JPH02153519A

JPH02153519A - 露光装置

Info

Publication number: JPH02153519A
Application number: JP63307437A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hayashi; 豊林
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1988-12-05
Filing date: 1988-12-05
Publication date: 1990-06-13
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: US5015866A; JP2679186B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、半導体集積回路の製造におけるリソグラフィ
ー工程で用いられる露光装置に関し、特に感光基板を傾
斜させて所定の露光基準面、例えば投影光学系によるマ
スクパターンの投影像面と、感光基板の表面とを正確に
一致させるレベリング機構を備えた露光装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

リソグラフィー工程において、ステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影型露光装置、所謂ステツパーは中心
的役割をＩ旦うようになっている。

この種のステ７パーでは、サブ・ミクロンオーダで形成
される半導体素子のパターン線幅に対応して、投影レン
ズの解像限界を年々高める必要があり、大きい開口数（
Ｎ、Ａ、）と広い露光フィールドとを同時に満足する要
求が高まっている。しかしながら、大きい開口数（Ｎ、
Ａ、）で広い露光フィールドの投影レンズは必然的に焦
点深度が浅くなるため、所定の露光基準面とウェハ上の
任意のシッＶＨＭ域の表面とをショットセンタで正確に
一致（焦点合わせ）させても、露光基準面に対してショ
ット領域の一部で傾きが生じていると、露光フィールド
内の全面で常に正確な焦点合わせを行うことが困難にな
る。そこで、例えば本願出願人が先に出願した特開昭５
８−１１３７０６号公報に開示されている傾き検出系（
水平位置検出系）と、同様に特開昭６２−２７４２０１
号公報に開示されているステージ装置（ウェハステージ
）とから成るレベリング機構をステフパーに設け、水平
位置検出系を用いて露光基準面に対するシッッＨｆｆ域
の傾きを検出する。そして、レベリングステージを任意
方向に傾斜させる所定の複数点（例えば、３つの動作点
）を駆動し、レベリングステージの傾斜角を制御するこ
とによって、ショット領域の表面と露光基準面とを正確
に一致させている。尚、ステフパーの初期調整時におい
て上述したウェハステージは、所定のニュートラル状態
（例えば、動作点がＺ方向の移動ストロークの中心にあ
る状態）の時、レベリングステージの複数点によって決
定され、傾斜動作の見掛は上の基準点となるレベリング
ステージの仮想的な回転中心点が、位置検出用のレーザ
干渉計の測長軸（レーザ光束の中心）を含む露光基準面
内に位置すると共に、この露光基準面がレベリングステ
ージ上に！３！置される基準ウェハの表面、及び投影レ
ンズによるマスクパターンの投影像面（結像面）と一致
するように調整される。この結果、上述したレベリング
機構を用いてｌショット毎にシ日ンＨａｌｌ域の表面と
露光基準面とを正確に一致させることにより、露光フィ
ールド内で部分的な焦点ずれが生じることなく、高解像
にマスク或いはレチクル（以下、レチクルと呼ぶ）の回
路パターンがウェハ上に露光される。

〔発明が解決しようとする課題〕しかしながら、この種のレベリング機構を備えたステツ
パーにおいて、初期調整時にレベリングステージの仮想
的な回転中心点が露光基準面等の面内に正確に位置する
ように調整することは、実際にはレベリングステージの
製造精度等の点から困難であり、またその調整には多く
の時間を要するという問題点があった。さらに、この回
転中心点と露光基準面、即ちウェハ表面との間にＺ方向
のずれが残留した状態で、例えば角度θだけレベリング
ステージを傾けてレベリングを行う場合、上記Ｚ方向の
ずれ量νを要因とする横ずれ、所謂サイン誤差ΔＳｅ　
（ΔＳｅ＝ν・ｓｉｎθ）が生じ、この種のステッパー
のウェハステージに要求される位置決め精度（０，０３
μｍ程度）を満足することができないという問題点があ
った。また、この横ずれ量を補正するためにはｌショッ
ト毎にレベリングを行った後、再びレチクルパターンの
投影像とウェハ上の回路パターンとのファインアライメ
ントを行わなければならず、スルーブツトが低下してし
まうという問題点もあった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡便にし
かも高速にレベリングステージの傾斜に伴うウェハの横
ずれを補正でき、スループット等を低下させることなく
、高精度に露光を行うことができるレベリング機構を備
えた露光装置を得ることを目的としている。

