JPH0982636A

JPH0982636A - 投影露光装置及び投影露光方法

Info

Publication number: JPH0982636A
Application number: JP8177375A
Authority: JP
Inventors: Takashi Miyaji; 敬宮地
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1995-07-11
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】凹凸の少ない感光基板に対しては高い追従性
を確保するとともに、凹凸の程度の激しい感光基板に対
しては制御に破綻をきたすことのない安定な合焦動作を
行う。【解決手段】判定部２８では、θx'、θy'、ｚ' とθ
x 、θy 、ｚとに基づいてＸ軸及びＹ軸回りの傾斜量の
偏差のいずれもが所定の許容範囲内にあるか否かを判定
する。そして、判定部２８が肯定的判定を行なっている
間、コントローラ３１によりθx 、θy 、ｚとθx'、θ
y'、ｚ' とに基づいて高精度なフォーカス及びレベリン
グ制御が行なわれる。一方、判定部２８が否定的判定を
行なっている間は、コントローラにより、Θx 、Θy 、
ｚとΘx'、Θy'、ｚ' とに基づいて傾斜を一定に保ちつ
つフォーカス制御が行なわれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置及び
投影露光方法に係り、更に詳しくは合焦機構の制御方法
に特徴を有する投影露光装置及びこの投影露光装置に適
用して好適な投影露光方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体素子等をフォトリソグ
ラフィ技術を用いて製造する際に、マスク又はレチクル
のパターン像を投影光学系を介して、フォトレジスト等
の感光材料が塗布されたウエハ又はガラス基板等の感光
基板上に露光する投影露光装置が使用されている。一般
に投影露光装置においては、開口数（N.A.）が大きく焦
点深度の浅い投影光学系が使用されるため、微細な回路
パターンを高い解像度で転写するためには、感光基板の
表面を投影光学系の結像面に合わせ込むための機構が必
要である。このため、投影露光装置は感光基板表面を投
影光学系の焦点深度の範囲内に合わせ込むための合焦機
構を備えている。これは、投影光学系の光軸方向（Ｚ方
向）の感光基板表面の位置と傾きを検出するフォーカス
／レベリング検出系と、検出された高さ及び傾きに基づ
いて感光基板表面の位置及び姿勢を調整する調整機構
（以下「ＺＴステージ」という）から構成されている。

【０００３】従来は、いわゆるステップ・アンド・リピ
ート方式のステッパが主流であったが、最近では、半導
体素子のチップが大型化する傾向にあり、より大面積の
パターンを感光基板上に投影露光することが要求されて
いる。そこで、レチクルと感光基板とを投影光学系に対
して同期して走査することにより、投影光学系の有効露
光フィールドより広い範囲のショット領域への露光が可
能ないわゆるステップ・アンド・スキャン方式の投影露
光装置が開発されている。レチクルのパターンは照明系
のブラインドにより規定される光によってスリット状の
領域として照明される。この領域を「照明フィールド」
と呼ぶ。一方、感光基板上で照明された領域、すなわち
投影光学系を介して照明フィールドと共役な領域を「露
光フィールド」と呼ぶ。これらの用語に対して、レチク
ルの全体のパターン像が逐次投影される大きな領域を
「露光エリア」と呼ぶ。

【０００４】かかるステップ・アンド・スキャン方式の
投影露光装置では、感光基板表面のある領域を露光する
ためには、この領域を、感光基板とレチクルが互いの位
置関係を同期させながら、露光すべきエネルギー量に見
合った速度で、ほぼ定速で移動する必要がある。このた
め、感光基板が搭載されたステージ（ＸＹステージ）は
露光する領域の手前から助走を開始し、助走中にレチク
ルを載せたステージとの同期がとられ、その後に感光基
板上の露光領域が露光位置に到達した時点で、露光が行
われるという手順がふまれる。合焦動作に関しても、こ
の手順の一部として、助走開始時に合焦位置の探索とそ
の位置への感光基板表面の移動が行われ、その後、移動
する感光基板表面を追従する形で合焦動作が行われる。
この合焦動作は、通常、投影光学系光軸方向（Ｚ方向）
の合焦動作であるフォーカス動作と、Ｘ及びＹ軸回りの
傾斜方向の合焦動作であるいわゆるレベリング動作とを
同時に行い、これにより、感光基板表面の露光フィール
ドと投影光学系の結像面との差がもっとも小さくなるよ
うにする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ステップ・アンド・ス
キャン方式の投影露光装置においては、露光される感光
基板が露光中に移動するので、逐次、投影光学系の結像
面と感光基板表面の露光フィールドとを近づけるように
制御が繰り返される。また、ステッパー等の一括露光方
式の投影露光装置に比べて露光フィールドが狭いため
に、このような制御を行う場合にＺＴステージの駆動速
度として大きな速度が要求される。

【０００６】ここで、このＺＴステージの駆動速度につ
いて、感光基板表面の凹凸の程度が激しい場合、例え
ば、露光フィールドの走査方向の幅を８ｍｍとして、こ
の間での感光基板表面の凹凸の差が０．５μｍある場合
を例にとって説明する。この場合、８ｍｍ走査される間
に０．５μｍの高低差があるのであるから、傾斜角でい
うと０．５μｍ／８ｍｍ＝約６２μｒａｄの傾斜がある
ことになる。ここで、感光基板の走査速度が８０ｍｍ／
ｓｅｃであるとすると、露光フィールド内を感光基板が
通過する時間は０．１ｓｅｃであるから、６２μｒａｄ
／０．１ｓｅｃ＝６２０μｒａｄ／ｓｅｃの速度でレベ
リング動作を行わなければならないこととなる。レベリ
ングを行うために駆動するＺＴステージの支点（ピボッ
ト）の等価間隔が、８インチウエハステージでは最大２
５０ｍｍ程度となるために、ピボット位置でのＺ方向の
駆動速度としては２５０ｍｍ×６２０μｒａｄ／ｓｅｃ
＝１５５μｍ／ｓｅｃ程度になる。一方フォーカス制御
のためのＺ方向制御量としては０．５μｍ／０．１ｓｅ
ｃ＝５μｍ／ｓｅｃ程度を見込めばよい。このため、レ
ベリングとフォーカス動作における制御量の比は３０：
１程度になる。

【０００７】この比は速度制御系における速度指令の分
解能と最高速度の関係を一定範囲内に拘束する。アナロ
グ制御の速度制御系に対して速度指令を与えるのに、通
常１２ビット（ｂｉｔ）のＤ／Ａ変換器が用いられるこ
とが多い。この場合、速度指令値の分解能と速度指令値
の最大値の比は１：２０４８になる。フォーカス検出系
の分解能に対して位置サーボ系のサーボゲインをかけた
値が速度指令値となるように設計するのが通常である。
そのため、フォーカス検出系の分解能を０．０１μｍと
し、ゲイン１０（１／ｓｅｃ）を見込むと、速度指令値
の分解能は０．１μｍ／ｓｅｃとなり、速度指令の最大
値は約２０５μｍ／ｓｅｃとなる。

【０００８】この条件の場合、８０μｒａｄ（０．６４
μｍ／８ｍｍ）を越える凹凸がある感光基板の場合に
は、支点位置でのＺ方向駆動速度がリミットに達し、線
形制御を前提としている非干渉化制御が破綻することと
なる。この結果、傾斜方向のみならず、Ｚ方向にも大き
なデフォーカスが発生し、結像を乱す要因となってい
た。

【０００９】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その目的は、凹凸の少ない感光基板に対しては高い
追従性を確保するとともに、凹凸の程度の激しい感光基
板に対しては制御に破綻をきたすことのない安定な合焦
動作を行うことができる投影露光装置及び投影露光方法
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、パターンが形成されたマスク（Ｒ）を照明し、当該
マスクのパターンの一部（１）の像を投影光学系（Ｐ
Ｌ）を介して基板テーブル（１０）上に載置された感光
基板（Ｗ）上の露光フィールド（６）に投影した状態
で、前記マスク（Ｒ）及び前記感光基板（Ｗ）を前記投
影光学系（ＰＬ）に対して同期して走査する投影露光装
置であって、前記感光基板表面の露光フィールド（６）
内の前記投影光学系（ＰＬ）の光軸方向の位置を検出す
る第１の検出手段（７Ａ、７Ｂ）と；前記感光基板表面
の前記光軸方向の位置及び前記光軸直交面に対する傾斜
を調整する調整手段（６０）と；前記第１の検出手段
（７Ａ、７Ｂ）からの検出情報に基づいて、前記感光基
板表面の露光フィールド（６）の前記光軸方向の第１位
置（ｚ）及び前記光軸直交面からの前記露光フィールド
の第１傾斜量（θx 、θy ）を算出する演算手段（２
７）と；前記感光基板表面の露光フィールドの前記光軸
方向の目標位置（ｚ'）及び目標傾斜量（θx'、θy'）
を出力する目標値出力手段（２５）と；前記目標値出力
手段（２５）からの目標値と前記演算手段（２７）の算
出結果とに基づいて、前記目標位置と第１位置との差及
び前記目標傾斜量と前記第１傾斜量との差の少なくとも
一方に基づいて定められる前記調整手段（６０）に対す
る制御量の指令値が前記調整手段の制御範囲内にあるか
否かを判定する判定手段（２８）と；前記判定手段が肯
定的判定を行っている間は前記目標位置及び目標傾斜量
並びに前記第１位置及び第１傾斜量に基づいて、前記感
光基板表面の露光フィールド（６）が前記投影光学系
（ＰＬ）の結像面に一致するように前記調整手段（６
０）を制御し、前記判定手段が否定的判定を行っている
間は前記感光基板（Ｗ）表面の傾斜を一定に保ちつつ前
記目標位置と前記第１位置とに基づいて、前記感光基板
表面の露光フィールドの光軸方向の位置が前記投影光学
系の結像面の光軸方向の中心に一致するように前記調整
手段を制御する制御手段（２９、３１、３２）とを有す
る。

