JPH09260259A

JPH09260259A - 投影露光方法及び装置

Info

Publication number: JPH09260259A
Application number: JP8072025A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Sakakibara; 康之榊原; Nobutaka Umagome; 伸貴馬込
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハを投影光学系の光軸方向に移動して露
光を行う際のスループットを向上すると共に、ウエハの
光軸方向の位置制御精度、及びショット毎の露光動作の
再現性等を格段に向上する。【解決手段】投影光学系ＰＬを介してレチクルのパタ
ーンをウエハＷ上に投影した状態で、Ｚステージ２０に
よってウエハＷを光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に沿った一方
向に移動して露光を行う。送光スリット板１〜ミラー
６、及びミラー７〜フォトマルチプライア１５よりなる
焦点位置検出系でウエハＷのＺ方向の位置を計測し、こ
の計測値と予め設定されている動作条件とのずれ（連動
関係の誤差）を検知し、検知されたずれが許容範囲を超
えるときは、後に露光されるショット領域に対して、Ｚ
方向の位置を制御するための動作条件を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ）、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マ
スクパターンを感光基板上に転写するために使用される
投影露光方法及び装置に関し、更に詳しくは、感光基板
上に微小パターンを投影露光する際、投影光学系の見か
け上の焦点深度を増加させる露光法を可能にした投影露
光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の投影露光装置として、例
えば特開昭６３−６４０３７号公報（以下、「文献１」
という）に開示されている装置が知られている。文献１
では、半導体ウエハの表面に形成されたレジスト層と、
レチクルパターンを投影する投影光学系の像面とを相対
的に光軸方向に移動させて多重露光することで、現像さ
れたレジスト像が、あたかも焦点深度の大きい投影光学
系を介して転写されたような像質を持つことが開示され
ている。この場合、文献１に示された装置では、第１の
露光を行った後、ウエハを保持するＺステージを光軸方
向に一定量だけ移動させてから、同一レチクルパターン
で第２の露光を行っている。更に、Ｚステージの光軸方
向のステップ位置は２点以上であってもよいことが示さ
れている。

【０００３】これと同様に、見かけ上の焦点深度を拡大
する効果が得られる手法として、特開昭５８−１７４４
６号公報（以下、「文献２」という）に開示されたよう
に、ウエハ上の１ショットの露光動作中にウエハを光軸
方向に振動させる方法も知られている。この場合、文献
２には振動の波形が明記されていないが、一般的な正弦
波状の振動と考えると、その振動振幅や周波数を適当な
値に設定することで、文献１と全く同様に焦点深度の拡
大効果が得られることが述べられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記２つの従
来技術のうち、文献１のように光軸方向に互いに分離し
た複数点の夫々で露光を行う方法では、ウエハ上の１シ
ョットの露光を完了するためのシャッターの開閉動作回
数が増えることになり、必然的にスループット（生産
性）が低くなるといった問題が生じる。また、文献２の
ようにウエハを振動させながら露光する方法において
は、シャッター開閉は１回でよいが、その代わりにシャ
ッターの開時間が振動周期に対して丁度整数倍になるよ
うに設定する必要がある。

【０００５】更に従来技術において、振動方式であれば
振動中心を光軸方向のどの位置に正確に設定するのか、
離散的な光軸方向の位置毎に露光する方式であれば、そ
の離散的な面の位置をウエハ面に対してどのように保証
するかについては明確ではなかった。このため従来技術
においては、ウエハを投影光学系の光軸方向に移動して
露光する際のスループットや光軸方向の位置の制御精度
の点で、甚だ不満足なものになっていた。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、ウエハを光軸方
向に移動して露光を行う際に、スループットを向上でき
ると共に、ウエハの光軸方向の位置制御精度、及びショ
ット毎の露光動作の再現性等を格段に向上できる投影露
光方法を提供することを目的とする。本発明は、更にそ
のような投影露光方法を実施できる投影露光装置を提供
することをも目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光方
法は、マスク（Ｒ）のパターンを投影光学系（ＰＬ）を
介して感光基板（Ｗ）上の複数のショット領域に投影露
光するに際して、その感光基板（Ｗ）上の各ショット領
域をその投影光学系（ＰＬ）の光軸方向に移動して露光
を行う投影露光方法において、その感光基板（Ｗ）上の
先行して露光されるショット領域を予め設定された動作
条件に基づいて、その投影光学系（ＰＬ）の光軸（Ａ
Ｘ）方向の一方向に移動しつつ露光したとき（ステップ
２０１〜２１１）、その感光基板（Ｗ）のその光軸（Ａ
Ｘ）方向の位置と露光経過時間との連動関係を検知して
（ステップ２１２，２１３）、その検知された連動関係
が所定の第１の許容範囲より大きい誤差を有するときに
（ステップ２１４）、その後に露光されるショット領域
に対してその動作条件を補正するものである（ステップ
２１６）。

【０００８】斯かる本発明によれば、その感光基板
（Ｗ）を光軸（ＡＸ）に沿った一方向のみに移動して露
光を行うため、従来の露光方法に比べてスループットが
格段に向上し、焦点深度が大きく、且つ再現性のある露
光が可能である。また、その連動関係の誤差がその第１
の許容範囲より大きいときに、次のショット領域に対し
てその動作条件を補正しているため、学習効果によっ
て、その感光基板（Ｗ）の光軸方向の位置制御精度が向
上する。

【０００９】この場合、その先行して露光されるショッ
ト領域について検知された連動関係がその第１の許容範
囲より大きい第２の許容範囲を更に超える誤差を有する
ときに所定のエラー処理（当該ショット領域が不良ショ
ットとなる可能性がある旨の表示等）を行うと共に、そ
の動作条件の補正を行わないことが望ましい。これによ
って、例えば測定エラー等によって連動関係の誤差が特
に大きくなったショット領域は学習対象から除外され
て、その感光基板の位置制御精度の低下が防止される。

【００１０】次に、本発明による投影露光装置は、マス
ク（Ｍ）のパターンを感光基板（Ｗ）上の所定領域に結
像投影するための投影光学系（ＰＬ）と、その感光基板
（Ｗ）を保持してその投影光学系（ＰＬ）の光軸（Ａ
Ｘ）とほぼ垂直な面内で２次元移動させて、その感光基
板（Ｗ）上の互いに異なる所定領域の夫々を順次露光す
るための２次元ステージ（２１）と、その投影光学系
（ＰＬ）の結像面とその感光基板（Ｗ）とのその光軸
（ＡＸ）方向に関する相対間隔を連続的に変更する間隔
変更手段（１８〜２０）と、その所定領域に対して適正
露光量を与える露光動作と連動してその間隔変更手段
（１８〜２０）を動作させる制御手段（３００の一部の
手段）とを備えた投影露光装置において、その感光基板
（Ｗ）上の先行して露光される所定領域を、予め設定さ
れた動作条件で露光したとき、その間隔変更手段（１８
〜２０）の動作とその露光動作との連動関係の状態を検
知する状態検知手段（１〜１５，３０１，３０４〜３０
６）と、この検知された状態が不適正なときは、その先
行する所定領域の後に露光される所定領域に対して、そ
の制御手段の動作条件、又は露光動作の条件を規定した
変数を修正する修正手段（３００の他の一部の手段、３
０２，３０３）とを備えたものである。

