JPH0845813A

JPH0845813A - 走査露光方法及び装置

Info

Publication number: JPH0845813A
Application number: JP6175198A
Authority: JP
Inventors: Takashi Miyaji; 敬宮地
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1994-07-27
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】走査露光装置でオートフォーカスを行う際
に、カットオフ周波数が可変のローパスフィルタを用い
ることなく、且つウエハの表面の状態や走査速度に依ら
ずに、そのウエハの表面を目標とする面に正確に追従さ
せる。【構成】ＡＦセンサ２５からのフォーカス信号がフィ
ルタ部５１に供給され、フィルタ部５１でフォーカス信
号の真値の推定量が求められる。その推定量を用いて、
最小自乗近似演算部５２でウエハの表面の近似面のフォ
ーカス位置、及び傾斜角が算出され、減算部５４で目標
値からその算出結果を差し引いて得られる偏差が制御部
６２に供給され、制御部６２からの制御信号によりアク
チュエータ６３が駆動される。フィルタ部５１でのゲイ
ンは、ウエハが静止及び移動しているときのフォーカス
信号のばらつきを用いて最適化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子又は
液晶表示素子等を製造するための走査型露光装置のオー
トフォーカス機構、又はオートレベリング機構の制御方
法に適用して好適な走査露光方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子等を製造するためのリソグラ
フィ工程で使用される投影露光装置の内で、ステップ・
アンド・リピート方式（ステッパー等）のような一括露
光方式（静止型）の投影露光装置では、合焦させようと
するウエハ（又はガラスプレート等の基板）が静止して
いるため、オートフォーカスあるいはオートレベリング
は、一定の目標値に対するサーボ制御により行われる。

【０００３】図１１は、従来のオートフォーカス及びオ
ートレベリング機構を簡略化して示し、この図１１にお
いて、加減算部７４の第１の入力部にウエハのフォーカ
ス位置（投影光学系の光軸方向の位置）、及び２方向の
傾斜角の目標値が供給されている。また、合焦対象面
（ウエハの表面）のＮ個の（Ｎは３以上の整数）計測点
での実際のフォーカス位置が焦点位置検出系（ＡＦセン
サ）７２により検出され、検出されたＮ個のフォーカス
位置のデータが最小自乗近似演算部７３に供給され、最
小自乗近似演算部７３ではそれらＮ個のフォーカス位置
を用いてウエハの表面に最小自乗法的に近似される平面
のフォーカス位置、及び２方向の傾斜角を求める。

【０００４】図１２（ａ）は、１つの計測点用のＡＦセ
ンサの一例を示し、この図１２（ａ）において、スリッ
ト板７７を通過した検出光が、送光側対物レンズ７８を
経てウエハ７９の表面に斜めにスリット像を形成し、ウ
エハ７９からの反射光が受光側対物レンズ８０を経て光
電検出器８１上にスリット像を再結像する。ウエハ７９
のフォーカス位置が例えば位置７９Ａに変化すると、光
電検出器８１上での結像位置が横ずれすることから、光
電検出器８１の検出信号よりウエハ７９のフォーカス位
置が検出される。

【０００５】図１１に戻り、このように実測されたフォ
ーカス位置、及び２方向の傾斜角は加減算部７４の第２
の入力部に供給され、加減算部７４において目標値から
実測値を差し引いて得られた位置偏差が制御部７５へ出
力される。その制御部７５でその位置偏差に所定のゲイ
ンを乗ずる等により求められた制御信号に基づいて、ウ
エハの姿勢を変化させるためのアクチュエータ９６が駆
動され、これにより変化したウエハのフォーカス位置が
ＡＦセンサ７２によりフィードバックされることで、通
常の位置サーボ系が構成されている。

【０００６】一括露光方式（静止型）の投影露光装置に
おいては、静止しているウエハに対してオートフォーカ
スをかけるため、合焦対象面の外乱ｗ（ｋ）は存在せ
ず、全体のサーボ系中で発生するノイズのうち支配的な
ものは、ＡＦセンサ７２のゆらぎｖ（ｋ）である。この
ゆらぎｖ（ｋ）は、ＡＦセンサの検出光の光路上の気体
の流れ等に起因して光路長が変化し、あたかもウエハ７
９の表面が変位したように見える現象である。図１１で
は、アクチュエータ７６とＡＦセンサ７２との間に仮想
的に加算部７１を設け、この加算部７１からＡＦセンサ
のゆらぎｖ（ｋ）が混入するものとしている。従来の装
置においては、そのゆらぎｖ（ｋ）の影響を軽減するた
め、ＡＦセンサ７２の出力信号を時間的に平均化してい
た。この場合、静止中であってもウエハは微小量移動す
るため、その時間平均は移動平均ともみなすことができ
る。

【０００７】これに対して近年、半導体素子等の１個の
チップパターンが大型化する傾向にあるため、より大き
なレチクルのパターンをウエハ上に露光する露光装置が
求められている。そこで、投影光学系に大きな負担をか
けることなく大面積のパターンの露光を行う露光装置と
して、レチクルを照明した状態で、レチクルを投影光学
系の光軸を横切る第１の方向に走査するのと同期して、
ウエハを第１の方向に対応する第２の方向に走査するこ
とにより、レチクルのパターンをウエハの各ショット領
域に逐次露光するスリットスキャン方式、又はステップ
・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置が注目され
ている。このような走査型露光装置の場合、図１２
（ｂ）に示すように、投影光学系の露光フィールド内の
所定の露光領域８２に対してウエハ７９を走査すること
により露光が行われるため、同一径の投影光学系を使用
してより大きなショット領域への露光が可能になる。