【００１１】これによれば、露光のため基板テーブルが
走査されると、第１の検出手段により感光基板表面の露
光フィールド内の例えば３点以上の点の投影光学系の光
軸方向の位置が検出され、演算手段では第１の検出手段
からの検出情報に基づいて例えば最小２乗法により感光
基板表面の露光フィールドの光軸方向の第１位置及び光
軸直交面からの露光フィールドの第１傾斜量を算出す
る。このとき、目標値出力手段では感光基板表面の露光
フィールドの光軸方向の目標位置及び目標傾斜量を出力
している。判定手段では、前記目標値出力手段からの目
標値と前記演算手段の算出結果とに基づいて、目標位置
と第１位置との差及び目標傾斜量と第１位置との差の少
なくとも一方に基づいて定められる調整手段に対する制
御量の指令値が調整手段の制御範囲内にあるか否かを判
定する。ここで、感光基板表面の凹凸が少ない場合に
は、目標位置と第１位置との差及び目標傾斜量と第１傾
斜量との差の少なくとも一方に基づいて定められる調整
手段に対する制御量の指令値が調整手段の制御範囲内と
なる（この場合目標傾斜量と第１傾斜量との差である傾
斜量偏差が許容範囲となる）ので、判定手段では肯定的
判定を行ない、感光基板表面の凹凸の程度が激しい場合
には、調整手段に対する制御量の指令値が調整手段の制
御範囲外となる（この場合傾斜量偏差が許容範囲外とな
る）ので、判定手段では否定的判定を行なうことにな
る。

【００１２】そして、判定手段が肯定的判定を行なって
いる間、即ち、感光基板表面の凹凸が少ない領域が露光
フィールドにある間は、制御手段では目標値出力手段か
らの目標値及び演算手段の算出結果に基づいて感光基板
表面の露光フィールドが投影光学系の結像面に一致する
ように調整手段を制御する。これにより、調整手段によ
って感光基板表面の光軸方向の位置及び光軸方向に対す
る傾斜が調整され、高精度なフォーカス及びレベリング
制御が行なわれる。

【００１３】この一方、制御手段では判定手段が否定的
判定を行なっている間、即ち感光基板表面の凹凸の程度
が激しい領域が露光フィールドにある間は、制御手段で
は感光基板の傾斜を一定に保ちつつ目標値出力手段から
の感光基板表面の露光フィールドの光軸方向の目標位置
と演算手段で算出された第１位置とに基づいて当該感光
基板表面の露光フィールドの光軸方向の位置が投影光学
系の結像面の光軸方向の中心に一致するように調整手段
を制御する。これにより、調整手段によって感光基板表
面のフォーカス制御が行なわれる。この場合、感光基板
表面の傾斜は一定に維持されているので、制御に破綻を
きたすことのない安定な合焦動作がなされる。

【００１４】この場合において、請求項２に記載の発明
のように、基板テーブル（１０）の光軸と直交する面か
らの第２傾斜量（Θx 、Θy ）を検出する第２の検出手
段（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、３０）を更に設け、目標
値出力手段（２５）は、判定手段（２８）の判定結果が
肯定的判定から否定的判定に転じた場合、第２の検出手
段で検出された第２傾斜量（Θx 、Θy ）を制御手段へ
送出するようにしても良い。このようにすれば、制御手
段では判定手段が否定的判定を行なっている間は目標値
出力手段からの傾斜量の目標値に第２の検出手段で検出
された傾斜量が一致するように調整手段（６０）を制御
する。これにより感光基板（Ｗ）表面の傾斜が一定に保
たれる。

【００１５】この場合において、判定手段の判定が否定
的判定から肯定的判定に転じたときには、制御手段及び
第１の検出手段によってフォーカス及びレベリング制御
が開始される。また、判定回路では、第１軸及び第２
軸回りの傾斜量の偏差が共に許容範囲である、第１軸
及び第２軸回りの傾斜量の偏差が共に許容範囲外であ
る、その他、第１軸及び第２軸回りの傾斜量の偏差の
いずれか一方が許容範囲外である、との判定を行うこと
も可能である。

【００１６】ここで、制御量の指令値としては、請求項
３に記載の発明のように、調整手段（６０）に対する速
度指令値を用いても良く、あるいは変位の指令値を用い
ても良い。

【００１７】請求項４に記載の発明は、パターンが形成
されたマスク（Ｒ）を照明し、当該マスクのパターンの
一部（１）の像を投影光学系（ＰＬ）を介して基板テー
ブル（１０）上に載置された感光基板（Ｗ）上の露光フ
ィールド（６）に投影した状態で、前記マスク及び前記
感光基板を前記投影光学系に対して同期して走査する投
影露光装置であって、前記感光基板表面の露光フィール
ド（６）内の前記投影光学系の光軸方向の位置を検出す
る第１の検出手段（７Ａ、７Ｂ）と；前記感光基板表面
の前記光軸方向の位置及び前記光軸と直交する面からの
傾斜を調整する調整手段（６０）と；前記第１の検出手
段（７Ａ、７Ｂ）からの検出情報に基づいて、前記感光
基板表面の前記露光フィールド（６）の前記光軸方向の
第１位置（ｚ）及び前記光軸と直交する面からの第１傾
斜量（θx 、θy ）を算出する演算手段（２７）と；前
記感光基板表面の露光フィールド（６）の前記光軸方向
の目標位置（ｚ' ）及び目標傾斜量（θx'、θy'）を出
力する目標値出力手段（２５）と；前記基板テーブル
（１０）の前記光軸と直交する面からの第２傾斜量（Θ
x'、Θy'）を検出する第２の検出手段（２１Ｂ、２２
Ｂ、２３Ｂ、３０）と；前記目標値出力手段からの目標
値と前記演算手段の算出結果とに基づいて、前記目標位
置と第１位置との差及び前記目標傾斜量と前記第１傾斜
量との差の少なくとも一方に基づいて定められる前記調
整手段（６０）に対する制御量の指令値が前記調整手段
の制御範囲内にあるか否かを判定する判定手段（２８）
と；前記判定手段の判定結果に応じて、前記目標位置及
び目標傾斜量並びに前記第１位置及び第１傾斜量に基づ
いて前記調整手段（６０）を制御する第１制御モード
と、前記感光基板表面の傾斜を一定に保ちつつ前記目標
位置と前記第１位置とに基づいて前記感光基板表面の露
光フィールドの光軸方向の位置が前記投影光学系の結像
面の光軸方向の中心に一致するように前記調整手段を制
御する第２制御モードとを切り換える制御手段（２９、
３１、３２）とを有する。

【００１８】これによれば、露光のため基板テーブルが
走査されると、第１の検出手段により感光基板表面の露
光フィールド内の例えば３点以上の点の投影光学系の光
軸方向の位置が検出され、演算手段では第１の検出手段
からの検出情報に基づいて例えば最小２乗法により感光
基板表面の露光フィールドの光軸方向の第１位置及び光
軸直交面からの露光フィールドの第１傾斜量を算出す
る。このとき、目標値出力手段では感光基板表面の露光
フィールドの光軸方向の目標位置及び目標傾斜量を出力
している。第２の検出手段では基板テーブルの光軸と直
交する面からの第２傾斜量を検出している。判定手段で
は、目標値出力手段からの目標値と演算手段の算出結果
とに基づいて、目標位置と第１位置との差及び目標傾斜
量と第１傾斜量との差の少なくとも一方に基づいて定め
られる調整手段に対する制御量の指令値が調整手段の制
御範囲内にあるか否かを判定する。そして、制御手段で
は、判定手段の判定結果に応じて、目標位置及び目標傾
斜量並びに第１位置及び第１傾斜量に基づいて調整手段
を制御する第１制御モードと、感光基板表面の傾斜を一
定に保ちつつ目標位置と第１位置とに基づいて感光基板
表面の露光フィールドの光軸方向の位置が投影光学系の
結像面の光軸方向の中心に一致するように調整手段を制
御する第２制御モードとを切り換える。

【００１９】第１制御モードに切り換えられた場合に
は、調整手段によって感光基板表面の光軸方向の位置及
び光軸方向に対する傾斜が調整され、高精度なフォーカ
ス及びレベリング制御が行なわれる。また、第２制御モ
ード切り換えられた場合には、調整手段によって感光基
板表面のフォーカス制御が行なわれる。この場合、感光
基板の傾斜は一定に維持されているので、制御に破綻を
きたすことのない安定な合焦動作がなされる。

【００２０】この場合において、請求項５に記載の発明
の如く、第１傾斜量は、感光基板表面の当該感光基板の
走査方向であるＸ軸方向の第１Ｘ傾斜量（θx ）及び前
記Ｘ軸と直交するＹ軸方向の第１Ｙ傾斜量（θy ）を含
み、第２傾斜量は、基板テーブル（１０）のＸ軸方向の
第２Ｘ傾斜量（Θx ）及び前記Ｙ軸方向の第２Ｙ傾斜量
（Θy ）を含み、目標傾斜量は、Ｘ軸方向の目標Ｘ傾斜
量（θx'）及びＹ軸方向の目標Ｙ傾斜量（θy'）を含ん
でいても良い。また、判定手段（２８）は、請求項６に
記載の発明の如く、判定条件として、目標位置（ｚ' ）
と第１位置（ｚ）との差、目標Ｘ傾斜量（θx'）と第１
Ｘ傾斜量（θx )との差及び目標Ｙ傾斜量（θy'）と第
１Ｙ傾斜量（θy ）との差に基づいた調整手段（６０）
に対する速度の指令値が第１速度を越えたか否かを判断
する第１条件を有していても良い。この場合には、請求
項７に記載の発明の如く、制御手段（２９、３１、３
２）は、この第１条件を判断条件として、第１条件を満
たさない場合に第１制御モードに切り換え、第１条件を
満たした場合に第２制御モードに切り換えることができ
る。

