方式の第２の焦点検出系３０の構成が示
されている。
【００５０】この第２の焦点検出系３０は、基板テーブ
ル１８上にウエハＷの表面とほぼ等しい高さ位置で固定
された基準マーク板ＦＭ（より正確には、この上の基準
パターン）と、基準マーク板ＦＭの下方（基板テーブル
１８の内部）に設けられたミラーＭ１、照明用対物レン
ズ５０及び光ファイバ５１と、この光ファイバ５１の入
射端側に設けられたビームスプリッタ５２、レンズ系５
３、５４及び光電センサ５５とを含んで構成されてい
る。
ル１８上にウエハＷの表面とほぼ等しい高さ位置で固定
された基準マーク板ＦＭ（より正確には、この上の基準
パターン）と、基準マーク板ＦＭの下方（基板テーブル
１８の内部）に設けられたミラーＭ１、照明用対物レン
ズ５０及び光ファイバ５１と、この光ファイバ５１の入
射端側に設けられたビームスプリッタ５２、レンズ系５
３、５４及び光電センサ５５とを含んで構成されてい
る。
【００５１】図２において、絞り面（瞳面）ＥＰを挾ん
で前群、後群に分けて模式的に表わした投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸはレチクルＲの中心、すなわちパターン領域
ＰＡの中心を、レチクルパターン面に対して垂直に通
る。
で前群、後群に分けて模式的に表わした投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸはレチクルＲの中心、すなわちパターン領域
ＰＡの中心を、レチクルパターン面に対して垂直に通
る。
【００５２】前記基準マーク板ＦＭの上面には、図３に
示されるように、一定ピッチのライン／スペースよりな
る振幅型の回折格子マーク２８Ａ並びにこの回折格子マ
ーク２８Ａを反時計方向にそれぞれ４５°、９０°及び
１３５°回転させて得られる格子よりなる回折格子マー
ク２８Ｂ、２８Ｃ及び２８Ｄが形成されている。これら
４種類の回折格子マーク２８Ａ〜２８Ｄにより基準パタ
ーン２８が構成される。このように種々の方向の回折格
子マークを形成するのは、レチクルＲ上のパターンの影
響を除くため、及び投影光学系ＰＬのイメージフィール
ド内の任意の点におけるサジタル（Ｓ）方向及びメリデ
ィオナル（Ｍ）方向の焦点位置（非点収差）を計測可能
とするためである。基準マーク板ＦＭの回折格子マーク
形成面とウエハＷの露光面とは投影光学系ＰＬの光軸方
向に同じ高さになるようにしておく。なお、基準マーク
板ＦＭ上に形成するパターンは、位相型の回折格子マー
クであってもよい。
示されるように、一定ピッチのライン／スペースよりな
る振幅型の回折格子マーク２８Ａ並びにこの回折格子マ
ーク２８Ａを反時計方向にそれぞれ４５°、９０°及び
１３５°回転させて得られる格子よりなる回折格子マー
ク２８Ｂ、２８Ｃ及び２８Ｄが形成されている。これら
４種類の回折格子マーク２８Ａ〜２８Ｄにより基準パタ
ーン２８が構成される。このように種々の方向の回折格
子マークを形成するのは、レチクルＲ上のパターンの影
響を除くため、及び投影光学系ＰＬのイメージフィール
ド内の任意の点におけるサジタル（Ｓ）方向及びメリデ
ィオナル（Ｍ）方向の焦点位置（非点収差）を計測可能
とするためである。基準マーク板ＦＭの回折格子マーク
形成面とウエハＷの露光面とは投影光学系ＰＬの光軸方
向に同じ高さになるようにしておく。なお、基準マーク
板ＦＭ上に形成するパターンは、位相型の回折格子マー
クであってもよい。
【００５３】さて、図２において、露光用照明光ＥＬが
レンズ系５３及び光ファイバ５１の入射端側に配置され
たビームスプリッタ５２を介して、光ファイバ５１に導
入される。この照明光は、光ファイバ５１の射出端から
射出され対物レンズ５０によって集光されて、ミラーＭ
１を介して基準マーク板ＦＭの回折格子マーク２８Ａ〜
２８Ｄをともに裏側から照射する。ここで、照明光ＥＬ
はレチクルＲ照明用の光源（水銀ランプ、エキシマレー
ザ等）から得るのが望ましいが、別に専用の光源を用意
しても良い。ただし、別光源にするときは、露光用照明
光と同一波長、又はそれに極めて近似した波長の照明光
にする必要がある。
レンズ系５３及び光ファイバ５１の入射端側に配置され
たビームスプリッタ５２を介して、光ファイバ５１に導
入される。この照明光は、光ファイバ５１の射出端から
射出され対物レンズ５０によって集光されて、ミラーＭ
１を介して基準マーク板ＦＭの回折格子マーク２８Ａ〜
２８Ｄをともに裏側から照射する。ここで、照明光ＥＬ
はレチクルＲ照明用の光源（水銀ランプ、エキシマレー
ザ等）から得るのが望ましいが、別に専用の光源を用意
しても良い。ただし、別光源にするときは、露光用照明
光と同一波長、又はそれに極めて近似した波長の照明光
にする必要がある。
【００５４】また、対物レンズ５０による基準マーク板
ＦＭの照明条件は、パターン投影時の投影光学系ＰＬで
の照明条件と極力合わせる、すなわち、投影光学系ＰＬ
の像側の照明光の開口数（Ｎ．Ａ．）と対物レンズ５０
から基準マーク板ＦＭへの照明光の開口数（Ｎ．Ａ．）
とをほぼ一致させることが望ましい。
ＦＭの照明条件は、パターン投影時の投影光学系ＰＬで
の照明条件と極力合わせる、すなわち、投影光学系ＰＬ
の像側の照明光の開口数（Ｎ．Ａ．）と対物レンズ５０
から基準マーク板ＦＭへの照明光の開口数（Ｎ．Ａ．）
とをほぼ一致させることが望ましい。
【００５５】照明光ＥＬにより照射された基準マーク板
ＦＭ上の回折格子マーク２８Ａ〜２８Ｄからは投影光学
系ＰＬへ送進する像光束が発生する。図２において、基
板テーブル１８は投影光学系ＰＬの最良結像面（レチク
ル共役面）Ｆｏから僅かに下方に基準マーク板ＦＭが位
置するようにセットされていものとする。このとき基準
マーク板ＦＭ上の一点から発生した像光束Ｌ１は投影光
学系ＰＬの瞳面ＥＰの中心を通り、レチクルＲのパター
ン面からわずかに下方へずれた面Ｆｒ内で集光した後に
発散し、レチクルＲのパターン面で反射してから元の光
路を戻る。ここで、面Ｆｒは、投影光学系ＰＬに関して
基準マーク板ＦＭと共役な位置にある。投影光学系ＰＬ
が両側テレセントリック系であると、基準マーク板ＦＭ
上の回折格子マーク（発光マーク）２８Ａ〜２８Ｄから
の像光束は、レチクルＲの下面（パターン面）で正規反
射して再び回折格子マーク（発光マーク）２８Ａ〜２８
Ｄと重畳するように戻ってくる。但し、図２のように基
準マーク板ＦＭが結像面Ｆｏからずれていると、基準マ
ーク板ＦＭ上には各マーク２８Ａ〜２８Ｄのぼけた反射
像が形成され、基準マーク板ＦＭが結像面Ｆｏと一致し
ているときは、面ＦｒもレチクルＲのパターン面と一致
することになり、基準マーク板ＦＭ上には各マーク２８
Ａ〜２８Ｄのシャープな反射像がそれぞれのマークに重
畳して形成されることになる。両側テレセントリックな
投影光学系ＰＬでは、レチクルＲのパターン面からの反
射像は自身の源である発光マーク２８Ａ〜２８Ｄ上に投
射される。そして基準マーク板ＦＭがデフォーカスして
いると、反射像は、マーク２８Ａ〜２８Ｄの形状寸法よ
りも大きくなり、かつ単位面積あたりの照度も低下す
る。
ＦＭ上の回折格子マーク２８Ａ〜２８Ｄからは投影光学
系ＰＬへ送進する像光束が発生する。図２において、基
板テーブル１８は投影光学系ＰＬの最良結像面（レチク
ル共役面）Ｆｏから僅かに下方に基準マーク板ＦＭが位
置するようにセットされていものとする。このとき基準
マーク板ＦＭ上の一点から発生した像光束Ｌ１は投影光
学系ＰＬの瞳面ＥＰの中心を通り、レチクルＲのパター
ン面からわずかに下方へずれた面Ｆｒ内で集光した後に
発散し、レチクルＲのパターン面で反射してから元の光
路を戻る。ここで、面Ｆｒは、投影光学系ＰＬに関して
基準マーク板ＦＭと共役な位置にある。投影光学系ＰＬ
が両側テレセントリック系であると、基準マーク板ＦＭ
上の回折格子マーク（発光マーク）２８Ａ〜２８Ｄから
の像光束は、レチクルＲの下面（パターン面）で正規反
射して再び回折格子マーク（発光マーク）２８Ａ〜２８
Ｄと重畳するように戻ってくる。但し、図２のように基
準マーク板ＦＭが結像面Ｆｏからずれていると、基準マ
ーク板ＦＭ上には各マーク２８Ａ〜２８Ｄのぼけた反射