【０００８】走査型露光装置においては、ウエハが走査
方向に移動する際にウエハの表面の凹凸又は段差が時系
列信号としてＡＦセンサで観察される。このうち、図１
２（ｂ）に示すように、ウエハ７９上の露光領域８２よ
り走査方向に短いピッチ（波長）の凹凸領域７９ａにつ
いてはオートフォーカスをかけて追従させることが原理
的に不可能であるため、これを合焦対象面の外乱ｗ
（ｋ）によるノイズとみなすことができる。図１１を走
査型露光装置に適用した場合には、仮想的に加減算部７
４でその合焦対象面の外乱ｗ（ｋ）が導入されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、走査型
露光装置のオートフォーカス及びオートレベリング機構
では、一括露光方式では現れない合焦対象面の外乱ｗ
（ｋ）が新たなノイズ源となって、合焦動作が不安定に
なるという不都合があった。通常、走査露光方式で露光
を行う場合には、ウエハに対する露光量制御等のため
に、走査速度が広範囲に亘って可変となる。従って、そ
の合焦対象面の外乱によるノイズ成分の周波数分布は走
査速度に応じて広く変わることとなるため、平均化、即
ちローパスフィルタによるノイズの除去を考えた場合に
は、そのカットオフ周波数を走査速度に応じて可変にす
る必要がある。しかしながら、このように走査速度に応
じて試行錯誤的に最適なカットオフ周波数を求めるのは
困難である。

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、走査露光方式で
露光を行う際に、カットオフ周波数が可変のローパスフ
ィルタを用いることなく、且つ合焦対象物（感光性の基
板）の表面の状態や走査速度に依らずに、オートフォー
カス又はオートレベリングでその合焦対象物の表面を目
標とする面に正確に追従させることができる走査露光方
法を提供することを目的とする。更に本発明はそのよう
な走査露光方法を実施できる走査露光装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による走査露光方
法は、転写用のパターンが形成されたマスク（７）を露
光用の照明光で照明し、マスク（７）のパターンを投影
光学系（１１）を介して感光性の基板（１２）上に投影
し、マスク（７）を所定の方向（＋Ｘ方向）に走査する
のと同期して、基板（１２）を所定の方向（−Ｘ方向）
に走査することにより、基板（１２）上にマスク（７）
のパターンを逐次露光する走査露光方法において、基板
（１２）の表面のその投影光学系の光軸方向の位置に応
じた検出信号を出力する焦点位置検出手段（２５，３
４）と、焦点位置検出手段（２５，３４）から出力され
る検出信号を所定のゲインで増減するフィルタ手段（５
１Ａ〜５１Ｉ）と、このフィルタ手段から出力される検
出信号に基づいて基板（１２）のその投影光学系の光軸
方向の位置を調整する高さ調整手段（１６Ａ〜１６Ｃ）
と、を備え、基板（１２）が静止しているときの焦点位
置検出手段（２５，３４）からの検出信号のばらつき、
及び基板（１２）が走査されているときの焦点位置検出
手段（２５，３４）からの検出信号のばらつきに基づい
てフィルタ手段（５１Ａ〜５１Ｉ）におけるその所定の
ゲインを求めるものである。

【００１２】この場合、基板（１２）が静止していると
きに予めその焦点位置検出手段からの検出信号のばらつ
きを第１のばらつきとして求めておき、マスク（７）及
び基板（１２）を同期して走査する際の走査開始から露
光が開始されるまでのそれぞれの助走期間に、その焦点
位置検出手段からの検出信号のばらつきを第２のばらつ
きとしてを求め、その第１のばらつき及びその第２のば
らつきに基づいて定めたその所定のゲインを用いて、そ
の助走期間に続く露光期間にそのフィルタ手段を動作さ
せるようにしてもよい。

【００１３】また、本発明による走査露光装置は、転写
用のパターンが形成されたマスク（７）を露光用の照明
光で照明し、マスク（７）のパターンを投影光学系（１
１）を介して基板ステージ（１５Ｘ，１５Ｙ）上の感光
性の基板（１２）上に投影し、マスク（７）を所定の方
向に走査するのと同期して、その基板ステージを介して
基板（１２）を所定の方向に走査することにより、その
基板上にそのマスクのパターンを逐次露光する走査露光
装置において、基板（１２）の表面のその投影光学系の
光軸方向の位置に応じた検出信号を出力する焦点位置検
出手段（２５，３４）と、この焦点位置検出手段から出
力される検出信号を所定のゲインで増減するフィルタ手
段（５１Ａ〜５１Ｉ）と、このフィルタ手段から出力さ
れる検出信号に基づいて基板ステージ（１５Ｘ，１５
Ｙ）に対する基板（１２）のその投影光学系の光軸方向
の位置を調整する高さ調整手段（１６Ａ〜１６Ｃ）と、
基板（１２）が静止しているときのその焦点位置検出手
段からの検出信号のばらつき、及び基板（１２）が走査
されているときのその焦点位置検出手段からの検出信号
のばらつきに基づいて前記フィルタ手段におけるその所
定のゲインを求める演算手段（５３）と、を備えたもの
である。

【００１４】

【作用】斯かる本発明の走査露光方法によれば、ノイズ
成分の統計量に着目し、オートフォーカス又はオートレ
ベリングをかけるためのサーボ系中にノイズの統計量を
計測するための手段を組み込み、計測されたノイズの統
計量を基にフィルタ手段（５１Ａ〜５１Ｉ）のゲインを
最適化し、この最適化されたフィルタ手段を用いてフィ
ルタリングを実行する。

