JPH1064809A

JPH1064809A - 露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JPH1064809A
Application number: JP8239716A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Yanagihara; 政光柳原; Masanobu Ito; 真信伊藤; Kazuyuki Hirachi; 和幸平地
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-08-22
Filing date: 1996-08-22
Publication date: 1998-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】露光不良の発生した感光基板が次の処理工程
へ進むのを事前に回避する。【解決手段】露光中に、ステージコントローラ７６-1
では、干渉計５６を介して基板ステージ６４の位置座標
を逐次モニタするとともに、このモニタ結果に基づいて
露光時における目標座標と現在位置座標との偏差が許容
範囲内にあるか否かを判断し、許容範囲外である場合に
異常信号を発する。従って、この異常信号に基づいて装
置を緊急停止し、その基板ステージ６４の位置誤差によ
り露光不良が発生した感光基板５２を速やかに取り除く
ことが可能になる。また、この露光不良の感光基板の取
り除くとともに装置を修理・調整してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置及び露光
方法に係り、更に詳しくは半導体メモリあるいは液晶表
示基板（ＬＣＤパネル）等の製造におけるフォトリソグ
ラフィ工程で使用される露光装置及び露光方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子や液晶表示素子等
の製造過程中のフォトリソグラフィ工程においては、マ
スク上に形成された回路パターンを投影光学系を介して
ウエハやプレート等の感光基板上に投影露光する投影露
光装置が用いられている。この投影露光装置の一つとし
て、ステップ・アンド・リピート方式の縮小投影型露光
装置、即ちいわゆるステッパーが比較的多く用いられて
いる。

【０００３】このステッパーは、１つのマスク（レチク
ル）のパターン全体を内包し得る露光フィールドを持っ
た投影光学系を介して感光基板をステップ・アンド・リ
ピート方式で露光するものである。このステッパーは、
スキャン露光方式を採用したアライナー等に比べて解像
力、重ね合せ精度等が高いという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のステッ
パーでは、感光基板上のショット領域を順次露光するた
め、直交二軸方向に移動可能な基板ステージが設けられ
ているが、このステージの位置決めサーボ時には、目標
位置とステージの位置を計測する干渉計の出力値である
現在位置との誤差が所定時間以上所定値以内に収まった
ときに位置決め完了と判断し、その直後に露光が行なわ
れていた。しかしながら、上述した従来のステッパーで
は、基板ステージの位置決めが完了した後、露光中のス
テージの振動量を監視していなかったことから、ステー
ジ制御系の異常、あるいは露光中の装置内の他部の動作
若しくは外部からの振動等の外乱により露光中にステー
ジの位置ずれ等が発生し、このため露光不良となった感
光基板（デバイス）をそのまま次工程に進ませるという
不都合があった。

【０００５】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、請求項１ないし４に記載の発
明の目的は、露光不良の発生した感光基板が次の処理工
程へ進むのを事前に回避することができる露光装置を提
供することにある。

【０００６】また、請求項５に記載の発明の目的は、露
光不良の発生した感光基板が次の処理工程へ進むのを事
前に回避することができる露光方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、感光基板を所定の露光位置に位置決めした状態でマ
スク（Ｒ）に形成されたパターンの像を投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して前記感光基板（５２）上に投影露光する露
光装置であって、前記マスク（Ｒ）を照明する照明系
（４０）と；前記マスクを保持する保持手段（１１）
と；前記マスクのパターンを結像面に投影する投影光学
系（ＰＬ）と；前記感光基板を前記結像面に保持すると
ともに前記投影光学系の光軸に直交する面内で移動する
基板ステージ（６４）と；前記基板ステージの位置を計
測する位置計測手段（５６）と；目標位置と前記位置計
測手段の出力とに基づいて前記基板ステージを露光位置
に位置決めするステージ制御手段（７６-1）と；前記基
板ステージの位置決め完了後、前記照明系から前記マス
クに対する照明光の照射を開始し所定時間後に終了する
照明系制御手段（７６-1）と；前記照明系制御手段によ
る前記マスクに対する照明光の照射開始から終了までの
間の露光中に、前記位置計測手段（５６）を介して前記
基板ステージの位置座標を逐次モニタするとともに、こ
のモニタ結果に基づいて露光時における目標座標と現在
位置座標との偏差が許容範囲内にあるか否かを判断し、
許容範囲外である場合に異常信号を発する異常判別手段
（７６-1）とを有する。

【０００８】これによれば、露光開始に際して、ステー
ジ制御手段に目標位置の指令が与えられると、ステージ
制御手段では、この目標位置と位置計測手段の出力とに
基づいて基板ステージを露光位置に位置決めする。この
位置決めの完了後、照明系制御手段により、照明系から
マスクに対する照明光の照射が開始され、これにより、
マスクのパターンが投影光学系を介して感光基板上に投
影露光される。そして、所定時間後に露光が終了する。
この露光中に、異常判別手段では、位置計測手段を介し
て基板ステージの位置座標を逐次モニタするとともに、
このモニタ結果に基づいて露光時における目標座標と現
在位置座標との偏差が許容範囲内にあるか否かを判断
し、許容範囲外である場合に異常信号を発する。このた
め、ステージ制御手段の異常又は何らかの外乱により露
光中の基板ステージの目標位置に対する位置偏差が許容
範囲を超えた場合には、異常判別手段により異常判別が
なされ、異常信号が発せられる。従って、この異常信号
に基づいて装置を緊急停止し、その基板ステージの位置
誤差により露光不良が発生した感光基板を速やかに取り
除くことが可能になる。また、この露光不良の感光基板
の取り除きとともに装置を修理・調整してもよい。

