JPH09266169A - 露光方法 - Google Patents
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- JPH09266169A JPH09266169A JP8143951A JP14395196A JPH09266169A JP H09266169 A JPH09266169 A JP H09266169A JP 8143951 A JP8143951 A JP 8143951A JP 14395196 A JP14395196 A JP 14395196A JP H09266169 A JPH09266169 A JP H09266169A
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- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
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- G03F7/70616—Monitoring the printed patterns
- G03F7/70641—Focus
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- G03F7/70908—Hygiene, e.g. preventing apparatus pollution, mitigating effect of pollution or removing pollutants from apparatus
- G03F7/70916—Pollution mitigation, i.e. mitigating effect of contamination or debris, e.g. foil traps
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Landscapes
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- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 特に専用の異物検出装置を設けることなく、
ウエハの裏面の異物を検出する。 【解決手段】 ウエハＷ上の第１のショット領域Ｅ
（１，４）を投影光学系の露光フィールド内で結像面に
合焦させて、レチクルのパターン像を露光する。その
後、第２のショット領域Ｅ（２，４）を露光フィールド
内に移動し、ステージの走り面とその結像面との角度に
応じたウエハＷの高さの変化分を相殺するように、Ｚレ
ベリングステージを介してウエハＷの高さを補正した
後、ＡＦセンサで第２のショット領域Ｅ（２，４）のそ
の結像面に対するデフォーカス量を計測して記憶する。
その後、合焦を行って露光を行い、各ショット領域につ
いて求めたデフォーカス量からウエハＷの裏面の異物を
検出する。
ウエハの裏面の異物を検出する。 【解決手段】 ウエハＷ上の第１のショット領域Ｅ
（１，４）を投影光学系の露光フィールド内で結像面に
合焦させて、レチクルのパターン像を露光する。その
後、第２のショット領域Ｅ（２，４）を露光フィールド
内に移動し、ステージの走り面とその結像面との角度に
応じたウエハＷの高さの変化分を相殺するように、Ｚレ
ベリングステージを介してウエハＷの高さを補正した
後、ＡＦセンサで第２のショット領域Ｅ（２，４）のそ
の結像面に対するデフォーカス量を計測して記憶する。
その後、合焦を行って露光を行い、各ショット領域につ
いて求めたデフォーカス量からウエハＷの裏面の異物を
検出する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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際に使用される投影露光装置の露
光方法に関し、特に感光性の基板を投影光学系の結像面
に合わせ込むためのオートフォーカス機構を備えた投影
露光装置で使用して好適なものである。
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際に使用される投影露光装置の露
光方法に関し、特に感光性の基板を投影光学系の結像面
に合わせ込むためのオートフォーカス機構を備えた投影
露光装置で使用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子等を製造するためのフォトリ
ソグラフィ工程で、マスクとしてのレチクルのパターン
の投影光学系を介した像を、フォトレジストが塗布され
たウエハ（又はガラスプレート等）上の各ショット領域
に露光するための投影露光装置（ステッパー等）が使用
されている。斯かる投影露光装置では、ウエハは、例え
ば同心円状の凸部が形成されたウエハホルダ上に真空吸
着により保持されている。また、投影光学系の露光フィ
ールド内の例えば中央の計測点でのウエハの焦点位置
（高さ）を検出するオートフォーカスセンサと、この検
出結果に基づいてウエハの各ショット領域の表面を投影
光学系の結像面に対して焦点深度の範囲内に合わせ込む
ステージ機構と、からなるオートフォーカス機構が備え
られている。
ソグラフィ工程で、マスクとしてのレチクルのパターン
の投影光学系を介した像を、フォトレジストが塗布され
たウエハ（又はガラスプレート等）上の各ショット領域
に露光するための投影露光装置（ステッパー等）が使用
されている。斯かる投影露光装置では、ウエハは、例え
ば同心円状の凸部が形成されたウエハホルダ上に真空吸
着により保持されている。また、投影光学系の露光フィ
ールド内の例えば中央の計測点でのウエハの焦点位置
（高さ）を検出するオートフォーカスセンサと、この検
出結果に基づいてウエハの各ショット領域の表面を投影
光学系の結像面に対して焦点深度の範囲内に合わせ込む
ステージ機構と、からなるオートフォーカス機構が備え
られている。
【０００３】従来のオートフォーカス機構では、予めウ
エハの表面が投影光学系の結像面に合致しているときに
オートフォーカスセンサからの検出信号が所定の基準値
となるようにキャリブレーションが行われていた。そし
て、露光動作中にオートフォーカスを行うために、その
オートフォーカスセンサからの検出信号が常時その基準
値となるように、ステージ機構を介してサーボ方式でウ
エハの焦点位置が制御されていた。
エハの表面が投影光学系の結像面に合致しているときに
オートフォーカスセンサからの検出信号が所定の基準値
となるようにキャリブレーションが行われていた。そし
て、露光動作中にオートフォーカスを行うために、その
オートフォーカスセンサからの検出信号が常時その基準
値となるように、ステージ機構を介してサーボ方式でウ
エハの焦点位置が制御されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように従来のオ
ートフォーカス方式では、露光フィールド内の所定の計
測点での焦点位置を予め求めてあった結像面の位置に合
わせていた。そのため、例えばウエハの裏面とウエハホ
ルダとの間にレジスト残滓、又は塵等の異物が存在し
て、露光対象のショット領域内でその計測点に対応する
部分の近傍が突出しているような場合には、その突出し
ている部分のみが結像面に合わせ込まれ、その他の大部
分の領域が結像面から大きく外れてしまうことがあっ
た。このような場合、そのショット領域に形成されるチ
ップパターンは不良となるが、従来は最終的に製造され
たチップパターンの検査を行うまで、その異物に起因す
る不良品を検出できないという不都合があった。
ートフォーカス方式では、露光フィールド内の所定の計
測点での焦点位置を予め求めてあった結像面の位置に合
わせていた。そのため、例えばウエハの裏面とウエハホ
ルダとの間にレジスト残滓、又は塵等の異物が存在し
て、露光対象のショット領域内でその計測点に対応する
部分の近傍が突出しているような場合には、その突出し
ている部分のみが結像面に合わせ込まれ、その他の大部
分の領域が結像面から大きく外れてしまうことがあっ
た。このような場合、そのショット領域に形成されるチ
ップパターンは不良となるが、従来は最終的に製造され
たチップパターンの検査を行うまで、その異物に起因す
る不良品を検出できないという不都合があった。
【０００５】これに対して、そのような異物の検出が可
能になると、例えばウエハ上の第１層目への露光で或る
ショット領域の裏面で大きい異物が検出されたときに
は、例えばそのウエハ上の２層目以降の露光に際しては
そのショット領域への露光を省くことにより、無駄な露
光を省くことができる。また、異物を検出するための専
用の検出装置を設けるのは、ウエハが載置されるステー
ジ側の構成が複雑化して製造コストも上昇してしまう。
能になると、例えばウエハ上の第１層目への露光で或る
ショット領域の裏面で大きい異物が検出されたときに
は、例えばそのウエハ上の２層目以降の露光に際しては
そのショット領域への露光を省くことにより、無駄な露
光を省くことができる。また、異物を検出するための専
用の検出装置を設けるのは、ウエハが載置されるステー
ジ側の構成が複雑化して製造コストも上昇してしまう。
【０００６】本発明は斯かる点に鑑み、特に専用の異物
検出装置を設けることなく、ウエハの裏面の異物を検出
できる露光方法を提供することを目的とする。
検出装置を設けることなく、ウエハの裏面の異物を検出
できる露光方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による第１の露光
方法は、マスクパターン（Ｒ）を感光性の基板（Ｗ）上
に投影する投影光学系（ＰＬ）と、基板（Ｗ）を投影光
学系（ＰＬ）の光軸方向、及び所定の走り面（１３）に
沿って移動する基板ステージ（２，３Ａ〜３Ｃ，５，２
７，２８）とを備え、この基板ステージにより基板
（Ｗ）を位置決めして基板（Ｗ）上の複数のショット領
域に順次マスクパターン（Ｒ）を投影する露光方法にお
いて、基板（Ｗ）上の第１のショット領域を投影光学系
（ＰＬ）の露光フィールド内に設定し、その露光フィー
ルド内の所定の計測点（７）で基板（Ｗ）の表面を投影
光学系（ＰＬ）の結像面（１２）に合焦させてその第１
のショット領域にマスクパターン（Ｒ）を投影露光する
第１工程（ステップ１０２〜１０４）と、その基板ステ
ージを介して基板（Ｗ）を所定の走り面（１３）に沿っ
て移動して、基板（Ｗ）上の第２のショット領域を投影
光学系（ＰＬ）の露光フィールド内に設定すると共に、
所定の走り面（１３）とその投影光学系の結像面（１
２）とのずれ量分だけその基板ステージを介して基板
（Ｗ）の高さを調整して、所定の計測点（７）で基板
（Ｗ）の表面とその投影光学系の結像面（１２）とのデ
フォーカス量を計測して記憶する第２工程（ステップ１
０６，１０２，１０３）と、所定の計測点（７）で基板
（Ｗ）の表面をその投影光学系の結像面（１３）に合焦
させてその第２のショット領域にマスクパターン（Ｒ）
を投影露光する第３工程（ステップ１０４）と、を有す
るものである。
方法は、マスクパターン（Ｒ）を感光性の基板（Ｗ）上
に投影する投影光学系（ＰＬ）と、基板（Ｗ）を投影光
学系（ＰＬ）の光軸方向、及び所定の走り面（１３）に
沿って移動する基板ステージ（２，３Ａ〜３Ｃ，５，２
７，２８）とを備え、この基板ステージにより基板
（Ｗ）を位置決めして基板（Ｗ）上の複数のショット領
域に順次マスクパターン（Ｒ）を投影する露光方法にお
いて、基板（Ｗ）上の第１のショット領域を投影光学系
（ＰＬ）の露光フィールド内に設定し、その露光フィー
ルド内の所定の計測点（７）で基板（Ｗ）の表面を投影
光学系（ＰＬ）の結像面（１２）に合焦させてその第１
のショット領域にマスクパターン（Ｒ）を投影露光する
第１工程（ステップ１０２〜１０４）と、その基板ステ
ージを介して基板（Ｗ）を所定の走り面（１３）に沿っ
て移動して、基板（Ｗ）上の第２のショット領域を投影
光学系（ＰＬ）の露光フィールド内に設定すると共に、
所定の走り面（１３）とその投影光学系の結像面（１
２）とのずれ量分だけその基板ステージを介して基板
（Ｗ）の高さを調整して、所定の計測点（７）で基板
（Ｗ）の表面とその投影光学系の結像面（１２）とのデ
フォーカス量を計測して記憶する第２工程（ステップ１
０６，１０２，１０３）と、所定の計測点（７）で基板
（Ｗ）の表面をその投影光学系の結像面（１３）に合焦
させてその第２のショット領域にマスクパターン（Ｒ）
を投影露光する第３工程（ステップ１０４）と、を有す
るものである。
【０００８】この場合、基板（Ｗ）上の複数のショット
領域に対してそれら第２工程及び第３工程を繰り返して
得られる複数のデフォーカス量より基板（Ｗ）とその基
板ステージとの間の異物の検出を行う（ステップ１０
７，１０８）ことが望ましい。また、それら第２工程及
び第３工程を繰り返して得られる複数のデフォーカス量
より基板（Ｗ）の表面の傾斜角の分布を求め、このよう
に求められた分布より基板（Ｗ）とその基板ステージと
の間の異物の位置及び大きさを算出し、このように算出
された異物の位置及び大きさを表示装置に表示してもよ
い。
領域に対してそれら第２工程及び第３工程を繰り返して
得られる複数のデフォーカス量より基板（Ｗ）とその基
板ステージとの間の異物の検出を行う（ステップ１０
７，１０８）ことが望ましい。また、それら第２工程及
び第３工程を繰り返して得られる複数のデフォーカス量
より基板（Ｗ）の表面の傾斜角の分布を求め、このよう
に求められた分布より基板（Ｗ）とその基板ステージと
の間の異物の位置及び大きさを算出し、このように算出
された異物の位置及び大きさを表示装置に表示してもよ
い。
【０００９】また、本発明の第２の露光方法は、その第
１の露光方法と同じ前提部において、基板（Ｗ）上の第
１のショット領域を投影光学系（ＰＬ）の露光フィール
ド内に設定し、基板（Ｗ）の表面の高さ及び傾斜角をそ
れぞれ投影光学系（ＰＬ）の結像面（１２）に合わせて