〔課題を解決する為の手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、投影レ
ンズＰＬの結像面ＩＭ（露光基準面〕に対するウェハＷ
の傾きを検出する水平位置検出系１１　〔傾き検出系〕
を有し、この水平位置検出系１１の検出信号に応じてウ
ェハＷの表面と結像面■Ｍとを一致させることによって
、レチクルＲに形成されたパターンを投影レンズＰＬを
介してウェハＷ上に露光する装置において、ウェハＷを
載置して結像面１Ｍ内で２次元的に移動させるＸ−Ｙス
テージ１　〔ステージ〕と；　ｘ−ｙステージ１のＸ、
Ｙ方向の位置をそれぞれ検出するレーザ干渉計６．７〔
位置検出手段〕と、ｘ−ｙステージ１上に設けられ、ウ
ェハＷを結像面ＩＭに対して任意方向に傾斜可能なレベ
リングステージ３と；レベリングステージ３の傾斜に伴
って生じるＸ−Ｙステージ１に対するウェハＷのＸ、Ｙ
方向への横ずれ量ΔＸ、ΔＹをそれぞれ検出するレーザ
干渉計８．９〔ずれ検出手段〕と；レーザ干渉計８゜９
によって検出される横ずれ量ΔＸ５ΔＹに基づいて、レ
ーザ干渉計６．７により検出されるＸ−Ｙステージｌの
Ｘ、Ｙ方向の位置を駆動部４を介して制御し、ウェハＷ
の横ずれ量ΔＸ１ΔＹを補正する主制′４１装置１０〔
制御手段〕とを設ける。

〔作　用〕

本発明によれば、ウェハステージに対するウェハの２次
元的な横ずれ量を検出するずれ検出手段を設け、この横
ずれ量に基づいてウェハステージ若しくはレチクルステ
ージの２次元的な位置を制御し、レベリングステージの
傾斜に伴うウェハの横ずれを補正する、即ちレチクルと
ウェハとの相対的な位置関係の補正を行うように構成し
ている。

従って、ウェハステージの位置決め精度やスループット
等を低下させることなく、簡便にしかも高速にウェハの
横ずれを補正することができ、高精度にレチクルパター
ンとウェハ上の回路パターンとを重ね合わせて露光する
ことができる。

〔実　施　例〕

以下、図面を参照して本発明の実施例について詳述する
。第１図は本発明の第１実施例によるレベリング機構を
備えたステッパーの概略的な構成を示す図、第２図は投
影レンズの光軸方向からみたウェハステージの概略的な
構成を示す図である。

第１図、第２図において、超高圧水銀ランプ、エキシマ
レーザ光源等の照明光ｍ＜不図示）から発生されるｇ線
、ｉ線取いは紫外線パルス光等のレジスト層を感光する
ような波長（露光波長）の照明光ＩＬは、レチクルＲの
パターン領域ＰＡを均一な照度で照明する。レチクルＲ
はレチクルステージＲ３上に真空吸着され、駆動部１３
は水平面内でレチクルステージＲ３をＸＳＹ方向に徽Ｉ
ＪＪして、レチクルＲのＸＸＹ方向の位置決めを行う。

また、レチクルステージＲ３のＸ、Ｙ方向の位置はレー
ザ光波干渉測長器（レーザ干渉計）１２によって検出さ
れる。パターン領域ＰＡを通過した照明光ＩＬは、両側
（若しくは片側）テレセンドリンクな投影レンズＰＬに
入射し、投影レンズＰＬはパターン領域ＰＡに形成され
た回路パターンの投影像を、装置上予め定められた露光
基準面、即ち結像面ＩＭに形成する。露光すべきウェハ
Ｗは、結像面ＩＭに対して任意方向に傾斜可能なレベリ
ングステージ３上に不図示のウェハ・ホルダ（θテーブ
ル）を介して保持される。このレベリングステージ３は
Ｚステージ２上に設けられ、さらにＺステージ２は駆動
部４により結像面ＩＭに沿ってＸ、Ｙ方向に移動するＸ
−Ｙステージ１上に設けられている。また、第２図に示
すようにレチクルステージＲ３と同様に、Ｘ−Ｙステー
ジｌのｘ、ｙ方向の位置は２組のレーザ干渉計６．７に
よって検出される。尚、Ｚステージ２の端部にはこのレ
ーザ干渉計６．７用の平面鏡６ｍ、７ｍが、それぞれＹ
、Ｘ方向に伸びて設けられている。