【０００９】この場合において、異常判別手段（７６-
1）では、例えば所定のサンプリング時間間隔毎に取り
込んだ位置データのそれぞれについての位置偏差の単純
平均（相加平均）値、最大位置偏差と最小位置偏差の
差、あるいは偏差の自乗の相加平均の平方根等に基づい
て位置偏差が許容範囲を超えたか否かの判断をするよう
にしてもよい。

【００１０】この場合において、異常判別手段による異
常の判別は、露光の終了後に行ってよく、この場合も異
常信号に基づく装置の緊急停止、感光基板の交換等は勿
論可能であるが、請求項２に記載の発明の如く、照明系
制御手段（７６-1）によるマスク（Ｒ）に対する照明光
の照射開始・停止の制御は照明系（４０）内に設けられ
たシャッタ（１６）の開閉により行い、異常判別手段
（７６-1）が、シャッタの閉開始から閉終了までの間に
前記異常判別を終了するようにすることもできる。この
ようにすれば、異常判別手段によりシャッタの閉開始か
ら閉終了までの間に異常判別がなされるので、露光が終
了した時点では異常判別が完了しており、シャッタ閉終
了後に異常判別を行う場合に比べてスループットの向上
を図ることが可能になる。

【００１１】ここで、シャッタとは閉開始から閉終了ま
でに一定時間を要する光路開閉手段の代表例であって、
同等の機能を有するものであれば、可動ブラインド等も
含む概念である。

【００１２】この場合、照明系制御手段からのシャッタ
閉開始の信号に基づいて、異常判別手段では異常判別動
作を開始するようにしても特に問題はないが、請求項３
に記載の発明の如く、シャッタ（１６）の開状態におけ
る照明光の光量を検出する光センサ（３８）を更に設
け、異常判別手段が、光センサの出力に基づいて基板ス
テージの位置座標のモニタを終了して前記異常判別を実
行するようにすることもできる。このようにすれば、露
光が開始されシャッタが「開」状態になると、そのとき
の照明光の光量が光センサによって検出され、異常判別
手段では、この光センサの出力に基づいて基板ステージ
の位置座標のモニタを終了して異常判別を実行する。例
えば、異常判別手段では、光センサの検出光量が、ある
値を超えてから再び下がるまでの間ステージの位置座標
のモニタを実施し、ある値以下に下がった後、このモニ
タ結果に基づいて異常の判断を実施するようにしてもよ
い。この場合も照明系制御手段によってシャッタが完全
に閉じられる前に、判別手段ではモニタ結果に基づいて
異常の判断を実施するため、処理能力（スループット）
の低下を抑えることができる。

【００１３】上記いずれの場合にも、前述した如く、判
別手段によって異常信号が発せられたときに、装置を直
ちに停止するようにすることは可能であるが、使用条件
により、あるいは使用者によっては装置を停止すること
なく、感光基板のみを取り替えて露光を続行したい場合
もある。

【００１４】かかる場合に、請求項４に記載の発明の如
く、前記感光基板（５２）を搬送する搬送手段（５４、
７６-2）と、前記異常信号に基づいて搬送手段を介して
基板を交換する搬送制御手段（７４）とを更に設けるこ
とが望ましい。このようにすれば、判別手段により異常
が判別され、異常信号が発せられた場合に、搬送制御手
段ではこの異常信号に基づいて搬送手段を介して基板を
交換する。このため、装置を停止することなく、次の基
板に対し露光が続行される。ここで、交換され装置外に
排出（リジェクト）された基板については何らかの履歴
を残し、後にオペレータが確認（認識）できるようにし
ても良い。

【００１５】請求項５に記載の発明は、感光基板を所定
の露光位置に位置決めした状態でマスクに形成されたパ
ターンの像を投影光学系を介して前記感光基板上に投影
露光する露光方法であって、前記感光基板の決め完了
後、露光開始から露光終了までの間に、前記感光基板の
位置座標を逐次モニタする第１工程と；前記第１工程に
おけるモニタ結果に基づいて露光時における目標座標と
現在位置座標との偏差が許容範囲内にあるか否かを判断
し、許容範囲外である場合に異常と判別して警告を発
し、あるいは現露光中の感光基板を別の基板と交換する
第２工程とを含む。

【００１６】これによれば、露光開始に際して、基板ス
テージが露光位置に位置決めされ、この位置決めの完了
後、マスクのパターンが投影光学系を介して感光基板上
に投影露光される。この露光開始から露光終了までの間
に、感光基板の位置座標が逐次モニタされる。そして、
このモニタ結果に基づいて露光時における目標座標と現
在位置座標との偏差が許容範囲内にあるか否かが判断さ
れ、許容範囲外である場合に異常と判別して警告が発せ
られ、あるいは現露光中の感光基板が別の基板と交換さ
れる。従って、この異常警告に基づいて露光処理を中止
したり、あるいは感光基板を交換する場合には、そのま
ま露光処理を続行することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】

