JP3460131B2 - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
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- JP3460131B2 JP3460131B2 JP16333595A JP16333595A JP3460131B2 JP 3460131 B2 JP3460131 B2 JP 3460131B2 JP 16333595 A JP16333595 A JP 16333595A JP 16333595 A JP16333595 A JP 16333595A JP 3460131 B2 JP3460131 B2 JP 3460131B2
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- Japan
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- mask
- substrate
- projection
- optical system
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Focusing (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子、撮
像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッ
ド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で使用さ
れる投影露光装置に関し、更に詳しくはマスク及び感光
基板を投影光学系に対して同期して走査することにより
マスクパターンを感光基板上に逐次転写する所謂ステッ
プ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装
置に関する。
像素子（ＣＣＤ等）、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッ
ド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で使用さ
れる投影露光装置に関し、更に詳しくはマスク及び感光
基板を投影光学系に対して同期して走査することにより
マスクパターンを感光基板上に逐次転写する所謂ステッ
プ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体素子等をフォトリソグ
ラフィ技術を用いて製造する際に、マスクとしてのレチ
クルのパターンを投影光学系を介して、感光基板として
のフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラス基板
等）上の各ショット領域に投影露光するステップ・アン
ド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー等）が使
用されている。これに対して最近では、半導体素子等の
１つのチップが大型化する傾向にあり、より大面積のパ
ターンをウエハ上に投影露光することが要求されてい
る。そこで、レチクルとウエハとを投影光学系に対して
同期して走査することにより、投影光学系の有効露光フ
ィールドより広い範囲のショット領域への露光が可能な
走査露光方式の投影露光装置が開発されている。
ラフィ技術を用いて製造する際に、マスクとしてのレチ
クルのパターンを投影光学系を介して、感光基板として
のフォトレジストが塗布されたウエハ（又はガラス基板
等）上の各ショット領域に投影露光するステップ・アン
ド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー等）が使
用されている。これに対して最近では、半導体素子等の
１つのチップが大型化する傾向にあり、より大面積のパ
ターンをウエハ上に投影露光することが要求されてい
る。そこで、レチクルとウエハとを投影光学系に対して
同期して走査することにより、投影光学系の有効露光フ
ィールドより広い範囲のショット領域への露光が可能な
走査露光方式の投影露光装置が開発されている。
【０００３】なお、走査露光方式としては、従来より１
枚のレチクルのパターンの全体を等倍で１枚の感光基板
の全面に逐次投影露光するアライナーが知られている
が、最近開発されている方式は、ウエハ上の各ショット
領域への露光を縮小投影で且つ走査露光方式で行うと共
に、各ショット領域間の移動をステッピング方式で行う
ステップ・アンド・スキャン方式である。
枚のレチクルのパターンの全体を等倍で１枚の感光基板
の全面に逐次投影露光するアライナーが知られている
が、最近開発されている方式は、ウエハ上の各ショット
領域への露光を縮小投影で且つ走査露光方式で行うと共
に、各ショット領域間の移動をステッピング方式で行う
ステップ・アンド・スキャン方式である。
【０００４】一般に投影露光装置においては、開口数
（N.A.）が大きく焦点深度の浅い投影光学系が使用され
るため、微細な回路パターンを高い解像度で転写するた
めには、ウエハの表面を投影光学系の結像面に合わせ込
むための機構が必要である。そこで、従来の一括露光方
式の投影露光装置では、例えばウエハステージの案内面
（走り面）を基準としてウエハの表面の傾斜角を測定す
るチルトセンサ（レベリングセンサ）を設け、その案内
面を基準として投影光学系の結像面の傾斜角を予め測定
しておき、この傾斜角にチルトセンサによる計測値が収
束するように、サーボ方式でウエハの表面をその結像面
に平行に合わせ込んでいる。そして、この傾斜角の制御
（オートレベリング制御）を、ウエハの表面の高さ（焦
点位置）を投影光学系の結像面の位置に合わせ込む所謂
オートフォーカス制御と併用することによって、ウエハ
の各ショット領域の全域を結像面に対して焦点深度の範
囲内に合わせ込んでいた。
（N.A.）が大きく焦点深度の浅い投影光学系が使用され
るため、微細な回路パターンを高い解像度で転写するた
めには、ウエハの表面を投影光学系の結像面に合わせ込
むための機構が必要である。そこで、従来の一括露光方
式の投影露光装置では、例えばウエハステージの案内面
（走り面）を基準としてウエハの表面の傾斜角を測定す
るチルトセンサ（レベリングセンサ）を設け、その案内
面を基準として投影光学系の結像面の傾斜角を予め測定
しておき、この傾斜角にチルトセンサによる計測値が収
束するように、サーボ方式でウエハの表面をその結像面
に平行に合わせ込んでいる。そして、この傾斜角の制御
（オートレベリング制御）を、ウエハの表面の高さ（焦
点位置）を投影光学系の結像面の位置に合わせ込む所謂
オートフォーカス制御と併用することによって、ウエハ
の各ショット領域の全域を結像面に対して焦点深度の範
囲内に合わせ込んでいた。
【０００５】また、走査露光方式の投影露光装置におい
ても、従来は一括露光方式とほぼ同様の制御方式で、ウ
エハの表面を結像面に合わせ込んでいた。更に、走査露
光方式では、レチクルの一部のパターンを投影光学系を
介してウエハ上に投影したスリット状の投影領域（以
下、「照野フィールド」という）に対して、走査方向に
手前側の先読み領域でウエハの表面の焦点位置を先読み
し、この先読み結果に基づいてウエハの焦点位置を補正
する制御方式も提案されている。また、その照野フィー
ルドに対して、レチクルの全体のパターン像が逐次投影
されるショット領域上の大きな領域を、以下では「露光
フィールド」と呼ぶ。
ても、従来は一括露光方式とほぼ同様の制御方式で、ウ
エハの表面を結像面に合わせ込んでいた。更に、走査露
光方式では、レチクルの一部のパターンを投影光学系を
介してウエハ上に投影したスリット状の投影領域（以
下、「照野フィールド」という）に対して、走査方向に
手前側の先読み領域でウエハの表面の焦点位置を先読み
し、この先読み結果に基づいてウエハの焦点位置を補正
する制御方式も提案されている。また、その照野フィー
ルドに対して、レチクルの全体のパターン像が逐次投影
されるショット領域上の大きな領域を、以下では「露光
フィールド」と呼ぶ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の走査露光方式、
特に縮小倍率のステップ・アンド・スキャン方式の投影
露光装置においては、レチクル及びウエハが投影光学系
に対して独立に走査されるため、レチクルの走り面とウ
エハの走り面とはそれぞれ独立に設定されている。ま
た、レチクルの走り面とレチクルのパターン形成面とは
必ずしも平行でないため、レチクルの走査位置に応じて
投影光学系の結像面（レチクルのパターン像の像面）の
高さが次第に変化することがある。このように結像面の
高さが次第に変化する場合に、その結像面の高さが変化
する方向とウエハの走り面の方向とが平行でないと、オ
ートフォーカス制御の応答速度に起因して追従誤差が発
生し、ウエハの露光フィールド（ショット領域）の表面
が部分的に結像面に対して焦点深度の範囲から外れてし
まう恐れがあった。
特に縮小倍率のステップ・アンド・スキャン方式の投影
露光装置においては、レチクル及びウエハが投影光学系
に対して独立に走査されるため、レチクルの走り面とウ
エハの走り面とはそれぞれ独立に設定されている。ま
た、レチクルの走り面とレチクルのパターン形成面とは
必ずしも平行でないため、レチクルの走査位置に応じて
投影光学系の結像面（レチクルのパターン像の像面）の