ここで、レベリングステージ３の構成等については、例
えば本願出願人が先に出願した特開昭６２−２７４２０
１号公報等に開示されているので説明は省略するが、レ
ベリングステージ３はＺ方向には弾性変形できるがＸ、
Ｙ方向に関しては剛性が高いばね部材を介してＺステー
ジ２上に支承されており、レベリングステージ３の３つ
の動作点、つまりばね部材の変形中心点の各々を互いに
独立にＺ方向に駆動する手段により、レベリングステー
ジ３を結像面ＩＭに対して任意方向に傾斜させるもので
ある。また、第２図にはレベリングステージ３のウェハ
載置中心に関して約１２０度の角度間隔で配置されると
共に、ウェハ載置中心から一定距離の円周ＣＣ上に位置
する３つのばね部材の変形中心点ＯＡ、ＯＢ、ＱＣのみ
を示しである。本実施例ではこの３つの点ＯＡ、ＯＢ、
ＯＣのうち、ＯＡを固定点とし、残り２点０Ｂ１０Ｃを
駆動点とする２点駆動方式を用い、駆動部５により駆動
点ＯＢ、ＱＣをＺ方向へ駆動し、レベリングステージ３
の任意方向への傾斜角を制御するように構成している。

尚、ステフパーの初期調整時において、レベリングステ
ージ３の固定点ＯＡ及び駆動点ＯＢ、ＯＣ１即ち３つの
ばね部材のＸ、Ｙ方向に関する剛性のバランスによって
決定されるレベリングステージ３の仮想的な回転中心点
が、正確に結像面ＩＭ（基準ウェハの表面）内に位置す
るように調整する必要はなく、そのＺ方向のずれ量νが
所定値（例えば、１００μｍ）を越えない程度に粗調整
を行っておけば良い、このため、初期調整をある程度簡
略化して調整時間を短縮することができる。但し、上下
面間の平行度が極めて良好で厚み許容公差の中央値をそ
の厚みとする基準ウェハの表面と結像面ＩＭとは正確に
一致するように調整しておく。また、レーザ干渉計６．
７及び１２の構成等については、例えば本願出願人が先
に出願した特開昭６２−１５０７２１号公報等に開示さ
れているので説明は省略するが、レチクルステージＲ３
の直角ミラー（不図示）或いはｘ−ｙステージ１の平面
鏡（６ｍ、７ｍ）と、投影レンズＰＬの鏡筒に固定され
た固定鏡とに照射し、この２つの反射光束による干渉縞
を光電検出することによって、例えば０．０２μｍの分
解能で２次元的な位置を常時検出するものである。第２
図に示すようにレーザ干渉計６，７から照射されるレー
ザ光束の中心線がＸ、Ｙ方向の測定軸ＬＸＩＳＬＹＩで
あり、レーザ干渉計６゜７は測定軸ＬＸＩＳＬＹＩが互
いに点Ｑで直交し、且つこの点Ｑを投影レンズＰＬの光
軸ＡＸが通ると共に、２つの測定軸ＬＸ１、ＬＹＩを含
む平面が結像面ＩＭと一致するように配置されている。

従って、レーザ干渉計６．７は露光位置（点Ｑ）に対し
てアラへ誤差が零となるように配置されることになり、
同様にレーザ干渉計１２も光軸ＡＸ対してアツベ誤差が
零となるように配置される。

また、Ｚステージ２上にはレベリングステージ３の傾斜
に伴って生じるＺステージ２　（即ちＸＹステージ１）
に対するウェハＷのＸ、Ｙ方向への横ずれ量を検出する
２組のレーザ干渉計８．９が設けられている。ここで、
レーザ干渉計８．９用の直角ミラー８ｂ、９ｂは、レベ
リングステージ３の互いに直交する２つの側端面に固設
されている。レーザ干渉計８はレーザ光［８ａからの平
行なレーザ光束を、直角ミラー８ｂの２つの反射面を介
してレーザ光源８ａの一部に設けられた反射鏡８ｃに垂
直に照射する。ここで、直角ミラー８ｂの２つの反射面
の成す角度は正確に９０度に形成され、所謂コーナレフ
レフクーが構成される。