【００２１】また、上記の場合において、請求項８に記
載の発明の如く、判定手段（２８）は、判定条件とし
て、目標位置（ｚ' ）と第１位置（ｚ）との差及び目標
Ｘ傾斜量（θx'）と第１Ｘ傾斜量（θx )との差に基づ
いた調整手段（６０）に対する速度の指令値が第２速度
を越えたか否かを判断する第２条件と、目標位置
（ｚ'）と第１位置（ｚ）との差及び目標Ｙ傾斜量（θ
y'）と第１Ｙ傾斜量（θy ）との差に基づいた調整手段
（６０）に対する速度の指令値が第３速度を越えたか否
かを判断する第３条件とを更に有していることが望まし
い。この場合には、第１条件、第２条件及び第３条件を
用いて種々の制御モードの切り換えが可能になる。例え
ば、請求項９に記載の発明の如く、制御手段（２９、３
１、３２）は、第１、第２条件を満たし且つ第３条件を
満たさない場合に、目標位置、目標Ｘ傾斜量及び目標Ｙ
傾斜量並びに第１位置、第２Ｘ傾斜量及び第１Ｙ傾斜量
に基づいて、調整手段を制御する第３制御モードに切り
換え、第１条件を満たし且つ第２条件を満たさない場合
に、目標位置、目標Ｘ傾斜量及び目標Ｙ傾斜量並びに第
１位置、第１Ｘ傾斜量及び第２Ｙ傾斜量に基づいて調整
手段を制御する第４制御モードに切り換えるようにする
ことができる。上記第３制御モードの場合には、調整手
段によって感光基板のＸ方向の傾斜量を一定に保持した
まま、感光基板表面のフォーカス制御及びＹ方向のレベ
リング制御が行なわれ、また、上記第４モードの場合に
は、調整手段によって感光基板のＹ方向の傾斜量を一定
に保持したまま、感光基板表面のフォーカス制御及びＸ
方向のレベリング制御が行なわれる。これらの場合、Ｘ
方向の傾斜量又はＹ方向の傾斜量が一定に維持されてい
るので、制御に破綻をきたすことがない。

【００２２】請求項１０に記載の発明は、パターンが形
成されたマスク（Ｒ）を照明し、当該マスクのパターン
の一部の像（１）を投影光学系（ＰＬ）を介して基板テ
ーブル（１０）上に載置された感光基板（Ｗ）上の所定
の露光フィールド（６）に投影した状態で、前記マスク
及び前記感光基板を前記投影光学系に対して同期して走
査する投影露光装置であって、前記感光基板表面の露光
フィールド内における前記投影光学系の光軸方向の第１
位置（ｚ）及び前記光軸と直交する面からの第１傾斜量
（θx ）を検出する第１の検出部（７Ａ、７Ｂ、２７）
と；前記基板テーブルの前記光軸方向の位置及び前記光
軸と直交する面からの傾斜量を調整する調整手段（６
０）と；前記基板テーブルの前記光軸と直交する面から
の第２傾斜量を検出する第２の検出手段（２１Ｂ、２２
Ｂ、２３Ｂ、３０）と；前記感光基板表面の露光フィー
ルド（６）の前記光軸方向の目標位置（ｚ）及び前記光
軸と直交する面からの目標傾斜量（θx'、θy'）を出力
する目標値出力手段（２５）と；前記第１位置及び第１
傾斜量並びに前記目標位置及び目標傾斜量に基づいて、
前記第１傾斜量（θx 、θy ）又は前記第２傾斜量（Θ
x 、Θy ）のいずれかを切り換え出力する切換手段（３
２）と；前記第１傾斜量又は前記第２傾斜量のいずれ
か、前記第１位置、前記目標位置及び前記目標傾斜量に
基づいて、前記調整手段を制御する制御手段（２９、３
１）とを有する。

【００２３】これによれば、露光のため基板テーブルが
走査されると、第１の検出部により感光基板表面の露光
フィールド内における投影光学系の光軸方向の第１位置
及び光軸と直交する面からの第１傾斜量が検出される。
また、第２の検出手段により基板テーブルの光軸と直交
する面からの第２傾斜量が検出される。このとき、目標
値出力手段では感光基板表面の露光フィールドの光軸方
向の目標位置及び目標傾斜量を出力している。切り換え
手段では、前記第１位置及び第１傾斜量並びに前記目標
位置及び目標傾斜量に基づいて、第１傾斜量又は第２傾
斜量のいずれかを切り換え出力する。そして、制御手段
では、第１傾斜量又は第２傾斜量のいずれか、第１位
置、目標位置及び目標傾斜量に基づいて、調整手段を制
御する。

【００２４】この場合において、請求項１１に記載の発
明のように、第１の検出部は、例えば感光基板表面の露
光フィールド内における光軸方向の位置を求める複数の
センサ（７1 〜７n ）と、当該複数のセンサからの検出
位置に基づき第１位置及び第１傾斜量を算出する算出部
（２７）とを含んで構成することができ、また、第２の
検出手段は、基板テーブル（１０）の光軸方向の位置を
求める複数のエンコーダ（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）
と、エンコーダから基板テーブルの傾斜量を算出する座
標変換部（３０）とを含んで構成することができる。

【００２５】上記各発明において、第１の目標値の他
に、第２の目標値（例えばΘx'、Θy'）を設定するよう
にしてもよく、この第２の目標値として実際の傾斜量偏
差よりずっと小さな傾斜量偏差に対応する目標値を設定
することも可能であり、かかる場合には、制御に破綻を
きたすことのないレベリング制御も可能となる。なお、
この場合には、傾斜量偏差が許容範囲をどの程度超えた
かに応じて第２の目標値を変えることが望ましい。

【００２６】請求項１２に記載の発明は、パターンが形
成されたマスク（Ｒ）を照明し、当該マスクのパターン
の一部（１）の像を投影光学系を介して基板テーブル上
に載置された感光基板（Ｗ）上の露光フィールド（６）
に投影した状態で、前記マスク及び前記感光基板を前記
投影光学系（ＰＬ）に対して同期して走査する投影露光
方法であって、前記感光基板表面の露光フィールドの前
記光軸方向の目標位置（ｚ' ）及び目標傾斜量（θx'、
θy'）を出力する第１工程と；前記感光基板表面の露光
フィールド（６）内の前記投影光学系の光軸方向の位置
を検出する第２工程と；前記第２工程で検出した結果に
基づいて、前記感光基板表面の露光フィールドの前記光
軸方向の第１位置（ｚ）及び前記光軸直交面からの前記
露光フィールドの第１傾斜量（θx、θy）を算出する第
３工程と；前記目標位置と第１位置との差及び目標傾斜
量と第１傾斜量との差の少なくとも一方に基づいて定ま
る、前記感光基板の光軸方向位置及び前記光軸直交面か
らの傾斜の制御量が所定の制御範囲内にあるか否かを判
定する第４工程と；肯定的判定ならば前記目標位置及び
目標傾斜量並びに前記第１位置及び第１傾斜量に基づい
て、前記感光基板表面の露光フィールドが前記投影光学
系の結像面に一致するように前記感光基板の位置・姿勢
を制御し、否定的判定ならば前記感光基板表面の傾斜を
一定に保ちつつ前記目標位置と前記第１位置とに基づい
て、当該露光フィールドの光軸方向の位置が前記投影光
学系の結像面の光軸方向の中心に一致するように前記感
光基板の位置を制御する第５工程とを含む。

【００２７】これによれば、感光基板表面の露光フィー
ルドの光軸方向の目標位置及び目標傾斜量が出力され、
また感光基板表面の露光フィールド内の投影光学系の光
軸方向の位置が検出される。次に、検出した結果に基づ
いて、感光基板表面の露光フィールドの光軸方向の第１
位置及び光軸直交面からの露光フィールドの第１傾斜量
が算出される。次いで、目標位置と第１位置との差及び
目標傾斜量と第１傾斜量との差に基づいて定まる、感光
基板の光軸方向位置及び光軸直交面からの傾斜の制御量
が所定の制御範囲内にあるか否かが判定される。

【００２８】ここで、感光基板表面の凹凸が少ない場合
には、目標位置と第１位置との差及び目標傾斜量と第１
傾斜量との差の少なくとも一方に基づいて定まる、感光
基板の光軸方向位置及び光軸直交面からの傾斜の制御量
が制御範囲内となる（この場合目標傾斜量と第１傾斜量
との差である傾斜量偏差が許容範囲となる）ので、肯定
的判定がなされ、感光基板表面の凹凸の程度が激しい場
合には、制御量が制御範囲外となる（この場合傾斜量偏
差が許容範囲外となる）ので、否定的判定が行われる。

【００２９】そして、肯定的判定ならば目標位置及び目
標傾斜量並びに第１位置及び第１傾斜量に基づいて、感
光基板表面の露光フィールドが投影光学系の結像面に一
致するように感光基板の位置・姿勢が制御される。これ
により、高精度なフォーカス及びレベリング制御が行な
われる。一方、否定的判定ならば感光基板表面の傾斜を
一定に保ちつつ目標位置と第１位置とに基づいて、当該
露光フィールドの光軸方向の位置が投影光学系の結像面
の光軸方向の中心に一致するように感光基板の位置を制
御する。これにより、感光基板表面のフォーカス制御が
行なわれる。この場合、感光基板表面の傾斜は一定に維
持されているので、制御に破綻をきたすことのない安定
な合焦動作がなされる。