高さが次第に変化することがある。このように結像面の
高さが次第に変化する場合に、その結像面の高さが変化
する方向とウエハの走り面の方向とが平行でないと、オ
ートフォーカス制御の応答速度に起因して追従誤差が発
生し、ウエハの露光フィールド（ショット領域）の表面
が部分的に結像面に対して焦点深度の範囲から外れてし
まう恐れがあった。
【０００７】本発明は斯かる点に鑑み、走査露光中に投
影光学系の結像面の高さが変化しても、走査露光中に連
続して高い追従精度でウエハの表面をその結像面に合わ
せ込むことができる投影露光装置を提供することを目的
とする。
影光学系の結像面の高さが変化しても、走査露光中に連
続して高い追従精度でウエハの表面をその結像面に合わ
せ込むことができる投影露光装置を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装
置は、転写用のパターンが形成されたマスク（７）を照
明し、このマスクのパターンの一部の像を投影光学系
（１１）を介して感光性の基板（１２）上の所定の露光
領域（照野フィールド１３）に投影した状態で、マスク
（７）及び基板（１２）を投影光学系（１１）に対して
同期して走査することにより、マスク（７）のパターン
の像を基板（１２）上の露光フィールドに逐次転写する
投影露光装置において、基板（１２）上の所定の露光領
域（１３）の傾斜角、及び投影光学系（１１）の光軸方
向の焦点位置を検出する面位置検出センサ（２５）と、
この面位置検出センサにより検出された傾斜角をマスク
（７）の投影光学系（１１）による投影像により定まる
第１の基準面（６２）の傾斜角に合わせるように基板
（１２）の傾斜角を制御する傾斜角制御手段（１６Ａ〜
１６Ｃ，２０）と、面位置検出センサ（２５）により検
出された焦点位置を、マスク（７）の走り面（１０ａ）
の走査方向の傾斜角（ΘX)、及びマスク（７）の傾斜角
に応じて定まる第２の基準面（６５）の焦点位置に合わ
せるように基板（１２）の焦点位置を制御する焦点位置
制御手段（１６Ａ〜１６Ｃ，２０）と、を有するもので
ある。
置は、転写用のパターンが形成されたマスク（７）を照
明し、このマスクのパターンの一部の像を投影光学系
（１１）を介して感光性の基板（１２）上の所定の露光
領域（照野フィールド１３）に投影した状態で、マスク
（７）及び基板（１２）を投影光学系（１１）に対して
同期して走査することにより、マスク（７）のパターン
の像を基板（１２）上の露光フィールドに逐次転写する
投影露光装置において、基板（１２）上の所定の露光領
域（１３）の傾斜角、及び投影光学系（１１）の光軸方
向の焦点位置を検出する面位置検出センサ（２５）と、
この面位置検出センサにより検出された傾斜角をマスク
（７）の投影光学系（１１）による投影像により定まる
第１の基準面（６２）の傾斜角に合わせるように基板
（１２）の傾斜角を制御する傾斜角制御手段（１６Ａ〜
１６Ｃ，２０）と、面位置検出センサ（２５）により検
出された焦点位置を、マスク（７）の走り面（１０ａ）
の走査方向の傾斜角（ΘX)、及びマスク（７）の傾斜角
に応じて定まる第２の基準面（６５）の焦点位置に合わ
せるように基板（１２）の焦点位置を制御する焦点位置
制御手段（１６Ａ〜１６Ｃ，２０）と、を有するもので
ある。
【０００９】言い換えると、本発明では、マスクの一部
のパターンの投影像の露光領域（照野フィールド）に対
する第１の基準面（６２）と、走査露光の結果として得
られる基板（１２）上の露光フィールドに対する第２の
基準面（６５）とを管理し、基板（１２）の傾斜角の制
御は第１の基準面（６２）の傾斜角に基づいて行い、基
板（１２）の焦点位置の制御は第２の基準面（６５）の
焦点位置に基づいて行っている。
のパターンの投影像の露光領域（照野フィールド）に対
する第１の基準面（６２）と、走査露光の結果として得
られる基板（１２）上の露光フィールドに対する第２の
基準面（６５）とを管理し、基板（１２）の傾斜角の制
御は第１の基準面（６２）の傾斜角に基づいて行い、基
板（１２）の焦点位置の制御は第２の基準面（６５）の
焦点位置に基づいて行っている。
【００１０】この場合、第１の基準面（６２）の傾斜
角、及び第２の基準面（６５）の焦点位置の変化の状態
は予め計測されてそれぞれ傾斜角制御手段（１６Ａ〜１
６Ｃ，２０）、及び焦点位置制御手段（１６Ａ〜１６
Ｃ，２０）内に記憶されていることが望ましい。また、
本発明による別の投影露光装置は、転写用のパターンが
形成されたマスク（７）を照明し、該マスクのパターン
の一部の像を投影光学系（１１）を介して基板（１２）
上の所定の露光領域（照野フィールド１３）に投影した
状態で、マスク（７）及び基板（１２）を投影光学系
（１１）に対して同期して走査することにより、マスク
（７）のパターンの像を基板（１２）上の露光フィール
ドに逐次転写する投影露光装置において、基板（１２）
上の所定の露光領域（１３）の傾斜角、及び投影光学系
（１１）の光軸方向の焦点位置を検出する面位置検出セ
ンサ（２５）と、この面位置検出センサによる検出結果
に応じて、基板表面が投影光学系（１１）の結像面に合
致するように、基板（１２）の投影光学系（１１）の光
軸方向における位置及び傾斜角を制御する制御手段（１
６Ａ〜１６Ｃ，２０）と、を有し、制御手段（１６Ａ〜
１６Ｃ，２０）は、転写処理中、基板（１２）が走査方
向における基準位置Ｘ 0 から任意の位置Ｘまで移動した
とき、基板（１２）の光軸方向における位置を以下に表
すδｚだけ補正するものである。 δｚ＝（Ｘ−Ｘ 0 ）（Θ X −θ XP ） ここで、θ XP はマスク（７）の投影光学系（１１）によ
る投影像により定まる第１の基準面（６２）の走査方向
における傾斜角、Θ X はマスク（７）の走り面（１０
ａ）に対するマスク（７）のパターン形成面の傾斜角に
応じて定まる第２の基準面（６５）の走査方向における
傾斜角である。
角、及び第２の基準面（６５）の焦点位置の変化の状態
は予め計測されてそれぞれ傾斜角制御手段（１６Ａ〜１
６Ｃ，２０）、及び焦点位置制御手段（１６Ａ〜１６
Ｃ，２０）内に記憶されていることが望ましい。また、
本発明による別の投影露光装置は、転写用のパターンが
形成されたマスク（７）を照明し、該マスクのパターン
の一部の像を投影光学系（１１）を介して基板（１２）
上の所定の露光領域（照野フィールド１３）に投影した
状態で、マスク（７）及び基板（１２）を投影光学系
（１１）に対して同期して走査することにより、マスク
（７）のパターンの像を基板（１２）上の露光フィール
ドに逐次転写する投影露光装置において、基板（１２）
上の所定の露光領域（１３）の傾斜角、及び投影光学系
（１１）の光軸方向の焦点位置を検出する面位置検出セ
ンサ（２５）と、この面位置検出センサによる検出結果
に応じて、基板表面が投影光学系（１１）の結像面に合
致するように、基板（１２）の投影光学系（１１）の光
軸方向における位置及び傾斜角を制御する制御手段（１
６Ａ〜１６Ｃ，２０）と、を有し、制御手段（１６Ａ〜
１６Ｃ，２０）は、転写処理中、基板（１２）が走査方
向における基準位置Ｘ 0 から任意の位置Ｘまで移動した
とき、基板（１２）の光軸方向における位置を以下に表
すδｚだけ補正するものである。 δｚ＝（Ｘ−Ｘ 0 ）（Θ X −θ XP ） ここで、θ XP はマスク（７）の投影光学系（１１）によ
る投影像により定まる第１の基準面（６２）の走査方向
における傾斜角、Θ X はマスク（７）の走り面（１０
ａ）に対するマスク（７）のパターン形成面の傾斜角に
応じて定まる第２の基準面（６５）の走査方向における
傾斜角である。
【００１１】
【作用】斯かる本発明の原理につき、本発明の一実施例
の要部を示す図８を参照して説明する。図８（ａ）にお
いて、基板（１２）を走査するステージ系（１４，１５
Ｘ，１５Ｙ）の走り面（案内面）（１７ａ）の２次元の
傾斜角を基準値（０，０）とする。その２次元の傾斜角
は、例えば投影光学系（１１）の光軸に垂直な平面の直
交座標系であるＹ軸、及びＸ軸の回りでの傾斜角を表
す。そして、マスクの一部のパターン（８）の投影像で
ある照射フィールド（１３）の結像面を第１の基準面
（６２）として、走り面（１７ａ）に対する第１の基準
面（６２）の傾斜角を（θXP，θYP）とすれば、傾斜角
制御手段によって基板（１２）の表面の傾斜角はその
（θXP，θYP）を目標値として制御される。この結果、
第１の基準面（６２）に対して基板（１２）の表面が平
行に設定される。
の要部を示す図８を参照して説明する。図８（ａ）にお
いて、基板（１２）を走査するステージ系（１４，１５
Ｘ，１５Ｙ）の走り面（案内面）（１７ａ）の２次元の
傾斜角を基準値（０，０）とする。その２次元の傾斜角
は、例えば投影光学系（１１）の光軸に垂直な平面の直
交座標系であるＹ軸、及びＸ軸の回りでの傾斜角を表
す。そして、マスクの一部のパターン（８）の投影像で
ある照射フィールド（１３）の結像面を第１の基準面
（６２）として、走り面（１７ａ）に対する第１の基準
面（６２）の傾斜角を（θXP，θYP）とすれば、傾斜角
制御手段によって基板（１２）の表面の傾斜角はその
（θXP，θYP）を目標値として制御される。この結果、
第１の基準面（６２）に対して基板（１２）の表面が平
行に設定される。
【００１２】この状態で、マスク（７）及び基板（１
２）の走査を行った場合、走り面（１７ａ）に対して第
１の基準面（６２）が傾斜しているため、走査方向の基
板（１２）の位置に応じて、基板（１２）の焦点位置