【００１１】斯かる本発明によれば、本発明の投影露光
方法が実施できる。即ち、ほぼ同じ条件で繰り返して露
光動作が行われるとき、先行する露光動作時における投
影光学系（ＰＬ）の例えば下側に設けられた間隔変更手
段（１８〜２０）の連続移動の連動関係を学習、解析し
てその連動誤差を求めて、後続の露光動作の際にその誤
差分が補正されるように変数を修正し、その結果を反映
して、次のショット露光を行う。更に、１回のショット
露光におけるその間隔変更手段の移動方向は、上から
下、若しくは下から上の何れか一方向である。これよ
り、従来の露光装置に比べ、スループットが格段に向上
し、全てのショット露光に対して安定した焦点深度の拡
大効果と、良好な露光再現性とが得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による投影露光方法
及び装置の実施の形態の一例につき図面を参照して説明
する。図１は本例による投影露光装置の概略図であり、
この図１において、照明系の最終段を構成するコンデン
サーレンズＣＬは、半導体回路等の転写パターンが描画
されているレチクルＲに均一な照度の照明光を照射す
る。投影光学系ＰＬは、両側テレセントリックな条件
で、レチクルＲの転写パターンを１／５、又は１／１０
等に縮小し、ウエハＷ上に投影露光する。ウエハＷには
不図示の感光層（フォトレジスト）が塗布されており、
ウエハホルダーを含むＺステージ２０（ウエハステー
ジ）上に吸着されている。以下、投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸに平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で、図１
の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸を取っ
て説明する。

【００１３】このとき、Ｚステージ２０は、ステップ・
アンド・リピート方式の露光のショット毎にレチクルＲ
の投影像とウエハＷとを光軸ＡＸと垂直な面内で位置決
め等するため、ＸＹ方向に移動が可能なＸＹステージ２
１上に設けられている。Ｚステージ２０は投影光学系Ｐ
Ｌの光軸ＡＸ方向（Ｚ方向）に微動可能になっており、
投影光学系ＰＬによるレチクルＲの像面（共役面）にウ
エハＷの表面（ウエハＷ面）を位置合わせするために使
用される。

【００１４】更に、Ｚステージ２０は投影光学系ＰＬの
分解能（開口数N.A.）が向上するに従って減少する有効
焦点深度の幅内で、より高い精度（０．１μｍ以下）で
ウエハＷ面の位置決めができるように移動制御される。
また、Ｚステージ２０上のウエハＷの近傍には、各種基
準マークが形成されていると共に、試験的な露光を行う
際にも使用できる基準マーク部材ＦＭが固定されてい
る。

【００１５】また、投影光学系ＰＬは、使用環境下での
大気圧、気温、ウエハＷの処理時の露光パワー、及び照
射光量等でフォーカス位置や倍率（ディストーション）
等の条件で光学性能が変動することが知られている。そ
のため、それらの環境条件や露光条件の情報Ｓ₁₁を入力
して、投影光学系ＰＬの光学特性の変動を算出する変動
量モニター１００と、算出された変動量に応じて投影光
学系ＰＬ内の気圧を調整する圧力調整器１０２とを設
け、光学特性の変動を補正するようにしている。

【００１６】図２は、図１の投影露光装置の斜入射光式
の自動焦点合わせ（以下、「ＡＦ」という）機構の概略
図であり、この図２において、ウエハＷ上のレジスト層
に対して、非感光性、且つ広い波長幅を有する照明光Ａ
Ｌは、送光用スリット板１、レンズ系２、第１のミラー
３、絞り４、投射レンズ５、及び第２のミラー６を介し
て、ウエハＷに斜めに入射する結像光束となる。これに
よって、ウエハＷ上の投影光学系ＰＬの光軸ＡＸが通る
位置、即ちレチクルＲの転写パターンの投影領域の中央
には、１次元のスリット像が形成される。ウエハＷで反
射した反射光は第３のミラー７、対物レンズ８、リレー
レンズ９、振動ミラー１０、及び平行平板ガラス（以
下、「ハービング」という）１２を介して、受光用スリ
ット板１４上にそのスリット像を再結像する。上述のＡ
Ｆ機構では、ウエハＷが光軸ＡＸ方向の所定の合焦位置
にきたとき、送光用スリット板１、ウエハＷ、及び受光
用スリット板１４の３点が相互に共役になるように設定
されている。なお、送光用スリット板１から受光用スリ
ット板１４までで構成されているＡＦ機構は、投影光学
系ＰＬに対して微動することなく配置されている。

【００１７】ここで、ウエハＷが投影光学系ＰＬの最良
結像（以下、「ベストフォーカス」という）面に合焦し
ているとすると、受光用スリット板１４上のスリット像
は、振動ミラー１０の作用で受光用スリット板１４のス
リットを中心に振動することになる。ウエハＷがベスト
フォーカス面から±Ｚ方向にずれた場合、受光用スリッ
ト板１４上のスリット像の振動中心は、±Ｚ方向のずれ
量に応じて変位する。次に、フォトマルチプライヤ（Ｐ
ＭＴ）１５は受光用スリット板１４を通過した光量を光
電検出し、その光電信号を同期検波回路（ＰＳＤ）１７
に出力する。また、発振器（ＯＳＣ．）１６は、振動ミ
ラー１０を駆動するアクチュエータ（以下、「Ｍ−ＤＲ
Ｖ」という）１１へ周波数ｆの交流ドライブ信号を出力
し、且つ同期検波回路１７へ周波数ｆの基準信号を出力
する。

【００１８】次に、同期検波回路１７は発振器１６から
の基準信号とフォトマルチプライア１５からの光電信号
とを入力して、基準信号に対して光電信号を同期検波す
る。同期検波は、従来からよく知られている光電顕微鏡
のものと同じであって、受光用スリット板１４のスリッ
ト中心とＡＦ系で発生したスリット像の振動中心とが一
致したとき、フォトマルチプライア１５の光電信号は、
発振器１６の発振信号の周波数ｆの丁度２倍の周波数２
ｆとなり、同期検波回路１７の検波出力ＦＳは零にな
る。受光用スリット板１４上で振動するスリット像の振
動中心がずれると、同期検波回路１７は、ずれの方向、
即ちウエハＷの位置がベストフォーカス面から±Ｚ方向
にどちらに変位したかを示す異なる極性の検波出力ＦＳ
を発生する。これより、同期検波回路１７の検波出力Ｆ
ＳはウエハＷの位置がベストフォーカス面に合焦してい
る状態では零となり、ウエハＷが例えば投影光学系ＰＬ
側に近づいたときに正、そしてウエハＷが投影光学系Ｐ
Ｌから遠ざかったときに負となる連続した電圧変化を示
す。検波出力ＦＳは別名Ｓカーブ信号とも呼ばれ、零点
近傍には電圧変化とウエハＷの±Ｚ方向の位置変化との
関係がほぼリニアになる範囲が存在し、この範囲をＺス
テージ２０の移動のためのサーボ制御に使う。