【００３０】請求項１３に記載の発明は、請求項１２に
記載の投影露光方法において、前記基板テーブル（１
０）の前記光軸直交面からの第２傾斜量（Θx 、Θy )
を検出する第６工程を更に含み、前記第４工程における
判定結果が肯定的判定から否定的判定に転じた場合、前
記第５工程において、前記第２傾斜量に基づいて前記感
光基板の姿勢を一定に保つことを特徴とする。これによ
れば、傾斜量の目標値に第２傾斜量が一致するような制
御が行われ、感光基板表面の傾斜が一定に保たれる。

【００３１】ここで、上記制御量としては、請求項１４
に記載の発明のように、感光基板の位置・姿勢の少なく
とも一方を制御するための速度指令値を用いてもよく、
あるいは変位の指令値を用いても良い。

【００３２】請求項１５に記載の発明は、パターンが形
成されたマスク（Ｒ）を照明し、該マスクのパターンの
一部の像（１）を投影光学系（ＰＬ）を介して基板テー
ブル（１０）上に載置された感光基板（Ｗ）上の所定の
露光フィールド（６）に投影した状態で、前記マスク及
び前記感光基板を前記投影光学系に対して同期して走査
する投影露光方法であって、前記感光基板表面の露光フ
ィールドの前記光軸方向の目標位置（ｚ' ）及び前記光
軸と直交する面からの目標傾斜量（θx'、θy'）を出力
する第１工程と；前記感光基板表面の露光フィールド
（６）内における前記投影光学系の光軸方向の第１位置
（ｚ）及び前記光軸と直交する面からの第１傾斜量（θ
x、θy）を検出する第２工程と；前記基板テーブル（１
０）の前記光軸と直交する面からの第２傾斜量（Θx、
Θy）を検出する第３工程と；前記第１位置及び第１傾
斜量並びに前記目標位置及び目標傾斜量に基づいて、前
記基板テーブルの姿勢を制御するために前記第１傾斜量
又は前記第２傾斜量のいずれかを切り換え出力する第４
工程と；前記基板テーブルの前記光軸方向の位置及び前
記光軸と直交する面からの傾斜量を、前記第４工程で出
力された第１傾斜量又は第２傾斜量、前記目標位置、前
記目標傾斜量及び前記第１位置及びに基づいて制御する
第５工程とを含む。

【００３３】これによれば、第１工程において、感光基
板表面の露光フィールドの光軸方向の目標位置及び光軸
と直交する面からの目標傾斜量が出力される。また、第
２工程において、感光基板表面の露光フィールド内にお
ける投影光学系の光軸方向の第１位置及び光軸と直交す
る面からの第１傾斜量が検出され、第３工程において、
基板テーブルの光軸と直交する面からの第２傾斜量が検
出される。第４工程では、第１位置及び第１傾斜量並び
に目標位置及び目標傾斜量に基づいて、基板テーブルの
姿勢を制御するために第１傾斜量又は第２傾斜量のいず
れかを切り換え出力する。そして、第５工程では、基板
テーブルの光軸方向の位置及び光軸と直交する面からの
傾斜量が、第４工程で出力された第１傾斜量又は第２傾
斜量、目標位置、目標傾斜量及び第１位置に基づいて制
御される。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
ないし図７に基づいて説明する。

【００３５】図１には、一実施形態に係るステップ・ア
ンド・スキャン方式の投影露光装置の構成が概略的に示
されている。

【００３６】図１において、マスクとしてのレチクルＲ
は、レチクルホルダ２を介してレチクルステージ３上に
載置されている。このレチクルステージ３はレチクルス
テージ駆動部１４によって、レチクルステージガイド４
の案内面に沿って走査方向（図１におけるＸ方向）に駆
動されるようになっている。また、このレチクルステー
ジ３上の走査方向の一端には、移動鏡５が紙面直交方向
（Ｙ方向）に延設されている。この移動鏡５に対向し
て、当該移動鏡５にレーザ光を照射すると共にその反射
光を受光してレチクルステージ３の位置を計測するレチ
クル干渉計１３が配置されている。レチクル干渉計１３
の計測値は主制御系２０に入力されており、主制御系２
０はこのレチクル干渉計１３の計測値に基づいてレチク
ルステージ駆動部１４を介してレチクルステージ３の位
置及び速度を制御している。

【００３７】また、レチクルステージ３上には、Ｙ方向
のずれ量を検出するためＸ方向に延びた移動鏡（図示省
略）が設けられ、この移動鏡に対向してレチクル干渉計
（図示省略）が設けられている。

【００３８】前記レチクルＲ上の照明フィールド１は図
示しない照明光学系からの照明光により、ほぼ均一に照
明されており、投影光学系ＰＬを介して、その投影像が
感光基板としてのウエハＷ上の露光フィールド６に形成
される。

【００３９】ウエハＷは、図示しないバキュームチャッ
クによってウエハホルダ８上に吸着保持されている。ウ
エハホルダ８は、基板テーブル１０上に載置されてい
る。この基板テーブル１０は、図２に示されるように、
３つのＺ位置駆動部２１、２２、２３にてＸＹステージ
１１上に３点で支持されている。これらのＺ位置駆動部
２１、２２、２３は、基板テーブル１０下面のそれぞれ
のＺ位置駆動部の支持点を投影光学系ＰＬの光軸方向
（Ｚ方向）に駆動するアクチュエータ２１Ａ、２２Ａ、
２３Ａと、各Ｚ位置駆動部のＺ方向位置を検出するエン
コーダ２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂとを含んで構成されてい
る（図５参照）。

【００４０】ここで、Ｚ位置駆動部２１、２２、２３の
構成について詳述する。図６には、Ｚ位置駆動部２１の
一構成例の縦断面図が示されており、この図６におい
て、アクチュエータ２１Ａは、駆動機構ハウジング４
０、送りねじ４１、カップリング４４、ナット３９、支
柱３８、スライダー３５、楔部材３６Ａ、回転体３６Ｂ
及び直線ガイド３７等を備えている。

【００４１】これを更に詳述すると、駆動ハウジング４
０は、図６では図示を省略したが、実際には図１のＸＹ
ステージ１１上に固定されている。この駆動機構ハウジ
ング４０の内部には、送りねじ４１が水平方向（図６に
おける紙面左右方向）に沿って配設されるとともに、駆
動機構ハウジング４０によってその両端が軸支されてい
る。この送りねじ４１の一端（図６における右端）には
カップリング４４を介してロータリモータ４５が接続さ
れている。また、送りねじ４１の中央部外周には、ねじ
部が形成され、このねじ部に支柱３８の下端に固定され
たナット３９が螺合している。支柱３８の上端部には、
スライダー３５が固定され、このスライダー３５の上部
には楔部材３６Ａが固着されている。この楔部材３６Ａ
上面の斜面部には、図１の基板テーブル１０に図６にお
ける紙面直交方向の軸回りの回転のみが許容され、その
他の方向の移動が拘束された状態で取り付けられた回転
体３６Ｂが当接している。また、スライダー３５は、送
りねじ４１と平行に延びる直線ガイド３７に沿って移動
可能となっている。

【００４２】送りねじ４１の他端（図６における左端）
にはカップリング４２を介してアクチエータ２１Ａとと
もにＺ位置駆動部２１を構成するエンコーダ２１Ｂが接
続されている。このエンコーダ２１Ｂとしては、送りね
じの回転角を検出するロータリエンコーダが使用されて
いる。

【００４３】このため、後述する図５のコントローラ３
１からの駆動速度を示す制御信号がロータリモータ４５
に供給されると、ロータリモータ４５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、スライダー３５が楔部材３６Ａと一体的に送りねじ
４１に沿って移動する。従って、楔部材３６Ａ上面の斜
面部に当接した回転体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４１の回転角速度がエンコーダ２１
Ｂにより計測され、このエンコーダ２１Ｂの出力に基づ
いて回転体３６Ｂの上下方向への移動速度を検出できる
ようになっている。

【００４４】その他のＺ位置駆動部２２，２３も上記Ｚ
位置駆動部２１と同様にして構成されている。

【００４５】なお、アクチュエータ２１Ａ〜２３Ａとし
ては、図６のようにロータリーモータを駆動源として使
用しても良いが、これに限らず、例えば積層型圧電素子
（ピエゾ素子）等を使用して構成してもよい。このよう
にアクチュエータ２１Ａ〜２３Ａとして直線的に変位す
る駆動素子を使用する場合は、これに対応してＺ方向の
位置を検出するためのエンコーダとして光学式又は静電
容量式等のリニアエンコーダが使用される。

【００４６】本実施形態では、基板テーブル１０と上述
した３つのアクチュエータ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａとに
よって、ウエハＷ表面の光軸方向位置（Ｚ方向位置）及
び光軸直交面に対する傾斜を調整する調整手段としての
Ｚティルトステージ６０が構成されている（図２参
照）。

【００４７】図１に戻り、基板テーブル１０が搭載され
たＸＹステージ１１は、Ｘ軸、Ｙ軸方向にウエハステー
ジ駆動部１６によって駆動されるようになっており、こ
れによってウエハＷがＹ方向に移動及びＸ方向に走査さ
れるようになっている。図２に示されるように、基板テ
ーブル１０上のＸ軸方向の一端には、移動鏡１２ＸがＹ
軸方向に延設され、この移動鏡１２Ｘに対向してＸ軸用
ウエハ干渉計１５Ｘが配置されている。同様に、基板テ
ーブル１０上のＹ軸方向の一端には、移動鏡１２ＹがＸ
軸方向に延設され、この移動鏡１２Ｙに対向してＹ軸用
ウエハ干渉計１５Ｙが配置されている。これらのウエハ
干渉計１５Ｘ、１５Ｙによって、基板テーブル１０の
Ｘ、Ｙ２次元方向の位置が計測されるようになってい
る。なお、図１では、移動鏡１２Ｘ、１２Ｙを代表的に
移動鏡１２として示し、ウエハ干渉計１５Ｘ、１５Ｙを
ウエハ干渉計１５として示している。ウエハ干渉計１５
の計測値は、主制御系２０に入力されており、主制御系
２０ではこの計測値に基づいてウエハステージ駆動部１
６を介してＸＹステージ１１の位置及び速度を制御して
いる。露光のための走査時には、主制御系２０はレチク
ルステージ３とウエハステージ１１を同期制御する。