従って、レーザ光束はレベリングステージ３の傾斜に伴
うＺ方向への変位による直角ミラー８ｂの微小変位に関
わらず、常に反射鏡８Ｃに垂直に入射し、元の光路を戻
ることになる。この反射鏡８Ｃからの戻り光束と、レー
ザ光源８ａの内部に設けられた固定鏡からの戻り光束と
は同軸に合成され、レーザ光源８ａ内に設けられたレシ
ーバ（不図示）の受光面には、直角ミラー８ｂのＸ方向
への移動に伴って明滅する干渉縞が生じる。この干渉縞
の変化を光電検出することによって、Ｘ−Ｙステージ１
に対するウェハＷの横ずれ量ΔＸが検出される。尚、本
実施例ではレベリングステージ３上にウェハ・ホルダ（
θテーブル）を設けることとしたが、逆にウェハ・ホル
ダ上にレベリングステージ３を設けても良い、但し、こ
の場合直角ミラー８ｂはウェハ・ホルダ（θテーブル）
の回転に伴い、レベリングステージ３と一体に回転する
ため、直角ミラー８ｂの代わりに、例えば３つの反射面
を持つ、所謂コーナキューブ的な機能を有するミラーを
用いる必要がある。同様に、レーザ光源９ａ、直角ミラ
ー９ｂ及び反射鏡９ｃから成り、Ｘ−Ｙステージｌに対
するウェハＷのＹ方向への横ずれ量ΔＹを検出するレー
ザ干渉計９もＺステージ２に設けられている。レーザ干
渉計８゜９は、測定軸ＬＸ２、ＬＹ２を含む平面がレー
ザ干渉計６．７の測定軸ＬＸＩ、ＬＹＩを含む平面と一
致するように構成され、さらに露光位置（点Ｑ）に対し
てアツベ誤差が零となるように測定軸ＬＸ２、ＬＹ２が
互いに点Ｑで直交し、且つこの点Ｑを光軸ＡＸが通るよ
うに配置される。従って、レーザ干渉計６．７及び８，
９は共に露光位置に対してアツベ誤差が零となるように
配置され、さらにそれぞれ２本の測定軸を含む平面が基
準ウェハの表面及び結像面ＩＭと正確に一致するように
構成されることとなる。

さて、第１図中には非露光波長の照明光を発生する照明
光源、微小円形開口ををする絞り、検出領域（照明領域
）の形状を任意に、設定する視野絞り等から成り、平行
光束を光軸ＡＸに対して斜め方向からレンズｌｌｂを介
してウェハＷに供給する投光器１１ａと、その反射光束
をレンズｌｌｃを介して受光する受光器（４分割受光素
子）１１ｄから成るコリメータ型の水平位置検出系１１
が設けられている。この水平位置検出系１１の構成等に
ついては、例えば本願出願人が先に出願した特開昭５８
−１１３７０６号公報等に開示されており、ウェハＷ上
の任意のシラソト領域、例えば既にウェハＷ上に形成さ
れているレチクルパターン（チップ）の結像面ＩＭに対
する傾きを検出するものである。尚、本実施例ではチッ
プの表面と結像面！Ｍとが一致した時、投光器１１ａか
らの光束が４分割受光素子ｌｉｄの中心位置に集光され
るように、予め水平位置検出系１１のキャリブレーショ
ンを行っておくものとする。また、主制御装置１０は各
種演算値や水平位置検出系１１、レーザ干渉計６，７．
８，９．１２等からの検出信号に応じて、駆動部４．５
．１３に所定の駆動指令を出力し、Ｘ−Ｙステージｌ或
いはレチクルステージＲ３の位置やレベリングステージ
３の傾斜を制御する他、上述した水平位置検出系１１等
を含む装置全体の動作を統括制御する。

次に、本実施例のように構成された装置の動作について
説明する。尚、本実施例ではスポット光（シートビーム
）を投影レンズＰ　Ｌを介してウェハマークに照射し、
その回折光または散乱光を光電検出するＴ　Ｔ　Ｌ　（
Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｔｈｅ　Ｌｅｎｓ）方式のレーザ・ス
テップ・アライメント（ＬＳＡ）系を用い、例えば本願
出願人が先に出願した特開昭６１−４４４２９号公報等
に開示されているエンハンスメント・グローバル・アラ
イメント（ＥＧＡ）を行うものとする。つまり、マトリ
ックス状に形成されたチップのうち、ウェハＷの中心及
びその外周付近に位置するチップの座標値を計測し、こ
れらチップの座標値から統計的手法によりチップ配列を
求める。そして、このチップ配列に従ってＸＹステージ
１をステフピングさせることにより、レチクルパターン
の投影像とチップとを正確に重ね合わせることができる
ものである。また、上述したようにレベリングステージ
３の初！ＩＪＩｉｌｉ整を簡略化しているため、その回
転中心点とウェハ表面との間にはＺ方向のずれ量νが残
留している。

