JPH11145033A

JPH11145033A - 露光方法及び装置

Info

Publication number: JPH11145033A
Application number: JP9305617A
Authority: JP
Inventors: Ken Ozawa; 謙小澤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】露光本体部と露光光源とを離して設置してい
るような場合に、露光光源から露光本体部に入射する露
光光の光量の低下を防止する。【解決手段】床１上に露光本体部５が設置され、その
階下の床２上に設置されたエキシマレーザ光源３３から
の露光光ＩＬが、ビームスプリッタ１９、及びミラー１
８等を介して露光本体部５のフライアイレンズユニット
１６に供給されている。露光本体部５内のウエハステー
ジ８、及びレチクルステージ１３の中心がそれぞれ投影
光学系１２の光軸ＡＸ上にあるときに、光軸ずれモニタ
ユニット２０を介して露光光ＩＬの光軸ずれの量をモニ
タし、このモニタ結果に応じて光軸ずれ補正系３５を介
してその露光光ＩＬの光軸ずれを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体デバ
イス、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等をフォトリ
ソグラフィ技術を用いて製造する際に、マスクパターン
を感光性の基板上に転写するための工程で使用される露
光方法、及び露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイス等を製造する際に、従来
は露光光として水銀ランプのｇ線（波長４３６ｎｍ）、
又はｉ線（波長３６５ｎｍ）等を用いた一括露光型の投
影露光装置（ステッパー）が多用されていた。また、解
像度は露光波長に比例するため、半導体デバイス等の更
なる微細化に対応すべく、近年では露光光としてＫｒＦ
（波長２４８ｎｍ）、又はＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）の
ようなエキシマレーザ光が使用されつつある。これらの
光源としてのエキシマレーザ光源は大型であるため、露
光装置の本体部（露光本体部）から分離して設置されて
いるのが一般的であった。このように露光本体部とエキ
シマレーザ光源とが同一の床上で分離して配置されてい
る構成では、振動等によるエキシマレーザ光の強度分布
の中心（以下、「光軸」と呼ぶ）のずれの影響を軽減す
るために、エキシマレーザ光源の射出面と露光本体部内
のオプティカル・インテグレータとしてのフライアイレ
ンズの入射面とが共役に設定されていた。

【０００３】ところで、露光装置は通常クリーンルーム
内に設置されているが、エキシマレーザ光を用いた露光
装置が本格的に半導体デバイスの製造に用いられようと
している現在、そのエキシマレーザ光源のクリーンルー
ム内での大きな占有面積が問題となっている。更に、エ
キシマレーザ光源は、希ガスやハロゲンガスを用いてい
るため、その光源はできれば露光装置のオペレータのい
る環境とは別の環境下に設置することが望ましい。そこ
で、最近では、エキシマレーザ光源を、露光本体部が設
置されているクリーンルームの外部に設置すること、そ
れも主に露光本体部が設置されている床の階下のユーテ
ィリティスペースに設置することに対する要求が高まっ
ている。

【０００４】更に、近年では、投影光学系を大型化する
ことなく大面積のチップパターンを高い解像度で露光す
るという要求に応えるために、マスクとしてのレチク
ル、及び基板としてのレジストが塗布されたウエハを投
影倍率比で同期移動することによって、ウエハ上の各シ
ョット領域への露光を行うステップ・アンド・スキャン
方式のような走査露光型の投影露光装置（走査型露光装
置）が開発されている。この走査型露光装置では、ウエ
ハ上の１点のみに着目した露光量制御が適用できないた
め、一括露光型の露光装置で採用されているような所謂
カットオフ制御が使用できない。そこで、従来は例えば
単純なパルス積算によるオープンループ方式の露光量制
御が行われていた。

【０００５】但し、このようなオープンループ制御で
は、１枚のウエハへの露光中に露光光源からの露光ビー
ムの光軸が許容範囲を超えてずれると、フライアイレン
ズでの取り込み光量（ウエハに伝搬される露光パワー）
が変動してしまう。そこで、実際にフライアイレンズで
取り込まれる光量をフィードバックするため、本出願人
は、特願平８−１３２９８８号において、ウエハ上の一
つのショット領域への露光時に実際に計測された露光量
に基づいて、次のショット領域への露光時の露光量を補
正するショット毎の露光量制御方法を提案している。こ
の方法で露光量の補正を行うには、エネルギー微変調器
での減光率の制御や、露光光源の出力の制御等が行われ
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、露光光源
として大型で特別の気体を使用するエキシマレーザ光源
等を使用する場合には、露光本体部に対してその露光光
源を床下に配置するなどして、露光本体部と露光光源と
を互いに完全に独立の系として設置することが望まし
い。ところが、例えば露光光源を露光本体部の床下に設
置した場合、露光光源から露光本体部まで露光光の光路
をいかに引き回すかが問題となる。即ち、従来の通常の
配置のように同一の床上に露光本体部、及び露光光源を
配置した場合には、例えば露光光源の射出面とフライア
イレンズの入射面とが共役になるように光路の引き回し
が行われるが、露光光源が床下にある配置では、その共
役の条件を正確に満たすことは困難である。そこで、そ
の共役の条件を若干緩くして、露光本体部側と露光光源
側とで互いに独立に光学系、及び機構部の設計を一般化
することが検討されている。

【０００７】しかしながら、このように共役の条件を緩
くした配置では、露光光としてのレーザビームの光軸の
揺らぎ等による光軸のずれ量が大きくなると共に、異な
る床毎の振動に起因する相対的変動による露光光の光軸
のずれ量も大きくなる。従って、フライアイレンズの入
射面での露光光の位置ずれ量が大きくなって、取り込み
光量の変動量も大きくなる。そのため、例えば一括露光
型の露光装置において、取り込み光量が大きく低下した
ような場合には、露光時間をかなり長くする必要がある
ため、露光工程のスループットが大きく低下するという
不都合がある。

【０００８】また、走査型露光装置でショット領域毎に
露光光の光量を補正する場合にフライアイレンズでの取
り込み光量が大きく減少すると、従来のエネルギー微変
調器での減光率の制御、又は露光光源自体の出力の制御
では補正不足となる恐れがある。更に、フライアイレン
ズに入射する露光光の光軸が大きくずれると、結像性能
にも影響が及ぶ恐れがある。

【０００９】本発明は斯かる点に鑑み、露光本体部と露
光光源とを離して設置しているような場合に、露光光源
から露光本体部に入射する露光光の光量が大きく低下す
ることが無い露光方法を提供することを第１の目的とす
る。更に本発明は、そのような場合にウエハ毎、又はウ
エハの各ショット領域毎に露光光の光量をスループット
を殆ど低下させることなく補正できる露光方法を提供す
ることを第２の目的とする。

【００１０】更に本発明は、露光本体部と露光光源とが
離れて設置されている走査型露光装置において、露光光
源から露光本体部に入射する露光光の光量が大きく低下
することが無い露光方法を提供することを第３の目的と
する。更に本発明は、そのような露光方法を実施できる
露光装置を提供することをも目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、露光エネルギービームをマスク（Ｒ）に照射
し、このマスクのパターンを基板（Ｗ）上に転写する露
光方法において、その基板を載置するためのステージ
（８）が所定の基準位置に在るときに、その露光エネル
ギービームのずれ情報（光軸ずれの量）を検出し、この
検出結果に基づいてその露光エネルギービームの調整を
行うものである。