【００４８】ウエハＷ表面のＺ方向位置は、送光系７Ａ
と受光系７Ｂとから成る第１の検出手段としてのフォー
カスセンサ（以下、適宜「フォーカスセンサ７」と総称
する）で光電検出される。図３には、このフォーカスセ
ンサ７の検出原理が示されている。図３（Ａ）に示され
るように、送光部７ａから射出された光ビームのウエハ
Ｗ表面での反射光の入射位置は、ウエハＷ表面のＺ軸方
向位置に応じて受光部７ｂの受光面上で変化し、これに
対応して図３（Ｂ）に示されるようなＳカーブ信号が受
光部７ｂから出力される。従って、このＳカーブ信号に
基づいてウエハＷ表面のＺ軸方向位置を光電的に検出す
るのである。本実施形態では、フォーカスセンサ７は、
図４に示されるように複数のセンサ７1 〜７n によって
構成されている。そして、複数のセンサ７1 〜７n はウ
エハＷ上の露光フィールド６に投影光学系ＰＬの光軸Ａ
Ｘを中心として２次元的に配置されている。複数のセン
サ７1 〜７n により複数のＺ軸方向位置が検出されるた
め、複数のＺ軸方向位置を用いて最小２乗法等の演算処
理により近似平面を求め、この近似平面の傾斜によりウ
エハＷ表面（厳密には露光フィールド６）の傾斜角（θ
x 、θy ）もわかる。

【００４９】なお、本実施形態ではウエハＷ上の露光フ
ィールド６の傾斜角および焦点位置を検出するために複
数のセンサ７1 〜７n を使用するが、複数のセンサの代
わりに計測点が１点のＡＦセンサを使用してもよい。こ
の場合、ウエハＷ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
する。

【００５０】図１において、主制御系２０は、このフォ
ーカスセンサ７による計測値を用いてＺティルトステー
ジ６０（より具体的には、基板テーブル１０を駆動する
アクチュエータ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）を制御し、ウ
エハＷ表面の位置を制御している。

【００５１】前述したアクチュエータ２１Ａ、２２Ａ、
２３Ａにより駆動される基板テーブル１０のそれぞれの
支持点のＺ方向位置はＺ位置駆動部２１、２２、２３に
組み込まれたエンコーダ２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂにより
計測される。この計測値ＰＺ１、ＰＺ２、ＰＺ３とＺ位
置駆動部２１、２２、２３のＸＹ２次元座標位置（Ｘ
１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）、（Ｘ３，Ｙ３）とを用い
て基板テーブル１０の位置は次式（１）にて定義され
る。

【００５２】

【数１】

【００５３】ここで、Θx ：Ｘ方向の傾斜（Ｙ軸回りの
傾斜） Θy ：Ｙ方向の傾斜（Ｘ軸回りの傾斜）Ｚ：Ｚ軸方向位置である。なお、フォーカスセンサ７によるウエハＷ表面
の座標系と、エンコーダ２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂによる
基板テーブル１０の位置の座標系はあらかじめキャリブ
レーションすることにより、その原点とスケールを一致
させている。

【００５４】図５には、本実施形態におけるフォーカス
制御系の構成が示されている。このフォーカス制御系
は、目標値出力手段としての目標値出力部２５、演算手
段としての最小２乗法近似部２７、判定手段としての制
御モード判定部２８、非干渉化器２９、座標変換部３
０、コントローラ３１、切換手段としてのマルチプレク
サ３２及び３つの減算器３３Ａ〜３３Ｃ等を有する。各
部について、詳細に説明すると、目標値出力部２５は、
Ｚ方向位置の目標値ｚ' 、Ｘ方向の傾斜（Ｙ軸回りの傾
斜（Ｙ軸回りの傾斜）の第１の目標値θx'、Ｙ方向の傾
斜（Ｘ軸回りの傾斜）の第１の目標値θy'を制御モード
判定部２８に常時送出する。また、この目標値出力部２
５はコントローラ３１の位置制御の目標値としてＺ方向
位置の目標値ｚ' を出力すると共に、制御モード判定部
２８による後述する制御モードの判定結果に応じて、Ｘ
方向の傾斜（Ｙ軸回りの傾斜）の第１の目標値θx'又は
第２の目標値Θx'をコントローラ３１の位置制御の目標
値として出力し、Ｙ方向の傾斜（Ｘ軸回りの傾斜）の第
１の目標値θy'又は第２の目標値Θy'をコントローラ３
１の位置制御の目標値として出力する。

【００５５】ここで、Ｚ方向位置の目標値ｚ' 、Ｘ方向
の傾斜（Ｙ軸回りの傾斜）の第１の目標値θx'及びＹ方
向の傾斜（Ｘ軸回りの傾斜）の第１の目標値θy'とは、
投影光学系ＰＬの結像面を予め試し焼き等によりキャリ
ブレーションして得たフォーカス制御の本来の目標値で
ある、また、第２の目標値Θx'、Θy'とは、、Ｘ方向の
傾斜（Ｙ軸回りの傾斜）、Ｙ方向の傾斜（Ｘ軸回りの傾
斜）を維持するために設定される便宜上の目標値であ
る。本実施形態では後述するように、第２の目標位置Θ
x'、Θy'として、制御モードを切り換える直前の基板テ
ーブル１０の傾斜が用いられる。

【００５６】最小２乗法近似部２７は、フォーカスセン
サ７を構成する個々のセンサ７1 〜７n が検出するウエ
ハＷ表面のＺ方向位置の検出信号を、いわゆる最小２乗
法を用いて平面近似することで、ウエハＷ表面の投影光
学系ＰＬの光軸ＡＸ上のＺ方向位置ｚ、Ｘ方向の傾斜
（Ｙ軸回りの傾斜）θx 、Ｙ方向の傾斜（Ｘ軸回りの傾
斜）θy の３成分を求める。すなわち、最小２乗法近似
部は算出部として機能し、本実施形態ではこの最小２乗
法近似部２７とフォーカスセンサ７とによって、ウエハ
（感光基板）表面の露光フィールド内における投影光学
系ＰＬの光軸方向の第１位置及び光軸と直交する面から
の第１傾斜量を検出する第１の検出部が構成されてい
る。

【００５７】制御モード判定部２８は、目標値出力部２
５からの目標値ｚ' 、θx'、θy'と最小２乗法近似部２
７からの現在値情報ｚ、θx 、θy との差である偏差
（Δθx 、Δθy 、Δｚ）に基づいて制御モードの判定
を行なう。これについては後述する。

【００５８】座標変換部３０は、３つのＺ位置駆動部２
１、２２、２３に組み込まれたエンコーダ２１Ｂ、２２
Ｂ、２３Ｂの計測値ＰＺ１、ＰＺ２、ＰＺ３を式（１）
に従ってＺ方向位置Ｚ、Ｘ方向の傾斜（Ｙ軸回りの傾
斜）Θx 、Ｙ方向の傾斜（Ｘ軸回りの傾斜）Θy に座標
変換し、その内のΘx 、Θy をマルチプレクサ３２に送
出する。

【００５９】３つの減算器３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃは、
目標値出力部２５からの目標値ｚ'と最小２乗法近似部
２７からのＺ方向位置（現在値ｚ）との差であるＺ方向
位置偏差Δzz（Δｚ）、目標値出力部２５からの目標値
θx'（又はΘx'）とマルチプレクサ３２から出力される
現在値θx （又Θx ）との差であるＸ方向の傾斜（Ｙ軸
回りの傾斜）偏差Δθxx、目標値θy'（又はΘy'）と現
在値θy （又はΘy ）との差であるＹ方向の傾斜（Ｘ軸
回りの傾斜）偏差Δθyyを、それぞれ求める。

【００６０】コントローラ３１は、位置制御ループのコ
ントローラであり、上記Ｚ方向位置偏差Δzz、Ｘ方向の
傾斜偏差Δθxx 、Ｙ方向の傾斜偏差Δθyyを動作信号
としてＰ動作、ＰＩ動作若しくはＰＩＤ動作を行ういわ
ゆるＰＩＤ制御器を含んで構成されている。このコント
ローラ３１は、偏差Δzz、Δθxx 、Δθyy にゲインを
かけたものをアクチュエータ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａへ
速度指令として与える。

【００６１】また、非干渉化器２９は、線形性に依存す
るものではあるが、これをサーボループ内に挿入するこ
とにより、Ｚ方向及びＸＹ軸回りの傾斜方向の３成分が
独立に制御できるようになっている。この非干渉化器２
９は、Ｘ及びＹ軸回りの傾斜とＺ方向の３成分で与えら
れた速度指令を各Ｚ位置駆動部の現在位置のＸＹ２次元
座標値に基づいて配分するための非干渉化演算を行っ
て、その演算結果を実際にアクチュエータ２１Ａ、２２
Ａ、２３Ａへ出力している。