【００１９】また、Ｚステージ２０はＸＹステージ２１
上に設けられたモータ１９を駆動回路（以下、「Ｚ−Ｄ
ＲＶ」という）１８によってサーボ制御されることで移
動する。通常のモードにおいて、Ｚ−ＤＲＶ１８は同期
検波回路１７からの検波出力ＦＳを偏差情報として入力
し、その検波出力ＦＳが主制御ユニット（以下、「ＭＣ
Ｕ」という）３０からの目標値ＤＳと一致するようにモ
ータ１９を駆動する。

【００２０】以上のように、振動ミラー１０、Ｍ−ＤＲ
Ｖ１１、スリット板１４、フォトマルチプライア１５、
発振器１６、同期検波回路１７、Ｚ−ＤＲＶ１８、モー
タ１９及びＺステージ２０によって、ＡＦ機構の閉ルー
プ制御系が構成される。また、モータ１９に設けられた
エンコーダ、あるいはポテンショメータ等により、Ｚス
テージ２０の移動量を検出し、移動量信号ＥＳが出力さ
れる。

【００２１】なお、ＡＦ機構の光路中のハービング１２
は、ウエハＷからの反射光束を受光用スリット板１４上
のスリット像の振動方向にシフトさせるように傾けるも
ので、焦点合わせすべき面を光軸ＡＸ方向に所定量だけ
シフトさせるオフセット機構として働く。上述の実施の
形態では、投影光学系ＰＬの見かけ上の焦点深度を増大
させる方法として、特開昭５８−１７４４６号公報（文
献２）の露光方法と同様に、１回の露光動作中（シャッ
ター開放中）にＺステージ２０を所定の速度特性で光軸
ＡＸ方向に連続移動させる。但し、文献２の露光方法と
異なる点は、１回の露光動作でのＺステージ２０の移動
は下から上、又は上から下への何れか一方向のみにした
点である。これはスループットを最大限に高める効果が
あるためである。

【００２２】図３は、図２中のＭＣＵ３０の内部構成と
シャッターの制御機構とをまとめたブロック図であり、
ＭＣＵ３０は中央演算処理ユニット（以下、「ＣＰＵ」
という）３００を中心として構成され、不図示のホスト
コンピュータからの露光時のシャッター開放指令ＴＧに
応答して計時を開始するタイマー３０１、Ｚステージ２
０の動作条件を決めるための各種変数が格納されるデー
タ記憶部３０２、Ｚ−ＤＲＶ１８へ目標値ＤＳを出力す
るデジタル−アナログ変換器（以下、「ＤＡＣ」とい
う）３０３、同期検波回路１７からの検波出力ＦＳのレ
ベルをデジタル値に変換するアナログ−デジタル変換器
（以下、「ＡＤＣ」という）３０４、モータ１９による
Ｚステージ２０の変位の移動量信号ＥＳをデジタル値と
して発生する位置検出回路３０５、及びシャッターが開
き始めてから完全に閉じ終わるまでの実時間をモニター
するシャッター時間モニター部３０６を備えている。Ｃ
ＰＵ３００は、これらのタイマー３０１、記憶部３０
２、ＤＡＣ３０３，ＡＤＣ３０４、位置検出回路３０
５、及びシャッター時間モニター３０６との間で相互に
情報の交換を行い、一連の制御動作を実行していく。

【００２３】また、図１、図２には示していなかった
が、照明系の例えば露光光源とオプティカルインテグレ
ータとの間には、ロータリーシャッター（以下、「シャ
ッター」と略称する）４０が配置され、このシャッター
４０の回転によって、レチクルＲへの照明光の通過と遮
断とを切り換える。シャッター４０は、モータ４１によ
って回転させられ、その制御はシャッター駆動部４２に
より行われる。シャッター駆動部４２は、シャッター開
放指令ＴＧが発せられるとシャッター４０の翼の端面が
照明光を遮光しない位置まで、モータ４１を回転させ
る。シャッター４０が開いてレチクルＲに照明光が到達
するようになると、光電センサー４３にもそれに応じた
光量で照明光の一部が受光される。その光電センサー４
３の光電信号ＰＳは光量積算部（インテグレータ）４４
に入力され、ウエハＷ上での露光量に相当した積算値が
算出される。露光量の設定部４５には目標露光量（適正
露光量）に対応した値が設定されており、光量積算部４
４はその目標露光量の値と一致したか否かを判断し、一
致したときはシャッター駆動部４２へシャッター４０を
閉じるための指令を出力する。これによってウエハＷへ
与えられる各ショット毎の露光量をほぼ一定にする自動
露光制御方式で露光量が制御される。

【００２４】以上の構成において、レチクルＲのパター
ンをウエハＷ上の複数のショット領域の夫々に露光する
ために、ＸＹステージ２１はステップ・アンド・リピー
ト方式で移動され、各ショット領域が投影光学系ＰＬの
直下に位置決めされると、直ちに露光開始を示すシャッ
ター開放指令ＴＧが不図示のホストコンピュータから送
られてくる。但し、ステッピングの後、ダイ・バイ・ダ
イ・アライメント、又はサイト・バイ・サイト・アライ
メント等のショット領域毎のアライメントを行うとき
は、そのアライメントが完了してからシャッター開放指
令ＴＧが送られてくる。

【００２５】図４は、光電センサー４３からの光電信号
ＰＳの波形と、Ｚステージ２０のＺ方向の位置変化特性
との連動関係を示したタイミングチャートである。図４
（Ａ）は光電センサー４３からの光電信号ＰＳの波形の
一例を示し、縦軸は光電信号ＰＳの信号レベル、横軸は
時間ｔを表す。ここで、図４（Ａ）の波形は、レチクル
Ｒ、又はウエハＷ上での露光量変化と一義的に対応した
ものになっている。