（高さ）が変化する。仮に、基板（１２）の走査方向を
＋Ｘ方向として、基板（１２）の位置が図８（ａ）に示
す位置Ｘ0 にあるときの焦点位置をｚ0 、基板（１２）
の位置が図８（ｂ）に示す位置Ｘに変化したときの焦点
位置をｚA とすると、近似的に以下の関係が成立する。
２）の走査を行った場合、走り面（１７ａ）に対して第
１の基準面（６２）が傾斜しているため、走査方向の基
板（１２）の位置に応じて、基板（１２）の焦点位置
（高さ）が変化する。仮に、基板（１２）の走査方向を
＋Ｘ方向として、基板（１２）の位置が図８（ａ）に示
す位置Ｘ0 にあるときの焦点位置をｚ0 、基板（１２）
の位置が図８（ｂ）に示す位置Ｘに変化したときの焦点
位置をｚA とすると、近似的に以下の関係が成立する。
【００１３】
【数１】ｚA ＝（Ｘ−Ｘ0)θXP＋ｚ0
ここで、更にマスク（７）の走査による影響を考慮する
ために、マスク（７）の走り面（１０ａ）に対してマス
ク（７）のパターン形成面が走査方向に所定角度傾斜し
ているとする。その結果として図８（ｂ）に示すよう
に、マスク（７）をＸ方向に走査した場合に、照野フィ
ールドの中心での結像面の位置は走査方向に対する傾斜
角（Ｙ軸の回りでの傾斜角）がΘX の第２の基準面（６
５）に沿って移動する。また、図８（ａ）及び（ｂ）の
状態でのマスク（７）のＸ方向の位置をそれぞれｘ0 、
及びｘとして、投影光学系（１１）のマスクから基板へ
の投影倍率をβ（βは例えば１／４，１／５等）とする
と、投影光学系（１１）が倒立像を投影する場合に、次
の関係が成立する。
ために、マスク（７）の走り面（１０ａ）に対してマス
ク（７）のパターン形成面が走査方向に所定角度傾斜し
ているとする。その結果として図８（ｂ）に示すよう
に、マスク（７）をＸ方向に走査した場合に、照野フィ
ールドの中心での結像面の位置は走査方向に対する傾斜
角（Ｙ軸の回りでの傾斜角）がΘX の第２の基準面（６
５）に沿って移動する。また、図８（ａ）及び（ｂ）の
状態でのマスク（７）のＸ方向の位置をそれぞれｘ0 、
及びｘとして、投影光学系（１１）のマスクから基板へ
の投影倍率をβ（βは例えば１／４，１／５等）とする
と、投影光学系（１１）が倒立像を投影する場合に、次
の関係が成立する。
【００１４】
【数２】Ｘ−Ｘ0 ＝−β（ｘ−ｘ0 ）
また、第２の基準面（６５）の傾斜角はΘX 、基板（１
２）が図８（ａ）に示す位置Ｘ0 にあるときの焦点位置
はｚ0 であるため、図８（ｂ）の状態での照射フィール
ドの中央での焦点位置はほぼ次式で表される焦点位置ｚ
B に変化する。
２）が図８（ａ）に示す位置Ｘ0 にあるときの焦点位置
はｚ0 であるため、図８（ｂ）の状態での照射フィール
ドの中央での焦点位置はほぼ次式で表される焦点位置ｚ
B に変化する。
【００１５】
【数３】ｚB ＝（Ｘ−Ｘ0)ΘX ＋ｚ0
従って、この焦点位置ｚB を目標として合焦制御（オー
トフォーカス制御）を行えばよいが、実際には第１の基
準面（６２）の傾斜角に応じて、基板（１２）の焦点位
置は（数１）で示す焦点位置ｚA に変化して、次式で表
されるデフォーカス量δｚが生じている。
トフォーカス制御）を行えばよいが、実際には第１の基
準面（６２）の傾斜角に応じて、基板（１２）の焦点位
置は（数１）で示す焦点位置ｚA に変化して、次式で表
されるデフォーカス量δｚが生じている。
【００１６】
【数４】δｚ＝ｚB −ｚA ＝（Ｘ−Ｘ0)（ΘX −θXP）
そのため、実際の合焦制御は例えば（数４）のデフォー
カス量δｚを０にするように行えばよい。また、第１の
基準面（６２）の傾斜角θXP、及び第２の基準面（６
５）の傾斜角ΘX は、それぞれ例えばテストプリンント
を行って求めて、記憶しておけばよい。この結果、基板
（１２）の傾斜角をマスク（７）の照野フィールド内で
の投影像の像面に合わせながら、基板（１２）の焦点位
置をマスク（７）の全体としての投影面に沿って変化さ
せることが可能になる。
カス量δｚを０にするように行えばよい。また、第１の
基準面（６２）の傾斜角θXP、及び第２の基準面（６
５）の傾斜角ΘX は、それぞれ例えばテストプリンント
を行って求めて、記憶しておけばよい。この結果、基板
（１２）の傾斜角をマスク（７）の照野フィールド内で
の投影像の像面に合わせながら、基板（１２）の焦点位
置をマスク（７）の全体としての投影面に沿って変化さ
せることが可能になる。
【００１７】
【実施例】以下、本発明による投影露光装置の一実施例
につき図面を参照して説明する。本実施例は、ステップ
・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用
したものである。図１は、本実施例の投影露光装置を示
し、この図１において、光源及びオプティカル・インテ
グレータ等を含む光源系１からの露光用の照明光ＩＬ
が、第１リレーレンズ２、レチクルブラインド（可変視
野絞り）３、第２リレーレンズ４、ミラー５、及びメイ
ンコンデンサーレンズ６を介して、均一な照度分布でレ
チクル７のパターン形成面（下面）のスリット状の照明
領域８を照明する。レチクルブラインド３の配置面はレ
チクル７のパターン形成面とほぼ共役であり、レチクル
ブラインド３の開口の位置及び形状により、照明領域８
の位置及び形状が設定される。
につき図面を参照して説明する。本実施例は、ステップ
・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用
したものである。図１は、本実施例の投影露光装置を示
し、この図１において、光源及びオプティカル・インテ
グレータ等を含む光源系１からの露光用の照明光ＩＬ
が、第１リレーレンズ２、レチクルブラインド（可変視
野絞り）３、第２リレーレンズ４、ミラー５、及びメイ
ンコンデンサーレンズ６を介して、均一な照度分布でレ
チクル７のパターン形成面（下面）のスリット状の照明
領域８を照明する。レチクルブラインド３の配置面はレ
チクル７のパターン形成面とほぼ共役であり、レチクル
ブラインド３の開口の位置及び形状により、照明領域８
の位置及び形状が設定される。
【００１８】レチクル７上の照明領域８内のパターンの
投影光学系１１を介した像が、フォトレジストが塗布さ
れたウエハ１２上のスリット状の照野フィールド１３内
に投影露光される。ここで、投影光学系１１の光軸に平
行にＺ軸を取り、その光軸に垂直な２次元平面内で図１
の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面にＹ軸を取る。レチ
クル７はレチクルステージ９上に保持され、レチクルス
テージ９はレチクルベース１０上で走査方向であるＸ方
向に例えばリニアモータにより駆動される。レチクルス
テージ９上の移動鏡１８、及び外部のレーザ干渉計１９
によりレチクル７のＸ座標が計測され、このＸ座標が装
置全体の動作を統轄制御する主制御系２０に供給され、
主制御系２０は、レチクルステージ駆動系２１及びレチ
クルステージ９を介してレチクル７の位置及び移動速度
の制御を行う。
投影光学系１１を介した像が、フォトレジストが塗布さ
れたウエハ１２上のスリット状の照野フィールド１３内
に投影露光される。ここで、投影光学系１１の光軸に平
行にＺ軸を取り、その光軸に垂直な２次元平面内で図１
の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面にＹ軸を取る。レチ
クル７はレチクルステージ９上に保持され、レチクルス
テージ９はレチクルベース１０上で走査方向であるＸ方
向に例えばリニアモータにより駆動される。レチクルス
テージ９上の移動鏡１８、及び外部のレーザ干渉計１９
によりレチクル７のＸ座標が計測され、このＸ座標が装
置全体の動作を統轄制御する主制御系２０に供給され、
主制御系２０は、レチクルステージ駆動系２１及びレチ
クルステージ９を介してレチクル７の位置及び移動速度
の制御を行う。
【００１９】一方、ウエハ１２は、不図示のウエハホル
ダを介してＺチルトステージ１４上に保持され、Ｚチル
トステージ１４は３個のＺ方向に移動自在なアクチュエ
ータ１６Ａ〜１６Ｃを介してＹステージ１５Ｙ上に載置
され、Ｙステージ１５Ｙは、Ｘステージ１５Ｘ上に例え
ば送りねじ方式でＹ方向に移動されるように載置され、
Ｘステージ１５Ｘは、装置ベース１７上に例えば送りね
じ方式でＸ方向に移動されるように載置されている。３
個のアクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃを並行に伸縮させる
ことにより、Ｚチルトステージ１４のＺ方向の位置（焦
点位置）の調整が行われ、３個のアクチュエータ１６Ａ
〜１６Ｃの伸縮量を個別に調整することにより、Ｚチル
トステージ１４のＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角の調整が
行われる。
ダを介してＺチルトステージ１４上に保持され、Ｚチル
トステージ１４は３個のＺ方向に移動自在なアクチュエ
ータ１６Ａ〜１６Ｃを介してＹステージ１５Ｙ上に載置
され、Ｙステージ１５Ｙは、Ｘステージ１５Ｘ上に例え
ば送りねじ方式でＹ方向に移動されるように載置され、
Ｘステージ１５Ｘは、装置ベース１７上に例えば送りね
じ方式でＸ方向に移動されるように載置されている。３
個のアクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃを並行に伸縮させる
ことにより、Ｚチルトステージ１４のＺ方向の位置（焦
