JPH11121366A

JPH11121366A - 投影露光方法および装置

Info

Publication number: JPH11121366A
Application number: JP9303437A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Miyai; 恒夫宮井
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-10-18
Filing date: 1997-10-18
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、半導体装置などの製造の際のフォト
リソグラフィ工程で用いられる投影露光方法および装置
に関し、ウェハのショット領域を投影光学系の結像面に
正確に一致させる投影露光方法および装置を提供するこ
とにある。【解決手段】ウェハＷを保持して投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸ方向に移動可能で、光軸ＡＸに対して傾斜可能なス
テージＳＴ２と、複数の光ビームのウェハＷ表面からの
反射光を受光して光電検出する複数の受光系２１、Ｄ１
１〜Ｄ７７を有し、投影光学系ＰＬの結像面に対するウ
ェハＷ表面の光軸方向のずれ量に応じた検出信号Ｓａを
出力する焦点検出系を有し、ウェハＷの各ショット領域
のレチクルＲに対するアライメント情報に基づいて、各
ショット領域毎に、焦点検出系の複数の受光系Ｄ１１〜
Ｄ７７のうち使用すべき受光系Ｄ１１〜Ｄ７７を選択す
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、液晶
表示装置、あるいは薄膜磁気ヘッドなどを製造する際の
フォトリソグラフィ工程で用いられる投影露光方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置等の製造工程
におけるフォトリソグラフィ工程では、レチクルあるい
は、マスク（以下、レチクルという）に形成された回路
パターンを投影光学系を介して半導体ウェハやガラスプ
レート（以下、ウェハという）上に露光する露光装置が
用いられている。この露光装置としては種々の方式のも
のがあるが、例えば半導体装置の製造の場合、レチクル
の回路パターン全体を一度に投影し得るイメージフィー
ルドを持つ投影光学系を介してウェハをステップ・アン
ド・リピート方式で露光する投影露光装置と、レチクル
を１次元に走査しつつ、ウェハをそれと同期した速度で
１次元に走査させる、いわゆるステップ・アンド・スキ
ャン方式の投影露光装置とがある。

【０００３】これら投影露光装置による露光処理では、
露光に先立って、ウェハを載置したウェハステージを投
影光学系の光軸方向に移動させたり、当該光軸に対して
傾斜させたりして、投影光学系の結像面とウェハのショ
ット領域とを一致させる焦点位置合わせ動作が行われ
る。この焦点位置合わせ動作には焦点検出系が用いられ
ている。この焦点検出系は、複数の光ビームをウェハ表
面に斜めから投射して、その反射光を複数の受光系で受
光することにより、投影光学系の結像面に対するウェハ
のショット領域の光軸方向のずれ量を検出する。そし
て、焦点検出系で検出したずれ量に基づいて、ウェハス
テージを投影光学系の光軸方向へ移動させたり、光軸に
対して傾斜させたりして投影光学系の結像面とウェハの
ショット領域とを一致させるようにしている。

【０００４】ところで、一般に円形形状のウェハのほぼ
全面に、矩形形状のショット領域を縦横に複数配列しよ
うとすると、ウェハ周辺部には、矩形形状にならず露光
範囲が狭くなったショット領域、いわゆる「欠けショッ
ト領域」（以下、欠けショット領域と呼ぶ）が生じる。
このような欠けショット領域においても、例えば１ショ
ット４チップ取りや１ショット６チップ取り等のように
１ショット領域内に複数チップを形成する場合であっ
て、素子形成が可能な有効チップ形成領域が存在してい
るのであれば露光処理が行われる。

【０００５】通常、この欠けショット領域にパターン像
を露光する際の投影光学系の結像面と欠けショット領域
との焦点位置合わせ動作は、欠けショット領域の有効チ
ップの領域内に焦点検出系の複数の送光系からの光ビー
ムが入射して受光系で受光できるようであれば、それら
送光系と受光系とを用いて焦点位置合わせ動作を行う。
ところが、有効チップの領域外に焦点検出系の複数の送
光系の光ビームが投射されてしまうような場合には、当
該欠けショット領域での焦点位置合わせ動作は行わず、
既に焦点位置合わせ動作が完了した欠けショット領域に
隣接するショット領域の合焦点位置および傾斜面補正量
をそのまま当該欠けショット領域の焦点位置合わせの補
正量として用いるようにしている。このような欠けショ
ット領域における焦点位置合わせ動作の実施、不実施等
の設定や判断は、投影露光装置の露光プログラムの作成
時に予め決定しておくので、焦点位置合わせ動作を実施
しない欠けショット領域に隣接するショット領域の露光
が終了したら、ウェハステージを投影光学系の光軸方向
の位置は変化させずに所定量移動させて当該欠けショッ
ト領域を投影光学系の下方に位置させてそのまま露光動
作に入るようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、ウェハはフ
ォトリソグラフィ工程において種々の熱的影響下に曝さ
れているため、通常ウェハには基板にうねりや反り等が
生じている。それらの影響はウェハ周辺部において特に
顕著になるため、ウェハ周辺部の欠けショット領域の露
光の際、有効チップにおける合焦点位置検出および傾斜
面検出を行なわずに、隣接ショット領域の焦点位置合わ
せ情報を流用して焦点位置合わせ動作を省略したので
は、正確に有効チップ領域を投影光学系の結像面に一致
させることはほとんど不可能であるという問題が生じ
る。

【０００７】またさらに、上述のような熱的影響下に曝
されたウェハに伸縮等が生じると、ウェハ上に配列した
複数のショット領域の実際の位置は、設計値に基づいた
ウェハ上の配列座標値からずれてしまう。従って、各シ
ョット領域の焦点位置合わせに用いる焦点検出系の複数
の送光系と受光系を各ショット領域の設計座標値に基づ
いて予め上述の露光プログラムに設定しておいたとして
も、ウェハの伸縮等により、実際の露光時では、割り当
てた送光系と受光系が所定のショット領域からはずれて
しまう事態も生じ得る。このウェハの伸縮等の影響はウ
ェハ中心より周辺部の方が大きく、従って、ウェハ周辺
部の欠けショット領域の有効チップの領域内に光ビーム
を照射可能な焦点検出系の複数の送光系と受光系が設計
上では存在するとしても、実際にはウェハの伸縮等によ
りそれらの送光系と受光系は有効チップ外の領域の焦点
位置を計測してしまう可能性があるという問題を有して
いる。

【０００８】本発明の目的は、ウェハのショット領域を
投影光学系の結像面に正確に一致させることができる投
影露光方法および装置を提供することにある。特に本発
明の目的は、欠けショット領域の有効チップを投影光学
系の結像面に正確に一致させることができる投影露光方
法および装置を提供することにある。また本発明の目的
は、ウェハが伸縮などにより変形しても、ウェハのショ
ット領域を投影光学系の結像面に正確に一致させること
ができる投影露光方法および装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施の形態を
表す図１乃至図８に対応付けて説明すると、上記目的
は、感光基板（Ｗ）表面に複数の光ビームを投射し、そ
れらの反射光を複数の受光系（２１、Ｄ１１〜Ｄ７７）
で受光して、投影光学系（ＰＬ）の結像面に対する感光
基板（Ｗ）表面のずれ量に応じた検出信号（Ｓａ）を生
成するステップと、検出信号（Ｓａ）に基づいて、感光
基板（Ｗ）を保持するステージ（ＳＴ１、ＳＴ２）を投
影光学系（ＰＬ）の光軸（ＡＸ）方向へ移動させ、光軸
（ＡＸ）に対して傾斜させるステップと、投影光学系
（ＰＬ）を介してレチクル（Ｒ）上のパターンの像を感
光基板（Ｗ）上に露光するステップとを有する投影露光
方法において、感光基板（Ｗ）の各ショット領域（Ｓ、
Ｓｄ）のレチクル（Ｒ）に対するアライメント情報に基
づいて、各ショット領域毎に、複数の受光系（Ｄ１１〜
Ｄ７７）のうち使用すべき受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を
選択する受光系選択ステップを備えていることを特徴と
する投影露光方法によって達成される。