【００２６】図４（Ａ）において、露光開始の指令時刻
Ｔ₀ でホストコンピュータよりシャッター開放指令ＴＧ
が発せられ、約数ミリ秒程度の遅延時間の後の露光開始
の始動時刻Ｔ₁ で、図３のシャッター４０が照明光を通
過させ始める。そして、ほぼ一定時間（１０〜３０ミリ
秒程度）が経過した露光開始の完了時刻Ｔ₂ で、シャッ
ター４０が全開状態となり、光電信号ＰＳは最大値ＩＬ
ｍのレベルで定常となる。この間、光量積算部４４は、
光電信号ＰＳの積分動作を続行し、設定部４５で設けら
れた目標露光量に達した時点（露光終了の指令時刻Ｔ
₃ ）で、シャッター駆動部４２に閉成（閉鎖）指令を出
力する。そして、約数ミリ秒程度の遅延時間が経過した
露光終了の始動時刻Ｔ₄ で、シャッター４０は照明光の
遮断を開始し、最終的に露光終了の完了時刻Ｔ₅ で、照
明光を完全に遮断して停止する。

【００２７】ここで、シャッター４０の開放動作時間
（Ｔ₂ −Ｔ₁ ）と、シャッター４０の閉成動作時間（Ｔ
₅ −Ｔ₄ ）とはほぼ同じ値になり、またシャッター開放
前の遅延時間Ｔ_L1（Ｔ₁ −Ｔ₀ ）とシャッター閉成前の
遅延時間Ｔ_L2（Ｔ₄ −Ｔ₃ ）とは、シャッター４０、モ
ータ４１、及びシャッター駆動部４２の機械特性、並び
にそれらの電気的応答性等に応じてそれぞれ一定の値と
なる。

【００２８】なお、図３中のシャッター時間モニター３
０６は、図４（Ａ）中の露光開始の始動時刻Ｔ₁ から完
了時刻Ｔ₅ までの実効露光時間Ｔ_EX（Ｔ₅ −Ｔ₁ ）に対
応したデジタル値をＣＰＵ３００に出力するものであ
る。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の露光動作に対して理想
的に連動したＺステージ２０（より正確にはウエハＷの
表面）のＺ方向の位置（光軸ＡＸ方向の位置）変化特性
の一例を示したもので、縦軸はＺ位置ｈ、横軸は時間ｔ
を表す。

【００２９】図４（Ｂ）のＺ位置ｈの零点は、ＡＦ機構
が検出するベストフォーカス面の位置を示し、ここでは
ベストフォーカス面を中心として±Ｚ₁ の範囲でＺステ
ージ２０を移動させるものとする。即ち、１回の露光動
作の間、投影光学系ＰＬのベストフォーカス面が、図４
（Ｂ）中の零点の位置に存在すると考えると、これに対
してウエハＷの表面が位置−Ｚ₁ から位置＋Ｚ₁ まで連
続的に＋Ｚ方向へ移動したことになる。

【００３０】図４（Ｂ）において、露光開始時にＺステ
ージ２０上のウエハＷ表面は、−Ｚ ₁ にあり、露光開始
の完了時刻Ｔ₂ 後のシャッター全開下でＺステージ２０
の始動時刻Ｔ_a から移動速度Ｖ_S で移動し、露光終了の
始動時刻Ｔ₄ 前の停止時刻Ｔ _c で位置＋Ｚ₁ に達して停
止する。そしてウエハＷ表面がベストフォーカス面（零
点）を横切る中点時刻Ｔ_b は、始動時刻Ｔ_a と停止時刻
Ｔ_c とのほぼ中間になり、且つ実効露光時間Ｔ_EXの中点
になる。

【００３１】このように、１回の露光動作中にＺステー
ジ２０を図４（Ｂ）のようなタイミング条件のもとに±
Ｚ₁ の範囲内で移動させたときの、Ｚ方向の微小位置毎
に得られる露光量の重みを図５に示す。図５より、露光
量の重みは位置−Ｚ₁ と＋Ｚ ₁ の近傍で極大となり、そ
の間のＺ位置では極めて小さなものとなる。この結果、
従来の２回露光方式（特開昭６３−６４０３７号公報
（文献１））とほぼ同等の焦点深度の拡大効果が得られ
る。なお、図５における縦軸はウエハ表面のＺ位置ｈを
表し、横軸は露光量の重み比率（相対重み）ｗを表す。

【００３２】次に、ウエハＷ上の各ショット領域（被露
光領域）に対してステップ・アンド・リピート方式で露
光を実行する場合における、本例の実施の形態のＡＦ機
構の動作を説明する。但し、ウエハＷの第１ショット露
光の前にシャッター時間モニター３０６による実計測、
又は理論的な計算により、１回の実効露光時間Ｔ_EXは、
ほぼ正確に求められているものとする。また、データ記
憶部３０２には、露光動作中のＺステージ２０の移動速
度Ｖ_S 、振り幅±Ｚ₁ 等が初期設定値として入力されて
いるものとする。なお、振り幅±Ｚ₁ はオペレータが適
宜指定できるものである。

【００３３】先ず、図３のＡＦ機構のＭＣＵ３０内のＣ
ＰＵ３００は、実効露光時間Ｔ_EX、Ｚステージ２０の移
動速度Ｖ_S 、及び振り幅±Ｚ₁ が与えられた時点で、Ｚ
ステージ２０の始動時刻Ｔ_a と停止時刻Ｔ_c とを決定す
る。移動速度Ｖ_S はＺステージ２０の固有値であり、通
常ほぼ最大速度の近傍に設定されている。そこでＺステ
ージ２０の振り幅の絶対値２Ｚ₁ 及び移動速度Ｖ_S か
ら、Ｚステージ２０の始動時刻Ｔ_a から停止時刻Ｔ_c ま
での移動時間Ｔ_ssを２Ｚ₁ ／Ｖ_S の演算によって求め
る。但し、Ｚステージ２０の移動速度Ｖ_S は、始動時、
及び停止時に変動するため、実際は計算上で求めた移動
時間Ｔ_ssよりも若干大きな値に補正する必要がある。

【００３４】次に、ＣＰＵ３００は、実効露光時間Ｔ_EX
から移動時間Ｔ_ssを差し引いた値の１／２を求める。こ
の値は、露光開始の始動時刻Ｔ₁ からＺステージ２０の
始動時刻Ｔ_a までのＺステージ２０の待機時間Ｔ_e1、又
はＺステージ２０の停止時刻Ｔ_c から露光終了の完了時
刻Ｔ₅ までのＺステージ２０の待機時間Ｔ_e2に相当する
ため、この時点でＺステージ２０の始動時刻Ｔ_a が特定
されたことになる。なお、露光開始始動時刻Ｔ₁ を基準
として始動時刻Ｔ_a を特定する代わりに、露光開始の指
令時刻Ｔ₀ を基準としてもよい。その場合、遅延時間Ｔ
_L1分を待機時間Ｔ_e1に加えておく。以上の計算が終わる
と、ＣＰＵ３００は待機時間Ｔ_e1、又は（Ｔ_e1＋Ｔ_L1）
の値を初期変数の１つとして、データ記憶部３０２に保
存する。このときＣＰＵ３００は、実効露光時間Ｔ_EXの
中点時刻Ｔ_b までの時間｛Ｔ_e1＋（Ｔ_ss／２）｝、又は
｛Ｔ_e1＋（Ｔ_ss／２）＋Ｔ_L1｝も算出して、初期変数の
１つとして記憶部３０２に保存する。