その第１のショット領域にマスクパターン（Ｒ）を投影
露光する第１工程（ステップ１２２〜１２５）と、その
基板ステージを介して基板（Ｗ）の傾斜角を固定した状
態で基板（Ｗ）を所定の走り面（１３）に沿って移動す
ることにより、基板（Ｗ）上の第２のショット領域をそ
の露光フィールドに設定し、その露光フィールド内での
基板（Ｗ）の表面の結像面（１２）に対する傾斜角を計
測して記憶した後、基板（Ｗ）の表面の高さ及び傾斜角
をそれぞれ結像面（１２）に合わせてその第２のショッ
ト領域にマスクパターン（Ｒ）を投影露光する第２工程
（ステップ１２７，１２２〜１２５）と、基板（Ｗ）上
の複数のショット領域に対してその第２工程を繰り返し
て得られる複数の傾斜角の分布より、基板（Ｗ）とその
基板ステージとの間の異物を検出する（ステップ１２
８，１２９）ものである。
１の露光方法と同じ前提部において、基板（Ｗ）上の第
１のショット領域を投影光学系（ＰＬ）の露光フィール
ド内に設定し、基板（Ｗ）の表面の高さ及び傾斜角をそ
れぞれ投影光学系（ＰＬ）の結像面（１２）に合わせて
その第１のショット領域にマスクパターン（Ｒ）を投影
露光する第１工程（ステップ１２２〜１２５）と、その
基板ステージを介して基板（Ｗ）の傾斜角を固定した状
態で基板（Ｗ）を所定の走り面（１３）に沿って移動す
ることにより、基板（Ｗ）上の第２のショット領域をそ
の露光フィールドに設定し、その露光フィールド内での
基板（Ｗ）の表面の結像面（１２）に対する傾斜角を計
測して記憶した後、基板（Ｗ）の表面の高さ及び傾斜角
をそれぞれ結像面（１２）に合わせてその第２のショッ
ト領域にマスクパターン（Ｒ）を投影露光する第２工程
（ステップ１２７，１２２〜１２５）と、基板（Ｗ）上
の複数のショット領域に対してその第２工程を繰り返し
て得られる複数の傾斜角の分布より、基板（Ｗ）とその
基板ステージとの間の異物を検出する（ステップ１２
８，１２９）ものである。
【００１０】また、本発明の第３の露光方法は、その第
１の露光方法と同じ前提部において、基板（Ｗ）上の第
１のショット領域を前記投影光学系（ＰＬ）の露光フィ
ールド内に設定し、その露光フィールド内の所定の計測
点で基板（Ｗ）の表面の高さを投影光学系（ＰＬ）の結
像面（１２）に合わせると共に、結像面（１２）に対す
る基板（Ｗ）の表面の傾斜量を記憶し、第１のショット
領域にマスクパターン（Ｒ）を投影露光する第１工程
（ステップ１４２〜１４４）と、その基板ステージを介
して基板（Ｗ）を所定の走り面（１３）に沿って移動し
て、基板（Ｗ）上の第２のショット領域を投影光学系
（ＰＬ）の露光フィールド内に設定すると共に、その所
定の計測点で基板（Ｗ）の表面と投影光学系（ＰＬ）の
結像面（１２）とのデフォーカス量を計測して記憶する
第２工程（ステップ１４６、ステップ１４２〜１４３）
と、その所定の計測点で基板（Ｗ）の表面を投影光学系
（ＰＬ）の結像面（１２）に合焦させてその第２のショ
ット領域にマスクパターンを投影露光する第３工程（ス
テップ１４４）と、を有するものである。
１の露光方法と同じ前提部において、基板（Ｗ）上の第
１のショット領域を前記投影光学系（ＰＬ）の露光フィ
ールド内に設定し、その露光フィールド内の所定の計測
点で基板（Ｗ）の表面の高さを投影光学系（ＰＬ）の結
像面（１２）に合わせると共に、結像面（１２）に対す
る基板（Ｗ）の表面の傾斜量を記憶し、第１のショット
領域にマスクパターン（Ｒ）を投影露光する第１工程
（ステップ１４２〜１４４）と、その基板ステージを介
して基板（Ｗ）を所定の走り面（１３）に沿って移動し
て、基板（Ｗ）上の第２のショット領域を投影光学系
（ＰＬ）の露光フィールド内に設定すると共に、その所
定の計測点で基板（Ｗ）の表面と投影光学系（ＰＬ）の
結像面（１２）とのデフォーカス量を計測して記憶する
第２工程（ステップ１４６、ステップ１４２〜１４３）
と、その所定の計測点で基板（Ｗ）の表面を投影光学系
（ＰＬ）の結像面（１２）に合焦させてその第２のショ
ット領域にマスクパターンを投影露光する第３工程（ス
テップ１４４）と、を有するものである。
【００１１】この場合、その傾斜量は、例えば基板
（Ｗ）上のショット領域のその結像面に対する傾斜角と
ショット領域の間隔とによって算出されるものである。
また、基板（Ｗ）上の複数のショット領域に対してそれ
ら第１工程、第２工程及び第３工程を繰り返して得られ
る複数のそのデフォーカス量より基板（Ｗ）とその基板
ステージとの間の異物の検出を行う（ステップ１４７〜
１４８）ことが望ましい。
（Ｗ）上のショット領域のその結像面に対する傾斜角と
ショット領域の間隔とによって算出されるものである。
また、基板（Ｗ）上の複数のショット領域に対してそれ
ら第１工程、第２工程及び第３工程を繰り返して得られ
る複数のそのデフォーカス量より基板（Ｗ）とその基板
ステージとの間の異物の検出を行う（ステップ１４７〜
１４８）ことが望ましい。
【００１２】また、それら第１工程、第２工程及び第３
工程を繰り返して得られる複数のその傾斜量及びそのデ
フォーカス量より基板（Ｗ）の表面の傾斜量及びデフォ
ーカス量の分布（傾斜分布）を求め、このように求めら
れた分布より基板（Ｗ）とその基板ステージとの間の異
物の位置及び大きさを算出し、このように算出された異
物の位置及び大きさを表示装置に表示してもよい。
工程を繰り返して得られる複数のその傾斜量及びそのデ
フォーカス量より基板（Ｗ）の表面の傾斜量及びデフォ
ーカス量の分布（傾斜分布）を求め、このように求めら
れた分布より基板（Ｗ）とその基板ステージとの間の異
物の位置及び大きさを算出し、このように算出された異
物の位置及び大きさを表示装置に表示してもよい。
【００１３】斯かる本発明の第１の露光方法によれば、
例えば図３（ａ）に示すように、先ず第１工程で、基板
（Ｗ）上の第１のショット領域に露光を行う際に、その
第１のショット領域内の点Ｐが結像面（１２）に合焦さ
れる。次に第２工程において、基板（Ｗ）上の第２のシ
ョット領域に露光を行うために、図３（ａ），（ｂ）に
示すように、基板ステージ（４）を所定の走り面（１
３）に沿って駆動することにより、その第２のショット
領域が露光フィールド内に設定される。この場合、結像
面（１２）に対する走り面（１３）の予め求められてい
る傾斜角をθ、基板ステージ（４）の移動距離をＬとす
ると、基板（Ｗ）の焦点位置はδ（≒Ｌ・θ）だけ変化
している。
例えば図３（ａ）に示すように、先ず第１工程で、基板
（Ｗ）上の第１のショット領域に露光を行う際に、その
第１のショット領域内の点Ｐが結像面（１２）に合焦さ
れる。次に第２工程において、基板（Ｗ）上の第２のシ
ョット領域に露光を行うために、図３（ａ），（ｂ）に
示すように、基板ステージ（４）を所定の走り面（１
３）に沿って駆動することにより、その第２のショット
領域が露光フィールド内に設定される。この場合、結像
面（１２）に対する走り面（１３）の予め求められてい
る傾斜角をθ、基板ステージ（４）の移動距離をＬとす
ると、基板（Ｗ）の焦点位置はδ（≒Ｌ・θ）だけ変化
している。
【００１４】そこで、図３（ｃ）に示すように、基板ス
テージ（４）を介して基板（Ｗ）の焦点位置をδだけ調
整する。これによって、基板（Ｗ）が平坦な場合には基
板（Ｗ）上のその第２のショット領域内の点Ｑは結像面
（１２）に合焦される。しかしながら、図３（ｄ）に示
すように、基板（Ｗ）と基板ステージ（４）との間に異
物（１４）が介在するときには、その点Ｑと結像面（１
２）との間にはデフォーカス量ΔＺが計測される。従っ
て、例えば通常のオートフォーカスセンサを使用してそ
のデフォーカス量ΔＺを計測することにより、基板
（Ｗ）の裏面の異物を検出できることになる。
テージ（４）を介して基板（Ｗ）の焦点位置をδだけ調
整する。これによって、基板（Ｗ）が平坦な場合には基
板（Ｗ）上のその第２のショット領域内の点Ｑは結像面
（１２）に合焦される。しかしながら、図３（ｄ）に示
すように、基板（Ｗ）と基板ステージ（４）との間に異
物（１４）が介在するときには、その点Ｑと結像面（１
２）との間にはデフォーカス量ΔＺが計測される。従っ
て、例えば通常のオートフォーカスセンサを使用してそ
のデフォーカス量ΔＺを計測することにより、基板
（Ｗ）の裏面の異物を検出できることになる。
【００１５】この場合、それら第２工程及び第３工程を
繰り返して得られる複数のデフォーカス量より基板
（Ｗ）の表面の傾斜角の分布を求めると、裏面に大きな
異物がある部分を頂点とするように傾斜角が分布する。
従って、その傾斜角の分布より基板（Ｗ）の裏面の異物
の位置及び大きさが算出できるため、このように算出さ
れた異物の位置及び大きさを表示装置に表示できる。
繰り返して得られる複数のデフォーカス量より基板
（Ｗ）の表面の傾斜角の分布を求めると、裏面に大きな
異物がある部分を頂点とするように傾斜角が分布する。
従って、その傾斜角の分布より基板（Ｗ）の裏面の異物
の位置及び大きさが算出できるため、このように算出さ
れた異物の位置及び大きさを表示装置に表示できる。
【００１６】次に、本発明の第２の露光方法によれば、
第１工程で基板（Ｗ）上の第１のショット領域が結像面
（１２）に平行に設定され、第２工程で基板（Ｗ）の傾
斜角を固定した状態で第２のショット領域が露光フィー
ルドに設定される。この際に、この第２のショット領域
の裏面付近に異物が存在すると、この第２のショット領
域の表面の結像面（１２）に対する所定の傾斜角が検出
される。その第２工程を繰り返すことにより、異物に起
因する基板（Ｗ）の傾斜角の分布が検出される。従っ
て、その傾斜角の分布から逆にその異物の位置及び大き
さが検出できる。この場合、基板（Ｗ）上の傾斜角は通
常のレベリングセンサにより検出できるため、別途専用
の異物検出装置を設ける必要がない。
第１工程で基板（Ｗ）上の第１のショット領域が結像面
（１２）に平行に設定され、第２工程で基板（Ｗ）の傾
斜角を固定した状態で第２のショット領域が露光フィー
ルドに設定される。この際に、この第２のショット領域
の裏面付近に異物が存在すると、この第２のショット領
域の表面の結像面（１２）に対する所定の傾斜角が検出
される。その第２工程を繰り返すことにより、異物に起
因する基板（Ｗ）の傾斜角の分布が検出される。従っ
て、その傾斜角の分布から逆にその異物の位置及び大き
さが検出できる。この場合、基板（Ｗ）上の傾斜角は通
常のレベリングセンサにより検出できるため、別途専用
の異物検出装置を設ける必要がない。
【００１７】次に、本発明の第３の露光方法によれば、
例えば図３（ａ）に示すように、先ず第１工程で、基板
（Ｗ）上の第１のショット領域に露光を行う際に、その
第１のショット領域内の点Ｐが結像面（１２）に合焦さ
れると共に、結像面（１２）に対するショット領域の表
面の傾斜量を計測する。次に、第２工程において、基板
（Ｗ）上の第２のショット領域に露光を行うために、図
３（ａ），（ｂ）に示すように、基板ステージ（４）を
所定の走り面（１３）に沿って駆動することにより、そ
の第２のショット領域が露光フィールド内に設定され
る。この場合、結像面（１２）に対する走り面（１３）
の予め求められている傾斜角をθ、基板ステージ（４）
の移動距離をＬとすると、基板（Ｗ）の焦点位置はδ
（≒Ｌ・θ）だけ変化している。従って、このδを第１
のショット領域において予め計測されている傾斜量θ
と、ショット間における基板ステージ（４）の移動距離
Ｌ（ステップピッチ）とより求めて記憶する。次に、そ
の点Ｑにおけるデフォーカス量（ΔＺ’）を計測し、
（ΔＺ＝ΔＺ’−δ）の計算を行うと、基板（Ｗ）が平
坦な場合にはΔＺ＝０となる。しかしながら、図３
（ｄ）に示すように、基板（Ｗ）と基板ステージ（４）
との間に異物（１４）が介在する場合、その点Ｑと結像
面（１２）との間にはデフォーカス量ΔＺが計測され、
異物が介在していると検出される。
例えば図３（ａ）に示すように、先ず第１工程で、基板
（Ｗ）上の第１のショット領域に露光を行う際に、その
第１のショット領域内の点Ｐが結像面（１２）に合焦さ
れると共に、結像面（１２）に対するショット領域の表
面の傾斜量を計測する。次に、第２工程において、基板
（Ｗ）上の第２のショット領域に露光を行うために、図
３（ａ），（ｂ）に示すように、基板ステージ（４）を
所定の走り面（１３）に沿って駆動することにより、そ
の第２のショット領域が露光フィールド内に設定され
る。この場合、結像面（１２）に対する走り面（１３）
の予め求められている傾斜角をθ、基板ステージ（４）
の移動距離をＬとすると、基板（Ｗ）の焦点位置はδ
（≒Ｌ・θ）だけ変化している。従って、このδを第１
のショット領域において予め計測されている傾斜量θ
と、ショット間における基板ステージ（４）の移動距離
Ｌ（ステップピッチ）とより求めて記憶する。次に、そ
の点Ｑにおけるデフォーカス量（ΔＺ’）を計測し、
（ΔＺ＝ΔＺ’−δ）の計算を行うと、基板（Ｗ）が平
坦な場合にはΔＺ＝０となる。しかしながら、図３
（ｄ）に示すように、基板（Ｗ）と基板ステージ（４）
との間に異物（１４）が介在する場合、その点Ｑと結像
面（１２）との間にはデフォーカス量ΔＺが計測され、
異物が介在していると検出される。
【００１８】この場合、それら第１工程、第２工程及び
第３工程を繰り返して得られる複数のデフォーカス量よ
り基板（Ｗ）の表面のデフォーカス量の分布を求める
と、異物のある所ではそのデフォーカス量が変化する。
従って、そのデフォーカス量の分布より基板（Ｗ）の裏
面の異物が検出できる。更に、それら複数のデフォーカ
ス量の分布に加えて複数の傾斜量の分布をも考慮するこ
とによって、基板（Ｗ）上で隣接するショット領域の境
界部の下にある異物についても位置及び大きさを算出で
きるため、このように算出された異物の位置及び大きさ
を表示装置に表示できる。
第３工程を繰り返して得られる複数のデフォーカス量よ
り基板（Ｗ）の表面のデフォーカス量の分布を求める
と、異物のある所ではそのデフォーカス量が変化する。
従って、そのデフォーカス量の分布より基板（Ｗ）の裏
