JP2004163366A

JP2004163366A - Measuring method, method and apparatus for holding substrate, and aligner

Info

Publication number: JP2004163366A
Application number: JP2002332185A
Authority: JP
Inventors: Keikai Harada; 継介原田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate holding apparatus capable of easily acquiring with precision the information regarding a substrate and the shape (planarity) of a holding surface that holds the substrate. <P>SOLUTION: A substrate holder PH holds a photosensitized substrate P, by placing it on a holding surface 1 that holds it. The substrate holder PH comprises a light-transmitting system 67, which is movable relative to a surface PS of the photosensitized substrate P and makes measurement light B irradiated, a light-receiving system 68 which detects a reflected light BB reflected on a rear surface PB facing the surface PS of the photosensitized substrate P, and a controller CONT that detects a contact information between the photosensitized substrate P and the holding surface 1, based on the light quantity of the reflected light BB received by the light-receiving system 68. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基板の表面状態を計測する計測方法、基板を保持する基板保持方法、基板を保持する基板保持装置及び露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示デバイスや半導体デバイスは、マスク上に形成されたパターンを感光性の基板上に転写する、いわゆるフォトリソグラフィの手法により製造される。このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置は、マスクを支持するマスクステージと基板を支持する基板ステージとを有し、マスクステージ及び基板ステージを逐次移動しながらマスクのパターンを投影光学系を介して基板に転写するものである。このうち、液晶表示デバイスを製造する際には、基板として大型のガラス基板が用いられ、表示領域の大型化の要求からマスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に基板上に転写する走査型露光装置が主に用いられる。露光装置ではガラス基板の表面（被露光面）位置を投影光学系の焦点深度内に納めつつ露光処理する必要がある。そのため、従来より、上記大型のガラス基板に対して露光処理を行うに際し、斜入射反射型のオートフォーカス検出系を用いて基板ステージの基板ホルダに載置されているガラス基板表面のマトリクス状の複数点におけるＺ軸方向の位置を予め検出し、この検出結果に基づいてガラス基板の表面形状データを求め、求めた表面形状データに基づいて、投影光学系の焦点深度内にガラス基板の表面位置が納まるようにガラス基板を支持する基板ステージの姿勢を調整しつつ走査露光処理が行われている。
【０００３】
ところで、ガラス基板の表面形状はこのガラス基板を保持する基板ホルダの保持面形状の影響を受ける。したがって、上記焦点深度内にガラス基板表面位置を効率良く納めるために基板ホルダの保持面形状（平面度）を予め求めておくことが効果的である。下記特許文献１には、基板の裏面で反射した反射光を検出することで基板ホルダの保持面形状を検出する技術が開示されている。また、下記特許文献２には、透明基板の表面位置を検出する際に裏面からの反射光が生じても広いダイナミックレンジで表面位置検出できる技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２３５３２０号公報
【特許文献２】
特開平５−２８３３１６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術はガラス基板の形状データを基板ホルダの保持面形状データとして代用する技術であるが、以下に述べる問題が生じる。
すなわち、ガラス基板は大型化に伴ってうねり（反りや波打ち状の凹凸変形）を発生しやすくなるが、ガラス基板にうねりが生じていると、ガラス基板の形状を基板ホルダの保持面形状に代用する方法では正確な保持面形状が得られなくなる。また、基板ホルダは多数の吸着穴を介してガラス基板を吸着保持する構成であるが、吸着むらによってもガラス基板にうねりが生じ、上述同様の問題が発生する。
【０００６】
また、基板ホルダは経時的に変形する場合があり、ガラス基板の大型化に伴って基板ホルダも大型化すると経時的な形状変化量は顕著となる。そのため、基板ホルダの保持面形状計測も定期的に行う必要が生じる。基板ホルダの保持面形状計測は、異なるガラス基板を用いて、あるいは異なる基板保持状態で行われる場合があり、個々のガラス基板でうねりの発生具合が異なっていたり、基板保持状態が異なっていると良好な計測再現性が得られず、保持面形状を精度良く計測することができない。
【０００７】
ガラス基板の形状データを代用せずに基板ホルダの保持面形状をオートフォーカス検出系で直接計測することも考えられるが、上述したように、基板ホルダの保持面は多数の吸着穴をはじめとする穴部を有しているとともに、低反射処理を施されているので、基板ホルダの保持面形状を直接計測することは困難である。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、基板や基板を保持する保持面の形状（平面度）に関する情報を容易に精度良く求めることができる計測方法、基板保持方法、基板保持装置及び露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、実施の形態に示す図１〜図１２に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の計測方法は、基板（Ｐ）を保持する保持面（１）に基板（Ｐ）を載置し、該基板（Ｐ）の表面状態を計測する計測方法において、基板（Ｐ）の表面（ＰＳ）に向けて相対的に移動可能な計測光（Ｂ）を照射し、基板（Ｐ）の表面（ＰＳ）と対向する裏面（ＰＢ）で反射した反射光（ＢＢ）の光量に基づいて、基板（Ｐ）と保持面（１）との接触状況を検出することを特徴とする。
また、本発明の基板保持方法は、基板（Ｐ）を保持する保持面（１）に基板（Ｐ）を載置し、該基板（Ｐ）を保持する基板保持方法において、基板（Ｐ）の表面（ＰＳ）に向けて相対的に移動可能な計測光（Ｂ）を照射し、基板（Ｐ）の表面（ＰＳ）と対向する裏面（ＰＢ）で反射した反射光（ＢＢ）の光量に基づいて、基板（Ｐ）と保持面（１）との接触状況を検出することを特徴とする。
本発明の基板保持装置（ＰＨ）は、基板（Ｐ）を保持する保持面（１）に基板（Ｐ）を載置し、該基板（Ｐ）を保持する基板保持装置において、基板（Ｐ）の表面（ＰＳ）に対して相対的に移動可能な計測光（Ｂ）を照射する照射部（６７）と、基板（Ｐ）の表面（ＰＳ）と対向する裏面（ＰＢ）で反射した反射光（ＢＢ）を検出する受光部（６８）と、受光部（６８）で受光した反射光（ＢＢ）の光量に基づいて、基板（Ｐ）と保持面（１）との接触情報を検出する検出部（ＣＯＮＴ）とを備えたことを特徴とする。
本発明の露光装置（ＥＸ）は、基板（Ｐ）に対してパターンを露光する露光装置において、基板（Ｐ）を保持する上記記載の基板保持装置（ＰＨ）を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、例えば基板や保持面にうねり等の変形が生じている場合、基板に対して保持面が接している部分（接触部）と接していない部分（非接触部）とが発生するが、接触部における基板の裏面からの反射光の光量と、非接触部における基板の裏面からの反射光の光量とは異なる値となる。そこで、基板に対して相対的に移動させつつ計測光を基板の表面に照射し、基板を透過して裏面で反射した反射光の光量を計測することで、基板と保持面との接触状況を検出することができる。そして、計測光の基板に対する照射位置情報と検出した接触状況とに基づいて接触部及び非接触部それぞれの発生位置情報を求めることができ、この求めた発生位置情報に基づいて保持面に対する基板の浮き状態や保持面の形状に関する情報を精度良く求めることができる。具体的には、前記検出した接触状況と、基板裏面と保持面との接触部に相当する基板表面での反射光の位置の計測値とに基づいて、保持面に対する基板の浮き状態や保持面の形状を精度良く測定できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の基板保持装置及び露光装置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の基板保持装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略斜視図であり、図２は概略構成図である。
図１及び図２において、露光装置ＥＸは、パターンが形成されたマスクＭを支持するマスクステージＭＳＴと、感光基板Ｐを基板ホルダ（基板保持装置）ＰＨを介して支持する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴに支持されたマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板ステージＰＳＴに支持されている感光基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、露光処理に関する動作制御を行う制御装置ＣＯＮＴと、制御装置ＣＯＮＴに接続された記憶装置ＭＲＹとを備えている。本実施形態において、投影光学系ＰＬは複数（７つ）の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇを有しており、照明光学系ＩＬも投影光学系の数及び配置に対応して複数（７つ）の照明系モジュールを有している。感光基板Ｐはガラス基板に感光剤（フォトレジスト）を塗布したものである。
【００１２】
ここで、本実施形態に係る露光装置ＥＸは、露光光ＥＬに対してマスクＭと感光基板Ｐとを同期移動して走査露光する走査型露光装置であって、所謂マルチレンズスキャン型露光装置を構成している。以下の説明において、投影光学系ＰＬの光軸方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に垂直な方向でマスクＭ及び感光基板Ｐの同期移動方向をＸ軸方向（第１の方向、走査方向）、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（第２の方向、非走査方向）とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりのそれぞれの方向をθＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。
【００１３】
照明光学系ＩＬは、不図示ではあるが、複数の光源と、複数の光源から射出された光束を一旦集合した後に均等分配して射出するライトガイドと、ライトガイドからの光束を均一な照度分布を有する光束（露光光）に変換するオプティカルインテグレータと、オプティカルインテグレータからの露光光をスリット状に整形するための開口を有するブラインドと、ブラインドを通過した露光光をマスクＭ上に結像するコンデンサレンズとを備えている。コンデンサレンズからの露光光は、マスクＭを複数のスリット状の照明領域で照明する。本実施形態における光源には水銀ランプが用いられ、露光光としては、不図示の波長選択フィルタにより、露光に必要な波長であるｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などが用いられる。
【００１４】
マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴは移動可能に設けられており、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向への長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向への所定距離のストロークとを有している。図２に示すように、マスクステージＭＳＴにはマスクステージ駆動部ＭＳＴＤが接続されており、マスクステージＭＳＴは、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤの駆動により、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。マスクステージ駆動部ＭＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。
【００１５】
図１に示すように、露光装置ＥＸは、マスクＭを支持するマスクステージＭＳＴのＸ軸方向における位置を検出するＸレーザ干渉計１０ｘと、マスクステージＭＳＴのＹ軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計１０ｙとを備えている。マスクステージＭＳＴの−Ｘ側の端縁にはＹ軸方向に延在するＸ移動鏡１１ｘが設けられ、−Ｙ側の端縁にはＸ移動鏡１１ｘに直交するようにＸ軸方向に延在するＹ移動鏡１１ｙが設けられている。Ｘ移動鏡１１ｘにはＸレーザ干渉計１０ｘが対向して配置されており、Ｙ移動鏡１１ｙにはＹレーザ干渉計１０ｙが対向して配置されている。Ｘレーザ干渉計１０ｘはＸ移動鏡１１ｘにレーザ光を照射しＸ移動鏡１１ｘとの距離を検出する。Ｙレーザ干渉計１０ｙはＹ移動鏡１１ｙにレーザ光を照射しＹ移動鏡１１ｙとの距離を検出する。レーザ干渉計１０ｘ、１０ｙの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計１０ｘ、１０ｙの検出結果に基づいて、マスクステージＭＳＴ（ひいてはマスクＭ）のＸ軸及びＹ軸方向における位置を求める。また、Ｘレーザ干渉計（もしくはＹレーザ干渉計）を複数設けておくことにより、マスクステージＭＳＴのθＺ方向の回転量を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計１０ｘ、１０ｙの出力からマスクステージＭＳＴの位置（姿勢）をモニタし、マスクステージ駆動部ＭＳＴＤを制御することでマスクステージＭＳＴを所望の位置（姿勢）に設定する。
【００１６】
マスクＭを透過した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれに入射する。投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは、マスクＭの照明領域に存在するパターン像を感光基板Ｐに投影露光するものであり、各照明系モジュールに対応して設けられている。図１に示すように、複数の投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇのうち、投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとが２列に千鳥状に配列されている。これら各投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇは照明系モジュールから射出しマスクＭを透過した複数の露光光ＥＬを透過させ、基板ステージＰＳＴに載置されている感光基板Ｐの表面（被露光面）ＰＳにマスクＭのパターン像を投影する。
【００１７】
感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴは基板ホルダＰＨを有しており、基板ホルダＰＨを介して感光基板Ｐを保持する。基板ステージＰＳＴは、マスクステージＭＳＴと同様に、一次元の走査露光を行うべくＸ軸方向に長いストロークと、走査方向と直交するＹ軸方向にステップ移動するための長いストロークとを有しており、図２に示すように、この基板ステージＰＳＴをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動する基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを備えている。基板ステージ駆動部ＰＳＴＤは制御装置ＣＯＮＴにより制御される。更に、基板ステージＰＳＴはＺ軸方向、及びθＸ、θＹ、θＺ方向にも移動可能となっている。
【００１８】
図１に示すように、露光装置ＥＸは、感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴのＸ軸方向における位置を検出するＸレーザ干渉計２０ｘと、基板ステージＰＳＴのＹ軸方向における位置を検出するＹレーザ干渉計２０ｙとを備えている。基板ステージＰＳＴの−Ｘ側の端縁にはＹ軸方向に延在するＸ移動鏡２１ｘが設けられ、−Ｙ側の端縁にはＸ移動鏡２１ｘに直交するようにＸ軸方向に延在するＹ移動鏡２１ｙが設けられている。Ｘ移動鏡２１ｘにはＸレーザ干渉計２０ｘが対向して配置されており、Ｙ移動鏡２１ｙにはＹレーザ干渉計２０ｙが対向して配置されている。Ｘレーザ干渉計２０ｘはＸ移動鏡２１ｘにレーザ光を照射しＸ移動鏡２１ｘとの距離を検出する。Ｙレーザ干渉計２０ｙはＹ移動鏡２１ｙにレーザ光を照射しＹ移動鏡２１ｙとの距離を検出する。レーザ干渉計２０ｘ、２０ｙの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴはレーザ干渉計２０ｘ、２０ｙの検出結果に基づいて、基板ステージＰＳＴ（ひいては感光基板Ｐ）のＸ軸及びＹ軸方向における位置を求める。また、Ｘレーザ干渉計（もしくはＹレーザ干渉計）を複数設けておくことにより、基板ステージＰＳＴのθＺ方向の回転量を求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、レーザ干渉計２０ｘ、２０ｙの出力から基板ステージＰＳＴの位置（姿勢）をモニタし、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを制御することで基板ステージＰＳＴを所望の位置（姿勢）に設定する。
【００１９】
図３は基板ホルダＰＨの平面図である。図３に示すように、基板ホルダＰＨは感光基板Ｐを保持する保持面１を有している。感光基板Ｐは保持面１に載置されるようになっている。また、保持面１にはチャック機構としての複数の吸着穴２が設けられている。吸着穴２は保持面１に一様に複数設けられており、これら吸着穴２のそれぞれは流路を介してバキューム装置（真空ポンプ）３に接続されている。バキューム装置３が駆動することにより、保持面１に載置された感光基板Ｐが吸着穴２により吸着保持される。
【００２０】
複数の吸着穴２は複数のエリアに分割されている。本実施形態において、複数の吸着穴２はエリアＡＲ１〜ＡＲ４の４つのエリアに分割されている。そして、これらエリアＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれに設けられている吸着穴２に対応して複数（４つ）のバキューム装置３が設けられている。なお、分割するエリアの数は４つに限らず任意の数でよい。複数のバキューム装置３それぞれの吸引動作は制御装置ＣＯＮＴに個別に制御されるようになっている。基板ホルダＰＨはこれら複数のエリアＡＲ１〜ＡＲ４に分割された吸着穴２（バキューム装置３）により、感光基板Ｐの裏面ＰＢを複数の部分に分割してチャックする。制御装置ＣＯＮＴは、バキューム装置３（エリア毎の吸着穴２）のそれぞれによる吸着力、吸着速度（単位時間あたりに吸引するガス量）、及び吸着動作を開始するタイミングを個別に制御可能である。したがって、保持面１に感光基板Ｐが載置された際、感光基板Ｐの裏面ＰＢは複数のエリアＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれで異なる吸着状態で吸着保持されるようになっている。
【００２１】
また、基板ホルダＰＨは、感光基板Ｐを保持面１に対して昇降するリフトピン（昇降部）４を備えている。リフトピン４は保持面１に対して出没可能に設けられており、感光基板Ｐの裏面（下面）ＰＢを支持して上昇及び下降可能に設けられている。リフトピン４は保持面１に設けられた穴部４Ａに配置可能となっている。本実施形態において、リフトピン４及びこれに対応する穴部４Ａは４箇所に設けられている。
【００２２】
図４はリフトピン４の昇降動作を示す模式図である。図４（ａ）に示すように、リフトピン４が感光基板Ｐの下面を支持しつつ保持面１より上昇することにより、感光基板Ｐは保持面１より上昇する。一方、図４（ｂ）に示すように、リフトピン４が保持面１より下降して穴部４Ａに配置されることにより、リフトピン４に支持されていた感光基板Ｐは保持面１に載置される。
【００２３】
なお、基板ホルダＰＨに対する感光基板Ｐのロード及びアンロードはリフトピン４を介して行われる。基板ホルダＰＨに感光基板Ｐをロードする際には、まず、基板ホルダＰＨよりリフトピン４が上昇するとともに、感光基板Ｐを保持して搬送可能な不図示の搬送装置が基板ホルダＰＨの保持面１より高く上昇したリフトピン４の先端に感光基板Ｐを載置する。次いで、搬送装置が基板ホルダＰＨより退避する。そしてリフトピン４が下降することにより、感光基板Ｐは基板ホルダＰＨの保持面１に保持される。ここで、リフトピン４の先端には吸着部（真空吸着孔）が設けられており、リフトピン４は感光基板Ｐの下面を吸着保持する。そして、保持面１に載置された感光基板Ｐは吸着穴２に吸着保持される。一方、基板ホルダＰＨから感光基板Ｐをアンロードする際には、吸着穴２による感光基板Ｐに対する吸着が解除されるとともに、リフトピン４が上昇し感光基板Ｐと基板ホルダＰＨの保持面１とを離間する。そして、基板ホルダＰＨと離間した感光基板Ｐに対して搬送装置がアクセスし、感光基板Ｐの下面を支持して水平方向に移動することにより、感光基板Ｐは基板ホルダＰＨからアンロードされる。
【００２４】
基板ホルダＰＨの保持面１は低反射表面処理されている。具体的には、保持面１には、例えばブラックアルマイトなど低反射性を有する材料層（皮膜）が設けられている。なお、低反射表面処理として、ブラックアルマイトに限らず、低反射性を有する黒色材料あるいは黒色以外の有色材料からなる皮膜を設けるようにしてもよい。また、低反射表面処理としては、低反射性を有する材料からなる皮膜を設ける以外に、例えば、保持面１を粗面にする処理であってもよい。表面を粗く形成することにより照射された光は散乱し、これにより粗面からなる低反射処理面はこの低反射処理面以外の部分に比べて低反射性を有する。また、本実施形態ではリフトピン４及び穴部４Ａの数は４つであるが、感光基板Ｐを昇降可能であれば任意に設定可能である。
【００２５】
図１及び図２に戻って、２列に配置されている投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間には、感光基板Ｐに対向し、この感光基板ＰのＺ軸方向における位置を検出する基板側オートフォーカス検出系（ＡＦ検出系）６０と、マスクＭに対向し、このマスクＭのＺ軸方向における位置を検出するマスク側オートフォーカス検出系７０とが設けられている。基板側ＡＦ検出系６０及びマスク側ＡＦ検出系７０のそれぞれは、Ｙ軸方向に複数並んで配置されている。ここで、複数の基板側ＡＦ検出系６０及びマスク側ＡＦ検出系７０は、図１に示すようにハウジングＨに支持されてユニット化されている。以下の説明において、ハウジングＨに支持されたＡＦ検出系６０、７０、及びアライメント系ＡＬを、適宜「オートフォーカスユニット（ＡＦユニット）」と称する。
【００２６】
図５はＡＦユニットＵの斜視図である。図５に示すように、基板側ＡＦ検出系６０（６０ａ〜６０ｇ）は、非走査方向であるＹ軸方向に複数、本実施形態では７つ並んで設けられている。複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｄのそれぞれはＹ軸方向に等間隔で並んで配置されている。７つの基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇは、２列に配置されている投影光学系ＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、投影光学系ＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間において、この投影光学系ＰＬａ〜ＰＬｇの投影領域の並び方向に沿うように配置されている。基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇは、基板ステージＰＳＴに支持された感光基板Ｐに対向する位置に設けられており、感光基板Ｐの露光面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。
【００２７】
基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれの検出結果は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板ＰのＺ軸方向における位置を求める。更に、基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇはＹ軸方向において２次元的に配置されているので、制御装置ＣＯＮＴは複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの検出結果に基づいて、感光基板ＰのθＸ方向における姿勢を求めることができる。なお、複数の基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇをＸ軸方向にずらして配置することにより、制御装置ＣＯＮＴは感光基板ＰのθＹ方向における姿勢を求めることもできる。制御装置ＣＯＮＴは、求めたＺ軸方向における位置、及びθＸ（θＹ）方向における姿勢に基づいて、基板ステージ駆動部ＰＳＴＤを駆動し、感光基板ＰのＺ軸方向における位置の調整、及びθＸ（θＹ）方向における姿勢の調整、すなわちレベリング調整を行う。
【００２８】
また、ＡＦユニットＵには、複数のマスク側ＡＦ検出系７０（７０ａ〜７０ｄ）が設けられている。本実施形態において、マスク側ＡＦ検出系は７０ａ〜７０ｄの４つ設けられている。マスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄは、マスクステージＭＳＴに支持されたマスクＭに対向する位置に設けられており、マスクＭのパターン形成面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。複数のマスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄのそれぞれはＹ軸方向に等間隔で並んで配置されている。
【００２９】
図６は基板側ＡＦ検出系６０ａを示す概略構成図である。なお、他の基板側ＡＦ検出系６０ｂ〜６０ｇ、及びマスク側ＡＦ検出系７０ａ〜７０ｄも、ＡＦ検出系６０ａと同等の構成である。
図６に示すように、ＡＦ検出系６０ａは、ＡＦ用計測光Ｂを射出するＬＥＤからなるＡＦ用光源６１と、光源６１から射出した計測光Ｂが入射される送光レンズ系６２と、送光レンズ系６２を通過した光を、計測対象である感光基板Ｐ（あるいはマスクＭ）に斜め方向から導くミラー６３と、ミラー６３を介して照射された計測光Ｂに基づき感光基板Ｐで発生した反射光を受光レンズ系６５に導くミラー６４と、受光レンズ系６５を通過した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）６６とを備えている。送光レンズ系６２は、計測光Ｂを例えばスリット状に整形してから感光基板Ｐに照射する。そして、計測対象である感光基板ＰのＺ軸方向における位置がΔＺ変位すると、斜め方向から照射されたスリット状の計測光は、撮像素子６６におけるＸ軸方向における結像位置をΔＸ変位させる。撮像素子６６の撮像信号は制御装置ＣＯＮＴに出力され、制御装置ＣＯＮＴは撮像素子６６による撮像位置の基準位置に対する変位量ΔＸに基づいて感光基板ＰのＺ軸方向における変位量ΔＺを求める。ここで、受光レンズ系６５の入射面から射出面側への倍率がＮ倍に設定されていると、撮像素子６６は感光基板Ｐの変位ΔＺに対してＮ倍の感度で検出可能となる。
【００３０】
上記ＡＦ検出系６０ａでは、光源６１、送光レンズ系６２、及びミラー６３がＡＦ検出系の送光系（照射部）６７を構成しており、ミラー６４、受光レンズ系６５、及び撮像素子６６がＡＦ検出系の受光系（受光部）６８を構成している。受光系６８（撮像素子６６）は計測光（反射光）の結像位置に関する情報を検出可能であるとともに、計測光（反射光）の光量に関する情報を検出可能である。そして、基板ステージＰＳＴの移動により送光系６７は感光基板Ｐの表面ＰＳに対して相対移動しつつ計測光Ｂを入射角αの斜め方向から照射する。感光基板Ｐに照射された計測光Ｂは感光基板Ｐの表面ＰＳ及び表面ＰＳに対向する裏面ＰＢで反射する。受光系６８は感光基板Ｐの表面ＰＳでの反射光ＢＳ及び裏面ＰＢでの反射光ＢＢを受光可能である。受光系６８（撮像素子６６）の受光結果は制御装置ＣＯＮＴに出力される。検出部としての制御装置ＣＯＮＴは受光系６８の受光結果のうち、反射光ＢＢの光量に基づいて、感光基板Ｐと保持面１との接触情報を検出するようになっている。
【００３１】
ここで、表面反射光ＢＳと裏面反射光ＢＢとは同時に発生するが、予め受光系６８に入射する位置を求めておくことによりこれら反射光ＢＳ、ＢＢを判別することができる。また、両反射光ＢＳ、ＢＢは強度（光量）が異なるため容易に判別できる。
【００３２】
なお、光源６１は複数のＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇ（７０ａ〜７０ｄ）のそれぞれに設ける構成でもよいし、１つの光源６１から射出された光を複数のライドガイド（光ファイバ）で分岐し、この分岐した複数の光を複数のＡＦ検出系のそれぞれに供給する構成としてもよい。また、ＡＦ用計測光も感光基板Ｐのレジストに対して非感光性であることが望ましく、光源６１より射出された光のうち、特定の波長の光をカットするフィルタを、光源６１と感光基板Ｐとの間の光路上に設ける構成としてもよい。