《第１の実施形態》以下、本発明の第１の実施形態を図
１ないし図５に基づいて説明する。

【００１８】図１には、第１の実施形態に係る露光装置
１０の全体構成が概略的に示されている。この露光装置
１０は、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の縮
小投影型露光装置（いわゆるステッパー）である。この
露光装置１０は、照明系４０、保持手段としてのレチク
ルホルダ１１、投影光学系ＰＬ、ステージ装置５０、及
び制御系等を有している。

【００１９】照明系４０は、水銀ランプ１２、楕円鏡１
４、光路開閉手段の一種であるロータリーシャッタ１
６、ミラー１８、インプットレンズ２０、フライアイレ
ンズ系２２、ビームスプリッタ２４、レンズ系２６、レ
チクルブラインド２８、レンズ系３０、ミラー３２、及
びメインコンデンサレンズ３４を含んで構成されてい
る。ここで、この照明系の構成各部についてその作用と
共に詳述する。

【００２０】水銀ランプ１２からの露光用照明光は楕円
鏡１４でその第２焦点に集光される。この第２焦点近傍
には、モータ３６によって照明光の遮断と透過とを切り
替えるロータリーシャッタ（以下、適宜「シャッタ」と
いう）１６が配置されており、当該シャッタ１６が
「開」状態のとき、シャッタ部分を通過した照明光束は
ミラー１８で反射され、インプットレンズ２０を介して
フライアイレンズ系２２に入射する。

【００２１】このフライアイレンズ系２２は、照明光の
露光範囲内の照度ムラを防止するためのもので、このフ
ライアイレンズ系２２の射出側には、多数の２次光源像
が形成され、各２次光源像からの照明光はビームスプリ
ッタ２４を介してレンズ系（コンデンサレンズ）２６に
入射する。

【００２２】レンズ系２６の後側焦点面には、所定形状
の開口を有するレチクルブラインド２８が配置されてい
る。この開口の形状は、投影光学系ＰＬの円形イメージ
フィールドＩＦ内に包含されるように設定されている。

【００２３】レンズ系２６を通過した照明光は、レチク
ルブラインド２８の位置では均一な照度分布となってお
り、この照明光は、その後レチクルブラインド２８の開
口を通過し、レンズ系３０、ミラー３２、及びメインコ
ンデンサレンズ３４を介して当該コンデンサレンズ３４
と投影光学系ＰＬとの間に配設されたマスクとしてのレ
チクルＲを照射する。これにより、レチクルブラインド
２８の開口の像がレチクルＲ下面のパターン面に結像さ
れる。

【００２４】ここで、本実施形態では、フライアイレン
ズ系２２とレンズ系２６との間に、ビームスプリッタ２
４（このビームスプリッタ２４は、露光用照明光を約９
５パーセント以上透過させる）が配置されており、この
ビームスプリッタ２４によって取り出された照明光束の
一部の光量が光センサとしてのインテグレータセンサ３
８で検出されるようになっている。このインテグレータ
センサ３８の検出信号は、ステージコントローラ７６-1
に供給される。

【００２５】前記レチクルホルダ１１は、不図示のバキ
ュームチャック等を介してマスクとしてのレチクルＲを
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに直交する面内で保持してお
り、不図示の駆動系によって光軸ＡＸに直交するＸＹ面
内で微動可能に構成されている。ここでは、このレチク
ルホルダ１１は、レチクルＲ上の回路パターンの中心
（レチクルセンタ）がほぼ光軸ＡＸに一致するように位
置決めされている。

【００２６】前記投影光学系ＰＬは、少なくとも像面側
がテレセントリック、例えば両側テレセントリックで、
所定の縮小倍率、例えば１／５の屈折素子のみ、あるい
は屈折素子と反射素子との組み合わせで構成されてい
る。この投影光学系ＰＬの光軸ＡＸは鉛直軸（Ｚ軸）方
向とされている。このため、照明系４０からの露光用照
明光によりレチクルＲが照明されると、この投影光学系
ＰＬを介して回路パターンの１／５縮小像が結像面に結
像される。

【００２７】前記ステージ装置５０は、不図示のベース
上を光軸ＡＸに直交する水平面内でＹ軸方向（図１にお
ける紙面直交方向）に移動可能なＹステージ４８Ｙと、
このＹステージ４８Ｙ上をＹ軸に直交するＸ軸方向（図
１における紙面平行方向）に移動可能なＸステージ４８
Ｘと、このＸステージ上に搭載され，投影光学系ＰＬの
光軸ＡＸ方向（Ｚ軸方向）に微動可能な基板ステージと
してのＺステージ６４とを備えている。これら３つのス
テージ４８Ｙ、４８Ｘ、６４は、駆動系５８によって駆
動される。

【００２８】Ｚステージ６４上面の一端部には、移動鏡
６２が設けられており、この移動鏡６２に対向して当該
移動鏡６２にレーザ光を投射し、その反射光を受光して
Ｚステージ６４のＸＹ面内の位置を計測する位置計測手
段としてのレーザ干渉計５６が配置されている。