【００１５】本発明の原理を図１１に基づいて説明す
る。図１１はオートフォーカス及びオートレベリング機
構の従来の基本的なモデルを示し、この図１１におい
て、焦点位置検出手段としてのＡＦセンサ７２により感
光性の基板としてのウエハの表面のＮ個の計測点でのフ
ォーカス位置が計測され、最小自乗近似演算部７３にお
いてそれらＮ点に例えば最小自乗法的に最も合致する平
面のフォーカス位置、及び傾斜角が求められ、加減算部
７４で目標値からそれら計測値を差し引いて偏差が求め
られ、この偏差が制御部７５を介して高さ調整手段とし
てのアクチュエータ７６に供給されている。ＡＦセンサ
７２で計測されるフォーカス位置は、基準面（投影光学
系の結像面）の位置に対するウエハの表面の位置の偏差
量（フォーカス位置偏差）とする。また、仮想的な加算
部７１においてＡＦセンサ７２のゆらぎｖ（ｋ）が第１
のノイズとして混入し、加減算部７４において仮想的に
合焦対象面の外乱ｗ（ｋ）が第２のノイズとして混入し
ている。

【００１６】図１１で表されるシステムを時刻ｋにおけ
る状態方程式で記述すると次のようになる。

【００１７】

【数１】ｘ（ｋ＋１）＝ｘ（ｋ）＋ｗ（ｋ）、ｙ（ｋ）＝ｘ（ｋ）＋ｖ（ｋ）この式で、ｘ（ｋ）はウエハ表面での時刻ｋにおけるフ
ォーカス位置偏差、ｘ（ｋ＋１）はウエハ表面での時刻
（ｋ＋１）におけるフォーカス位置偏差、ｙ（ｋ）はフ
ォーカス位置偏差の時刻ｋでの観測量である。

【００１８】ここで、ＡＦセンサのゆらぎｖ（ｋ）、及
び合焦対象面の外乱ｗ（ｋ）は共に定常過程であると
し、その最適推定量をそれぞれＥ｛ｖ（ｋ）｝、及びＥ
｛ｗ（ｋ）｝とすると、次式が成立している。Ｅ｛ｖ（ｋ）｝＝０、Ｅ｛ｗ（ｋ）｝＝０次に、走査露光方式で露光を行う際には、例えば図９に
示すように投影光学系による露光領域１３に対して感光
性の基板としてのウエハ１２が＋Ｘ方向に走査される。
この際にマスク側の走査速度Ｖ_Rは例えば図１０に示す
ように変化し、ウエハ１２のＸ方向への速度もほぼ同じ
傾向で変化し、加速期間Ｔ１に対応して図９に示すよう
に、ショット領域６４Ａの手前に助走区間６７Ａが設け
られている。その露光領域１３が助走区間６７Ａを通過
してショット領域６４Ａにかかったときに、オートフォ
ーカス又はオートレベリングを行うことを考える。

【００１９】先ず、ＡＦセンサのゆらぎｖ（ｋ）、及び
合焦対象面の外乱ｗ（ｋ）の量を代表する統計量として
分散を求める。ＡＦセンサのゆらぎｖ（ｋ）の分散Ｅ
｛ｖ（ｋ）²}は、合焦対象物が静止しているときに一定
時間ＡＦセンサの出力信号を観測することで求めること
ができる。それを次のようにおく。

【００２０】

【数２】Ｅ｛ｖ（ｋ）²}＝σ_v ² 次に、例えばその助走区間６７Ａにおいて合焦対象物と
してのウエハ１２を移動させている間で、且つできるだ
けその移動速度が露光時の走査速度に近いときにＡＦセ
ンサの出力信号を観測し、その出力信号の分散σ_w'² を
求める。これは合焦対象面の外乱ｗ（ｋ）がＡＦセンサ
の出力信号内で時系列として観測されたものに、先のＡ
Ｆセンサ自身のゆらぎｖ（ｋ）を加えたものと考えられ
るため、合焦対象面の外乱ｗ（ｋ）の分散をＥ｛ｗ
（ｋ）²}として、次式が成り立つ。

【００２１】

【数３】Ｅ｛ｗ（ｋ）²}＝σ_w'² −σ_v ²＝σ_w ² ここで、σ_w ²は合焦対象面の外乱を表す分散である。こ
の場合、ｖ（ｋ）とｗ（ｋ）とは互いに独立であるの
で、ｖ（ｋ）とｗ（ｋ）との積の推定量Ｅ｛ｖ（ｋ）・
ｗ（ｋ）｝は０である。即ち、次式が成立している。

【００２２】

【数４】Ｅ｛ｖ（ｋ）・ｗ（ｋ）｝＝０よって、図１１のサーボ系に対する最適フィルタとして
定常カルマンフィルタを使用する。そのフィルタリング
のアルゴリズムを以下に示す。（１）先ず、時刻ｋで
のＡＦセンサの観測量の真値ｘ（ｋ）の推定量を《ｘ
（ｋ）》とし、時刻（ｋ＋１）での真値ｘ（ｋ）の暫定
推定量を〈ｘ（ｋ＋１）〉、ＡＦセンサの観測値ｙ
（ｋ）の暫定推定量を〈ｙ（ｋ＋１）〉とすると、（数
１）より〈ｘ（ｋ＋１）〉、及び〈ｙ（ｋ＋１）〉の予
測として次式が成り立つ。

【００２３】

【数５】〈ｘ（ｋ＋１）〉＝《ｘ（ｋ）》、〈ｙ（ｋ＋１）〉＝〈ｘ（ｋ＋１）〉（２）次に、ＡＦセンサの実際の観測値ｙ（ｋ＋１）
を用いて暫定推定量〈ｘ（ｋ＋１）〉を補正し、時刻
（ｋ＋１）でのＡＦセンサの観測値の真値の推定量《ｘ
（ｋ＋１）》を得る。即ち、所定のゲインＧを用いて次
のようにする。