【００３３】
図７はＹ軸方向に複数並んで設けられた基板側ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇによる感光基板Ｐ上における計測点を示す模式図である。制御装置ＣＯＮＴは、ＡＦユニットＵに対して感光基板Ｐを支持する基板ステージＰＳＴ（基板ホルダＰＨ）をＹ軸方向に移動しながら、ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれで感光基板ＰのＹ軸方向における複数点でＡＦ検出動作を行う。これにより、図７に示す「＋」のように、ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇによる感光基板Ｐ上における計測点、すなわち感光基板Ｐの表面ＰＳに対する計測光Ｂの照射位置Ｆ１は例えばマトリクス状に設定される。ここで、計測光Ｂの照射位置Ｆ１のＸＹ座標は、基板ステージＰＳＴに設けられたレーザ干渉計の検出結果及び複数並んだＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇの基準位置に対する設置位置に基づいて特定される。換言すれば、計測光Ｂの表面ＰＳでの反射光ＢＳのＸＹ座標における位置はレーザ干渉計により計測される。そして、このレーザ干渉計による反射光ＢＳの位置を計測した計測値は制御装置ＣＯＮＴに出力される。
【００３４】
ここで、ＡＦ検出系６０（６０ａ〜６０ｇ）の送光系６７による計測光Ｂの照射位置Ｆ１あるいは後述する裏面ＰＢでの計測光Ｂの反射位置Ｇ１（すなわち計測点）は、基板ホルダＰＨの保持面１に設けられた吸着穴２やリフトピン４を配置する穴部４Ａなどの穴部以外の部分（保持面１の平坦部分）に設定されている。つまり、制御装置ＣＯＮＴは、保持面１の設計値上における形状データに基づいて、計測光Ｂが穴部に照射されないように計測光Ｂを照射する照射位置を設定する。これにより、裏面ＰＢで反射した反射光ＢＢは穴部の形状の影響を受けることなく受光系６８に向かって反射する。なお、連続的に照射しておいて、穴部の計測値を採用しないようにしてもよい。
【００３５】
次に、上述した構成を有する露光装置ＥＸにより感光基板Ｐ及び基板ホルダＰＨの表面状態を計測する方法について図８のフローチャート図を参照しながら説明する。
まず、基板ホルダＰＨに対して感光基板Ｐがロードされ、感光基板Ｐの裏面ＰＢに対して基板ホルダＰＨの保持面１が接触する。感光基板Ｐが基板ホルダＰＨにロードされたら、制御装置ＣＯＮＴはバキューム装置３を駆動し、所定の吸着条件（保持条件）で感光基板Ｐを基板ホルダＰＨの保持面１に吸着保持する（ステップＳ１）。
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐを保持した基板ホルダＰＨ（基板ステージＰＳＴ）をＡＦユニットＵに対してＹ軸方向に移動しつつ、ＡＦ検出系６０ａ〜６０ｇのそれぞれの送光系６７より計測光Ｂを感光基板Ｐの表面ＰＳに対して斜め方向から照射する（ステップＳ２）。
感光基板Ｐの表面ＰＳに対してＹ軸方向に相対移動しつつ照射された計測光Ｂは、感光基板Ｐの表面ＰＳで反射するとともに感光基板Ｐを透過して裏面ＰＢで反射する。表面ＰＳで反射した表面反射光ＢＳ及び裏面ＰＢで反射した裏面反射光ＢＢは受光系６８に受光される（ステップＳ３）。
【００３６】
ここで、感光基板Ｐの表面ＰＳに対してＹ軸方向に相対移動しながら計測光Ｂを照射した際、受光系６８で受光される表面反射光ＢＳの光量は大きく変化しないが、例えば感光基板Ｐや基板ホルダＰＨの保持面１にうねり等の変形が生じていると、受光系６８で受光される裏面反射光ＢＢの光量が変化する。すなわち、図９に示すように、感光基板Ｐや基板ホルダＰＨの保持面１の変形に基づき、感光基板Ｐの裏面ＰＢに対して保持面１が接している部分である接触部Ｃ１と、接していない部分である非接触部Ｃ２とが発生した場合、非接触部Ｃ２における感光基板Ｐの裏面ＰＢでの裏面反射光ＢＢ２（図９（ａ）参照）と、接触部Ｃ１における感光基板Ｐの裏面ＰＢでの裏面反射光ＢＢ１（図９（ｂ）参照）との受光系６８で受光される光量は異なる値となる。これは、感光基板Ｐの裏面ＰＢにおける光反射率が接触部Ｃ１と非接触部Ｃ２とで異なるためである。すなわち、接触部Ｃ１における感光基板Ｐの裏面ＰＢでの光反射率は基板ホルダＰＨの材質や表面状態に基づくものであるのに対して、非接触部Ｃ２における感光基板Ｐの裏面ＰＢでの光反射率は感光基板Ｐの裏面ＰＢと基板ホルダＰＨの保持面１との間に存在する気体に基づくものであるため、光反射率が異なる。制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐに対してＡＦ検出系６０を相対移動させつつ計測光Ｂを感光基板Ｐの表面ＰＳに照射し、感光基板Ｐを透過して裏面ＰＢで反射した裏面反射光ＢＢの光量を受光系６８で計測することで、感光基板Ｐと保持面１との接触状況を検出する（ステップＳ４）。
すなわち、制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐに対して相対移動しつつ計測光Ｂを照射し、裏面反射光ＢＢの光量変化に基づいて、感光基板Ｐの裏面ＰＢと基板ホルダＰＨの保持面１との接触部Ｃ１及び非接触部Ｃ２を検出する。
【００３７】
また、制御装置ＣＯＮＴは、計測光Ｂを照射して表面ＰＳの照射位置Ｆ１で反射した表面反射光ＢＳに基づいて検出した各照射位置Ｆ１のそれぞれにおける表面ＰＳの高さ位置（Ｚ軸方向における位置）を、レーザ干渉計の計測値に基づいてＸＹ座標に対応付けして記憶装置ＭＲＹに記憶する。
更に、制御装置ＣＯＮＴは、裏面反射光ＢＢに基づいて検出した裏面ＰＢの高さ位置（Ｚ軸方向における位置）を、レーザ干渉計の計測値に基づいてＸＹ座標に対応付けして記憶装置ＭＲＹに記憶する。
【００３８】
なお、記憶装置ＭＲＹには、接触部Ｃ１における感光基板Ｐの裏面ＰＢでの光反射率と、非接触部Ｃ２における感光基板Ｐの裏面ＰＢでの光反射率とに関する情報が予め記憶されている。この光反射率に関する情報は例えば予め実験により求めることができる。制御装置ＣＯＮＴは、感光基板Ｐの裏面反射光ＢＢの光量検出結果と記憶装置ＭＲＹに記憶されている前記情報とに基づいて、接触部Ｃ１と非接触部Ｃ２との判別を行うことができる。一方、光反射率に関する情報は、保持面１の材質や表面状態（表面粗さ）、あるいは感光基板Ｐの材質等に基づいて理論的に求めることもできる。
【００３９】
次に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ４で求めた感光基板Ｐと保持面１との接触状況に基づいて、感光基板Ｐと保持面１との単位面積当たりの接触部Ｃ１の割合である接触率を求める（ステップＳ５）。
この場合、制御装置ＣＯＮＴは各エリアＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれに関して接触率を求める。
【００４０】
次いで、制御装置ＣＯＮＴは、求めた接触率と予め設定されているしきい値とを比較し、求めた接触率がしきい値以上であるかどうかを判別する（ステップＳ６）。
ここで、上記しきい値は、走査露光のために移動する基板ステージＰＳＴと感光基板Ｐとが位置ずれを起こさない程度に充分に吸着保持された状態の接触率であって予め実験的に求められている。あるいは、しきい値は、感光基板Ｐの重量や面積、あるいは走査露光する際の基板ステージＰＳＴの移動速度（加速度）に応じて設定される。そして、求めた接触率がしきい値以上であれば、感光基板Ｐは保持面１に対して充分に保持されている状態であり、一方、求めた接触率がしきい値以下であれば、感光基板Ｐは保持面１に充分に保持されていない状態である。しきい値に関する情報は記憶装置ＭＲＹに予め記憶されており、制御装置ＣＯＮＴは求めた接触率と記憶されているしきい値とを比較する。
【００４１】
ステップＳ６において、接触率がしきい値以下であると判断したら、すなわち接触状況が良好でないと判断したら、制御装置ＣＯＮＴは基板ホルダＰＨによる感光基板Ｐに対する保持状況を保持面１で変化させる（ステップＳ７）。
例えば、図１０（ａ）の模式図に示すように、感光基板Ｐと保持面１との接触率が低くて所定量（しきい値以上）接触していない場合には、制御装置ＣＯＮＴは、チャック機構である吸着穴２による吸着動作を再実行する。吸着動作の再実行は、ステップＳ１における吸着条件とは異なる条件で行う。具体的には、感光基板Ｐに対する吸着力又は吸着速度を変更する。あるいは、各エリアＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれに設けられている吸着穴２による吸着動作を、各エリア毎に異なるタイミングで開始するように設定してもよい。あるいは、図４を用いて説明したリフトピン４で感光基板Ｐを保持面１より昇降し、基板ホルダＰＨの保持面１に対する載置動作の再実行を行った後、吸着穴２による吸着動作を再実行するようにしてもよい。
【００４２】
ここで、各エリアＡＲ１〜ＡＲ４の吸着条件は個別に設定可能であるため、これら各エリアＡＲ１〜ＡＲ４の吸着条件を変更することにより、制御装置ＣＯＮＴは保持面１と感光基板Ｐ全体との接触分布を調整することができる。そして、しきい値は各エリアＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれに関して設定され、接触率は各エリアＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれに関して個別に求められるため、これら各エリアＡＲ１〜ＡＲ４の吸着条件を変更して各エリアＡＲ１〜ＡＲ４のそれぞれの接触率をしきい値以上にすることにより、制御装置ＣＯＮＴは保持面１と感光基板Ｐ全体との接触分布を均一にできる。例えば、図１０（ｂ）に示すように、エリアＡＲ１に相当する感光基板Ｐの一部分のみが所定量接触していない場合には、この接触していないエリアＡＲ１に位置する吸着穴２の吸着動作のみを再実行する構成としてもよい。もちろん、図１０（ｂ）に示す状態であっても、全てのエリアＡＲ１〜ＡＲ４毎に吸着動作を再実行するようにしてもよい。この場合、各エリアＡＲ１〜ＡＲ４それぞれの吸着条件は個別に設定される。これにより、制御装置ＣＯＮＴは感光基板Ｐと保持面１との接触分布を均一に設定できる。
【００４３】
基板ホルダＰＨによる保持状況が変更されたら、ステップＳ２に戻り、感光基板Ｐと保持面１との接触状況の検出が再度実行される。そして、図１０（ｃ）に示すように、感光基板Ｐと保持面１との接触率が各エリアＡＲ１〜ＡＲ４毎にしきい値以上になるまで処理が繰り返される。ここで、しきい値以上の接触率が得られる最適な吸着力や用いる吸着穴、すなわち、最適吸着条件は記憶装置ＭＲＹに記憶される。
【００４４】
なお、ここでは感光基板Ｐと保持面１との接触率を求める場合について説明したが、接触面積を求める構成であってもよい。そして、接触率がしきい値以上でなくでも、充分に大きい接触面積を有する接触部Ｃ１が存在すれば、良好な接触状態が得られていると判断してもよい。制御装置ＣＯＮＴは、接触面積のしきい値と計測した接触面積とを比較し、感光基板Ｐと保持面１との保持状況を調整する。
【００４５】
なお、上記しきい値は、感光基板Ｐに対して充分な保持力を発揮するように設定された下限値であるが、保持力（吸着力）が強すぎたり、吸着力分布が偏っていると、たとえ上記しきい値以上であっても、感光基板Ｐが撓んだりする不都合が生じる。したがって、接触率や接触面積の上限値を予め設定し、この上限値と接触率（接触面積）とを比較し、比較した結果に基づいて接触率（接触面積）が前記上限値以下で接触分布が均一になるように、感光基板Ｐに対する保持状況を変更するようにしてもよい。
【００４６】
一方、ステップＳ６において、接触率がしきい値以上であると判断したら、すなわち接触状況が良好であると判断したら、制御装置ＣＯＮＴは基板ホルダＰＨの保持面１の形状測定を開始する。まず、制御装置ＣＯＮＴは、照射位置Ｆ１に計測光Ｂを照射した際の接触部Ｃ１における裏面ＰＢで反射した反射位置Ｇ１のＸＹ座標を求める（ステップＳ８）。
【００４７】
図１１は計測光Ｂの照射位置Ｆ１と接触部Ｃ１における裏面ＰＢでの反射光ＢＢの反射した反射位置Ｇ１との位置関係を示す図である。
ここで、本実施形態において、基板ホルダＰＨの保持面形状の測定は感光基板Ｐの表面形状を代用する構成である。ところが、非接触部Ｃ２に対応する（ＸＹ座標において非接触部Ｃ２と同じ座標を有する）表面ＰＳの高さ位置（Ｚ軸方向における位置）情報を用いて保持面形状を求めようとすると精度良く満足な結果が得られない。したがって、接触部Ｃ１に対応する（ＸＹ座標において接触部Ｃ１と同じ座標を有する）表面ＰＳの高さ位置情報のみを選択的に用いて、具体的には、反射位置Ｇ１と同じＸＹ座標を有する表面ＰＳでの位置Ｆ２における高さ位置情報を用いて基板ホルダＰＨの保持面形状を求める。制御装置ＣＯＮＴは、非接触部Ｃ２に対応する表面ＰＳには計測光Ｂを照射しないで接触部Ｃ１に対応する表面ＰＳのみに計測光Ｂを選択的に照射し、このときの表面反射光ＢＳの受光結果に基づいて保持面形状を測定する。なお、非接触部Ｃ２に対応する表面ＰＳに計測光Ｂを照射してもよいが、その際に得られた高さ位置情報は記憶しないようにしてもよい。
【００４８】
接触部Ｃ１を検出するために照射した計測光Ｂの表面ＰＳにおける照射位置Ｆ１のＸＹ座標はレーザ干渉計により計測されている。本実施形態では感光基板Ｐの表面ＰＳに対して斜め方向から計測光Ｂを照射している。制御装置ＣＯＮＴは、表面ＰＳに対する計測光Ｂの入射角度、感光基板Ｐの厚み、及び感光基板Ｐの屈折率に基づいて感光基板Ｐと保持面１との接触位置Ｇ１のＸＹ座標を求める。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、表面ＰＳに対する計測光Ｂの照射位置Ｆ１と裏面ＰＢでの反射位置Ｇ１（すなわち位置Ｆ２）との距離Ａを求め、求めた距離Ａと照射位置Ｆ１とから位置Ｆ２（Ｇ１）の座標を求める。距離Ａは、計測光Ｂが表面ＰＳで反射する位置Ｆ１と、計測光Ｂが感光基板Ｐを透過して裏面ＰＢで反射する位置Ｇ１とを、それぞれ基板ホルダＰＨの保持面１に投影した位置の相対距離（相対位置）である。そして、距離Ａは、
Ａ＝ｔ×ｔａｎ（ｓｉｎ^−１（（ｓｉｎα）／ｎ） …（１）
但し、ｎ：感光基板Ｐの屈折率、
ｔ：感光基板Ｐの厚さ、
α：感光基板Ｐに対する計測光Ｂの入射角、
である。
制御装置ＣＯＮＴは、求めた距離Ａに基づき、接触部Ｃ１を求めるために照射した計測光Ｂの照射位置Ｆ１を補正し、保持面１の形状を計測するために照射する計測光Ｂ’の補正照射位置Ｆ２を求める。
【００４９】
制御装置ＣＯＮＴは、上記照射位置補正を複数の接触部Ｃ１（反射位置Ｇ１）のそれぞれに対して行い、複数の補正照射位置Ｆ２を設定する。そして、制御装置ＣＯＮＴは照射位置Ｆ１に対して距離Ａだけずれた複数の補正照射位置Ｆ２のそれぞれに対して計測光Ｂ’を照射する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは基板ステージＰＳＴを距離Ａだけステップ移動し、計測光Ｂ’を照射する。制御装置ＣＯＮＴは、補正照射位置Ｆ２に対して照射された計測光Ｂ’の表面反射光ＢＳを受光系６８で受光し、補正照射位置Ｆ２それぞれの高さ位置を求める（ステップＳ９）。
制御装置ＣＯＮＴは、このとき照射した計測光Ｂ’の表面ＰＳの補正照射位置Ｆ２での反射光ＢＳの位置をレーザ干渉計の計測値に基づいてＸＹ座標に対応付けして求めるとともに、補正照射位置Ｆ２で反射した反射光ＢＳに基づいて、各照射位置Ｆ２のそれぞれにおける表面ＰＳの高さ位置をＸＹ座標に対応付けて記憶装置ＭＲＹに記憶する。
【００５０】
制御装置ＣＯＮＴは、記憶装置ＭＲＹに記憶されている情報のうち、ステップＳ４で求めた各照射位置Ｆ１のそれぞれにおける接触状況、及びステップＳ９で求めた各照射位置Ｆ２のそれぞれにおける表面高さ位置に基づいて、感光基板Ｐの表面形状を求める（ステップＳ１０）。
制御装置ＣＯＮＴは得られた形状データの傾斜成分（最小自乗平面の傾き）を差し引くことにより表面形状データを求め、得られた最大値と最小値との差を平面度とする。
【００５１】
更に、制御装置ＣＯＮＴは、ステップＳ９で計測した、補正照射位置Ｆ２に対して照射した計測光Ｂの表面反射光ＢＳに基づいて感光基板Ｐの表面形状を求め、これを保持面形状とする（ステップＳ１１）。
すなわち、表面ＰＳにおいて接触部Ｃ１（反射位置Ｇ１）と同じ座標を有する補正照射位置Ｆ２のそれぞれの高さ位置に基づいて導出した表面形状データを、基板ホルダＰＨの保持面形状データに採用する。そして、制御装置ＣＯＮＴは得られた形状データの傾斜成分（最小自乗平面の傾き）を差し引くことにより保持面形状データを求め、得られた最大値と最小値との差を平面度とする。
【００５２】
更に、制御装置ＣＯＮＴは、接触部Ｃ１及び非接触部Ｃ２の位置から、保持面１に対する感光基板Ｐの浮き状態を求めることができる。あるいは、制御装置ＣＯＮＴは、求めた基板ホルダＰＨの保持面形状と、ステップＳ４において求めた裏面ＰＢの高さ位置（あるいはステップＳ１０で求めた基板表面ＰＳの形状）とから、保持面１に対する感光基板Ｐの浮き状態を求めることもできる。
【００５３】
感光基板Ｐの表面形状（平面度）及び基板ホルダＰＨの保持面形状（平面度）の測定が終了したら、感光基板Ｐの表面を投影光学系ＰＬの焦点深度内に納めつつ露光処理が行われる。ここで、感光基板Ｐを順次交換しながら露光処理する際には、ステップＳ７で設定され記憶装置ＭＲＹに記憶されている最適吸着条件（最適保持条件）に基づいて感光基板Ｐに対する保持条件が設定される。そして、この最適保持条件で感光基板Ｐが基板ホルダＰＨに保持された状態で露光処理が行われる。
【００５４】
基板ホルダＰＨが経時的に変形する場合、感光基板Ｐの保持面形状計測は定期的に行われる。そして、この定期的に取得される保持面形状計測データは、保持面形状履歴情報として記憶装置ＭＲＹに記憶される。
【００５５】
以上説明したように、接触部Ｃ１における感光基板Ｐの裏面ＰＢからの反射光ＢＢ（ＢＢ１）の光量と、非接触部Ｃ２における感光基板Ｐの裏面ＰＢからの反射光ＢＢ（ＢＢ２）の光量との違いを利用することにより、感光基板Ｐと保持面１との接触状況を検出することができる。そして、接触状況を検出するための計測光Ｂの表面ＰＳでの反射光ＢＳの位置をレーザ干渉計で計測することにより、この計測値に基づいて接触部Ｃ１及び非接触部Ｃ２それぞれの座標を特定できる。そして、この座標を特定された接触部Ｃ１及び非接触部Ｃ２に基づいて、保持面１に対する感光基板Ｐの浮き状態を測定したり保持面１の形状を測定できる。
【００５６】
また、保持面１に対して浮いた領域である非接触部Ｃ２に対応する基板表面の高さ位置を用いて基板ホルダＰＨの保持面形状を導出すると、保持面形状を精度良く求めることができないが、保持面１に対して保持された領域である接触部Ｃ１に対応する基板表面の高さ位置を用いることにより、基板ホルダＰＨの保持面形状を精度良く求めることができる。
【００５７】
しきい値を設定して接触部Ｃ１の接触率を増やしたことにより、基板保持が安定するとともに、基板ホルダＰＨの保持面形状を計測する際の計測点である照射位置Ｆ２（接触部Ｃ１）の数を増やすことができる。したがって、保持面形状測定を精度良く行うことができる。
【００５８】
基板ホルダＰＨの保持面形状計測を定期的に行い、保持面形状履歴情報を求めることにより、基板ホルダＰＨの経時的な変形量及び形状を推測することができる。したがって、露光処理前に計測した基板ホルダＰＨの保持面１の平面度が、前記推測される形状に対して大きく異なる場合には、例えば、感光基板Ｐと保持面１との間に塵埃が挟まった、あるいは基板ホルダＰＨが熱などの作用により大きく変形したといったことを想定でき、平面度が焦点深度を満足しない原因を容易に特定でき、適切な処置を迅速に行うことができる。
【００５９】
なお、本実施形態では、（１）式を用いて照射位置Ｆ１から補正照射位置Ｆ２を求め、この補正照射位置Ｆ２に照射した計測光Ｂの反射光ＢＳに基づいて保持面形状を求める構成であるが、補正照射位置Ｆ２に対する計測光Ｂの照射を行わずに、反射位置Ｇ１（接触部Ｃ１）からの裏面反射光ＢＢに基づいて保持面形状を求めることもできる。一方、本実施形態のように、反射位置Ｇ１及び補正照射位置Ｆ２それぞれの反射光を計測することにより、同一座標における基板表面高さ位置及び保持面高さ位置を求めることができる。更に、求めた基板表面高さ位置と保持面高さ位置との差を求めることにより基板厚さを求めることができる。
【００６０】
また、距離Ａが一定である場合には、互いの相対位置が予め一義的に決まっている第１の計測光及び第２の計測光を位置Ｆ１及び位置Ｆ２のそれぞれに対して照射するようにしてもよい。こうすることにより、位置Ｆ１に対して計測光Ｂを照射した後、位置Ｆ２に対して計測光Ｂを照射するためのステップ移動動作が不要になるため、スループットが向上する。
【００６１】
なお、本実施形態では、最適吸着条件となるように、感光基板Ｐと保持面１との接触状況の検出結果に基づいて、吸着動作の再実行や載置動作の再実行を行う構成であるが、例えば、接触率は低いが接触分布はほぼ均一である場合には、吸着力は不十分であるが感光基板Ｐの吸着力分布に起因する撓みの発生は抑えられている状態であるので、検出した接触状況に応じて、例えば基板ステージＰＳＴの走査速度（加速度）を低減することで露光処理を行うことができる。逆に、感光基板Ｐに対する吸着力や接触分布が非常に良好であれば（しきい値に対して充分に大きい値であれば）、走査速度（加速度）を上昇してスループットを向上することができる。すなわち、検出した接触状況に応じて、露光処理動作を再設定する構成とすることができる。
【００６２】
なお、感光基板Ｐの表面にはフォトレジスト等の感光剤層が形成されているが、通常、感光剤層の厚さは基材であるガラス基板に対して充分に薄い（例えば１／１０００程度）ので、平面度計測に与える感光剤層の影響は無視しても差し支えないが、より厳密な平面度計測を行うために、感光剤層の厚さ及び屈折率を考慮して上記（１）式を補正してもよい。
【００６３】
なお、本実施形態では、計測光Ｂと感光基板Ｐとを相対移動しつつ感光基板Ｐに対して計測光Ｂを照射し、裏面ＰＢで反射した反射光ＢＢの光量変化に基づいて接触部Ｃ１及び非接触部Ｃ２を求める構成であり、上述したように、予め求められている光反射率に関する情報に基づいて、接触部Ｃ１及び非接触部Ｃ２を特定する構成である。したがって、予め求められている光反射率に対して異常な光反射率に基づく光量を受光系６８で受光した場合、感光基板Ｐと基板ホルダＰＨとの間に異物や汚れが存在していること検出することができる。
【００６４】
なお、本実施形態におけるチャック機構は吸着穴２であるが、感光基板Ｐとの接触面積を少なくした突起を多数用いて保持面を形成するピンチャックであっても、本発明を適用可能である。
【００６５】
なお、上記実施形態における露光装置ＥＸは、互いに隣接する複数の投影光学系を有する、いわゆるマルチレンズスキャン型露光装置であるが、投影光学系が１つである走査型露光装置ついても、本発明を適用することができる。更に、露光装置ＥＸとしては、マスクＭと感光基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光する走査型露光装置の他に、マスクＭと感光基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光し、感光基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも適用することもできる。
【００６６】
露光装置ＥＸの用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば、半導体製造用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。
【００６７】
本実施形態の露光装置ＥＸの光源は、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）のみならず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）を用いることができる。
【００６８】
投影光学系ＰＬの倍率は等倍系のみならず、縮小系及び拡大系のいずれでもよい。また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ_２レーザを用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。
【００６９】
基板ステージＰＳＴやマスクステージＭＳＴにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。
【００７０】
ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニットと電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側（ベース）に設ければよい。
【００７１】
基板ステージＰＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００７２】
マスクステージＭＳＴの移動により発生する反力は、特開平８−３３０２２４号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた露光装置においても適用可能である。
【００７３】
以上のように、本願実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００７４】
半導体デバイスは、図１２に示すように、デバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板（ウエハ、ガラスプレート）を製造するステップ２０３、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンを基板に露光し、この露光した基板を現像する基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、感光基板と保持面との接触部における基板の裏面からの反射光の光量と、非接触部における基板の裏面からの反射光の光量とが異なることを利用することにより、基板と保持面との接触状況を検出することができ、検出した接触状況に基づいて、保持面に対する基板の浮き状態や保持面の形状に関する情報を精度良く求めることができる。また、保持面形状を容易に求めて管理できるので、露光処理する際、基板表面を投影光学系の焦点深度内に納めるための作業を効率良く行うことができ、仮に基板表面が焦点深度内に納まらない状態が生じても原因を容易に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板保持装置を備えた露光装置の一実施形態を示す概略斜視図である。
【図２】図１の概略側面図である。
【図３】本発明の基板保持装置の一実施形態を示す平面図である。
【図４】基板保持装置に設けられた昇降部の動作を示す概略図である。
【図５】照射部及び受光部を備えたＡＦ検出系の概略図である。
【図６】ＡＦ検出系の構成図である。
【図７】計測光の照射位置を説明するための図である。
【図８】本発明の計測方法の一実施形態を示すフローチャート図である。
【図９】基板と保持面との接触状況を示す断面模式図である。
【図１０】基板と保持面との接触状況を示す平面模式図である。
【図１１】計測光の照射位置補正を説明するための図である。
【図１２】半導体デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。
【符号の説明】
１…保持面、２…吸着穴（チャック機構）、４…リフトピン（昇降部）、
６７…送光系（照射部）、６８…受光系（受光部）、Ｂ…計測光、
ＢＢ…裏面反射光、ＢＳ…表面反射光、Ｃ１…接触部、Ｃ２…非接触部、
ＣＯＮＴ…制御装置、検出部、ＥＸ…露光装置、Ｐ…感光基板（基板）、
ＰＢ…（基板）裏面、ＰＨ…基板ホルダ（基板保持装置）、
ＰＳ…（基板）表面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a measurement method for measuring a surface state of a substrate, a substrate holding method for holding a substrate, a substrate holding device for holding a substrate, and an exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display device or a semiconductor device is manufactured by a so-called photolithography technique of transferring a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate. The exposure apparatus used in this photolithography process has a mask stage that supports a mask and a substrate stage that supports a substrate, and sequentially moves the mask stage and the substrate stage to project a pattern of the mask through a projection optical system. This is to be transferred to a substrate. Among these, when manufacturing a liquid crystal display device, a large glass substrate is used as a substrate, and the mask pattern is continuously scanned while the mask stage and the substrate stage are synchronously scanned due to a demand for a large display area. A scanning type exposure apparatus that transfers data to the upper side is mainly used. In an exposure apparatus, it is necessary to perform exposure processing while keeping the surface (exposed surface) of the glass substrate within the depth of focus of the projection optical system. Therefore, conventionally, when performing the exposure process on the large-sized glass substrate, a plurality of matrix-shaped glass substrate surfaces mounted on the substrate holder of the substrate stage using an oblique incidence reflection type autofocus detection system. A position in the Z-axis direction at the point is detected in advance, surface shape data of the glass substrate is obtained based on the detection result, and the surface position of the glass substrate is within the focal depth of the projection optical system based on the obtained surface shape data. Scanning exposure processing is performed while adjusting the posture of a substrate stage that supports a glass substrate so as to fit.