【００２９】ここで、実際には、移動鏡はＸ軸に直交す
る方向の反射面を有するＸ移動鏡とＹ軸に直交する反射
面を有するＹ移動鏡とが設けられ、これに対応してＸ軸
方向の位置計測用のＸ１軸レーザ干渉計、Ｘ２軸レーザ
干渉計と、Ｙ軸方向の位置計測用のＹ軸レーザ干渉計と
が設けられているが、図１ではこれらが移動鏡６２、レ
ーザ干渉計５６として代表的に図示されている。従っ
て、Ｘ１軸レーザ干渉計、Ｘ２軸レーザ干渉計の計測値
の平均によりＺステージ６４のＸ座標が計測され、Ｘ１
軸レーザ干渉計、Ｘ２軸レーザ干渉計の計測値の差によ
りヨーイング量（Ｚ軸回りの回転量）が計測され、Ｙ軸
レーザ干渉計の計測値によりＺステージ６４のＹ座標が
計測される。以下の説明ではＺステージ６４のＸＹ座標
位置とヨーイング量とがレーザ干渉計５６によって計測
されるものとする。このレーザ干渉計５６の出力もステ
ージコントローラ７６-1に供給されている。なお、この
レーザ干渉計５６のための固定鏡は実際には投影光学系
ＰＬの鏡筒下端部に固定されているが、図１では図示を
省略している。

【００３０】前記Ｚステージ６４上には不図示のθテー
ブル、及び基板ホルダを介して感光基板５２が保持され
ている。θテーブルは駆動系５８によってＺ軸回りに微
小角度範囲内で回転可能とされている。すなわち、上述
したような構成により、感光基板５２は、Ｘ，Ｙ，Ｚ，
θ（Ｚ軸回りの回転）方向に４自由度で移動可能になっ
ている。

【００３１】前述した如く、本実施形態では投影倍率を
１／５としたことから、合焦状態（ウエハＷ表面と投影
光学系ＰＬの結像面とが一致した状態）では、レチクル
Ｒに形成されたパターンの像は投影光学系ＰＬによって
１／５に縮小されてウエハＷ上に結像される。

【００３２】また、Ｚステージ６４上にはレチクルアラ
イメント、いわゆるベースライン計測等のための種々の
基準マークが形成された不図示の基準マーク板も固定さ
れている。

【００３３】この他、図示は省略したが、レチクルＲと
投影光学系ＰＬとを介して感光基板５２上のアライメン
トマーク（又は基準マーク板上のマーク）を検出するＴ
ＴＲ（スルーザレチクル）方式のアライメントシステ
ム、レチクルＲの下方空間から投影光学系ＰＬを介して
ウエハＷ上のアライメントマーク（又は基準マーク板上
のマーク）を検出するＴＴＬ（スルーザレンズ）方式の
アライメントシステム、及びフォーカス検出システム等
が設けられ、ステップ・アンド・リピート方式の各ショ
ットの露光開始前にレチクルＲと感光基板５２との相対
的な位置合わせ、オートフォーカス等が行なわれる。

【００３４】前記ステージコントローラ７６-1は、プロ
セッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインタフェース等から
成るいわゆるマイクロコンピュータで構成されている。
このステージコントローラ７６-1の基本的な動作はレー
ザ干渉計５６からの位置情報、ヨーイング情報の入力等
に基づいて、駆動系５８を介してＸステージ４８Ｘ、Ｙ
ステージ４８Ｙを制御して露光時に感光基板５２を位置
決めしたり、不図示のフォーカス検出系からの情報に基
づいて駆動系を介してＺステージ６４を制御して感光基
板５２を結像面位置に位置合わせしたり、後述するホス
トコンピュータ７４からの指令に応じてモータ３６を制
御してシャッタ１６を開閉したりすることにある。この
ステージコントローラ７６-1の具体的な制御動作につい
ては、後に更に詳述する。

【００３５】さらに、本実施形態では、感光基板５２を
搬入、搬出及び搬送する搬送アーム５４が設けられてお
り、この搬送アーム５４は後述する搬送系コントローラ
７６-2によって制御される。

【００３６】図２には、この露光装置１０全体の制御系
の主要な構成が示されている。この制御系は、装置全体
のジョブの流れを管理するホストコンピュータ（マスタ
ープロセッサ）７４と、このホストコンピュータ７４の
支配下にある複数のコントローラ７６-1 、７６-2 、…
…、７６-mとから構成される。

【００３７】ここで、ホストコンピュータ７４は、いわ
ゆるミニコンコンピュータにより構成されている。ステ
ージコントローラ７６-1は、ホストコンピュータ７４の
支配下におかれるスレーブプロセッサ（以下、「ＳＰ」
という）７８-1とこのＳＰ７８-1の支配下におかれるス
テージ制御ファンクション・プロセッサ（以下「ステー
ジ制御ＦＰ」という）８０-1、露光制御ファンクション
・プロセッサ（以下「露光制御ＦＰ」という）８０-2等
を含んで構成されている。このステージコントローラ７
６-1の他に、搬送系コントローラ７６-2 及び照明系コ
ントローラ、レンズコントローラ、アライメントコント
ローラ等の種々の制御装置７６-3、……、７６-mが設け
られている。コントローラ７６-1 、７６-2 、……、７
６-mは、実際にはコントロールボードとしてホストコン
ピュータ７４が収納されている図示しないラックに収納
されてる。