面の異物が検出できる。更に、それら複数のデフォーカ
ス量の分布に加えて複数の傾斜量の分布をも考慮するこ
とによって、基板（Ｗ）上で隣接するショット領域の境
界部の下にある異物についても位置及び大きさを算出で
きるため、このように算出された異物の位置及び大きさ
を表示装置に表示できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明による露光方法の第
１の実施の形態につき図１〜図４を参照して説明する。
図２は本例で使用される投影露光装置の要部の構成を示
し、この図２において、不図示の光源から露光用の照明
光ＩＬがフライアイレンズ２１に供給されている。照明
光ＩＬとしては、水銀ランプからのｇ線、ｉ線、あるい
はエキシマレーザ光源からの紫外線パルス光等が使用さ
れる。フライアイレンズ２１の射出面の多数の光源像か
らの照明光ＩＬの大部分は、透過率が大きく反射率の小
さなビームスプリッター２２を通過した後、コンデンサ
ーレンズ２３及びミラー２４を経て、レチクルＲのパタ
ーン領域ＰＡを均一な照度分布で落射照明する。レチク
ルＲはレチクルホルダ２５を介してレチクルステージ２
６上に保持され、レチクルステージ２６は所定の範囲内
でレチクルＲの位置決めを行うことができ、レチクルス
テージ２６の２次元的な位置、及び回転角が不図示のレ
ーザ干渉計により計測され、この計測結果が装置全体を
統轄制御する主制御系３０に供給されている。
１の実施の形態につき図１〜図４を参照して説明する。
図２は本例で使用される投影露光装置の要部の構成を示
し、この図２において、不図示の光源から露光用の照明
光ＩＬがフライアイレンズ２１に供給されている。照明
光ＩＬとしては、水銀ランプからのｇ線、ｉ線、あるい
はエキシマレーザ光源からの紫外線パルス光等が使用さ
れる。フライアイレンズ２１の射出面の多数の光源像か
らの照明光ＩＬの大部分は、透過率が大きく反射率の小
さなビームスプリッター２２を通過した後、コンデンサ
ーレンズ２３及びミラー２４を経て、レチクルＲのパタ
ーン領域ＰＡを均一な照度分布で落射照明する。レチク
ルＲはレチクルホルダ２５を介してレチクルステージ２
６上に保持され、レチクルステージ２６は所定の範囲内
でレチクルＲの位置決めを行うことができ、レチクルス
テージ２６の２次元的な位置、及び回転角が不図示のレ
ーザ干渉計により計測され、この計測結果が装置全体を
統轄制御する主制御系３０に供給されている。
【００２０】レチクルＲのパターン領域ＰＡを通過した
照明光ＩＬは、両側テレセントリック（片側テレセント
リックも可）な投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上にパ
ターン領域ＰＡの像を形成する。ウエハＷは、ウエハホ
ルダ１を介して試料台２上に保持され、試料台２は３個
の伸縮自在な支点３Ａ〜３Ｃを介してＺレベリングステ
ージ５上に載置され、Ｚレベリングステージ５はＸＹス
テージ２７上に載置され、ＸＹステージ２７はベース２
８上に載置されている。これらの試料台２、支点３Ａ〜
３Ｃ、Ｚレベリングステージ５、ＸＹステージ２７、及
びベース２８よりウエハステージが構成されている。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２の紙面に平行にＸ軸を、図２の
紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。
照明光ＩＬは、両側テレセントリック（片側テレセント
リックも可）な投影光学系ＰＬを介してウエハＷ上にパ
ターン領域ＰＡの像を形成する。ウエハＷは、ウエハホ
ルダ１を介して試料台２上に保持され、試料台２は３個
の伸縮自在な支点３Ａ〜３Ｃを介してＺレベリングステ
ージ５上に載置され、Ｚレベリングステージ５はＸＹス
テージ２７上に載置され、ＸＹステージ２７はベース２
８上に載置されている。これらの試料台２、支点３Ａ〜
３Ｃ、Ｚレベリングステージ５、ＸＹステージ２７、及
びベース２８よりウエハステージが構成されている。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２の紙面に平行にＸ軸を、図２の
紙面に垂直にＹ軸を取って説明する。
【００２１】試料台２上のウエハホルダ１の近傍に基準
マーク部材８が埋め込まれ、基準マーク部材８の表面の
高さはウエハＷの表面とほぼ等しくなるように設定され
ている。基準マーク部材８はガラス基板よりなり、基準
マーク部材８の表面の遮光膜内に透過性の基準マークが
形成されている。更に、試料台２の端部にＸ軸用の移動
鏡１０Ｘ、及びＹ軸用の移動鏡（不図示）が固定されて
いる。それらの移動鏡に対向するようにＸ軸用のレーザ
干渉計１１Ｘ、及びＹ軸用のレーザ干渉計（不図示）が
配置され、これらのレーザ干渉計により試料台２の２次
元の座標（Ｘ，Ｙ）が常時例えば０．０１μｍ程度の分
解能で検出される。
マーク部材８が埋め込まれ、基準マーク部材８の表面の
高さはウエハＷの表面とほぼ等しくなるように設定され
ている。基準マーク部材８はガラス基板よりなり、基準
マーク部材８の表面の遮光膜内に透過性の基準マークが
形成されている。更に、試料台２の端部にＸ軸用の移動
鏡１０Ｘ、及びＹ軸用の移動鏡（不図示）が固定されて
いる。それらの移動鏡に対向するようにＸ軸用のレーザ
干渉計１１Ｘ、及びＹ軸用のレーザ干渉計（不図示）が
配置され、これらのレーザ干渉計により試料台２の２次
元の座標（Ｘ，Ｙ）が常時例えば０．０１μｍ程度の分
解能で検出される。
【００２２】また、３個の支点３Ａ〜３Ｃは、例えばカ
ム機構で球体をＺ方向に上下させる機構、又はピエゾ素
子等の伸縮可能な駆動素子から構成され、３個の支点３
Ａ〜３Ｃを同時に同じ量だけ伸縮することによりＺレベ
リングステージ５に対して試料台２をＺ方向に所望の量
だけ変位できるようになっている。更に、３個の支点３
Ａ〜３Ｃの伸縮量を異ならしめることにより、Ｚレベリ
ングステージ５に対して試料台２を２次元的に所望の角
度だけ傾斜できるようになっている。この場合、予めそ
れら３個の支点３Ａ〜３Ｃの伸縮量と、試料台２のＺ方
向への変位量及び傾斜角との関係が求められている。
ム機構で球体をＺ方向に上下させる機構、又はピエゾ素
子等の伸縮可能な駆動素子から構成され、３個の支点３
Ａ〜３Ｃを同時に同じ量だけ伸縮することによりＺレベ
リングステージ５に対して試料台２をＺ方向に所望の量
だけ変位できるようになっている。更に、３個の支点３
Ａ〜３Ｃの伸縮量を異ならしめることにより、Ｚレベリ
ングステージ５に対して試料台２を２次元的に所望の角
度だけ傾斜できるようになっている。この場合、予めそ
れら３個の支点３Ａ〜３Ｃの伸縮量と、試料台２のＺ方
向への変位量及び傾斜角との関係が求められている。
【００２３】図２において、ＸＹステージ２７はベース
２８上にＸ方向及びＹ方向に移動自在に載置され、レー
ザ干渉計１１Ｘ、及びＹ軸用のレーザ干渉計（不図示）
で計測された試料台２の２次元座標（Ｘ，Ｙ）を示す位
置情報Ｓ２、及び３個の支点３Ａ〜３Ｃの伸縮量を示す
高さ情報Ｓ３がステージ駆動系２９に供給されている。
ステージ駆動系２９は、主制御系３０からの制御情報Ｓ
１、及び位置情報Ｓ２に基づいて、ＸＹステージ２７の
Ｘ方向、Ｙ方向への位置を制御すると共に、その制御情
報Ｓ１、位置情報Ｓ２及び高さ情報Ｓ３に基づいて試料
台２のＺ方向の位置（焦点位置）及び傾斜角を制御す
る。
２８上にＸ方向及びＹ方向に移動自在に載置され、レー
ザ干渉計１１Ｘ、及びＹ軸用のレーザ干渉計（不図示）
で計測された試料台２の２次元座標（Ｘ，Ｙ）を示す位
置情報Ｓ２、及び３個の支点３Ａ〜３Ｃの伸縮量を示す
高さ情報Ｓ３がステージ駆動系２９に供給されている。
ステージ駆動系２９は、主制御系３０からの制御情報Ｓ
１、及び位置情報Ｓ２に基づいて、ＸＹステージ２７の
Ｘ方向、Ｙ方向への位置を制御すると共に、その制御情
報Ｓ１、位置情報Ｓ２及び高さ情報Ｓ３に基づいて試料
台２のＺ方向の位置（焦点位置）及び傾斜角を制御す
る。
【００２４】また、図２においてウエハホルダ１、試料
台２、支点３Ａ〜３Ｃ、及びＺレベリングステージ５よ
りなる部材を、図３（ａ）に示すステージ系４とする
と、図２のＸＹステージ２７を駆動してこのステージ系
４を介してウエハＷをＸ方向に駆動する際には、ステー
ジ系４は実質的に走り面１３に沿って移動することにな
る。そして、投影光学系ＰＬの結像面を図３（ａ）に示
す結像面１２とすると、この結像面１２に対してその走
り面１３がなす角度θは予め求められて、主制御系３０
内の記憶部に記憶されている。同様に、ＸＹステージ２
７を駆動してそのステージ系４を介してウエハＷをＹ方
向に駆動する際のステージ系４の走り面が、その結像面
１２に対してなす角度も主制御系３０内の記憶部に記憶
されている。
台２、支点３Ａ〜３Ｃ、及びＺレベリングステージ５よ
りなる部材を、図３（ａ）に示すステージ系４とする
と、図２のＸＹステージ２７を駆動してこのステージ系
４を介してウエハＷをＸ方向に駆動する際には、ステー
ジ系４は実質的に走り面１３に沿って移動することにな
る。そして、投影光学系ＰＬの結像面を図３（ａ）に示
す結像面１２とすると、この結像面１２に対してその走
り面１３がなす角度θは予め求められて、主制御系３０
内の記憶部に記憶されている。同様に、ＸＹステージ２
７を駆動してそのステージ系４を介してウエハＷをＹ方
向に駆動する際のステージ系４の走り面が、その結像面
１２に対してなす角度も主制御系３０内の記憶部に記憶
されている。
【００２５】図２に戻り、本例ではレチクルＲのウエハ
ステージに対する位置合わせを行うための所謂イメージ
ング・スリット・センサ方式（以下、「ＩＳＳ方式」と
呼ぶ）のアライメントセンサが設けられている。本例の
ＩＳＳ方式の照明系において、光源３１は露光用の照明
光ＩＬの波長と同一か、又はその近傍の波長の照明光Ｉ
Ｅを発生する。この照明光ＩＥはレンズ３２、光ガイド
３３を介して試料台２の内部の基準マーク部材８の底部
に送られる。光ガイド３３から射出された照明光ＩＥ
は、レンズ３４によって集光され、ミラー３５で反射さ
れて基準マーク部材８上の基準マークを下側から照明す
る。その基準マークの投影光学系ＰＬを介した像は、そ
れぞれレチクルＲに設けられたアライメントマークの近
傍に結像する。
ステージに対する位置合わせを行うための所謂イメージ
ング・スリット・センサ方式（以下、「ＩＳＳ方式」と
呼ぶ）のアライメントセンサが設けられている。本例の
ＩＳＳ方式の照明系において、光源３１は露光用の照明
光ＩＬの波長と同一か、又はその近傍の波長の照明光Ｉ
Ｅを発生する。この照明光ＩＥはレンズ３２、光ガイド
３３を介して試料台２の内部の基準マーク部材８の底部
に送られる。光ガイド３３から射出された照明光ＩＥ
は、レンズ３４によって集光され、ミラー３５で反射さ
れて基準マーク部材８上の基準マークを下側から照明す
る。その基準マークの投影光学系ＰＬを介した像は、そ
れぞれレチクルＲに設けられたアライメントマークの近
傍に結像する。
【００２６】このとき、例えばレチクルＲのＹ方向の位
置を検出するために、主制御系３０はＸＹステージ２７
をＹ方向に駆動することによって、Ｙ軸のアライメント
マーク３６ＹとＹ軸の基準マークとを相対走査させる。
そのアライメントマーク３６Ｙを透過した照明光ＩＥ
は、ミラー２４、コンデンサーレンズ２３を経てビーム
スプリッター２２に入射し、ビームスプリッター２２で
反射された光が光電検出器３７で受光される。光電検出
器３７からの光電信号Ｓｉ、及びレーザ干渉計１１Ｘ等
からの位置情報Ｓ２がＩＳＳ処理回路３８に供給され
る。この場合、基準マークの共役像がアライメントマー
ク３６Ｙと重なるときに光電信号Ｓｉが最大となること
を利用して、ＩＳＳ処理回路３８では光電信号Ｓｉが最
大となるときの試料台２のＹ座標、即ちレチクルＲの中
心のＹ座標を求めて主制御系３０に供給する。
置を検出するために、主制御系３０はＸＹステージ２７
をＹ方向に駆動することによって、Ｙ軸のアライメント
マーク３６ＹとＹ軸の基準マークとを相対走査させる。
そのアライメントマーク３６Ｙを透過した照明光ＩＥ
は、ミラー２４、コンデンサーレンズ２３を経てビーム
スプリッター２２に入射し、ビームスプリッター２２で
反射された光が光電検出器３７で受光される。光電検出
器３７からの光電信号Ｓｉ、及びレーザ干渉計１１Ｘ等
からの位置情報Ｓ２がＩＳＳ処理回路３８に供給され
る。この場合、基準マークの共役像がアライメントマー
ク３６Ｙと重なるときに光電信号Ｓｉが最大となること
を利用して、ＩＳＳ処理回路３８では光電信号Ｓｉが最
大となるときの試料台２のＹ座標、即ちレチクルＲの中
心のＹ座標を求めて主制御系３０に供給する。
【００２７】同様に、Ｘ軸のアライメントマーク３６Ｘ
とＸ軸の基準マークとをＸ方向に走査走査した状態で、
光電検出器３７からの光電信号Ｓｉと位置情報Ｓ２とを
モニタすることにより、ＩＳＳ処理回路３８でレチクル
Ｒの中心のＸ座標が検出されて主制御系３０に供給され
る。主制御系３０は、必要に応じて不図示のレチクル駆
動系を介してレチクルステージ２６の位置を制御するこ
とにより、レチクルＲの位置を調整する。
とＸ軸の基準マークとをＸ方向に走査走査した状態で、
光電検出器３７からの光電信号Ｓｉと位置情報Ｓ２とを
モニタすることにより、ＩＳＳ処理回路３８でレチクル
Ｒの中心のＸ座標が検出されて主制御系３０に供給され
る。主制御系３０は、必要に応じて不図示のレチクル駆
動系を介してレチクルステージ２６の位置を制御するこ
とにより、レチクルＲの位置を調整する。
【００２８】また、本例の投影露光装置は、ウエハＷ上
の位置合わせ用のマーク（ウエハマーク）の位置を検出
するためのオフ・アクシス方式のアライメントセンサを
備えている。このアライメントセンサの詳細な構成につ
いては特開昭６２−１７１１２５号公報に開示されてい
るのでここでは簡単に説明する。そのアライメントセン
サは、投影光学系ＰＬの側面に配置されたアライメント
光学系３９、２次元ＣＣＤ等の撮像素子４０及び信号処
理回路４１より構成されている。