[0003]
Incidentally, the surface shape of the glass substrate is affected by the shape of the holding surface of the substrate holder that holds the glass substrate. Therefore, it is effective to determine the shape (flatness) of the holding surface of the substrate holder in advance in order to efficiently position the surface of the glass substrate within the above-mentioned depth of focus. Patent Document 1 below discloses a technique for detecting a shape of a holding surface of a substrate holder by detecting light reflected on a back surface of a substrate. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163873 discloses a technique capable of detecting a front surface position in a wide dynamic range even when reflected light from the back surface is generated when detecting the front surface position of a transparent substrate.
[0004]
[Patent Document 1]
JP 2001-235320 A
[Patent Document 2]
JP-A-5-283316
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The above prior art is a technique in which the shape data of the glass substrate is used as the holding surface shape data of the substrate holder, but the following problems occur.
In other words, the glass substrate tends to undulate (warp or wavy irregularities) as the size increases, but if the glass substrate undulates, the shape of the glass substrate is substituted for the shape of the holding surface of the substrate holder. With this method, an accurate holding surface shape cannot be obtained. Further, the substrate holder has a configuration in which the glass substrate is sucked and held through a large number of suction holes. However, unevenness of the suction causes the glass substrate to undulate, causing the same problem as described above.
[0006]
Further, the substrate holder may be deformed with the passage of time, and when the size of the substrate holder is increased with an increase in the size of the glass substrate, the amount of shape change with the passage of time becomes significant. Therefore, it is necessary to periodically measure the shape of the holding surface of the substrate holder. The measurement of the holding surface shape of the substrate holder may be performed using different glass substrates or in different substrate holding states.If the occurrence of undulation differs between individual glass substrates, or the substrate holding state differs. Good measurement reproducibility cannot be obtained, and the holding surface shape cannot be measured accurately.
[0007]
It is conceivable that the shape of the holding surface of the substrate holder is directly measured by the autofocus detection system without using the shape data of the glass substrate, but as described above, the holding surface of the substrate holder includes many suction holes. Since it has a hole and is subjected to low reflection processing, it is difficult to directly measure the shape of the holding surface of the substrate holder.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a measurement method, a substrate holding method, and a substrate holding device that can easily and accurately obtain information on the shape (flatness) of a substrate and a holding surface that holds the substrate. And an exposure apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the present invention employs the following configuration corresponding to FIGS.
The measuring method according to the present invention is directed to a measuring method for placing a substrate (P) on a holding surface (1) holding a substrate (P) and measuring a surface state of the substrate (P). (PS) is irradiated with measurement light (B) relatively movable toward (PS), and based on the amount of reflected light (BB) reflected on the back surface (PB) facing the front surface (PS) of the substrate (P). , A contact state between the substrate (P) and the holding surface (1) is detected.
Further, in the substrate holding method of the present invention, the substrate (P) is placed on a holding surface (1) holding the substrate (P), and the substrate holding method holds the substrate (P). The measurement light (B), which is relatively movable toward the front surface (PS), is irradiated, and based on the amount of reflected light (BB) reflected on the back surface (PB) facing the front surface (PS) of the substrate (P). Thus, the state of contact between the substrate (P) and the holding surface (1) is detected.
A substrate holding device (PH) according to the present invention includes a substrate (P) placed on a holding surface (1) holding a substrate (P), and the substrate holding device (PH) holding the substrate (P). An irradiation section (67) for irradiating the measurement light (B) relatively movable with respect to the front surface (PS) of the substrate, and reflected light reflected on the back surface (PB) opposite to the front surface (PS) of the substrate (P) A light receiving unit (68) for detecting (BB), and a detection for detecting contact information between the substrate (P) and the holding surface (1) based on the amount of reflected light (BB) received by the light receiving unit (68). (CONT).
An exposure apparatus (EX) of the present invention is an exposure apparatus that exposes a pattern on a substrate (P), and includes the above-described substrate holding device (PH) that holds the substrate (P).
[0010]
According to the present invention, for example, when the substrate or the holding surface is deformed such as undulation, a portion where the holding surface is in contact with the substrate (a contact portion) and a portion where the holding surface is not in contact (a non-contact portion) are generated. However, the amount of light reflected from the back surface of the substrate at the contact portion is different from the amount of light reflected from the back surface of the substrate at the non-contact portion. Therefore, the contact state between the substrate and the holding surface is measured by irradiating the surface of the substrate with measurement light while moving the substrate relatively to the substrate, and measuring the amount of reflected light that has passed through the substrate and reflected on the back surface. Can be detected. Then, based on the irradiation position information of the measurement light with respect to the substrate and the detected contact state, the occurrence position information of each of the contact portion and the non-contact portion can be obtained. Based on the obtained occurrence position information, the position of the substrate with respect to the holding surface is determined. Information on the floating state and the shape of the holding surface can be obtained with high accuracy. Specifically, based on the detected contact state and the measured value of the position of the reflected light on the substrate surface corresponding to the contact portion between the substrate back surface and the holding surface, the floating state of the substrate with respect to the holding surface and the holding surface Can be accurately measured.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a substrate holding device and an exposure device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of an exposure apparatus provided with the substrate holding device of the present invention, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram.
1 and 2, an exposure apparatus EX includes a mask stage MST that supports a mask M on which a pattern is formed, a substrate stage PST that supports a photosensitive substrate P via a substrate holder (substrate holding device) PH, and a mask. An illumination optical system IL that illuminates the mask M supported by the stage MST with the exposure light EL, and a projection that projects an image of the pattern of the mask M illuminated by the exposure light EL onto a photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST. The optical system includes an optical system PL, a control device CONT for performing operation control relating to exposure processing, and a storage device MRY connected to the control device CONT. In the present embodiment, the projection optical system PL has a plurality (seven) of projection optical systems PLa to PLg, and the illumination optical system IL also has a plurality (seven) of projection optical systems corresponding to the number and arrangement of the projection optical systems. It has an illumination system module. The photosensitive substrate P is obtained by applying a photosensitive agent (photoresist) to a glass substrate.
[0012]
Here, the exposure apparatus EX according to the present embodiment is a scanning type exposure apparatus that performs scanning exposure by synchronously moving the mask M and the photosensitive substrate P with respect to the exposure light EL, and is a so-called multi-lens scanning type exposure apparatus. Make up. In the following description, the optical axis direction of the projection optical system PL is the Z-axis direction, the direction perpendicular to the Z-axis direction is the synchronous movement direction of the mask M and the photosensitive substrate P, and the X-axis direction (first direction, scanning direction). A direction orthogonal to the Z-axis direction and the X-axis direction is defined as a Y-axis direction (second direction, non-scanning direction). The directions around the X-axis, Y-axis, and Z-axis are defined as θX, θY, and θZ directions.
[0013]
Although not shown, the illumination optical system IL includes a plurality of light sources, a light guide that once collects light beams emitted from the plurality of light sources and then uniformly distributes the light beams, and a uniform illuminance distribution of the light beams from the light guides. An optical integrator for converting the exposure light from the optical integrator into a slit shape, and a condenser lens for imaging the exposure light passing through the blind onto a mask M And Exposure light from the condenser lens illuminates the mask M with a plurality of slit-shaped illumination regions. A mercury lamp is used as a light source in the present embodiment, and g-line (436 nm), h-line (405 nm), and i-line (365 nm), which are wavelengths required for exposure, are exposed by a wavelength selection filter (not shown). Are used.
[0014]
The mask stage MST that supports the mask M is provided so as to be movable, and can perform a long stroke in the X-axis direction for performing one-dimensional scanning exposure and a stroke of a predetermined distance in the Y-axis direction orthogonal to the scanning direction. Have. As shown in FIG. 2, a mask stage driving unit MSTD is connected to the mask stage MST, and the mask stage MST is movable in the X-axis direction and the Y-axis direction by driving the mask stage driving unit MSTD. The mask stage driving section MSTD is controlled by the control device CONT.
[0015]
As shown in FIG. 1, the exposure apparatus EX includes an X laser interferometer 10x that detects a position in the X axis direction of a mask stage MST that supports the mask M, and a Y laser that detects the position in the Y axis direction of the mask stage MST. And an interferometer 10y. An X-moving mirror 11x extending in the Y-axis direction is provided at an end on the −X side of the mask stage MST, and extends in the X-axis direction orthogonal to the X-moving mirror 11x at an end on the −Y side. A movable Y mirror 11y is provided. An X laser interferometer 10x is arranged to face the X movable mirror 11x, and a Y laser interferometer 10y is arranged to face the Y movable mirror 11y. The X laser interferometer 10x irradiates a laser beam to the X movable mirror 11x and detects a distance from the X movable mirror 11x. The Y laser interferometer 10y irradiates a laser beam to the Y moving mirror 11y and detects a distance from the Y moving mirror 11y. The detection results of the laser interferometers 10x and 10y are output to the control unit CONT, and the control unit CONT based on the detection results of the laser interferometers 10x and 10y in the X-axis and Y-axis directions of the mask stage MST (hence, the mask M). Find the position. In addition, by providing a plurality of X laser interferometers (or Y laser interferometers), the amount of rotation of mask stage MST in the θZ direction can be obtained. The control device CONT monitors the position (posture) of the mask stage MST from the outputs of the laser interferometers 10x and 10y, and sets the mask stage MST to a desired position (posture) by controlling the mask stage driving unit MSTD.
[0016]
The exposure light EL transmitted through the mask M is incident on each of the projection optical systems PLa to PLg. The projection optical systems PLa to PLg project and expose a pattern image present in the illumination area of the mask M to the photosensitive substrate P, and are provided corresponding to each illumination system module. As shown in FIG. 1, among the plurality of projection optical systems PLa to PLg, the projection optical systems PLa, PLc, PLe, PLg and the projection optical systems PLb, PLd, PLf are arranged in a staggered manner in two rows. Each of the projection optical systems PLa to PLg transmits a plurality of exposure lights EL emitted from the illumination system module and transmitted through the mask M, and is transmitted to the surface (surface to be exposed) PS of the photosensitive substrate P mounted on the substrate stage PST. The pattern image of the mask M is projected.