【００２４】

【数６】《ｘ(k+1）》＝〈ｘ(k+1）〉＋Ｇ｛ｙ(k+1）−
〈ｙ(k+1）〉｝具体的に、時刻ｋで（数１）の処理を、また時刻（ｋ＋
１）で（数２）の処理をパイプライン的に行うことでフ
ィルタリングが連続的に実行され、ＡＦセンサの観測値
の真値の推定量の時系列として《ｘ》を得ることができ
る。ここで、ゲインＧは次式で表される。

【００２５】

【数７】Ｇ＝Ｍ／（Ｍ＋σ_v ²）この式で変数Ｍは次の代数リカッチ式の定常解、即ち、
整数のパラメータｋを無限大にするときの変数Ｍ（ｋ）
の極限値である。

【００２６】

【数８】Ｍ（ｋ＋１）＝Ｍ（ｋ）−Ｍ（ｋ）² ／｛Ｍ
（ｋ）＋σ_v ²｝＋σ_w ²、Ｍ（０）＝０その変数Ｍは、初期値Ｍ（０）から（数８）を反復計算
し、その収束値から求めることができる。この変数Ｍよ
り（数７）からゲインＧを求め、（数５）及び（数６）
のフィルタリングをリアルタイム演算で実行する。この
場合、ｖ（ｋ）・ｗ（ｋ）は定常過程であるので、その
ゲインＧの計算はσ_w ²、及びσ_v ²の計測時、即ち合焦対
象物を走査する際の助走時に行えばよい。また、合焦対
象物としてのウエハ１２を静止させた状態で露光を行う
際には、σ_w ²＝０として扱えばよく、この場合は上記フ
ィルタは単なる平均化フィルタと等価となる。

【００２７】図１１のサーボ系に、以上のようにして求
めたフィルタを入れたオートフォーカス及びオートレベ
リング機能のブロック図、即ち本発明によるオートフォ
ーカス及びオートレベリング機構のブロック図を図８に
示す。図８では、ＡＦセンサ２５の出力信号をフィルタ
部５１でフィルタリングしてＡＦセンサ２５の出力信号
の最適推定量を得る。そして、その最適推定量を最小自
乗近似演算部５２で平面近似し、この近似平面の２方向
の傾き成分θ_x ，θ_y とフォーカス位置成分ｚとを求
め、減算部５４でウエハの表面の目標値（θ_xr，θ_yr，
ｚ_r）と近似によって求められた値との偏差を取って制
御部６２に渡し、制御部６２で制御信号を演算し、それ
によって求められた制御信号を用いて制御対象としての
アクチュエータ６３を制御している。

【００２８】

【実施例】以下、本発明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、均一な照度でレチクル７の下面のスリット
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、レチク
ル７上の照明領域８の形状が設定される。

【００２９】レチクル７上の照明領域８内のパターンの
像が、投影光学系１１を介してフォトレジストが塗布さ
れたウエハ１２上のスリット状の露光領域１３内に投影
露光される。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
な方向にＸ軸を、図１の紙面に垂直な方向に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。

【００３０】一方、ウエハ１２は、不図示のウエハホル
ダを介してフォーカス・レベリングステージ１４上に保
持され、フォーカス・レベリングステージ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１６
Ａ〜１６Ｃを並行に伸縮させることにより、フォーカス
・レベリングステージ１４のＺ方向の位置（フォーカス
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、フォーカ
ス・レベリングステージ１４の傾斜角の調整が行われ
る。

【００３１】また、フォーカス・レベリングステージ１
４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、図６に示すように、Ｙ軸用の移動鏡２２
Ｙ、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内の座標検出部５９に供給されている。

【００３２】ここで、アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃの
構成例につき説明する。図７は、アクチュエータ１６Ａ
の一部断面図を含む構成図であり、この図７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を介してロータリモータ４３が連結され、送りね
じ４１の右端にカップリング４４を介して回転角検出用
のロータリエンコーダ４５が連結されている。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のフォーカス・レベリングステージ
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。

【００３３】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Ｘ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
２４からの駆動速度を示す制御信号がロータリモータ４
３に供給され、ロータリモータ４３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４３の回転角速度をロ
ータリエンコーダ４５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。

【００３４】なお、アクチュエータ１６Ａ〜１６Ｃは、
図７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から構成してもよい。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、及びフォーカス・レベリングステージ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Ｖ_R
で走査するのと同期して、Ｘステージ１５Ｘを介してウ
エハ１２が露光領域１３に対して−Ｘ方向（又は＋Ｘ方
向）に速度ｖ（＝β・Ｖ_R）で走査される。

【００３５】次に、ウエハ１２の表面のＺ方向の位置
（フォーカス位置）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
の像が送光側対物レンズ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上の露光領域１３及び
この前後の先読み領域３５Ａ，３５Ｂ（図２参照）の１
５個の計測点Ｐ₁₁〜Ｐ₅₁に投影される。

【００３６】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
露光領域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、露光領域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Ｐ
₅₁〜Ｐ₅₃が設定されている。本実施例では、露光領域１
３内の９個の計測点でのフォーカス位置の情報から露光
領域１３内での平均的なフォーカス位置、及び傾斜角を
求める。更に、ウエハ１２の走査方向が−Ｘ方向の場合
には後述のように、先読み領域３５Ａ内の３個の計測点
でのフォーカス位置の情報を使用して段差の補正を行
い、ウエハ１２の走査方向が＋Ｘ方向の場合には、先読
み領域３５Ｂ内の３個の計測点でのフォーカス位置の情
報を使用して段差の補正を行う。

【００３７】図１に戻り、それらの計測点からの反射光
が、受光側対物レンズ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３３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。