【００３８】次に、この制御系の露光時の動作について
説明する。図３には、ＳＰ７８-1の制御アルゴリズムを
示すフローチャートが示され、図４には、ステージ制御
ＦＰ８０-1の制御アルゴリズムを示すフローチャートが
示されている。

【００３９】図３のフローチャートがスタートするの
は、ホストコンピュータ７４から露光シーケンス実行の
コマンドが入力されたときである。まず、ステップ１０
２でＳＰ７８-1は「ステージを指定位置へ移動」のコマ
ンドとともに位置の指令値をステージＦＰに出力した
後、ステージ制御ＦＰ８０-1から移動終了が通知される
のを待つ（ステップ１０４）。

【００４０】上記の「ステージを指定位置へ移動」のコ
マンドとともに位置の指令値がステージ制御ＦＰ８０-1
に入力されると、図４のフローチャートがスタートす
る。ここでは、Ｘステージ４８Ｘを移動させる場合を例
にとって説明する。

【００４１】まず、ステージ制御ＦＰ８０-1はステップ
２０２〜ステップ２０４でステージの移動を行い、位置
決めが完了するのを待つ。具体的には、位置の指令値と
レーザ干渉計５６の出力である現在値との差である位置
偏差に基づいて駆動系５８を介してＸステージ４８Ｘを
サーボ制御する。位置決め完了の判断は、公知の手法と
同様に、位置偏差が所定時間以上所定範囲内に収まった
か否かによりなされる。

【００４２】そして、位置決めが完了すると、ステージ
制御ＦＰ８０-1では、ステップ２０６に進んで「移動終
了」をＳＰ７８-1に通知した後、ステップ２０８に進ん
で位置ずれモニタ開始の指示があるのを待つ。

【００４３】一方、ＳＰ７８-1では、上記の「移動終
了」の通知を受けると、ステップ１０６に進んで、露光
制御ＦＰ８０-2に「指定時間のシャッタ１６の開閉指
令」を送出するとともに、ステージ制御ＦＰ８０-1に
「位置ずれモニタの開始」の指令を送出した後、ステッ
プ１０８に進んでシャッタ1６の「閉」が終了するのを
待つ。

【００４４】これにより、露光制御ＦＰ８０-2によりモ
ータ３６が制御され、シャッタ１６が開き始める。そし
て、シャッタ１６が完全に開いた後、指定された露光時
間だけ露光制御ＦＰ８０-2はシャッタ１６を「開」にし
た後、シャッタ１６を閉じる。

【００４５】一方、ステージ制御ＦＰ８０-1では「位置
ずれモニタの開始」の指令を受け、ステップ２１０に進
んでシャッタ１６の「開」開始とほぼ同時に位置ずれモ
ニタを開始する。具体的には、所定のサンプリング時間
（例えば、１ｍｍｓｅｃ）間隔でレーザ干渉計の計測値
と目標値との差である位置偏差（位置ずれ量）をサンプ
リングする。

【００４６】この位置ずれモニタ開始後、ステージ制御
ＦＰ８０-1では「位置ずれモニタ終了」の指示があるま
で位置ずれモニタを続ける（ステップ２１０、２１
２）。これにより、感光基板５２上のあるショット領域
の露光中位置ずれモニタが続行されることになる。

【００４７】露光制御ＦＰ８０-2では、露光が終了しシ
ャッタ１６が完全に閉じ終わった時点で、シャッタ
「閉」をＳＰ７８-1に通知する。ＳＰ７８-1では、これ
を受け、ステップ１１０に進んで「位置ずれモニタの終
了と解析、判断」の指令をステージ制御ＦＰ８０-1に送
出した後、ステップ１１２に進んでステージ制御ＦＰ８
０-1から解析結果が通知されるのを待つ。

【００４８】一方、ステージ制御ＦＰ８０-1では上記の
「位置ずれモニタの終了と解析、判断」の指令を受け、
位置ずれモニタを終了してステップ２１４に進み、モニ
タ結果の解析と異常の有無を判断する。具体的には、
サンプリングした各位置ずれ量の相加平均が指定値を超
えたか否かを判断することにより、露光中心のずれを判
断したり、サンプリングした各位置ずれ量の最大値と
最小値の差（ピークツーピーク）又は絶対値の平均値が
指定値を越えたか否かを判断することにより露光線幅の
変動を判断したりする。あるいは、各サンプリングし
た位置ずれ量の自乗の相加平均の平方根に基づいてＸス
テージ４８Ｘ、Ｙステージ４８Ｙ、Ｚステージ６４の振
動をある程度定量的に評価するようにしても良い。

【００４９】そして、このようにしてモニタ結果の解析
と、異常の判断が終了すると、ステージ制御ＦＰ８０-1
では、ステップ２１６でその解析結果（判断結果）をＳ
Ｐ７８-1に通知した後、本ルーチンの一連の処理を終了
する。

【００５０】一方、ＳＰ７８-1ではこの通知を受け、
「露光シーケンス終了」の通知とともに異常判断の結果
をホストコンピュータ７４に通知した後、本ルーチンの
一連の処理を終了する。