[0017]
The substrate stage PST supporting the photosensitive substrate P has a substrate holder PH, and holds the photosensitive substrate P via the substrate holder PH. The substrate stage PST, like the mask stage MST, has a long stroke in the X-axis direction for performing one-dimensional scanning exposure and a long stroke for stepwise movement in the Y-axis direction orthogonal to the scanning direction. As shown in FIG. 2, a substrate stage driving unit PSTD that moves the substrate stage PST in the X-axis direction and the Y-axis direction is provided. The substrate stage driving unit PSTD is controlled by the control device CONT. Further, the substrate stage PST is also movable in the Z-axis direction and in the θX, θY, and θZ directions.
[0018]
As shown in FIG. 1, the exposure apparatus EX includes an X laser interferometer 20x for detecting a position in the X-axis direction of a substrate stage PST supporting the photosensitive substrate P, and a Y for detecting a position in the Y-axis direction of the substrate stage PST. A laser interferometer 20y. An X-moving mirror 21x extending in the Y-axis direction is provided at an end on the -X side of the substrate stage PST, and extends in the X-axis direction orthogonal to the X-moving mirror 21x at an end on the -Y side. A movable Y mirror 21y is provided. An X laser interferometer 20x is arranged facing the X moving mirror 21x, and a Y laser interferometer 20y is arranged facing the Y moving mirror 21y. The X laser interferometer 20x irradiates a laser beam to the X movable mirror 21x and detects a distance from the X movable mirror 21x. The Y laser interferometer 20y irradiates a laser beam to the Y movable mirror 21y and detects a distance from the Y movable mirror 21y. The detection results of the laser interferometers 20x and 20y are output to the control unit CONT, and the control unit CONT based on the detection results of the laser interferometers 20x and 20y, in the X-axis and Y-axis directions of the substrate stage PST (therefore, the photosensitive substrate P). Find the position at. Further, by providing a plurality of X laser interferometers (or Y laser interferometers), the rotation amount of the substrate stage PST in the θZ direction can be obtained. The control device CONT monitors the position (posture) of the substrate stage PST from the outputs of the laser interferometers 20x and 20y, and sets the substrate stage PST to a desired position (posture) by controlling the substrate stage driving unit PSTD.
[0019]
FIG. 3 is a plan view of the substrate holder PH. As shown in FIG. 3, the substrate holder PH has a holding surface 1 for holding the photosensitive substrate P. The photosensitive substrate P is mounted on the holding surface 1. The holding surface 1 is provided with a plurality of suction holes 2 as a chuck mechanism. A plurality of suction holes 2 are uniformly provided on the holding surface 1, and each of the suction holes 2 is connected to a vacuum device (vacuum pump) 3 via a flow path. When the vacuum device 3 is driven, the photosensitive substrate P placed on the holding surface 1 is suction-held by the suction holes 2.
[0020]
The plurality of suction holes 2 are divided into a plurality of areas. In the present embodiment, the plurality of suction holes 2 are divided into four areas AR1 to AR4. A plurality (four) of vacuum devices 3 are provided corresponding to the suction holes 2 provided in each of these areas AR1 to AR4. The number of areas to be divided is not limited to four, but may be any number. The suction operation of each of the plurality of vacuum devices 3 is individually controlled by the control device CONT. The substrate holder PH divides the back surface PB of the photosensitive substrate P into a plurality of parts by the suction holes 2 (vacuum device 3) divided into the plurality of areas AR1 to AR4 and chucks them. The control device CONT can individually control the suction force, the suction speed (the amount of gas sucked per unit time) by each of the vacuum devices 3 (the suction holes 2 for each area), and the timing for starting the suction operation. Therefore, when the photosensitive substrate P is placed on the holding surface 1, the back surface PB of the photosensitive substrate P is suction-held in a different suction state in each of the plurality of areas AR1 to AR4.
[0021]
Further, the substrate holder PH includes lift pins (elevating units) 4 that elevate and lower the photosensitive substrate P with respect to the holding surface 1. The lift pins 4 are provided so as to be able to protrude and retract with respect to the holding surface 1, and are provided so as to be able to ascend and descend while supporting the back (lower) surface PB of the photosensitive substrate P. The lift pins 4 can be arranged in holes 4 </ b> A provided in the holding surface 1. In the present embodiment, the lift pins 4 and the corresponding holes 4A are provided at four positions.
[0022]
FIG. 4 is a schematic view showing the operation of lifting and lowering the lift pins 4. As shown in FIG. 4A, when the lift pins 4 rise above the holding surface 1 while supporting the lower surface of the photosensitive substrate P, the photosensitive substrate P rises above the holding surface 1. On the other hand, as shown in FIG. 4B, the photosensitive substrate P supported by the lift pins 4 is placed on the holding surface 1 by the lift pins 4 being lowered from the holding surface 1 and being arranged in the holes 4A. You.
[0023]
The loading and unloading of the photosensitive substrate P to and from the substrate holder PH are performed via the lift pins 4. When loading the photosensitive substrate P on the substrate holder PH, first, the lift pins 4 are lifted from the substrate holder PH, and a transfer device (not shown) capable of holding and transporting the photosensitive substrate P is provided on the holding surface 1 of the substrate holder PH. The photosensitive substrate P is placed on the tip of the lift pin 4 that has risen higher. Next, the transfer device is retracted from the substrate holder PH. When the lift pins 4 move down, the photosensitive substrate P is held on the holding surface 1 of the substrate holder PH. Here, a suction portion (vacuum suction hole) is provided at the tip of the lift pin 4, and the lift pin 4 suction-holds the lower surface of the photosensitive substrate P. Then, the photosensitive substrate P placed on the holding surface 1 is sucked and held in the suction holes 2. On the other hand, when the photosensitive substrate P is unloaded from the substrate holder PH, the suction to the photosensitive substrate P by the suction holes 2 is released, and the lift pins 4 rise to move the photosensitive substrate P and the holding surface 1 of the substrate holder PH. Separate. Then, the transport device accesses the photosensitive substrate P separated from the substrate holder PH, and moves in the horizontal direction while supporting the lower surface of the photosensitive substrate P, whereby the photosensitive substrate P is unloaded from the substrate holder PH.
[0024]
The holding surface 1 of the substrate holder PH is subjected to a low reflection surface treatment. Specifically, the holding surface 1 is provided with a material layer (film) having low reflectivity, such as black alumite. The low-reflection surface treatment is not limited to black alumite, and a coating made of a black material having low reflectivity or a colored material other than black may be provided. The low-reflection surface treatment may be, for example, a treatment for roughening the holding surface 1 other than providing a film made of a material having low reflectivity. Irradiated light is scattered by forming a rough surface, whereby a low-reflection processing surface composed of a rough surface has lower reflectivity than portions other than the low-reflection processing surface. In the present embodiment, the number of the lift pins 4 and the number of the holes 4A are four, but they can be arbitrarily set as long as the photosensitive substrate P can be moved up and down.
[0025]
Returning to FIGS. 1 and 2, between the projection optical systems PLa, PLc, PLe, PLg and the projection optical systems PLb, PLd, PLf, which are arranged in two rows, face the photosensitive substrate P. A substrate-side autofocus detection system (AF detection system) 60 that detects the position of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction; and a mask-side autofocus detection system that faces the mask M and detects the position of the mask M in the Z-axis direction. 70 are provided. A plurality of substrate-side AF detection systems 60 and mask-side AF detection systems 70 are arranged in a plurality in the Y-axis direction. Here, the plurality of substrate-side AF detection systems 60 and the mask-side AF detection systems 70 are unitized by being supported by the housing H as shown in FIG. In the following description, the AF detection systems 60 and 70 and the alignment system AL supported by the housing H will be appropriately referred to as “autofocus unit (AF unit)”.
[0026]
FIG. 5 is a perspective view of the AF unit U. As shown in FIG. 5, a plurality of substrate-side AF detection systems 60 (60a to 60g) are provided in the Y-axis direction which is a non-scanning direction, and in this embodiment, seven are provided side by side. Each of the substrate-side AF detection systems 60a to 60d is arranged at equal intervals in the Y-axis direction. The seven substrate-side AF detection systems 60a to 60g are provided between the projection optical systems PLa, PLc, PLe, and PLg arranged in two rows and the projection optical systems PLb, PLd, and PLf. They are arranged along the direction in which the projection areas of PLg are arranged. The substrate-side AF detection systems 60a to 60g are provided at positions facing the photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST, and detect positions in a direction orthogonal to the exposure surface of the photosensitive substrate P, that is, positions in the Z-axis direction. I do.
[0027]
The respective detection results of the substrate-side AF detection systems 60a to 60g are output to the control device CONT, and the control device CONT determines the position of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction based on the detection results of the substrate-side AF detection systems 60a to 60g. Ask. Furthermore, since the substrate-side AF detection systems 60a to 60g are two-dimensionally arranged in the Y-axis direction, the control device CONT determines the photosensitive substrate P based on the detection results of the plurality of substrate-side AF detection systems 60a to 60g. The posture in the θX direction can be obtained. By arranging the plurality of substrate-side AF detection systems 60a to 60g so as to be shifted in the X-axis direction, the control device CONT can also obtain the attitude of the photosensitive substrate P in the θY direction. The control device CONT drives the substrate stage driving unit PSTD based on the obtained position in the Z-axis direction and the attitude in the θX (θY) direction, adjusts the position of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction, and sets θX (θY (2) Adjust the posture in the direction, that is, perform leveling adjustment.
[0028]
Further, the AF unit U is provided with a plurality of mask-side AF detection systems 70 (70a to 70d). In the present embodiment, four mask-side AF detection systems 70a to 70d are provided. The mask-side AF detection systems 70a to 70d are provided at positions facing the mask M supported by the mask stage MST, and detect positions in a direction orthogonal to the pattern formation surface of the mask M, that is, in the Z-axis direction. . Each of the plurality of mask-side AF detection systems 70a to 70d is arranged at equal intervals in the Y-axis direction.
[0029]
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing the substrate-side AF detection system 60a. The other substrate-side AF detection systems 60b to 60g and the mask-side AF detection systems 70a to 70d have the same configuration as the AF detection system 60a.
As shown in FIG. 6, the AF detection system 60a includes an AF light source 61 composed of an LED that emits the AF measurement light B, a light transmission lens system 62 to which the measurement light B emitted from the light source 61 is incident, The mirror 63 guides the light passing through the optical lens system 62 to the photosensitive substrate P (or the mask M) to be measured from an oblique direction, and the light is generated on the photosensitive substrate P based on the measurement light B irradiated via the mirror 63. A mirror 64 for guiding the reflected light to the light receiving lens system 65 and an image pickup device (CCD) 66 for receiving the light passing through the light receiving lens system 65 are provided. The light-sending lens system 62 irradiates the photosensitive substrate P after shaping the measurement light B into, for example, a slit shape. When the position of the photosensitive substrate P to be measured in the Z-axis direction is displaced by ΔZ, the slit-shaped measurement light emitted from an oblique direction displaces the imaging position of the image sensor 66 in the X-axis direction by ΔX. The imaging signal of the imaging device 66 is output to the control device CONT, and the control device CONT calculates the displacement amount ΔZ of the photosensitive substrate P in the Z-axis direction based on the displacement amount ΔX of the imaging position of the imaging device 66 with respect to the reference position. Here, if the magnification from the incident surface to the exit surface side of the light receiving lens system 65 is set to N times, the imaging device 66 can detect the displacement ΔZ of the photosensitive substrate P with N times sensitivity.
