JP2000003870A - Method and device for scanning exposure and manufacture of device using the same - Google Patents

Method and device for scanning exposure and manufacture of device using the same

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JP2000003870A
JP2000003870A JP11167500A JP16750099A JP2000003870A JP 2000003870 A JP2000003870 A JP 2000003870A JP 11167500 A JP11167500 A JP 11167500A JP 16750099 A JP16750099 A JP 16750099A JP 2000003870 A JP2000003870 A JP 2000003870A
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To transfer the pattern of a mask on a photosensitive substrate in high accuracy without decreasing throughput, by changing the detecting point used for adjusting the position relationship of the image surface of a projecting system and the second body among the detecting points in correspondence in the moving direction of the second body. SOLUTION: Among a plurality of detecting points 21 and 27, which are arranged for detecting the position information of a second body 10 with regard to the optical-axis direction of a projecting system during the movement of the second body 10, the detecting point used for adjusting the position relationship of the image surface of the projecting system and the second body 10 is changed in correspondence with the moving direction of the second body 10. Thus, even when the scanning direction of the second body 10 is changed, the part to be exposed on the second body 10 can be aligned into the side surface with high accuracy. Therefore, the mask pattern as the first body can be transferred on the photosensitive substrate as the second body 10 in high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば露光光により矩
形又は円弧状等の照明領域を照明し、その照明領域に対
してマスク及び感光基板を同期して走査することによ
り、マスク上のパターンを感光基板上に露光する所謂ス
リットスキャン露光方式の露光装置に適用して好適な露
光方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of illuminating a rectangular or arcuate illumination area with, for example, exposure light and scanning the mask and photosensitive substrate in synchronism with the illumination area. The present invention relates to an exposure method suitable for being applied to a so-called slit scan exposure type exposure apparatus that exposes the light onto a photosensitive substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子又
は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィー技術を用い
て製造する際に、フォトマスク又はレチクル(以下、
「レチクル」と総称する)のパターンを投影光学系を介
して、フォトレジスト等が塗布されたウエハ又はガラス
プレート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。最近は、半導体素子の1個のチップパター
ン等が大型化する傾向にあり、投影露光装置において
は、レチクル上のより大きな面積のパターンを感光基板
上に露光する大面積化が求められている。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor device, a liquid crystal display device, a thin film magnetic head, or the like is manufactured by using photolithography technology, a photomask or a reticle (hereinafter, referred to as a "reticle") has been used.
A projection exposure apparatus that exposes a pattern of a “reticle” to a photosensitive substrate such as a wafer or a glass plate coated with a photoresist or the like via a projection optical system is used. Recently, one chip pattern or the like of a semiconductor element has been increasing in size, and a projection exposure apparatus is required to have a large area for exposing a pattern having a larger area on a reticle onto a photosensitive substrate.

【0003】また、半導体素子等のパターンが微細化す
るのに応じて、投影光学系の解像度を向上することも求
められているが、投影光学系の解像度を向上するために
は、投影光学系の露光フィールドをあまり大きくできな
いという問題がある。特に、投影光学系として、反射屈
折系を使用するような場合には、無収差の露光フィール
ドの形状が円弧状の領域となることもある。
Further, as the pattern of a semiconductor element or the like becomes finer, it is required to improve the resolution of the projection optical system. However, in order to improve the resolution of the projection optical system, the projection optical system must be improved. However, there is a problem that the exposure field cannot be made too large. In particular, when a catadioptric system is used as the projection optical system, the shape of the aberration-free exposure field may be an arc-shaped region.

【0004】斯かる被転写パターンの大面積化及び投影
光学系の露光フィールドの制限に応えるために、例えば
矩形、円弧状又は6角形等の照明領域(これを「スリッ
ト状の照明領域」という)に対してレチクル及び感光基
板を同期して走査することにより、レチクル上のそのス
リット状の照明領域より広い面積のパターンを感光基板
上に露光する所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
装置が開発されている。一般に投影露光装置において
は、感光基板の露光面を投影光学系の像面(最良結像
面)に合わせ込んだ状態で露光を行う必要があるため、
スリットスキャン露光方式の投影露光装置においても、
感光基板の露光面の基準点のフォーカス方向の高さ(フ
ォーカス位置)をその像面に合わせるオートフォーカス
機構と、感光基板の露光面の平均的な面をその像面に平
行に合わせるためのオートレベリング機構とが設けられ
ている。
In order to increase the area of the pattern to be transferred and to limit the exposure field of the projection optical system, for example, a rectangular, arcuate or hexagonal illumination area (this is called a "slit illumination area"). A so-called slit scan exposure type projection exposure apparatus for exposing a pattern having a larger area than the slit-shaped illumination area on the reticle onto the photosensitive substrate by synchronously scanning the reticle and the photosensitive substrate has been developed. I have. Generally, in a projection exposure apparatus, it is necessary to perform exposure in a state where the exposure surface of the photosensitive substrate is aligned with the image plane (best image formation plane) of the projection optical system.
Even in the projection exposure apparatus of the slit scan exposure method,
An auto-focus mechanism that adjusts the height (focus position) of the reference point of the exposure surface of the photosensitive substrate in the focus direction to the image surface, and an auto-focus mechanism that adjusts the average exposure surface of the photosensitive substrate parallel to the image surface And a leveling mechanism.