【００５１】以上の動作の流れ図が図５に示されてい
る。

【００５２】ホストコンピュータ７４は、露光終了の結
果が異常の場合、オペレータにエラーを通知し、装置を
停止する。あるいは、ホストコンピュータ７４は露光終
了の結果が異常の場合に、現在Ｚステージ６４上の不図
示の基板ホルダに保持されている感光基板５２の露光シ
ーケンスを打切り、搬送系コントローラ７６-2を介して
搬送アーム５４及び不図示の感光基板交換機構を制御し
て、上記の感光基板５２を別の感光基板と交換し、その
感光基板の露光へと移行するようにしてもよい。後者の
場合には、交換により装置外へ排出された（リジェクト
された）感光基板５２を後でオペレータが確認できるよ
うに、何らかの履歴を残しておくことが望ましい。この
履歴の残しかたの具体的方法としては、例えばホストコ
ンピュータ７４に接続された不図示のディスプレイ画面
上に１ロット内の全ての感光基板について途中でリジェ
クトしたか否かを表示するようにすることが挙げられ
る。

【００５３】なお、オペレータにエラーを通知し、装置
を停止するか、感光基板を交換して露光処理を継続する
かを、予めモードを設定することにより選択できるよう
にしておくことが望ましい。オペレータ（ユーザ）によ
っては多少の露光不良の発生では装置を停止したくない
者もあり、また、少しでも露光不良が発生した場合に
は、直ちに装置の保守点検を実行したい者もあると考え
られ、いずれのオペレータの要求にも応えることが期待
されるからである。

【００５４】これまでの説明から明らかなように、本第
1の実施形態では、ステージコントローラ７６-１によっ
て、ステージ制御手段、照明系制御手段、異常判別手段
が構成されている。具体的には、ステージ制御ＦＰ８０
-１によってステージ制御手段と異常判別手段が構成さ
れ、露光制御ＦＰ８０-２によって照明系制御手段が構
成されている。また、搬送アーム５４、搬送系コントロ
ーラ７６-2及び不図示の感光基板交換機構とによって搬
送手段が構成され、ホストコンピュータ７４によって搬
送制御手段が構成される。

【００５５】以上説明したように、本第１の実施形態の
露光装置１０によると、ステージ制御および露光のため
のシャッタ制御のシーケンスを管理するＳＰ７８-1にお
いて、ステージ制御ＦＰ８０-1に対し、露光開始および
終了の通知を行い、スーテジ制御ＦＰ８０-1では開始〜
終了間のＸステージ４８Ｘ、Ｙステージ４８Ｙ（可動ス
テージ）の座標の目標値と現在値との差を決められた時
間間隔でサンプリングし、終了時にサンプリングした値
より、ピークツーピーク若しくは平均値等により異常か
否か判断し、異常があった場合にＳＰ７８-1を介してホ
ストコンピュータ７４に通知する。ホストコンピュータ
７４ではこの異常の通知に基づいて露光シーケンスを中
断し、停止するか、若しくは、感光基板５２をリジェク
トし、次の感光基板の装置投入および露光へと処理を継
続する。

【００５６】従って、本実施形態の露光装置１０による
と、露光不良の感光基板５２（不良デバイス）を次の行
程に進ませないようにすることが可能になる。また、前
述したエラー通知に基づいて装置を修理したり調整した
りすることもできるようになる。

【００５７】上記第１の実施形態では、露光制御ＦＰ８
０-2からの終了通知後に実施するステージＦＰ８０-1の
サンプリング・データの解析および異常の判断の実施に
要する時間及びこれらの実施に必要なＳＰ−ＦＰ間のイ
ンタフェースに要する時間分が実露光時間に加わり、処
理能力（スループット）の低下を招くことが考えられ
る。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式の露光
装置においては、感光基板１枚あたりの露光回数が多い
（ショット数が多い）場合、この影響は無視できなくな
る可能性がある。

【００５８】そこで、このスループットを向上させる
（不要に低下させない）ために、なされたのが、次の第
２の実施形態である。

【００５９】《第２の実施形態》次に、本発明の第２の
実施形態について図６ないし図８に基づいて説明する。
この第２の実施形態の露光装置は、前述した第１の実施
形態とステージコントローラを構成する各プロセッサ
（ＳＰ、ＦＰ）の機能が異なるのみで、その他の部分の
構成等は同様であるから、ここでは、この点についての
み説明する。

【００６０】図６には、ＳＰ７８-1の制御アルゴリズム
を示すフローチャートが示され、図７には、ステージ制
御ＦＰ８０-1の制御アルゴリズムを示すフローチャート
が示されている。

【００６１】図６のフローチャートがスタートするの
は、ホストコンピュータ７４から露光シーケンス実行の
コマンドが入力されたときである。

【００６２】ステップ３０２〜ステップ３０６ではＳＰ
７８-1は前述した第１の実施形態におけるステップ１０
２〜ステップ１０６と同様の処理・判断を行い、ステッ
プ３０８で露光制御ＦＰ８０-2からシャッタ「閉」開始
のステイタスが通知されるのを待つ。

【００６３】一方、ステージ制御ＦＰ８０-1は、第１の
実施形態と同様に、ＳＰ７８-1からの「ステージを指定
位置へ移動」のコマンドとともに位置の指令値が入力さ
れると、図７の制御アルゴリズムの動作を開始し、ステ
ップ４０２〜ステップ４０８では、前述した第１の実施
形態のステップ２０２〜ステップ２０８と同様の処理・
判断を行い、ステップ４１０、４１２で位置ずれ「モニ
タ終了」の指示があるまで位置ずれモニタを続けてい
る。すなわち、感光基板５２上のあるショット領域の露
光中位置ずれモニタを続行中である。