像が形成され、基準マーク板ＦＭが結像面Ｆｏと一致し
ているときは、面ＦｒもレチクルＲのパターン面と一致
することになり、基準マーク板ＦＭ上には各マーク２８
Ａ〜２８Ｄのシャープな反射像がそれぞれのマークに重
畳して形成されることになる。両側テレセントリックな
投影光学系ＰＬでは、レチクルＲのパターン面からの反
射像は自身の源である発光マーク２８Ａ〜２８Ｄ上に投
射される。そして基準マーク板ＦＭがデフォーカスして
いると、反射像は、マーク２８Ａ〜２８Ｄの形状寸法よ
りも大きくなり、かつ単位面積あたりの照度も低下す
る。
【００５６】そこで、基準マーク板ＦＭ上にできる反射
像のうち、元のマーク２８Ａ〜２８Ｄで遮光されなかっ
た像部分の光束をミラーＭ１、対物レンズ５０を介して
光ファイバ５１で受光し、ビームスプリッタ５２、レン
ズ系５４を介して光電センサ５５で受光するようにす
る。光電センサ５５の受光面は投影光学系ＰＬの瞳面
（フーリエ変換面）ＥＰとほぼ共役に配置される。
像のうち、元のマーク２８Ａ〜２８Ｄで遮光されなかっ
た像部分の光束をミラーＭ１、対物レンズ５０を介して
光ファイバ５１で受光し、ビームスプリッタ５２、レン
ズ系５４を介して光電センサ５５で受光するようにす
る。光電センサ５５の受光面は投影光学系ＰＬの瞳面
（フーリエ変換面）ＥＰとほぼ共役に配置される。
【００５７】図２の構成においては、基板テーブル１８
を上下方向（Ｚ方向）に移動させるだけでコントラスト
信号を得ることができる。
を上下方向（Ｚ方向）に移動させるだけでコントラスト
信号を得ることができる。
【００５８】図４には、光電センサ５５の出力信号、す
なわちキャリブレーション信号ＫＳの信号レベル特性が
示されている。この図４において、横軸は基板テーブル
１８のＺ方向の位置、すなわち基準マーク板ＦＭの光軸
ＡＸ方向の高さ位置を表わす。ここで、図４（Ａ）は発
光マーク２８Ａ〜２８ＤがレチクルＲのパターン面内の
クロム部分に逆投影されたときの信号レベルを示し、図
４（Ｂ）はパターン面内のガラス部分（透明部分）に逆
投影されたときの信号レベルを示す。通常、レチクルの
クロム部分は0.３〜0.５μｍ程度の厚みでガラス（石
英）板に蒸着されており、クロム部分の反射率は当然の
ことながらガラス部分の反射率よりは格段に大きい。し
かしながら、ガラス部分での反射率は完全に零というこ
とはないので、図４（Ｂ）のようにレベルとしてはかな
り小さくなるが、検出は可能である。また一般に実デバ
イス製造用のレチクルは、パターン密度が高いために、
発光マーク２８Ａ〜２８Ｄの全ての逆投影像がレチクル
パターン中のガラス部分（透明部分）に同時にかかる確
率は極めて少ないと考えられる。
なわちキャリブレーション信号ＫＳの信号レベル特性が
示されている。この図４において、横軸は基板テーブル
１８のＺ方向の位置、すなわち基準マーク板ＦＭの光軸
ＡＸ方向の高さ位置を表わす。ここで、図４（Ａ）は発
光マーク２８Ａ〜２８ＤがレチクルＲのパターン面内の
クロム部分に逆投影されたときの信号レベルを示し、図
４（Ｂ）はパターン面内のガラス部分（透明部分）に逆
投影されたときの信号レベルを示す。通常、レチクルの
クロム部分は0.３〜0.５μｍ程度の厚みでガラス（石
英）板に蒸着されており、クロム部分の反射率は当然の
ことながらガラス部分の反射率よりは格段に大きい。し
かしながら、ガラス部分での反射率は完全に零というこ
とはないので、図４（Ｂ）のようにレベルとしてはかな
り小さくなるが、検出は可能である。また一般に実デバ
イス製造用のレチクルは、パターン密度が高いために、
発光マーク２８Ａ〜２８Ｄの全ての逆投影像がレチクル
パターン中のガラス部分（透明部分）に同時にかかる確
率は極めて少ないと考えられる。
【００５９】いずれの場合にしろ、基準マーク板ＦＭの
表面が最良結像面Ｆｏを横切るように光軸方向に移動さ
れると、Ｚ方向の位置Ｚｏで信号レベルが極大値とな
る。従って、基板テーブル１８のＺ方向位置と出力信号
ＫＳとを同時に計測し、信号レベルが極大となったとき
のＺ方向位置を検出することで、最良結像面Ｆｏの位置
が求まり、しかもこの検出方式ではレチクルＲ内の任意
の位置で結像面Ｆｏの検出が可能となる。すなわち、レ
チクルＲが投影光学系ＰＬの物体側にセットされてさえ
いれば、いつでも投影視野（イメージフィールド）内の
任意の位置で絶対フォーカス位置（最良結像面Ｆｏ）が
計測できる。また先に述べたようにレチクルＲのクロム
層は０.３〜０.５μｍ厚であり、この厚みによって生じ
る最良結像面Ｆｏの検出誤差は、投影光学系ＰＬの投影
倍率を例えば１／５縮小とすると、（０.３〜０.５）×
（１／５）2 ＝０.０１２〜０.０２μｍとなり、これは
ほとんど無視できる値である。
表面が最良結像面Ｆｏを横切るように光軸方向に移動さ
れると、Ｚ方向の位置Ｚｏで信号レベルが極大値とな
る。従って、基板テーブル１８のＺ方向位置と出力信号
ＫＳとを同時に計測し、信号レベルが極大となったとき
のＺ方向位置を検出することで、最良結像面Ｆｏの位置
が求まり、しかもこの検出方式ではレチクルＲ内の任意
の位置で結像面Ｆｏの検出が可能となる。すなわち、レ
チクルＲが投影光学系ＰＬの物体側にセットされてさえ
いれば、いつでも投影視野（イメージフィールド）内の
任意の位置で絶対フォーカス位置（最良結像面Ｆｏ）が
計測できる。また先に述べたようにレチクルＲのクロム
層は０.３〜０.５μｍ厚であり、この厚みによって生じ
る最良結像面Ｆｏの検出誤差は、投影光学系ＰＬの投影
倍率を例えば１／５縮小とすると、（０.３〜０.５）×
（１／５）2 ＝０.０１２〜０.０２μｍとなり、これは
ほとんど無視できる値である。
【００６０】次に、図５を参照して、本実施形態に係る
投影露光装置１０で焦点位置検出信号ＦＳのキャリブレ
ーションを行う場合の全体の動作の一例を説明する。こ
の場合、前回のキャリブレーション等により、基板テー
ブル１８のＺ軸座標がＺB の位置が合焦点として設定さ
れているものとする。
投影露光装置１０で焦点位置検出信号ＦＳのキャリブレ
ーションを行う場合の全体の動作の一例を説明する。こ
の場合、前回のキャリブレーション等により、基板テー
ブル１８のＺ軸座標がＺB の位置が合焦点として設定さ
れているものとする。
【００６１】まず、図５のステップ１０１において、主
制御装置４４は駆動装置２１を介してＸステージ１２、
Ｙステージ１６を動作させることにより、基準マーク板
ＦＭを投影光学系ＰＬのイメージフィールド内の所望の
計測点に移動させる。次のステップ１０２において、主
制御装置４４は、駆動装置２１を介して基板テーブル１
８のＺ軸座標を現在の合焦点であるＺB からΔＺだけ下
方に移動させる。間隔ΔＺは、投影光学系ＰＬの結像面
のＺ軸方向の変動の予想される最大の絶対値をＺMAX と
すると、ΔＺ＞ＺMAX となるように選ばれている。
制御装置４４は駆動装置２１を介してＸステージ１２、
Ｙステージ１６を動作させることにより、基準マーク板
ＦＭを投影光学系ＰＬのイメージフィールド内の所望の
計測点に移動させる。次のステップ１０２において、主
制御装置４４は、駆動装置２１を介して基板テーブル１
８のＺ軸座標を現在の合焦点であるＺB からΔＺだけ下
方に移動させる。間隔ΔＺは、投影光学系ＰＬの結像面
のＺ軸方向の変動の予想される最大の絶対値をＺMAX と
すると、ΔＺ＞ＺMAX となるように選ばれている。
【００６２】そして、主制御装置４４は、ステップ１０
３において、駆動装置２１及び不図示のＺ・θ駆動機構
を介して基板テーブル１８のＺ軸座標を（ＺB −ΔＺ）
から上方にほぼ一定速度で走査させる。この走査が開始
されると、ステップ１０４において、主制御装置４４
は、所定のサンプリングパルスに同期して、キャリブレ
ーション信号ＫＳ及び焦点位置検出信号ＦＳを並行して
取り込んでそれぞれ内部メモリに書き込む。そして、ス
テップ１０５において、主制御装置４４では基板テーブ
ル１８のＺ軸座標が（ＺB ＋ΔＺ）に達したか否かを調
べ、Ｚ軸座標が（ＺB ＋ΔＺ）に達していない場合に
は、ステップ１０３に戻ってＺ軸方向への走査を続け
る。また、ステップ１０５でＺ軸座標が（ＺB ＋ΔＺ）