【００１０】本発明の投影露光方法によれば、焦点位置
合わせ動作において、アライメント情報に基づいて各シ
ョット領域毎に使用すべき受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を
選択するので、感光基板（Ｗ）が伸縮等を生じるような
ことがあっても、また感光基板（Ｗ）の欠けショット領
域を露光する場合にも、投影光学系（ＰＬ）の結像面に
ショット領域を正確に一致させることができるようにな
る。

【００１１】上記受光系選択ステップは、ショット領域
内に形成されたスクライブライン（ＳＬ）上に投射され
る光ビームを受光する受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を除外
して、使用すべき受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を選択する
ことを特徴とする。また、上記受光系選択ステップは、
ショット領域内の露光エリアを規定するブラインド（Ｂ
Ｌ）の設定に応じて使用すべき受光系（Ｄ１１〜Ｄ７
７）を選択することを特徴とする。なお、ブラインド
（ＢＬ）での設定の他にもレチクル（Ｒ）のパターン面
の大きさの情報を使用することも可能である。このよう
に本発明の投影露光方法における受光系選択ステップに
よれば、ショット領域上のスクライブライン（ＳＬ）形
成領域や、ブラインド（ＢＬ）で遮光される領域の受光
系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を除外して、実際に露光光が照射
される露光領域内の複数の受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を
選択するようにしているので、高精度な焦点位置合わせ
を行うことができるようになる。

【００１２】さらに上記受光系選択ステップは、次のシ
ョット領域を露光するためにステージ（ＳＴ１）を移動
させる際に、当該次のショット領域で使用すべき受光系
（Ｄ１１〜Ｄ７７）を選択することを特徴とする。この
ように、次のショット領域で用いる複数の受光系を逐次
選択するようにすれば、ショット領域に対する受光系の
選択データを全ショット領域に対して記憶しておく必要
がなくなるので、記憶装置の容量を少なくすることがで
きる。またさらに上記受光系選択ステップは、次に露光
すべきショット領域が、直前に露光したショット領域の
露光エリアの形状と異なる場合に、使用すべき受光系
（Ｄ１１〜Ｄ７７）を選択し直すことを特徴とする。こ
うすることにより、受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を選択し
直すために要する演算処理を低減させることができるよ
うになる。

【００１３】また、上記目的は、レチクル（Ｒ）上のパ
ターンの像を感光基板（Ｗ）上に投影する投影光学系
（ＰＬ）と、感光基板（Ｗ）を保持して投影光学系（Ｐ
Ｌ）の光軸（ＡＸ）方向に移動可能で、光軸（ＡＸ）に
対して傾斜可能なステージ（ＳＴ２）と、感光基板
（Ｗ）表面に投射した複数の光ビームの反射光を受光し
て光電検出する複数の受光系（２１、Ｄ１１〜Ｄ７７）
を有し、投影光学系（ＰＬ）の結像面に対する感光基板
（Ｗ）表面の光軸方向のずれ量に応じた検出信号（Ｓ
ａ）を出力する焦点検出手段と、検出信号（Ｓａ）に基
づいて、ステージ（ＳＴ２）を光軸（ＡＸ）方向へ移動
させ、光軸（ＡＸ）に対して傾斜させる制御手段（ＭＣ
Ｓ）とを備えた投影露光装置において、感光基板（Ｗ）
の各ショット領域のレチクル（Ｒ）に対するアライメン
ト情報に基づいて、各ショット領域毎に、焦点検出手段
の複数の受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）のうち使用すべき受
光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を選択する受光系選択手段を備
えていることを特徴とする投影露光装置によって達成さ
れる。

【００１４】本発明の投影露光装置によれば、焦点位置
合わせ動作において、アライメント情報に基づいて各シ
ョット領域毎に使用すべき受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を
選択する受光系選択手段を有しているので、感光基板
（Ｗ）が伸縮等を生じるようなことがあっても、また感
光基板（Ｗ）の欠けショット領域を露光する場合にも、
投影光学系（ＰＬ）の結像面にショット領域を正確に一
致させることができるようになる。

【００１５】上記受光系選択手段は、ショット領域内に
形成されたスクライブライン（ＳＬ）上に投射される光
ビームを受光する受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を除外し
て、使用すべき受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を選択するこ
とを特徴とする。また、上記受光系選択手段は、ショッ
ト領域内の露光エリアを規定するブラインド（ＢＬ）の
設定に応じて使用すべき受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を選
択することを特徴とする。このように本発明の投影露光
装置における受光系選択手段によれば、ショット領域上
のスクライブライン（ＳＬ）形成領域や、ブラインド
（ＢＬ）で遮光される領域の受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）
を除外して、実際に露光光が照射される露光領域内の複
数の受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を選択するようにしてい
るので、高精度な焦点位置合わせを行うことができるよ
うになる。

【００１６】さらに、上記受光系選択手段は、次のショ
ット領域を露光するためにステージ（ＳＴ１）を移動さ
せる際に、当該次のショット領域で使用すべき受光系
（Ｄ１１〜Ｄ７７）を選択することを特徴とする。また
さらに、上記受光系選択手段は、次に露光すべきショッ
ト領域が、直前に露光したショット領域の露光エリアの
形状と異なる場合に、使用すべき受光系（Ｄ１１〜Ｄ７
７）を選択し直すことを特徴とする。

【００１７】さらに、上記目的は、レチクル（Ｒ）上の
パターンを照明し、パターンの像を投影光学系（ＰＬ）
を介して感光基板（Ｗ）上に投影して回路素子を製造す
る素子製造方法において、投影光学系（ＰＬ）の結像面
と感光基板（Ｗ）のショット領域とのずれ量を検出する
焦点検出手段の複数の受光系（Ｄ１１〜Ｄ７７）を、シ
ョット領域のレチクル（Ｒ）に対するアライメント情報
に基づいて選択し、焦点検出手段により検出されたずれ
量に基づいて、ショット領域を投影光学系（ＰＬ）の結
像面に一致させてからパターンの像を投影することを特
徴とする素子製造方法によって達成される。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による投影
露光方法および装置を図１乃至図９を用いて説明する。
まず、本実施の形態による投影露光装置の概略の構成を
図１を用いて説明する。露光用の照明光（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、ＹＡＧレーザ、Ｆ₂レーザの高調波）Ｉ
ＬはフライアイレンズＦＬを通った後、コンデンサーレ
ンズＣＬに入射する。コンデンサレンズＣＬの後側焦点
面には、複数の可動ブレード（ＢＬ１、ＢＬ２等）を有
するレチクルブラインド機構２８が配置されている。複
数のブレードＢＬは、それぞれ駆動系３８によって独立
に移動できるようになっている。また、複数のブレード
ＢＬの各エッジで規定された開口ＡＰの形状は、投影光
学系ＰＬの投影フィールド内に含まれるように定められ
る。