点位置）の調整が行われ、３個のアクチュエータ１６Ａ
〜１６Ｃの伸縮量を個別に調整することにより、Ｚチル
トステージ１４のＸ軸及びＹ軸の回りの傾斜角の調整が
行われる。
【００２０】また、Ｚチルトステージ１４の上端に固定
されたＸ軸用の移動鏡２２Ｘ、及び外部のレーザ干渉計
２３Ｘにより、ウエハ１２のＸ座標が常時モニタされ、
Ｙ軸用の移動鏡２２Ｙ（図７参照）及び外部のレーザ干
渉計２３Ｙにより、ウエハ１２のＹ座標が常時モニタさ
れ、検出されたＸ座標、Ｙ座標が主制御系２０に供給さ
れている。
されたＸ軸用の移動鏡２２Ｘ、及び外部のレーザ干渉計
２３Ｘにより、ウエハ１２のＸ座標が常時モニタされ、
Ｙ軸用の移動鏡２２Ｙ（図７参照）及び外部のレーザ干
渉計２３Ｙにより、ウエハ１２のＹ座標が常時モニタさ
れ、検出されたＸ座標、Ｙ座標が主制御系２０に供給さ
れている。
【００２１】ここで、アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃの
構成例につき説明する。図６は、アクチュエータ１６Ａ
の断面図であり、この図６において、図１のＹステージ
１５Ｙ上に駆動機構ハウジング４０が固定され、駆動機
構ハウジング４０内に送りねじ４１が回転自在に収納さ
れ、送りねじ４１の左端にカップリング４２を介して回
転角検出用のロータエンコーダ４３が接続され、送りね
じ４６の右端にカップリング４４を介してロータリモー
タ４５が接続されている。また、送りねじ４１にナット
３９が螺合され、ナット３９に支柱３８を介して上端が
傾斜した斜面部３６Ａが固定され、斜面部３６Ａの上端
に回転体３６Ｂが接触している。回転体３６Ｂは、図１
のＺチルトステージ１４内に回転自在に、且つ横方向に
は移動できないように埋め込まれている。
構成例につき説明する。図６は、アクチュエータ１６Ａ
の断面図であり、この図６において、図１のＹステージ
１５Ｙ上に駆動機構ハウジング４０が固定され、駆動機
構ハウジング４０内に送りねじ４１が回転自在に収納さ
れ、送りねじ４１の左端にカップリング４２を介して回
転角検出用のロータエンコーダ４３が接続され、送りね
じ４６の右端にカップリング４４を介してロータリモー
タ４５が接続されている。また、送りねじ４１にナット
３９が螺合され、ナット３９に支柱３８を介して上端が
傾斜した斜面部３６Ａが固定され、斜面部３６Ａの上端
に回転体３６Ｂが接触している。回転体３６Ｂは、図１
のＺチルトステージ１４内に回転自在に、且つ横方向に
は移動できないように埋め込まれている。
【００２２】また、斜面部３６Ａは直線ガイド３７に沿
って送りねじ４１に平行な方向に移動できるように支持
されている。この場合、図１のウエハステージ制御系２
４からの駆動速度を示す制御信号がロータリモータ４５
に供給され、ロータリモータ４５は指示された駆動速度
（角速度）で送りねじ４１を回転する。これにより、ナ
ット３９が送りねじ４１に沿ってＸ方向に移動し、斜面
部３６Ａも送りねじ４１に沿って移動する。従って、斜
面部３６Ａの上端に接触する回転体３６Ｂは、回転しな
がら駆動機構ハウジング４０に対して上下方向（Ｚ方
向）に変位する。また、送りねじ４１の回転角速度をロ
ータリエンコーダ４３により計測することにより、回転
体３６Ｂの上下方向への移動速度が検出される。他のア
クチュエータ１６Ｂ，１６Ｃも同じ構成である。
って送りねじ４１に平行な方向に移動できるように支持
されている。この場合、図１のウエハステージ制御系２
４からの駆動速度を示す制御信号がロータリモータ４５
に供給され、ロータリモータ４５は指示された駆動速度
（角速度）で送りねじ４１を回転する。これにより、ナ
ット３９が送りねじ４１に沿ってＸ方向に移動し、斜面
部３６Ａも送りねじ４１に沿って移動する。従って、斜
面部３６Ａの上端に接触する回転体３６Ｂは、回転しな
がら駆動機構ハウジング４０に対して上下方向（Ｚ方
向）に変位する。また、送りねじ４１の回転角速度をロ
ータリエンコーダ４３により計測することにより、回転
体３６Ｂの上下方向への移動速度が検出される。他のア
クチュエータ１６Ｂ，１６Ｃも同じ構成である。
【００２３】なお、アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃは、
図６のようにロータリーモータを使用する方式の外に、
例えばピエゾ素子等を使用して構成してもよい。図１に
戻り、主制御系２０は、供給された座標に基づいてウエ
ハステージ駆動系２４を介してＸステージ１５Ｘ、Ｙス
テージ１５Ｙ、及びＺチルトステージ１４の動作を制御
する。例えば走査露光方式で露光を行う場合には、投影
光学系１１が投影倍率β（βは例えば１／４等）で倒立
像を投影するものとして、レチクルステージ９を介して
レチクル７を照明領域８に対して＋Ｘ方向（又は−Ｘ方
向）に速度ＶR で走査するのと同期して、Ｘステージ１
５Ｘを介してウエハ１２が照野フィールド１３に対して
−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度ＶW(＝β・ＶR ）で走
査される。
図６のようにロータリーモータを使用する方式の外に、
例えばピエゾ素子等を使用して構成してもよい。図１に
戻り、主制御系２０は、供給された座標に基づいてウエ
ハステージ駆動系２４を介してＸステージ１５Ｘ、Ｙス
テージ１５Ｙ、及びＺチルトステージ１４の動作を制御
する。例えば走査露光方式で露光を行う場合には、投影
光学系１１が投影倍率β（βは例えば１／４等）で倒立
像を投影するものとして、レチクルステージ９を介して
レチクル７を照明領域８に対して＋Ｘ方向（又は−Ｘ方
向）に速度ＶR で走査するのと同期して、Ｘステージ１
５Ｘを介してウエハ１２が照野フィールド１３に対して
−Ｘ方向（又は＋Ｘ方向）に速度ＶW(＝β・ＶR ）で走
査される。
【００２４】次に、ウエハ１２の表面のＺ方向の位置
（焦点位置）を検出するための多点の焦点位置検出系
（以下、「多点ＡＦセンサ」という）２５の構成につき
説明する。この多点ＡＦセンサ２５において、光源２６
から射出されたフォトレジストに対して非感光性の検出
光が、コンデンサーレンズ２７を介して送光スリット板
２８内の多数のスリットを照明し、それらスリットの像
が対物レンズ２９を介して、投影光学系１１の光軸に対
して斜めにウエハ１２上の照野フィールド１３及びこの
前後の先読み領域３５Ａ，３５Ｂ（図２参照）の１５個
の計測点Ｐ11〜Ｐ51に投影される。
（焦点位置）を検出するための多点の焦点位置検出系
（以下、「多点ＡＦセンサ」という）２５の構成につき
説明する。この多点ＡＦセンサ２５において、光源２６
から射出されたフォトレジストに対して非感光性の検出
光が、コンデンサーレンズ２７を介して送光スリット板
２８内の多数のスリットを照明し、それらスリットの像
が対物レンズ２９を介して、投影光学系１１の光軸に対
して斜めにウエハ１２上の照野フィールド１３及びこの
前後の先読み領域３５Ａ，３５Ｂ（図２参照）の１５個
の計測点Ｐ11〜Ｐ51に投影される。
【００２５】図２は、ウエハ１２上のそれら計測点Ｐ11
〜Ｐ51の配置を示し、この図２において、スリット状の
照野フィールド１３に対して＋Ｘ方向、及び−Ｘ方向側
にそれぞれ先読み領域３５Ａ及び３５Ｂが設定されてい
る。そして、照野フィールド１３内に３行×３列の計測
点Ｐ21〜Ｐ43が設定され、先読み領域３５Ｂ内に３個の
計測点Ｐ11〜Ｐ13が設定され、先読み領域３５Ａ内に３
個の計測点Ｐ51〜Ｐ53が設定されている。本実施例で
は、照野フィールド１３内の９個の計測点での焦点位置
の情報から照野フィールド１３内での平均的な焦点位
置、及び傾斜角を求める。そして、必要に応じて、先読
み領域３５Ａ（又は３５Ｂ）内の３個の計測点での焦点
位置の情報を使用してウエハ１２の表面の段差の補正等
を行う。
〜Ｐ51の配置を示し、この図２において、スリット状の
照野フィールド１３に対して＋Ｘ方向、及び−Ｘ方向側
にそれぞれ先読み領域３５Ａ及び３５Ｂが設定されてい
る。そして、照野フィールド１３内に３行×３列の計測
点Ｐ21〜Ｐ43が設定され、先読み領域３５Ｂ内に３個の
計測点Ｐ11〜Ｐ13が設定され、先読み領域３５Ａ内に３
個の計測点Ｐ51〜Ｐ53が設定されている。本実施例で
は、照野フィールド１３内の９個の計測点での焦点位置
の情報から照野フィールド１３内での平均的な焦点位
置、及び傾斜角を求める。そして、必要に応じて、先読
み領域３５Ａ（又は３５Ｂ）内の３個の計測点での焦点
位置の情報を使用してウエハ１２の表面の段差の補正等
を行う。
【００２６】図１に戻り、それらの計測点からの反射光
が、集光レンズ３０を介して振動スリット板３１上に集
光され、振動スリット板３１上にそれら計測点に投影さ
れたスリット像が再結像される。振動スリット板３１
は、主制御系２０からの駆動信号ＤＳにより駆動される
加振器３２により所定方向に振動している。振動スリッ
ト板３１の多数のスリットを通過した光が光電検出器３
３上の多数の光電変換素子によりそれぞれ光電変換さ
れ、これら光電変換信号が信号処理系３４に供給され
る。
が、集光レンズ３０を介して振動スリット板３１上に集
光され、振動スリット板３１上にそれら計測点に投影さ
れたスリット像が再結像される。振動スリット板３１
は、主制御系２０からの駆動信号ＤＳにより駆動される
加振器３２により所定方向に振動している。振動スリッ
ト板３１の多数のスリットを通過した光が光電検出器３
３上の多数の光電変換素子によりそれぞれ光電変換さ
れ、これら光電変換信号が信号処理系３４に供給され