【００１２】斯かる本発明によれば、例えば露光装置中
の転写が行われる露光本体部に対して、露光エネルギー
ビーム（露光光）を発生するビーム源（露光光源）が床
下のように離れて設置されている配置において、ビーム
源から射出された露光エネルギービームの強度分布の中
心（光軸）の、露光本体部の例えばオプティカル・イン
テグレータ等の入射面の中心に対する位置ずれ量（以
下、「光軸ずれの量」と呼ぶ）を検出するモニタ系と、
このモニタ系の検出結果に基づいて例えばビーム源側で
露光エネルギービームの光軸のずれを補正する補正系と
が設けられる。その光軸ずれの量は、例えば横シフト
量、及び角度のずれ量を含んでいる。また、露光本体部
のオプティカル・インテグレータ等の位置は、その露光
本体部の重心位置によっても変化してしまう。即ち、そ
の光軸ずれの量は、基板用のステージ（８）がどの位置
に在るかによっても変動するため、そのステージ（８）
が例えば移動ストローク中の中央等の基準位置に在ると
きに、その光軸ずれが最小になるようにしておく。これ
によって、その光軸ずれの量はその基準位置を中心とし
て例えば正負に振り分けられるため、そのステージ
（８）が移動ストローク中でどの位置に移動しても、そ
の光軸ずれの量は小さく抑えられ、ビーム源から露光本
体部に入射する露光エネルギービームの量が大きく低下
することが無い。

【００１３】この場合、一例として、そのマスク（Ｒ）
のパターンは投影光学系（８）を介してその基板（Ｗ）
上に転写され、その基板の中心と投影光学系（８）の光
軸とが実質的に一致するときのそのステージ（８）の位
置をその基準位置として、その露光エネルギービームの
位置を検出してもよい。これによって、その基板の全面
に露光する際に全体としてその露光エネルギービームの
光軸ずれの量が最小に抑えられる。

【００１４】また、別の例として、そのステージ（８）
がその基板（Ｗ）の受け渡し位置に在るときにその露光
エネルギービームのずれ情報を検出し、ステージ（８）
がその基板の受け渡し位置に在るときと、ステージ
（８）がその基準位置に在るときとのその露光エネルギ
ービームの変位情報、及びその基準位置で検出されたず
れ情報に基づいて、その露光エネルギービームの位置ず
れや角度ずれの調整を行うようにしてもよい。

【００１５】そのステージ（８）をその基準位置に移動
して光軸ずれの量を計測するのは、露光工程を中断する
ことになってスループットが低下するため、あまり高頻
度に行うことは望ましくない。一方、そのステージ
（８）が基板の受け渡し位置に在るときに、基板の搬送
待ちの間に、又は基板交換と並列に露光エネルギービー
ムの光軸ずれの量を計測してもスループットは低下しな
い。そこで、予めそのステージ（８）がその基準位置に
在るときの光軸ずれの量と、そのステージ（８）が基板
の交換位置に在るときの光軸ずれの量との差分等を求め
ておき、後は基板交換時に計測される光軸ずれの量に応
じてその基準位置での光軸ずれの量を予測し、例えばこ
の予測される光軸ずれの量が最小になるように露光エネ
ルギービームの調整を行うことで、露光対象の基板毎に
光軸ずれの量を最小にできると共に、スループットは低
下しない。

【００１６】次に、本発明による第２の露光方法は、マ
スク（Ｒ）と基板（Ｗ）とを同期移動しながら露光エネ
ルギービームをそのマスクに照射して、このマスクのパ
ターンをその基板上に転写する露光方法において、マス
ク（Ｒ）を載置するためのステージ（１３）が所定の基
準位置に在るときに、その露光エネルギービームのずれ
情報を検出し、この検出結果に基づいてその露光エネル
ギービームの調整を行うものである。

【００１７】斯かる本発明によれば、例えば露光本体部
に対して、露光エネルギービーム（露光光）を発生する
ビーム源（露光光源）が床下のように離れて設置されて
いる走査型露光装置において、ビーム源から射出された
露光エネルギービームの強度分布の中心（光軸）の、露
光本体部に対するずれ量（光軸ずれの量）が検出され
る。走査型露光装置では、通常、マスク用のステージ
（１３）は次のショット領域への露光に移行する毎に走
査方向が反転して大きく移動するため、マスク用のステ
ージ（１３）がどの位置に在るかによってもその光軸ず
れの量は変動する。そこで、そのステージ（１３）が例
えば移動ストローク中の中央等の基準位置に在るとき
に、その光軸ずれの量が最小になるように振り分けにし
ておく。これによって、走査型露光装置においてそのス
テージ（１３）がどの位置に移動しても、その光軸ずれ
の量は小さく抑えられ（振り分けられ）、露光本体部に
入射する露光エネルギービームの量が大きく低下するこ
とが無い。

【００１８】この場合、一例として、そのマスク（Ｒ）
のパターンは投影光学系（ＰＬ）を介してその基板
（Ｗ）上に転写され、そのステージ（１３）に載置され
たマスク（Ｒ）の中心と投影光学系（ＰＬ）の光軸とが
実質的に一致するときのステージ（１３）の位置をその
基準位置として、その露光エネルギービームのずれ情報
を検出するようにしてもよい。これによって、そのマス
クの全面のパターンを露光する際に、その露光エネルギ
ービームの光軸ずれの量が最小になる。

【００１９】また、別の例として、そのステージ（１
３）が所定の待機位置（例えば基板交換時の助走開始位
置等）に在るときにその露光エネルギービームのずれ情
報を検出し、ステージ（１３）がその待機位置に在ると
きと、ステージ（１３）がその基準位置に在るときとの
その露光エネルギービームの変位情報、及びその基準位
置で検出されたずれ情報に基づいて、その露光エネルギ
ービームの調整を行うようにしてもよい。

【００２０】このように、そのマスク側のステージ（１
３）が待機位置にあるときにその露光エネルギービーム
の光軸ずれの量を計測し、この計測結果を用いてそのス
テージ（１３）がその基準位置に在るときの光軸ずれの
量を予測し、この予測結果に基づいてその露光エネルギ
ービームの位置を補正することによって、スループット
を低下させることなく、１枚の基板への露光中での露光
エネルギービームの光軸ずれの量を最小限に抑えられ
る。

【００２１】次に、本発明による第３の露光方法は、露
光エネルギービームをマスク（Ｒ）に照射し、このマス
クのパターンを基板（Ｗ）上に転写する露光方法におい
て、その基板上の或る一つのショット領域（ＳＡ６）に
対する露光中にその露光エネルギービームのずれ情報を
検出し、この検出結果に基づいてその基板上の次の露光
対象のショット領域（ＳＡ７）に対する露光の開始前
に、その露光エネルギービームの調整を行うものであ
る。

【００２２】このように、直前のショット領域での露光
エネルギービームのずれ情報（光軸ずれの量等）の計測
結果に基づいて、例えば次のショット領域へのステッピ
ング中、又は助走中にその位置を補正することによっ
て、その基板上の各ショット領域へ露光を行う場合に、
スループットを低下させることなく光軸ずれ等の影響を
小さくできる。

【００２３】この場合、次の露光対象のショット領域へ
の露光中にその露光エネルギービームのずれ情報の計
測、及び調整を継続して行うようにしてもよい。このよ
うに、露光エネルギービームのずれの計測及び調整を露
光中も継続して行うことによって、更に光軸ずれの影響
が小さくなる。また、本発明による露光装置は、マスク
（Ｒ）に形成されたパターンを基板（Ｗ）上に転写する
露光装置において、所定のベース（２）上に設置されて
露光エネルギービームを発生するビーム源（３３）と、
このビーム源と異なるベース（１）上に設置され、その
露光エネルギービームのもとでマスク（Ｒ）のパターン
を基板（Ｗ）上に転写するための露光本体部（５）と、
その露光エネルギービームの露光本体部（５）に対する
ずれ情報を検出する検出装置（２０）と、この検出結果
に基づいてその露光エネルギービームを補正する補正装
置（３５）と、露光本体部（５）での動作に応じて、検
出装置（２０）及び補正装置（３５）の動作を制御する
制御システム（６，１０，２２）と、を有するものであ
る。斯かる本発明の露光装置によれば、本発明の露光方
法が実施できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例は、露光光源が露
光本体部の床下に設置されているステップ・アンド・ス
キャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものであ
る。図１は、本例の投影露光装置を示す断面図であり、
この図１において、或る半導体製造工場の所定の階の床
１上に、防振ゴム等の防振部材３Ａ，３Ｂを介して箱状
のチャンバ４が設置され、チャンバ４内に露光本体部５
が設置されている。また、チャンバ４の外部の床１上に
装置全体の動作を統轄制御するコンピュータよりなる主
制御系６が設置されている。主制御系６には、それぞれ
マイクロプロセッサを含むステージ制御系１０、及び光
軸ずれ制御系２２が接続されている。そして、床１の階
下の床２上のいわゆる機械室（これは「ユーティリティ
スペース」とも呼ばれている）に防振部材３１Ａ，３１
Ｂを介して箱状のカバー３２が設置され、カバー３２内
に露光光源としてのエキシマレーザ光源３３、及び光軸
ずれ補正系３５等が設置されている。