【００１９】コンデンサレンズＣＬを通過した照明光
は、レチクルブラインド機構２８の開口ＡＰを通過し、
ミラーＭを介してレチクルＲのパターン領域ＰＡを均一
な照度で照射する。これにより、ブラインド機構２８の
複数のブレードＢＬで規定された開口ＡＰの像がレチク
ルＲ下面のパターン面に結像される。

【００２０】パターン領域ＰＡを通過した照明光ＩＬは
投影光学系（図においては両側テレセントリックである
が片側テレセントリックでもよい）ＰＬを介してウェハ
ステージＳＴ上に載置されているウェハＷ上に達する。
ウェハステージＳＴはＸＹステージＳＴ１とＺステージ
ＳＴ２とから構成されている。そして、ＸＹステージＳ
Ｔ１はＸＹ駆動系１によって投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ
に垂直な方向（ＸＹ方向）に移動可能であり、Ｚステー
ジＳＴ２はＺ駆動系２によって投影光学系ＰＬの光軸Ａ
Ｘ方向（Ｚ軸方向）に移動可能である。ＸＹステージＳ
Ｔ１の位置（ＸＹ座標値）は、ステージ干渉計３により
逐次計測される。ＺステージＳＴ２のＺ軸方向における
位置（Ｚ座標値）は、Ｚステージ駆動系２内に設けられ
ているエンコーダによって求められる。ウェハステージ
コントローラＷＳＣはステージ干渉計３からのＸＹ座標
値、Ｚ駆動系２からのＺ座標値、および主制御系ＭＣＳ
からの指令等に基づいて、ＸＹ駆動系１とＺ駆動系２を
介してＸＹステージＳＴ１とＺステージＳＴ２の移動や
位置決めを制御する。

【００２１】レチクルＲはレチクルホルダーＲＨによっ
て保持されており、このレチクルホルダーＲＨはレチク
ルステージＲＳＴ上に設けられている。レチクルステー
ジＲＳＴはレチクル駆動系４によってＸＹ方向に移動可
能であり、レチクルＲの座標値はレチクル干渉計５によ
って逐次計測されている。レチクルステージコントロー
ラＲＳＣはレチクル干渉計５からの座標値や主制御系Ｍ
ＣＳからの指令等に基づいて、レチクル駆動系４を介し
てレチクルステージＲＳＴの移動や位置決めを制御す
る。

【００２２】レチクルＲ内部の回路パターン領域ＰＡに
は半導体素子製造用の回路パターンが形成されている。
パターン領域ＰＡはほぼ正方形であり、この正方形のと
なりあう２辺の外側（パターン領域の外側）にはパター
ン領域ＰＡに隣接して夫々アライメントマークＲＭｘ、
ＲＭｙが設けられている。このアライメントマークＲＭ
ｘ、ＲＭｙはレチクルＲの位置を計測するときに用いら
れるものである。またレチクルＲには、レチクルＲの外
周（正方形）の向かい合う２辺に隣接してレチクルマー
クＲＭａ、ＲＭｂが設けられている。レチクルマークＲ
Ｍａ、ＲＭｂは夫々Ｘ方向とＹ方向とに延びる十字の形
状をしたマーク部を有し、夫々のマーク部の中心点は、
レチクルＲの中心点ＲＣを通りＹ方向に延びる直線上に
夫々存在する。このレチクルマークＲＭａ、ＲＭｂはレ
チクルＲを所定の位置に位置決めする際に、後述するレ
チクルアライメント系によって読み取られるものであ
る。

【００２３】さて、図１においてレチクルＲの上部には
マーク検出系６、ミラー７から成るレチクルアライメン
ト系（６、７）が設けられている。このレチクルアライ
メント系（６、７）は、レチクルマークＲＭｂを検出す
る。また、本実施の形態の投影露光装置には、レチクル
アライメント系（６、７）と同一の構成からなり、レチ
クルマークＲＭａを検出するアライメント系が設けられ
ている（不図示）。レチクルアライメント系（６、７）
は例えばＨｅ−Ｎｅレーザ等のレーザビームをレチクル
マークＲＭｂ上に照射して、その反射光を検出する。主
制御系ＭＣＳはレチクルマークＲＭｂの像がマーク検出
系６内の指標に合うようにレチクルステージコントロー
ラＲＳＣを介してレチクルＲの位置を制御する。レチク
ルマークＲＭａも不図示のアライメント系によって同様
に検出され、これらのレチクルアライメント系によって
レチクルＲはその中心点ＲＣが光軸ＡＸと一致するよう
に位置決めされる。

【００２４】さらに、ＺステージＳＴ２上には基準板Ｆ
Ｍが設けられている。この基準板ＦＭの表面とウェハＷ
の表面とはほぼ同一平面内にある。基準板ＦＭ上にはＸ
方向、およびＹ方向を長手方向とする光透過性の発光マ
ーク３１と、ベースライン計測用のマークとが形成され
ている。そして、これらのマークは、夫々基準板ＦＭ上
の予め決められた位置に配置されており、主制御系ＭＣ
Ｓは夫々のマーク間の距離（マークの中心点の間隔）を
予め記憶している。

【００２５】次にこの基準板ＦＭに関して投影光学系Ｐ
Ｌと反対側（図１における下側）から、基準板ＦＭに設
けられた発光マーク３１に対して光を照射する照明系、
及び発光マーク３１を透過した光を受光する受光系につ
いて説明する。この照明系と受光系とからなる検出系は
レチクルＲの位置を計測するためのものである。構成の
詳細については、例えば特開昭６４−１０１０５号公報
に開示されているため、ここでは簡単に説明する。

【００２６】図１において光源８は露光用の照明光ＩＬ
の波長と同一か、またはその近傍の波長の照明光ＩＥを
射出する。この照明光ＩＥはレンズ９、ファイバー１０
を介してステージＳＴ内部から基準板ＦＭの下方に送ら
れる。ファイバー１０を射出した照明光ＩＥはレンズ１
１によって集光され、ミラー１２を介して発光マーク３
１を下側から照射する。発光マーク３１の像はレチクル
Ｒに設けられたアライメントマークＲＭｙ上で結像す
る。このとき、主制御系ＭＣＳはＸＹステージＳＴ１を
Ｙ方向に走査することによって、アライメントマークＲ
Ｍｙと発光マーク３１とを相対走査させる。アライメン
トマークＲＭｙを透過した光はミラーＭ、コンデンサー
レンズＣＬ、ビームスプリッタ１３等を介して光電検出
器１４に受光される。ここで、発光マーク３１の像がア
ライメントマークＲＭｙのマーク部と重なったとき、光
電検出器１４は照明光ＩＥをほとんど受光しないため、
光電信号のレベルはボトムとなる。信号処理装置１０１
はステージ干渉計３からの信号Ｓ２に基づいてこのボト
ムの中心位置Ｙｒｍを検出する。

【００２７】これと同様に主制御系ＭＣＳは、レチクル
Ｒのパターン面上に結像される発光マーク３１の像をア
ライメントマークＲＭｘ上で走査させる。そして、信号
処理装置１０１はこのとき光電検出器１４から得られる
検出信号がボトムとなる位置Ｘｒｍを検出する。そして
主制御系ＭＣＳはこれらの計測値（Ｘｒｍ、Ｙｒｍ）を
信号処理装置１０１から入力する。