【００３５】ところで、図４（Ｂ）のようにＺステージ
２０を移動させるために、本例では、ＤＡＣ３０３から
出力されるＺステージ２０の変動の目標値ＤＳを位置±
Ｚ₁に対応して変化させるようにした。以下、そのこと
について説明する。図６は、本例の同期検波回路１７か
らの検波出力ＦＳの変化特性を示し、縦軸は出力電圧レ
ベルＶ、横軸はフォーカス位置のずれ量（ベストフォー
カス面とウエハＷ面とのずれ量）ΔＺを表す。この検波
出力ＦＳは零点（合焦点）を中心に電圧Ｖとずれ量ΔＺ
とがリニアになる範囲が存在し、零点からウエハＷ面が
位置＋Ｚ₁ に変位したとき、検波出力ＦＳは電圧＋Ｖ₁
になり、位置−Ｚ₁ に変位したとき電圧−Ｖ₁ になる。
そこで、ＤＡＣ３０３から出力されるＺステージ２０の
変動の目標値ＤＳを−Ｖ₁ に固定したとすると、ウエハ
Ｗ面はベストフォーカス面から−Ｚ₁ に位置するように
Ｚステージ２０のサーボ制御が行われる。

【００３６】図７は、本例の実施の形態におけるＺステ
ージ２０のモータ１９用のＺ−ＤＲＶ１８の概略構成図
であり、この図７において、差動アンプ１８０は目標値
ＤＳと検波出力ＦＳとの電圧差（ＤＳ−ＦＳ）を出力す
る。次に、差動アンプ１８１は帰還回路１８４から出力
される速度帰還出力Ｓ_v と差動アンプ１８０で得た電圧
差（ＤＳ−ＦＳ）との差をパワーアンプ１８２に出力す
る。モータ１９はパワーアンプ１８２のドライブ電圧に
応じた速度で回転し、その回転速度はタコジェネレータ
１８３で検出される。帰還回路１８４はタコジェネレー
タ１８３からの検出信号に積分処理、ゲイン補正等を加
えて速度帰還出力Ｓ_v として出力する。この回路は、モ
ータ１９のドライブ時に回転速度を安定にする速度フィ
ードバック系であり、本例では、ＣＰＵ３００からの速
度制御指令ＣＤに応答して帰還回路１８４からの速度帰
還出力Ｓ_v に対するゲインを極端に低下させる機能を備
えている。即ち、速度帰還量を最小限に抑えた状態を作
ることによって、モータ１９の回転速度を高め、それに
よって、Ｚステージ２０の移動速度Ｖ_S を極力大きくす
るのである。

【００３７】ここで、目標値ＤＳが零で検波出力ＦＳも
零点の安定している状態から、目標値ＤＳを＋Ｖ₁ に変
化させると、その瞬間からモータ１９は高速に回転し始
め、Ｚステージ２０は零点から位置＋Ｚ₁ へ向けて移動
する。そしてＺステージ２０が位置＋Ｚ₁ にくると、Ｄ
Ｓ＝ＦＳ＝＋Ｖ₁ で安定し、その系は静定する。従っ
て、Ｚステージ２０の振り幅±Ｚ₁ は、検波出力ＦＳの
特性上でリニアな範囲に限られるが、焦点深度の拡大を
得るのに最適な振り幅は、投影光学系ＰＬの焦点深度の
幅（例えば±１μｍ）程度と考えられているので、十分
に対応できる範囲である。なお、Ｚステージ２０の振り
幅±Ｚ₁ をそれ以上にしたいときは、図２に示したハー
ビング１２の傾きをＺステージ２０の移動期間中に連続
的に変えるようにすると共に、Ｚステージ２０の駆動系
であるモータ１９は常に検波出力ＦＳの零点（又は一定
の電圧点）が得られるようにサーボ制御すればよい。

【００３８】次に、図８、図９は本例おけるステップ・
アンド・リピート方式の露光動作を示すフローチャート
であり、この図８、図９において、一連の動作は主にＣ
ＰＵ３００のソフトウェアによる制御のもとで実行され
る。また、本来は割り込み（イベント・トリガ）方式で
処理すべきところもあるが、理解を容易にするため、単
一ルーチンの形で表してある。

【００３９】先ず、図８のステップ２００で不図示のホ
ストコンピュータは、ＸＹステージ２１の位置をウエハ
Ｗ上の１番目のショット領域が露光されるような座標に
すべく、ステッピング座標を指定する。これによってＸ
Ｙステージ２１は、その１番目のショット領域が投影光
学系ＰＬからの投影像の位置に重なるようにステッピン
グされる。次に、ステップ２０１でＣＰＵ３００は、デ
ータ記憶部３０２にセットされた振り幅±Ｚ₁ の値に基
づいて、位置−Ｚ₁ に対応した検波出力ＦＳのレベルと
同じ値、即ち電圧−Ｖ₁ を目標値ＤＳとするようなデジ
タル値をＤＡＣ３０３へ出力する。これにより、Ｚステ
ージ２０はウエハＷ面がベストフォーカス面に対して−
Ｚ₁ だけ変位するような位置にサーボロックされる。Ｘ
Ｙステージ２１、Ｚステージ２０の各々の位置決めが完
了して静定状態になると、ステップ２０２でホストコン
ピュータよりＭＣＵ３０に対してシャッター開放指令Ｔ
Ｇが発せられ、シャッター４０駆動用のモータ４１が起
動し、同時に光量積算部４４の光量積分動作、及びタイ
マー３０１の計時が開始する。タイマー３０１の計時開
始後、ＣＰＵ３００は、ステップ２０３でタイマー３０
１の計時値を読み込み、ステップ２０４でその値がＺス
テージ２０の始動時刻Ｔ_a に達したか否かを判断する。
ここで、先に図４によって説明したように、シャッター
開放指令ＴＧが発生してからＺステージ２０の始動時刻
Ｔ_a までの時間は、記憶部３０２内に（Ｔ_L1＋Ｔ_e1）と
して入力されているので、ＣＰＵ３００はステップ２０
４において、タイマー３０１のシャッター開閉動作の計
時値が（Ｔ_L1＋Ｔ_e1）になったか否かを判断する。