【００２５】本例では、床１の部屋はクリーンルームで
あり、このクリーンルーム内の空気は清浄化され、且つ
恒温化されている。また、チャンバ４内には不図示の空
調装置からその外部のクリーンルーム内の空気よりも更
に厳密に防塵が行われ、且つ高精度に所定温度に制御さ
れた気体（空気等）が供給され、チャンバ４内を流れた
気体がその空調装置に戻されている。一方、床２上の機
械室内は、非クリーンルームであり、クリーンルーム程
の温度管理等は行われていない。このように本例では、
露光光源がクリーンルームの外部に設置されているた
め、建設コストの高いクリーンルーム内に多くのチャン
バ４を設置でき、全体として設備費用が軽減されてい
る。

【００２６】次に、露光本体部５の構成につき説明す
る。本例では投影光学系１２が使用されているため、以
下では、投影光学系１２の光軸ＡＸに平行にＺ軸を取
り、Ｚ軸に垂直な平面（水平面）内で図１の紙面に垂直
にＸ軸を、図１の紙面に平行にＹ軸を取って説明する。
本例では、Ｙ軸に平行な方向が走査露光時の移動方向
（走査方向）である。露光本体部５において、チャンバ
４の底面上に定盤７が設置され、定盤７上にウエハステ
ージ８が移動自在に配置され、ウエハステージ８上に不
図示のウエハホルダを介して、フォトレジストが塗布さ
れた露光対象の半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と
呼ぶ）Ｗが吸着保持されている。ウエハステージ８は、
例えばリニアモータ方式でＹ方向にウエハＷを連続移動
し、Ｘ方向及びＹ方向にウエハＷをステップ移動すると
共に、ウエハＷの表面をオートフォーカス方式で投影光
学系１２の像面に合焦させるために、ウエハＷのフォー
カス位置（Ｚ方向の位置）、及び傾斜角を制御する。ウ
エハステージ８のＸＹ平面内での位置、及び回転角はレ
ーザ干渉計９によって計測され、計測値がステージ制御
系１０及び主制御系６に供給され、ステージ制御系１０
はその計測値、及び主制御系６からの露光開始コマンド
等に応じてウエハステージ８の動作を制御する。

【００２７】また、定盤７上に４本の脚部を有するコラ
ム１１が植設され、コラム１１の１段目の仕切り板に投
影光学系１２が固定され、コラム１１の２段目の仕切り
板上にレチクルステージ１３が移動自在に配置され、レ
チクルステージ１３上に不図示のレチクルホルダを介し
て、露光対象のパターンが形成されたレチクルＲが吸着
保持されている。レチクルステージ１３は、例えばリニ
アモータ方式でＹ方向にレチクルＲを連続移動し、Ｘ方
向、Ｙ方向及び回転方向にレチクルＲの位置を微調整す
る。レチクルステージ１３のＸＹ平面内での位置、及び
回転角はレーザ干渉計１４によって計測され、計測値が
ステージ制御系１０及び主制御系６に供給され、ステー
ジ制御系１０はその計測値、及び主制御系６からの露光
開始コマンド等に応じてレチクルステージ１３の動作を
制御する。

【００２８】また、コラム１１の最上段の平板上に照明
光学系１５が設置され、照明光学系１５の入射面にフラ
イアイレンズユニット１６が設置され、フライアイレン
ズユニット１６の入射面に近接して、下方からの露光光
ＩＬ１をその入射面側に折り曲げるためのミラー１７が
設置されている。フライアイレンズユニット１６は、例
えば、１段目のフライアイレンズに対してリレーレンズ
系を介して２段目のフライアイレンズを配置して構成さ
れ、２段目のフライアイレンズの射出面に可変の開口絞
りが配置されており、フライアイレンズユニット１６に
よって照度分布が均一化された露光光ＩＬが照明光学系
１５に供給される。

【００２９】照明光学系１５は、リレーレンズ系、可変
視野絞り、光路を下方に折り曲げるためのミラー、及び
コンデンサレンズ系等から構成され、露光時には照明光
学系１５からレチクルＲのパターン面（下面）のＸ方向
に細長い矩形の照明領域（図６（ｂ）の照明領域６４に
相当する）に露光光ＩＬ１が照射される。そして、露光
光ＩＬ１のもとで、レチクルＲの照明領域内のパターン
の反転像が投影光学系１２を介して所定の投影倍率β
（βは例えば１／４，１／５等）でウエハＷ上の矩形の
露光領域（図６（ａ）の露光領域６６に対応する）に露
光される。本例では、レチクルＲ上の照明領域、及びウ
エハＷ上の露光領域の中心はそれぞれ投影光学系１２の
光軸ＡＸ上に位置している。

【００３０】走査露光時には、その照明領域（投影光学
系１２）に対して、レチクルステージ１３を介してレチ
クルＲが＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度ＶＲで移動す
るのに同期して、その露光領域（投影光学系１２）に対
して、ウエハステージ８を介してウエハＷが−Ｙ方向
（又は＋Ｙ方向）に速度β・ＶＲ（βは投影倍率）で移
動する。レチクルＲ及びウエハＷはそれぞれ助走開始後
に加速され、所定速度に達して定速移動するようになっ
てから、照明領域への露光光ＩＬ１の照射が開始されて
レチクルＲのパターン像の転写が行われる。そして、１
つのショット領域への転写が終了すると、露光光ＩＬ１
の照射が停止されて、ウエハステージ８のステッピング
によって次のショット領域が助走開始位置に移動し、以
下、ステップ・アンド・スキャン方式で各ショット領域
への転写が順次行われる。

【００３１】次に、本例のフライアイレンズユニット１
６から露光光源までの構成につき説明する。露光本体部
５において、コラム１１の中段に、上段のミラー１７に
平行に、かつ露光光ＩＬ１の光軸に４５°で交差するよ
うにミラー１８が設置され、コラム１１の＋Ｙ方向の側
面にＬ字型の筒状の支持部材１１ｄが固定され、支持部
材１１ｄは、チャンバ４の側面の開口部を通して外部に
突き出ている。支持部材１１ｄ内には、ミラー１８に平
行に反射率が大きく透過率が小さいビームスプリッタ１
９が設置され、ビームスプリッタ１９の入射面側の支持
部材１１ｄの底面に光透過性の窓部材２１が設置されて
いる。また、窓部材２１からビームスプリッタ１９にほ
ぼ４５°の入射角で入射した光束が、ビームスプリッタ
１９を通過した方向に光軸ずれモニタユニット２０が設
置されている。また、窓部材２１の下方に円筒状のダク
ト２３が配置され、ダクト２３は床１に形成された貫通
孔１ａを通して階下に通じており、ダクト２３の底面に
光透過性の窓部材２４が固定されている。