【００６２】すなわち、コントローラ３１では、偏差Δ
θxx、Δθyy、ΔzzにＸＹ軸回りの傾斜及びＺ方向成分
に対する位置サーボのループゲインＫθx 、Ｋθy 、Ｋ
z をそれぞれかけてアクチュエータ２１Ａ、２２Ａ、２
３Ａへの速度指令値としてＫθx Δθxx、Ｋθy Δθy
y、Ｋz Δzzを得る。そして、非干渉化器２９では、こ
の速度指令値から各Ｚ位置駆動部の速度指令Ｖz1、Ｖz
2、Ｖz3を求めるために次式（２）の演算を行う。

【００６３】

【数２】

【００６４】ここで、（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ
２）、（Ｘ３，Ｙ３）は各Ｚ位置駆動部の投影光学系Ｐ
Ｌを基準とした位置である。

【００６５】マルチプレクサ３２は、制御モード判定部
２８からの指令に応じて、最小２乗法近似部２７からの
現在値の傾斜方向の２成分（θx 、θy ）又は座標変換
部３０からの現在値の傾斜方向の２成分（Θx 、Θy ）
のいずれかを切り換え出力する。すなわち、現在位置と
して、フォーカスセンサ７で検出されたウエハＷ表面の
位置と各Ｚ位置駆動部のエンコーダ（２１Ｂ〜２３Ｂ）
で検出された基板テーブル１０の位置の両方が使用でき
るようにマルチプレクサ３２が用意されているのであ
る。

【００６６】３軸のアクチュエータ（２１Ａ〜２３Ａ）
は、速度マイナーループ（電流マイナーループ）を持
ち、与えられた速度指令に対して内蔵された速度検出器
（タコジェネレータ）を使用してサーボをかけ追従させ
ている。すなわち、Ｚ位置駆動部２１、２２、２３はア
クチュエータ２１Ａ、２２Ａ、２３Ａに内蔵されたタコ
ジェネレータを速度センサとした速度ループで制御され
たサブユニットとして構成されており、外部から速度指
令を与えるとそれに追従する動きをするようになってい
る。

【００６７】次に、図７を参照して、制御モード判定部
２８における制御モードの判定及びこれに伴う制御モー
ドの切り換えについて詳述する。

【００６８】前述した式（２）で速度指令値Ｖz1、Ｖz
2、Ｖz3の何れかがリミットを越えて飽和状態となる
と、式（２）はもはや非干渉化器としての機能を果たさ
なくなる。

【００６９】ここで、速度指令値の最大値をＶmax とす
ると、各Ｚ位置駆動部のアクチュエータへの速度指令値
がリミットを越えない条件は、次の条件Ａ．となる。な
お、以下の説明において、速度指令値Ｖznは、判定条件
毎に区別するために、ＶznＡ、ＶznＢ、ＶznＣと記述す
るものとする。

【００７０】条件Ａ．ＶznＡ＝Ｋθx ・Δθx ・Ｘn ＋Ｋθy ・Δθy ・Ｙn
＋Ｋz ・Δｚ（但し、ｎ＝１，２，３）において、ＶznＡのいずれかが、Ｖmax を超える。

【００７１】そこで、制御モード判定部２８では、ま
ず、ＶznＡのいずれかが、Ｖmax を超えるか否かを判定
する（図７のステップ１００）。そして、この判定が否
定された場合（条件Ａ．が否定された場合は、制御モー
ド判定部２８では第１制御モードであると判定し、マル
チプレクサ３２に対しフォーカスセンサ７の検出値に基
づいて求まるθx 、θy （すなわち、最小２乗法近似部
２７からの出力）を出力するような指令を与える。これ
により、マルチプレクサ３２から現在値としてθx 、θ
y が出力される。このとき、目標値出力部２５からは位
置制御ループの目標値としてｚ' 及び傾斜方向の第１の
目標値θx'、θy'が出力される。

【００７２】従って、この第１制御モードの場合には、
コントローラ３１には、Ｚ方向の位置偏差Δｚ、Ｘ方向
の傾斜（Ｙ軸回りの傾斜）偏差Δθx 、Ｙ方向の傾斜
（Ｘ軸回りの傾斜）偏差Δθy が入力される。すなわ
ち、第１制御モードにおいては目標値とフォーカスセン
サ７で検出したウエハＷ表面の現在位置（投影光学系光
軸でのＺ方向とＸＹ軸回りの傾斜の３成分で表す）の差
を偏差（動作信号）としてコントローラ２８が制御動作
を行ない、コントローラ３１はＺ方向、ＸＹ軸回りの傾
斜方向の各成分ごとにゲインをかけ、速度指令を生成す
る。この速度指令は非干渉化器２９により式（２）の制
御則に従って各Ｚ位置駆動部の位置でのアクチュエータ
への速度指令に変換され、速度マイナーループを持つア
クチュエータに与えられる。アクチュエータが動いた結
果はウエハＷ表面の変位としてフォーカスセンサ７で検
出され、ここに閉ループの位置制御がなされることにな
る（図７のステップ１０６）。

【００７３】一方、ステップ１００における判定が否定
された場合、すなわち上記条件Ａ．が成立する場合は、
ステップ１０２に進んで次の条件Ｂ．が成立するか否か
を判断する。

【００７４】条件Ｂ．ＶznＢ＝Ｋθx ・Δθx ・Ｘn ＋Ｋz ・Δｚ（但し、ｎ＝１，２，３）において、ＶznＢのいずれかが、Ｖmax を超える。

【００７５】そして、このステップ１０２における判断
が否定された場合、すなわち条件Ａ．が成立し、条件
Ｂ．が成立しない場合（この場合は後述する条件Ｃの成
立、不成立にかかわらない）は、制御モード判定部２８
では第４制御モードと判定し、マルチプレクサ３２に対
しθx 、Θy を出力するような指令値を与える。これに
より、マルチプレクサ３２からは最小２乗法近似部２７
からのθx 、座標変換部３０からのΘy が出力される。
このとき、目標値出力部２５からは位置制御ループの目
標値としてｚ' 及び傾斜方向の目標値θx'、Θy'が出力
される。従って、この第４制御モードの場合は、コント
ローラ３１には、Ｚ方向の位置偏差Δｚ、Ｘ方向の傾斜
（Ｙ軸回りの傾斜）偏差Δθx 、Ｙ方向の傾斜（Ｘ軸回
りの傾斜）偏差Δθy'＝Θy'−Θy が入力される。この
結果、非干渉化器２９では、式（２）の制御則を、偏差
Δθyyを目標値と現在位置の差ではなく、制御を切り換
える直前の基板テーブル１０の位置と現在の基板テーブ
ル１０の位置の差に置き換えて実行する。これにより、
Ｙ方向の傾斜、即ちＸ軸回りの傾斜方向の姿勢は、ウエ
ハＷ表面の状態によらず、制御を切り換える直前の姿勢
を保持するように制御される。Ｘ方向の傾斜（Ｙ軸回り
の傾斜）及びＺ方向に関しては、目標値と現在値の差が
偏差として与えられるのでフォーカスセンサの出力に基
づく通常のサーボ制御により現在値が目標値と一致する
ように制御がなされる（図７のステップ１０８）。

【００７６】一方、上記ステップ１０２における判断が
肯定された場合には、ステップ１０４に進み、次の条件
Ｃが成立するか否かを判断する。

【００７７】条件Ｃ．ＶznＣ＝Ｋθy ・Δθy ・Ｙn ＋Ｋz ・Δｚ（但し、ｎ＝１，２，３）において、ＶznＣのいずれかが、Ｖmax を超える。

【００７８】そして、このステップ１０４における判断
が肯定された場合、すなわち条件Ｂ．及びＣ．の両者が
ともに成立する場合は、制御モード判定部２８では第２
の制御モードであると判定し、マルチプレクサ３２に対
しΘx 、Θy を出力するような指令値を与える。これに
より、マルチプレクサ３２から座標変換部３０からの値
Θx 、Θy が出力される。このとき、目標値出力部２５
からは位置制御ループの目標値としてｚ' 及び傾斜方向
の第２の目標値Θx'、Θy'が出力される。従って、この
第２制御モードの場合には、コントローラ３１には、Ｚ
方向の位置偏差Δｚ、Ｘ方向の傾斜（Ｙ軸回りの傾斜）
偏差Δθx'＝Θx'−Θx 、Ｙ方向の傾斜（Ｘ軸回りの傾
斜）偏差Δθy'＝Θy'−Θy が入力される。この結果、
非干渉化器２９によって、偏差としてのΔθx 、Δθy
に代えて目標値と現在位置の差ではなく、制御を切り換
える直前の基板テーブル１０の位置と現在の基板テーブ
ル１０の位置の差（Δθx'＝Θx'−Θx 、Δθy'＝Θy'
−Θy ）が用いられ、式（２）の制御則をが実行され
る。これにより、アクチュエータ２１Ａ、２２Ａ、２３
Ａが動いた結果がＺ位置駆動部２１，２２，２３の変位
としてエンコーダ２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂで検出され
る。検出された変位は、座標変換部３０で基板テーブル
１０の現在値に座標変換され、そのＸＹ軸回りの傾斜方
向の成分がコントローラ３１へのフィードバック信号と
なる。ここに、ＸＹ軸回りの傾斜成分について閉ループ
の位置制御がなされ、ＸＹ軸回りの傾斜の姿勢は、ウエ
ハ表面の状態によらず、制御を切り換える直前の姿勢を
保持するように制御される。Ｚ方向に関しては、目標値
と現在値の差が偏差として与えられるので通常のサーボ
制御により現在値が目標値と一致するように制御がなさ
れる（図７のステップ１１０）。