第１図において、主制ｍ’装置ｌＯはまずＥＧＡにより
レチクルパターンの投影像とチップとを正確に重ね合わ
せた後、水平位置検出系１１を用いてそのチップの傾斜
角Δθを検出する。次に、このチップの傾きからレベリ
ングステージ３のＸ、Ｙ方向への傾斜角Δθ、即ちレベ
リングステージ３の駆動点ＯＢ、ＱＣのＺ方向への駆動
量を算出する。そして、この駆動量に応じた駆動指令を
駆動部５に出力することによって、駆動部５を介してレ
ベリングステージ３を傾斜させ、チップの表面と結像面
ＩＭとを正確に一致させる。このレベリング終了後、主
制御装置１０はレーザ干渉計８゜９の検出信号を読み込
み、上記ずれ量νを主要因とし、レベリングステージ３
の傾斜に伴って生じる傾斜角Δθに応じたチップの横ず
れ量ΔＸ、ΔＹを検出する。そして、この横ずれ量ΔＸ
、ΔＹに基づき、駆動部４を介してＸ−Ｙステージ１の
位置をレーザ干渉計６．７でモニターしながら制御する
。この結果、チップの横ずれが補正され、チップは正確
に露光位置（点Ｑ）に設定される。

以後、チップ毎に上述と同様の動作を繰り返し行うこと
によって、ウェハＷ上の全てのチップでレベリングステ
ージ３の傾斜に伴う横ずれが簡単に補正され、ウェハス
テージの位置決め精度の低下等を防止できると共に、高
精度のレチクルパターンの投影像とチップとの重ね合わ
せが可能となる。

尚、本実施例ではウェハＷの横ずれによるレチクルパタ
ーンの投影像とチップとの相対的な位置ずれの補正につ
いて述べたが、本発明によるレベリング機構はこの相対
的な位置ずれだけでなく、所定の基準点に対するウェハ
Ｗの横ずれを補正することができる０例えば、オフ・ア
クシス方式のアライメント系を用いてアライメントや各
種計測等を行う際にも、アライメント系のマーク検出位
置（基準点）に対するレベリングステージ３の傾斜に伴
うウェハＷの横ずれを簡単に補正することができる。ま
た、第１図中に示したように上記様ずれ量ΔＸ、ΔＹと
、投影レンズＰＬの投影倍率とに基づいて、レーザ干渉
計１２でモニターしながら、駆動部１３を介してレチク
ルステージＲ３の位置を制御するように構成すれば、Ｘ
−Ｙステージ１と比較して軽量のレチクルステージＲ３
の位置を制御するため、−７ルチクルパターンの投影像
とチップとの相対的な位置ずれを補正し易くなる。さら
に、チップ毎にその横ずれを補正する必要はなく、レー
ザ干渉計８．９によって検出される横ずれ量ΔＸ、ΔＹ
が所定値、例えばレーザ干渉計６，７の分解能（０，０
２μｍ）を越えるチップのみ、横ずれ量ΔＸ１ΔＹに応
じてＸ−Ｙステージ１或いはレチクルステージＲ３の位
置を制御し、そのチップの横ずれを補正するようなシー
ケンスをとれば、ステツパーの露光動作をより高速化す
ることが可能となる。

ここで、本実施例ではレーザ干渉計８．９の測定軸ＬＸ
２、ＬＹ２を含む平面が基準ウェハ等の表面と一致する
ようにレベリングステージ３を調整し、レーザ干渉計８
．９を用いてレベリングステージ３の回転中心点とウェ
ハＷの表面、正確に言えば基準ウェハの表面とのＺ方向
のずれ量νを要因とする横ずれ量ΔＸ、ΔＹを検出して
いる。