【００３２】そして、階下の床２上のカバー３２内にお
いて、エキシマレーザ光源３３からほぼ水平面内のＹ方
向に射出された紫外パルス光よりなる露光光ＩＬは、レ
ンズ３４ｂ及び３４ａよりなるビームエキスパンダ３４
を介して所定の断面形状に整形される。ビームエキスパ
ンダ３４を通過した露光光ＩＬは、ミラー３６によって
ほぼ上方（＋Ｚ方向）に反射された後、それぞれ光透過
性の平行平板ガラスよりなるＸハービング４０、及びＹ
ハービング４２を経て、カバー３２の上面に設けられた
光透過性の窓部材５５に入射する。

【００３３】本例では、ミラー３６、Ｘハービング４
０、Ｙハービング４２、及びこれらの駆動素子より、光
軸ずれ補正系３５が構成されている。即ち、ミラー３６
は、支点３７と、ムービングコイルモータ等の伸縮自在
の駆動素子からなるＹ軸アクチュエータ３８、及びＸ軸
アクチュエータ３９とに支持されており、Ｙ軸アクチュ
エータ３８、及びＸ軸アクチュエータ３９の伸縮量は光
軸ずれ制御系２２によって制御される。また、Ｘハービ
ング４０及びＹハービング４２はそれぞれ回転モータ４
１及び４３によって回転され、回転モータ４１，４３の
回転量も光軸ずれ制御系２２によって制御されている。

【００３４】図２は、図１中の光軸ずれ補正系３５を簡
略化して示す拡大斜視図であり、この図２において、図
１のビームエキスパンダ３４からの露光光ＩＬは、ミラ
ー３６によってほぼ＋Ｚ方向に反射された後、Ｘハービ
ング４０、及びＹハービング４２を通過している。この
場合、支点３７を回転軸としてＸ軸アクチュエータ３
９、及びＹ軸アクチュエータ３８を所定量伸縮してミラ
ー３６を２次元的に走査（ラスタスキャン）することに
よって、それぞれ露光光ＩＬの角度（進行方向）はＹ軸
に平行な軸を中心としてδθｘ、及びＸ軸に平行な軸を
中心としてδθｙだけ変化する。更に、Ｘハービング４
０を図２の回転モータ４１によって、Ｙ軸に平行な軸４
１ａの周りに所定量回転することによって、露光光ＩＬ
の光路はＸ方向にδｄｘだけ横シフト（位置ずれ）し、
Ｙハービング４２を図２の回転モータ４３によって、Ｘ
軸に平行な軸４３ａの周りに所定量回転することによっ
て、露光光ＩＬの光路はＹ方向にδｄｙだけ横シフトす
る。従って、光軸ずれ補正系３５によって、露光光ＩＬ
の２次元的な角度ずれ、及び２次元的な位置ずれを所定
範囲内で制御できることになる。

【００３５】図１に戻り、光軸ずれ補正系３５、及び窓
部材５５を通過した露光光ＩＬは、ダクト２３の底面の
窓部材２４、及びダクト２３の内部を通過して、床１上
の露光本体部５の支持部材１１ｄの窓部材２４に入射す
る。窓部材２４を透過した露光光ＩＬは、ビームスプリ
ッタ１９に入射し、入射した露光光ＩＬの内の僅かの
（例えば１％程度）の光束は、ビームスプリッタ１９を
透過して光軸ずれモニタユニット２０に入射し、光軸ず
れモニタユニット２０において進行方向（入射角）のず
れ量、及び横シフト量の検出が行われ、検出結果が光軸
ずれ制御系２２に供給される。また、入射した露光光Ｉ
Ｌの内の大部分（例えば９９％程度）の光束は、ミラー
１８の方向（以下、「主光路」と呼ぶ）に向かう。主光
路は、フライアイレンズユニット１６に通じている。

【００３６】図３（ａ）は、図１中の光軸ずれモニタユ
ニット２０の構成を示し、この図３（ａ）において、ビ
ームスプリッタ１９に入射する露光光ＩＬの内で、ビー
ムスプリッタ１９で反射された露光光ＩＬ１は、シャッ
タ５１の近傍を通過して主光路に向かう。図１の主制御
系６は、駆動モータ５２を介してシャッタ５１で露光光
ＩＬ１の光路を開閉できるように構成されており、例え
ば露光は行わずに露光光ＩＬ１の露光本体部５に対する
位置ずれ量、角度ずれ量等をモニタしたい場合等には、
シャッタ５１によって露光光ＩＬ１が遮断される。

【００３７】また、ビームスプリッタ１９を透過した露
光光ＩＬ２は、ハーフミラー４４に入射する。そして、
ハーフミラー４４を透過した光束ＩＬ２ａは、適当な減
光フィルタ４５、及び焦点距離ｆの集光レンズ４６を経
て、ＣＣＤ等からなる２次元の撮像素子４７に入射す
る。集光レンズ４６、及び撮像素子４７より角度ずれモ
ニタが構成されている。撮像素子４７の撮像信号を図１
の光軸ずれ制御系２２で処理することによって、図３
（ｃ）に示すように、撮像素子４７の撮像面４７ａにお
いて、光束ＩＬ２ａの中心の所定の基準点に対するＸ方
向、及びＹ方向への位置ずれ量Δｘ２、及びΔｙ２が検
出される。

【００３８】この場合、撮像素子４７の撮像面４７ａ
は、図１のフライアイレンズユニット１６の入射面に対
してほぼ光学的フーリエ変換面（瞳面）の関係にあり、
露光光ＩＬのＹ軸の周りの角度ずれをδθｘ’、Ｘ軸の
周りの角度ずれをδθｙ’とすると、これらと位置ずれ
量Δｘ２，Δｙ２との間には次の関係がある。 Δｘ２＝ｆ・δθｘ’ （１Ａ） Δｙ２＝ｆ・δθｙ’ （１Ｂ）このとき、フライアイレンズユニット１６の光軸に対す
る角度ずれ量δθｘ’，δθｙ’が０の状態で、位置ず
れ量Δｘ２，Δｙ２が０になるように、撮像面４７ａに
おける基準点が設定されており、光軸ずれ制御系２２は
（１Ａ）式、（１Ｂ）式より露光光ＩＬの露光本体部５
に対する角度ずれ量δθｘ’，δθｙ’を算出する。

【００３９】一方、ハーフミラー４４で反射された光束
ＩＬ２ｂは、ミラー４８、倍率ｍの縮小光学系４９を経
て、ＣＣＤ等からなる２次元の撮像素子５０に入射す
る。縮小光学系４９、及び撮像素子５０より位置ずれモ
ニタが構成され、不図示であるが縮小光学系４９と撮像
素子５０との間には、撮像素子５０への入射光量調整の
ための適当な減光フィルタが設置されている。撮像素子
５０の撮像信号を図１の光軸ずれ制御系２２で処理する
ことによって、図３（ｂ）に示すように、撮像素子５０
の撮像面５０ａにおいて、光束ＩＬ２ｂの中心の所定の
基準点に対するＸ方向、及びＹ方向への位置ずれ量Δｘ
１、及びΔｙ１が検出される。

【００４０】この場合、撮像素子５０の撮像面５０ａ
は、図１のフライアイレンズユニット１６の入射面に対
してほぼ共役であり、露光光ＩＬのＸ方向の位置ずれ量
をδｄｘ’、Ｙ方向の位置ずれ量をδｄｙ’とすると、
これらと位置ずれ量Δｘ１，Δｙ１との間には次の関係
がある。 Δｘ１＝ｍ・δｄｘ’ （２Ａ） Δｙ１＝ｍ・δｄｙ’ （２Ｂ）また、フライアイレンズユニット１６に対する位置ずれ
量δｄｘ’，δｄｙ’が０の状態で、撮像面５０ａでの
位置ずれ量Δｘ２，Δｙ２が０になるように、撮像面５
０ａ上での基準点が設定されており、光軸ずれ制御系２
２では（２Ａ）式、（２Ｂ）式より露光光ＩＬの露光本
体部５に対する位置ずれ量δｄｘ’，δｄｙ’を算出す
る。