【００３８】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。

【００３９】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、２行目〜４行目の光
電変換素子３３₂₁〜３３₄₃からの検出信号は、増幅器４
６Ａ〜４６Ｉを介して同期整流器４７Ａ〜４７Ｉに供給
される。同期整流器４７Ａ〜４７Ｉはそれぞれ加振器３
２用の駆動信号ＤＳ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、対応する計測点のフォーカス位置
に所定範囲でほぼ比例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４７Ａ〜４７Ｉ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。

【００４０】同期整流器４７Ａ〜４７Ｉから出力される
フォーカス信号は、それぞれアナログ／デジタル（Ａ／
Ｄ）変換器４９Ａ〜４９Ｉを介して図６の主制御系２０
に供給される。また、１行目の光電変換素子３３₂₁〜３
３₄₃からの検出信号は、３組の増幅器、同期整流器、及
びＡ／Ｄ変換器を含む部分処理系４８Ａに供給され、５
行目の光電変換素子３３₅₁〜３３₅₃からの検出信号は、
３組の増幅器、同期整流器、及びＡ／Ｄ変換器を含む部
分処理系４８Ｂに供給されている。これら部分処理系４
８Ａ及び４８Ｂからのフォーカス信号も主制御系２０に
供給されている。

【００４１】図６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６において、信号処
理系３４内のＡ／Ｄ変換器４９Ａ〜４９Ｉから出力され
るフォーカス信号がそれぞれ主制御系２０内のフィルタ
部５１Ａ〜５１Ｉに供給され、フィルタ部５１Ａ〜５１
Ｉでそれぞれ入力されるフォーカス信号に対して（数
５）、及び（数６）のフィルタリングが施され、フィル
タ部５１Ａ〜５１Ｉから最小自乗近似演算部５２に対し
てそれぞれフォーカス信号の真値の推定量《ｘ》がほぼ
リアルタイムで順次出力される。

【００４２】具体的に、フィルタ部５１Ｉでのフィルタ
リング処理の一例につき説明する。この場合、（数６）
で使用されるゲインＧの最適値が予め求められてフィル
タ部５１Ｉに設定されているものとする。更に、Ａ／Ｄ
変換器４９Ｉから出力されるデジタルのフォーカス信号
のサンプリング周期で時間を規格化し、時刻０，…，
ｋ，ｋ＋１においてＡ／Ｄ変換器４９Ｉから出力される
フォーカス信号、即ち実際の観測量をそれぞれｙ
（０），…，ｙ（ｋ），ｙ（ｋ＋１）とする。また、そ
のフォーカス信号の真値をそれぞれｘ（０），…，ｘ
（ｋ），ｘ（ｋ＋１）として、本実施例のフィルタ部５
１Ｉではその真値の推定量《ｘ（０）》，…，《ｘ
（ｋ）》，《ｘ（ｋ＋１）》を以下の手順で順次求め
る。

【００４３】先ず、時刻０でのフォーカス信号の真値の
推定量《ｘ（０）》を、例えば観測値ｙ（０）で近似
し、（数５）より時刻１でのフォーカス信号の真値ｘ
（１）の暫定推定量〈ｘ（１）〉、及びフォーカス信号
の観測量の暫定推定量〈ｙ（１）〉を算出する。この場
合は、次のようになる。

【００４４】

【数９】〈ｙ（１）〉＝〈ｘ（１）〉＝ｙ（０）その後、暫定推定量〈ｘ（１）〉，〈ｙ（１）〉、時刻
１での観測量ｙ（１）、及びゲインＧを用いて（数６）
より、時刻１でのフォーカス信号の真値の推定量《ｘ
（１）》を求める。この場合は、次のようになる。

【００４５】

【数１０】《ｘ（１）》＝〈ｘ（１）〉＋Ｇ｛ｙ（１）
−〈ｙ（１）〉｝以下、（数５）及び（数６）を繰り返して適用すること
により、順次フォーカス信号の真値の推定値《ｘ
（２）》，…，《ｘ（ｋ）》を求める。次に、（数５）
より時刻（ｋ＋１）でのフォーカス信号の真値の暫定推
定量〈ｘ（ｋ＋１）〉、及び観測値の暫定推定量〈ｙ
（ｋ＋１）〉を求めた後、（数６）より時刻（ｋ＋１）
でのフォーカス信号の真値の推定量《ｘ（ｋ＋１）》を
求める。

【００４６】次に、フィルタ部５１Ｉに設定されるゲイ
ンＧの算出方法につき説明する。本実施例ではＡ／Ｄ変
換器４９Ａから出力されるフォーカス信号ｙ（ｋ）が補
正量算出部５３にも供給されている。先ず、ウエハ１２
が静止している間に、補正量算出部５３は所定時間フォ
ーカス信号ｙ（ｋ）を観測することにより、そのフォー
カス信号ｙ（ｋ）の分散σ_v ²を算出しておく。その後、
ウエハ１２がほぼ走査露光時の走査速度に近い速度で走
査方向（Ｘ方向）移動しているときに、補正量算出部５
３は所定時間フォーカス信号ｙ（ｋ）を観測することに
より、そのフォーカス信号ｙ（ｋ）の分散σ_w'² を算出
する。その後、（数３）に基づいて補正量算出部５３
は、合焦対象面の外乱を表す分散σ_w ²を算出する。

【００４７】そして、補正量算出部５３は、（数８）で
整数パラメータｋを大きくしたときの収束値として変数
Ｍを決定し、この変数Ｍ、及び分散σ_v ²を用いて（数
７）より最適なゲインＧを決定する。同様に補正量算出
部５３は、フィルタ部５１Ａ〜５１Ｈのそれぞれについ
ても独立に最適なゲインを求めて、求めたゲインの設定
を行う。なお、例えば１つのフィルタ部５１Ｉについて
求めたゲインを、他のフィルタ部５１Ａ〜５１Ｈに設定
するようにしてもよい。