[0030]
In the AF detection system 60a, the light source 61, the light transmission lens system 62, and the mirror 63 constitute a light transmission system (irradiation unit) 67 of the AF detection system, and the mirror 64, the light receiving lens system 65, and the imaging device 66 Constitute a light receiving system (light receiving unit) 68 of the AF detection system. The light receiving system 68 (imaging element 66) can detect information on the imaging position of the measurement light (reflected light) and can also detect information on the light amount of the measurement light (reflected light). Then, by the movement of the substrate stage PST, the light transmission system 67 irradiates the measurement light B from an oblique direction of the incident angle α while relatively moving with respect to the surface PS of the photosensitive substrate P. The measurement light B applied to the photosensitive substrate P is reflected by the front surface PS of the photosensitive substrate P and the back surface PB facing the front surface PS. The light receiving system 68 can receive the reflected light BS on the front surface PS of the photosensitive substrate P and the reflected light BB on the back surface PB. The result of light reception by the light receiving system 68 (image sensor 66) is output to the control unit CONT. The control unit CONT as a detection unit detects contact information between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 based on the amount of reflected light BB among the light reception results of the light receiving system 68.
[0031]
Here, the front surface reflected light BS and the back surface reflected light BB are generated at the same time, but by determining the position of incidence on the light receiving system 68 in advance, these reflected lights BS and BB can be determined. Further, since the two reflected lights BS and BB have different intensities (light amounts), they can be easily distinguished.
[0032]
The light source 61 may be provided in each of the plurality of AF detection systems 60a to 60g (70a to 70d), or the light emitted from one light source 61 may be split by a plurality of light guides (optical fibers). A configuration may be employed in which a plurality of branched lights are supplied to each of a plurality of AF detection systems. Further, it is desirable that the AF measurement light is also non-photosensitive to the resist on the photosensitive substrate P, and a filter for cutting light of a specific wavelength out of the light emitted from the light source 61 is provided between the light source 61 and the photosensitive substrate P. It is good also as a structure provided on the optical path between P and.
[0033]
FIG. 7 is a schematic diagram showing measurement points on the photosensitive substrate P by a plurality of substrate-side AF detection systems 60a to 60g provided in the Y-axis direction. The control device CONT moves the substrate stage PST (substrate holder PH) that supports the photosensitive substrate P with respect to the AF unit U in the Y-axis direction, while moving the substrate stage PST (substrate holder PH) in the Y-axis direction of the photosensitive substrate P in each of the AF detection systems 60a to 60g. The AF detection operation is performed at a plurality of points in. Thereby, as shown by "+" in FIG. 7, the measurement points on the photosensitive substrate P by the AF detection systems 60a to 60g, that is, the irradiation positions F1 of the measurement light B on the surface PS of the photosensitive substrate P are set, for example, in a matrix. Is done. Here, the XY coordinates of the irradiation position F1 of the measurement light B are specified based on the detection results of the laser interferometer provided on the substrate stage PST and the installation positions of the plurality of aligned AF detection systems 60a to 60g with respect to the reference positions. . In other words, the position of the reflected light BS on the surface PS of the measurement light B on the XY coordinates is measured by the laser interferometer. Then, a measurement value obtained by measuring the position of the reflected light BS by the laser interferometer is output to the control device CONT.
[0034]
Here, the irradiation position F1 of the measurement light B by the light transmission system 67 of the AF detection system 60 (60a to 60g) or the reflection position G1 (that is, the measurement point) of the measurement light B on the back surface PB described later is the position of the substrate holder PH. It is set to a portion other than the hole (a flat portion of the holding surface 1) such as a suction hole 2 provided on the holding surface 1 and a hole 4A where the lift pins 4 are arranged. That is, the control device CONT sets the irradiation position of the measurement light B based on the shape data on the design value of the holding surface 1 so that the measurement light B is not irradiated to the hole. Thus, the reflected light BB reflected on the back surface PB is reflected toward the light receiving system 68 without being affected by the shape of the hole. The irradiation may be performed continuously, and the measured value of the hole may not be adopted.
[0035]
Next, a method of measuring the surface states of the photosensitive substrate P and the substrate holder PH by the exposure apparatus EX having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, the photosensitive substrate P is loaded on the substrate holder PH, and the holding surface 1 of the substrate holder PH contacts the back surface PB of the photosensitive substrate P. When the photosensitive substrate P is loaded on the substrate holder PH, the controller CONT drives the vacuum device 3 to attract and hold the photosensitive substrate P on the holding surface 1 of the substrate holder PH under a predetermined suction condition (holding condition) (Step S1). ).
Next, the control device CONT moves the substrate holder PH (substrate stage PST) holding the photosensitive substrate P in the Y-axis direction with respect to the AF unit U, and sends the signals from the light transmitting systems 67 of the AF detection systems 60a to 60g. The measurement light B is irradiated on the surface PS of the photosensitive substrate P from an oblique direction (step S2).
The measurement light B irradiated while relatively moving in the Y-axis direction with respect to the front surface PS of the photosensitive substrate P is reflected by the front surface PS of the photosensitive substrate P and is transmitted through the photosensitive substrate P and reflected by the back surface PB. The front surface reflected light BS reflected on the front surface PS and the back surface reflected light BB reflected on the back surface PB are received by the light receiving system 68 (step S3).
[0036]
Here, when the measurement light B is irradiated while moving relative to the surface PS of the photosensitive substrate P in the Y-axis direction, the amount of the surface reflected light BS received by the light receiving system 68 does not change significantly. When deformation such as undulation occurs on P and the holding surface 1 of the substrate holder PH, the amount of back-surface reflected light BB received by the light receiving system 68 changes. That is, as shown in FIG. 9, based on the deformation of the holding surface 1 of the photosensitive substrate P and the substrate holder PH, the contact portion C1 where the holding surface 1 is in contact with the back surface PB of the photosensitive substrate P is contacted. When a non-contact portion C2, which is a non-contact portion, occurs, the back surface reflected light BB2 (see FIG. 9A) on the back surface PB of the photosensitive substrate P at the non-contact portion C2 and the photosensitive substrate P at the contact portion C1. The amount of light received by the light receiving system 68 is different from that of the back surface reflected light BB1 (see FIG. 9B) on the back surface PB. This is because the light reflectance on the back surface PB of the photosensitive substrate P is different between the contact portion C1 and the non-contact portion C2. That is, the light reflectance on the back surface PB of the photosensitive substrate P at the contact portion C1 is based on the material and the surface state of the substrate holder PH, whereas the light reflectance on the back surface PB of the photosensitive substrate P at the non-contact portion C2. Since the reflectance is based on the gas existing between the back surface PB of the photosensitive substrate P and the holding surface 1 of the substrate holder PH, the light reflectance is different. The controller CONT irradiates the measurement light B to the front surface PS of the photosensitive substrate P while moving the AF detection system 60 relative to the photosensitive substrate P, and transmits the photosensitive substrate P and reflects the back surface reflected light BB reflected by the back surface PB. The contact state between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 is detected by measuring the amount of light by the light receiving system 68 (step S4).
That is, the control device CONT irradiates the measurement light B while relatively moving with respect to the photosensitive substrate P, and based on the change in the amount of the back surface reflected light BB, the back surface PB of the photosensitive substrate P and the holding surface 1 of the substrate holder PH. Of the contact portion C1 and the non-contact portion C2 are detected.
[0037]
The control device CONT irradiates the measurement light B and detects the height position (in the Z-axis direction) of the surface PS at each of the irradiation positions F1 detected based on the surface reflected light BS reflected at the irradiation position F1 of the surface PS. Is stored in the storage device MRY in association with the XY coordinates based on the measurement value of the laser interferometer.
Further, the control device CONT associates the height position (the position in the Z-axis direction) of the back surface PB detected based on the back surface reflected light BB with the XY coordinate based on the measurement value of the laser interferometer, and stores the storage device MRY. To memorize.
[0038]
The storage device MRY stores in advance information about the light reflectance on the back surface PB of the photosensitive substrate P at the contact portion C1 and the light reflectance on the back surface PB of the photosensitive substrate P at the non-contact portion C2. . The information on the light reflectance can be obtained in advance by an experiment, for example. The control device CONT can determine the contact portion C1 and the non-contact portion C2 based on the light amount detection result of the back surface reflected light BB of the photosensitive substrate P and the information stored in the storage device MRY. On the other hand, information on the light reflectance can be theoretically obtained based on the material and surface condition (surface roughness) of the holding surface 1 or the material of the photosensitive substrate P.
[0039]
Next, based on the contact state between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 determined in step S4, the control device CONT determines the contact ratio, which is the ratio of the contact portion C1 per unit area between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 Is obtained (step S5).
In this case, the control device CONT obtains the contact ratio for each of the areas AR1 to AR4.
[0040]
Next, the control device CONT compares the calculated contact rate with a preset threshold value and determines whether the calculated contact rate is equal to or greater than the threshold value (Step S6).
Here, the above-mentioned threshold value is a contact ratio in a state where the substrate stage PST moving for scanning exposure and the photosensitive substrate P are sufficiently attracted and held so as not to cause a positional shift, and are obtained experimentally in advance. Have been. Alternatively, the threshold value is set according to the weight or area of the photosensitive substrate P, or the moving speed (acceleration) of the substrate stage PST during scanning exposure. If the determined contact ratio is equal to or higher than the threshold, the photosensitive substrate P is in a state of being sufficiently held on the holding surface 1, while if the determined contact ratio is equal to or lower than the threshold, The photosensitive substrate P is not sufficiently held on the holding surface 1. Information on the threshold value is stored in the storage device MRY in advance, and the control device CONT compares the determined contact rate with the stored threshold value.
[0041]
If it is determined in step S6 that the contact rate is equal to or less than the threshold value, that is, if the contact state is not good, the control device CONT changes the holding state of the substrate holder PH on the photosensitive substrate P on the holding surface 1 (step S6). S7).