【００４１】なお、撮像素子５０の撮像面とフライアイ
レンズユニット１６の入射面とを共役に配置することが
難しいときには、予め光軸ずれモニタユニット２０での
検出結果とフライアイレンズユニット１６の入射面での
位置ずれ量との対応関係を求めておき、前者の検出結果
とその対応関係とから実際の位置ずれ量を求めてもよ
い。

【００４２】そのように、角度ずれ量δθｘ’，δθ
ｙ’、及び位置ずれ量δｄｘ’，δｄｙ’を算出した後
に光軸ずれ制御系２２は、図２に示すように、光軸ずれ
補正系３５での角度ずれの補正量δθｘ，δθｙをそれ
ぞれ−δθｘ’，−δθｙ’に設定し、且つ位置ずれの
補正量δｄｘ，δｄｙをそれぞれ−δｄｘ’，−δｄ
ｙ’に設定する。実際には、光軸ずれモニタユニット２
０で検出される角度ずれ量δθｘ’，δθｙ’、及び位
置ずれ量δｄｘ’，δｄｙ’がそれぞれ０になるよう
に、角度ずれの補正量や位置ずれの補正量を制御しても
よい。これによって、露光光ＩＬの露光本体部５に対す
る角度ずれ量、及び位置ずれ量（以下、まとめて「光軸
ずれの量」と呼ぶ）、ひいては露光光ＩＬ１の露光本体
部５のフライアイレンズユニット１６に対する光軸ずれ
の量がほぼ０になる。

【００４３】但し、図１において、レチクルステージ１
３の位置やウエハステージ８の位置等によって露光本体
部５の重心位置が変化し、これによって露光光ＩＬ１の
光軸ずれの量が変化することが考えられる。また、その
光軸ずれの量の計測、及び補正動作はできるだけ露光工
程のスループットを低下させないように行われることが
望ましい。そこで、本例では先ず次のように初期調整を
行う。

【００４４】例えば本例の投影露光装置を設置した際の
初期調整時（又はその投影露光装置のメインテナンス時
等でも可）に、ウエハステージ８の中心（ここでは重心
を意味する、以下同様）、及びレチクルステージ１３の
中心をそれぞれ投影光学系１２の光軸ＡＸ上に移動させ
る。その光軸ＡＸは、本例の投影露光装置の両ステージ
８，１３を除く機構部の重心をほぼ通過しているため、
その光軸ＡＸの位置を以下では単に「センタ位置」とも
言う。以下、このときの両ステージ８，１３の配置を
「光軸観察基準配置」と称する。次に、図１のエキシマ
レーザ光源３３を発光させて、光軸ずれ補正系３５によ
る光軸ずれの補正量を０にした状態で、ビームスプリッ
タ１９、及びミラー１７，１８の位置や角度等の調整を
行って、露光光ＩＬ１のフライアイレンズユニット１６
の入射面に対する光軸ずれの量（角度ずれ量、及び位置
ずれ量）を０にする。このためには、一例として、投影
光学系１２を通過した光量が最大になるように調整して
もよい。

【００４５】更に、光軸ずれモニタユニット２０におい
て、図３に示すように、撮像素子４７，５０の撮像面４
７ａ，５０ａに入射する光束ＩＬ２ａ，ＩＬ２ｂの中心
をそれぞれ基準位置として、これらの基準位置を光軸ず
れ制御系２２内の記憶部に記憶する。これによって、ウ
エハステージ８、及びレチクルステージ１３の中心がセ
ンタ位置に在るときに、露光光ＩＬ１のフライアイレン
ズユニット１６に対する光軸ずれの量が０になると共
に、光軸ずれモニタユニット２０を介してモニタされる
光軸ずれの量も０になる。ところが、ウエハステージ８
の中心、又はレチクルステージ１３の中心がそのセンタ
位置からずれると、その光軸ずれの量が変化する。そこ
で、その初期調整時に、ウエハステージ８、又はレチク
ルステージ１３の位置を変化させて、光軸ずれモニタユ
ニット２０を介して光軸ずれの量をモニタしておく。

【００４６】図４（ａ）〜（ｃ）は、そのようにウエハ
ステージ８、又はレチクルステージ１３の位置を変化さ
せた場合にモニタされる光軸ずれの量の変化の一例を示
し、図４（ａ）はウエハステージ８の中心をセンタ位置
に固定した状態で、レチクルステージ１３をＹ方向（走
査方向）に移動させた場合の露光光ＩＬ１の光軸ずれの
量の変化を示す。図４（ａ）の横軸はレチクルステージ
１３のＹ座標ＹＲ（センタ位置を原点としてある）、縦
軸はそのＹ座標における位置ずれ量δｄ１、及び角度ず
れ量δθ１を示し、実線の曲線６１ｄが位置ずれ量δｄ
１に、点線の曲線６１θが角度ずれ量δθ１にそれぞれ
対応している。なお、位置ずれ量、及び角度ずれ量は実
際にはベクトル量であるが、図４では例えばＸ成分、又
はＹ成分の内のより大きく変化する成分を表している。

【００４７】更に、図４（ａ）において、閾値Ｖｔｈ，
−Ｖｔｈは、例えばその光軸ずれ量を超えると、フライ
アイレンズユニット１６の入射面において、照明されな
いフライアイエレメントが発生するか、又は結像性能に
影響が出てしまうような光軸ずれ量の許容できる上限値
である。閾値Ｖｔｈ，−Ｖｔｈは、角度ずれ量δθ、及
び位置ずれ量δｄのそれぞれについて設定されている
が、図４では便宜上両者を同じレベルで表している。ま
た、＋側の閾値Ｖｔｈの絶対値と、−側の閾値（−Ｖｔ
ｈ）の絶対値とは異なる場合も有り得る。また、フライ
アイエレメント、及び結像性能を総合的に考慮して閾値
Ｖｔｈ，−Ｖｔｈを設定してもよく、閾値Ｖｔｈ，−Ｖ
ｔｈは予め実験等で求めておくものとする。また、セン
タ閾値Ｒｃ，−Ｒｃは、レチクルステージ１３の位置が
センタ位置に在るときに検出される光軸ずれの量がこの
レベルを超えると、全走査範囲内の端部において、光軸
ずれの量が閾値Ｖｔｈ，−Ｖｔｈを超えて良好な露光が
できなくなるレベルを示している。これらは図４
（ｂ），（ｃ）においても共通である。

【００４８】また、図４（ｂ）は、レチクルステージ１
３の中心をセンタ位置に固定した状態で、ウエハステー
ジ８をＸ方向（非走査方向）に移動したときの、ウエハ
ステージ８のＸ座標ＸＷに対する露光光ＩＬの光軸ずれ
の量（位置ずれ量δｄ２、及び角度ずれ量δθ２）を示
している。実線の曲線６２ｄが位置ずれ量δｄ２に、点
線の曲線６２θが角度ずれ量δθ２にそれぞれ対応して
いる。なお、図４（ｂ）の横軸の必要ストロークとは、
ウエハステージ８のＸ方向の移動可能範囲を示してい
る。

【００４９】同様に、図４（ｃ）は、レチクルステージ
１３の中心をセンタ位置に固定した状態で、ウエハステ
ージ８をセンタ位置からＹ方向（走査方向）に移動した
ときの、ウエハステージ８のＹ座標ＹＷに対する露光光
ＩＬ１の光軸ずれの量（位置ずれ量δｄ３、及び角度ず
れ量δθ３）を示している。実線の曲線６３ｄが位置ず
れ量δｄ３に、点線の曲線６３θが角度ずれ量δθ３に
それぞれ対応している。なお、図４（ｃ）の横軸の必要
ストロークとは、ウエハステージ８のＹ方向の移動可能
範囲を示している。