【００２８】主制御系ＭＣＳは予めアライメントマーク
ＲＭｘ、ＲＭｙとレチクルＲの中心点ＲＣとの位置関係
を記憶しているため、上述した２つの計測値（Ｘｒｍ、
Ｙｒｍ）に基づいて、レチクルＲの中心点ＲＣの位置を
検出することができる。次に、本装置に組み込まれてい
る焦点検出系の構成について説明する。本実施の形態に
おける焦点検出系は、送光系（１５、１６、１７）と受
光系（１９、２０、２１）とから構成される。

【００２９】投光器１５はウェハＷに塗布されている感
光剤を感光させない波長の光（例えば赤外光等）を射出
する。この投光器１５中には送光用のスリット板が設け
られているため、このスリット板を透過した光が投光器
１５から射出する。そしてこの光は平行平板ガラス（プ
レーンパラレルガラス）１６、集光レンズ１７を通っ
て、ウェハＷ上にスリット像ＳＰとなって照射される。
このスリット像ＳＰの中心点は、投影光学系ＰＬの結像
面と投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとが交差する点に位置す
る。また、平行平板ガラス１６は送光用のスリット板の
近傍に配置されている。さらに平行平板ガラス１６は図
１の紙面と垂直な方向（Ｘ方向）、および紙面に平行な
方向に回転軸を有し、これらの回転軸を中心に微小量回
転することができる。駆動部１８ａは平行平板ガラス１
６を夫々の回転軸の回りに所定の角度範囲内で回転させ
る。この回転によってスリット像ＳＰの結像位置はウェ
ハＷの表面とほぼ平行な方向（ＸＹ方向）に変位する。
また、駆動部１８ｃは、レンズ１７を送光系の光軸方向
に移動させることによって、ウェハＷの表面上における
スリット像の合焦状態を調整する。

【００３０】ウェハＷで反射した光束（反射光）はレン
ズ１９、平行平板ガラス２０を通って受光器２１に受光
される。この受光器２１中には受光用のスリット板が設
けられており、この受光用スリット板を通過した光を光
電検出する。また平行平板ガラス２０もＸ方向に回転軸
を有する。駆動部１８ｂは、所定の角度範囲内で平行平
板ガラス２０を回転させることにより、受光器２１中に
配置されているスリット板に対する反射光の照射位置を
調整する。受光器２１からの検出信号Ｓａは信号処理装
置１０３に出力される。信号処理装置１０３は、ウェハ
Ｗの表面と焦点検出系によって規定されている基準面と
の光軸ＡＸ方向の偏差量を検出する。この偏差量は主制
御系ＭＣＳに出力される。なお、本実施の形態において
焦点検出系の基準面は投影光学系ＰＬの結像面と一致す
るようにキャリブレーションされている。

【００３１】ＺステージＳＴ２上には、焦点検出系から
のスリット像を受光するエリアセンサ２０１が配置され
ている。このとき、エリアセンサ２０１は、その中心点
が投影光学系の光軸ＡＸと一致するように配置される。
このエリアセンサ２０１は、エリアセンサ２０１の受光
面上に照射されたスリット像ＳＰを撮像するとともに、
その画像信号を画像処理装置２０２に出力する。画像処
理装置２０２は、エリアセンサ２０１からの信号に基づ
いて、スリット像ＳＰの位置、及びスリット像の結像状
態を検出する。

【００３２】ここで、図２に基づいて投光器１５中に設
けられたスリット板上のパターン、ウェハＷの露光面上
に形成されるパターンの像、およびこの像が再結像され
る受光器２１中に配置されているスリット板およびフォ
トセンサについて説明する。

【００３３】図２（ａ）は、投光器１５中に設けられた
スリット板を示している。このスリット板には、行方
向、および列方向に等間隔に７×７＝４９個のスリット
状の開口パターンＰ１１〜Ｐ７７が形成されている。開
口パターンＰ１１〜Ｐ７７は、正方形形状のスリット板
の一対角線に平行に形成されている。これらのスリット
状の開口パターンＰの像がウェハＷの露光領域上に投影
される。

【００３４】このため、ウェハＷの露光面には、図２
（ｂ）に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸に対して４５度傾斜し
た７行７列のマトリクス状配置で合計４９個のスリット
状の開ロパターンの像（以下、「スリット像」という）
Ｓ１１〜Ｓ７７が、Ｘ軸、Ｙ軸方向に沿って等間隔ｌで
形成される。なお、本実施の形態では、７×７（＝４９
個）のスリット像が露光面内に配置されるが、等間隔で
スリット像Ｓが配置されるのであれば、スリット像Ｓの
数はいくつでもよい。

【００３５】本実施の形態の場合、ショット領域を１辺
が２２ｍｍの正方形とした場合、スリット像の間隔ｌ＝
約３ｍｍとなり、ほぼショット領域内のレベリング情報
を把握することができる。

【００３６】図２（ｃ）は、受光器２１中に配置されて
いるスリット板を示している。このスリット板上に再結
像したスリット像Ｓ１１〜Ｓ７７に対応して７行７列の
マトリクス状にスリット状の開口パターンが形成され、
それぞれの開口パターンを介してフォトセンサＤ１１〜
Ｄ７７が配置されている。各フォトセンサＤは、それぞ
れＸ軸、Ｙ軸に４５度傾斜して配置されている。

【００３７】そして、ウェハＷの露光面で反射された光
を、図示しない回転方向振動板で回転振動させること
で、受光器２１上で再結像された各スリット像の位置が
図２（ｃ）における矢印ＲＤ方向に振動する。従って、
各フォトセンサＤ１１〜Ｄ７７の検出信号は回転方向振
動板の振動周波数の信号で図１に示す信号処理装置１０
３において同期検波される。また、信号処理装置１０３
は、主制御系ＭＣＳからの指令により、受光器２１のフ
ォトセンサＤ１１〜Ｄ７７から所定の複数のフォトセン
サＤのみを選択し、選択されたフォトセンサＤからの検
出信号だけ処理することができるようになっている。

【００３８】さて図１に再び戻って、本装置にはウェハ
Ｗ上のマークを検出するためにオフ・アクシス方式のア
ライメント系が備えられている。このアライメント系の
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。図１に
おいてアライメント光学系２２の光軸ＡＸｌは投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸから距離ｌだけＹ軸方向に離れてい
る。そしてアライメント光学系２２は照明光としてある
帯域幅をもつブロードな波長分布の光をウェハＷ上に照
射する。そしてアライメント光学系２２のウェハＷ上に
おける検出中心Ｐ２はステージ干渉計３の測定軸上に一
致するように定められる。

【００３９】ウェハＷ上のマークからの反射光は再びア
ライメント光学系２２に入射し、そのマークの像はアラ
イメント光学系２２中に設けられている指標板の下面に
結像する。そしてウェハＷ上のマークの像は、指標板に
形成された指標マークの像とともに撮像管２３の撮像面
に結像する。撮像管２３による画像信号は信号処理装置
１０２に出力される。信号処理装置１０２は指標板によ
って規定される検出中心点Ｐ２に対するウェハＷ上のマ
ークの位置ずれ量（Δｘ、Δｙ）を検出する。