【００６４】露光制御ＦＰ８０-2では、ステップ３０６
におけるＳＰ７８-1からの「指定時間のシャッタ開閉の
指令」に応じてシャッタ１６を所定時間開き露光を行っ
ているのであるが、指定された露光時間がほぼ経過した
時点でモータ３６を制御してシャッタ１６の「閉」制御
を開始すると同時に、このシャッタ「閉」開始のステイ
タスをＳＰ７８-1に通知する。

【００６５】ＳＰ７８-1では、これを受け、ステップ３
１０に進んで「位置ずれモニタの終了と解析、判断」の
指令をステージ制御ＦＰ８０-1に送出した後、ステップ
３１２に進んでステージ制御ＦＰ８０-1から解析結果が
通知されるのを待つ。

【００６６】一方、ステージ制御ＦＰ８０-1ではこの指
令を受け、ステップ４１３に進んで一定時間（所定の待
ち時間）が経過するのを待ち、待ち時間経過後に位置ず
れモニタ（サンプリング）を終了するとともにステップ
４１４に進んでモニタ結果の解析と異常の有無を判断す
る。この具体的な手法は前述した第１の実施形態と同様
である。

【００６７】そして、このようにしてモニタ結果の解析
と、異常の判断が終了すると、ステージ制御ＦＰ８０-1
では、ステップ４１６でその解析結果（判断結果）をＳ
Ｐ７８-1に通知した後、本ルーチンの一連の処理を終了
する。

【００６８】一方、ＳＰ７８-1ではこの通知を受け、ス
テップ３１３に進んで露光制御ＦＰ８０-2からシャッタ
「閉」終了の通知があるのを待ち、シャッタ「閉」開始
から所定時間、例えば４０ｍｍｓｅｃ経過して露光制御
ＳＰ７８-1からシャッタ「閉」終了が通知されると、
「露光シーケンス終了」の通知とともに異常判断の結果
をホストコンピュータ７４に通知した後、本ルーチンの
一連の処理を終了する。

【００６９】以上の動作の流れ図が図８に示されてい
る。

【００７０】ホストコンピュータ７４は、露光終了の結
果が異常の場合、第１の実施形態と同様に、オペレータ
にエラーを通知し、装置を停止する、あるいは、現在Ｚ
ステージ６４上の不図示の基板ホルダに保持されている
感光基板５２の露光シーケンスを打切り、上記感光基板
５２を別の感光基板と交換し、その感光基板の露光へと
移行する。

【００７１】以上説明したように、本第２の実施形態に
よると、露光制御ＦＰ８０-2は露光終了の通知の前に、
シャッタの閉動作開始と同時に「開始」のステイタスを
ＳＰ７８-1に与え、ＳＰ７８-1は本ステイタスにより、
ステージ制御ＦＰ８０-1に対しサンプリングの中止とサ
ンプリング・データの解析および異常の判断の指令を与
える。この場合、シャッタ１６の閉開始から終了までの
間も、感光基板５２への露光は継続されているが、シャ
ッタ１６の閉開始とともに露光パワーが低下していくた
め、ある程度低下した状態までシャッタ１６の閉動作が
進めばステージの位置ずれが感光基板５２の露光に与え
る影響は小さいと考えられるので、ステージ制御ＦＰ８
０-1は一定の時間待ちをおいた後（ステップ４１３）、
サンプリングの中止とサンプリング・データの解析およ
び異常の判断を実施するようにしたのである。

【００７２】本実施形態によると、前述した第１の実施
形態と同等の効果に加え、露光が終了する（シャッタが
閉じ終わる）までに、ステージ制御ＦＰ８０-1のサンプ
リング・データの解析および異常の判断の実施が終了し
ているので（図８参照）、第１の実施形態に比べて処理
能力（スループット）を向上させることができるという
効果がある。具体的には、例えば液晶用のステッパーの
場合で感光基板５２上の１ショット領域当たり、５００
ｍｍｓｅｃの露光時間が掛かるとして３０ｍｍｓｅｃ程
度の時間短縮が可能である。特に、ステップ・アンド・
リピート方式の露光装置においては、感光基板１枚あた
りの露光回数が多い程、スループット向上の効果が大き
くなる。

【００７３】なお、シャッタ１６の「閉」に要する時間
が充分に短い場合は、ＳＰ７８-1がステップ３１０にお
いてステージ制御ＦＰ８０-1に指令を与えるインタフェ
ース時間がその待ちに相当することも考えられ、かかる
場合には、上記フローチャートのステップ４１３は省略
してよい。