の位置合わせ用のマーク（ウエハマーク）の位置を検出
するためのオフ・アクシス方式のアライメントセンサを
備えている。このアライメントセンサの詳細な構成につ
いては特開昭６２−１７１１２５号公報に開示されてい
るのでここでは簡単に説明する。そのアライメントセン
サは、投影光学系ＰＬの側面に配置されたアライメント
光学系３９、２次元ＣＣＤ等の撮像素子４０及び信号処
理回路４１より構成されている。
【００２９】アライメント光学系３９の光軸は投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸから所定の距離だけＸ方向に離れ、ア
ライメント光学系３９は照明光としてある帯域幅を持つ
ブロードな波長分布の照明光をウエハＷ上に照射する。
この場合、ウエハＷ上のウエハマークからの反射光は再
びアライメント光学系３９に入射し、そのウエハマーク
の像はアライメント光学系３９中に設けられている指標
板の下面に結像する。そして、そのウエハマークの像、
及び指標板に形成された指標マークの像が、アライメン
ト光学系３９に装着された撮像素子４０の撮像面に重畳
して結像される。撮像素子４０からの撮像信号Ｓｆ、及
びレーザ干渉計１１Ｘ等からの位置情報Ｓ２が信号処理
回路４１に供給され、信号処理回路４１ではそのウエハ
マークの座標（Ｘ，Ｙ）を求めて主制御系３０に供給す
る。このようにして求められた座標に基づいて、ウエハ
Ｗの各ショット領域の位置決めが行われる。
系ＰＬの光軸ＡＸから所定の距離だけＸ方向に離れ、ア
ライメント光学系３９は照明光としてある帯域幅を持つ
ブロードな波長分布の照明光をウエハＷ上に照射する。
この場合、ウエハＷ上のウエハマークからの反射光は再
びアライメント光学系３９に入射し、そのウエハマーク
の像はアライメント光学系３９中に設けられている指標
板の下面に結像する。そして、そのウエハマークの像、
及び指標板に形成された指標マークの像が、アライメン
ト光学系３９に装着された撮像素子４０の撮像面に重畳
して結像される。撮像素子４０からの撮像信号Ｓｆ、及
びレーザ干渉計１１Ｘ等からの位置情報Ｓ２が信号処理
回路４１に供給され、信号処理回路４１ではそのウエハ
マークの座標（Ｘ，Ｙ）を求めて主制御系３０に供給す
る。このようにして求められた座標に基づいて、ウエハ
Ｗの各ショット領域の位置決めが行われる。
【００３０】さて、次に本例の投影露光装置に組み込ま
れている斜入射方式のオートフォーカスセンサ（以下、
「ＡＦセンサ」という）の構成について説明する。本例
の斜入射方式のＡＦセンサは、照射光学系４２、受光光
学系４７、及びＡＦ信号処理回路５２より構成されてい
る。照射光学系４２において、投光器４３からウエハＷ
に塗布されている感光材料（フォトレジスト等）を感光
させない波長帯の検出光（例えば赤外光等）が射出され
る。この投光器４３中には送光用のスリット板が設けら
れ、このスリット板中のスリットを通過した検出光が、
平行平板ガラス（プレーンパラレル）４５、及び集光レ
ンズ４６を通って、ウエハＷ上の計測点７上にスリット
像として照射される。この計測点７は、本例では投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸとウエハＷの表面とが交差する点に
位置する。
れている斜入射方式のオートフォーカスセンサ（以下、
「ＡＦセンサ」という）の構成について説明する。本例
の斜入射方式のＡＦセンサは、照射光学系４２、受光光
学系４７、及びＡＦ信号処理回路５２より構成されてい
る。照射光学系４２において、投光器４３からウエハＷ
に塗布されている感光材料（フォトレジスト等）を感光
させない波長帯の検出光（例えば赤外光等）が射出され
る。この投光器４３中には送光用のスリット板が設けら
れ、このスリット板中のスリットを通過した検出光が、
平行平板ガラス（プレーンパラレル）４５、及び集光レ
ンズ４６を通って、ウエハＷ上の計測点７上にスリット
像として照射される。この計測点７は、本例では投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸとウエハＷの表面とが交差する点に
位置する。
【００３１】そして、平行平板ガラス４５は投光器４３
内の送光用のスリット板の近傍に配置されている。更に
平行平板ガラス４５は図２の紙面と垂直なＹ方向、及び
図２の紙面に平行な方向にそれぞれ回転軸を有し、これ
らの回転軸を中心に微小量回転できるようになってい
る。駆動部４４は平行平板ガラス４５を２つの回転軸の
回りにそれぞれ所定の角度範囲内で回転させる。この回
転によってウエハＷ上のスリット像の結像位置、即ち焦
点位置の計測点７はウエハＷの表面に沿ってほぼＸ方向
及びＹ方向に変位する。
内の送光用のスリット板の近傍に配置されている。更に
平行平板ガラス４５は図２の紙面と垂直なＹ方向、及び
図２の紙面に平行な方向にそれぞれ回転軸を有し、これ
らの回転軸を中心に微小量回転できるようになってい
る。駆動部４４は平行平板ガラス４５を２つの回転軸の
回りにそれぞれ所定の角度範囲内で回転させる。この回
転によってウエハＷ上のスリット像の結像位置、即ち焦
点位置の計測点７はウエハＷの表面に沿ってほぼＸ方向
及びＹ方向に変位する。
【００３２】ウエハＷ上の計測点７で反射された検出光
（反射光）は、受光光学系４７において、集光レンズ４
８、及び平行平板ガラス４９を通って受光器５０に受光
される。この受光器５０中には受光用スリット板が設け
られており、この受光用スリット板のスリットを通過し
た光が光電検出される。また、平行平板ガラス４９もＹ
方向に平行な回転軸を有し、駆動部５１によって平行平
板ガラス４９を所定の角度範囲内で回転できるようにな
っている。平行平板ガラス４９の回転により、受光器５
０における反射光の受光位置が調整できる。この反射光
の受光位置の調整方向は、ウエハＷがＺ方向に変位した
ときの受光位置の変位方向に合致し、ウエハＷ上の計測
点７のＺ方向の位置（焦点位置）が、投影光学系ＰＬの
結像面に合致している状態で、受光器５０内での受光位
置が検出中心となるように平行平板ガラス４９の回転角
が調整される。
（反射光）は、受光光学系４７において、集光レンズ４
８、及び平行平板ガラス４９を通って受光器５０に受光
される。この受光器５０中には受光用スリット板が設け
られており、この受光用スリット板のスリットを通過し
た光が光電検出される。また、平行平板ガラス４９もＹ
方向に平行な回転軸を有し、駆動部５１によって平行平
板ガラス４９を所定の角度範囲内で回転できるようにな
っている。平行平板ガラス４９の回転により、受光器５
０における反射光の受光位置が調整できる。この反射光
の受光位置の調整方向は、ウエハＷがＺ方向に変位した
ときの受光位置の変位方向に合致し、ウエハＷ上の計測
点７のＺ方向の位置（焦点位置）が、投影光学系ＰＬの
結像面に合致している状態で、受光器５０内での受光位
置が検出中心となるように平行平板ガラス４９の回転角
が調整される。
【００３３】受光器５０からはウエハＷ上の計測点７で
の焦点位置の結像面からのデフォーカス量（ずれ量）に
対応する焦点信号Ｓａが出力され、この焦点信号Ｓａ、
及びレーザ干渉計１０Ｘ等からの位置情報Ｓ２が信号処
理回路５２に供給される。信号処理回路５２は、ウエハ
Ｗ上の計測点７での結像面に対するデフォーカス量を検
出して主制御系３０に供給する。主制御系３０は、その
デフォーカス量が０になるようにオートフォーカス方式
で、ステージ駆動系２９を介して試料台２のＺ方向の位
置を制御する。この場合、試料台２の傾斜角は、予め試
料台２上に保持された平坦なウエハの表面が投影光学系
ＰＬの結像面に平行になるような傾斜角に設定され、且
つＸＹステージ２７が移動する際や試料台２の焦点位置
が変化する場合でもその傾斜角は変化しないものとす
る。
の焦点位置の結像面からのデフォーカス量（ずれ量）に
対応する焦点信号Ｓａが出力され、この焦点信号Ｓａ、
及びレーザ干渉計１０Ｘ等からの位置情報Ｓ２が信号処
理回路５２に供給される。信号処理回路５２は、ウエハ
Ｗ上の計測点７での結像面に対するデフォーカス量を検
出して主制御系３０に供給する。主制御系３０は、その
デフォーカス量が０になるようにオートフォーカス方式
で、ステージ駆動系２９を介して試料台２のＺ方向の位
置を制御する。この場合、試料台２の傾斜角は、予め試
料台２上に保持された平坦なウエハの表面が投影光学系
ＰＬの結像面に平行になるような傾斜角に設定され、且
つＸＹステージ２７が移動する際や試料台２の焦点位置
が変化する場合でもその傾斜角は変化しないものとす
る。
【００３４】次に、図１のフローチャートを参照して本
例の露光動作につき説明する。先ず、図１のステップ１
０１において、１ロット内の先頭のウエハＷを図２の投
影露光装置のウエハステージ上に搬送し、そのウエハＷ
をウエハホルダ１上に固定する。その後、アライメント
光学系３９を有するオフ・アクシス方式のアライメント
センサを使用して、ウエハＷ上の所定個数のショット領
域の配列座標を計測し、この計測結果に基づいてウエハ
Ｗ上の全部のショット領域の正確な配列座標を求める。
この工程はウエハ・アライメント工程として周知である
ため、ここでは詳細な説明を省略する。
例の露光動作につき説明する。先ず、図１のステップ１
０１において、１ロット内の先頭のウエハＷを図２の投
影露光装置のウエハステージ上に搬送し、そのウエハＷ
をウエハホルダ１上に固定する。その後、アライメント
光学系３９を有するオフ・アクシス方式のアライメント
センサを使用して、ウエハＷ上の所定個数のショット領
域の配列座標を計測し、この計測結果に基づいてウエハ
Ｗ上の全部のショット領域の正確な配列座標を求める。
この工程はウエハ・アライメント工程として周知である
ため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００３５】次に、ステップ１０２において、そのよう
に求められた配列座標に基づいてＸＹステージ２７をＸ
方向、Ｙ方向に駆動して、ウエハＷ上の露光対象のショ
ット領域の中心を投影光学系ＰＬの露光フィールド内の
中心（光軸ＡＸ上）の露光位置に位置決めする。それに
続くステップ１０３において、照射光学系４２、受光光
学系４７、及びＡＦ信号処理回路５２よりなるＡＦセン
サを用いて、そのショット領域の中心の焦点位置を計測
する。この計測結果は、投影光学系ＰＬの結像面の位置
（合焦位置）に対するデフォーカス量であり、このデフ
ォーカス量が当該ショット領域の配列座標と共に、主制
御系３０内の記憶部に記憶される。そして、このデフォ
ーカス量が０になるように、Ｚレベリングステージ５上
の３個の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハＷの合焦が行わ
れる。
に求められた配列座標に基づいてＸＹステージ２７をＸ
方向、Ｙ方向に駆動して、ウエハＷ上の露光対象のショ
ット領域の中心を投影光学系ＰＬの露光フィールド内の
中心（光軸ＡＸ上）の露光位置に位置決めする。それに
続くステップ１０３において、照射光学系４２、受光光
学系４７、及びＡＦ信号処理回路５２よりなるＡＦセン
サを用いて、そのショット領域の中心の焦点位置を計測
する。この計測結果は、投影光学系ＰＬの結像面の位置
（合焦位置）に対するデフォーカス量であり、このデフ
ォーカス量が当該ショット領域の配列座標と共に、主制
御系３０内の記憶部に記憶される。そして、このデフォ
ーカス量が０になるように、Ｚレベリングステージ５上
の３個の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハＷの合焦が行わ
れる。
【００３６】その後、ステップ１０４でそのショット領
域にレチクルＲのパターン像が投影露光される。次に、
ステップ１０５で主制御系３０は、ウエハＷ上の全部の
ショット領域への露光が終了したかどうか判定する。こ
のとき露光が終了していない場合は、ステップ１０６に
移行して、ＸＹステージ２７を駆動して、次に露光対象
とするショット領域を露光フィールド内の露光位置に向
けてステッピング駆動する。これと並行して、結像面と
ウエハステージの走り面とがそのステッピング方向でな
す角度に応じて生ずるウエハＷの焦点位置（高さ）の変
化を相殺するように、Ｚレベリングステージ５上の３個
の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハＷの焦点位置が補正さ
れる。
域にレチクルＲのパターン像が投影露光される。次に、
ステップ１０５で主制御系３０は、ウエハＷ上の全部の
ショット領域への露光が終了したかどうか判定する。こ
のとき露光が終了していない場合は、ステップ１０６に
移行して、ＸＹステージ２７を駆動して、次に露光対象
とするショット領域を露光フィールド内の露光位置に向
けてステッピング駆動する。これと並行して、結像面と
ウエハステージの走り面とがそのステッピング方向でな
す角度に応じて生ずるウエハＷの焦点位置（高さ）の変
化を相殺するように、Ｚレベリングステージ５上の３個
の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハＷの焦点位置が補正さ
れる。
【００３７】このステップ１０６の最初の状態を図３
（ａ）の状態とする。図３（ａ）において、直前に露光
されたショット領域の中心の点Ｐが投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸ上に位置し、その点Ｐの焦点位置が投影光学系Ｐ
Ｌの結像面１２に合焦されている。そして、点Ｐから、
次に露光対象とするショット領域の中心の点Ｑへの間隔
をＸ方向にＬであるとする。また、ウエハＷが載置され
るステージ系４のＸ方向に対する走り面１３が、結像面
１２に対してなす角度をθ［ｒａｄ］とする。なお、走
り面１３を基準として、走り面１３に対して結像面１２
が角度θで傾斜している場合も同様である。この場合、
図３（ａ）の状態からステージ系４を走り面１３に沿っ