る。
【００２７】図３は、図１中の送光スリット板２８を示
し、この図３において、送光スリット板２８には図２の
ウエハ上の計測点Ｐ11〜Ｐ53に対応する位置にそれぞれ
スリット２８11〜２８53が形成されている。また、図１
中の振動スリット板３１上にも、図４に示すように図２
のウエハ上の計測点Ｐ11〜Ｐ53に対応する位置にそれぞ
れスリット３１11〜３１53が形成され、振動スリット板
３１は加振器３２により各スリットの長手方向に直交す
る計測方向に振動している。
し、この図３において、送光スリット板２８には図２の
ウエハ上の計測点Ｐ11〜Ｐ53に対応する位置にそれぞれ
スリット２８11〜２８53が形成されている。また、図１
中の振動スリット板３１上にも、図４に示すように図２
のウエハ上の計測点Ｐ11〜Ｐ53に対応する位置にそれぞ
れスリット３１11〜３１53が形成され、振動スリット板
３１は加振器３２により各スリットの長手方向に直交す
る計測方向に振動している。
【００２８】次に、図５は、図１中の光電検出器３３、
及び信号処理系３４を示し、この図５において、光電検
出器３３上の１行目の光電変換素子３３11〜３３13に
は、それぞれ図２の計測点Ｐ11〜Ｐ13から反射されて、
且つ振動スリット板３１中の対応するスリットを通過し
た光が入射し、２行目〜４行目の光電変換素子３３21〜
３３43には、それぞれ図２の計測点Ｐ21〜Ｐ43から反射
されて、且つ振動スリット板３１中の対応するスリット
を通過した光が入射し、５行目の光電変換素子３３51〜
３３53には、それぞれ図２の計測点Ｐ51〜Ｐ53から反射
されて、且つ振動スリット板３１中の対応するスリット
を通過した光が入射する。そして、光電変換素子３３11
〜３３53からの検出信号は、増幅器４６11〜４６53を介
して同期整流器４７11〜４７53に供給される。同期整流
器４７11〜４７53はそれぞれ加振器３２用の駆動信号Ｄ
Ｓを用いて入力された検出信号を同期整流することによ
り、対応する計測点の焦点位置に所定範囲でほぼ比例し
て変化するフォーカス信号を生成する。本実施例では、
同期整流器４７11〜４７53から出力されるフォーカス信
号は、それぞれ図１において、例えばレチクル７が走査
方向の中央に静止した状態で、対応する計測点が投影光
学系１１の結像面（ベストフォーカス面）に合致してい
るときに０になるようにキャリブレーションが行われて
いる。
及び信号処理系３４を示し、この図５において、光電検
出器３３上の１行目の光電変換素子３３11〜３３13に
は、それぞれ図２の計測点Ｐ11〜Ｐ13から反射されて、
且つ振動スリット板３１中の対応するスリットを通過し
た光が入射し、２行目〜４行目の光電変換素子３３21〜
３３43には、それぞれ図２の計測点Ｐ21〜Ｐ43から反射
されて、且つ振動スリット板３１中の対応するスリット
を通過した光が入射し、５行目の光電変換素子３３51〜
３３53には、それぞれ図２の計測点Ｐ51〜Ｐ53から反射
されて、且つ振動スリット板３１中の対応するスリット
を通過した光が入射する。そして、光電変換素子３３11
〜３３53からの検出信号は、増幅器４６11〜４６53を介
して同期整流器４７11〜４７53に供給される。同期整流
器４７11〜４７53はそれぞれ加振器３２用の駆動信号Ｄ
Ｓを用いて入力された検出信号を同期整流することによ
り、対応する計測点の焦点位置に所定範囲でほぼ比例し
て変化するフォーカス信号を生成する。本実施例では、
同期整流器４７11〜４７53から出力されるフォーカス信
号は、それぞれ図１において、例えばレチクル７が走査
方向の中央に静止した状態で、対応する計測点が投影光
学系１１の結像面（ベストフォーカス面）に合致してい
るときに０になるようにキャリブレーションが行われて
いる。
【００２９】同期整流器４７11〜４７53から出力される
フォーカス信号は、並列にマルチプレクサ４８に供給さ
れ、マルチプレクサ４８は、主制御系２０内のマイクロ
プロセッサ（ＭＰＵ）５０からの切り換え信号に同期し
て、供給されるフォーカス信号から順番に選ばれたフォ
ーカス信号をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４９
に供給し、Ａ／Ｄ変換器４９から出力されるデジタルの
フォーカス信号が順次主制御系２０内のメモリ５１内に
格納される。
フォーカス信号は、並列にマルチプレクサ４８に供給さ
れ、マルチプレクサ４８は、主制御系２０内のマイクロ
プロセッサ（ＭＰＵ）５０からの切り換え信号に同期し
て、供給されるフォーカス信号から順番に選ばれたフォ
ーカス信号をアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４９
に供給し、Ａ／Ｄ変換器４９から出力されるデジタルの
フォーカス信号が順次主制御系２０内のメモリ５１内に
格納される。
【００３０】図７は、図１の３個のアクチュエータ１６
Ａ〜１６Ｃの駆動系を示し、この図７の主制御系２０に
おいて、メモリ５１の各アドレス５１11〜５１53内にそ
れぞれ図２の計測点Ｐ11〜Ｐ53での焦点位置を示すデジ
タルのフォーカス信号が格納されている。なお、これら
のフォーカス信号は、所定のサンプリング周期で逐次書
き換えられているものである。それらアドレス中で、図
２の照野フィールド１３内の計測点に対応するアドレス
５１21〜５１43から読み出されたフォーカス信号は並列
に最小自乗法計算部５２に供給される。最小自乗法計算
部５２では、その照野フィールド１３内の９個の計測点
Ｐ21〜Ｐ43に対応する９個のフォーカス信号に基づい
て、最小自乗法的にその照野フィールド１３の表面に合
致する平面を決定し、この決定された平面の中心での焦
点位置（Ｚ座標）ｚ、Ｙ軸の回りでの傾斜角θX 、及び
Ｘ軸の回りでの傾斜角θY を求める。これらの傾斜角θ
X 、傾斜角θY 、及び焦点位置ｚはそれぞれ減算部５４
Ａ，５４Ｂ及び５４Ｃに供給される。
Ａ〜１６Ｃの駆動系を示し、この図７の主制御系２０に
おいて、メモリ５１の各アドレス５１11〜５１53内にそ
れぞれ図２の計測点Ｐ11〜Ｐ53での焦点位置を示すデジ
タルのフォーカス信号が格納されている。なお、これら
のフォーカス信号は、所定のサンプリング周期で逐次書
き換えられているものである。それらアドレス中で、図
２の照野フィールド１３内の計測点に対応するアドレス
５１21〜５１43から読み出されたフォーカス信号は並列
に最小自乗法計算部５２に供給される。最小自乗法計算
部５２では、その照野フィールド１３内の９個の計測点
Ｐ21〜Ｐ43に対応する９個のフォーカス信号に基づい
て、最小自乗法的にその照野フィールド１３の表面に合
致する平面を決定し、この決定された平面の中心での焦
点位置（Ｚ座標）ｚ、Ｙ軸の回りでの傾斜角θX 、及び
Ｘ軸の回りでの傾斜角θY を求める。これらの傾斜角θ
X 、傾斜角θY 、及び焦点位置ｚはそれぞれ減算部５４
Ａ，５４Ｂ及び５４Ｃに供給される。
【００３１】また、メモリ５１内のアドレス５１11〜５
１13、及び５１51〜５１53から読み出された、図２の先
読み領域３５Ａ，３５Ｂ内の計測点に対応するフォーカ
ス信号は、先読み補正部５３に供給される。先読み補正
部５３では例えばウエハ１２の表面の凹凸の検出等を行
う。更に、本例の主制御系２０内には、第１の記憶部５
５、及び第２の記憶部５６が設けられ、第１の記憶部５
５には、ウエハ１２上の照野フィールド１３での結像面
を表す第１の基準面のＹ軸の回りでの傾斜角θXP、及び
Ｘ軸の回りでの傾斜角θYPと、例えばレチクル７の中心
が投影光学系１１の光軸上にあるときの照野フィールド
１３の中心での結像面の焦点位置ｚ0 とが記憶されてい
る。一方、第２の記憶部５６には、ウエハ１２上の露光
フィールド（ショット領域）の全面での結像面を表す第
２の基準面のＹ軸の回りでの（走査方向に対する）傾斜
角ΘXが記憶されている。
１13、及び５１51〜５１53から読み出された、図２の先
読み領域３５Ａ，３５Ｂ内の計測点に対応するフォーカ
ス信号は、先読み補正部５３に供給される。先読み補正
部５３では例えばウエハ１２の表面の凹凸の検出等を行
う。更に、本例の主制御系２０内には、第１の記憶部５
５、及び第２の記憶部５６が設けられ、第１の記憶部５
５には、ウエハ１２上の照野フィールド１３での結像面
を表す第１の基準面のＹ軸の回りでの傾斜角θXP、及び
Ｘ軸の回りでの傾斜角θYPと、例えばレチクル７の中心
が投影光学系１１の光軸上にあるときの照野フィールド
１３の中心での結像面の焦点位置ｚ0 とが記憶されてい
る。一方、第２の記憶部５６には、ウエハ１２上の露光
フィールド（ショット領域）の全面での結像面を表す第
２の基準面のＹ軸の回りでの（走査方向に対する）傾斜
角ΘXが記憶されている。
【００３２】ここで、図８を参照して、その第１及び第
２の基準面につき詳細に説明する。図８（ａ）は図１の
ステージ系を簡略化して示し、この図８（ａ）におい
て、レチクル７をＸ方向に走査するレチクルステージ９
は走り面（案内面）１０ａに沿って移動するものとし
て、レチクル７のパターン形成面は走り面１０ａに対し
て所定角度傾斜しているものとする。また、ウエハ１２
をＸ方向に走査するＸステージ１５Ｘは走り面１７ａに
沿って移動するものとして、走り面１７ａのＹ軸、及び
Ｘ軸の回りの傾斜角が（０，０）に調整されているもの
とする。
２の基準面につき詳細に説明する。図８（ａ）は図１の
ステージ系を簡略化して示し、この図８（ａ）におい