【００４０】また、図１において、主制御系ＭＣＳは信
号処理装置１０１〜１０３からの信号に基づいてウェハ
ステージコントローラーＷＳＣやレチクルステージコン
トローラーＲＳＣに制御信号Ｓ１を出力する他、本装置
全体を統括制御する。この主制御系ＭＣＳにおける各種
制御について簡単に説明する。図示しない制御用コンピ
ュータは、通信用バスを通じて主制御系ＭＣＳの各制御
用ユニットと通信を行い、制御ユニットに制御コマンド
を送信して装置を制御する。制御用コンピュータには制
御用プログラムがインストールされており、これを実行
することにより装置制御が可能となる。

【００４１】制御ユニットは、レチクルＲの位置合わせ
を行う際等にレチクルステージＲＳＴを所定量移動させ
るためのレチクルステージコントローラＲＳＣに指令を
与えるようになっている。また制御ユニットは、ウェハ
ステージコントローラＷＳＣに指令を与えて、ステージ
干渉計３からのＸＹ座標値、Ｚ駆動系２からのＺ座標値
等に基づいて、ＸＹ駆動系１とＺ駆動系２を介してＸＹ
ステージＳＴ１とＺステージＳＴ２の移動や位置決めを
制御し、例えばウェハＷとレチクルＲの位置関係を正確
に測定し、ずれ量を補正するウェハアライメント時のウ
ェハ位置微調制御を行うようになっている。また、投影
光学系ＰＬの焦点合わせ（ＡｕｔｏＦｏｃｕｓ）を行
う際には、送光系（１５、１６、１７）と受光系（１
９、２０、２１）の制御およびＺステージＳＴ２のＺ方
向への移動の制御も行う。

【００４２】さらに制御ユニットは、オフ・アクシス方
式のアライメント光学系２２により、ウェハＷ上に形成
されたアライメント用のマークを観察し、ウェハＷの位
置を算出する位置合わせの際にアライメント光学系２２
等を制御する。またさらに、制御ユニットは、駆動系３
８に指令を与えてブレードＢＬを移動させて所定の開口
ＡＰを形成するようにレチクルブラインド機構２８を制
御する。このように各制御ユニットは制御用コンピュー
タから種々の制御コマンドを受け取り、所定のハードウ
エアに対して制御を行って所定の動作、処理を行わせる
ようになっている。

【００４３】次に、本実施の形態による投影露光方法を
図１および図２を参照しつつ図３乃至図８を用いて説明
する。まずはじめに、露光プログラム作成時において、
ショットマップが作成される。これは、ウェハＷのサイ
ズ（Ｗ）、ショット領域の大きさＳ（Ｘ方向の辺の長さ
Ｓｘ、およびＹ方向の辺の長さＳｙ）、ショット領域内
のチップの個数Ｔｎおよびチップ採りの配置、ウェハＷ
内でのショット配列（Ｗｍ）等の各パラメータを、図示
しない制御用コンピュータのキーボード等の入力装置か
ら入力することにより制御用コンピュータの演算装置で
演算して、ウェハＷ上の各ショットの位置を決定するシ
ョットマップが作成される。ショットマップは、例えば
図３に示すように、制御用コンピュータの表示画面上
に、ウェハ外形と、ウェハＷに対する各ショット配置と
を示すショットマップ画面として表示させることができ
る。図３に示す例では、ウェハＷ周辺部にはショット領
域ＳがウェハＷ周辺部を越えている欠けショット領域Ｓ
ｄ１〜Ｓｄ９が存在している。なお、ショットマップ
は、予め露光プログラムに書き込んでおいてもよい。

【００４４】これら各欠けショット領域Ｓｄ１〜Ｓｄ９
のそれぞれについて、ショット領域内に存在する有効チ
ップ領域の配置位置の情報が制御用コンピュータ内で演
算されて記憶されている。図３に示すように１ショット
４チップ取り（すなわち、Ｔｎ＝４）であり、ショット
領域Ｓ内を２行２列の領域（図中ａ〜ｄ）に分割したチ
ップ取り配置であるとすれば、例えば、欠けショット領
域Ｓｄ１では、有効チップ領域はｃ、ｄであり、欠けシ
ョット領域Ｓｄ２では、有効チップ領域は、ａとｄとな
る。そして、記憶されたこれらの欠けショット領域Ｓｄ
１〜Ｓｄ９毎の有効チップ領域の位置情報に基づいて有
効チップ領域に対しても露光処理が行われる。

【００４５】また、作成されたショットマップに基づい
て、各ショット領域Ｓ、Ｓｄにおける焦点位置合わせ動
作に用いる複数のフォトセンサＤを焦点検出系の受光器
２１のフォトセンサＤ１１〜Ｄ７７から選択する。フォ
トセンサＤを選択した例を図４および図５に示す。図４
および図５は、図２（ｃ）と同様に、受光器２１中に配
置されているスリット板およびこのスリット板のそれぞ
れの開口パターンを介したフォトセンサＤ１１〜Ｄ７７
の配置を示している。図４は、図３に示したウェハＷ内
部にある欠けを生じていない矩形のショット領域Ｓに対
して焦点位置合わせを行う際に用いるフォトセンサＤを
黒く塗りつぶして示している。すなわち、フォトセンサ
Ｄ１１、Ｄ１３、Ｄ１５、Ｄ１７、Ｄ３１、Ｄ３３、Ｄ
３５、Ｄ３７、Ｄ５１、Ｄ５３、Ｄ５５、Ｄ５７、Ｄ７
１、Ｄ７３、Ｄ７５、Ｄ７７の計１６個のセンサを選択
している。

【００４６】このようにするのは、合計４９個のフォト
センサを全て用いなくても所定の精度で焦点位置合わせ
が行える場合には、信号処理の回数を減らして信号処理
装置１０３や主制御系ＭＣＳの処理の負荷を低減させる
ためであり、また、本例のように１ショット４チップ取
りのような場合には、ショット領域Ｓ内にスクライブラ
インＳＬが形成されるので、スクライブラインＳＬ上の
データを取り込まないようにするためである。但し、ウ
ェハＷに対して最初の第１層目の露光である場合には、
スクライブラインＳＬは形成されていないので、その他
のフォトセンサＤを用いるようにしてももちろんよい。

【００４７】図５は、図３に示したウェハＷ周辺部にあ
る欠けショット領域Ｓｄ１に対して焦点位置合わせを行
う際に用いるフォトセンサＤを黒く塗りつぶして示して
いる。すなわち、フォトセンサＤ１５、Ｄ１７、Ｄ３
５、Ｄ３７、Ｄ５５、Ｄ５７、Ｄ７５、Ｄ７７の計８個
のセンサを選択している。このようにすれば、露光に供
されない欠け領域や、ウェハＷの存在しない領域に対応
した受光器２１のフォトセンサＤからのデータを取り込
むことがなく、従って、有効チップ領域の正確な焦点位
置合わせを行うことができるようになる。また図５の場
合も図４に示したのと同様に、ショット領域内のスクラ
イブラインＳＬ上の反射光を受光するフォトセンサＤも
選択しないようにしている。

【００４８】他の正常な矩形形状のショット領域Ｓにつ
いては図４に示したのと同一のフォトセンサＤを選択す
ることとし、他の欠けショット領域Ｓｄ２〜Ｓｄ９につ
いては、図５に示したのと同様にして最適なフォトセン
サＤを選択しておく。