に達した場合には、ステップ１０６に移行する。
３において、駆動装置２１及び不図示のＺ・θ駆動機構
を介して基板テーブル１８のＺ軸座標を（ＺB −ΔＺ）
から上方にほぼ一定速度で走査させる。この走査が開始
されると、ステップ１０４において、主制御装置４４
は、所定のサンプリングパルスに同期して、キャリブレ
ーション信号ＫＳ及び焦点位置検出信号ＦＳを並行して
取り込んでそれぞれ内部メモリに書き込む。そして、ス
テップ１０５において、主制御装置４４では基板テーブ
ル１８のＺ軸座標が（ＺB ＋ΔＺ）に達したか否かを調
べ、Ｚ軸座標が（ＺB ＋ΔＺ）に達していない場合に
は、ステップ１０３に戻ってＺ軸方向への走査を続け
る。また、ステップ１０５でＺ軸座標が（ＺB ＋ΔＺ）
に達した場合には、ステップ１０６に移行する。
【００６３】上記ステップ１０２〜ステップ１０５にお
いて、例えば、主制御装置４４の内部メモリ内の第１記
憶領域内の一連のアドレス領域には、図６（Ａ）中に実
線の曲線３８で示されるようなキャリブレーション信号
ＫＳが記憶され、内部メモリ内の第２記憶領域内の一連
のアドレス領域には図６（Ｂ）に示されるような０を中
心としてＳ字状に変化する焦点位置検出信号ＦＳが記憶
される。図６（Ａ）及び（Ｂ）の横軸はアドレスである
が、本実施形態のサンプリングパルスは一定時間間隔毎
にハイレベル“１”となるパルス列であるため、そのア
ドレスは時間ｔとみなすことができる。更に、基板テー
ブル１８はほぼ等速度で上昇しているため、時間ｔ（又
はアドレスの値）に１次変換を施すことにより基板テー
ブル１８のＺ軸座標の近似値を求めることができる。
いて、例えば、主制御装置４４の内部メモリ内の第１記
憶領域内の一連のアドレス領域には、図６（Ａ）中に実
線の曲線３８で示されるようなキャリブレーション信号
ＫＳが記憶され、内部メモリ内の第２記憶領域内の一連
のアドレス領域には図６（Ｂ）に示されるような０を中
心としてＳ字状に変化する焦点位置検出信号ＦＳが記憶
される。図６（Ａ）及び（Ｂ）の横軸はアドレスである
が、本実施形態のサンプリングパルスは一定時間間隔毎
にハイレベル“１”となるパルス列であるため、そのア
ドレスは時間ｔとみなすことができる。更に、基板テー
ブル１８はほぼ等速度で上昇しているため、時間ｔ（又
はアドレスの値）に１次変換を施すことにより基板テー
ブル１８のＺ軸座標の近似値を求めることができる。
【００６４】図５に戻り、ステップ１０６において、主
制御装置４４では、キャリブレーション信号ＫＳから求
めた真の合焦点又はこの近傍の位置のＺ軸座標と焦点位
置検出信号ＦＳから求められる擬似的な合焦点のＺ軸座
標との偏差量δＺを算出する。
制御装置４４では、キャリブレーション信号ＫＳから求
めた真の合焦点又はこの近傍の位置のＺ軸座標と焦点位
置検出信号ＦＳから求められる擬似的な合焦点のＺ軸座
標との偏差量δＺを算出する。
【００６５】例えば、図６の例では、キャリブレーショ
ン信号ＫＳが最大になるときのアドレスが真の合焦点Ｚ
C に対応するアドレスであり、焦点位置検出信号ＦＳが
Ｓカーブ特性の中で０になるときのアドレスが前回のキ
ャリブレーションで設定した合焦点ＺB に対応するアド
レスである。なお、基準マーク板ＦＭに形成されている
格子マークが位相格子であるときには、信号ＫＳは図６
（Ａ）中の一点鎖線の曲線３９で示されるように真の合
焦点ＺC で値が最小になる。従って、何れの場合でもそ
の信号ＫＳの凸又は凹のピークのアドレスから信号ＦＳ
のゼロクロス点のアドレスを差し引いて得られる偏差ア
ドレス量に所定の１次演算を施すことによりＺ軸座標上
の偏差量δＺが求められる。
ン信号ＫＳが最大になるときのアドレスが真の合焦点Ｚ
C に対応するアドレスであり、焦点位置検出信号ＦＳが
Ｓカーブ特性の中で０になるときのアドレスが前回のキ
ャリブレーションで設定した合焦点ＺB に対応するアド
レスである。なお、基準マーク板ＦＭに形成されている
格子マークが位相格子であるときには、信号ＫＳは図６
（Ａ）中の一点鎖線の曲線３９で示されるように真の合
焦点ＺC で値が最小になる。従って、何れの場合でもそ
の信号ＫＳの凸又は凹のピークのアドレスから信号ＦＳ
のゼロクロス点のアドレスを差し引いて得られる偏差ア
ドレス量に所定の１次演算を施すことによりＺ軸座標上
の偏差量δＺが求められる。
【００６６】この場合、図５中のステップ１０７に示さ
れるように、ステップ１０２〜１０６までの動作をｎ回
（ｎは２以上の整数）繰り返すことで偏差量の計測精度
を上げることができる。更に、ステップ１０８に示され
るように、１個の偏差量を算出する度に、駆動装置２１
を介してＸステージ１２、Ｙステージ１６及び不図示の
Ｚ・θ駆動機構を動作させて、基準マーク板ＦＭの投影
光学系ＰＬの光軸に垂直な面内での位置を微小量だけ変
位させる。これにより基準マーク板ＦＭの回折格子マー
ク２８Ａ〜２８Ｄの像が投影されるレチクルＲのパター
ン領域ＰＡでの位置も微小量だけ変位するので、そのパ
ターン領域ＰＡのパターンの影響が除去され、計測精度
の低下が防止される。
れるように、ステップ１０２〜１０６までの動作をｎ回
（ｎは２以上の整数）繰り返すことで偏差量の計測精度
を上げることができる。更に、ステップ１０８に示され
るように、１個の偏差量を算出する度に、駆動装置２１
を介してＸステージ１２、Ｙステージ１６及び不図示の
Ｚ・θ駆動機構を動作させて、基準マーク板ＦＭの投影
光学系ＰＬの光軸に垂直な面内での位置を微小量だけ変
位させる。これにより基準マーク板ＦＭの回折格子マー
ク２８Ａ〜２８Ｄの像が投影されるレチクルＲのパター
ン領域ＰＡでの位置も微小量だけ変位するので、そのパ
ターン領域ＰＡのパターンの影響が除去され、計測精度
の低下が防止される。
【００６７】なお、ステップ１０７で計測がｎ回行われ
ていないと判断された場合に直ちにステップ１０２に戻
るようなシーケンスとしても良いことは勿論である。
ていないと判断された場合に直ちにステップ１０２に戻
るようなシーケンスとしても良いことは勿論である。
【００６８】その後、ステップ１０９において、主制御
装置４４では真の合焦点又はこの近傍の位置のＺ軸座標
と焦点位置検出信号ＦＳから求められる擬似的な合焦点
のＺ軸座標との偏差量δＺを平均化して得られた偏差量
〈δＺ〉を内部メモリに格納する。これ以後、主制御装
置４４は前回のキャリブレーションにより設定されたＺ
軸座標の値ＺB に〈δＺ〉を加算して得た値（ＺB ＋
〈δＺ〉）を合焦点とみなして、この合焦点での焦点位
置検出信号ＦＳが所定の擬似的な合焦レベルになるよう
にオフセットの調整を行う。
装置４４では真の合焦点又はこの近傍の位置のＺ軸座標
と焦点位置検出信号ＦＳから求められる擬似的な合焦点
のＺ軸座標との偏差量δＺを平均化して得られた偏差量
〈δＺ〉を内部メモリに格納する。これ以後、主制御装
置４４は前回のキャリブレーションにより設定されたＺ
軸座標の値ＺB に〈δＺ〉を加算して得た値（ＺB ＋
〈δＺ〉）を合焦点とみなして、この合焦点での焦点位
置検出信号ＦＳが所定の擬似的な合焦レベルになるよう
にオフセットの調整を行う。
【００６９】ところで、本実施形態に係る第２の焦点検
出系３０によると、レチクルＲが投影光学系ＰＬの物体
側にセットされてさえいれば、いつでもイメージフィー
ルド内の任意の位置で絶対フォーカス位置（最良結像面
Ｆｏ）が計測できることは前述した通りであり、従って
この第２の焦点検出系３０と焦点検出系（４０、４２）
とを用いて、各計測点毎に上記ステップ１０２〜１０６
の処理を行なうことにより、投影光学系ＰＬの像面湾曲
を計測できることは、特に説明を要しないであろう。
出系３０によると、レチクルＲが投影光学系ＰＬの物体
側にセットされてさえいれば、いつでもイメージフィー
ルド内の任意の位置で絶対フォーカス位置（最良結像面
Ｆｏ）が計測できることは前述した通りであり、従って
この第２の焦点検出系３０と焦点検出系（４０、４２）
とを用いて、各計測点毎に上記ステップ１０２〜１０６
の処理を行なうことにより、投影光学系ＰＬの像面湾曲
を計測できることは、特に説明を要しないであろう。
【００７０】そこで、本実施形態では、基板テーブル１