て、レチクル７をＸ方向に走査するレチクルステージ９
は走り面（案内面）１０ａに沿って移動するものとし
て、レチクル７のパターン形成面は走り面１０ａに対し
て所定角度傾斜しているものとする。また、ウエハ１２
をＸ方向に走査するＸステージ１５Ｘは走り面１７ａに
沿って移動するものとして、走り面１７ａのＹ軸、及び
Ｘ軸の回りの傾斜角が（０，０）に調整されているもの
とする。
【００３３】この場合、レチクル７が走査方向の中央の
位置にある状態で、照明領域８内のレチクル７のパター
ンを投影光学系１１を介して照野フィールド１３に投影
した像の結像面が第１の基準面６２であり、第１の基準
面６２の走り面１７ａに対するＹ軸、Ｘ軸の回りの傾斜
角θXP，θYP、及びその基準面６２の焦点位置ｚ0 が予
め求められている。そして、３個のアクチュエータ１６
Ａ〜１６Ｃ（図７参照）の伸縮量の制御により、ウエハ
１２の表面は第１の基準面６２に合致するように設定さ
れている。ところが、図８（ａ）ではレチクル７の位置
が走り面１０ａに沿ってＸ方向に移動して、照明領域８
がＺ方向に変動すると、照野フィールド１３内の像の結
像面は第１の基準面６２に平行にＺ方向に変動する。こ
の第１の基準面６２のＺ方向への変動量を表すのが、第
２の基準面である。
位置にある状態で、照明領域８内のレチクル７のパター
ンを投影光学系１１を介して照野フィールド１３に投影
した像の結像面が第１の基準面６２であり、第１の基準
面６２の走り面１７ａに対するＹ軸、Ｘ軸の回りの傾斜
角θXP，θYP、及びその基準面６２の焦点位置ｚ0 が予
め求められている。そして、３個のアクチュエータ１６
Ａ〜１６Ｃ（図７参照）の伸縮量の制御により、ウエハ
１２の表面は第１の基準面６２に合致するように設定さ
れている。ところが、図８（ａ）ではレチクル７の位置
が走り面１０ａに沿ってＸ方向に移動して、照明領域８
がＺ方向に変動すると、照野フィールド１３内の像の結
像面は第１の基準面６２に平行にＺ方向に変動する。こ
の第１の基準面６２のＺ方向への変動量を表すのが、第
２の基準面である。
【００３４】即ち、図８（ａ）で投影光学系１１の光軸
ＡＸ上のレチクル７のパターン形成面上の点６３Ａと、
この点から＋Ｘ方向に離れた点６４ＡとのＸ方向の間隔
を（ｘ−ｘ0)とする。そして、点６３Ａとウエハ１２上
で共役な像点６３Ｂから、Ｘ方向に間隔（Ｘ−Ｘ0)だけ
離れたウエハ１２上の点を点６４Ｂとして、投影光学系
１１の投影倍率βを用いて、次の関係があるとする。
ＡＸ上のレチクル７のパターン形成面上の点６３Ａと、
この点から＋Ｘ方向に離れた点６４ＡとのＸ方向の間隔
を（ｘ−ｘ0)とする。そして、点６３Ａとウエハ１２上
で共役な像点６３Ｂから、Ｘ方向に間隔（Ｘ−Ｘ0)だけ
離れたウエハ１２上の点を点６４Ｂとして、投影光学系
１１の投影倍率βを用いて、次の関係があるとする。
【００３５】
【数５】Ｘ−Ｘ0 ＝−β（ｘ−ｘ0 ）
その後、図８（ａ）の状態からウエハ１２の傾斜角、及
び焦点位置をロックした状態で、レチクル７及びウエハ
１２をそれぞれ−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に速度比βで走査
して、図８（ｂ）に示すように、レチクル７上の点６４
Ａが光軸ＡＸ上に至ると、ウエハ１２上では点６４Ｂが
光軸ＡＸ上に至る。しかしながら、レチクル７上の照明
領域がＺ方向に変位しているため、レチクル７上の点６
４Ａの投影光学系１１を介した像点６４Ｃの位置は、点
６４Ｂに対してＺ方向に間隔δｚだけ離れている。ここ
で、図８（ｂ）において、ウエハ１２側での最初の像点
６３Ｂと今度の像点６４Ｃとを通り、Ｘ軸の回りの傾斜
角が第１の基準面６２の傾斜角θYPと同じ平面を第２の
基準面６５とすると、レチクル７及びウエハ１２をそれ
ぞれ−Ｘ方向及びＸ方向に走査した場合に、レチクル７
の光軸ＡＸ上の点の投影光学系１１を介した像点を連ね
た直線がその第２の基準面６５上にある。言い換える
と、ウエハ１２上の露光フィールド（ショット領域）に
投影されるレチクルのパターン像の結像面がその第２の
基準面となる。
び焦点位置をロックした状態で、レチクル７及びウエハ
１２をそれぞれ−Ｘ方向及び＋Ｘ方向に速度比βで走査
して、図８（ｂ）に示すように、レチクル７上の点６４
Ａが光軸ＡＸ上に至ると、ウエハ１２上では点６４Ｂが
光軸ＡＸ上に至る。しかしながら、レチクル７上の照明
領域がＺ方向に変位しているため、レチクル７上の点６
４Ａの投影光学系１１を介した像点６４Ｃの位置は、点
６４Ｂに対してＺ方向に間隔δｚだけ離れている。ここ
で、図８（ｂ）において、ウエハ１２側での最初の像点
６３Ｂと今度の像点６４Ｃとを通り、Ｘ軸の回りの傾斜
角が第１の基準面６２の傾斜角θYPと同じ平面を第２の
基準面６５とすると、レチクル７及びウエハ１２をそれ
ぞれ−Ｘ方向及びＸ方向に走査した場合に、レチクル７
の光軸ＡＸ上の点の投影光学系１１を介した像点を連ね
た直線がその第２の基準面６５上にある。言い換える
と、ウエハ１２上の露光フィールド（ショット領域）に
投影されるレチクルのパターン像の結像面がその第２の
基準面となる。
【００３６】本例ではその第２の基準面６５のＹ軸の回
りでの傾斜角ΘX が予め計測されている。そこで、図８
（ｂ）におけるウエハ１２上の点６４Ｂと像点６４Ｃと
の間隔δｚは、第１の基準面６２の傾斜角θXP、及び第
２の基準面６５の傾斜角ΘXを用いて、次のようにな
る。
りでの傾斜角ΘX が予め計測されている。そこで、図８
（ｂ）におけるウエハ１２上の点６４Ｂと像点６４Ｃと
の間隔δｚは、第１の基準面６２の傾斜角θXP、及び第
２の基準面６５の傾斜角ΘXを用いて、次のようにな
る。
【００３７】
【数６】δｚ＝（Ｘ−Ｘ0)（ΘX −θXP）
そこで、３個のアクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃの高さを
並行にその間隔δｚだけ変化させることにより、合焦
（オートフォーカス）が行われる。この際に、レベリン
グは既に完了している。
並行にその間隔δｚだけ変化させることにより、合焦
（オートフォーカス）が行われる。この際に、レベリン
グは既に完了している。
【００３８】図７に戻り、第１の記憶部５５からの第１
の基準面の傾斜角θXP，θYPが、それぞれ傾斜角の目標
値として減算部５４Ａ及び５４Ｂに供給され、減算部５
４Ａ及び５４Ｂから目標位置／速度変換部５８に対して
それぞれ傾斜角の偏差ΔθX(＝θXP−θX)、及びΔθ
Y(＝θYP−θY)が供給されている。また、第１の記憶部
５５からの傾斜角θXP、及び基準状態での結像面の焦点
位置ｚ0 と、第２の記憶部５６からの第２の基準面の傾
斜角ΘX とが焦点位置補正部５７に供給されている。ま
た、Ｘ軸のレーザ干渉計２３Ｘで計測されたＺチルトス
テージ１４（ウエハ１２）のＸ座標が焦点位置補正部５
７、及び目標位置／速度変換部５８に供給され、Ｙ軸の
レーザ干渉計２３Ｙで計測されたＺチルトステージ１４
のＹ座標が目標位置／速度変換部５８に供給されてい
る。
の基準面の傾斜角θXP，θYPが、それぞれ傾斜角の目標
値として減算部５４Ａ及び５４Ｂに供給され、減算部５
４Ａ及び５４Ｂから目標位置／速度変換部５８に対して
それぞれ傾斜角の偏差ΔθX(＝θXP−θX)、及びΔθ
Y(＝θYP−θY)が供給されている。また、第１の記憶部
５５からの傾斜角θXP、及び基準状態での結像面の焦点
位置ｚ0 と、第２の記憶部５６からの第２の基準面の傾
斜角ΘX とが焦点位置補正部５７に供給されている。ま
た、Ｘ軸のレーザ干渉計２３Ｘで計測されたＺチルトス
テージ１４（ウエハ１２）のＸ座標が焦点位置補正部５
７、及び目標位置／速度変換部５８に供給され、Ｙ軸の
レーザ干渉計２３Ｙで計測されたＺチルトステージ１４
のＹ座標が目標位置／速度変換部５８に供給されてい
る。
【００３９】焦点位置補正部５７では、基準状態でのＺ
チルトステージ１４のＸ座標をＸ0、現在のＺチルトス
テージ１４のＸ座標をＸとして、（数６）より焦点位置
のずれ量δｚを算出し、このずれ量δｚに焦点位置ｚ0
を加算して目標焦点位置ｚPを求め、この目標焦点位置
ｚP を減算部５４Ｃに供給する。これに応じて、減算部
５４Ｃから目標位置／速度変換部５８に対して焦点位置
の偏差Δｚ（＝ｚP −ｚ）が供給されている。目標位置
／速度変換部５８では、先ず、供給されたＺチルトステ
ージ１４のＸ座標、Ｙ座標より、投影光学系１１の光軸
を原点とした場合の３個のアクチュエータ１６Ａ，１６
Ｂ，１６Ｃのそれぞれの作用点の座標（Ｘ1 ，Ｙ1)，
（Ｘ2 ，Ｙ2)，（Ｘ3 ，Ｙ3)を算出する。
チルトステージ１４のＸ座標をＸ0、現在のＺチルトス
テージ１４のＸ座標をＸとして、（数６）より焦点位置
のずれ量δｚを算出し、このずれ量δｚに焦点位置ｚ0
を加算して目標焦点位置ｚPを求め、この目標焦点位置
ｚP を減算部５４Ｃに供給する。これに応じて、減算部
５４Ｃから目標位置／速度変換部５８に対して焦点位置
の偏差Δｚ（＝ｚP −ｚ）が供給されている。目標位置
／速度変換部５８では、先ず、供給されたＺチルトステ
ージ１４のＸ座標、Ｙ座標より、投影光学系１１の光軸
を原点とした場合の３個のアクチュエータ１６Ａ，１６
Ｂ，１６Ｃのそれぞれの作用点の座標（Ｘ1 ，Ｙ1)，
（Ｘ2 ，Ｙ2)，（Ｘ3 ，Ｙ3)を算出する。
【００４０】また、予め傾斜角θX 、傾斜角θY 、及び
焦点位置ｚのそれぞれの位置制御系のループゲインＫθ
X 、ＫθY 、及びＫZ が記憶されており、目標位置／速
度変換部５８では次式から３個のアクチュエータ１６