てＸ方向に間隔Ｌだけ駆動して、図３（ｂ）に示すよう
に点Ｑが投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上、即ち露光位置に
達すると、ウエハＷの焦点位置（高さ）は次式で表され
るδだけ変化する。
（ａ）の状態とする。図３（ａ）において、直前に露光
されたショット領域の中心の点Ｐが投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸ上に位置し、その点Ｐの焦点位置が投影光学系Ｐ
Ｌの結像面１２に合焦されている。そして、点Ｐから、
次に露光対象とするショット領域の中心の点Ｑへの間隔
をＸ方向にＬであるとする。また、ウエハＷが載置され
るステージ系４のＸ方向に対する走り面１３が、結像面
１２に対してなす角度をθ［ｒａｄ］とする。なお、走
り面１３を基準として、走り面１３に対して結像面１２
が角度θで傾斜している場合も同様である。この場合、
図３（ａ）の状態からステージ系４を走り面１３に沿っ
てＸ方向に間隔Ｌだけ駆動して、図３（ｂ）に示すよう
に点Ｑが投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上、即ち露光位置に
達すると、ウエハＷの焦点位置（高さ）は次式で表され
るδだけ変化する。
【００３８】δ≒Ｌ・θ （１） そこで、そのステッピング駆動と並行して、ウエハＷの
焦点位置をそのδ分だけ変化させると、ウエハＷが平坦
な場合には、図３（ｃ）に示すようにその点Ｑは結像面
１２に合焦される。しかしながら、図３（ｄ）に示すよ
うに、その点Ｑの裏面とステージ系４との間にレジスト
残滓等の異物１４が存在するときには、点Ｑの焦点位置
とその結像面１２との間にはほぼその異物１４の高さに
等しいデフォーカス量ΔＺが残存する。本例では後述の
ように、各ショット領域毎にそのデフォーカス量ΔＺを
計測することにより、ウエハＷの裏面の異物の位置、及
び大きさを求める。
焦点位置をそのδ分だけ変化させると、ウエハＷが平坦
な場合には、図３（ｃ）に示すようにその点Ｑは結像面
１２に合焦される。しかしながら、図３（ｄ）に示すよ
うに、その点Ｑの裏面とステージ系４との間にレジスト
残滓等の異物１４が存在するときには、点Ｑの焦点位置
とその結像面１２との間にはほぼその異物１４の高さに
等しいデフォーカス量ΔＺが残存する。本例では後述の
ように、各ショット領域毎にそのデフォーカス量ΔＺを
計測することにより、ウエハＷの裏面の異物の位置、及
び大きさを求める。
【００３９】即ち、ステップ１０６に続いて動作はステ
ップ１０２に戻り、ＸＹステージ２７をＸ方向、Ｙ方向
に微動することにより、ウエハＷ上の露光対象のショッ
ト領域の中心が露光位置に位置決めされ、それに続くス
テップ１０３において、ＡＦセンサを用いて、そのショ
ット領域の中心の結像面に対するデフォーカス量が検出
され、このデフォーカス量が当該ショット領域の配列座
標と共に、主制御系３０内の記憶部に記憶される。そし
て、このデフォーカス量が０になるように、Ｚレベリン
グステージ５上の３個の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハ
Ｗの合焦が行われ、その次のステップ１０４でそのショ
ット領域にレチクルＲのパターン像が投影露光される。
以下、ウエハＷ上の未露光のショット領域に対してステ
ップ１０６、ステップ１０２〜１０４が繰り返して実行
され、各ショット領域のデフォーカス量（図３（ｄ）の
デフォーカス量ΔＺに相当する量）が記憶される。
ップ１０２に戻り、ＸＹステージ２７をＸ方向、Ｙ方向
に微動することにより、ウエハＷ上の露光対象のショッ
ト領域の中心が露光位置に位置決めされ、それに続くス
テップ１０３において、ＡＦセンサを用いて、そのショ
ット領域の中心の結像面に対するデフォーカス量が検出
され、このデフォーカス量が当該ショット領域の配列座
標と共に、主制御系３０内の記憶部に記憶される。そし
て、このデフォーカス量が０になるように、Ｚレベリン
グステージ５上の３個の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハ
Ｗの合焦が行われ、その次のステップ１０４でそのショ
ット領域にレチクルＲのパターン像が投影露光される。
以下、ウエハＷ上の未露光のショット領域に対してステ
ップ１０６、ステップ１０２〜１０４が繰り返して実行
され、各ショット領域のデフォーカス量（図３（ｄ）の
デフォーカス量ΔＺに相当する量）が記憶される。
【００４０】最終的に、ステップ１０５で全ショット領
域への露光終了と判断された場合は、ステップ１０７に
移行して、主制御系３０は、ステップ１０３で記憶され
た各ショット領域のデフォーカス量の分布に基づいてウ
エハＷの表面の凹凸の分布を求める。その後、主制御系
３０は、その凹凸の分布よりウエハＷの裏面の異物の位
置、及び大きさを判定し（ステップ１０８）、不図示の
ＣＲＴディスプレイにその異物の位置及び大きさを表示
する（ステップ１０９）。なお、ステップ１０７におい
て主制御系３０は、記憶された各ショット領域の配列座
標及びデフォーカス量を不図示のホストコンピュータに
供給し、このホストコンピュータ側でステップ１０７〜
１０９の異物検出処理を行ってもよい。
域への露光終了と判断された場合は、ステップ１０７に
移行して、主制御系３０は、ステップ１０３で記憶され
た各ショット領域のデフォーカス量の分布に基づいてウ
エハＷの表面の凹凸の分布を求める。その後、主制御系
３０は、その凹凸の分布よりウエハＷの裏面の異物の位
置、及び大きさを判定し（ステップ１０８）、不図示の
ＣＲＴディスプレイにその異物の位置及び大きさを表示
する（ステップ１０９）。なお、ステップ１０７におい
て主制御系３０は、記憶された各ショット領域の配列座
標及びデフォーカス量を不図示のホストコンピュータに
供給し、このホストコンピュータ側でステップ１０７〜
１０９の異物検出処理を行ってもよい。
【００４１】ここで、ステップ１０７〜１０９の動作に
つき図４を参照して具体的に説明する。先ず、図４
（ａ）は、ウエハＷ上の各ショット領域の配列の一例、
及びこれらショット領域で検出されたデフォーカス量の
一例を示す。図４（ａ）において、ウエハＷの表面はＸ
方向に４列でＹ方向に４行のショット領域に分割され、
例えば１列目で４行目のショット領域をショット領域Ｅ
（１，４）と呼ぶように、ｉ列でｊ行（ｉ＝１〜４；ｊ
＝１〜４）目のショット領域をショット領域Ｅ（ｉ，
ｊ）と呼んでいる。また、各ショット領域内の数値がス
テップ１０３で記憶されたデフォーカス量［μｍ］を表
し、各ショット領域間の矢印は露光順序を表している。
例えばショット領域Ｅ（２，４）でのデフォーカス量は
０．５μｍである。
つき図４を参照して具体的に説明する。先ず、図４
（ａ）は、ウエハＷ上の各ショット領域の配列の一例、
及びこれらショット領域で検出されたデフォーカス量の
一例を示す。図４（ａ）において、ウエハＷの表面はＸ
方向に４列でＹ方向に４行のショット領域に分割され、
例えば１列目で４行目のショット領域をショット領域Ｅ
（１，４）と呼ぶように、ｉ列でｊ行（ｉ＝１〜４；ｊ
＝１〜４）目のショット領域をショット領域Ｅ（ｉ，
ｊ）と呼んでいる。また、各ショット領域内の数値がス
テップ１０３で記憶されたデフォーカス量［μｍ］を表
し、各ショット領域間の矢印は露光順序を表している。
例えばショット領域Ｅ（２，４）でのデフォーカス量は
０．５μｍである。
【００４２】但し、図４（ａ）のデフォーカス量はそれ
ぞれ直前のショット領域でのデフォーカス量を０に修正
した後での計測値を示すため、実際のウエハＷ上の各シ
ョット領域の中心での凹凸量の分布を求めるためには、
計測順にそれらのデフォーカス量を積算する必要があ
る。図４（ｂ）は、図４（ａ）のデフォーカス量を計測
順に積算した結果を示し、図４（ｂ）の各ショット領域
内の数値はウエハＷの実際の凹凸量［μｍ］を示してい
る。ここで、本例では異物として認識する凹凸量の閾値
ΔＺmin を設定する。その閾値ΔＺmin を例えば０．５
μｍと設定すると、図４（ｂ）ではショット領域Ｅ
（２，４）及びＥ（２，３）での凹凸量が共に０．５μ
ｍとなりその閾値ΔＺmin に達しているため、それらの
ショット領域Ｅ（２，４）及びＥ（２，３）の内部の裏
面、又はそれらのショット領域の境界部にほぼ０．５μ
ｍ以上の異物が存在すると判定される。また、その凹凸
量の閾値ΔＺmin を複数段階で設定して、異物を大きさ
別にランク分けしてもよい。
ぞれ直前のショット領域でのデフォーカス量を０に修正
した後での計測値を示すため、実際のウエハＷ上の各シ
ョット領域の中心での凹凸量の分布を求めるためには、
計測順にそれらのデフォーカス量を積算する必要があ
る。図４（ｂ）は、図４（ａ）のデフォーカス量を計測
順に積算した結果を示し、図４（ｂ）の各ショット領域
内の数値はウエハＷの実際の凹凸量［μｍ］を示してい
る。ここで、本例では異物として認識する凹凸量の閾値
ΔＺmin を設定する。その閾値ΔＺmin を例えば０．５
μｍと設定すると、図４（ｂ）ではショット領域Ｅ
（２，４）及びＥ（２，３）での凹凸量が共に０．５μ
ｍとなりその閾値ΔＺmin に達しているため、それらの
ショット領域Ｅ（２，４）及びＥ（２，３）の内部の裏
面、又はそれらのショット領域の境界部にほぼ０．５μ
ｍ以上の異物が存在すると判定される。また、その凹凸
量の閾値ΔＺmin を複数段階で設定して、異物を大きさ
別にランク分けしてもよい。
【００４３】そして、例えば図４（ｂ）の各ショット領
域毎の凹凸量の分布、又は各ショット領域毎に存在する
異物のランクを示す表示がＣＲＴディスプレイに表示さ
れる。なお、ステップ１０７〜１０９までの動作を図２
の主制御系３０で行う場合には、各ウエハ毎の異物の情
報をホストコンピュータに出力して、オンラインで異物
の管理を行ってもよい。その後、例えば所定の許容値を
超える大きさの異物が検出されたショット領域について
は、製造されるチップパターンが不良品となる確率が高
いため、例えばその後の露光工程ではそのショット領域
への露光を省く等の措置を取ることができる。これによ
って、無駄な露光を省くことができる。
域毎の凹凸量の分布、又は各ショット領域毎に存在する
異物のランクを示す表示がＣＲＴディスプレイに表示さ
れる。なお、ステップ１０７〜１０９までの動作を図２
の主制御系３０で行う場合には、各ウエハ毎の異物の情
報をホストコンピュータに出力して、オンラインで異物
の管理を行ってもよい。その後、例えば所定の許容値を
超える大きさの異物が検出されたショット領域について
は、製造されるチップパターンが不良品となる確率が高
いため、例えばその後の露光工程ではそのショット領域
への露光を省く等の措置を取ることができる。これによ
って、無駄な露光を省くことができる。
【００４４】その後、ステップ１１０で露光の終わった
ウエハＷの搬出（アンロード）が行われ、ステップ１１
１で１ロット内の全ウエハへの露光が終了したかどうか
が判定され、未露光のウエハが残っているときにはステ
ップ１０１〜１１０が繰り返して実行される。そして、
ステップ１１１で全ウエハへの露光が終了したときに
は、ステップ１１２に移行して主制御系３０は、１ロッ
ト内の各ウエハに共通にほぼ同じ位置に異物が存在する
かどうかを判定する。これは、ウエハの裏面の異物が例
えばウエハホルダ１上にこびり着いたレジスト残滓であ
る場合には、その１ロット内の全部のウエハについて共
通にそのレジスト残滓が異物と判定されるためである。
ウエハＷの搬出（アンロード）が行われ、ステップ１１
１で１ロット内の全ウエハへの露光が終了したかどうか
が判定され、未露光のウエハが残っているときにはステ
ップ１０１〜１１０が繰り返して実行される。そして、
ステップ１１１で全ウエハへの露光が終了したときに
は、ステップ１１２に移行して主制御系３０は、１ロッ
ト内の各ウエハに共通にほぼ同じ位置に異物が存在する
かどうかを判定する。これは、ウエハの裏面の異物が例
えばウエハホルダ１上にこびり着いたレジスト残滓であ
る場合には、その１ロット内の全部のウエハについて共
通にそのレジスト残滓が異物と判定されるためである。
【００４５】この場合、そのようなレジスト残滓を除去
しない限り、それ以降のロットについても同じ位置に異
物が検出されて、製造される半導体素子等の歩留りが悪
化する恐れがある。そこで、そのように全部のウエハに
ついて共通に同じ位置に異物が検出された場合には、主
制御系３０はオペレータに対してウエハホルダ１上に異
物が存在する恐れがある旨のアラームを発生し、これに
対してオペレータはその投影露光装置に例えばウエハホ
ルダ１の清掃シーケンスを実行させる。これにより、そ
のウエハホルダ１上の異物が除去される。
しない限り、それ以降のロットについても同じ位置に異
物が検出されて、製造される半導体素子等の歩留りが悪
化する恐れがある。そこで、そのように全部のウエハに
ついて共通に同じ位置に異物が検出された場合には、主
制御系３０はオペレータに対してウエハホルダ１上に異
物が存在する恐れがある旨のアラームを発生し、これに
対してオペレータはその投影露光装置に例えばウエハホ
ルダ１の清掃シーケンスを実行させる。これにより、そ
のウエハホルダ１上の異物が除去される。
【００４６】なお、上述の実施の形態では、焦点位置の
検出は、各ショット領域内の１点で行われているが、露
光フィールド内の多数の計測点でそれぞれ焦点位置検出
を行う多点ＡＦセンサを使用し、各ショット領域内にお
いてそれぞれ多点のデフォーカス量を求めるようにして
もよい。これによって、ウエハの裏面での異物の位置を
より細かい分解能で特定できる利点がある。
検出は、各ショット領域内の１点で行われているが、露
光フィールド内の多数の計測点でそれぞれ焦点位置検出
を行う多点ＡＦセンサを使用し、各ショット領域内にお
いてそれぞれ多点のデフォーカス量を求めるようにして
もよい。これによって、ウエハの裏面での異物の位置を
より細かい分解能で特定できる利点がある。