【００５０】実際の露光時には、レチクルステージ１３
の位置、及びウエハステージ８の位置は共に投影露光装
置のセンタ位置から外れるため、最悪状態を見積もる場
合は光軸ずれの量は近似的に、図４（ａ）〜（ｃ）の光
軸ずれの量の和（δｄ１＋δｄ２＋δｄ３，δθ１＋δ
θ２＋δθ３）で表される。この後、以下のＡ〜Ｄよう
な複数の方法を使い分けることによって、光軸ずれの量
のモニタ及び補正を行う。

【００５１】Ａ．ウエハへの露光前にモニタ及び補正を
行う方法この方法は、図１において、エキシマレーザ光源３３の
射出面と、フライアイレンズユニット１６の入射面とが
必ずしも共役に設定されていないが、その共役性のずれ
量（共役崩し量）があまり大きくはなく、振動等によっ
て露光光ＩＬ１の光軸ずれが或る程度生じる恐れがある
場合に有効な補正方法である。この方法では、ウエハへ
の露光中には光軸ずれの量のモニタ、及び補正は行うこ
となく、例えば１ロット中の各ウエハ、又は１ロットの
先頭のウエハへの露光を行う前に光軸ずれの量のモニ
タ、及び補正を行う。具体的にこの方法では、先ず図１
において主制御系６は、エキシマレーザ光源３３の発光
を停止した状態で、ウエハステージ８の中心、及びレチ
クルステージ１３の中心をそれぞれ投影光学系１２の光
軸ＡＸ（投影露光装置のセンタ位置）上に移動させる。
即ち、両ステージ８，１３の配置を光軸観察基準配置に
設定する。その後、主制御系６は、図３のシャッタ５１
を介して露光光ＩＬ１を遮断した状態で、図１のエキシ
マレーザ光源３３のパルス発光（ダミー発光）を行わせ
る。

【００５２】このときに、光軸ずれ制御系２２は、図３
の光軸ずれモニタユニット２０からの撮像信号を処理し
て露光光ＩＬの露光本体部５に対する光軸ずれの量（角
度ずれδθｘ’，δθｙ’、及び位置ずれδｄｘ’，δ
ｄｙ’）を算出する。この光軸ずれの量の算出に用いる
露光光ＩＬのパルス数は、エキシマレーザ光源３３の射
出位置での露光光ＩＬ（パルス光）の角度のばらつきを
十分平均化できる数以上に設定される。このパルス数に
応じて図３の撮像素子４７，５０では可能な限りのフレ
ーム数の画像を撮像し、光軸ずれ制御系２２では各フレ
ームの撮像信号から得られる光軸ずれの量を平均化す
る。その後、光軸ずれ制御系２２は、平均化して得られ
た光軸ずれの量（角度ずれδθｘ’，δθｙ’、及び位
置ずれδｄｘ’，δｄｙ’）が、図４（ａ）〜（ｃ）の
センタ閾値Ｒｃ，−Ｒｃの間に収まるように図１の光軸
ずれ補正系３５での露光光ＩＬの角度ずれ及び位置ずれ
の補正量を制御する。

【００５３】このように、両ステージ８，１３がセンタ
位置に在るときに光軸ずれの量をほぼ０にしておく（中
心振り分けにしておく）ことによって、その後の１ロッ
ト、又は１枚のウエハの露光中にウエハステージ８、及
びレチクルステージ１３がそのセンタ位置から移動して
も、露光光ＩＬ１のフライアイレンズユニット１６に対
する光軸ずれの量（角度ずれ量δθ、及び位置ずれ量δ
ｄ）は、閾値Ｖｔｈ，−Ｖｔｈの間に収まっており、露
光光ＩＬ１のウエハＷ上での照度（パルスエネルギー）
はほぼ最大となっている。従って、ウエハＷ上のフォト
レジストに対して一定の露光量を得るために、走査露光
時のウエハＷの速度を最大にできるため、露光工程のス
ループットを高く維持できる。

【００５４】なお、この場合には、図４（ａ）のレチク
ルステージ１３の走査範囲、及び図４（ｂ），（ｃ）の
ウエハステージ８の必要ストローク内での光軸ずれの量
の和（δｄ１＋δｄ２＋δｄ３，δθ１＋δθ２＋δθ
３）の最大値が、それぞれ閾値Ｖｔｈ，−Ｖｔｈの間に
収まっていることが予め確認されているものとする。

【００５５】Ｂ．ウエハの交換時にモニタ及び補正を行
う方法この方法も、上記の方法Ａと同様にエキシマレーザ光源
３３の射出面とフライアイレンズユニット１６の入射面
との共役性の崩し量がそれ程大きくない場合に有効な方
法であるが、上記の方法Ａは高頻度に実行するとスルー
プットが低下するのに対して、この方法ではスループッ
トの低下を防止できる。

【００５６】即ち、この方法では、例えば１ロット中の
各ウエハを露光する前にウエハステージ８はウエハ交換
位置（ウエハのローディングポジション）に移動し、レ
チクルステージ１３の中心は投影光学系１２の光軸ＡＸ
（センタ位置）に移動する。この配置を「ウエハ交換配
置」と称する。ウエハ交換配置でのウエハステージ８の
中心位置を、図４（ｂ），（ｃ）ではウエハ交換位置Ｗ
Ｐで表してある。

【００５７】この状態では、方法Ａで述べたような光軸
観察基準配置の状態とは、露光本体部５の傾き角、及び
変形量が異なり、光軸ずれモニタユニット２０を介して
光軸ずれの発生が検出できる。この状態で、検出された
光軸ずれの補正を行うと、光軸観察基準配置（両ステー
ジ８，１３がセンタ位置）では、光軸ずれの量がセンタ
閾値Ｒｃ，−Ｒｃの範囲を超えてしまい、１枚のウエハ
への露光中に光軸ずれの量が許容量（閾値Ｖｔｈ，−Ｖ
ｔｈ）を超えて、補正が必要となる場合があり得る。即
ち、例えば照明光学系１５内で露光光ＩＬ１の照度が大
きく低下していることが検出されたような場合には、露
光動作を停止して、光軸ずれ補正系３５を用いて光軸ず
れの補正動作が必要となる。

【００５８】これを避けるため、この方法では予め光軸
観察基準配置にて光軸ずれの量をほぼ０に合わせてその
光軸ずれの量（δθ₀,δｄ₀)を検出した後、ウエハステ
ージ８の位置をウエハ交換位置ＷＰに移動したウエハ交
換配置の状態で、光軸ずれモニタユニット２０を介して
光軸ずれの量（δθ_W,δｄ_W)を検出し、主制御系６はそ
れらの光軸ずれの量の差分（δθ_cal,δｄ_cal)をオフセ
ットとして記憶しておく。実際には、そのオフセット
（δθ_cal,δｄ_cal)は、それぞれＸ成分δθｘ_ca _l,δｄ
ｘ_cal 、及びＹ成分δθｙ_cal,δｄｙ_cal よりなる。こ
のようにオフセットを求める動作（キャリブレーショ
ン）は、或る程度の頻度、例えば１ロットのウエハへ露
光する毎等に行えば、露光工程のスループットは殆ど低
下しない。

【００５９】その後、この方法ではウエハの交換毎に前
述のウエハ交換配置にて、光軸ずれモニタユニット２０
を介して露光光ＩＬの光軸ずれの量をモニタする。この
ようにモニタされる光軸ずれの量の内の、角度ずれ量の
Ｘ，Ｙ成分を（δθｘ_mes,δθｙ_mes)、位置ずれ量の
Ｘ，Ｙ成分を（δｄｘ_mes,δｄｙ_mes)とする。そして、
主制御系６は、そのモニタ結果より、次のように予め求
めておいたオフセットを差し引いて、間接的に光軸観察
基準配置での光軸ずれの量（δθｘ₀'，δθｙ₀'，δｄ
ｘ₀'，δｄｙ₀'）を予測する。