【００４９】ここで、ウェハＷに対して最初の露光を行
う場合には、ウェハＷ上にアライメントマークは形成さ
れていないので、図３に示すウェハＷのオリエンテーシ
ョンフラット（ＯＦ）等を用いて行ったプリアライメン
トの情報と、ウェハＷの上記露光プログラムから求めた
ショットマップとに基づいて、各ショット領域Ｓの中心
位置の座標と投影光学系ＰＬの光軸ＡＸとをほぼ一致さ
せるようにして露光を行う。

【００５０】各ショット領域Ｓ、Ｓｄの露光の際には、
上述のようにして各ショット領域Ｓ、Ｓｄ毎に選択した
複数のフォトセンサＤを用いて焦点位置合わせ動作を行
い、受光器２１からの検出信号Ｓａが信号処理装置１０
３に出力される。信号処理装置１０３は、ウェハＷのシ
ョット領域Ｓ、Ｓｄと焦点検出系によって規定されてい
る基準面との光軸ＡＸ方向の偏差量を検出する。この偏
差量は主制御系ＭＣＳに出力され、主制御系ＭＣＳの制
御指令に基づいて、ＺステージＳＴ２はウェハＷのショ
ット領域Ｓ、Ｓｄの合焦点位置補正および傾斜面補正を
行う。

【００５１】以上のようにしてウェハＷに対する最初の
露光処理が終了し、２層目の露光動作に移行する場合に
は、ウェハＷのアライメントが行われる。まず、Ｚステ
ージＳＴ２上には、ウェハＷ表面とほぼ同一の高さを有
する基準板ＦＭが設けられている。基準板ＦＭには、レ
チクルアライメント用の発光マーク３１と、ウェハＷ上
のアライメントマークを観察するアライメント光学系２
２の観察視野内の指標に対応したベースライン計測用の
マーク（図示せず）とが設けられている。アライメント
光学系２２は不図示の照明系からの照明光を基準板ＦＭ
上のベースライン計測用のマークに照射してその反射光
からベースライン計測用のマークに対する指標の位置の
ずれを検出する。

【００５２】一方、基準板ＦＭの発光マーク３１は、基
準板ＦＭ下方から照明されてそれらの像が投影光学系Ｐ
Ｌに入射し、レチクルＲのアライメントマークＲＭｘ、
ＲＭｙを照明してミラーＭ、コンデンサーレンズＣＬ、
ビームスプリッタ１３等を介して光電検出器１４に受光
され、レチクルＲの中心点ＲＣの位置が検出される。

【００５３】以上の動作から、基準板ＦＭを基準として
レチクルＲのパターンの露光中心ＲＣとアライメント光
学系２２の検出中心との間の距離、いわゆるベースライ
ン量を求めることができる。このようにしてベースライ
ン量を求めた後、ＸＹステージＳＴ１を駆動してウェハ
Ｗのショット領域Ｓに設けられたアライメントマークを
アライメント光学系２２の観察視野内にいれて、当該観
察視野内の指標からのずれを計測し、ベースライン量に
補正量を付加してＸＹステージＳＴ１を移動させること
により、ウェハＷの各ショット領域ＳにレチクルＲのパ
ターンの像を正確に重ね合わせることができるようにな
る。

【００５４】このようなアライメント系を用いた代表的
なアライメント方法として、特開昭６１−４４４２９号
公報に開示されているアライメント方法がある。このア
ライメント方法を簡単に説明すると、まず、予め指定し
たウェハＷ上の複数（例えば５〜１０点）のショット領
域Ｓ（サンプルショット領域）のアライメントマークの
位置計測を行い、アライメントマーク位置の実測値に基
づいて、スケーリング、ローテーション、オフセット量
及びウェハステージの直交度を線形最小二乗法を用いて
求める。これら４つの誤差成分を誤差パラメータとして
ショット配列の規則性の式を決定し、その式に基づいて
ウェハ上のショット位置を推定して、ステップ・アンド
・リピート方式でウェハステージを位置決めする。この
アライメント方式をエンハンスト・グローバル・アライ
メント（ＥＧＡ）方法と呼ぶことにする。

【００５５】このＥＧＡ方法の原理を簡単に以下に説明
する。一枚のウェハＷ上でのショット領域Ｓの配列の規
則牲については、平面上での線形な歪みを想定し、以下
の６つの誤差パラメータの変数を導入する。Ｍｘ：ウェハのＸ方向の倍率誤差（スケーリングＸ）Ｍｙ：ウェハのＹ方向の倍率誤差（スケーリングＹ） Θ ：配列座標系αβの回転誤差（ローテーション） ω ：座標系ＸＹの直交度Ｓｘ：ウェハのＸ方向の平行移動量（シフトＸ）Ｓｙ：ウェハのＹ方向の平行移動量（シフトＹ）以上のような変数を想定すると、設計座標値（Ｘｏｎ，
Ｙｏｎ）に位置するショットの実際に位置決めすべきシ
ョット位置の座標値（Ｘｒｎ，Ｙｒｎ）は以下のように
表される。但し、ｎはショット番号を示している。

【００５６】

【数１】

【００５７】実際の位置合わせにおける計測値が（Ｘｒ
ｎ’，Ｙｒｎ’）と計測されたとすれば、そのＸ方向の
誤差成分Ｅｘｎは、Ｅｘｎ＝Ｘｒｎ’−Ｘｒｎであ
り、Ｙ方向の誤差成分Ｅｙｎは、Ｅｙｎ＝Ｙｒｎ’
−Ｙｒｎであり、これらの二乗和は以下のようになる。

【００５８】

【数２】

【００５９】この誤差Ｅを最小にする上記６つの誤差パ
ラメータを最小二乗法を用いて求めることにより、各シ
ョットの設計座標値（Ｘｏｎ，Ｙｏｎ）に対する実際の
ショット位置の座標値（Ｘｒｎ，Ｙｒｎ）を一意に定め
ることができる。

【００６０】さて、以上説明したＥＧＡ方法によるアラ
イメントが終了したら、求められた実際のショット位置
の座標値（Ｘｒｎ，Ｙｒｎ）を用いて当初のショットマ
ップを補正したショットマップを作成する。このＥＧＡ
方法により補正されたショットマップに基づいて、各シ
ョット領域Ｓ、Ｓｄにおける焦点位置合わせ動作に用い
る複数のフォトセンサＤを焦点検出系の受光器２１のフ
ォトセンサＤ１１〜Ｄ７７から選択する。フォトセンサ
Ｄを選択した例を図６および図７に示す。図６および図
７は、ウェハＷ上に第１層目の露光を行う際の図４およ
び図５と同様のショット領域を示しているが、フォトリ
ソグラフィ工程での種々の熱処理を経てウェハＷの当該
ショット領域が縮小してしまった場合を示している。図
６に示す状態は、図４の場合に比較して、ショット領域
Ｓが縮小した結果、スクライブラインＳＬだけでなくシ
ョット領域Ｓ周辺部にも投光器からのスリット像が照射
されてしまい、それらの反射光を受光する複数のフォト
センサＤが存在することを示している。そこでこれらの
フォトセンサＤを除外して、フォトセンサＤ２２、Ｄ２
３、Ｄ２５、Ｄ２６、Ｄ３２、Ｄ３３、Ｄ３５、Ｄ３
６、Ｄ５２、Ｄ５３、Ｄ５５、Ｄ５６、Ｄ６２、Ｄ６
３、Ｄ６５、Ｄ６６の計１６個のセンサを選択するよう
にする。こうすることにより、正確な焦点位置検出を妨
げる恐れがある領域の反射光を焦点位置合わせに用いな
いようにすることができるので、ショット領域Ｓの正確
な焦点位置合わせを行うことができるようになる。