８をＸＹ次元面内で移動させながら、焦点検出系（４
０、４２）と第２の焦点検出系３０とを用いて計測され
た投影光学系ＰＬの像面湾曲データが基板テーブル１８
のＸＹ座標位置と対応付けて記憶されているメモリ９６
が、主制御装置４４に併設されている。このメモリ９６
内に記憶されているデータの具体的利用法については、
後に詳述する。
８をＸＹ次元面内で移動させながら、焦点検出系（４
０、４２）と第２の焦点検出系３０とを用いて計測され
た投影光学系ＰＬの像面湾曲データが基板テーブル１８
のＸＹ座標位置と対応付けて記憶されているメモリ９６
が、主制御装置４４に併設されている。このメモリ９６
内に記憶されているデータの具体的利用法については、
後に詳述する。
【００７１】次に、上述のようにして構成された本実施
形態に係る投影露光装置１０における、投影光学系ＰＬ
による露光可能領域（ＳＡ）の全域を露光領域として露
光を行なう際の動作について、説明する。ここでは、例
えば特開昭６１−４４４２９号等に開示されているよう
な、ウエハＷ上のアライメントマーク位置の計測値とシ
ョット配列の設計値とに基づいて、最小自乗法を用いた
統計演算によりウエハ上の全ショット配列座標を求め、
これに基づいて各ショット領域を露光位置に位置決めす
るいわゆるエンハンスト・グローバル・アライメント
（以下、「ＥＧＡ」という）方式により、ステップ・ア
ンド・リピート方式の露光が行われる場合について説明
する。
形態に係る投影露光装置１０における、投影光学系ＰＬ
による露光可能領域（ＳＡ）の全域を露光領域として露
光を行なう際の動作について、説明する。ここでは、例
えば特開昭６１−４４４２９号等に開示されているよう
な、ウエハＷ上のアライメントマーク位置の計測値とシ
ョット配列の設計値とに基づいて、最小自乗法を用いた
統計演算によりウエハ上の全ショット配列座標を求め、
これに基づいて各ショット領域を露光位置に位置決めす
るいわゆるエンハンスト・グローバル・アライメント
（以下、「ＥＧＡ」という）方式により、ステップ・ア
ンド・リピート方式の露光が行われる場合について説明
する。
【００７２】この場合、前提として不図示のレチクル顕
微鏡によるレチクルアライメントは終了しているものと
する。
微鏡によるレチクルアライメントは終了しているものと
する。
【００７３】始めに、主制御装置４４では、基準マーク
板ＦＭが投影光学系ＰＬの下に位置するように駆動装置
２１を介してＹステージ１６、Ｘステージ１２を駆動し
て、基板テーブル１８を移動させ、このときのレーザ干
渉計３１の出力を不図示の内部メモリに記憶する。次
に、主制御装置４４では基準マーク板ＦＭが不図示のア
ライメントセンサの下に位置するように、駆動装置２１
を介してＸステージ１２及びＹステージ１６の一方又は
両方を駆動して基板テーブル１８を移動し、このときの
アライメントセンサの出力とレーザ干渉計３１の出力と
を内部メモリに記憶する。すなわち、このようにしてベ
ースライン計測を行う。なお、ベースライン計測のシー
ケンスは本実施形態においても従来の露光装置と同様で
あるので、その詳細な説明は省略する。
板ＦＭが投影光学系ＰＬの下に位置するように駆動装置
２１を介してＹステージ１６、Ｘステージ１２を駆動し
て、基板テーブル１８を移動させ、このときのレーザ干
渉計３１の出力を不図示の内部メモリに記憶する。次
に、主制御装置４４では基準マーク板ＦＭが不図示のア
ライメントセンサの下に位置するように、駆動装置２１
を介してＸステージ１２及びＹステージ１６の一方又は
両方を駆動して基板テーブル１８を移動し、このときの
アライメントセンサの出力とレーザ干渉計３１の出力と
を内部メモリに記憶する。すなわち、このようにしてベ
ースライン計測を行う。なお、ベースライン計測のシー
ケンスは本実施形態においても従来の露光装置と同様で
あるので、その詳細な説明は省略する。
【００７４】続いて、主制御装置４４では、ウエハＷ上
のアライメント用マークが不図示のアライメントセンサ
の下に位置するように駆動装置２１を介して基板テーブ
ル１８を移動させ、アライメントセンサの出力とレーザ
干渉計３１の出力とに基づいてアライメントマーク位置
を検出する。このようにて、所定のサンプルショットに
付設されたアライメントマークの位置計測を実行し、こ
の計測結果を用いていわゆるＥＧＡ演算によりウエハＷ
上の全てのショット配列座標を求める。なお、このＥＧ
Ａ演算については、上記特開昭６１−４４４２９号等に
詳細に開示されているので、ここではその説明を省略す
る。
のアライメント用マークが不図示のアライメントセンサ
の下に位置するように駆動装置２１を介して基板テーブ
ル１８を移動させ、アライメントセンサの出力とレーザ
干渉計３１の出力とに基づいてアライメントマーク位置
を検出する。このようにて、所定のサンプルショットに
付設されたアライメントマークの位置計測を実行し、こ
の計測結果を用いていわゆるＥＧＡ演算によりウエハＷ
上の全てのショット配列座標を求める。なお、このＥＧ
Ａ演算については、上記特開昭６１−４４４２９号等に
詳細に開示されているので、ここではその説明を省略す
る。
【００７５】しかる後、主制御装置４４では上記のアラ
イメント用マーク位置の検出結果と前述したベースライ
ン計測結果とに基づいて、各ショット領域（例えば，１
ショット１チップ取りの場合は各半導体チップに相当）
が投影光学系ＰＬの下に順次位置決めされるように基板
テーブル１８を位置制御すると同時に信号処理装置９１
からの焦点位置検出信号ＦＳに基づいてオートフォーカ
ス動作を実行しつつ、照明系内の不図示のシャッタの開
閉を制御して、基板テーブル１８のステッピングと露光
を繰り返す。このようにして、ステップ・アンド・リピ
ート方式でウエハＷ上の各ショット領域へ順次重ね合わ
せ露光が行われる。
イメント用マーク位置の検出結果と前述したベースライ
ン計測結果とに基づいて、各ショット領域（例えば，１
ショット１チップ取りの場合は各半導体チップに相当）
が投影光学系ＰＬの下に順次位置決めされるように基板
テーブル１８を位置制御すると同時に信号処理装置９１
からの焦点位置検出信号ＦＳに基づいてオートフォーカ
ス動作を実行しつつ、照明系内の不図示のシャッタの開
閉を制御して、基板テーブル１８のステッピングと露光
を繰り返す。このようにして、ステップ・アンド・リピ
ート方式でウエハＷ上の各ショット領域へ順次重ね合わ
せ露光が行われる。
【００７６】この場合において、不図示のメインコンピ
ュータからブラインド設定情報（マスクキング情報）が
入力されると、主制御装置４４ではこのブラインド設定
情報に応答してブラインド駆動機構４３Ａ、４３Ｂを介
して可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂを駆動してウエハＷ
上の露光領域の形状（大きさを含む）を設定する。ま
た、主制御装置４４では各ショット領域を投影光学系Ｐ
Ｌの下に位置決めするのに先立って、ブラインド設定情
報に基づいて可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂで設定した
露光領域の中心部分が焦点検出系（４０、４２）の検出
中心に一致する位置まで、駆動装置２１を介してＸステ
ージ１２及びＹステージ１６の一方又は両方を駆動して
基板テーブル１８を移動させ、その位置で信号処理装置
９１からの焦点位置検出信号ＦＳに基づいて駆動装置２
１を介して基板テーブル１８のＺ位置を調整して焦点位
置合わせを行なう。そして、その時のウエハＷ表面の光
軸方向位置を保持したたまま、現在のショット領域が露
光位置に位置決めされるように、駆動装置２１を介して
Ｘステージ１２及びＹステージ１６の一方又は両方を駆
動して基板テーブル１８を露光位置まで移動させ、露光
を行なう。
ュータからブラインド設定情報（マスクキング情報）が
入力されると、主制御装置４４ではこのブラインド設定
情報に応答してブラインド駆動機構４３Ａ、４３Ｂを介
して可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂを駆動してウエハＷ