【００６０】 δｄｘ₀'＝δｄｘ_mes−δｄｘ_cal （３Ａ） δｄｙ₀'＝δｄｙ_mes−δｄｙ_cal （３Ｂ） δθｘ₀'＝δθｘ_mes−δθｘ_cal （３Ｃ） δθｙ₀'＝δθｙ_mes−δθｙ_cal （３Ｄ）そして、主制御系６は、このように予測される光軸ずれ
の量（δθｘ₀'，δθｙ₀'，δｄｘ₀'，δｄｙ₀'）のそ
れぞれの絶対値が、図４のセンタ閾値Ｒｃを超えていた
場合には、その光軸ずれの量の予測値がセンタ閾値Ｒ
ｃ，−Ｒｃ内に収まるように光軸ずれ制御系２２、及び
光軸ずれ補正系３５を介して露光光ＩＬの光軸ずれの量
を補正する。この補正動作は、ウエハの交換中に実行さ
れる。このようにウエハ交換動作と並列に光軸ずれのモ
ニタ、及び補正を行うことによって、方法Ａのように両
ステージ８，１３を光軸観察基準配置に移動して光軸ず
れのモニタ、及び補正を行ってから、露光を直列処理と
して行う場合と比べて、露光工程のスループットが向上
する。

【００６１】Ｃ．ウエハの各ショット領域毎にモニタ及
び補正を行う方法以下では、ウエハの各ショット領域毎に露光光ＩＬの光
軸ずれの量のモニタ、及び補正を行う方法につき説明す
る。これは、図１において、エキシマレーザ光源３３の
射出面とフライアイレンズユニット１６の入射面との共
役性のずれ量（共役崩し量）が大きく、振動等によって
大きな光軸ずれが発生する恐れがあり、１ウエハへの露
光中に光軸ずれの量が許容量を超える恐れがある場合に
有効である。この場合は、ウエハＷ上の各露光位置（各
ショット領域）毎に光軸ずれの量のモニタ、及び補正を
行うものとする。

【００６２】図５は、ウエハＷ上の周辺のショット領域
への露光を行うためにウエハステージ８がセンタ位置か
らずれた状態を示し、この図５において、露光位置が変
わることにより露光本体部５とエキシマレーザ光源３３
との相対的な光軸ずれの量（δθ，δｄ）も変わる。一
般にエキシマレーザ光源のようにレーザビームの射出位
置、及び射出角度が或る範囲で変化する恐れのあるパル
ス光源を用いた場合、そのレーザビームの射出角度等の
ばらつきを十分平均化させて精度よく光軸ずれの量を観
測するためには、その観測だけで多くの計測パルス光が
必要となる。従って、リアルタイムでの補正、即ち光軸
ずれの量を連続的にモニタしてこの結果をサーボ系を介
してフィードバックして補正するのでは、応答遅れとな
り正確な光軸ずれ補正ができない。そこで、この方法で
は以下に述べるように、直前のショット領域への露光中
に、走査露光と並列に光軸ずれの量をモニタして、この
モニタ結果より次のショット領域での光軸ずれの量を予
測し、ウエハステージ８が次のショット領域に対する走
査開始位置（助走開始位置）にステップ移動する間に、
その予測される光軸ずれの量が所定の許容範囲内に収ま
るように、光軸ずれ補正系３５を介して光軸ずれの量を
補正するというシーケンスを採用する。

【００６３】図６（ａ）は、ウエハＷ上の各ショット領
域ＳＡ１〜ＳＡＮ（Ｎは所定の整数）に対して順次走査
露光を行う場合の、投影光学系１２の矩形の露光領域６
６の軌跡６７を示し、この図６（ａ）において、実際に
は静止している露光領域６６に対してウエハＷが移動す
るが、説明の便宜上、ウエハＷ上を露光領域６６が相対
移動するように表している。また、軌跡６７中で実線の
区間では、露光領域６６に露光光ＩＬ１が照射されてい
るが、点線の区間では露光領域６６には露光光ＩＬ１は
照射されていない。ここでは、例えばウエハＷ上のショ
ット領域ＳＡ６への露光の次にショット領域ＳＡ７への
露光を行う場合を想定する。

【００６４】この場合、ショット領域ＳＡ６への走査露
光動作と並列に、図１の光軸ずれモニタユニット２０を
介して露光光ＩＬの光軸ずれの量をモニタする。この際
の計測対象のパルス光（露光光ＩＬ）としては、露光に
要した全パルス光を用いて、１つのショット領域ＳＡ６
への露光中の光軸ずれの量の平均値を以て光軸ずれの量
とする。こうすることにより、図４（ａ），（ｃ）に示
すように、走査露光中の両ステージ８，１３の移動（走
査）によって、方向性を持って発生する光軸ずれの量の
平均値に対して次のショット領域での補正をすることが
可能となる。あるいは、両ステージ８，１３の中心がほ
ぼセンタ位置を横切る所定範囲での露光パルスを用いて
光軸ずれのモニタをしても同じ効果が得られる。そのシ
ョット領域ＳＡ６の中心位置を、図４（ｂ），（ｃ）の
露光位置ＳＰであるとすると、センタ位置に比べて所定
の光軸ずれが発生している。

【００６５】また、その光軸ずれのモニタ結果、予め求
めてある図４の光軸ずれの量の特性、及び次の露光対象
のショット領域ＳＡ７の中心位置とから、主制御系６
は、次のショット領域ＳＡ７での光軸ずれの量を予測す
る。その後、図６（ａ）において、点線の区間６７ａで
示すように、ウエハステージ８がショット領域ＳＡ６の
走査終了位置からショット領域ＳＡ７の走査開始位置ま
でステップ移動する間に、主制御系６は、光軸ずれ制御
系２２、及び光軸ずれ補正系３５を介してその予測され
るショット領域ＳＡ７での光軸ずれの量が所定の許容範
囲（少なくとも図４の閾値Ｖｔｈ，−Ｖｔｈの範囲内）
に収まるようにする。その後、ショット領域ＳＡ７への
走査露光が行われるが、この際には光軸ずれの量は許容
範囲内であり、露光光の照度は高く維持されている。ま
た、ショット領域ＳＡ７でも並列に光軸ずれモニタユニ
ット２０を介して光軸ずれの量のモニタが行われ、この
モニタ結果に基づいて次のステップ移動時に光軸ずれの
補正が行われる。

【００６６】更に、この場合の１番目のショット領域
（図６（ａ）のショット領域ＳＡ１）への露光前には、
上記の方法Ｂで述べたウエハ交換配置で露光前の露光光
ＩＬ１のパワー計測と兼ねて、光軸ずれの量をモニタす
る。更に、レチクルステージ１３の位置はセンタ位置に
設定し、ウエハステージ８の中心を１番目のショット領
域の中心位置に設定した状態で光軸ずれの量をモニタ
し、このモニタ結果とウエハ交換配置での光軸ずれの量
とのオフセットを予め求めて記憶しておく。そして、そ
の後の各ウエハの１番目のショット領域への露光時に
は、ウエハ交換配置でモニタされた光軸ずれの量からそ
のオフセットを差し引いた値を以て、１番目のショット
領域の露光位置に対して間接的に求めた光軸ずれの量と
して扱う。以上のような処理シーケンスを採用すること
により、光軸ずれの量の露光位置依存性もリアルタイム
ではないにしても、ショット領域毎に極力相殺された状
態で光軸ずれ補正が可能となる。

【００６７】Ｄ．ショット領域への露光中もモニタ及び
補正を行う方法例えば図１の光軸ずれモニタユニット２０での光軸ずれ
の量の検出、及び光軸ずれ補正系３５での光軸ずれの補
正が高速に実行できる場合には、図６（ａ）のウエハＷ
上の各ショット領域への走査露光中にも、例えば所定の
複数パルス毎に光軸ずれの量のモニタ結果を平均化し、
この結果を用いて光軸ずれを補正するようにしてもよ
い。これによって、光軸ずれの量を更に低減できること
がある。