【００７９】一方、上記ステップ１０４における判断が
否定された場合、すなわち条件Ａ．及び条件Ｂ．が成立
し、条件Ｃ．が成立しない場合は、制御モード判定部２
８では、第３制御モードであると判定し、マルチプレク
サ３２に対しΘx 、θy を出力するような指令を与え
る。これによりマルチプレクサ３２から座標変換部３０
からのΘx と最小２乗法近似部２７からのθy が出力さ
れる。このとき、目標値出力部２５からは位置制御ルー
プの目標値としてｚ' 及び傾斜方向の目標値Θx'、θy'
が出力される。従って、この第３制御モードの場合は、
コントローラ３１には、Ｚ方向の位置偏差Δｚ、Ｘ方向
の傾斜（Ｙ軸回りの傾斜）偏差Δθx'＝Θx'−Θx 、Ｙ
方向の傾斜（Ｘ軸回りの傾斜）偏差Δθy が入力され
る。この結果、非干渉化器２９では、式（２）の制御則
を、偏差Δθx を目標値と現在位置の差ではなく、制御
を切り換える直前の基板テーブル１０の位置と現在の基
板テーブル１０の位置の差に置き換えて実行する。これ
により、Ｘ方向の傾斜、即ちＹ軸回りの傾斜方向の姿勢
は、ウエハＷ表面の状態によらず、制御を切り換える直
前の姿勢を保持するように制御される。Ｙ方向の傾斜
（Ｘ軸回りの傾斜）及びＺ方向に関しては、目標値と現
在値の差が偏差として与えられるので通常のサーボ制御
により現在値が目標値と一致するように制御がなされる
（図７のステップ１１２）。

【００８０】本実施形態のフォーカス制御系は、通常は
第１制御モードで動作し、ウエハＷ表面の凹凸の程度が
大きく、Ｘ軸、Ｙ軸回りの傾斜補正のための各Ｚ位置駆
動部のアクチュエータに与える速度指令値がリミットを
越えると判定された場合には、第２ないし第４の制御モ
ードに切換えが行なわれる。第２ないし第４の制御モー
ドで動作中も条件Ａ、Ｂ、Ｃに基づく判定は継続し、条
件の変動に応じて制御モードの切り換えが逐次行なわれ
る。この場合において、条件Ａの判定が先に行なわれた
後に、条件Ｂ，Ｃが判定されるので、ウエハＷ表面の凹
凸の程度が小さくなって速度指令値がリミットの内側に
入るようになれば直ちに第１制御モードに切換えられ、
フォーカス・レベリング制御が開始される。

【００８１】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、エンコーダ２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂと座標
変換器３０とによって第２の検出手段が構成され、マル
チプレクサ３２と、コントローラ３１と、非干渉化器２
９とによって制御手段が構成されている。

【００８２】以上説明したように、本実施形態による
と、ウエハＷ表面の凹凸が比較的少なく、装置の能力か
ら見てレベリング追従可能な範囲であれば、露光フィー
ルド内のウエハＷ表面が投影光学系ＰＬの結像面に一致
されるように制御を行うことで、露光フィールド全体に
対するデフォーカスを最小に制御することができ、投影
光学系のもつ焦点深度を最大限に発揮させることができ
る。また、ウエハＷ表面の凹凸が比較的大きく、装置の
能力ではレベリング追従不可能な場合にも、制御に大き
く破綻をきたし致命的なデフォーカスを生ずることのな
いフォーカス制御が実現できる。

【００８３】後者の場合においても、２段階の条件判定
により、Ｘ軸及びＹ軸のいずれか一方の軸回りの傾斜が
装置の能力で充分追従可能であれば、他方の軸回りの傾
斜姿勢を保持しつつＺ方向位置の制御と共にその一方の
軸回りの傾斜を目標値に追従制御することができる。

【００８４】なお、上記実施形態においては、第１制御
モードないし第４制御モードの４種類のモードをきめ細
かく切り換えを行う場合について説明したが、第３及び
第４制御モードは必ずしも設けなくても実用上のメリッ
トは充分にあると考えられる。レベリング制御ではとり
きれない程露光フィールド内でのウエハＷ表面の凹凸が
大きい場合には、投影光学系ＰＬの焦点深度が大きく食
われることになるため、レベリング制御の有効性は薄く
なり、実用上はフォーカス制御のみでよいことも多いか
らである。この場合には、条件Ａ．のみに基づいて第１
制御モードと第２制御モードとを切り換えればよい。

【００８５】また、上記実施形態中で説明した制御モー
ド切り換え判定のための条件Ａ．、Ｂ．、Ｃ．は例示で
あって、本発明がこれに限定されるものではなく、例え
ば、偏差（目標値と現在値との差）自体に制限を設け、
引き込み完了後に所定以上の偏差が検出された場合には
制御の切換えを行う方法を採用することも可能である。

【００８６】また、上記実施形態中で判定条件Ａ．、
Ｂ．、Ｃ．は速度条件であったが、積層型圧電素子を使
用した場合には速度条件でなく変位条件で判定する方が
判定し易い。

【００８７】更に、上記実施形態では、閉ループサーボ
制御を行ない、傾斜姿勢を一定に保つために制御モード
の切り換えに対応して目標値そのものを切り換えたが、
本発明がこれに限定されるものではない。従って、一方
の軸回りの傾斜方向の姿勢を維持することができ、Ｚ方
向位置及び他方の軸回りの傾斜を調整することができる
制御方法であれば、いかなる制御方法を採用しても良
い。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
制御手段では判定手段が肯定的判定を行なっている間
は、目標値出力手段からの目標値及び演算手段の算出結
果とに基づいて感光基板表面の露光フィールドが投影光
学系の結像面に一致するように調整手段を制御し、判定
手段が否定的判定を行なっている間は、感光基板の傾斜
を一定に保ちつつ目標値出力手段からの光軸方向の目標
値と演算手段の算出結果とに基づいて当該感光基板表面
の露光フィールドの光軸方向の位置が投影光学系の結像
面の光軸方向の中心に一致するように調整手段を制御す
ることから、凹凸の少ない感光基板に対しては高い追従
性を確保するとともに、凹凸の程度の激しい感光基板に
対しては制御に破綻をきたすことのない安定な合焦動作
を行うことができるという従来にない優れた効果があ
る。

【００８９】特に、請求項８ないし９に記載の発明によ
れば、上記効果に加え、Ｘ軸及びＹ軸方向のいずれか一
方の傾斜偏差のみが許容範囲外である場合には、制御手
段では制御モードを一方の軸方向の傾斜を一定に保ちつ
つ感光基板表面の露光フィールドの光軸方向の位置及び
他方の軸方向の傾斜を目標値出力手段からの目標値と第
２の検出手段で検出した傾斜量とに基づいて調整手段を
制御する第３、第４制御モードに切り換えることから、
より正確できめ細やかなフォーカス、レベリング動作を
制御に破綻を来すことなく、実行できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係るステップ・アンド・スキャン方
式の投影露光装置を示す概略構成図である。

【図２】図１の基板テーブル及びその駆動機構の詳細を
示す斜視図である。

【図３】図１のフォーカスセンサの検出原理を説明する
ための図である。

【図４】図１のフォーカスセンサを構成する個々のセン
サの配置を示す図である。

【図５】図１の装置のフォーカス制御系の構成を示すブ
ロック図である。

【図６】図１のＺ位置駆動部の具体的構成例を示す断面
図である。

【図７】制御モード判定部における制御モードの判定及
びこれに伴う制御モードの切り換えを説明するための流
れ図である。

【符号の説明】

７フォーカスセンサ１０基板テーブル２１Ａ，２２Ａ，２３Ａアクチュエータ２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂエンコーダ２５目標値出力部２７最小２乗法近似部２８制御モード判定部２９非干渉化器３０座標変換器３１コントローラ３２マルチプレクサ６０ＺティルトステージＷウエハＲレチクルＰＬ投影光学系