【0005】従来のオートフォーカス機構は、フォーカ
ス位置検出手段により投影光学系の露光フィールド内の
中心又はその近傍での感光基板の高さを検出し、その高
さを投影光学系の像面の高さ(ベストフォーカス位置)
に合わせ込むように、感光基板が載置された基板ステー
ジの高さを制御するものであった。同様に、従来のオー
トレベリング機構は、傾斜角検出手段により投影光学系
の露光フィールド内の感光基板の平均的な露光面の傾き
を検出し、その傾きを投影光学系の像面の傾きに合わせ
込むように、その基板ステージの傾きを制御するもので
あった。
In a conventional auto-focus mechanism, the height of a photosensitive substrate at or near the center of an exposure field of a projection optical system is detected by a focus position detection means, and the height is used as the height of the image plane of the projection optical system. Sa (best focus position)
The height of the substrate stage on which the photosensitive substrate is mounted is controlled so as to adjust the height. Similarly, the conventional auto-leveling mechanism detects the average inclination of the exposure surface of the photosensitive substrate in the exposure field of the projection optical system by the inclination angle detection means, and adjusts the inclination to the inclination of the image plane of the projection optical system. That is, the inclination of the substrate stage is controlled.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来のオートフォーカ
ス機構においては、フォーカス位置検出手段による検出
点が投影光学系の露光フィールド内の露光中心又はその
近傍に設定されていたため、フォーカス位置検出手段で
の信号処理時間に起因する位相遅れの影響を受け、感光
基板の焦点合わせ(フォーカシング)が不正確になると
いう不都合があった。即ち、スリットスキャン露光方式
の場合には、感光基板が投影光学系の露光フィールドに
対して走査されるため、その露光フィールド内の露光中
心で検出された或る被露光領域のフォーカス位置に基づ
いて、所定の信号処理時間をおいて基板ステージの高さ
を調整しても、露光フィールド内には別の被露光領域が
入っているため、必ずしも正確に焦点合わせを行うこと
ができなかったのである。
In the conventional auto focus mechanism, the detection point by the focus position detection means is set at or near the exposure center in the exposure field of the projection optical system. Due to the influence of the phase delay caused by the signal processing time, there is a disadvantage that the focusing of the photosensitive substrate (focusing) becomes inaccurate. That is, in the case of the slit scan exposure method, since the photosensitive substrate is scanned with respect to the exposure field of the projection optical system, based on the focus position of a certain exposure area detected at the exposure center in the exposure field. However, even if the height of the substrate stage is adjusted after a predetermined signal processing time, it is not always possible to perform accurate focusing because another exposure area is included in the exposure field. .

【0007】これを防ぐためには、基板ステージの送り
速度を低下させることが考えられるが、基板ステージの
送り速度を低下させると、露光時間が長くなりスループ
ットが低下するという不都合がある。同様に、従来のオ
ートレベリング機構においても、傾斜角検出手段による
検出面が投影光学系の露光フィールド内に設定されてい
たため、傾斜角検出手段での信号処理時間に起因する位
相遅れの影響を受け、感光基板のレベリングが不正確に
なるという不都合があった。
To prevent this, it is conceivable to reduce the feed speed of the substrate stage. However, if the feed speed of the substrate stage is reduced, there is a disadvantage that the exposure time becomes longer and the throughput decreases. Similarly, in the conventional auto-leveling mechanism, since the detection surface of the tilt angle detecting means is set in the exposure field of the projection optical system, it is affected by the phase delay caused by the signal processing time of the tilt angle detecting means. In addition, there is a disadvantage that leveling of the photosensitive substrate becomes inaccurate.