しかし、実際には製造公差によるウェハＷの厚さ変動の
増大や製造誤差等によって、ウェハＷとウェハ・ホルダ
との厚さ、つまりレベリングステージ３より上の部分の
厚さが変動し、基準ウェハの表面とウェハＷ（即ち、チ
ップ）との間にＺ方向のずれ量（以下、厚さむらｔと呼
ぶ）が生じ得る。

そこで、初期調整時に基準ウェハの表面と結像面ＩＭと
を一致させた時、Ｚステージ２の高さ位置（初期位置）
を記憶しておく。そして、例えば特開昭６０−１６８１
１２号公報に開示されている斜入射方式の焦点検出手段
によりチップの焦点合わせを行った際、Ｚステージ２に
設けられているボテンシッメータ（不図示）等を用い、
Ｚステージ２の初期位置に対するずれ量、即ち厚さむら
ｔを検出する。主制御ｎ装置１０はレーザ干渉計８゜９
により検出される横ずれ量ΔＸ、ΔＹ基以外、この厚さ
むらｔとレベリングステージ３の傾斜角Δθとから厚さ
むらｔによる横ずれ量を予測する。

次に、この予測した横ずれ量と上記横ずれ量ΔＸ、ΔＹ
とに基づいて、Ｘ−Ｙステージｌ若しくはレチクルステ
ージＲ３の位置を制御すれば、厚さむらｔによる横ずれ
量までも補正することができ、より高精度の横ずれ補正
を行うことが可能となる。

尚、予め上記ずれ量νを求めておけば、このずれ量νと
厚さむらｔ及びレベリングステージ３の傾斜角Δθから
、チップのトータルの横ずれ量を予測することが可能と
なる。また、本実施例ではレベリングステージ３の回転
中心点とチップセンタとの距離δを要因とする横ずれ、
所謂コサイン誤差ΔＣｅ（ΔＣｏ−δ・（１−ｃｏｓθ
））は微小（十分の一μｍ程度）であるため、特にコサ
イン誤差について述べていなかった。しかし、予め入力
されているウェハＷの配列マツプ或いはＥＧＡにより求
まるチップ配列、即ちこの位置情報から求められるレベ
リングステージ３の回転中心点とチップセンタとの距離
δと、レベリングステージ３の傾斜角へ〇とに基づいて
チップの横ずれ量を予測し、同様にこの予測値と横ずれ
量ΔＸ、ΔＹとに基づいて、Ｘ−Ｙステージ１若しくは
レチクルステージＲ５の位置を制御すれば、簡単にコサ
イン誤差も補正することができる。

以上の通り、本発明による一実施例ではレベリングステ
ージ３の傾斜に伴うチップの横ずれ量ΔＸ、ΔＹに応じ
て、ｘ−ｙステージ１或いはレチクルステージＲ３の位
置を制御し、そのチップの横ずれを補正していたが、本
発明による横ずれの補正方法は上記方法に限られるもの
ではない０例えば、上述した投影レンズＰＬの代わりに
、複数のレンズ素子のうち、少なくとも一部のレンズ素
子の位置が可変に構成される投影光学系、具体的には投
影レンズ本体と、その投影レンズとレチクルＲとの間に
配置されるフィールドレンズとから成り、その光学特性
が投影レンズＰＬと等しい投影光学系を用い、フィール
ドレンズの移動による光軸の変化（像シフト）を利用し
て、横ずれ量ΔＸ１ΔＹに応じてフィールドレンズの位
置を移動させることによりチップの横ずれを補正しても
良い。或いは、レチクルＲと投影レンズＰＬとの間に光
軸ＡＸと垂直に交わるように平行平板ガラスを設け、横
ずれ量ΔＸ、ΔＹに応じてその平行平板ガラスの傾斜角
を変化させることによりチップの横ずれを補正しても良
い。