For example, as shown in the schematic diagram of FIG. 10A, when the contact ratio between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 is low and the photosensitive substrate P is not in contact with a predetermined amount (a threshold value or more), the control device CONT The suction operation by the suction hole 2 serving as the chuck mechanism is executed again. The re-execution of the suction operation is performed under conditions different from the suction conditions in step S1. Specifically, the suction force or the suction speed for the photosensitive substrate P is changed. Alternatively, the suction operation by the suction holes 2 provided in each of the areas AR1 to AR4 may be set to start at a different timing for each area. Alternatively, the photosensitive substrate P is moved up and down from the holding surface 1 by the lift pins 4 described with reference to FIG. 4, and the mounting operation of the substrate holder PH on the holding surface 1 is performed again. It may be executed.
[0042]
Here, since the suction condition of each of the areas AR1 to AR4 can be individually set, by changing the suction condition of each of the areas AR1 to AR4, the control device CONT can contact the holding surface 1 and the entire photosensitive substrate P. The distribution can be adjusted. The threshold value is set for each of the areas AR1 to AR4, and the contact ratio is individually obtained for each of the areas AR1 to AR4. The controller CONT can make the contact distribution between the holding surface 1 and the entire photosensitive substrate P uniform by setting the respective contact rates of AR4 to AR4 to be equal to or greater than the threshold value. For example, as shown in FIG. 10B, when only a part of the photosensitive substrate P corresponding to the area AR1 is not in contact with the predetermined amount, the suction operation of the suction hole 2 located in the non-contacted area AR1. Only the re-execution may be performed. Of course, even in the state shown in FIG. 10B, the suction operation may be performed again for all the areas AR1 to AR4. In this case, the suction conditions for each of the areas AR1 to AR4 are individually set. Thereby, the control device CONT can set the contact distribution between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 uniformly.
[0043]
When the state of holding by the substrate holder PH is changed, the process returns to step S2, and the detection of the state of contact between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 is performed again. Then, as shown in FIG. 10C, the processing is repeated until the contact ratio between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 becomes equal to or greater than the threshold value for each of the areas AR1 to AR4. Here, the optimum suction force and the suction hole to be used for obtaining the contact rate equal to or higher than the threshold value, that is, the optimum suction condition are stored in the storage device MRY.
[0044]
Although the case where the contact ratio between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 is obtained has been described here, a configuration for obtaining the contact area may be used. Then, even if the contact ratio is not equal to or higher than the threshold, if there is a contact portion C1 having a sufficiently large contact area, it may be determined that a good contact state is obtained. The control device CONT compares the threshold value of the contact area with the measured contact area, and adjusts the holding state between the photosensitive substrate P and the holding surface 1.
[0045]
The threshold value is a lower limit value set so as to exert a sufficient holding force on the photosensitive substrate P. However, the holding force (adsorptive force) is too strong or the attraction force distribution is biased. However, even if the threshold value is exceeded, the photosensitive substrate P may be bent. Therefore, the upper limit of the contact rate or the contact area is set in advance, the upper limit is compared with the contact rate (contact area), and based on the comparison result, the contact distribution is determined when the contact rate (contact area) is equal to or less than the upper limit. May be changed so as to make the uniformity.
[0046]
On the other hand, if it is determined in step S6 that the contact ratio is equal to or greater than the threshold, that is, if the contact state is determined to be good, the control device CONT starts measuring the shape of the holding surface 1 of the substrate holder PH. First, the control unit CONT obtains the XY coordinates of the reflection position G1 reflected on the back surface PB of the contact portion C1 when the measurement light B is irradiated on the irradiation position F1 (step S8).
[0047]
FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship between the irradiation position F1 of the measurement light B and the reflection position G1 of the contact portion C1 at which the reflected light BB is reflected on the back surface PB.
Here, in the present embodiment, the measurement of the shape of the holding surface of the substrate holder PH is configured to substitute the surface shape of the photosensitive substrate P. However, if it is attempted to obtain the holding surface shape using the height position (position in the Z-axis direction) information of the surface PS corresponding to the non-contact portion C2 (having the same coordinates in the XY coordinates as the non-contact portion C2), the accuracy is high. Satisfactory results cannot be obtained. Therefore, by selectively using only the height position information of the surface PS corresponding to the contact portion C1 (having the same coordinates as the contact portion C1 in the XY coordinates), specifically, having the same XY coordinates as the reflection position G1 The holding surface shape of the substrate holder PH is obtained using the height position information at the position F2 on the surface PS. The control device CONT selectively irradiates the measurement light B only to the surface PS corresponding to the contact portion C1 without irradiating the measurement light B to the surface PS corresponding to the non-contact portion C2, and the surface reflection light BS at this time. The shape of the holding surface is measured based on the result of light reception. The measurement light B may be applied to the surface PS corresponding to the non-contact portion C2, but the height position information obtained at that time may not be stored.
[0048]
The XY coordinates of the irradiation position F1 on the surface PS of the measurement light B irradiated to detect the contact portion C1 are measured by a laser interferometer. In the present embodiment, the measurement light B is applied to the surface PS of the photosensitive substrate P from an oblique direction. The controller CONT obtains the XY coordinates of the contact position G1 between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 based on the incident angle of the measurement light B with respect to the surface PS, the thickness of the photosensitive substrate P, and the refractive index of the photosensitive substrate P. Specifically, the control device CONT determines the distance A between the irradiation position F1 of the measurement light B on the front surface PS and the reflection position G1 (that is, the position F2) on the back surface PB, and calculates the distance A from the obtained distance A and the irradiation position F1. The coordinates of the position F2 (G1) are obtained. The distance A is a position where a position F1 where the measurement light B is reflected on the front surface PS and a position G1 where the measurement light B is transmitted through the photosensitive substrate P and reflected on the back surface PB are respectively projected on the holding surface 1 of the substrate holder PH. Relative distance (relative position). And the distance A is
A = t × tan (sin ^-1 ((Sinα) / n) (1)
Where n is the refractive index of the photosensitive substrate P,
t: thickness of photosensitive substrate P,
α: angle of incidence of measurement light B on photosensitive substrate P,
It is.
The control device CONT corrects the irradiation position F1 of the measurement light B irradiated to obtain the contact portion C1 based on the obtained distance A, and corrects the measurement light B ′ irradiated to measure the shape of the holding surface 1. The irradiation position F2 is obtained.
[0049]
The control device CONT performs the irradiation position correction on each of the plurality of contact portions C1 (reflection positions G1), and sets a plurality of corrected irradiation positions F2. Then, the control device CONT irradiates the measurement light B ′ to each of the plurality of correction irradiation positions F2 which are shifted by the distance A with respect to the irradiation position F1. Specifically, control device CONT moves substrate stage PST stepwise by distance A, and irradiates measurement light B ′. The control device CONT receives the surface reflected light BS of the measurement light B ′ applied to the correction irradiation position F2 by the light receiving system 68, and obtains the height position of each correction irradiation position F2 (step S9).
The controller CONT obtains the position of the reflected light BS at the corrected irradiation position F2 of the surface PS of the measurement light B ′ irradiated at this time in association with the XY coordinates based on the measurement value of the laser interferometer, and performs correction irradiation. Based on the reflected light BS reflected at the position F2, the height position of the surface PS at each of the irradiation positions F2 is stored in the storage device MRY in association with the XY coordinates.
[0050]
The control device CONT determines the contact state at each of the irradiation positions F1 obtained at step S4 and the surface height position at each of the irradiation positions F2 obtained at step S9 among the information stored in the storage device MRY. Based on this, the surface shape of the photosensitive substrate P is determined (Step S10).
The controller CONT obtains the surface shape data by subtracting the inclination component (the inclination of the least square plane) of the obtained shape data, and sets the difference between the obtained maximum value and minimum value as the flatness.
[0051]
Further, the control device CONT determines the surface shape of the photosensitive substrate P based on the surface reflected light BS of the measurement light B radiated to the correction irradiation position F2 measured in step S9, and sets this as the holding surface shape ( Step S11).
That is, the surface shape data derived based on the respective height positions of the correction irradiation position F2 having the same coordinates as the contact portion C1 (reflection position G1) on the surface PS is adopted as the holding surface shape data of the substrate holder PH. Then, the control device CONT obtains holding surface shape data by subtracting the inclination component (inclination of the least square plane) of the obtained shape data, and sets the difference between the obtained maximum value and minimum value as flatness.
[0052]
Further, the control device CONT can determine the floating state of the photosensitive substrate P with respect to the holding surface 1 from the positions of the contact portion C1 and the non-contact portion C2. Alternatively, the control device CONT determines the photosensitivity to the holding surface 1 based on the shape of the holding surface of the substrate holder PH obtained and the height position of the back surface PB obtained in step S4 (or the shape of the substrate surface PS obtained in step S10). The floating state of the substrate P can also be obtained.
[0053]
When the measurement of the surface shape (flatness) of the photosensitive substrate P and the holding surface shape (flatness) of the substrate holder PH is completed, an exposure process is performed while keeping the surface of the photosensitive substrate P within the depth of focus of the projection optical system PL. . Here, when performing the exposure processing while sequentially exchanging the photosensitive substrates P, the holding conditions for the photosensitive substrates P are set based on the optimal suction conditions (optimal holding conditions) set in step S7 and stored in the storage device MRY. Is done. Then, exposure processing is performed in a state where the photosensitive substrate P is held by the substrate holder PH under the optimum holding conditions.
[0054]
When the substrate holder PH is deformed over time, the shape of the holding surface of the photosensitive substrate P is periodically measured. Then, the holding surface shape measurement data acquired periodically is stored in the storage device MRY as holding surface shape history information.
[0055]
As described above, the amount of reflected light BB (BB1) from the back surface PB of the photosensitive substrate P at the contact portion C1, and the amount of reflected light BB (BB2) from the back surface PB of the photosensitive substrate P at the non-contact portion C2 By utilizing this difference, the contact state between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 can be detected. Then, the position of the reflected light BS on the surface PS of the measurement light B for detecting the contact state is measured by a laser interferometer, and the coordinates of the contact portion C1 and the non-contact portion C2 are determined based on the measured value. Can be identified. The floating state of the photosensitive substrate P with respect to the holding surface 1 or the shape of the holding surface 1 can be measured based on the contact portion C1 and the non-contact portion C2 whose coordinates are specified.