【００７４】露光制御ＦＰ８０-2によるシャッタ閉動作
が終了する前に解析および異常の判断を実施する別の方
法として、露光制御ＦＰ８０-2が本来積算露光量の制御
に用いるインテグレータ・センサ３８をステージ制御Ｆ
Ｐ８０-1が逐次モニタし、このセンサ３８の受光量があ
るレベルを越えてから再び下がるまでの間上述したサン
プリング（位置ずれモニタ）を実施し、下がった後デー
タの解析および異常の判断を実施する方法が考えられ
る。この方法も露光制御ＦＰ８０-2によるシャッタ閉動
作が終了する前に解析および異常の判断が実施されるの
で、上記第２の実施形態と同程度の高いスループットを
維持することが可能である。このようなことは、ステー
ジコントローラ７６-1内の各プロセッサの制御ソフトウ
ェアの変更により容易に実現できる。なお、この場合、
ステージ制御ＦＰ８０-1は次のＳＰ７８-1からの指令時
に本結果を通知すれば良い。

【００７５】なお、上記第１、第２の実施形態では、光
路開閉手段としてシャッタ１６を用いる場合について説
明したが、図１のレチクルブラインド２８に代えて、複
数枚の可動ブレードから成るいわゆる可動ブラインドを
用いる場合には、この可動ブラインドを光路開閉手段と
して用いるようにしても良い。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、露光不良の発生した感光基板が次の処理
工程へ進むのを事前に回避することができるという従来
にない優れた効果がある。

【００７７】また、請求項２ないし請求項３に記載の発
明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、処理
能力の向上をも図ることができるという効果がある。

【００７８】また、請求項４に記載の発明によれば、上
記各請求項記載の発明の効果に加え、装置を停止するこ
となく、次の基板に対して露光を続行することができる
という効果がある。

【００７９】また、請求項５に記載の発明によれば、露
光不良の発生した感光基板が次の処理工程へ進むのを事
前に回避することができるとともに、感光基板を交換す
る場合には次の基板に対して露光を続行することができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示
す図である。

【図２】図１の装置全体の制御系の構成を示すブロック
図である。

【図３】図２のステージコントローラ内ＳＰの制御アル
ゴリズムを示すフローチャートである。

【図４】図２のステージ制御ＦＰの制御アルゴリズムを
示すフローチャートである。

【図５】第１の実施形態に係る制御系の動作の流れを示
す図である。

【図６】第２の実施形態に係るステージコントローラ内
ＳＰの制御アルゴリズムを示すフローチャートである。

【図７】第２の実施形態に係るステージ制御ＦＰの制御
アルゴリズムを示すフローチャートである。

【図８】第２の実施形態に係る制御系の動作の流れを示
す図である。

【符号の説明】

１０露光装置１１レチクルホルダ１６シャッタ３８インテグレータセンサ４０照明系５２感光基板５４搬送アーム５６レーザ干渉計６４Ｚステージ７４ホストコンピュータ７６-1 ステージコントローラ７６-2 搬送系コントローラ８０-1 ステージ制御ＦＰ８０-2 露光制御ＦＰＲレチクルＰＬ投影光学系

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光基板を所定の露光位置に位置決めし
た状態でマスクに形成されたパターンの像を投影光学系
を介して前記感光基板上に投影露光する露光装置であっ
て、前記マスクを照明する照明系と；前記マスクを保持する
保持手段と；前記マスクのパターンを結像面に投影する
投影光学系と；前記感光基板を前記結像面位置に保持す
るとともに前記投影光学系の光軸に直交する面内で移動
する基板ステージと；前記基板ステージの位置を計測す
る位置計測手段と；目標位置と前記位置計測手段の出力
とに基づいて前記基板ステージを露光位置に位置決めす
るステージ制御手段と；前記基板ステージの位置決め完
了後、前記照明系から前記マスクに対する照明光の照射
を開始し所定時間後に終了する照明系制御手段と；前記
照明系制御手段による前記マスクに対する照明光の照射
開始から終了までの間の露光中に、前記位置計測手段を
介して前記基板ステージの位置座標を逐次モニタすると
ともに、このモニタ結果に基づいて露光時における目標
座標と現在位置座標との偏差が許容範囲内にあるか否か
を判断し、許容範囲外である場合に異常信号を発する異
常判別手段とを有する露光装置。
【請求項２】前記照明系制御手段による前記マスクに
対する照明光の照射開始・停止の制御は前記照明系内に
設けられたシャッタの開閉により行われ、前記異常判別手段は、前記シャッタの閉開始から閉終了
までの間に前記異常判別を終了することを特徴とする請
求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記シャッタの開状態における前記照明
光の光量を検出する光センサを更に有し、前記異常判別手段は、前記光センサの出力に基づいて前
記基板ステージの位置座標のモニタを終了して前記異常
判別を実行することを特徴とする請求項２に記載の露光
装置。
【請求項４】前記感光基板を搬送する搬送手段と；前
記異常信号に基づいて前記搬送手段を介して前記基板を
交換する搬送制御手段とを更に有することを特徴とする
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】感光基板を所定の露光位置に位置決めし
た状態でマスクに形成されたパターンの像を投影光学系
を介して前記感光基板上に投影露光する露光方法であっ
て、前記感光基板の決め完了後、露光開始から露光終了まで
の間に、前記感光基板の位置座標を逐次モニタする第１
工程と；前記第１工程におけるモニタ結果に基づいて露
光時における目標座標と現在位置座標との偏差が許容範
囲内にあるか否かを判断し、許容範囲外である場合に異
常と判別して警告を発し、あるいは現露光中の感光基板
を別の感光基板と交換する第２工程とを含む露光方法。