【００４７】このように露光フィールド内の多点で焦点
位置検出を行った場合は、連続して露光を行うショット
領域間の移動前後でそれぞれ各計測点での焦点位置のず
れ量を求めてもよい。この場合、例えば各計測点での焦
点位置のずれ量の平均値を求め、この平均値に対するず
れ量の偏差の大きい計測点の裏面に異物が存在するとみ
なすことができる。
位置検出を行った場合は、連続して露光を行うショット
領域間の移動前後でそれぞれ各計測点での焦点位置のず
れ量を求めてもよい。この場合、例えば各計測点での焦
点位置のずれ量の平均値を求め、この平均値に対するず
れ量の偏差の大きい計測点の裏面に異物が存在するとみ
なすことができる。
【００４８】又は、各ショット領域内の各計測点間での
焦点位置のばらつき（例えば分散）を全ショット領域に
ついて求め、そのばらつきの平均値を算出し、焦点位置
のばらつきがその平均値から所定の閾値以上に大きいシ
ョット領域については異物が存在すると判定してもよ
い。次に、本発明の第２の実施の形態につき図５〜図８
を参照して説明する。本例でも基本的に図２の投影露光
装置を使用するが、更に本例ではレベリングセンサをも
使用する。
焦点位置のばらつき（例えば分散）を全ショット領域に
ついて求め、そのばらつきの平均値を算出し、焦点位置
のばらつきがその平均値から所定の閾値以上に大きいシ
ョット領域については異物が存在すると判定してもよ
い。次に、本発明の第２の実施の形態につき図５〜図８
を参照して説明する。本例でも基本的に図２の投影露光
装置を使用するが、更に本例ではレベリングセンサをも
使用する。
【００４９】図５は、本例で使用されるレベリングセン
サを示し、この図２に対応する部分に同一符号を付して
示す図５において、レベリングセンサの光源５３から射
出されたフォトレジストに対する感光性の弱い波長域の
検出光は、スリット板５４で整形された後、対物レンズ
５５によって平行光束に変換されて投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸに対して斜めにウエハＷ上に照射される。その検
出光の照射領域はほぼウエハＷ上の１つのショット領域
の全面を覆う程度の広さを有する。そして、その検出光
のウエハＷからの反射光は、結像レンズ５６を介して例
えば受光面が４個の受光部に分割された光電センサ５７
上に集光され、光電センサ５７から図２の主制御系３０
に対してその反射光の集光位置の２次元座標に対応する
検出信号Ｓ４が供給される。
サを示し、この図２に対応する部分に同一符号を付して
示す図５において、レベリングセンサの光源５３から射
出されたフォトレジストに対する感光性の弱い波長域の
検出光は、スリット板５４で整形された後、対物レンズ
５５によって平行光束に変換されて投影光学系ＰＬの光
軸ＡＸに対して斜めにウエハＷ上に照射される。その検
出光の照射領域はほぼウエハＷ上の１つのショット領域
の全面を覆う程度の広さを有する。そして、その検出光
のウエハＷからの反射光は、結像レンズ５６を介して例
えば受光面が４個の受光部に分割された光電センサ５７
上に集光され、光電センサ５７から図２の主制御系３０
に対してその反射光の集光位置の２次元座標に対応する
検出信号Ｓ４が供給される。
【００５０】この場合、ウエハＷの表面が傾斜すると、
光電センサ５７上での検出光の集光点の位置が変化する
と共に、予めウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの結像面
に平行な状態で、その集光点の位置が光電センサ５７の
受光面の中心となるようにキャリブレーションが行われ
ている。従って、主制御系３０はその光電センサ５７か
らの検出信号Ｓ４に基づいて、ウエハＷの表面のその結
像面に対するＹ軸に平行な軸の回りでの傾斜角θX 、及
びＸ軸に平行な軸の回りでの傾斜角θY を検出できるよ
うになっている。これらの傾斜角（θX ，θY)を、以下
では２方向への傾斜角という。
光電センサ５７上での検出光の集光点の位置が変化する
と共に、予めウエハＷの表面が投影光学系ＰＬの結像面
に平行な状態で、その集光点の位置が光電センサ５７の
受光面の中心となるようにキャリブレーションが行われ
ている。従って、主制御系３０はその光電センサ５７か
らの検出信号Ｓ４に基づいて、ウエハＷの表面のその結
像面に対するＹ軸に平行な軸の回りでの傾斜角θX 、及
びＸ軸に平行な軸の回りでの傾斜角θY を検出できるよ
うになっている。これらの傾斜角（θX ，θY)を、以下
では２方向への傾斜角という。
【００５１】次に、図６のフローチャートを参照して本
例の露光動作につき説明する。先ず、図６のステップ１
２１において、露光対象のウエハＷを図２の投影露光装
置のウエハホルダ１上にロードする。その後、第１の実
施の形態と同様にウエハ・アライメントを実行した後、
ステップ１２２において、ＸＹステージ２７をＸ方向、
Ｙ方向に駆動して、ウエハＷ上の露光対象のショット領
域の中心を投影光学系ＰＬの露光フィールド内の中心
（露光位置）に位置決めする。それに続くステップ１２
３において、図５のレベリングセンサを使用して露光対
象とするショット領域の表面の、投影光学系ＰＬの結像
面に対する２方向への傾斜角（θX ，θY)を計測する。
その後、ステップ１２４で、これらの傾斜角（θX ，θ
Y)が（０，０）となるように、Ｚレベリングステージ５
上の３個の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハＷのレベリン
グが行われる。また、そのレベリング動作と並行して、
ＡＦセンサを用いて、そのショット領域の中心の結像面
に対するデフォーカス量が計測され、このデフォーカス
量が０になるように、それら３個の支点３Ａ〜３Ｃを介
してウエハＷの合焦（フォーカシング）が行われる。
例の露光動作につき説明する。先ず、図６のステップ１
２１において、露光対象のウエハＷを図２の投影露光装
置のウエハホルダ１上にロードする。その後、第１の実
施の形態と同様にウエハ・アライメントを実行した後、
ステップ１２２において、ＸＹステージ２７をＸ方向、
Ｙ方向に駆動して、ウエハＷ上の露光対象のショット領
域の中心を投影光学系ＰＬの露光フィールド内の中心
（露光位置）に位置決めする。それに続くステップ１２
３において、図５のレベリングセンサを使用して露光対
象とするショット領域の表面の、投影光学系ＰＬの結像
面に対する２方向への傾斜角（θX ，θY)を計測する。
その後、ステップ１２４で、これらの傾斜角（θX ，θ
Y)が（０，０）となるように、Ｚレベリングステージ５
上の３個の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハＷのレベリン
グが行われる。また、そのレベリング動作と並行して、
ＡＦセンサを用いて、そのショット領域の中心の結像面
に対するデフォーカス量が計測され、このデフォーカス
量が０になるように、それら３個の支点３Ａ〜３Ｃを介
してウエハＷの合焦（フォーカシング）が行われる。
【００５２】その後、ステップ１２５でそのショット領
域にレチクルＲのパターン像が投影露光される。次のス
テップ１２６で、ウエハＷ上の全部のショット領域への
露光が終了していない場合は、ステップ１２７に移行し
て、主制御系３０はＸＹステージ２７を駆動して、次に
露光対象とするショット領域を露光位置に向けてステッ
ピング駆動する。この際に、ウエハＷは、その傾斜角が
直前のショット領域で結像面に合わされた状態にロック
（固定）されて移動する。また、第１の実施の形態と同
様に、結像面とウエハステージの走り面とがそのステッ
ピング方向でなす角度に応じて生ずるウエハＷの焦点位
置の変化を相殺するように、Ｚレベリングステージ５上
の３個の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハＷの焦点位置が
補正される。但し、本例では焦点位置のずれ量は異物検
出のデータとはならないため、このステップ１２７で、
ウエハＷの焦点位置の補正を行う必要は必ずしもない。
しかしながら、このようにステッピング駆動と並行に焦
点位置の補正を行うことにより、ステップ１２４での合
焦の際のウエハＷのＺ方向への駆動量が平均的に少なく
なるため、合焦時間が短縮できる利点がある。
域にレチクルＲのパターン像が投影露光される。次のス
テップ１２６で、ウエハＷ上の全部のショット領域への
露光が終了していない場合は、ステップ１２７に移行し
て、主制御系３０はＸＹステージ２７を駆動して、次に
露光対象とするショット領域を露光位置に向けてステッ
ピング駆動する。この際に、ウエハＷは、その傾斜角が
直前のショット領域で結像面に合わされた状態にロック
（固定）されて移動する。また、第１の実施の形態と同
様に、結像面とウエハステージの走り面とがそのステッ
ピング方向でなす角度に応じて生ずるウエハＷの焦点位
置の変化を相殺するように、Ｚレベリングステージ５上
の３個の支点３Ａ〜３Ｃを介してウエハＷの焦点位置が
補正される。但し、本例では焦点位置のずれ量は異物検
出のデータとはならないため、このステップ１２７で、
ウエハＷの焦点位置の補正を行う必要は必ずしもない。
しかしながら、このようにステッピング駆動と並行に焦
点位置の補正を行うことにより、ステップ１２４での合
焦の際のウエハＷのＺ方向への駆動量が平均的に少なく
なるため、合焦時間が短縮できる利点がある。
【００５３】そのステップ１２７に続いて動作はステッ
プ１２２に戻り、ウエハＷ上の露光対象のショット領域
の中心が露光位置に位置決めされ、それに続くステップ
１２３において、レベリングセンサを用いて、そのショ
ット領域の結像面に対する傾斜角（θX ，θY)が計測さ
れ、この傾斜角（θX ，θY)が当該ショット領域の配列
座標と共に、主制御系３０内の記憶部に記憶される。そ
して、ステップ１２４でそのショット領域のレベリン
グ、及び合焦（フォーカシング）が行われ、次のステッ
プ１２５でそのショット領域にレチクルＲのパターン像
が投影露光される。以下、ウエハＷ上の未露光のショッ
ト領域に対してステップ１２７、ステップ１２２〜１２
５が繰り返して実行され、各ショット領域の結像面に対
する傾斜角（θX ，θY)が記憶される。
プ１２２に戻り、ウエハＷ上の露光対象のショット領域
の中心が露光位置に位置決めされ、それに続くステップ
１２３において、レベリングセンサを用いて、そのショ
ット領域の結像面に対する傾斜角（θX ，θY)が計測さ
れ、この傾斜角（θX ，θY)が当該ショット領域の配列
座標と共に、主制御系３０内の記憶部に記憶される。そ
して、ステップ１２４でそのショット領域のレベリン
グ、及び合焦（フォーカシング）が行われ、次のステッ
プ１２５でそのショット領域にレチクルＲのパターン像
が投影露光される。以下、ウエハＷ上の未露光のショッ
ト領域に対してステップ１２７、ステップ１２２〜１２
５が繰り返して実行され、各ショット領域の結像面に対
する傾斜角（θX ，θY)が記憶される。
【００５４】最終的に、ステップ１２６で全ショット領
域への露光終了と判断された場合は、ステップ１２８に
移行して、主制御系３０は、ステップ１２３で記憶され
た各ショット領域の傾斜角（θX ，θY)の分布に基づい
てウエハＷの表面の凹凸の分布を求める。その後、主制
御系３０は、その凹凸の分布よりウエハＷの裏面の異物
の位置、及び大きさを判定し（ステップ１２９）、不図
示のＣＲＴディスプレイにその異物の位置及び大きさを
表示する（ステップ１３０）。
域への露光終了と判断された場合は、ステップ１２８に
移行して、主制御系３０は、ステップ１２３で記憶され
た各ショット領域の傾斜角（θX ，θY)の分布に基づい
てウエハＷの表面の凹凸の分布を求める。その後、主制
御系３０は、その凹凸の分布よりウエハＷの裏面の異物
の位置、及び大きさを判定し（ステップ１２９）、不図
示のＣＲＴディスプレイにその異物の位置及び大きさを
表示する（ステップ１３０）。
【００５５】ここで、ステップ１２８〜１３０の動作に
つき図７及び図８を参照して具体的に説明する。先ず、
図７は、図４（ａ）と同様のウエハＷ上の各ショット領
域の配列の一例、及びこれらショット領域で検出された
傾斜角（θX ，θY)の一例を示す。図７において、各シ
ョット領域内の数値がステップ１２３で記憶された傾斜
角（θX ，θY)［μｒａｄ］を表し、各ショット領域間
の矢印は露光順序を表している。例えばショット領域Ｅ
（２，４）のＹ軸に平行な軸の回りの傾斜角θ X は１０
０μｒａｄ、Ｘ軸に平行な軸の回りの傾斜角θY は１０
０μｒａｄである。図７より、４つのショット領域Ｅ
（２，３），Ｅ（３，３），Ｅ（２，４），Ｅ（３，
４）が接する共通の頂点の裏面に異物５８が存在するこ
とが推定される。
つき図７及び図８を参照して具体的に説明する。先ず、
図７は、図４（ａ）と同様のウエハＷ上の各ショット領
域の配列の一例、及びこれらショット領域で検出された
傾斜角（θX ，θY)の一例を示す。図７において、各シ
ョット領域内の数値がステップ１２３で記憶された傾斜
角（θX ，θY)［μｒａｄ］を表し、各ショット領域間
の矢印は露光順序を表している。例えばショット領域Ｅ
（２，４）のＹ軸に平行な軸の回りの傾斜角θ X は１０
０μｒａｄ、Ｘ軸に平行な軸の回りの傾斜角θY は１０
０μｒａｄである。図７より、４つのショット領域Ｅ
（２，３），Ｅ（３，３），Ｅ（２，４），Ｅ（３，
４）が接する共通の頂点の裏面に異物５８が存在するこ
とが推定される。
【００５６】より分かり易くするために、そのウエハＷ
の表面の傾斜角の分布を斜視図で示すと、図８のように
なる。この図８において、各ショット領域内の矢印はそ
れぞれ各ショット領域が傾斜している方向を表すベクト
ルであり、異物５８の存在によって、互いに隣接する４
つのショット領域Ｅ（２，３），Ｅ（３，３），Ｅ
（２，４），Ｅ（３，４）がそれぞれ共通の頂点の方向
に傾斜していることが分かる。
の表面の傾斜角の分布を斜視図で示すと、図８のように
なる。この図８において、各ショット領域内の矢印はそ