[0056]
Further, when the holding surface shape of the substrate holder PH is derived using the height position of the substrate surface corresponding to the non-contact portion C2 which is a region floating with respect to the holding surface 1, the holding surface shape cannot be obtained with high accuracy. However, by using the height position of the substrate surface corresponding to the contact portion C1, which is a region held on the holding surface 1, the holding surface shape of the substrate holder PH can be accurately obtained.
[0057]
By setting the threshold value and increasing the contact ratio of the contact portion C1, the substrate holding is stabilized, and the irradiation position F2 (the contact portion C1) which is a measurement point when measuring the shape of the holding surface of the substrate holder PH. Can be increased. Therefore, the holding surface shape measurement can be performed with high accuracy.
[0058]
By periodically measuring the holding surface shape of the substrate holder PH and obtaining the holding surface shape history information, it is possible to estimate the amount of deformation and the shape of the substrate holder PH over time. Therefore, when the flatness of the holding surface 1 of the substrate holder PH measured before the exposure processing is largely different from the estimated shape, for example, dust is interposed between the photosensitive substrate P and the holding surface 1. Alternatively, it can be assumed that the substrate holder PH has been greatly deformed by the action of heat or the like, the cause of the flatness not satisfying the depth of focus can be easily specified, and appropriate treatment can be quickly performed.
[0059]
In this embodiment, the correction irradiation position F2 is obtained from the irradiation position F1 by using the equation (1), and the holding surface shape is obtained based on the reflected light BS of the measurement light B irradiated to the correction irradiation position F2. However, the holding surface shape can be obtained based on the back surface reflected light BB from the reflection position G1 (contact portion C1) without irradiating the measurement light B to the corrected irradiation position F2. On the other hand, as in the present embodiment, by measuring the reflected light at each of the reflection position G1 and the correction irradiation position F2, the substrate surface height position and the holding surface height position at the same coordinates can be obtained. Further, the thickness of the substrate can be obtained by obtaining the difference between the obtained height position of the substrate surface and the height position of the holding surface.
[0060]
When the distance A is constant, the first measurement light and the second measurement light whose relative positions are uniquely determined in advance are applied to the positions F1 and F2, respectively. May be. This eliminates the need for a step moving operation for irradiating the position F2 with the measurement light B after irradiating the position F1 with the measurement light B, thereby improving the throughput.
[0061]
In the present embodiment, the suction operation and the placement operation are re-executed based on the detection result of the contact state between the photosensitive substrate P and the holding surface 1 so that the optimum suction condition is obtained. However, for example, when the contact ratio is low but the contact distribution is almost uniform, the suction force is insufficient, but the occurrence of the bending caused by the suction force distribution of the photosensitive substrate P is suppressed. The exposure process can be performed by, for example, reducing the scanning speed (acceleration) of the substrate stage PST in accordance with the detected contact state. Conversely, if the attraction force or contact distribution on the photosensitive substrate P is very good (a sufficiently large value with respect to the threshold value), the scanning speed (acceleration) can be increased to improve the throughput. it can. That is, it is possible to adopt a configuration in which the exposure processing operation is reset according to the detected contact state.
[0062]
Note that a photosensitive agent layer such as a photoresist is formed on the surface of the photosensitive substrate P, and the thickness of the photosensitive agent layer is usually sufficiently thin (for example, about 1/1000) with respect to the glass substrate as the base material. Therefore, the influence of the photosensitive agent layer on the flatness measurement can be ignored. However, in order to perform more strict flatness measurement, the thickness of the photosensitive agent layer and the refractive index are taken into consideration in the above (1). The formula may be corrected.
[0063]
In this embodiment, the measurement light B and the photosensitive substrate P are relatively moved, and the measurement light B is applied to the photosensitive substrate P, and the contact portion C1 is determined based on a change in the amount of reflected light BB reflected on the back surface PB. And the non-contact portion C2 are obtained, and as described above, the contact portion C1 and the non-contact portion C2 are specified based on the information on the light reflectance previously obtained. Therefore, when the light receiving system 68 receives an amount of light based on an abnormal light reflectance with respect to a previously determined light reflectance, foreign matter or dirt exists between the photosensitive substrate P and the substrate holder PH. Can be detected.
[0064]
Although the chuck mechanism in the present embodiment is the suction hole 2, the present invention is applicable to a pin chuck in which a holding surface is formed using a large number of protrusions having a reduced contact area with the photosensitive substrate P. .
[0065]
Although the exposure apparatus EX in the above embodiment is a so-called multi-lens scan type exposure apparatus having a plurality of projection optical systems adjacent to each other, the present invention also applies to a scanning type exposure apparatus having one projection optical system. Can be applied. Further, as the exposure apparatus EX, in addition to a scanning type exposure apparatus that scans and exposes the pattern of the mask M by synchronously moving the mask M and the photosensitive substrate P, the mask M with the mask M and the photosensitive substrate P stationary. Can be applied to a step-and-repeat type exposure apparatus in which the pattern is exposed and the photosensitive substrate P is sequentially moved stepwise.
[0066]
The application of the exposure apparatus EX is not limited to a liquid crystal exposure apparatus that exposes a liquid crystal display element pattern to a square glass plate, but may be, for example, an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor or a thin film magnetic head. It can be widely applied to an exposure apparatus.
[0067]
The light source of the exposure apparatus EX of this embodiment is not only g-line (436 nm), h-line (405 nm) and i-line (365 nm), but also a KrF excimer laser (248 nm), an ArF excimer laser (193 nm), and F ₂ A laser (157 nm) can be used.
[0068]
The magnification of the projection optical system PL may be not only the same magnification system but also any of a reduction system and an enlargement system. Further, when far ultraviolet rays such as an excimer laser are used as the projection optical system PL, a material that transmits the far ultraviolet rays such as quartz or fluorite is used as the glass material. ₂ When a laser is used, a catadioptric or refractive optical system is used.
[0069]
When a linear motor is used for the substrate stage PST and the mask stage MST, any of an air levitation type using an air bearing and a magnetic levitation type using Lorentz force or reactance force may be used. Further, the stage may be of a type that moves along a guide, or may be a guideless type in which a guide is not provided.
[0070]
When a plane motor is used as the stage driving device, one of the magnet unit and the armature unit is connected to the stage, and the other of the magnet unit and the armature unit is provided on the moving surface side (base) of the stage. Good.
[0071]
The reaction force generated by the movement of the substrate stage PST may be mechanically released to the floor (ground) by using a frame member as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166475. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0072]
The reaction force generated by the movement of the mask stage MST may be mechanically released to the floor (ground) using a frame member as described in JP-A-8-330224. The present invention is also applicable to an exposure apparatus having such a structure.
[0073]
As described above, the exposure apparatus of the embodiment of the present application provides various subsystems including the components listed in the claims of the present application, so as to maintain predetermined mechanical accuracy, electrical accuracy, and optical accuracy. It is manufactured by assembling. Before and after this assembly, adjustments to achieve optical accuracy for various optical systems, adjustments to achieve mechanical accuracy for various mechanical systems, and various electric systems to ensure these various accuracy Are adjusted to achieve electrical accuracy. The process of assembling the exposure apparatus from the various subsystems includes mechanical connection, wiring connection of an electric circuit, and piping connection of a pneumatic circuit among the various subsystems. It goes without saying that there is an assembling process for each subsystem before the assembling process from these various subsystems to the exposure apparatus. When the process of assembling the various subsystems into the exposure apparatus is completed, comprehensive adjustment is performed, and various precisions of the entire exposure apparatus are secured. It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a clean room in which the temperature, the degree of cleanliness, and the like are controlled.
[0074]
As shown in FIG. 12, in a semiconductor device, a step 201 for designing the function and performance of the device, a step 202 for manufacturing a mask (reticle) based on the design step, a substrate (wafer, glass plate) serving as a base material of the device, as shown in FIG. ), A substrate processing step 204 of exposing the substrate to a reticle pattern by the exposure apparatus of the above-described embodiment, and developing the exposed substrate. Device assembling steps (including a dicing step, a bonding step, and a package step). ) 205, inspection step 206 and the like.
[0075]
【The invention's effect】
According to the present invention, by utilizing that the amount of reflected light from the back surface of the substrate at the contact portion between the photosensitive substrate and the holding surface is different from the amount of reflected light from the back surface of the substrate at the non-contact portion, The contact state between the substrate and the holding surface can be detected, and based on the detected contact state, information about the floating state of the substrate with respect to the holding surface and the shape of the holding surface can be obtained with high accuracy. In addition, since the shape of the holding surface can be easily obtained and managed, it is possible to efficiently carry out the work for keeping the substrate surface within the depth of focus of the projection optical system during the exposure processing, and if the substrate surface is temporarily within the depth of focus. The cause can be easily specified even if a state that cannot be accommodated occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of an exposure apparatus provided with a substrate holding device of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view of FIG.
FIG. 3 is a plan view showing an embodiment of the substrate holding device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing an operation of a lifting unit provided in the substrate holding device.
FIG. 5 is a schematic diagram of an AF detection system including an irradiation unit and a light receiving unit.
FIG. 6 is a configuration diagram of an AF detection system.
FIG. 7 is a diagram for explaining an irradiation position of measurement light.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an embodiment of a measurement method according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic sectional view illustrating a contact state between a substrate and a holding surface.
FIG. 10 is a schematic plan view illustrating a contact state between a substrate and a holding surface.
FIG. 11 is a diagram illustrating correction of a measurement light irradiation position.
FIG. 12 is a flowchart illustrating an example of a semiconductor device manufacturing process.
[Explanation of symbols]
1 ... holding surface, 2 ... suction hole (chuck mechanism), 4 ... lift pin (elevating part),
67: light transmission system (irradiation unit), 68: light reception system (light reception unit), B: measurement light,
BB: Backside reflected light, BS: Frontside reflected light, C1: Contact part, C2: Non-contact part,
CONT: control device, detector, EX: exposure device, P: photosensitive substrate (substrate),
PB ... (substrate) back surface, PH ... substrate holder (substrate holding device),
PS ... (substrate) surface