Ａ，１６Ｂ，１６Ｃへのそれぞれの速度指令値ＶＺ1 ，
ＶＺ2 ，ＶＺ3 を算出する。
焦点位置ｚのそれぞれの位置制御系のループゲインＫθ
X 、ＫθY 、及びＫZ が記憶されており、目標位置／速
度変換部５８では次式から３個のアクチュエータ１６
Ａ，１６Ｂ，１６Ｃへのそれぞれの速度指令値ＶＺ1 ，
ＶＺ2 ，ＶＺ3 を算出する。
【００４１】
【数７】
【００４２】アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃの座標（Ｘ
1 ，Ｙ1)〜（Ｘ3 ，Ｙ3)は、ウエハ１２が走査されるの
に応じて変化するため、目標位置／速度変換部５８は、
例えばウエハ１２の位置が所定ステップ変化する毎に、
又は所定の時間間隔で逐次（数７）の演算を行って速度
指令値ＶＺ1 ，ＶＺ2 ，ＶＺ3 を算出する。これらの速
度指令値ＶＺ1 〜ＶＺ3 は、速度コントローラ６０に供
給され、速度コントローラ６０は、パワーアンプ６１Ａ
〜６１Ｃを介してアクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃを駆動
する。また、アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃの内部のロ
ータリエンコーダ４３Ａ〜４３Ｃ（図６のロータリエン
コーダ４３と同じ）からの速度の検出信号が速度コント
ローラ６０にフィードバックされている。これにより、
アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃは、それぞれ先端部が駆
動速度ＶＺ1 〜ＶＺ3 でＺ方向に駆動される。
1 ，Ｙ1)〜（Ｘ3 ，Ｙ3)は、ウエハ１２が走査されるの
に応じて変化するため、目標位置／速度変換部５８は、
例えばウエハ１２の位置が所定ステップ変化する毎に、
又は所定の時間間隔で逐次（数７）の演算を行って速度
指令値ＶＺ1 ，ＶＺ2 ，ＶＺ3 を算出する。これらの速
度指令値ＶＺ1 〜ＶＺ3 は、速度コントローラ６０に供
給され、速度コントローラ６０は、パワーアンプ６１Ａ
〜６１Ｃを介してアクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃを駆動
する。また、アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃの内部のロ
ータリエンコーダ４３Ａ〜４３Ｃ（図６のロータリエン
コーダ４３と同じ）からの速度の検出信号が速度コント
ローラ６０にフィードバックされている。これにより、
アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃは、それぞれ先端部が駆
動速度ＶＺ1 〜ＶＺ3 でＺ方向に駆動される。
【００４３】そして、そのアクチュエータ１６Ａ〜１６
Ｃにより駆動された後のウエハ１２の表面の位置及び傾
斜角が、図１の多点ＡＦセンサ２５及び図７の最小自乗
法計算部５２等により計測され、この計測結果と目標値
との偏差が目標位置／速度変換部５８にフィードバック
される。走査露光中にそのようにＺチルトステージ１４
の傾斜角及び焦点位置をサーボ制御することによって、
ウエハ１２の照野フィールド１３が、常にレチクル７の
照明領域８内のパターンの投影像の結像面に合致した状
態で露光が行われる。
Ｃにより駆動された後のウエハ１２の表面の位置及び傾
斜角が、図１の多点ＡＦセンサ２５及び図７の最小自乗
法計算部５２等により計測され、この計測結果と目標値
との偏差が目標位置／速度変換部５８にフィードバック
される。走査露光中にそのようにＺチルトステージ１４
の傾斜角及び焦点位置をサーボ制御することによって、
ウエハ１２の照野フィールド１３が、常にレチクル７の
照明領域８内のパターンの投影像の結像面に合致した状
態で露光が行われる。
【００４４】次に、図８に示した照野フィールド１３内
の結像面に対応する第１の基準面６２の傾斜角θXP，θ
YP、及びウエハ１２上の露光フィールドの結像面に対応
する第２の基準面６５の傾斜角ΘX の測定方法の一例に
つき説明する。先ず、第１の基準面６２に関しては、図
８（ａ）に示すように、レチクル７を走査方向の中央に
静止させた後、ウエハステージを駆動してステップ・ア
ンド・リピート方式により、ウエハ１２上の複数の領域
（照野フィールド１３により露光される領域）にそれぞ
れ照明領域８内のパターンの像をテストプリント（条件
だし露光）する。この際にウエハ１２の表面は走り面１
７ａに平行に、即ち傾斜角（０，０）に設定しておき、
１回の露光毎にウエハ１２の焦点位置（Ｚ座標）を次第
に変化させる。その後、ウエハ１２を現像し、得られた
投影像の解像度を調べることによって、照野フィールド
１３内の各点でのベストフォーカス位置の分布を求め、
この分布を平面近似することによって第１の基準面６２
の傾斜角（θXP，θYP）、及び焦点位置ｚ0 が求められ
る。
の結像面に対応する第１の基準面６２の傾斜角θXP，θ
YP、及びウエハ１２上の露光フィールドの結像面に対応
する第２の基準面６５の傾斜角ΘX の測定方法の一例に
つき説明する。先ず、第１の基準面６２に関しては、図
８（ａ）に示すように、レチクル７を走査方向の中央に
静止させた後、ウエハステージを駆動してステップ・ア
ンド・リピート方式により、ウエハ１２上の複数の領域
（照野フィールド１３により露光される領域）にそれぞ
れ照明領域８内のパターンの像をテストプリント（条件
だし露光）する。この際にウエハ１２の表面は走り面１
７ａに平行に、即ち傾斜角（０，０）に設定しておき、
１回の露光毎にウエハ１２の焦点位置（Ｚ座標）を次第
に変化させる。その後、ウエハ１２を現像し、得られた
投影像の解像度を調べることによって、照野フィールド
１３内の各点でのベストフォーカス位置の分布を求め、
この分布を平面近似することによって第１の基準面６２
の傾斜角（θXP，θYP）、及び焦点位置ｚ0 が求められ
る。
【００４５】次に、第２の基準面６５に関しては、最初
に前述の方法により第１の基準面６２の傾斜角（θXP，
θYP）を求め、この傾斜角を不図示の入出力装置を介し
て図７の第１の記憶部５５に設定しておく。また、第２
の基準面６５の傾斜角ΘX としては値０（走り面１７ａ
と同じ値）を不図示の入出力装置を介して図７の第２の
記憶部５６に設定しておく。その後、１回の露光毎に焦
点位置（Ｚ座標）の目標値を所定間隔だけ変化させなが
ら、ステップ・アンド・スキャン方式によるテストプリ
ントを行う。この際の各回の走査露光時には、ウエハ１
２は傾斜角が第１の基準面６２に合致した状態で、且つ
焦点位置は固定されている。その後、ウエハ１２を現像
して、得られた像の解像度を計測することにより、ウエ
ハ１２の各露光フィールド（ショット領域）でのベスト
フォーカス位置の分布が求められる。その分布より第２
の基準面６５のＹ軸の回りでの傾斜角ΘX 、Ｘ軸の回り
での傾斜角ΘY(これは第１の基準面６２の傾斜角θYPに
ほぼ等しい）が求められる。その傾斜角ΘX が不図示の
入出力装置を介して、図７の第２の記憶部５６に記憶さ
れる。
に前述の方法により第１の基準面６２の傾斜角（θXP，
θYP）を求め、この傾斜角を不図示の入出力装置を介し
て図７の第１の記憶部５５に設定しておく。また、第２
の基準面６５の傾斜角ΘX としては値０（走り面１７ａ
と同じ値）を不図示の入出力装置を介して図７の第２の
記憶部５６に設定しておく。その後、１回の露光毎に焦
点位置（Ｚ座標）の目標値を所定間隔だけ変化させなが
ら、ステップ・アンド・スキャン方式によるテストプリ
ントを行う。この際の各回の走査露光時には、ウエハ１
２は傾斜角が第１の基準面６２に合致した状態で、且つ
焦点位置は固定されている。その後、ウエハ１２を現像
して、得られた像の解像度を計測することにより、ウエ
ハ１２の各露光フィールド（ショット領域）でのベスト
フォーカス位置の分布が求められる。その分布より第２
の基準面６５のＹ軸の回りでの傾斜角ΘX 、Ｘ軸の回り
での傾斜角ΘY(これは第１の基準面６２の傾斜角θYPに
ほぼ等しい）が求められる。その傾斜角ΘX が不図示の
入出力装置を介して、図７の第２の記憶部５６に記憶さ
れる。
【００４６】なお、図２においては、傾斜角、及び焦点
位置検出用の計測点Ｐ21〜Ｐ43が照野フィールド１３内
に分布しているが、それら計測点Ｐ21〜Ｐ43は照野フィ
ールド１３からはみ出していてもよい。また、全体の計
測点Ｐ11〜Ｐ53の個数、及び配列は図２に限定されず、
例えば計測点をＸ方向に段違いに配置してもよい。更
に、上述実施例では、ウエハ１２上の照野フィールド１
３の傾斜角を検出するために多点ＡＦセンサ２５が使用
されているが、多点ＡＦセンサの代わりに計測点が１点
のＡＦセンサを使用して、傾斜角検出用に例えばウエハ
１２の表面に平行光束を斜めに照射し、その反射光の集
光位置の横ずれ量からその表面の傾斜角を検出する平行
光束斜入射方式のレベリングセンサを使用してもよい。
位置検出用の計測点Ｐ21〜Ｐ43が照野フィールド１３内
に分布しているが、それら計測点Ｐ21〜Ｐ43は照野フィ
ールド１３からはみ出していてもよい。また、全体の計
測点Ｐ11〜Ｐ53の個数、及び配列は図２に限定されず、
例えば計測点をＸ方向に段違いに配置してもよい。更
に、上述実施例では、ウエハ１２上の照野フィールド１
３の傾斜角を検出するために多点ＡＦセンサ２５が使用
されているが、多点ＡＦセンサの代わりに計測点が１点