【００４８】次に、最小自乗近似演算部５２では、図２
の露光領域１３内の９個の計測点Ｐ ₂₁〜Ｐ₄₃に対応する
９個のフォーカス信号の真値の推定量《ｘ（ｋ）》に基
づいて、最小自乗法的にその露光領域１３を近似するす
る平面を決定し、この決定された平面の中心でのＺ座標
ｚ、ＸＺ平面内での傾斜角θ_x、及びＹＺ平面内での傾
斜角θ_yを求め、これらＺ座標ｚ、傾斜角θ_x、及び傾
斜角θ_yをそれぞれ減算部５４Ａ，５４Ｃ，及び５４Ｂ
に供給する。

【００４９】また、減算部５４Ａ，５４Ｃ，及び５４Ｂ
には、それぞれ不図示の目標値設定部から投影光学系１
１の結像面の中心でのＺ座標ｚ_r、ＸＺ平面内での傾斜
角θ _xr、及びＹＺ平面内での傾斜角Δθ_yr、即ちウエハ
の表面位置の目標値も供給されている。減算部５４Ａ，
５４Ｃ，及び５４Ｂから制御部５５に対して、それぞれ
次式で示すように目標値から近似平面の値を差し引いて
得られるＺ座標偏差Δｚ、傾斜角偏差Δθ_x、及び傾斜
角偏差Δθ_yが供給される。

【００５０】

【数１１】Δθ_x＝θ_xr−θ_x、 Δθ_y＝θ_yr−θ_y、 Δｚ＝ｚ_r−ｚ次に、制御部５５において、これらのＺ座標偏差Δｚ、
傾斜角偏差Δθ_x、及び傾斜角偏差Δθ_yにそれぞれ適
当なゲインｋ_z，ｋ_x及びｋ_yが乗じられる。そして、
制御部５５から補正部５６に対して、Ｚ方向への速度Δ
Ｖ_z、ＸＺ平面内での角速度ΔＶθ_x、及びＹＺ平面内
での角速度ΔＶθ_yに対応する制御信号が出力される。
また、補正量算出部５３には、信号処理系３４中の部分
処理系４８Ａ，４８Ｂからのフォーカス信号、最小自乗
近似演算部５２からの近似平面の中央でのＺ座標、及び
座標検出部５９からのＸステージ１５Ｘの走査速度等の
情報も供給され、補正量算出部５３は、図２の先読み領
域３５Ａ又は３５Ｂでのフォーカス位置の情報に基づい
てＺ方向への速度ｖ_z等の補正値を求め、この補正値を
補正部５６に供給する。なお、部分処理系４８Ａ，４８
Ｂからのフォーカス信号に対しても、フィルタ部５１Ａ
〜５１Ｉのようなフィルタ部を設けて最適なフィルタリ
ングを行うようにしてもよい。

【００５１】そして、補正部５６から座標変換部５８に
対して、入力値に補正量算出部５３からの補正値を加算
して得られる速度ΔＶ_z（補正前と同じ表示を使用す
る、以下同様）、角速度ΔＶθ_x、及び角速度ΔＶθ_y
が供給される。座標変換部５８には、座標検出部５９か
ら時刻ｋにおける３個のアクチュエータ１６Ａ，１６
Ｂ、及び１６Ｃのそれぞれの（Ｘ，Ｙ）座標である（Ｘ
₁,Ｙ₁)、（Ｘ₂,Ｙ₂)、及び（Ｘ₃,Ｙ₃)が供給されてい
る。これらの（Ｘ，Ｙ）座標は、Ｘステージ１５ＸがＸ
方向に移動するにつれて変化する値である。そして、座
標変換部５８は、角速度ΔＶθ_x、角速度ΔＶθ_y、及
び速度ΔＶ_zを得るためのアクチュエータ１６Ａ，１６
Ｂ及び１６ＣのそれぞれのＺ方向への駆動速度Δｖ₁,Δ
ｖ₂及びΔｖ₃を次式により求める。なお、補正量算出
部５３からの補正量は無視して表している。

【００５２】

【数１２】

【００５３】座標変換５８は、それら駆動速度Δｖ₁,Δ
ｖ₂及びΔｖ₃に対応する制御信号を速度ループコント
ローラ６０に供給する。速度ループコントローラ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１
６Ａ〜１６Ｃの内部には移動速度を検出する速度センサ
４５Ａ〜４５Ｃ（図７のロータリエンコーダ４５と同
じ）が備えられ、これらの速度センサ４５Ａ〜４５Ｃか
らの速度の検出信号が速度ループコントローラ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Δｖ₁ 〜
Δｖ₃でＺ方向に駆動される。そして、そのアクチュエ
ータ１６Ａ〜１６Ｃ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によ
り計測され、この計測結果が図６の制御系にフィードバ
ックされる。最終的に座標変換部５８で算出される駆動
速度Δｖ₁ 〜Δｖ₃がそれぞれ０になるように図６のサ
ーボ系が動作する。

【００５４】図８は、図６の制御系を簡略化して示し、
この図８において、多点ＡＦセンサ２５で計測されたＮ
個（Ｎは図２では９個）のフォーカス信号が、図６のフ
ィルタ部５１Ａ〜５１Ｉに対応するフィルタ部５１に供
給され、フィルタ部５１でそれぞれ最適なゲインでフィ
ルタリングが行われる。フィルタ部５１から出力される
Ｎ個のフォーカス信号の真値の推定量が最小自乗近似演
算部５２に供給され、最小自乗近似演算部５２から減算
部５４の第１の入力部に、ウエハの合焦対象面に近似さ
れる面のフォーカス位置ｚ、ＸＺ平面内での傾斜角
θ_x、及びＹＺ平面内での傾斜角θ_yが供給され、減算
部５４の第２の入力部にＺ座標の目標値ｚ_r、傾斜角の
目標値θ_xr及びθ_yrが供給されている。