【００６８】なお、上記の実施の形態では、ウエハ交換
配置では、レチクルステージ１３はセンタ位置にある
が、図６（ｂ）に示すように、レチクルステージ１３を
露光光ＩＬ１による照明領域６４に対する走査開始位置
に設定した状態（即ち、走査露光への待機状態）で、光
軸ずれの量のモニタを行うようにしてもよい。この場合
には、レチクルステージ１３を走査開始位置まで戻す必
要が無いため、スループットが更に向上する。

【００６９】なお、上記の実施の形態は、本発明をステ
ップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に適用した
ものであるが、本発明は一括露光型の露光装置（ステッ
パー）で露光本体部と露光光源とが別の床上に設置され
ているような場合にも適用することができる。また、本
発明は、露光本体部と露光光源とが同じ床面であって
も、異なる防振台上に設置されているような場合にも適
用できる。

【００７０】更に、本発明は露光エネルギービームとし
て、紫外光のみならず、Ｘ線や荷電粒子線等を使用する
露光装置にも適用できるのは明きらかである。このよう
に、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

【００７１】

【発明の効果】本発明の第１の露光方法によれば、露光
本体部とビーム源（露光光源）とを離して設置している
ような場合に、ビーム源から露光本体部に入射する露光
エネルギービーム（露光光）の光量が大きく低下するこ
とが無い利点がある。従って、高いスループットが得ら
れる。

【００７２】次に、本発明の第２の露光方法によれば、
露光本体部とビーム源とが離れて設置されている走査型
露光装置において、ビーム源から露光本体部に入射する
露光エネルギービームの光量が大きく低下することが無
く、高いスループットが得られる。これらの場合に、マ
スクのパターンは投影光学系を介して基板上に転写さ
れ、基板の中心と投影光学系の光軸とが実質的に一致す
るときのステージの位置を基準位置として、露光エネル
ギービームのずれ情報を検出する場合には、その基板の
全面で露光光の光量が大きく維持される。

【００７３】また、ステージが基板の受け渡し位置（又
は待機位置）に在るときに露光エネルギービームのずれ
情報を検出し、ステージが基板の受け渡し位置（又は待
機位置）に在るときとステージが基準位置に在るときと
の露光エネルギービームの変位情報、及び基準位置で検
出されたずれ情報に基づいて、露光エネルギービームの
調整を行うときには、スループットを低下させることな
く、基板（ウエハ）毎に高精度に光軸ずれを補正でき
る。

【００７４】次に、本発明の第３の露光方法によれば、
露光本体部とビーム源とが離れて設置されている露光装
置において、基板（ウエハ）の各ショット領域毎に露光
エネルギービーム（露光光）の光量をスループットを殆
ど低下させることなく補正できる利点がある。また、シ
ョット領域の露光中に露光エネルギービームの位置の計
測及び位置調整を継続して行うことによって、露光エネ
ルギービームの光量が更に高く維持できる。

【００７５】また、本発明の露光装置によれば、そのよ
うな露光方法を実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例で使用される投影露
光装置を示す断面図である、

【図２】図１中の光軸ずれ補正系３５を示す拡大斜視図
である。

【図３】（ａ）は図１中の光軸ずれモニタユニット２
０、及びその周辺の構成を示す拡大図、（ｂ）は撮像素
子５０の撮像面を示す図、（ｃ）は撮像素子４７の撮像
面を示す図である。

【図４】レチクルステージ、及びウエハステージの位置
による光軸ずれの量の変化を示す図である。

【図５】図１の状態に対してウエハステージ８の位置が
ずれた場合を示す要部の断面図である。

【図６】（ａ）は露光対象のウエハＷ上のショット配列
の一例を示す平面図、（ｂ）はレチクルステージが走査
開始位置にある状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１，２床４チャンバ５露光本体部６主制御系７定盤８ウエハステージＷウエハＲレチクル１１コラム１１ｄ支持部材１２投影光学系１３レチクルステージ１５照明光学系１６フライアイレンズユニット１９ビームスプリッタ２０光軸ずれモニタユニット２１，２４，５５窓部材２２光軸ずれ制御系２３ダクト３３エキシマレーザ光源３５光軸ずれ補正系３６ミラー３７支点３８Ｙ軸アクチュエータ３９Ｘ軸アクチュエータ４０Ｘハービング４１，４３回転モータ４２Ｙハービング４７，５０撮像素子４９縮小光学系５１シャッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光エネルギービームをマスクに照射
し、該マスクのパターンを基板上に転写する露光方法に
おいて、前記基板を載置するためのステージが所定の基準位置に
在るときに、前記露光エネルギービームのずれ情報を検
出し、該検出結果に基づいて前記露光エネルギービームの光軸
調整を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項２】前記マスクのパターンは投影光学系を介
して前記基板上に転写され、前記基板の中心と前記投影光学系の光軸とが実質的に一
致するときの前記ステージの位置を前記基準位置とし
て、前記露光エネルギービームのずれ情報を検出するこ
とを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】前記ステージが前記基板の受け渡し位置
に在るときに前記露光エネルギービームのずれ情報を検
出し、前記ステージが前記基板の受け渡し位置に在るときと前
記ステージが前記基準位置に在るときとの前記露光エネ
ルギービームの変位情報、及び前記基準位置で検出され
たずれ情報に基づいて、前記露光エネルギービームの光
軸調整を行うことを特徴とする請求項１記載の露光方
法。
【請求項４】マスクと基板とを同期移動しながら露光
エネルギービームを前記マスクに照射して、該マスクの
パターンを前記基板上に転写する露光方法において、前記マスクを載置するためのステージが所定の基準位置
に在るときに、前記露光エネルギービームのずれ情報を
検出し、該検出結果に基づいて前記露光エネルギービームの光軸
調整を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項５】前記マスクのパターンは投影光学系を介
して前記基板上に転写され、前記ステージに載置されたマスクの中心と前記投影光学
系の光軸とが実質的に一致するときの前記ステージの位
置を前記基準位置として、前記露光エネルギービームの
ずれ情報を検出することを特徴とする請求項４記載の露
光方法。
【請求項６】前記ステージが所定の待機位置に在ると
きに前記露光エネルギービームのずれ情報を検出し、前記ステージが前記待機位置に在るときと前記ステージ
が前記基準位置に在るときとの前記露光エネルギービー
ムの変位情報、及び前記基準位置で検出されたずれ情報
に基づいて、前記露光エネルギービームの光軸調整を行
うことを特徴とする請求項４記載の露光方法。
【請求項７】露光エネルギービームをマスクに照射
し、該マスクのパターンを基板上に転写する露光方法に
おいて、前記基板上の或る一つのショット領域に対する露光中に
前記露光エネルギービームのずれ情報を検出し、該検出結果に基づいて前記基板上の次の露光対象のショ
ット領域に対する露光の開始前に、前記露光エネルギー
ビームの光軸調整を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項８】前記次の露光対象のショット領域への露
光中に前記露光エネルギービームのずれ計測、及び光軸
調整を継続して行うことを特徴とする請求項７記載の露
光方法。
【請求項９】マスクに形成されたパターンを基板上に
転写する露光装置において、露光エネルギービームを発生するビーム源と、該ビーム源と異なるベース上に設置され、前記露光エネ
ルギービームのもとで前記マスクのパターンを前記基板
上に転写するための露光本体部と、前記露光エネルギービームの前記露光本体部に対するず
れ情報を検出する検出装置と、該検出結果に基づいて前記露光エネルギービームの光軸
を補正する補正装置と、前記露光本体部での動作に応じて、前記検出装置及び前
記補正装置の動作を制御する制御システムと、を有する
ことを特徴とする露光装置。