のＡＦセンサを使用して、傾斜角検出用に例えばウエハ
１２の表面に平行光束を斜めに照射し、その反射光の集
光位置の横ずれ量からその表面の傾斜角を検出する平行
光束斜入射方式のレベリングセンサを使用してもよい。
【００４７】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取
り得る。
【００４８】
【発明の効果】本発明の投影露光装置によれば、マスク
の傾きや投影光学系の傾きに起因する感光性の基板上の
露光領域（照野フィールド）に対する投影像の傾斜角
が、第１の基準面の傾斜角となっている。また、マスク
側のステージと基板側のステージとの走り面（案内面）
の傾斜角のずれ等に起因する、基板上の露光フィールド
に対する投影像の傾きは、第２の基準面の傾斜角となっ
ている。従って、それら２つの基準面に基づいて傾斜角
及び焦点位置の制御を行うことにより、走査露光中に投
影光学系の結像面の高さが変化しても、走査露光中に連
続して高い追従精度で基板の表面をその結像面に合わせ
込むことができる利点がある。
の傾きや投影光学系の傾きに起因する感光性の基板上の
露光領域（照野フィールド）に対する投影像の傾斜角
が、第１の基準面の傾斜角となっている。また、マスク
側のステージと基板側のステージとの走り面（案内面）
の傾斜角のずれ等に起因する、基板上の露光フィールド
に対する投影像の傾きは、第２の基準面の傾斜角となっ
ている。従って、それら２つの基準面に基づいて傾斜角
及び焦点位置の制御を行うことにより、走査露光中に投
影光学系の結像面の高さが変化しても、走査露光中に連
続して高い追従精度で基板の表面をその結像面に合わせ
込むことができる利点がある。
【００４９】その結果、基板上の各露光フィールド（シ
ョット領域）の全域において均質な投影像を得ることが
容易になり、また、投影光学系の結像面の焦点深度が狭
くなった場合でも高い結像特性を維持できる。即ち、焦
点深度に対する裕度（フォーカスマージン）が高くな
る。また、その第１の基準面の傾斜角、その前記第２の
基準面の焦点位置の変化の状態が予め計測されてそれぞ
れ傾斜角制御手段、及び焦点位置制御手段内に記憶され
ている場合には、走査露光中には単に記憶されているデ
ータを使用すればよいだけであるため、制御シーケンス
が単純化され、且つ焦点位置の変化に対する追従速度も
高速化できる。
ョット領域）の全域において均質な投影像を得ることが
容易になり、また、投影光学系の結像面の焦点深度が狭
くなった場合でも高い結像特性を維持できる。即ち、焦
点深度に対する裕度（フォーカスマージン）が高くな
る。また、その第１の基準面の傾斜角、その前記第２の
基準面の焦点位置の変化の状態が予め計測されてそれぞ
れ傾斜角制御手段、及び焦点位置制御手段内に記憶され
ている場合には、走査露光中には単に記憶されているデ
ータを使用すればよいだけであるため、制御シーケンス
が単純化され、且つ焦点位置の変化に対する追従速度も
高速化できる。
【図１】本発明の一実施例が適用されたステップ・アン
ド・スキャン方式の投影露光装置を示す構成図である。
ド・スキャン方式の投影露光装置を示す構成図である。
【図２】図１のウエハ１２上の焦点位置の計測点の分布
を示す平面図である。
を示す平面図である。
【図３】図１中の送光スリット板２８を示す図である。
【図４】図１中の振動スリット板３１を示す図である。
【図５】図１中の光電検出器３３、及び信号処理系３４
を示す構成図である。
を示す構成図である。
【図６】図１中のアクチュエータ１６Ａの構成例を示す
一部を断面とした構成図である。
一部を断面とした構成図である。
【図７】図１中のウエハ１２のフォーカス・レベリング
機構、及びその制御系を示す一部斜視図を含む構成図で
ある。
機構、及びその制御系を示す一部斜視図を含む構成図で
ある。
【図８】（ａ）は照野フィールド１３に対する第１の基
準面６２を示す概念図、（ｂ）はウエハ１２上の露光フ
ィールドに対する第２の基準面６５を示す概念図であ
る。
準面６２を示す概念図、（ｂ）はウエハ１２上の露光フ
ィールドに対する第２の基準面６５を示す概念図であ
る。
７ レチクル
９ レチクルステージ
１１ 投影光学系
１２ ウエハ
１３ 照野フィールド
１４ フォーカス・レベリングステージ
１５Ｙ Ｙステージ
１５Ｘ Ｘステージ
１６Ａ〜１６Ｃ アクチュエータ
１９，２３Ｘ，２３Ｙ レーザ干渉計
２０ 主制御系
２５ 多点ＡＦセンサ
Ｐ11〜Ｐ53 計測点
３３ 光電検出器
３４ 信号処理系
５２ 最小自乗法計算部
５７ 焦点位置補正部
５８ 目標位置／速度変換部
６２ 第１の基準面
６５ 第２の基準面
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１８
５２６Ａ
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/027
G03F 7/20 521
G03F 9/02
Claims (7)
- 【請求項１】 転写用のパターンが形成されたマスクを
照明し、該マスクのパターンの一部の像を投影光学系を
介して感光性の基板上の所定の露光領域に投影した状態
で、前記マスク及び前記基板を前記投影光学系に対して
同期して走査することにより、前記マスクのパターンの
像を前記基板上の露光フィールドに逐次転写する投影露
光装置において、 前記基板上の前記所定の露光領域の傾斜角、及び前記投
影光学系の光軸方向の焦点位置を検出する面位置検出セ
ンサと、 該面位置検出センサにより検出された傾斜角を前記マス
クの前記投影光学系による投影像により定まる第１の基
準面の傾斜角に合わせるように前記基板の傾斜角を制御
する傾斜角制御手段と、 前記面位置検出センサにより検出された焦点位置を、前
記マスクの走り面の走査方向の傾斜角及び前記マスクの
傾斜角に応じて定まる第２の基準面の焦点位置に合わせ
るように前記基板の焦点位置を制御する焦点位置制御手
段と、を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の投影露光装置であって、 前記第１の基準面の傾斜角、及び前記第２の基準面の焦
点位置の変化の状態は予め計測されてそれぞれ前記傾斜
角制御手段、及び前記焦点位置制御手段内に記憶されて
いることを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の投影露光装置で
あって、 前記第１の基準面の傾斜は、前記基板を載置する基板ス
テージの走り面に対する傾斜であることを特徴とする投
影露光装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の投
影露光装置であって、 前記第２の基準面は、前記マスクの走り面に対する前記
マスクのパターン形成面の傾斜に応じて前記マスクの走
査中に生じる前記マスクのパターンの像の前記光軸方向
への変動量を表すことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載の投
影露光装置であって、 前記焦点位置制御手段は、前記第１の基準面及び第２の
基準面に応じて、前記走査中における前記基板の焦点位
置を制御することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載の投影露光装置であっ
て、 前記焦点位置制御手段は、前記転写処理中、前記基板が
前記走査方向における基準位置Ｘ0 から任意の位置Ｘま
で移動したとき、 前記第１の基準面の前記走査方向における傾斜角を
θXP、前記第２の基準面の前記走査方向における傾斜角
をΘX として、前記基板の前記光軸方向における位置を
以下に表すδｚだけ補正することを特徴とする投影露光
装置。 δｚ＝（Ｘ−Ｘ0 ）（ΘX −θXP） - 【請求項７】 転写用のパターンが形成されたマスクを
照明し、該マスクのパターンの一部の像を投影光学系を
介して基板上の所定の露光領域に投影した状態で、前記
マスク及び前記基板を前記投影光学系に対して同期して
走査することにより、前記マスクのパターンの像を前記
基板上の露光フィールドに逐次転写する投影露光装置に
おいて、 前記基板上の前記所定の露光領域の傾斜角、及び前記投
影光学系の光軸方向の焦点位置を検出する面位置検出セ
ンサと、 前記面位置検出センサによる検出結果に応じて、前記基
板表面が前記投影光学系の結像面に合致するように、前
記基板の前記投影光学系の光軸方向における位置及び傾
斜角を制御する制御手段と、を有し、 前記制御手段は、前記転写処理中、前記基板が前記走査
方向における基準位置Ｘ0 から任意の位置Ｘまで移動し
たとき、 前記マスクの前記投影光学系による投影像により定まる
第１の基準面の前記走査方向における傾斜角をθXP、前
記マスクの走り面に対するマスクのパターン形成面の傾
斜角に応じて定まる第２の基準面の前記走査方向におけ
る傾斜角をΘXとして、前記基板の前記光軸方向におけ
る位置を以下に表すδｚだけ補正することを特徴とする
投影露光装置。 δｚ＝（Ｘ−Ｘ0 ）（ΘX −θXP）
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| JP16333595A JP3460131B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 投影露光装置 |
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