【００５５】そして、減算部５４から出力される偏差が
制御部６２に供給され、制御部６２でその偏差に所定の
ゲインを乗じて得られる制御信号により、図６のアクチ
ュエータ１６Ａ〜１６Ｃに対応するアクチュエータ６３
が駆動されている。この場合、本実施例によれば、ウエ
ハ１２の静止状態と移動状態とで多点ＡＦセンサ２５か
ら出力されるフォーカス信号の分散が実測され、これら
分散よりフィルタ部５１におけるゲインが最適化されて
いる。従って、ＡＦセンサ２５のゆらぎ、及び合焦対象
面の移動に伴う外乱の影響が低減され、走査露光方式で
露光を行うときにオートフォーカス及びオートレベリン
グをかける際の、ウエハ１２の表面の投影光学系１１の
結像面に対する追従精度が向上する。従って、レチクル
７の全パターンが高い解像度でウエハ１２上に露光され
る。

【００５６】次に、ウエハ１２上の多数のショット領域
に対してそれぞれ走査露光方式で露光を行う際に、図６
中のフィルタ部５１Ａ〜５１Ｉ用の最適なゲインを算出
するタイミングの一例につき図９及び図１０を参照して
説明する。図９はウエハ１２上のショット領域の配列を
示し、この図９において、ウエハ１２上にはＸ方向（走
査方向）及びＹ方向にそれぞれ所定間隔で多数のショッ
ト領域６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，…が配列され、これら
ショット領域にそれぞれレチクル７の回路パターン像が
走査露光方式で露光される。

【００５７】そして先ず、ウエハ１２上の第１のショッ
ト領域６４Ａに露光を行う際には、図１で照明光ＩＬを
不図示の可変のブラインドで遮光した状態で、スリット
状の露光領域１３に対してショット領域６４Ａが＋Ｘ方
向に加速され、助走区間６７Ａ内でウエハ１２は所定の
走査速度に達する。その後、図１の照明光ＩＬがレチク
ル７に照射され、ウエハ１２を基準とすると、露光領域
１３が軌跡６５Ａに沿って次第に位置６６Ａから位置６
６Ｂへと移動してショット領域６４Ａにレチクル７のパ
ターン像が逐次露光される。また、ショット領域６４Ａ
と位置６６Ｂとの間の区間（これを「減速区間」とい
う）６７Ｂでは、照明光ＩＬが遮光されてウエハ１２が
次第に減速される。

【００５８】その後、図１のＹステージ１５ＹをＹ方向
にステッピングすると、図９に示すようにスリット状の
露光領域１３は位置６６Ｂから、第２のショット領域６
４Ｂの手前の位置６６Ｃに移動する。次に、スリット状
の露光領域１３に対してショット領域６４Ｂが−Ｘ方向
に加速され、助走区間６７Ｃ内でウエハ１２は所定の走
査速度に達する。その後、ウエハ１２を基準とすると、
露光領域１３が軌跡６５Ｂに沿って次第に位置６６Ｄか
らショット領域６４Ｂの外部へと移動してショット領域
６４Ｂにもレチクル７のパターン像が逐次露光される。

【００５９】図１０は、この場合のレチクル７の走査速
度Ｖ_Rの変化の様子を示し、図１０において、図９の助
走区間６７Ａに対応する加速期間Ｔ１では走査速度Ｖ_R
は次第に大きくなって所定値に達し、それに続く露光期
間Ｔ２では走査速度Ｖ_Rはその所定値に維持される。ま
た、図９の減速区間６７Ｂ及び助走区間６７Ｃに対応す
る減加速期間Ｔ３では、レチクル７の走査速度Ｖ_Rは一
度０になった後に負の方向に加速されて所定値に達す
る。それに続く露光期間Ｔ４では走査速度Ｖ_Rはその所
定値に維持され、その後の期間Ｔ５で走査速度Ｖ_Rは次
第に再び０になる。また、図９において、第３のショッ
ト領域３２Ｃ以降への露光を行う際にも、例えばレチク
ル７の走査方向が順次反転するようにウエハ１２の走査
方向が定められる。そして、ウエハ１２のＸ方向への移
動速度の変化もほぼ図１０と同様の傾向となる。

【００６０】この場合、本実施例の図６の補正量算出部
５３では、予めウエハ１２が静止しているときに、Ａ／
Ｄ変換器４９Ａ〜４９Ｉから出力されるフォーカス信号
の分散σ_v ²を求めておく。その後、補正量算出部５３で
は、図９の助走区間６７Ａの後半部にＡ／Ｄ変換器４９
Ａ〜４９Ｉから出力されるフォーカス信号の分散σ_w' ²
を求め、これらの結果に基づいて（数７）及び（数８）
より最適なゲインＧを決定し、この決定したゲインＧを
フィルタ部５１Ａ〜５１Ｉに設定する。これにより、シ
ョット領域６４Ａに露光する際には、直前の助走区間６
７Ａで決定されたゲインに基づいてフィルタリングが行
われる。