【００６１】図７は、図３に示した欠けショット領域Ｓ
ｄ１が、上述と同様にフォトリソグラフィ工程での種々
の熱処理を経て縮小した場合を示している。従ってこの
場合には、フォトセンサＤ２５、Ｄ２６、Ｄ３５、Ｄ３
６、Ｄ５５、Ｄ５６、Ｄ６５、Ｄ６６の計８個のセンサ
を選択するようにする。こうすれば、たとえウェハＷの
縮小が生じても、露光に供されない欠け領域やショット
領域周辺部、あるいはウェハＷの存在しない領域に対応
した受光器２１のフォトセンサＤからのデータを取り込
むことがなくなるので、有効チップ領域の正確な焦点位
置合わせを行うことができるようになる。

【００６２】このように、アライメントによりショット
マップが補正される毎に、焦点位置合わせ動作における
焦点検出系の受光器２１の複数のフォトセンサＤを、補
正されたショットマップに基づいて選択し直すようにす
るので、各ショット領域Ｓおよび欠けショット領域Ｓｄ
を露光する際、最適に選択された複数のフォトセンサＤ
を用いて焦点位置合わせ動作が行われ、受光器２１から
の検出信号Ｓａが信号処理装置１０３に出力されるよう
になる。そして、信号処理装置１０３では、ウェハＷの
ショット領域Ｓ、Ｓｄと焦点検出系によって規定されて
いる基準面との光軸ＡＸ方向の偏差量が検出される。こ
の偏差量は主制御系ＭＣＳに出力され、主制御系ＭＣＳ
の制御指令に基づいて、ＺステージＳＴ２はウェハＷの
ショット領域の合焦点位置補正および傾斜面補正を行
う。なお、上記例では、ウェハＷのショット領域Ｓ、Ｓ
ｄが縮小した場合について説明したが、ウェハＷが膨張
して拡大したような場合にも上述と同様にして最適なフ
ォトセンサＤを選択すればよいのはもちろんである。こ
れにより、ウェハＷの伸縮に係わらず高精度で焦点位置
合わせができるようになる。

【００６３】次に、図示しない制御用コンピュータから
の指令によりブラインド機構２８のブラインドＢＬを移
動して開口ＡＰの形状が変更され、ウェハＷの所定のシ
ョット領域Ｓに対する露光領域が変更されたような場合
について図８を用いて説明する。制御用コンピュータ
は、ショットマップに基づいて、図４を用いて説明した
複数のフォトセンサＤを当初選択していたとしても、例
えば図８に示すように、当初のショット領域Ｓのほぼ半
分をブラインドＢＬによりマスキングして露光領域から
除外することになった場合には、当該ショット領域Ｓの
実際の露光領域（ブラインドＢＬで遮光されない領域）
に存在する複数のフォトセンサＤから最適な複数のフォ
トセンサＤを選択し直すようになっている。図８に示す
例では、フォトセンサＤ１５、Ｄ１７、Ｄ３５、Ｄ３
７、Ｄ５５、Ｄ５７、Ｄ７５、Ｄ７７の計８個のセンサ
を選択している。

【００６４】なお、以上説明した本実施の形態による投
影露光方法においては、ショットマップに基づいて、各
ショット領域の焦点位置合わせに使用する受光器２１の
複数のフォトセンサＤを予め選択して記憶しておくよう
にしているが、例えば、あるショット領域の露光が終了
して次のショット領域の露光のためにＸＹステージＳＴ
１を移動させている間に、当該次のショット領域Ｓ、Ｓ
ｄで使用すべき受光系を選択するように露光プログラム
を作成してもよい。こうすることにより、ショット領域
Ｓ、Ｓｄ毎のフォトセンサＤの選択データを全て記憶し
ておく必要がなくなるので、制御コンピュータに持たせ
る記憶装置の容量を少なくすることができる。またさら
に、次に露光すべきショット領域Ｓ、Ｓｄが、直前に露
光したショット領域の露光エリアの形状と異なる場合に
のみ、使用すべき受光器２１の複数のフォトセンサＤを
選択し直すようにすることもできる。こうすることによ
り、フォトセンサＤを選択し直すために要する処理を低
減させて制御コンピュータの負荷を低減させることがで
きるようになる。

【００６５】以上において、本実施の形態では、ウェハ
Ｗ表面に複数の光ビームを投射し、それらの反射光を複
数のフォトセンサＤ（受光系）で受光して、投影光学系
ＰＬの結像面に対するウェハＷ表面のずれ量に応じた検
出信号を生成するステップと、検出信号に基づいて、ウ
ェハＷを保持するＺステージＳＴ２を投影光学系ＰＬの
光軸方向へ移動させ、光軸に対して傾斜させるステップ
と、投影光学系ＰＬを介してレチクルＲ上のパターンの
像をウェハＷ上に露光するステップとを有する投影露光
方法において、ウェハＷの各ショット領域Ｓ、Ｓｄのレ
チクルＲに対するアライメント情報に基づいて、各ショ
ット領域毎に、複数のフォトセンサＤのうち使用すべき
フォトセンサＤを選択する受光系選択ステップを備えて
いる投影露光方法を具体的に説明した。

【００６６】次に、本実施の形態による投影露光方法お
よび装置を用いた半導体素子の製造方法について、図９
に示す半導体素子の製造工程の流れ図を用いて説明す
る。まず、ステップＳ１００において、論理回路設計お
よびパターン設計が行われる。次に、ステップＳ１０２
で設計図を元に、各層毎の回路パターンが描画されたレ
チクルＲが作製される。このレチクルＲの作製工程と並
行して、ステップＳ１０４では高純度のシリコン等の材
料でウェハＷが製造され、ステップＳ１０６でそのウェ
ハＷ上部全面にフォトレジスト（感光性樹脂）が塗布さ
れる。

【００６７】次に、ステップＳ１０８の露光工程（フォ
トリソグラフィ工程）において、上記工程で作製された
レチクルＲ及びフォトレジストが塗布されたウェハＷが
上記実施の形態で説明した投影露光装置に搬送されてそ
れぞれ載置され、上述のようにしてレチクルＲに描画さ
れたパターンの像がウェハＷ上のショット領域に順次露
光、転写される。このショット領域にパターンの像を転
写する際の焦点位置合わせ動作において、上記実施の形
態による投影露光方法が用いられる。

【００６８】次のステップＳ１１０では、露光されたウ
ェハＷが恒温槽に入れられた後、現像液に浸される。こ
れにより、ポジ型レジストの場合は、露光光により感光
させられたレジスト部分が溶け、非感光のレジスト部が
残り（ネガ型レジストの場合は、この逆）レジスト像が
形成される。

【００６９】次のステップＳ１１２では、パターニング
によりウェハＷ上のフォトレジストが除去された領域の
酸化膜（例えば、Ｓｉ₃Ｎ₄）がエッチング液によりエッ
チングされる。次のステップＳ１１４では、トランジス
タやダイオード等の素子を形成するためウェハＷ中のレ
ジストが除去された領域に例えばリンや砒素等の物質を
注入するドーピングが行われる。このドーピングの後、
ウェハＷ上のレジストが例えばプラズマ・アッシャー
（灰化装置）により除去される。