【００４０】なお、この間、シャッター時間モニター３
０６は、露光の始動時刻Ｔ₁ から計時をスタートする。
そして、Ｚステージ２０の始動時刻Ｔ_a に達したと判断
されると、ＣＰＵ３００はステップ２０５で目標値ＤＳ
をＺステージ２０の位置＋Ｚ ₁ に対応した電圧＋Ｖ₁ に
するための出力値をＤＡＣ３０３に出力する。これに伴
って、図７に示したＺ−ＤＲＶ１８は、Ｚステージ２０
を位置−Ｚ₁ から位置＋Ｚ₁ へ向けて、ほぼ最高の移動
速度Ｖ_S で移動を開始する。その後、ステップ２０６
で、直ちにＣＰＵ３００は同期検波回路１７の検波出力
ＦＳのレベルをＡＤＣ３０４を介して読み込み、そのレ
ベルがほぼ零になったか否かをステップ２０７で判断す
る。検波出力ＦＳがほぼ零になったか否かの検知は、検
波出力ＦＳをウィンドウ幅の狭いゼロ検出コンパレータ
等に通し、そのゼロ検出信号（パルス）に応答してＣＰ
Ｕ３００に割り込みをかけることで行った方が現実的で
ある。

【００４１】ここで、Ｚステージ２０が位置＋Ｚ₁ に向
けて移動をスタートした直後では、検波出力ＦＳはまだ
零点に達していないため、ステップ２０７の判断は
「否」となり、ＣＰＵ３００はステップ２０９へシーケ
ンスを進める。そして、検波出力ＦＳが目標値ＤＳより
小さい間は、動作はステップ２０６に戻る。また、ステ
ップ２０７で検波出力ＦＳが零と判断されると、ＣＰＵ
３００はステップ２０８でその時点でのタイマー３０１
の計時値である中点計時値Ｔ_mcを読み込んで、データ記
憶部３０２に格納する。この中点計時値Ｔ_mcは、タイマ
ー読み込み時による実測値であるため、計算で求めた図
４（Ｂ）中の中点時刻Ｔ_b と合致していたか否かを後で
チェックするために使われる。そして、ステップ２０８
の後、ＣＰＵ３００はステップ２０６へシーケンスを戻
す。ここで、ステップ２０７からステップ２０８への条
件分岐は１度だけに制限してもよいし、全く制限しなく
てもよい。

【００４２】こうして検波出力ＦＳが零点を横切った後
でＺステージ２０が位置＋Ｚ₁ に達するまでは、ステッ
プ２０６，２０７，２０９のループが実行され、ステッ
プ２０９で検波出力ＦＳのレベルがステップ２０５で設
定された目標値ＤＳ（＋Ｖ₁）とほぼ等しくなると、Ｃ
ＰＵ３００はステップ２１０でそのときのタイマー３０
１の計時値であるＺステージ２０の停止計時値Ｔ_meを読
み込んで記憶部３０２に格納する。その後ＣＰＵ３００
はステップ２１１で、第１ショット目の露光動作の終了
を待つ。なお、停止計時値Ｔ_meは、図４（Ｂ）中のＺス
テージ２０の停止時刻Ｔ_c をチェックするために使われ
る。

【００４３】以上によって第１ショット目の露光が終了
すると、ＣＰＵ３００は図９のステップ２１２で実時間
モニター３０６から実効露光時間Ｔ_EXを読み込んで記憶
部３０２へ格納する。そして、ＣＰＵ３００はステップ
２１３でシャッター４０の駆動による露光動作とＺステ
ージ２０の移動制御との連動関係の誤差を解析する。先
ず、ＣＰＵ３００は第１ショット目の露光動作より、
｛Ｔ_me−（Ｔ_e1＋Ｔ_L1）｝の演算を行う。ここで、｛Ｔ
_me−（Ｔ_e1＋Ｔ_L1）｝を、実移動時間Ｔ_ss’と定義す
る。更にＣＰＵ３００は、（Ｔ_EX−Ｔ_ss’）の演算を行
い、この値の１／２の実待機時間Ｔ_e'を求める。この実
待機時間Ｔ_e'は、誤差がなければ、図４（Ｂ）中の待機
時間Ｔ_e1、及び待機時間Ｔ_e2に等しくなるものである。

【００４４】しかしながら、特に１番目のショット領域
に関していえば、それら三者の値、即ち実待機時間Ｔ_e'
と待機時間Ｔ_e1、及びＴ_e2とは互いに大きく異なったも
のになる可能性が大きい。そこで本例では、実待機時間
Ｔ_e'と待機時間Ｔ_e2との誤差分ΔＴ_e'を算出し、それが
許容量以上か否かを判断するようにする。ここで、待機
時間Ｔ_e2は、Ｚステージ２０が位置＋Ｚ₁ になったとき
に、ステップ２１０で読み込んだ停止計時値Ｔ_meからシ
ャッター開放スタート時の遅延時間Ｔ_e1を引いた値を更
に実時間モニター３０６で読み取った実効露光時間Ｔ_EX
から減算することによって求めることができる。そして
ＣＰＵ３００は、先ずステップ２１４において誤差分Δ
Ｔ_e'が第１許容値より大きいか、又はそれ以下であるか
を判断する。その第１許容値は、通常の測定誤差によっ
て定まる誤差分を僅かに超える程度に設定されている。

【００４５】ここで、誤差分ΔＴ_e'が第１許容値より大
きかった場合、ステップ２１５に進み、更に誤差分ΔＴ
_e'を第２許容値（第１許容値より大きい値である）と比
較し、誤差分ΔＴ_e'が第２許容値より大きかった場合に
は、ステップ２１７でアラーム等の警告を発し、露光動
作の監視用のＣＲＴディスプレイ等にそのショット領域
を表示すると共に、そのショット領域での測定値は補正
計算に使用しない。これは、あまりに大きい誤差を有す
るショット領域は学習対象とはしないで、何らかの動作
エラーがあったとみなすことを意味している。その後、
シーケンスは、ステップ２１８に進む。その第２許容値
の設定値としては、例えば、それまでの誤差分ΔＴ_e'の
測定値のばらつき（標準偏差σ）の２倍などが考えられ
る。

【００４６】また、ステップ２１５で、誤差分ΔＴ_e'が
第２許容値以下であった場合は、ステップ２１６で以下
に示すように、記憶部３０２内の変数（パラメータ）を
修正する。例えば、１番目のショット領域（第１ショッ
ト）の露光前に入力しておいたＺステージ２０の移動開
始までの時間（Ｔ_e1＋Ｔ_L1）を、誤差分ΔＴ_e'で補正し
た時間｛（Ｔ_e1＋Ｔ_L1）−ΔＴ_e'｝に更新すればよい。
一方、ステップ２１４で誤差分ΔＴ_e'が第１許容値以下
であるときには、変数の修正を行うことなくステップ２
１８に移行する。