Claims

基板を保持する保持面に前記基板を載置し、該基板の表面状態を計測する計測方法において、
前記基板の表面に向けて相対的に移動可能な計測光を照射し、前記基板の表面と対向する裏面で反射した反射光の光量に基づいて、前記基板と前記保持面との接触状況を検出することを特徴とする計測方法。Place the substrate on a holding surface holding the substrate, in a measurement method for measuring the surface state of the substrate,
Irradiating relatively movable measurement light toward the surface of the substrate, and detecting the contact state between the substrate and the holding surface based on the amount of light reflected on the back surface facing the surface of the substrate. A measuring method characterized in that:

前記検出された接触状況と、前記計測光の前記表面での反射光の位置を計測した計測値とに基づいて、前記保持面に対する前記基板の浮き状態を測定することを特徴とする請求項１記載の計測方法。The floating state of the substrate with respect to the holding surface is measured based on the detected contact state and a measurement value obtained by measuring a position of the reflected light of the measurement light on the surface. The measurement method described.

前記検出された接触状況と、前記計測光の前記表面での反射光の位置を計測した計測値とに基づいて、前記保持面の形状を測定することを特徴とする請求項１記載の計測方法。The measurement method according to claim 1, wherein the shape of the holding surface is measured based on the detected contact state and a measurement value obtained by measuring a position of the measurement light reflected from the surface. .

前記計測光を前記基板の表面に対して斜め方向から照射し、
前記表面に対する前記計測光の入射角度、前記基板の厚み、及び前記基板の屈折率に基づいて前記基板と前記保持面との接触位置を求め、前記保持面の形状を計測する際の前記基板に対する前記計測光の照射位置を補正することを特徴とする請求項３記載の計測方法。Irradiating the measurement light obliquely to the surface of the substrate,
The incident angle of the measurement light with respect to the surface, the thickness of the substrate, and the contact position between the substrate and the holding surface based on the refractive index of the substrate, with respect to the substrate when measuring the shape of the holding surface The measurement method according to claim 3, wherein the irradiation position of the measurement light is corrected.

基板を保持する保持面に前記基板を載置し、該基板を保持する基板保持方法において、
前記基板の表面に向けて相対的に移動可能な計測光を照射し、前記基板の表面と対向する裏面で反射した反射光の光量に基づいて、前記基板と前記保持面との接触状況を検出することを特徴とする基板保持方法。Place the substrate on a holding surface for holding the substrate, in a substrate holding method for holding the substrate,
Irradiating relatively movable measurement light toward the surface of the substrate, and detecting the contact state between the substrate and the holding surface based on the amount of light reflected on the back surface facing the surface of the substrate. A substrate holding method.

前記接触状況に基づいて、前記基板を前記保持面で保持状況を変化させることを特徴とする請求項５記載の基板保持方法。The substrate holding method according to claim 5, wherein the holding state of the substrate is changed on the holding surface based on the contact state.

前記接触状況に基づいて前記基板と前記保持面との接触率又は接触面積を求め、該求めた結果と予め設定したしきい値とを比較し、該比較結果に基づいて前記基板を前記保持面で保持状況を変化させることを特徴とする請求項５又は６記載の基板保持方法。A contact rate or a contact area between the substrate and the holding surface is determined based on the contact state, and the obtained result is compared with a preset threshold value. 7. The substrate holding method according to claim 5, wherein the holding state is changed by:

基板を保持する保持面に前記基板を載置し、該基板を保持する基板保持装置において、
前記基板の表面に対して相対的に移動可能な計測光を照射する照射部と、
前記基板の表面と対向する裏面で反射した反射光を検出する受光部と、
前記受光部で受光した前記反射光の光量に基づいて、前記基板と前記保持面との接触情報を検出する検出部とを備えたことを特徴とする基板保持装置。Place the substrate on a holding surface holding the substrate, in a substrate holding device that holds the substrate,
An irradiation unit that irradiates a measurement light that can move relatively to the surface of the substrate,
A light receiving unit that detects reflected light reflected on the back surface opposite to the front surface of the substrate,
A substrate holding device, comprising: a detection unit that detects contact information between the substrate and the holding surface based on the amount of the reflected light received by the light receiving unit.

前記保持面に前記基板をチャックするチャック機構を有し、
前記接触情報から前記基板と前記保持面とが所定量接触していない場合には、前記チャック機構による前記基板のチャックを再度行うことを特徴とする請求項８記載の基板保持装置。A chuck mechanism for chucking the substrate on the holding surface,
9. The substrate holding apparatus according to claim 8, wherein when the substrate and the holding surface are not in contact with each other by a predetermined amount based on the contact information, chucking of the substrate by the chuck mechanism is performed again.

前記保持面に、前記基板を複数の部分に分割してチャックするチャック機構を有し、
前記接触情報から前記基板と前記保持面とが所定量接触していない場合には、前記所定量接触していない部分に位置する前記複数の部分の一部で前記基板のチャックを再度行うことを特徴とする請求項８又は９記載の基板保持装置。The holding surface has a chuck mechanism for chucking the substrate by dividing the substrate into a plurality of portions,
When the substrate and the holding surface are not in contact with each other by a predetermined amount from the contact information, chucking the substrate again in a part of the plurality of portions located in the portion not in contact with the predetermined amount. The substrate holding device according to claim 8, wherein

前記基板を保持面に対して昇降する昇降部を備え、
前記接触情報から前記基板と前記保持面とが所定量接触していない場合には、前記昇降部により前記基板を前記保持面より昇降させることを特徴とする請求項８記載の基板保持装置。An elevating unit that elevates the substrate with respect to a holding surface,
9. The substrate holding apparatus according to claim 8, wherein when the substrate and the holding surface are not in contact with each other by a predetermined amount based on the contact information, the substrate is moved up and down from the holding surface by the elevating unit.

基板に対してパターンを露光する露光装置において、
前記基板を保持する請求項８〜請求項１１のいずれか一項記載の基板保持装置を備えたことを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus that exposes a pattern to a substrate,
An exposure apparatus comprising the substrate holding device according to any one of claims 8 to 11, which holds the substrate.