れぞれ各ショット領域が傾斜している方向を表すベクト
ルであり、異物５８の存在によって、互いに隣接する４
つのショット領域Ｅ（２，３），Ｅ（３，３），Ｅ
（２，４），Ｅ（３，４）がそれぞれ共通の頂点の方向
に傾斜していることが分かる。
【００５７】また、図７において、各ショット領域Ｅ
（ｉ，ｊ）の大きさを２０ｍｍ角とすると、例えばショ
ット領域Ｅ（２，４）の中心に対する右上の頂点での焦
点位置の変化量ΔＺ1 、即ち異物５８の高さは次のよう
に約１．４μｍとなる。 ΔＺ1 ≒２1/2・１０・１０-3 ・１００・１０-6［ｍ］ ≒１．４・１０-6［ｍ］ （２） そして、例えば図７に示すような、各ショット領域毎の
傾斜角を数値で表した数値マップ、又は図８に示すよう
な、各ショット領域毎の傾斜角をベクトルで表したベク
トルマップがＣＲＴディスプレイに表示される。その他
に、各ショット領域の４隅での焦点位置の変化量等を表
示してもよく、更に最終的に検出される異物の位置及び
大きさの概算値を表示してもよい。
（ｉ，ｊ）の大きさを２０ｍｍ角とすると、例えばショ
ット領域Ｅ（２，４）の中心に対する右上の頂点での焦
点位置の変化量ΔＺ1 、即ち異物５８の高さは次のよう
に約１．４μｍとなる。 ΔＺ1 ≒２1/2・１０・１０-3 ・１００・１０-6［ｍ］ ≒１．４・１０-6［ｍ］ （２） そして、例えば図７に示すような、各ショット領域毎の
傾斜角を数値で表した数値マップ、又は図８に示すよう
な、各ショット領域毎の傾斜角をベクトルで表したベク
トルマップがＣＲＴディスプレイに表示される。その他
に、各ショット領域の４隅での焦点位置の変化量等を表
示してもよく、更に最終的に検出される異物の位置及び
大きさの概算値を表示してもよい。
【００５８】また、本例においても、第１の実施の形態
と同様に１ロット内の全ウエハについて露光を行った後
に、各ウエハの裏面の共通の位置に異物があるかどうか
を調べ、この結果に基づいてウエハホルダ上に付着した
異物を検出してもよい。次に、本発明の第３の実施の形
態につき、図９のフローチャートを参照して説明する。
本例では、図２の投影露光装置及び図５のレベリングセ
ンサを使用するが、その露光動作は第１の実施の形態の
露光動作と部分的に類似するため、図９のフローチャー
トは図１のフローチャートに対応した形で表し、第１の
実施の形態（図１）の露光動作と同様の動作を行うステ
ップについては、詳細な説明は省略する。
と同様に１ロット内の全ウエハについて露光を行った後
に、各ウエハの裏面の共通の位置に異物があるかどうか
を調べ、この結果に基づいてウエハホルダ上に付着した
異物を検出してもよい。次に、本発明の第３の実施の形
態につき、図９のフローチャートを参照して説明する。
本例では、図２の投影露光装置及び図５のレベリングセ
ンサを使用するが、その露光動作は第１の実施の形態の
露光動作と部分的に類似するため、図９のフローチャー
トは図１のフローチャートに対応した形で表し、第１の
実施の形態（図１）の露光動作と同様の動作を行うステ
ップについては、詳細な説明は省略する。
【００５９】先ず、図９のステップ１４１において、露
光対象のウエハＷを図２の投影露光装置のウエハホルダ
１上にロードする。その後、第１の実施の形態と同様に
ウエハ・アライメントを実行し、ＸＹステージ２７をＸ
方向、Ｙ方向に駆動して、ウエハＷ上の露光対象のショ
ット領域の中心を投影光学系ＰＬの露光フィールド内の
中心（露光位置）に位置決めする（ステップ１４２）。
それに続くステップ１４３において、第１の実施の形態
と同様にＡＦセンサを用いて合焦が行われる。このと
き、焦点位置計測を行い、デフォーカス量を求めて記憶
する動作は第１の実施の形態と同様である。本例では、
更に、図５に示されたレベリングセンサを用いて露光対
象とするショット領域の表面の傾斜角を計測する。な
お、この傾斜角の計測は、Ｚレベリングステージ５の駆
動部（３個の支点３Ａ〜３Ｃ）の変位量によって計測す
ることもできる。そして、この傾斜角とショット間の移
動距離Ｌとより傾斜量を算出する。この計測された傾斜
量は、主制御系３０内の記憶部に記憶される。
光対象のウエハＷを図２の投影露光装置のウエハホルダ
１上にロードする。その後、第１の実施の形態と同様に
ウエハ・アライメントを実行し、ＸＹステージ２７をＸ
方向、Ｙ方向に駆動して、ウエハＷ上の露光対象のショ
ット領域の中心を投影光学系ＰＬの露光フィールド内の
中心（露光位置）に位置決めする（ステップ１４２）。
それに続くステップ１４３において、第１の実施の形態
と同様にＡＦセンサを用いて合焦が行われる。このと
き、焦点位置計測を行い、デフォーカス量を求めて記憶
する動作は第１の実施の形態と同様である。本例では、
更に、図５に示されたレベリングセンサを用いて露光対
象とするショット領域の表面の傾斜角を計測する。な
お、この傾斜角の計測は、Ｚレベリングステージ５の駆
動部（３個の支点３Ａ〜３Ｃ）の変位量によって計測す
ることもできる。そして、この傾斜角とショット間の移
動距離Ｌとより傾斜量を算出する。この計測された傾斜
量は、主制御系３０内の記憶部に記憶される。
【００６０】その後、第１の実施の形態と同様にレチク
ルＲのパターン像を投影する。そして、ステップ１４５
においても同様に、主制御系３０がウエハＷ上の全部の
ショット領域への露光が終了したかどうか判断し、露光
されていないショット領域が残っている場合は、ステッ
プ１４６に移行する。主制御系３０はＸＹステージ２７
を駆動して、次に露光対象とするショット領域を露光位
置に向けてステッピング駆動する。この際、Ｚレベリン
グステージ５は直前のショット領域で結像面に合わされ
た状態にロック（固定）されて移動する。つまり、ステ
ップ１４３で計測された傾斜量が保持されたままショッ
ト領域がステッピング駆動される。
ルＲのパターン像を投影する。そして、ステップ１４５
においても同様に、主制御系３０がウエハＷ上の全部の
ショット領域への露光が終了したかどうか判断し、露光
されていないショット領域が残っている場合は、ステッ
プ１４６に移行する。主制御系３０はＸＹステージ２７
を駆動して、次に露光対象とするショット領域を露光位
置に向けてステッピング駆動する。この際、Ｚレベリン
グステージ５は直前のショット領域で結像面に合わされ
た状態にロック（固定）されて移動する。つまり、ステ
ップ１４３で計測された傾斜量が保持されたままショッ
ト領域がステッピング駆動される。
【００６１】ステップ１４６に続き、動作はステップ１
４２に戻り、未露光領域が無くなるまで、ステップ１４
２〜１４７を繰り返す。ここで、本例の異物の検出方法
について図３を用いて具体的に説明する。ステップ１４
６の最初の状態を図３（ａ）の状態とする。第１の実施
の形態で述べたように、図３（ａ）の状態からステージ
系４を走り面１３に沿ってＸ方向にショットの間隔Ｌだ
け駆動して、図３（ｂ）に示すように点Ｑが投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸ上、即ち露光位置に達すると、ウエハＷ
の焦点位置（高さ）はδだけ変化する。このδは、図３
（ａ）の状態で計測し記憶されたショット領域の表面の
傾斜量と、ショット間隔Ｌ及びステージ系４の走り面１
３の傾斜とにより決定する。ショット間隔Ｌ及びステー
ジ系４の走り面１３の傾斜は、予め定められた設計値で
ある。ショット領域の傾斜量は、図５に示されたレベリ
ングセンサを用いて計測される結像面１２に対するショ
ット領域の表面の傾斜角と、ショット間隔Ｌとによって
求められる高さ方向の変位量である。従って、その点Ｑ
におけるデフォーカス量（ΔＺ’）を計測し、（ΔＺ＝
ΔＺ’−δ）の計算を行うと、ウエハＷが平坦な場合に
はΔＺ＝０となる。しかしながら、図３（ｄ）に示すよ
うに、ウエハＷとステージ系４との間に異物１４が介在
する場合、その点Ｑと結像面１２との間にはデフォーカ
ス量ΔＺが計測され、異物が介在していると検出され
る。
４２に戻り、未露光領域が無くなるまで、ステップ１４
２〜１４７を繰り返す。ここで、本例の異物の検出方法
について図３を用いて具体的に説明する。ステップ１４
６の最初の状態を図３（ａ）の状態とする。第１の実施
の形態で述べたように、図３（ａ）の状態からステージ
系４を走り面１３に沿ってＸ方向にショットの間隔Ｌだ
け駆動して、図３（ｂ）に示すように点Ｑが投影光学系
ＰＬの光軸ＡＸ上、即ち露光位置に達すると、ウエハＷ
の焦点位置（高さ）はδだけ変化する。このδは、図３
（ａ）の状態で計測し記憶されたショット領域の表面の
傾斜量と、ショット間隔Ｌ及びステージ系４の走り面１
３の傾斜とにより決定する。ショット間隔Ｌ及びステー
ジ系４の走り面１３の傾斜は、予め定められた設計値で
ある。ショット領域の傾斜量は、図５に示されたレベリ
ングセンサを用いて計測される結像面１２に対するショ
ット領域の表面の傾斜角と、ショット間隔Ｌとによって
求められる高さ方向の変位量である。従って、その点Ｑ
におけるデフォーカス量（ΔＺ’）を計測し、（ΔＺ＝
ΔＺ’−δ）の計算を行うと、ウエハＷが平坦な場合に
はΔＺ＝０となる。しかしながら、図３（ｄ）に示すよ
うに、ウエハＷとステージ系４との間に異物１４が介在
する場合、その点Ｑと結像面１２との間にはデフォーカ
ス量ΔＺが計測され、異物が介在していると検出され
る。
【００６２】ところで、最終的にステップ１４５で全シ
ョット領域への露光終了と判断された場合は、ステップ
１４７に移行して、主制御系３０は、ステップ１４３で
記憶された各ショット領域のデフォーカス量の分布に基
づいてウエハＷの表面の凹凸の分布を求める。その後、
主制御系３０は、その凹凸の分布よりウエハＷの裏面の
異物の位置、及び大きさを判定し（ステップ１４８）、
不図示のＣＲＴディスプレイにその異物の位置及び大き
さを表示する（ステップ１４９）。それに続くステップ
１５０〜１５２の動作は、図１のステップ１１０〜１１
２の動作と同様である。
ョット領域への露光終了と判断された場合は、ステップ
１４７に移行して、主制御系３０は、ステップ１４３で
記憶された各ショット領域のデフォーカス量の分布に基
づいてウエハＷの表面の凹凸の分布を求める。その後、
主制御系３０は、その凹凸の分布よりウエハＷの裏面の
異物の位置、及び大きさを判定し（ステップ１４８）、
不図示のＣＲＴディスプレイにその異物の位置及び大き
さを表示する（ステップ１４９）。それに続くステップ
１５０〜１５２の動作は、図１のステップ１１０〜１１
２の動作と同様である。
【００６３】なお、ステップ１４８において、ステップ
１４３で記憶された傾斜量の分布もデフォーカス量と共
に求め、ステップ１４９において異物の位置をＣＲＴデ
ィスプレイに表示することができる。これにより、各シ
ョット領域内のどの位置に異物が介在しているかを検出
することができるため、より正確な異物検出をすること
ができる。
１４３で記憶された傾斜量の分布もデフォーカス量と共
に求め、ステップ１４９において異物の位置をＣＲＴデ
ィスプレイに表示することができる。これにより、各シ
ョット領域内のどの位置に異物が介在しているかを検出
することができるため、より正確な異物検出をすること
ができる。
【００６４】また、本発明はステップ・アンド・リピー
ト方式でウエハの位置決めを行う投影露光装置（ステッ
パー等）のみならず、レチクルとウエハとを投影光学系
に対して走査して露光を行うステップ・アンド・スキャ
ン方式の投影露光装置にも適用できる。このように本発
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。
ト方式でウエハの位置決めを行う投影露光装置（ステッ
パー等）のみならず、レチクルとウエハとを投影光学系
に対して走査して露光を行うステップ・アンド・スキャ
ン方式の投影露光装置にも適用できる。このように本発
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。
【００６５】
【発明の効果】本発明の第１及び第３の露光方法によれ
ば、第１のショット領域の露光から第２のショット領域
の露光に移る際に、基板ステージの所定の走り面の投影
光学系の結像面に対する傾斜角（ずれ量）に応じた高さ
だけ基板の高さを調整した後、合焦動作の前にその基板
の表面のその結像面に対するデフォーカス量を計測して
いる。この場合、このように計測されるデフォーカス量
は主にその基板の裏面の異物に起因するものである。従
って、例えば投影露光装置に通常設けられているＡＦセ
ンサを使用してその基板の焦点位置を計測するだけで、
特に専用の異物検出装置を設けることなく、基板の裏面
の異物を検出できる利点がある。また、例えばその異物
の大きさが所定の値以上であるときには、その異物上の
ショット領域は不良ショット領域とみなせるため、本発
明により最終的に得られるチップパターン等の検査を行
うことなく、不良ショット領域が推定できる利点もあ
る。
ば、第１のショット領域の露光から第２のショット領域
の露光に移る際に、基板ステージの所定の走り面の投影
光学系の結像面に対する傾斜角（ずれ量）に応じた高さ
だけ基板の高さを調整した後、合焦動作の前にその基板
の表面のその結像面に対するデフォーカス量を計測して
いる。この場合、このように計測されるデフォーカス量
は主にその基板の裏面の異物に起因するものである。従
って、例えば投影露光装置に通常設けられているＡＦセ
ンサを使用してその基板の焦点位置を計測するだけで、
特に専用の異物検出装置を設けることなく、基板の裏面
の異物を検出できる利点がある。また、例えばその異物
の大きさが所定の値以上であるときには、その異物上の
ショット領域は不良ショット領域とみなせるため、本発
明により最終的に得られるチップパターン等の検査を行
うことなく、不良ショット領域が推定できる利点もあ
る。
【００６６】また、その第１の露光方法において、基板
上の複数のショット領域に対して第２工程及び第３工程
を繰り返して得られる複数のデフォーカス量よりその基
板とその基板ステージとの間の異物の検出を行う場合に