上の露光領域の形状（大きさを含む）を設定する。ま
た、主制御装置４４では各ショット領域を投影光学系Ｐ
Ｌの下に位置決めするのに先立って、ブラインド設定情
報に基づいて可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂで設定した
露光領域の中心部分が焦点検出系（４０、４２）の検出
中心に一致する位置まで、駆動装置２１を介してＸステ
ージ１２及びＹステージ１６の一方又は両方を駆動して
基板テーブル１８を移動させ、その位置で信号処理装置
９１からの焦点位置検出信号ＦＳに基づいて駆動装置２
１を介して基板テーブル１８のＺ位置を調整して焦点位
置合わせを行なう。そして、その時のウエハＷ表面の光
軸方向位置を保持したたまま、現在のショット領域が露
光位置に位置決めされるように、駆動装置２１を介して
Ｘステージ１２及びＹステージ１６の一方又は両方を駆
動して基板テーブル１８を露光位置まで移動させ、露光
を行なう。
【００７７】このため、可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂ
で設定した露光領域についても、焦点が合った状態で露
光が行われ、解像力の向上、すなわち露光精度の向上を
図ることが可能になる。
で設定した露光領域についても、焦点が合った状態で露
光が行われ、解像力の向上、すなわち露光精度の向上を
図ることが可能になる。
【００７８】ここで、例えば、図７に実線で示される露
光可能領域ＳＡの右上の１／４の領域（斜線部）ｓａを
露光する場合には、上記の方法によると、実線で示され
る位置にある露光可能領域ＳＡを一旦二点鎖線（仮想
線）で示される位置まで移動し、露光領域ｓａの中心Ｐ
を露光フィールドＩＦの中心Ｏに位置決めし、ここで焦
点位置合わせを行った後、ウエハＷのＺ位置を保持した
まま再び領域ＳＡを実線で示される位置に移動させて、
露光（焼き付け）が行われることになる。この場合、図
７からも明らかなように、可動ブラインド４５Ａ、４５
Ｂで設定された露光領域ｓａ中心Ｐにおける焦点位置合
わせ動作は投影光学系ＰＬの露光可能領域ＳＡの中心Ｏ
部分で行い、露光は可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂで設
定された露光領域ｓａに対して行なわれることになるの
で、焼き付け時には投影光学系ＰＬの端の部分が使用さ
れることになる。しかるに、投影光学系ＰＬには少なか
らず像面湾曲成分が存在し、焦点検出系（４０、４２）
はその検出点が位置している投影光学系ＰＬのベストフ
ォーカス面に合うように調整されている。従って、像面
湾曲成分の影響により、フォーカスずれが発生する可能
性がある。従って、主制御装置４４では、可動ブライン
ド４５Ａ、４５Ｂによって設定されるウエハＷ上の露光
領域ｓａ内の像面湾曲成分によるフォーカスずれも補正
するようにすることが望ましい。
光可能領域ＳＡの右上の１／４の領域（斜線部）ｓａを
露光する場合には、上記の方法によると、実線で示され
る位置にある露光可能領域ＳＡを一旦二点鎖線（仮想
線）で示される位置まで移動し、露光領域ｓａの中心Ｐ
を露光フィールドＩＦの中心Ｏに位置決めし、ここで焦
点位置合わせを行った後、ウエハＷのＺ位置を保持した
まま再び領域ＳＡを実線で示される位置に移動させて、
露光（焼き付け）が行われることになる。この場合、図
７からも明らかなように、可動ブラインド４５Ａ、４５
Ｂで設定された露光領域ｓａ中心Ｐにおける焦点位置合
わせ動作は投影光学系ＰＬの露光可能領域ＳＡの中心Ｏ
部分で行い、露光は可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂで設
定された露光領域ｓａに対して行なわれることになるの
で、焼き付け時には投影光学系ＰＬの端の部分が使用さ
れることになる。しかるに、投影光学系ＰＬには少なか
らず像面湾曲成分が存在し、焦点検出系（４０、４２）
はその検出点が位置している投影光学系ＰＬのベストフ
ォーカス面に合うように調整されている。従って、像面
湾曲成分の影響により、フォーカスずれが発生する可能
性がある。従って、主制御装置４４では、可動ブライン
ド４５Ａ、４５Ｂによって設定されるウエハＷ上の露光
領域ｓａ内の像面湾曲成分によるフォーカスずれも補正
するようにすることが望ましい。
【００７９】次に、この像面湾曲成分よるフォーカスず
れの補正も考慮した焦点位置合わせ動作について説明す
る。これには、２つの方法がある。
れの補正も考慮した焦点位置合わせ動作について説明す
る。これには、２つの方法がある。
【００８０】第１の方法は、前述したメモリ９６内に
記憶されている、焦点検出系（４０、４２）及び第２の
焦点検出系３０を用いて予め計測された像面湾曲データ
を用いる方法である。
記憶されている、焦点検出系（４０、４２）及び第２の
焦点検出系３０を用いて予め計測された像面湾曲データ
を用いる方法である。
【００８１】この場合、不図示のメインコンピュータか
らブラインド設定情報が入力されると、主制御装置４４
ではこのブラインド設定情報に応答してブラインド駆動
機構４３Ａ、４３Ｂを介して可動ブラインド４５Ａ、４
５Ｂを駆動してウエハＷ上の露光領域の形状（大きさを
含む）を設定する。また、主制御装置４４では、ウエハ
Ｗ上の各ショット領域を投影光学系ＰＬの下に位置決め
するのに先立って、ブラインド設定情報に基づいてメモ
リ９６内に記憶されている露光領域ｓａ内の中心に対応
する像面湾曲データに基づいて、投影光学系ＰＬの露光
領域ｓａ内の合焦位置と投影光学系ＰＬの光軸近傍の合
焦位置（焦点検出系（４０、４２）の検出中心での合焦
位置）との差分を演算してその結果を内部メモリに一時
的に記憶する。
らブラインド設定情報が入力されると、主制御装置４４
ではこのブラインド設定情報に応答してブラインド駆動
機構４３Ａ、４３Ｂを介して可動ブラインド４５Ａ、４
５Ｂを駆動してウエハＷ上の露光領域の形状（大きさを
含む）を設定する。また、主制御装置４４では、ウエハ
Ｗ上の各ショット領域を投影光学系ＰＬの下に位置決め
するのに先立って、ブラインド設定情報に基づいてメモ
リ９６内に記憶されている露光領域ｓａ内の中心に対応
する像面湾曲データに基づいて、投影光学系ＰＬの露光
領域ｓａ内の合焦位置と投影光学系ＰＬの光軸近傍の合
焦位置（焦点検出系（４０、４２）の検出中心での合焦
位置）との差分を演算してその結果を内部メモリに一時
的に記憶する。
【００８２】次に、主制御装置４４では、ブラインド設
定情報に基づいて可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂで設定
した露光領域ｓａの中心部分が焦点検出系（４０、４
２）の検出中心に一致する位置まで駆動装置２１を介し
てＸステージ１２及びＹステージ１６の一方又は両方を
駆動して基板テーブル１８を移動させ、その位置で信号
処理装置９１からの焦点位置検出信号ＦＳに基づいて駆
動装置２１を介して基板テーブル１８のＺ位置を調整し
て焦点位置合わせを行なうが、この際に、主制御装置４
４では、先に演算した差分を用いて焦点検出系の検出信
号ＦＳに電気的にオフセットを設定して焦点位置合わせ
を行なう。
定情報に基づいて可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂで設定
した露光領域ｓａの中心部分が焦点検出系（４０、４
２）の検出中心に一致する位置まで駆動装置２１を介し
てＸステージ１２及びＹステージ１６の一方又は両方を
駆動して基板テーブル１８を移動させ、その位置で信号
処理装置９１からの焦点位置検出信号ＦＳに基づいて駆
動装置２１を介して基板テーブル１８のＺ位置を調整し
て焦点位置合わせを行なうが、この際に、主制御装置４
４では、先に演算した差分を用いて焦点検出系の検出信
号ＦＳに電気的にオフセットを設定して焦点位置合わせ
を行なう。
【００８３】そして、その時のウエハＷ表面の光軸方向
位置を保持したたまま、露光領域ｓａが露光位置に位置
決めされるように、駆動装置２１を介してＸステージ１
２及びＹステージ１６の一方又は両方を駆動して基板テ