【００６１】同様に、第２のショット領域６４Ｂに対す
る露光中のフィルタ部５１Ａ〜５１Ｉにおけるゲイン
は、直前の助走区間６７Ｃの後半部に計測された分散に
基づいて設定される。これにより、各ショット領域での
凹凸の状態、又は走査速度が変化する場合でも、オート
フォーカス、及びオートレベリングが高精度に行われ
る。また、最初に分散σ_v ²を求めるだけで、後は特別に
分散σ_w'² を計測するための時間を設けるわけではない
ため、露光工程のスループットは低下しない。但し、例
えば第１のショット領域６４Ａの減速区間６７Ｂの前半
部でフォーカス信号の分散を計測し、この計測結果に基
づいて第２のショット領域６４Ｂでのゲインを設定する
ようにしてもよい。

【００６２】なお、図２においては、傾斜検出用の計測
点Ｐ₂₁〜Ｐ₄₃が露光領域１３内に分布しているが、それ
ら計測点Ｐ₂₁〜Ｐ₄₃は露光領域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
上の露光領域１３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、その代わりに例えばウエ
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。

【００６３】なお、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こ
とは勿論である。

【００６４】

【発明の効果】本発明の走査露光方法によれば、合焦対
象物としての基板が静止しているとき、及び走査されて
いるときの焦点位置検出手段からの検出信号のばらつき
に基づいてフィルタ手段におけるゲインが最適化されて
いる。従って、試行錯誤的にローパスフィルタのカット
オフ周波数を探す必要がなく、更に合焦対象物の表面状
態や走査速度が変化しても、それがフィルタ手段の特性
の中に自動的に折り込まれるため、常にオートフォーカ
ス又はオートレベリングでその合焦対象物の表面を目標
とする面に正確に追従させることができる利点がある。

【００６５】また、検出信号のばらつきの計測を、本来
無駄時間となる助走期間中に行う場合には、特別な計測
シーケンスを設けることはないので、露光工程のスルー
プットの低下を招くことがない利点がある。更に、本発
明の走査露光装置によれば、その走査露光方法を実施て
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の走査露光型の投影露光装置
を示す構成図である。

【図２】図１のウエハ１２上のフォーカス位置の計測点
の分布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
を示す図である。

【図６】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。

【図７】図６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。

【図８】図６のフォーカス・レベリング機構の制御系を
簡略化して示すブロック図である。

【図９】図１のウエハ１２上のショット配列の一例を示
す部分拡大平面図である。

【図１０】走査露光方式で露光を行う際のレチクルの走
査速度の変化を示す図である。

【図１１】従来のオートフォーカス及びオートレベリン
グ機構を示すブロック図である。

【図１２】（ａ）はＡＦセンサの一例を示す図、（ｂ）
は走査型露光装置でウエハの表面に凹凸がある場合を示
す図である。

【符号の説明】

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露光領域１４フォーカス・レベリングステージ１５ＹＹステージ１５ＸＸ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３５Ａ，３５Ｂ先読み領域５１Ａ〜５１Ｉフィルタ部５２最小自乗近似演算部５３補正量算出部５５制御部５８座標変換部５９座標検出部６０速度ループコントローラ６３アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６Ａ５２５Ｈ５２６Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】転写用のパターンが形成されたマスクを
露光用の照明光で照明し、前記マスクのパターンを投影
光学系を介して感光性の基板上に投影し、前記マスクを
所定の方向に走査するのと同期して、前記基板を所定の
方向に走査することにより、前記基板上に前記マスクの
パターンを逐次露光する走査露光方法において、前記基板の表面の前記投影光学系の光軸方向の位置に応
じた検出信号を出力する焦点位置検出手段と、該焦点位置検出手段から出力される検出信号を所定のゲ
インで増減するフィルタ手段と、該フィルタ手段から出力される検出信号に基づいて前記
基板の前記投影光学系の光軸方向の位置を調整する高さ
調整手段と、を備え、前記基板が静止しているときの前記焦点位置検出手段か
らの検出信号のばらつき、及び前記基板が走査されてい
るときの前記焦点位置検出手段からの検出信号のばらつ
きに基づいて前記フィルタ手段における前記所定のゲイ
ンを求めることを特徴とする走査露光方法。
【請求項２】前記基板が静止しているときに予め前記
焦点位置検出手段からの検出信号のばらつきを第１のば
らつきとして求めておき、前記マスク及び前記基板を同
期して走査する際の走査開始から露光が開始されるまで
のそれぞれの助走期間に、前記焦点位置検出手段からの
検出信号のばらつきを第２のばらつきとしてを求め、前記第１のばらつき及び前記第２のばらつきに基づいて
定めた前記所定のゲインを用いて、前記助走期間に続く
露光期間に前記フィルタ手段を動作させることを特徴と
する請求項１記載の走査露光方法。
【請求項３】転写用のパターンが形成されたマスク上
の所定形状の照明領域を露光用の照明光で照明し、前記
所定形状の照明領域内の前記マスクのパターンを投影光
学系を介して基板ステージ上の感光性の基板上に投影
し、前記所定形状の照明領域に対して前記マスクを所定
の方向に走査するのと同期して、前記基板ステージを介
して前記基板を所定の方向に走査することにより、前記
基板上に前記マスクのパターンを逐次露光する走査露光
装置において、前記基板の表面の前記投影光学系の光軸方向の位置に応
じた検出信号を出力する焦点位置検出手段と、該焦点位置検出手段から出力される検出信号を所定のゲ
インで増減するフィルタ手段と、該フィルタ手段から出力される検出信号に基づいて前記
基板ステージに対する前記基板の前記投影光学系の光軸
方向の位置を調整する高さ調整手段と、前記基板が静止しているときの前記焦点位置検出手段か
らの検出信号のばらつき、及び前記基板が走査されてい
るときの前記焦点位置検出手段からの検出信号のばらつ
きに基づいて前記フィルタ手段における前記所定のゲイ
ンを求める演算手段と、を備えたことを特徴とする走査
露光装置。