は、基板の裏面のほぼ全面での異物の分布を検出でき
る。更に、例えば１ロットの基板（ウエハ等）に対して
そのように異物検出を行い、各基板に共通の位置に異物
が存在するかどうかを判定することにより、基板を保持
するための基板保持部材（ウエハホルダ等）に付着した
異物を検出できる利点もある。
上の複数のショット領域に対して第２工程及び第３工程
を繰り返して得られる複数のデフォーカス量よりその基
板とその基板ステージとの間の異物の検出を行う場合に
は、基板の裏面のほぼ全面での異物の分布を検出でき
る。更に、例えば１ロットの基板（ウエハ等）に対して
そのように異物検出を行い、各基板に共通の位置に異物
が存在するかどうかを判定することにより、基板を保持
するための基板保持部材（ウエハホルダ等）に付着した
異物を検出できる利点もある。
【００６７】また、その第１の露光方法において、それ
らの第２工程及び第３工程を繰り返して得られる複数の
デフォーカス量よりその基板の表面の傾斜角の分布を求
め、このように求められた分布よりその基板とその基板
ステージとの間の異物の位置及び大きさを算出し、この
ように算出された異物の位置及び大きさを表示装置に表
示する場合には、例えば基板上の各ショット領域の境界
付近の裏面に異物が存在するときでも、その異物を正確
に検出できる利点がある。
らの第２工程及び第３工程を繰り返して得られる複数の
デフォーカス量よりその基板の表面の傾斜角の分布を求
め、このように求められた分布よりその基板とその基板
ステージとの間の異物の位置及び大きさを算出し、この
ように算出された異物の位置及び大きさを表示装置に表
示する場合には、例えば基板上の各ショット領域の境界
付近の裏面に異物が存在するときでも、その異物を正確
に検出できる利点がある。
【００６８】次に、本発明の第２の露光方法によれば、
第１のショット領域の露光から第２のショット領域の露
光に移る際に、基板の傾斜角を固定した状態で移動を行
い、レベリング、及び合焦動作の前にその基板の表面の
その結像面に対する傾斜角を計測している。この場合、
このように計測される傾斜角は主にその基板の裏面の異
物に起因するものである。従って、例えば投影露光装置
に通常設けられているレベリングセンサを使用してその
基板の傾斜角を計測するだけで、特に専用の異物検出装
置を設けることなく、基板の裏面の異物を検出できる利
点がある。これにより、不良ショット領域を推定できる
利点もある。
第１のショット領域の露光から第２のショット領域の露
光に移る際に、基板の傾斜角を固定した状態で移動を行
い、レベリング、及び合焦動作の前にその基板の表面の
その結像面に対する傾斜角を計測している。この場合、
このように計測される傾斜角は主にその基板の裏面の異
物に起因するものである。従って、例えば投影露光装置
に通常設けられているレベリングセンサを使用してその
基板の傾斜角を計測するだけで、特に専用の異物検出装
置を設けることなく、基板の裏面の異物を検出できる利
点がある。これにより、不良ショット領域を推定できる
利点もある。
【００６９】また、本発明の第３の露光方法において、
その基板の表面の傾斜量を、その基板上のショット領域
の結像面に対する傾斜角とそれらショット領域の間隔と
によって算出する場合には、その傾斜量が容易、且つ正
確に算出できる。また、その基板上の複数のショット領
域に対して第１工程、第２工程及び第３工程を繰り返し
て得られる複数のデフォーカス量よりその基板とその基
板ステージとの間の異物の検出を行う場合には、基板の
裏面のほぼ全面での異物の分布を検出できる。
その基板の表面の傾斜量を、その基板上のショット領域
の結像面に対する傾斜角とそれらショット領域の間隔と
によって算出する場合には、その傾斜量が容易、且つ正
確に算出できる。また、その基板上の複数のショット領
域に対して第１工程、第２工程及び第３工程を繰り返し
て得られる複数のデフォーカス量よりその基板とその基
板ステージとの間の異物の検出を行う場合には、基板の
裏面のほぼ全面での異物の分布を検出できる。
【００７０】更に、第１工程、第２工程及び第３工程を
繰り返して得られる複数の傾斜量及びデフォーカス量よ
りその基板の表面の傾斜量及びデフォーカス量の分布を
求め、このように求められた分布よりその基板とその基
板ステージとの間の異物の位置及び大きさを算出し、こ
のように算出された異物の位置及び大きさを表示装置に
表示する場合には、例えば基板上の各ショット領域の境
界付近の裏面に異物が存在するときでも、その異物を正
確に検出できる利点がある。
繰り返して得られる複数の傾斜量及びデフォーカス量よ
りその基板の表面の傾斜量及びデフォーカス量の分布を
求め、このように求められた分布よりその基板とその基
板ステージとの間の異物の位置及び大きさを算出し、こ
のように算出された異物の位置及び大きさを表示装置に
表示する場合には、例えば基板上の各ショット領域の境
界付近の裏面に異物が存在するときでも、その異物を正
確に検出できる利点がある。
【図１】本発明の第１の実施の形態の露光動作を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図２】本発明の実施の形態で使用される投影露光装置
を示す一部を切り欠いた概略構成図である。
を示す一部を切り欠いた概略構成図である。
【図３】第１の実施の形態における異物検出原理の説明
図である。
図である。
【図４】（ａ）は第１の実施の形態で露光が行われたウ
エハ上の各ショット領域のデフォーカス量の分布の一例
を示す図、（ｂ）はそのデフォーカス量を積算して求め
た凹凸量の分布を示す図である。
エハ上の各ショット領域のデフォーカス量の分布の一例
を示す図、（ｂ）はそのデフォーカス量を積算して求め
た凹凸量の分布を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態で使用されるレベリ
ングセンサを示す構成図である。
ングセンサを示す構成図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態の露光動作を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
【図７】その第２の実施の形態で露光が行われたウエハ
上の各ショット領域の傾斜角（θX ，θY)の分布の一例
を示す図である。
上の各ショット領域の傾斜角（θX ，θY)の分布の一例
を示す図である。
【図８】図７の傾斜角の分布を傾斜状態のベクトル分布
として示す図である。
として示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態の露光動作を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ １ ウエハホルダ ２ 試料台 ３Ａ〜３Ｃ 支点 ５ Ｚレベリングステージ １０Ｘ 移動鏡 １１Ｘ レーザ干渉計 １２ 結像面 １３ 走り面 ２７ ＸＹステージ ２９ ステージ駆動系 ３０ 主制御系 ３９ アライメント光学系 ４０ 撮像素子 ４２ 斜入射方式のＡＦセンサの照射光学系 ４７ 斜入射方式のＡＦセンサの受光光学系 ５７ レベリングセンサの光電センサ
Claims (8)
- 【請求項１】 マスクパターンを感光性の基板上に投影
する投影光学系と、前記基板を前記投影光学系の光軸方
向、及び所定の走り面に沿って移動する基板ステージと
を備え、前記基板ステージにより前記基板を位置決めし
て前記基板上の複数のショット領域に順次前記マスクパ
ターンを投影する露光方法において、 前記基板上の第１のショット領域を前記投影光学系の露
光フィールド内に設定し、前記露光フィールド内の所定
の計測点で前記基板の表面を前記投影光学系の結像面に
合焦させて前記第１のショット領域にマスクパターンを
投影露光する第１工程と；前記基板ステージを介して前
記基板を前記所定の走り面に沿って移動して、前記基板
上の第２のショット領域を前記投影光学系の露光フィー
ルド内に設定すると共に、前記所定の走り面と前記投影
光学系の結像面とのずれ量分だけ前記基板ステージを介
して前記基板の高さを調整して、前記所定の計測点で前
記基板の表面と前記投影光学系の結像面とのデフォーカ
ス量を計測して記憶する第２工程と；前記所定の計測点
で前記基板の表面を前記投影光学系の結像面に合焦させ
て前記第２のショット領域にマスクパターンを投影露光
する第３工程と；を有することを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の露光方法であって、 前記基板上の複数のショット領域に対して前記第２工程
及び第３工程を繰り返して得られる複数のデフォーカス
量より前記基板と前記基板ステージとの間の異物の検出
を行うことを特徴とする露光方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の露光方法であって、 前記第２工程及び第３工程を繰り返して得られる複数の
デフォーカス量より前記基板の表面の傾斜角の分布を求
め、該求められた分布より前記基板と前記基板ステージ
との間の異物の位置及び大きさを算出し、該算出された
異物の位置及び大きさを表示装置に表示することを特徴
とする露光方法。 - 【請求項４】 マスクパターンを感光性の基板上に投影
する投影光学系と、前記基板を前記投影光学系の光軸方
向、及び所定の走り面に沿って移動すると共に前記基板
の傾斜角を調整する基板ステージとを備え、前記基板ス
テージにより前記基板を位置決めして前記基板上の複数
のショット領域に順次前記マスクパターンを投影露光す
る露光方法において、 前記基板上の第１のショット領域を前記投影光学系の露
光フィールド内に設定し、前記基板の表面の高さ及び傾
斜角をそれぞれ前記投影光学系の結像面に合わせて前記
第１のショット領域にマスクパターンを投影露光する第
１工程と；前記基板ステージを介して前記基板の傾斜角
を固定した状態で前記基板を前記所定の走り面に沿って
移動することにより、前記基板上の第２のショット領域
を前記露光フィールドに設定し、前記露光フィールド内
での前記基板の表面の前記結像面に対する傾斜角を計測
して記憶した後、前記基板の表面の高さ及び傾斜角をそ
れぞれ前記結像面に合わせて前記第２のショット領域に
マスクパターンを投影露光する第２工程と；前記基板上
の複数のショット領域に対して前記第２工程を繰り返し
て得られる複数の傾斜角の分布より、前記基板と前記基
板ステージとの間の異物を検出することを特徴とする露
光方法。 - 【請求項５】 マスクパターンを感光性の基板上に投影
する投影光学系と、前記基板を前記投影光学系の光軸方
向、及び所定の走り面に沿って移動すると共に前記基板
の傾斜角を調整する基板ステージとを備え、前記基板ス
テージにより前記基板を位置決めして前記基板上の複数
のショット領域に順次前記マスクパターンを投影露光す
る露光方法において、 前記基板上の第１のショット領域を前記投影光学系の露
光フィールド内に設定し、前記露光フィールド内の所定
の計測点で前記基板の表面の高さを前記投影光学系の結
像面に合わせると共に、前記結像面に対する前記基板の
表面の傾斜量を記憶し、前記第１のショット領域にマス
クパターンを投影露光する第１工程と；前記基板ステー
ジを介して前記基板の傾斜角を固定した状態で前記基板
を前記所定の走り面に沿って移動して、前記基板上の第
２のショット領域を前記投影光学系の露光フィールド内
に設定すると共に、前記所定の計測点で前記基板の表面
と前記投影光学系の結像面とのデフォーカス量を計測し
て記憶する第２工程と；前記所定の計測点で前記基板の
表面を前記投影光学系の結像面に合焦させて前記第２の
ショット領域にマスクパターンを投影露光する第３工程
と；を有することを特徴とする露光方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の露光方法であって、 前記傾斜量は、前記基板上のショット領域の前記結像面
に対する傾斜角と前記ショット領域の間隔とによって算
出されることを特徴とする露光方法。 - 【請求項７】 請求項５記載の露光方法であって、 前記基板上の複数のショット領域に対して前記第１工
程、前記第２工程及び第３工程を繰り返して得られる複
数の前記デフォーカス量より前記基板と前記基板ステー
ジとの間の異物の検出を行うことを特徴とする露光方
法。 - 【請求項８】 請求項７記載の露光方法であって、 前記第１工程、前記第２工程及び第３工程を繰り返して
得られる複数の前記傾斜量及び前記デフォーカス量より
前記基板の表面の傾斜量及びデフォーカス量の分布を求
め、該求められた分布より前記基板と前記基板ステージ
との間の異物の位置及び大きさを算出し、該算出された
異物の位置及び大きさを表示装置に表示することを特徴
とする露光方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP14395196A JP3634068B2 (ja) | 1995-07-13 | 1996-06-06 | 露光方法及び装置 |
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| US09/883,925 US6624879B2 (en) | 1995-07-13 | 2001-06-20 | Exposure apparatus and method for photolithography |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-177328 | 1995-07-13 | ||
| JP17732895 | 1995-07-13 | ||
| JP8-10790 | 1996-01-25 | ||
| JP1079096 | 1996-01-25 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
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