ーブル１８を露光位置まで移動させ、露光を行なう。
位置を保持したたまま、露光領域ｓａが露光位置に位置
決めされるように、駆動装置２１を介してＸステージ１
２及びＹステージ１６の一方又は両方を駆動して基板テ
ーブル１８を露光位置まで移動させ、露光を行なう。
【００８４】この場合において、メモリ９６内に露光領
域ｓａの中心あるいはその近傍の像面湾曲データが存在
しない場合には、メモリ９６内に存在するその点に近い
点の像面湾曲データを２次ないし６次関数を用いて補間
し、この補間後の像面湾曲データとブラインド設定情報
とに基づいて露光領域ｓａの中心で上記と同様にして焦
点位置合わせを行なうようにすれば良い。
域ｓａの中心あるいはその近傍の像面湾曲データが存在
しない場合には、メモリ９６内に存在するその点に近い
点の像面湾曲データを２次ないし６次関数を用いて補間
し、この補間後の像面湾曲データとブラインド設定情報
とに基づいて露光領域ｓａの中心で上記と同様にして焦
点位置合わせを行なうようにすれば良い。
【００８５】これにより、投影光学系ＰＬの露光可能領
域内のどの部分においても常に良好な焼き付けを行なう
ことが可能となる。
域内のどの部分においても常に良好な焼き付けを行なう
ことが可能となる。
【００８６】 第２の方法は、メモリ９６がない場
合、あるいはメモリ９６内に適切な像面湾曲データが存
在しない場合を考慮したもので、露光の際にリアルタイ
ムで投影光学系ＰＬの像面湾曲データの計測を行なうも
のである。
合、あるいはメモリ９６内に適切な像面湾曲データが存
在しない場合を考慮したもので、露光の際にリアルタイ
ムで投影光学系ＰＬの像面湾曲データの計測を行なうも
のである。
【００８７】以下、この第２の方法を含む、露光時の動
作について、図８のフローチャートに沿って説明する。
ここでは、先に述べたいわゆるＥＧＡ方式により、ステ
ップ・アンド・リピート方式の露光が行われる場合につ
いて説明する。
作について、図８のフローチャートに沿って説明する。
ここでは、先に述べたいわゆるＥＧＡ方式により、ステ
ップ・アンド・リピート方式の露光が行われる場合につ
いて説明する。
【００８８】図８のステップ２０１において、主制御装
置４４では、不図示のレチクル顕微鏡と基準マーク板Ｆ
Ｍ上の不図示の基準マーク（通常十字状マークが用いら
れる）とレチクルＲに描画された不図示のレチクルマー
ク（例えば、二重十字状マーク）とを用いて、レチクル
中心が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致するようにレチ
クルＲを位置決めして、レチクルアライメントを行な
う。レチクルアライメントのシーケンスは本実施形態に
おいても従来の露光装置と同様であるので、その詳細な
説明は省略する。
置４４では、不図示のレチクル顕微鏡と基準マーク板Ｆ
Ｍ上の不図示の基準マーク（通常十字状マークが用いら
れる）とレチクルＲに描画された不図示のレチクルマー
ク（例えば、二重十字状マーク）とを用いて、レチクル
中心が投影光学系ＰＬの光軸にほぼ一致するようにレチ
クルＲを位置決めして、レチクルアライメントを行な
う。レチクルアライメントのシーケンスは本実施形態に
おいても従来の露光装置と同様であるので、その詳細な
説明は省略する。
【００８９】次のステップ２０２において、主制御装置
４４では、不図示のメインコンピュータからブラインド
設定情報（但し、この場合ブラインド設定情報は一つと
は限らない）に基づいて、このブラインド設定情報に従
って設定される露光領域内の複数点（少なくとも領域中
心を含む３点、より好ましくは中心及び４角の像高が同
じ点の５点、更に好ましくは中心及び予め定められた一
定間隔毎に像高が増加する９ないし１３点）で、真の合
焦点と擬似的な合焦点とのＺ座標の偏差を求める。
４４では、不図示のメインコンピュータからブラインド
設定情報（但し、この場合ブラインド設定情報は一つと
は限らない）に基づいて、このブラインド設定情報に従
って設定される露光領域内の複数点（少なくとも領域中
心を含む３点、より好ましくは中心及び４角の像高が同
じ点の５点、更に好ましくは中心及び予め定められた一
定間隔毎に像高が増加する９ないし１３点）で、真の合
焦点と擬似的な合焦点とのＺ座標の偏差を求める。
【００９０】具体的には、前述した図５のフローチャー
トのステップ１０１〜ステップ１０７と同様の動作を、
基板テーブル１８の位置を各計測点位置に移動させなが
ら行なって、各計測点におけるキャリブレーション信号
ＫＳから求めた真の合焦点又はこの近傍の位置のＺ軸座
標と焦点位置検出信号ＦＳから求められる擬似的な合焦
点とのＺ軸座標との偏差（ベストフォーカス値との偏差
量）を求める。この各計測点における偏差量が像面湾曲
データに他ならない。
トのステップ１０１〜ステップ１０７と同様の動作を、
基板テーブル１８の位置を各計測点位置に移動させなが
ら行なって、各計測点におけるキャリブレーション信号
ＫＳから求めた真の合焦点又はこの近傍の位置のＺ軸座
標と焦点位置検出信号ＦＳから求められる擬似的な合焦
点とのＺ軸座標との偏差（ベストフォーカス値との偏差
量）を求める。この各計測点における偏差量が像面湾曲
データに他ならない。
【００９１】この場合において、図７に示されるよう
に、露光可能範囲ＳＡ内において、測定点の位置を予め
決めておいて、可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂで設定さ
れた領域ｓａ内にある測定点Ａ（図７中に●で表示）で
上記の真の合焦点と擬似的な合焦点とのＺ座標の偏差を
求めるようにしても良い。
に、露光可能範囲ＳＡ内において、測定点の位置を予め
決めておいて、可動ブラインド４５Ａ、４５Ｂで設定さ
れた領域ｓａ内にある測定点Ａ（図７中に●で表示）で
上記の真の合焦点と擬似的な合焦点とのＺ座標の偏差を
求めるようにしても良い。
【００９２】次のステップ２０３で、主制御装置４４で
はステップ２０２で計測した偏差量の平均値を算出して
内部メモリに記憶する。この偏差量の平均値を用いて焦
点検出系（４０、４２）の検出信号ＦＳに電気的にオフ
セットを設定して焦点位置合わせを行なうと、可動ブラ
インド４５Ａ、４５Ｂで設定された露光領域ｓａ内の平
均高さ位置を合焦面としてオートフォーカスが実行され
るようになる。
はステップ２０２で計測した偏差量の平均値を算出して
内部メモリに記憶する。この偏差量の平均値を用いて焦
点検出系（４０、４２）の検出信号ＦＳに電気的にオフ
セットを設定して焦点位置合わせを行なうと、可動ブラ
インド４５Ａ、４５Ｂで設定された露光領域ｓａ内の平
均高さ位置を合焦面としてオートフォーカスが実行され
るようになる。
【００９３】次のステップ２０４で主制御装置４４は、
露光処理で登録されているブラインド設定情報の全てに
対して上記ステップ２０２〜２０３の処理が実行された
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２０２〜２０３の処理を繰り返す。一方、ステップ２
０４における判断が肯定された場合には、ステップ２０
５に進んで、干渉計３１の出力をモニタしつつレチクル
ＲとウエハＷの回転位置合わせを実行した後、ステップ
２０６に進んでベースライン計測及びＥＧＡ計測（サン
プルショットに付設されたアライメントマークの位置計
測及びそれを用いた統計演算）を実行し、この計測結果
を用いてウエハＷ上の全てのショット配列座標を求め
る。
露光処理で登録されているブラインド設定情報の全てに
対して上記ステップ２０２〜２０３の処理が実行された
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２０２〜２０３の処理を繰り返す。一方、ステップ２
０４における判断が肯定された場合には、ステップ２０
５に進んで、干渉計３１の出力をモニタしつつレチクル
ＲとウエハＷの回転位置合わせを実行した後、ステップ
２０６に進んでベースライン計測及びＥＧＡ計測（サン
プルショットに付設されたアライメントマークの位置計
測及びそれを用いた統計演算）を実行し、この計測結果