【００７０】その後、ステップＳ１０６〜ステップＳ１
１４までの工程を繰り返すことにより、ウェハＷ表面に
複数層の回路パターンが積層される。ステップＳ１１６
では、所望の回路パターンが形成されたウェハＷを用い
てチップの組立が行われる。具体的には、ウェハＷにア
ルミニウム電極を蒸着し、各素子を回路として結びつけ
た後チップ化して、ダイシング、ボンディング、モール
ディング等の工程を経て組み立てられる。次のステップ
Ｓ１１８では、ステップＳ１１６で作製された半導体素
子の電気的特性試験、構造検査及び信頼性試験等が行わ
れる。これらの製造工程を経ることにより半導体素子が
完成する（ステップＳ１２０）。

【００７１】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態は、ステッ
プ・アンド・リピート方式で露光する投影露光装置に本
発明を適用したが、本発明はこれに限られず、レチクル
を１次元に走査しつつ、ウェハをそれと同期した速度で
１次元に走査させる、いわゆるステップ・アンド・スキ
ャン方式の投影露光装置にも適用することが可能であ
る。また、本発明はＸ線露光装置や電子ビーム、イオン
ビーム露光装置にも同様に適用することが可能である。

【００７２】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、焦点位置
合わせ動作において、アライメント情報に基づいて各シ
ョット領域毎に使用すべき受光系を選択するので、感光
基板が伸縮等を生じるようなことがあっても、また感光
基板の欠けショット領域を露光する場合にも、投影光学
系の結像面にショット領域を正確に一致させることがで
きるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による投影露光装置の構
成を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態による投影露光装置にお
ける焦点検出系の構成を示す図である。

【図３】ショットマップを示す図である。

【図４】本発明の一実施の形態におけるショット領域に
対して複数のフォトセンサＤを選択した状態を示す図で
ある。

【図５】本発明の一実施の形態における欠けショット領
域に対して複数のフォトセンサＤを選択した状態を示す
図である。

【図６】本発明の一実施の形態におけるショット領域に
対して複数のフォトセンサＤを選択した状態を示す図で
ある。

【図７】本発明の一実施の形態における欠けショット領
域に対して複数のフォトセンサＤを選択した状態を示す
図である。

【図８】本発明の一実施の形態におけるショット領域の
一部がブラインドで遮光された場合の複数のフォトセン
サＤを選択した状態を示す図である。

【図９】半導体素子の製造工程の流れを示す図である。

【符号の説明】

ＤフォトセンサＲレチクルＰＬ投影光学系ＷウェハＦＭ基準板ＭＣＳ主制御系ＣＲＴ表示装置ＷＳＣウェハステージコントローラＲＳＣレチクルステージコントローラＳＴ１ＸＹステージＳＴ２ＺステージＳＰスリット像１５投光器１６、２０平行平板ガラス１８ａ、１８ｂ駆動部２１受光器１０１、１０２、１０３信号処理装置２０２制御用コンピュータ３１欠けショット３２オートフォーカスセンサ検出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光基板表面に複数の光ビームを投射し、
それらの反射光を複数の受光系で受光して、投影光学系
の結像面に対する前記感光基板表面のずれ量に応じた検
出信号を生成するステップと、前記検出信号に基づいて、前記感光基板を保持するステ
ージを前記投影光学系の光軸方向へ移動させ、前記光軸
に対して傾斜させるステップと、前記投影光学系を介してレチクル上のパターンの像を前
記感光基板上に露光するステップとを有する投影露光方
法において、前記感光基板の各ショット領域の前記レチクルに対する
アライメント情報に基づいて、前記各ショット領域毎
に、前記複数の受光系のうち使用すべき受光系を選択す
る受光系選択ステップを備えていることを特徴とする投
影露光方法。
【請求項２】請求項１記載の投影露光方法において、前記受光系選択ステップは、前記ショット領域内に形成
されたスクライブライン上に投射される前記光ビームを
受光する受光系を除外して、使用すべき受光系を選択す
ることを特徴とする投影露光方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の投影露光方法に
おいて、前記受光系選択ステップは、前記ショット領域内の露光
エリアを規定するブラインドの設定に応じて使用すべき
受光系を選択することを特徴とする投影露光方法。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の投影露
光方法において、前記受光系選択ステップは、次のショット領域を露光す
るために前記ステージを移動させる際に、当該次のショ
ット領域で使用すべき受光系を選択することを特徴とす
る投影露光方法。
【請求項５】請求項４記載の投影露光方法において、前記受光系選択ステップは、次に露光すべきショット領
域が、直前に露光したショット領域の露光エリアの形状
と異なる場合に、前記使用すべき受光系を選択し直すこ
とを特徴とする投影露光方法。
【請求項６】レチクル上のパターンの像を感光基板上に
投影する投影光学系と、前記感光基板を保持して前記投影光学系の光軸方向に移
動可能で、前記光軸に対して傾斜可能なステージと、前記感光基板表面に投射した複数の光ビームの反射光を
受光して光電検出する複数の受光系を有し、前記投影光
学系の結像面に対する前記感光基板表面の前記光軸方向
のずれ量に応じた検出信号を出力する焦点検出手段と、前記検出信号に基づいて、前記ステージを前記光軸方向
へ移動させ、前記光軸に対して傾斜させる制御手段とを
備えた投影露光装置において、前記感光基板の各ショット領域の前記レチクルに対する
アライメント情報に基づいて、前記各ショット領域毎
に、前記焦点検出手段の前記複数の受光系のうち使用す
べき受光系を選択する受光系選択手段を備えていること
を特徴とする投影露光装置。
【請求項７】請求項６記載の投影露光装置において、前記受光系選択手段は、前記ショット領域内に形成され
たスクライブライン上に投射される前記光ビームを受光
する受光系を除外して、使用すべき受光系を選択するこ
とを特徴とする投影露光装置。
【請求項８】請求項６または７に記載の投影露光装置に
おいて、前記受光系選択手段は、前記ショット領域内の露光エリ
アを規定するブラインドの設定に応じて使用すべき受光
系を選択することを特徴とする投影露光装置。
【請求項９】請求項６乃至８のいずれかに記載の投影露
光装置において、前記受光系選択手段は、次のショット領域を露光するた
めに前記ステージを移動させる際に、当該次のショット
領域で使用すべき受光系を選択することを特徴とする投
影露光装置。
【請求項１０】請求項９記載の投影露光装置において、前記受光系選択手段は、次に露光すべきショット領域
が、直前に露光したショット領域の露光エリアの形状と
異なる場合に、前記使用すべき受光系を選択し直すこと
を特徴とする投影露光装置。
【請求項１１】レチクル上のパターンを照明し、前記パ
ターンの像を投影光学系を介して感光基板上に投影して
回路素子を製造する素子製造方法において、前記投影光学系の結像面と前記感光基板のショット領域
とのずれ量を検出する焦点検出手段の複数の受光系を、
前記ショット領域の前記レチクルに対するアライメント
情報に基づいて選択し、前記焦点検出手段により検出された前記ずれ量に基づい
て、前記ショット領域を前記投影光学系の結像面に一致
させてから前記パターンの像を投影することを特徴とす
る素子製造方法。