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 ５２５Ｌ５２５Ｘ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンが形成されたマスクを照明し、
当該マスクのパターンの一部の像を投影光学系を介して
基板テーブル上に載置された感光基板上の露光フィール
ドに投影した状態で、前記マスク及び前記感光基板を前
記投影光学系に対して同期して走査する投影露光装置で
あって、前記感光基板表面の露光フィールド内の前記投影光学系
の光軸方向の位置を検出する第１の検出手段と；前記感
光基板表面の前記光軸方向の位置及び前記光軸直交面に
対する傾斜を調整する調整手段と；前記第１の検出手段
からの検出情報に基づいて、前記感光基板表面の露光フ
ィールドの前記光軸方向の第１位置及び前記光軸直交面
からの前記露光フィールドの第１傾斜量を算出する演算
手段と；前記感光基板表面の露光フィールドの前記光軸
方向の目標位置及び目標傾斜量を出力する目標値出力手
段と；前記目標値出力手段からの目標値と前記演算手段
の算出結果とに基づいて、前記目標位置と第１位置との
差及び前記目標傾斜量と前記第１傾斜量との差の少なく
とも一方に基づいて定められる前記調整手段に対する制
御量の指令値が前記調整手段の制御範囲内にあるか否か
を判定する判定手段と；前記判定手段が肯定的判定を行
っている間は前記目標位置及び目標傾斜量並びに前記第
１位置及び第１傾斜量に基づいて、前記感光基板表面の
露光フィールドが前記投影光学系の結像面に一致するよ
うに前記調整手段を制御し、前記判定手段が否定的判定
を行っている間は前記感光基板表面の傾斜を一定に保ち
つつ前記目標位置と前記第１位置とに基づいて、前記感
光基板表面の露光フィールドの光軸方向の位置が前記投
影光学系の結像面の光軸方向の中心に一致するように前
記調整手段を制御する制御手段とを有する投影露光装
置。
【請求項２】前記基板テーブルの前記光軸と直交する
面からの第２傾斜量を検出する第２の検出手段を更に有
し、前記目標値出力手段は、前記判定手段の判定結果が肯定
的判定から否定的判定に転じた場合、前記第２の検出手
段で検出された前記第２傾斜量を前記制御手段へ送出す
ることを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】前記制御量の指令値は前記調整手段に対
する速度指令値であることを特徴とする請求項１に記載
の投影露光装置。
【請求項４】パターンが形成されたマスクを照明し、
当該マスクのパターンの一部の像を投影光学系を介して
基板テーブル上に載置された感光基板上の露光フィール
ドに投影した状態で、前記マスク及び前記感光基板を前
記投影光学系に対して同期して走査する投影露光装置で
あって、前記感光基板表面の露光フィールド内の前記投影光学系
の光軸方向の位置を検出する第１の検出手段と；前記感
光基板表面の前記光軸方向の位置及び前記光軸と直交す
る面からの傾斜を調整する調整手段と；前記第１の検出
手段からの検出情報に基づいて、前記感光基板表面の前
記露光フィールドの前記光軸方向の第１位置及び前記光
軸と直交する面からの第１傾斜量を算出する演算手段
と；前記感光基板表面の露光フィールドの前記光軸方向
の目標位置及び目標傾斜量を出力する目標値出力手段
と；前記基板テーブルの前記光軸と直交する面からの第
２傾斜量を検出する第２の検出手段と；前記目標値出力
手段からの目標値と前記演算手段の算出結果とに基づい
て、前記目標位置と第１位置との差及び前記目標傾斜量
と前記第１傾斜量との差の少なくとも一方に基づいて定
められる前記調整手段に対する制御量の指令値が前記調
整手段の制御範囲内にあるか否かを判定する判定手段
と；前記判定手段の判定結果に応じて、前記目標位置及
び目標傾斜量並びに前記第１位置及び第１傾斜量に基づ
いて前記調整手段を制御する第１制御モードと、前記感
光基板表面の傾斜を一定に保ちつつ前記目標位置と前記
第１位置とに基づいて前記感光基板表面の露光フィール
ドの光軸方向の位置が前記投影光学系の結像面の光軸方
向の中心に一致するように前記調整手段を制御する第２
制御モードとを切り換える制御手段とを有する投影露光
装置。
【請求項５】前記第１傾斜量は、前記感光基板表面の
当該感光基板の走査方向であるＸ軸方向の第１Ｘ傾斜量
及び前記Ｘ軸と直交するＹ軸方向の第１Ｙ傾斜量を含
み、前記第２傾斜量は、前記基板テーブルのＸ軸方向の第２
Ｘ傾斜量及び前記Ｙ軸方向の第２Ｙ傾斜量を含み、前記目標傾斜量は、前記Ｘ軸方向の目標Ｘ傾斜量及び前
記Ｙ軸方向の目標Ｙ傾斜量を含むことを特徴とする請求
項４に記載の投影露光装置。
【請求項６】前記判定手段は、判定条件として、前記
目標位置と前記第１位置との差、前記目標Ｘ傾斜量と第
１Ｘ傾斜量との差及び前記目標Ｙ傾斜量と第１Ｙ傾斜量
との差に基づいた前記調整手段に対する速度の指令値が
第１速度を越えたか否かを判断する第１条件を有するこ
とを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項７】前記制御手段は、前記第１条件を満たさ
ない場合に前記第１制御モードに切り換え、前記第１条
件を満たした場合に前記第２制御モードに切り換えるこ
とを特徴とする請求項６に記載の投影露光装置。
【請求項８】前記判定手段は、判定条件として、前記
目標位置と前記第１位置との差及び前記目標Ｘ傾斜量と
第１Ｘ傾斜量との差に基づいた前記調整手段に対する速
度の指令値が第２速度を越えたか否かを判断する第２条
件と、前記目標位置と前記第１位置との差及び前記目標
Ｙ傾斜量と第１Ｙ傾斜量との差に基づいた前記調整手段
に対する速度の指令値が第３速度を越えたか否かを判断
する第３条件とを更に有することを特徴とする請求項６
に記載の投影露光装置。
【請求項９】前記制御手段は、前記第１、第２条件を
満たし且つ前記第３条件を満たさない場合に、前記目標
位置、目標Ｘ傾斜量及び目標Ｙ傾斜量並びに前記第１位
置、第２Ｘ傾斜量及び第１Ｙ傾斜量に基づいて、前記調
整手段を制御する第３制御モードに切り換え、前記第１
条件を満たし且つ前記第２条件を満たさない場合に、前
記目標位置、目標Ｘ傾斜量及び目標Ｙ傾斜量並びに前記
第１位置、第１Ｘ傾斜量及び第２Ｙ傾斜量に基づいて前
記調整手段を制御する第４制御モードに切り換えること
を特徴とする請求項８に記載の投影露光装置。
【請求項１０】パターンが形成されたマスクを照明
し、当該マスクのパターンの一部の像を投影光学系を介
して基板テーブル上に載置された感光基板上の所定の露
光フィールドに投影した状態で、前記マスク及び前記感
光基板を前記投影光学系に対して同期して走査する投影
露光装置であって、前記感光基板表面の露光フィールド内における前記投影
光学系の光軸方向の第１位置及び前記光軸と直交する面
からの第１傾斜量を検出する第１の検出部と；前記基板
テーブルの前記光軸方向の位置及び前記光軸と直交する
面からの傾斜量を調整する調整手段；前記基板テーブル
の前記光軸と直交する面からの第２傾斜量を検出する第
２の検出手段；前記感光基板表面の露光フィールドの前
記光軸方向の目標位置及び前記光軸と直交する面からの
目標傾斜量を出力する目標値出力手段と；前記第１位置
及び第１傾斜量並びに前記目標位置及び目標傾斜量に基
づいて、前記第１傾斜量又は前記第２傾斜量のいずれか
を切り換え出力する切換手段と；前記第１傾斜量又は前
記第２傾斜量のいずれか、前記第１位置、前記目標位置
及び前記目標傾斜量に基づいて、前記調整手段を制御す
る制御手段とを有する投影露光装置。
【請求項１１】前記第１の検出部は、前記感光基板表
面の露光フィールド内における前記光軸方向の位置を求
める複数のセンサと、当該複数のセンサからの検出位置
に基づき前記第１位置及び第１傾斜量を算出する算出部
とを有し、前記第２の検出手段は、前記基板テーブルの前記光軸方
向の位置を求める複数のエンコーダと、前記エンコーダ
から前記基板テーブルの傾斜量を算出する座標変換部と
を有することを特徴とする請求項１０に記載の投影露光
装置。
【請求項１２】パターンが形成されたマスクを照明
し、当該マスクのパターンの一部の像を投影光学系を介
して基板テーブル上に載置された感光基板上の露光フィ
ールドに投影した状態で、前記マスク及び前記感光基板
を前記投影光学系に対して同期して走査する投影露光方
法であって、前記感光基板表面の露光フィールドの前記光軸方向の目
標位置及び目標傾斜量を出力する第１工程と；前記感光
基板表面の露光フィールド内の前記投影光学系の光軸方
向の位置を検出する第２工程と；前記第２工程で検出し
た結果に基づいて、前記感光基板表面の露光フィールド
の前記光軸方向の第１位置及び前記光軸直交面からの前
記露光フィールドの第１傾斜量を算出する第３工程と；
前記目標位置と第１位置との差及び目標傾斜量と第１傾
斜量との差の少なくとも一方に基づいて定まる、前記感
光基板の光軸方向位置及び前記光軸直交面からの傾斜の
制御量が所定の制御範囲内にあるか否かを判定する第４
工程と；肯定的判定ならば前記目標位置及び目標傾斜量
並びに前記第１位置及び第１傾斜量に基づいて、前記感
光基板表面の露光フィールドが前記投影光学系の結像面
に一致するように前記感光基板の位置・姿勢を制御し、
否定的判定ならば前記感光基板表面の傾斜を一定に保ち
つつ前記目標位置と前記第１位置とに基づいて、当該露
光フィールドの光軸方向の位置が前記投影光学系の結像
面の光軸方向の中心に一致するように前記感光基板の位
置を制御する第５工程とを含む投影露光方法。
【請求項１３】前記基板テーブルの前記光軸直交面か
らの第２傾斜量を検出する第６工程を更に含み、前記第４工程における判定結果が肯定的判定から否定的
判定に転じた場合、前記第５工程において、前記第２傾
斜量に基づいて前記感光基板の姿勢を一定に保つことを
特徴とする請求項１１に記載の投影露光方法。
【請求項１４】前記制御量が前記感光基板の位置・姿
勢の少なくとも一方を制御するための速度指令値である
ことを特徴とする請求項１２に記載の投影露光方法。
【請求項１５】パターンが形成されたマスクを照明
し、該マスクのパターンの一部の像を投影光学系を介し
て基板テーブル上に載置された感光基板上の所定の露光
フィールドに投影した状態で、前記マスク及び前記感光
基板を前記投影光学系に対して同期して走査する投影露
光方法であって、前記感光基板表面の露光フィールドの前記光軸方向の目
標位置及び前記光軸と直交する面からの目標傾斜量を出
力する第１工程と；前記感光基板表面の露光フィールド
内における前記投影光学系の光軸方向の第１位置及び前
記光軸と直交する面からの第１傾斜量を検出する第２工
程と；前記基板テーブルの前記光軸と直交する面からの
第２傾斜量を検出する第３工程と；前記第１位置及び第
１傾斜量並びに前記目標位置及び目標傾斜量に基づい
て、前記基板テーブルの姿勢を制御するために前記第１
傾斜量又は前記第２傾斜量のいずれかを切り換え出力す
る第４工程と；前記基板テーブルの前記光軸方向の位置
及び前記光軸と直交する面からの傾斜量を、前記第４工
程で出力された第１傾斜量又は第２傾斜量、前記目標位
置、前記目標傾斜量及び前記第１位置及びに基づいて制
御する第５工程とを含む投影露光方法。