【００４７】また、ステップ２１６における別の補正方
法としては、第１ショット目の実効露光時間Ｔ_EXの１／
２の時間と、先のステップ２０８で読み込んだ停止計時
値Ｔ _meから遅延時間Ｔ_L1を引いた時間とがほぼ等しいか
否かを判断し、その誤差が許容値以上のときは、誤差分
ΔＴ_e'として時間（Ｔ_e1＋Ｔ_L1）に補正を加えることも
考えられる。

【００４８】次に、ＣＰＵ３００は、ステップ２１８で
ウエハＷ上の全ショットに対する露光動作が終了したか
否かを判断し、終了していないときは、再び図８のステ
ップ２００に戻り、ステップ２００からのシーケンスを
実行する。以上のステップ２００〜２１７までの一連の
シーケンスがウエハＷ上の各ショット毎に繰り返され、
第１ショット目よりは第２ショット目、第２ショット目
よりは第３ショット目…という具合に、シャッター４０
の開閉動作（ショット露光動作）とＺステージ２０の移
動動作との連動関係の正確さは高められていく。即ち、
常に直前のショット露光時に学習した連動状態を後続の
ショット露光時の連動制御に反映させるのである。

【００４９】ここで、１枚のウエハＷ上の全部のショッ
ト領域に対して順次、上述のように学習を行いながら連
続して露光を行っていったとき、ステップ２１４で誤差
分ΔＴ_e'が第１許容値以下となる状態が継続して生じる
可能性がある。この場合には、学習効果が飽和したとみ
なして学習機能を停止させて、露光動作のみを行えば、
スループットの向上の観点から優位である。

【００５０】以上、本例では、連動関係の最適化を図る
ために、シャッター４０の動作とＺステージ２０の移動
との時間的なタイミングを解析するようにしたが、その
他、図５のような露光量の重み比率を解析して連動関係
の最適化を図ることもできる。また、変数（パラメー
タ）修正も時間だけではなく、予め設定されたＺステー
ジ２０の移動速度Ｖ_S を微妙に変化させることも可能で
ある。

【００５１】更に本例では、ウエハＷの表面（ウエハ
面）がベストフォーカス面を横切る中点計時値Ｔ_mcをモ
ニターしているので、Ｚステージ２０の速度むらも或る
程度特定することができ、それによって速度特性をコン
トロールするような速度変数の修正も可能である。Ｚス
テージ２０は、タイマー３０１の計時を基準に考える
と、（Ｔ_e1＋Ｔ_L1）だけの時間の経過後に移動を開始
し、中点計時値Ｔ_mcで零点を横切り、そして停止計時値
Ｔ_meで停止する。このため理想的には、（Ｔ_e1＋Ｔ_L1＋
Ｔ_me）／２が中点計時値Ｔ_mcになるはずである。しかし
ながら、Ｚステージ２０のスタート時の速度変化特性
（立上り特性）と停止時の速度変化特性（立下り特性）
とに差があると、その対称性が大きく崩れてくることに
なる。そこで、Ｚステージ２０（より正確にはウエハ
面）が零点を横切る時刻を中心として速度特性の対称性
を求め、対称性が悪いときはＺステージ２０の速度制御
を調整するようにすればよい。一例として、図７に示し
た帰還回路１８４による速度帰還量をＺステージ２０の
移動開始点から停止点までの間で変化させるような帰還
指令ＣＤを与えればよい。

【００５２】ところで、上記の実施の形態の一例では、
ウエハＷに対する１番目のショット領域で得られる焦点
深度の拡大効果は、必ずしも安定しているとはいえな
い。そのため、１番目のショット領域内のパターン解像
が不十分になり、半導体等のデバイスチップとして不良
になることが起こり得るという問題が発生する。そこ
で、図１０は、ウエハ面上における露光ショット位置の
順番の一例を示した模式図であり、この図１０におい
て、ウエハＷ上に配列されるショット領域のうち、第１
ショット領域は常にウエハＷの周縁で一部欠けてしまう
ショット領域（欠けショット）Ｓ₁₁を露光するように指
定させることにより、上述の本来の１番目のショット領
域のパターン解像不足という問題を解決できる。欠けシ
ョットＳ₁₁自体は本来デバイスチップとして機能しない
ものであり、この欠けショットＳ₁₁に対する露光は一種
のダミー露光である。なお、図１０中の各ほぼ正方形の
ショット領域Ｓ₁₁，Ｓ₁₂，…，Ｓ₉₃，Ｓ₉₄の中心を結ぶ
矢印は、ＸＹステージ２１によるステッピング方向を表
している。また、ウエハＷの周縁部のレジストも露光し
ておきたい場合は、周縁部に存在する全ての欠けショッ
トも露光するようにステッピングを行うことも可能であ
る。そこで、上述の露光変数の修正を欠けショット露光
時に行うようにしてもよい。この場合、ウエハＷ上でＸ
方向に配列された１列の欠けていないショット領域（正
常ショット）を露光している間は露光変数の修正を行わ
ず、連続して露光される正常ショットに続く周縁部の欠
けショットで、図９中のステップ２１２〜２１７を実行
して変数の修正を行うことになる。

【００５３】次に、上述の実施の形態の変形例につき説
明する。先ず、図９のステップ２１７では、連動関係の
誤差が第２許容値より大きい場合のエラー処理として、
ＣＲＴディスプレイ等への警告表示を行っている。それ
以外に、図１において、ＸＹステージ２１を駆動して投
影光学系ＰＬの露光フィールド内に基準マーク部材ＦＭ
の反射面を設定し、この反射面を光軸ＡＸ方向に移動し
ながら試験的に露光を行うようにしてもよい。この際に
も、例えば実待機時間Ｔ_e'と待機時間Ｔ_e2との誤差分Δ
Ｔ_e'を算出し、その誤差分ΔＴ_e'を第２許容値と比較す
る。そして、その誤差分ΔＴ_e'が第２許容値より大きい
ときには、ソフトウェア的なエラー要因があると推定さ
れる。一方、その誤差分ΔＴ_e'が第２許容値以下である
ときには、露光に使用されたウエハＷの表面状態等に何
らかの異常があったことが推定される。このように基準
マーク部材ＦＭを用いて試験的に露光を行うことによっ
て、エラー要因を或る程度特定できる。

【００５４】また、図１０を参照して説明した例ではウ
エハＷの周縁部の欠けショットを学習対象としていた
が、フォトレジストの塗布むら等の影響によってウエハ
Ｗの周縁部でＺ方向の位置計測の信頼性の低いことが明
らかであるような欠けショットについては、データの信
頼性が低いとみなされるため、学習対象から外すように
してもよい。