また、上述した実施例ではｌショット毎にレベリングを
行う、所謂イーチレベリングについて述べたが、例えば
ウェハＷの中心及びその外周付近に位置する複数のチッ
プの傾きを検出し、各チップ位置での傾きに重み付けを
して求めたウェハ全面の平均的な傾斜角に基づいて、露
光前に１回だけレベリングステージ３を傾ける、所謂グ
ローバル・レベリング、或いはウェハＷにマトリックス
状に形成された複数のチップをいくつかのブロックに分
け、ブロック毎に上述と同様の動作で求めたブロック内
での平均的な傾斜角に基づいて、角ブロツク内の露光前
に１回だけレベリングステージ３を傾ける、所謂ブロッ
ク・レベリング等を行う場合でも、上述と同様の効果を
得ることができる。さらに、上述した実施例では２点駆
動方式を用いていたが、動作点ＯＡ、ＯＢ、ＱＣをいず
れも駆動点とする３点駆動方式を用いても同様の効果を
得ることができる。この３点駆動方式によれば、２点駆
動方式と比べてＺ方向への３つの駆動点の駆動量、即ち
レベリングステージ３に用いられている仮ばねの弾性変
形量を小さくすることができ、仮ばねの弾性変形の絶対
量から考えてレベリングステージ３の傾斜制御の上で有
利となると共に、その制御時間を短縮することもできる
。さらに、この３点駆動方式では動作点ＯＡ、ＯＢ。