を用いてウエハＷ上の全てのショット配列座標を求め
る。
【００９４】次のステップ２０７〜２０８では、ウエハ
Ｗ上の各ショット領域を順次可動ブラインド４５Ａ、４
５Ｂで設定された露光位置に位置決めしつつ、露光を行
い、全ての露光すべきショット領域の露光が終了する
と、一連の処理を終了する。
Ｗ上の各ショット領域を順次可動ブラインド４５Ａ、４
５Ｂで設定された露光位置に位置決めしつつ、露光を行
い、全ての露光すべきショット領域の露光が終了する
と、一連の処理を終了する。
【００９５】ここで、上記ステップ２０７において、主
制御装置４４では各ショット領域に対応して予め定めら
れたブラインド設定情報が変化する度毎にブラインド駆
動機構４３Ａ、４３Ｂを介して可動ブラインド４５Ａ、
４５Ｂを駆動してウエハＷ上の露光領域の形状（大きさ
を含む）を設定し、ステップ２０６で求められたショッ
ト配列座標及びブラインド設定情報に基づいて各ショッ
ト領域を露光位置に位置決めしつつ、露光を行なう。こ
の際、各ショット領域を露光位置に位置決めするのに先
立って、主制御装置４４では、ブラインド設定情報に基
づいて、駆動装置２１を介して可動ブラインド４５Ａ、
４５Ｂで設定された露光領域ｓａの中心点が焦点検出系
（４０、４２）の検出中心に一致するようウエハＷを位
置決めし、ステップ２０３で算出した偏差分だけ焦点検
出系（４０、４２）の検出信号ＦＳに、例えば電気的に
オフセットを設定して焦点位置合わせを行なった後、そ
の時のウエハＷ表面の光軸方向位置を保持したたまま、
露光領域ｓａが露光位置に位置決めされるように、駆動
装置２１を介してＸステージ１２及びＹステージ１６の
一方又は両方を駆動して基板テーブル１８を露光位置ま
で移動させ、露光を行なう。
制御装置４４では各ショット領域に対応して予め定めら
れたブラインド設定情報が変化する度毎にブラインド駆
動機構４３Ａ、４３Ｂを介して可動ブラインド４５Ａ、
４５Ｂを駆動してウエハＷ上の露光領域の形状（大きさ
を含む）を設定し、ステップ２０６で求められたショッ
ト配列座標及びブラインド設定情報に基づいて各ショッ
ト領域を露光位置に位置決めしつつ、露光を行なう。こ
の際、各ショット領域を露光位置に位置決めするのに先
立って、主制御装置４４では、ブラインド設定情報に基
づいて、駆動装置２１を介して可動ブラインド４５Ａ、
４５Ｂで設定された露光領域ｓａの中心点が焦点検出系
（４０、４２）の検出中心に一致するようウエハＷを位
置決めし、ステップ２０３で算出した偏差分だけ焦点検
出系（４０、４２）の検出信号ＦＳに、例えば電気的に
オフセットを設定して焦点位置合わせを行なった後、そ
の時のウエハＷ表面の光軸方向位置を保持したたまま、
露光領域ｓａが露光位置に位置決めされるように、駆動
装置２１を介してＸステージ１２及びＹステージ１６の
一方又は両方を駆動して基板テーブル１８を露光位置ま
で移動させ、露光を行なう。
【００９６】この場合も、ステップ２０２における処理
を露光領域ｓａの中心あるいはその近傍で行なわなかっ
た場合には、実際に検出したその点に近い点の像面湾曲
データを２次ないし６次関数を用いて補間し、この補間
後の像面湾曲データとブラインド設定情報とに基づいて
露光領域ｓａの中心で上記と同様にして焦点位置合わせ
を行なうようにすれば良い。
を露光領域ｓａの中心あるいはその近傍で行なわなかっ
た場合には、実際に検出したその点に近い点の像面湾曲
データを２次ないし６次関数を用いて補間し、この補間
後の像面湾曲データとブラインド設定情報とに基づいて
露光領域ｓａの中心で上記と同様にして焦点位置合わせ
を行なうようにすれば良い。
【００９７】これにより、投影光学系ＰＬの露光可能領
域ＳＡ内のどの部分においても常に良好な焼き付けを行
なうことが可能となる。また、この第２の方法では露光
処理で登録されているブラインド設定情報の全てに対し
てステップ２０２〜２０３の処理が行われるので、レチ
クルＲに複数種類の回路パターンが形成され、複数ショ
ット領域毎に、それぞれのパターンを転写する場合等に
特に好適である。
域ＳＡ内のどの部分においても常に良好な焼き付けを行
なうことが可能となる。また、この第２の方法では露光
処理で登録されているブラインド設定情報の全てに対し
てステップ２０２〜２０３の処理が行われるので、レチ
クルＲに複数種類の回路パターンが形成され、複数ショ
ット領域毎に、それぞれのパターンを転写する場合等に
特に好適である。
【００９８】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では駆動装置２１、Ｘステージ１２、Ｙステージ
１６、移動鏡２７、干渉計３１、主制御装置４４によっ
て基板テーブル１８のＸＹＺの３軸方向の位置を制御す
る位置制御系が構成されている。また、主制御装置４４
の機能によってステージ制御系、像面湾曲計測手段、演
算手段、制御手段が実現されている。
施形態では駆動装置２１、Ｘステージ１２、Ｙステージ
１６、移動鏡２７、干渉計３１、主制御装置４４によっ
て基板テーブル１８のＸＹＺの３軸方向の位置を制御す
る位置制御系が構成されている。また、主制御装置４４
の機能によってステージ制御系、像面湾曲計測手段、演
算手段、制御手段が実現されている。
【００９９】なお、上記実施形態では、いわゆるＥＧＡ
方式によりステップ・アンド・リピート方式の露光を行
なう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、いわゆるダイ・バイ・ダイ方式により
ステップ・アンド・リピート方式の露光を行なう場合等
にも、同様に適用できることは勿論である。
方式によりステップ・アンド・リピート方式の露光を行
なう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、いわゆるダイ・バイ・ダイ方式により
ステップ・アンド・リピート方式の露光を行なう場合等
にも、同様に適用できることは勿論である。
【０１００】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし６
に記載の発明によれば、露光領域の形状変更に左右され
ることなく、常に適切な焦点位置合わせを行なって高精
度な露光を行なうことができる投影露光方法が提供され
る。
に記載の発明によれば、露光領域の形状変更に左右され
ることなく、常に適切な焦点位置合わせを行なって高精
度な露光を行なうことができる投影露光方法が提供され
る。
【０１０１】また、請求項７ないし９に記載の発明によ
れば、露光領域の形状変更に左右されることなく、常に
適切な焦点位置合わせを行なって高精度な露光を行なう
ことができるという従来にない優れた投影露光装置を提
供することができる。
れば、露光領域の形状変更に左右されることなく、常に
適切な焦点位置合わせを行なって高精度な露光を行なう
ことができるという従来にない優れた投影露光装置を提
供することができる。
【図１】一実施形態に係る投影露光装置の概略構成を示
す図である。
す図である。
【図２】図１の投影露光装置を構成する投影光学系のベ
ストフォーカス面を検出するＴＴＬ方式の第２の焦点検
出系の構成を示す図である。
ストフォーカス面を検出するＴＴＬ方式の第２の焦点検
出系の構成を示す図である。
【図３】図１の基準マーク板ＦＭ上面に形成された回折
格子マークを示す図である。
格子マークを示す図である。
【図４】キャリブレーション信号の信号レベル特性を示
す図であって、（Ａ）は発光マークがレチクルのパター
ン面内のクロム部分に逆投影されたときの信号レベルを
示す図、（Ｂ）はパターン面内のガラス部分（透明部
分）に逆投影されたときの信号レベルを示す図である。
す図であって、（Ａ）は発光マークがレチクルのパター
ン面内のクロム部分に逆投影されたときの信号レベルを
示す図、（Ｂ）はパターン面内のガラス部分（透明部
分）に逆投影されたときの信号レベルを示す図である。
【図５】図１の投影露光装置で焦点位置検出信号のキャ
リブレーションを行う場合の、主制御装置の制御アルゴ
リズムを示すフローチャートである。
リブレーションを行う場合の、主制御装置の制御アルゴ
リズムを示すフローチャートである。