【００５５】更に、上述の実施の形態では、図２に示す
ように、焦点位置検出系は投影光学系ＰＬの露光フィー
ルド内の１点でウエハＷのＺ方向の位置を検出してい
る。しかしながら、その露光フィールド内の複数点でウ
エハＷのＺ方向の位置をそれぞれ検出する所謂多点の焦
点位置検出系（ＡＦ系）を使用してもよい。このように
多点の焦点位置検出系を使用する場合、図９のステップ
２１３では、複数の計測点のそれぞれについて例えば実
待機時間Ｔ_e'と待機時間Ｔ_e2との誤差分ΔＴ_e'を算出し
て、これらの誤差分を第１許容値及び第２許容値と比較
するようにしてもよい。そして、これらの誤差分がその
第１許容値以下となるように、図２のＺステージ２０の
傾斜角の補正（レベリング）を行うようにする。これに
よって、Ｚ方向への移動動作と共に、レベリングの動作
についても学習によって最適化が行われる。

【００５６】また、このように多点の焦点位置検出系を
使用する場合、図１０の１番目のショット領域Ｓ₁₁のよ
うな欠けショットでは、露光フィールド内の全ての計測
点で正確なＺ方向の位置のデータが得られるとは限らな
い。そこで、欠けショットでは、正確なＺ方向の位置デ
ータが得られる計測点のみで学習を行うようにする。こ
れによって、多点の焦点位置検出系を使用する場合で
も、正確に且つ迅速に露光動作の補正を行うことができ
る。

【００５７】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
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。

【００５８】

【発明の効果】本発明の投影露光方法によれば、感光基
板上のショット領域を投影光学系の光軸に沿った一方向
に移動しつつ露光するため、従来の露光方法に比べてス
ループットが格段に向上すると共に、焦点深度が大き
く、且つ再現性のある露光が行える利点がある。また、
検知された連動関係が所定の第１の許容範囲より大きい
誤差を有するときに、その後に露光されるショット領域
に対して動作条件を補正しているため、学習効果によっ
て感光基板（ウエハ等）の光軸方向の位置制御精度、及
びショット領域毎の露光動作の再現性等を格段に向上で
きる利点がある。

【００５９】また、その先行して露光されるショット領
域について検知された連動関係がその第１の許容範囲よ
り大きい第２の許容範囲を有するときに所定のエラー処
理を行うと共に、その動作条件の補正を行わない場合に
は、測定エラー等によって誤差が特に大きくなったショ
ット領域が学習対象から外される。従って、ショット領
域毎の露光動作の再現性等が更に向上できる。

【００６０】次に、本発明の投影露光装置によれば、そ
の投影露光方法が実施できる。即ち、感光基板上の先行
して露光される所定領域を、予め設定された動作条件で
露光したとき、投影露光系と感光基板との間隔変更手段
の動作と露光動作との連動関係の状態を検知する状態検
知手段において、検知された状態が不適正なときは、先
行する所定領域の後に露光される所定領域に対して、制
御手段の動作条件、又は露光動作の条件を規定した変数
を修正する修正手段を備えたことにより、従来の露光装
置に比べ、スループットが格段に向上し、全てのショッ
ト露光に対して安定した焦点の深度の拡大効果と、良好
な露光の再現性とが得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の投影露光装置を示
す概略構成図である。

【図２】図１の投影露光装置の自動焦点合わせ（ＡＦ）
機構を示す概略構成図である。

【図３】図２のＭＣＵ３０の内部構成、及びシャッター
の制御機構を示すブロック図である。

【図４】（Ａ）はその実施の形態の一例での露光動作中
の光電センサー４３からの光電信号の波形を示す図、
（Ｂ）はその露光動作に理想的に連動したＺステージ２
０のＺ方向の位置変化を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態の一例における、Ｚ方向の
微小位置変位に対する露光量の重みの比率の変化を示す
図である。

【図６】図３の制御系の一部である同期検波回路１７の
フォーカス位置のずれ量に対する検波出力ＦＳの変化特
性の一例を示す図である。

【図７】図２のＺステージのモータ１９用の駆動回路１
８を示す概略構成図である。

【図８】本発明の実施の形態の一例における、１枚のウ
エハの各ショット領域への露光動作を示すフローチャー
トである。

【図９】図８に続く露光動作を示すフローチャートであ
る。

【図１０】ウエハＷ上におけるショット露光の順序の一
例を示す平面図である。

【符号の説明】

ＰＬ投影光学系ＲレチクルＷウエハ１送光用スリット板１０振動ミラー１１Ｍ−ＤＲＩＶＥ（アクチュエータ）１２ハービング（平行平板ガラス）１４受光用スリット板１５フォトマルチプライヤ（ＰＭＴ）１６発振器（ＯＳＣ．）１７同期検波回路（ＰＳＤ）１８Ｚ−ＤＲＶ（駆動回路）１９モータ２０Ｚステージ２１ＸＹステージ３０ＭＣＵ（主制御ユニット）３００ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）３０１タイマー３０２データ記憶部３０３ＤＡＣ（デジタル−アナログ変換器）３０４ＡＤＣ（アナログ−デジタル変換器）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成されたパターンを投影光学
系を介して感光基板上の複数のショット領域に投影露光
するに際して、前記感光基板上の各ショット領域を前記
投影光学系の光軸方向に移動して露光を行う投影露光方
法において、前記感光基板上の先行して露光されるショット領域を予
め設定された動作条件に基づいて、前記投影光学系の光
軸方向の一方向に移動しつつ露光したとき、前記感光基
板の前記光軸方向の位置と露光経過時間との連動関係を
検知して、該検知された連動関係が所定の第１の許容範囲より大き
い誤差を有するときに、その後に露光されるショット領
域に対して前記動作条件を補正することを特徴とする投
影露光方法。
【請求項２】請求項１記載の投影露光方法であって、前記先行して露光されるショット領域について検知され
た連動関係が、前記第１の許容範囲より大きい第２の許
容範囲を更に超える誤差を有するときに所定のエラー処
理を行うと共に、前記動作条件の補正を行わないことを
特徴とする投影露光方法。
【請求項３】マスクに形成されたパターンを感光基板
上の所定領域に結像投影するための投影光学系と、前記感光基板を保持して、前記投影光学系の光軸とほぼ
垂直な面内で２次元移動させて、前記感光基板上の互い
に異なる所定領域の夫々を順次露光するための２次元ス
テージと、前記投影光学系の結像面と前記感光基板との前記光軸方
向に関する相対間隔を連続的に変更する間隔変更手段
と、前記所定領域に対して適正露光量を与える露光動作と連
動して前記間隔変更手段を動作させる制御手段とを備え
た投影露光装置において、前記感光基板上の先行して露光される所定領域を、予め
設定された動作条件で露光したとき、前記間隔変更手段
の動作と前記露光動作との連動関係の状態を検知する状
態検知手段と、該検知された状態が不適正なときは、前記先行する所定
領域の後に露光される所定領域に対して、前記制御手段
の動作条件、若しくは露光動作の条件を規定した変数を
修正する修正手段と、を備えたことを特徴とする投影露
光装置。