ＯＣを同量ずつ２方向へ移動させることによって、ウェ
ハ表面を平行にＺ方向に移動することができ、Ｚステー
ジ２を別個に設ける必要はなくなる。このような兼用型
ステージを用いる場合でも、レーザ干渉計８．９を適用
して同様の効果を得ることができる。また、レーザ干渉
計８．９用の反射鏡８ｃ、９ｃをレーザ光源８ａ、９ａ
と一体に設ける代わりに、例えばレーザ干渉計６．７用
の平面鏡６ｍ、７ｍの裏面、即ちレーザ光束ＬＸＩ、Ｌ
Ｙｌの反射面と反対側の面の一部を精度良く仕上げ、こ
の面を反射ｉ８ｃ、９ｃの代わりに用いてモ良い、この
ように構成すれば、仮にステンピング中にレーザ干渉計
６．７用の平面鏡６ｍ、７ｍが微動し、レーザ干渉計６
．７によってＸ−Ｙステージ１が所定位置からずれて位
置決めされても、この時レーザ干渉計８．９によって検
出される横ずれ量（即ち、Ｘ−Ｙステージｌの位置ずれ
量）を用いて、Ｘ−Ｙステージ１或いはレチクルステー
ジＲ３等の位置を制御することにより、簡単に平面鏡６
ｍ％７ｍの微動によるＸ−Ｙステージｌの位置決め誤差
を補正することができる。また、レベリングステージ３
はほとんど微小回転しないので、特にアツベ誤差が零と
なるようにレーザ干渉計８，９を配置する必要はな（、
Ｘ、Ｙ方向への横ずれ量を検出できるようにＺステージ
２上のスペース等に応じて配置すれば良い、また、ずれ
検出手段はレーザ干渉計に限定されるものではなく、ｘ
−ｙステージ１に対するウェハＷのＸ、Ｙ方向への横ず
れ量を検出できる装置、例えば光学式、静電式のギヤツ
ブセンサ等であれば良い。尚、本実施例においては投影
型の露光装置（ステッパー）について述べたが、プロキ
シミティ方式の露光装置、Ｘ線露光装置等でも同様の効
果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、露光基準面内で２次元的
に移動可能なウェハステージに対する感光基板の移動量
（横ずれｉｔ）を検出するずれ検出手段を設け、この横
ずれ量に応じてウェハステージ或いはレチクルステージ
の位置を制御し、レベリングステージの傾斜に伴う感光
基板の横ずれを補正している。従って、レベリングステ
ージの調整を厳密に行う必要がなく、露光装置の初期調
整に要する時間を短縮することができると共に、レベリ
ング後にファインアライメント等を行うことなく、簡便
にしかも高速に横ずれを補正することができる。また、
ずれ検出手段により検出される横ずれ量が所定値を越え
る場合のみ、その横ずれを補正するようなシーケンスを
用いることによって、露光装置の露光動作をより高速化
することが可能となる。さらに、感光基板の厚さ変動等
による感光基板の横ずれ量やコサイン誤差等を予測する
手段を設け、この予測手段をずれ検出手段と共働させて
横ずれを補正するように構成することによって、より精
度良く感光基板の横ずれを補正することができる。また
、ずれ検出手段はレベリングステージの傾斜に伴う横ず
れだけでなく、例えばウェハステージをステッピングさ
せる際の加速度等による感光基板（又はレベリングステ
ージ）の横ずれ量を検出し、その横ずれも簡単に補正す
ることができる。さらに、ずれ検出手段（レーザ干渉計
）用の固定鏡として、ウェハステージの位置を検出する
レーザ干渉計用の平面鏡の裏面を用いるように構成する
ことによって、ウェハステージのステツとングに伴う平
面鏡の微動により生じるウェハステージの位置決め誤差
も簡単に補正することが可能となる。この結果、簡便に
しかも高速にウェハステージに対する感光基板の横ずれ
を補正し、スループット等を低下させることなく高精度
に露光を行うことができるレベリング機構を備えた露光
装置を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１、第２実施例によるレベリング機
構を備えたステッパーの概略的な構成を示す平面図、第
２図は投影レンズの光軸方向からみたウェハステージの
概略的な構成を示す平面図である。〔主要部分の符号の説明〕１・・・Ｘ−Ｙステージ、２・・・Ｚステージ、３・・
・レベリングステージ、４・・・Ｘ−Ｙステージ駆動部
、５・・・レベリングステージ駆動部、６，７．１２・
・・位置検出手段（レーザ干渉計）、８．９・・・ずれ
検出手段（レーザ干渉計）、１０・・・主制御装置、１
１ａ−１１ｄ・・・水平位置検出系、ステージ駆動部、Ｒ・・・レチクル、ステージ、ＰＡ・・・パターン領域、ズ、ＩＭ・・・結像面、ＡＸ・・・光軸、Ｗ・・・ウェ
ハ。１３・・・レチクルＲ３・・・レチクルＰＬ・・・投影レンＩＬ・・・照明光、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）所定の露光基準面に対する感光基板の傾きを検出
する傾き検出系を有し、該傾き検出系の検出信号に応じ
て該感光基板の表面と該露光基準面とを略一致させるこ
とによって、マスクに形成されたパターンを該感光基板
上に露光する装置において、前記感光基板を載置して前記露光基準面内で２次元的に
移動させるステージと；該ステージの２次元的な位置を
検出する位置検出手段と；前記ステージ上に設けられ、
前記感光基板を前記露光基準面に対して任意方向に傾斜
可能なレベリングステージと；該レベリングステージの
傾斜に伴って生じる前記感光基板の前記ステージに対す
る２次元的なずれ量を検出するずれ検出手段と；前記位
置検出手段により検出される前記ステージの位置を前記
検出されたずれ量に応じて制御し、前記マスクと前記感
光基板との相対的な位置関係を補正する制御手段とを備
えたことを特徴とする露光装置。
（２）所定の露光基準面に対する感光基板の傾きを検出
する傾き検出系を有し、該傾き検出系の検出信号に応じ
て該感光基板の表面と該露光基準面とを略一致させるこ
とによって、マスクに形成されたパターンを該感光基板
上に露光する装置において、前記マスクを保持して略水平な面内で２次元的に移動さ
せるマスク保持手段と；該マスク保持手段の２次元的な
位置を検出する位置検出手段と；前記感光基板を載置し
て前記露光基準面内で２次元的に移動させるステージと
；該ステージ上に設けられ、前記感光基板を前記露光基
準面に対して任意方向に傾斜可能なレベリングステージ
と；該レベリングステージの傾斜に伴って生じる前記感
光基板の前記ステージに対する２次元的なずれ量を検出
するずれ検出手段と；前記位置検出手段により検出され
る前記マスク保持手段の位置を前記検出されたずれ量に
応じて制御し、前記マスクと前記感光基板との相対的な
位置関係を補正する制御手段とを備えたことを特徴とす
る露光装置。
（３）前記制御手段は、前記ずれ検出手段により検出さ
れる前記ずれ量と所定の基準値とを比較し、前記ずれ量
が該基準値を越える時のみ、前記ずれ量に応じて前記ス
テージ若しくは前記マスク保持手段の位置を制御するこ
とを特徴とする請求項第１項又は第２項記載の露光装置
。
（４）前記制御手段は、前記傾き検出系の検出信号から
前記感光基板のずれ量を予測する手段を有し、該予測手
段による予測値と、前記ずれ検出手段により検出される
ずれ量とに基づいて、前記ステージ若しくは前記マスク
保持手段の位置を制御することを特徴とする請求項第１
項乃至第３項記載の露光装置。
（５）前記予測手段は、前記感光基板の厚さ変動によっ
て生じる前記感光基板のずれ量を予測することを特徴と
する請求項第４項記載の露光装置。