【図６】上記キャリブレーションの際に、主制御装置の
内部メモリ内に記憶される信号を示す図であって、
（Ａ）はキャリブレーション信号を示す波形図、（Ｂ）
は焦点位置検出信号を示す波形図である。
内部メモリ内に記憶される信号を示す図であって、
（Ａ）はキャリブレーション信号を示す波形図、（Ｂ）
は焦点位置検出信号を示す波形図である。
【図７】図１の可動ブラインドで設定された露光領域の
焦点位置合わせ時の動作を説明するための図である。
焦点位置合わせ時の動作を説明するための図である。
【図８】露光の際にリアルタイムで投影光学系ＰＬの像
面湾曲データの計測を行なう方法を含む、露光シーケン
スを示すフローチャートである。
面湾曲データの計測を行なう方法を含む、露光シーケン
スを示すフローチャートである。
１０ 投影露光装置 １２ Ｘステージ １８ 基板テーブル ２１ 駆動装置 ２７ 移動鏡 ３０ 第２の焦点検出系 ３１ 干渉計 ４０ 照射光学系 ４２ 受光光学系 ４４ 主制御装置 ４５Ａ、４５Ｂ 可動ブラインド ９６ メモリ ＥＬ 露光光 Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ
Claims (9)
- 【請求項１】 露光光によりパターンが形成されたマス
クを照明し、該マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して感光基板上に露光する投影露光方法であ
って、 露光に先立って、前記感光基板上の露光領域を設定する
可変視野絞りの設定情報に基づいて、前記露光領域の中
心が前記投影光学系の焦点に一致するように焦点調整を
行なうことを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項２】 前記可変視野絞りの設定情報に基づい
て、露光位置と異なる位置で、前記露光領域の中心の前
記感光基板表面を前記投影光学系の焦点面に合焦させた
後、前記感光基板の光軸方向の位置を保持したまま、前
記感光基板を所定の露光位置に位置決めすることを特徴
とする請求項１に記載の投影露光方法。 - 【請求項３】 露光光によりパターンが形成されたマス
クを照明し、該マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して感光基板上に露光する投影露光方法であ
って、 前記投影光学系の像面湾曲を測定する第１工程と；前記
第１工程で得られた像面湾曲データと前記感光基板上の
露光領域の形状を規定する可変視野絞りの設定情報とに
基づいて、前記露光領域の中心で焦点位置合わせを行な
う第２工程とを含む投影露光方法。 - 【請求項４】 前記第１、第２工程の動作を露光の際
に、露光開始に先立って行なうことを特徴とする請求項
３に記載の投影露光方法。 - 【請求項５】 前記第１工程における測定は前記感光基
板上の少なくとも３点について行なうことを特徴とする
請求項３又は４に記載の投影露光方法。 - 【請求項６】 前記第２工程に先立って、前記第１工程
で得られたデータを２次ないし６次関数を用いて補間
し、 前記第２工程においてこの補間後の像面湾曲データと前
記可変視野絞りの設定情報とに基づいて、前記露光領域
の中心で焦点位置合わせを行なうことを特徴とする請求
項５に記載の投影露光方法。 - 【請求項７】 露光光によりパターンが形成されたマス
クを照明し、該マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して感光基板上に露光する投影露光装置であ
って、 前記感光基板を保持して前記投影光学系の光軸方向及び
これに直交する面内の直交二軸方向を含む少なくとも３
軸方向に移動可能な試料台と；前記試料台の少なくとも
前記３軸方向の位置を制御する位置制御系と；前記投影
光学系の光軸近傍で前記感光基板の前記光軸方向の位置
を検出する焦点検出系と；前記パターン像が投影される
前記感光基板上の露光領域を設定する可変視野絞りと；
前記可変視野絞りの設定情報に基づいて前記感光基板上
の露光領域を認識し、前記位置制御系と前記焦点検出系
とを用いて、前記露光領域のほぼ中心を前記投影光学系
の焦点に合焦させた後、前記感光基板上の露光領域を所
定の露光位置に移動させる制御手段とを有する投影露光
装置。 - 【請求項８】 露光光によりパターンが形成されたマス
クを照明し、該マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して感光基板上に露光する投影露光装置であ
って、 前記感光基板を保持して前記投影光学系の光軸方向及び
これに直交する面内の直交二軸方向を含む少なくとも３
軸方向に移動可能な試料台と；前記試料台の少なくとも
前記３軸方向の位置を制御する位置制御系と；前記投影
光学系の光軸近傍で前記感光基板の前記光軸方向の位置
を検出する焦点検出系と；前記パターン像が投影される
前記感光基板上の露光領域を設定する可変視野絞りと；
前記感光基板上の少なくとも３点について計測された前
記投影光学系の像面湾曲データが記憶されているメモリ
と；前記像面湾曲データに基づいて、前記投影光学系の
前記露光領域内の合焦位置と、前記投影光学系の光軸近
傍の合焦位置との差分を演算する演算手段と；前記可変
視野絞りの設定情報に基づいて、前記位置制御系を介し
て前記露光領域のほぼ中心の領域が前記焦点検出系の検
出中心に一致するように前記感光基板を位置決めし、前
記差分を用いて前記露光領域の焦点調整を行なう制御手
段とを有する投影露光装置。 - 【請求項９】 露光光によりパターンが形成されたマス
クを照明し、該マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して感光基板上に露光する投影露光装置であ
って、 基準平面内を２次元移動可能な基板ステージと；前記基
板ステージ上に搭載され、前記感光基板を保持して投影
光学系の光軸方向に微動可能な試料台と；前記基板ステ
ージと前記試料台とをそれぞれの移動方向に駆動する駆
動系と；前記試料台の前記基準平面内の位置を計測する
位置計測手段と；前記位置計測手段の出力をモニタしつ
つ前記駆動系を介して前記基板ステージの位置を制御す
るステージ制御系と；前記投影光学系の光軸近傍で前記
感光基板の前記光軸方向の位置を検出する焦点検出系
と；前記パターン像が投影される前記感光基板上の露光
領域を設定する可変視野絞りと；前記投影光学系の最良
結像面を検出する第２の焦点検出系と；前記可変視野絞
りの設定情報に基づいて、前記可変視野絞りで設定され
た前記露光領域内の複数点の前記投影光学系の像面湾曲
データを前記第２の焦点検出系を用いて計測する像面湾
曲計測手段と；前記像面湾曲データに基づいて前記露光
領域内の合焦位置と前記焦点検出系の検出中心近傍での
前記投影光学系の合焦位置との差分を演算する演算手段
と；前記可変視野絞りの設定情報に基づいて、前記ステ
ージ制御系を介して前記可変視野絞りで設定された前記
露光領域の中心点が前記焦点検出系の検出中心に一致す
るよう前記感光基板を位置決めし、前記差分を用いて前
記焦点検出系を調整して焦点位置合わせを行なう制御手
段とを有する投影露光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8269418A JPH1097083A (ja) | 1996-09-19 | 1996-09-19 | 投影露光方法及び投影露光装置 |
| KR1019970036091A KR100499188B1 (ko) | 1996-09-19 | 1997-07-30 | 투영노광방법및투영노광장치 |
| US08/931,933 US5936711A (en) | 1996-09-19 | 1997-09-17 | Projection exposure method and projection exposure apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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