【0008】本発明は斯かる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置で露光する場合に、スループ
ットを低下させることなくマスクのパターンを高精度に
感光基板上に転写できる走査露光方法を提供することを
目的とする。更に本発明は、そのような走査露光方法を
実施できる走査型露光装置、及びその走査露光方法を用
いて高精度にデバイスを製造できるデバイス製造方法を
提供することをも目的とする。
In view of the foregoing, the present invention provides a scanning exposure method capable of transferring a mask pattern onto a photosensitive substrate with high accuracy without reducing throughput when performing exposure with a slit scanning exposure type projection exposure apparatus. The purpose is to do. Still another object of the present invention is to provide a scanning exposure apparatus capable of performing such a scanning exposure method, and a device manufacturing method capable of manufacturing a device with high accuracy using the scanning exposure method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による第1の走査
型露光装置は、露光ビームに対して第1物体を移動する
のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第
2物体を移動することにより、その第2物体を走査露光
する走査型露光装置において、その第2物体の移動中に
その投影系の光軸方向に関するその第2物体の位置情報
を検出可能な複数の検出点を有する検出手段と、該検出
手段の検出結果に基づいてその投影系の像面とその第2
物体との位置関係を調整する調整手段とを備え、その複
数の検出点の中でその投影系の像面とその第2物体との
位置関係を調整するために使用する検出点をその第2物
体の移動方向に応じて変更するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A first scanning type exposure apparatus according to the present invention comprises a second scanning exposure apparatus for synchronizing the movement of a first object with respect to an exposure beam and the second scanning exposure apparatus with respect to an exposure beam passing through a projection system. In a scanning type exposure apparatus that scans and exposes a second object by moving the object, a plurality of positions capable of detecting position information of the second object in the optical axis direction of the projection system during movement of the second object. Detecting means having a detecting point; an image plane of the projection system based on a detection result of the detecting means;
Adjusting means for adjusting the positional relationship with the object, wherein the detecting point used to adjust the positional relationship between the image plane of the projection system and the second object among the plurality of detecting points is set to the second point. This is changed according to the moving direction of the object.

【0010】また、本発明による第2の走査型露光装置
は、露光ビームに対して第1物体を移動するのに同期し
て、投影系を通過した露光ビームに対して第2物体を移
動することにより、その第2物体を走査露光する走査型
露光装置において、その第2物体の移動中にその投影系
の光軸方向に関するその第2物体の位置情報を検出可能
な複数の検出点を有する検出手段と、その検出手段の検
出結果に基づいてその投影系の像面とその第2物体との
位置関係を調整する調整手段とを備え、その複数の検出
点の一部を選択的に使用して、その投影系の像面とその
第2物体との位置関係を調整するものである。
Further, the second scanning type exposure apparatus according to the present invention moves the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with the movement of the first object with respect to the exposure beam. Thereby, the scanning type exposure apparatus that scans and exposes the second object has a plurality of detection points capable of detecting the position information of the second object in the optical axis direction of the projection system while the second object is moving. Detecting means, and adjusting means for adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and the second object based on the detection result of the detecting means, and selectively using some of the plurality of detection points Then, the positional relationship between the image plane of the projection system and the second object is adjusted.

【0011】次に、本発明による第1の走査露光方法
は、露光ビームに対して第1物体を移動するのに同期し
て、投影系を通過した露光ビームに対して第2物体を移
動することにより、その第2物体を走査露光する走査露
光方法において、その第2物体の移動中にその投影系の
光軸方向に関するその第2物体の位置情報を検出するた
めに配置された複数の検出点の中で、その投影系の像面
とその第2物体との位置関係の調整に使用する検出点を
その第2物体の移動方向に応じて変更するものである。
Next, in the first scanning exposure method according to the present invention, the second object is moved with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with the movement of the first object with respect to the exposure beam. Thus, in the scanning exposure method for scanning and exposing the second object, a plurality of detection means arranged to detect position information of the second object in the optical axis direction of the projection system during movement of the second object. Among the points, the detection point used for adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and the second object is changed according to the moving direction of the second object.

【0012】また、本発明による第2の走査露光方法
は、露光ビームに対して第1物体を移動するのに同期し
て、投影系を通過した露光ビームに対して第2物体を移
動することにより、その第2物体を走査露光する走査露
光方法において、その第2物体の移動中に、その投影系
の光軸方向に関するその第2物体の位置情報を検出する
ために配置された複数の検出点の一部を選択して使用す
るものである。
In a second scanning exposure method according to the present invention, the second object is moved with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with the movement of the first object with respect to the exposure beam. In the scanning exposure method for scanning and exposing the second object, a plurality of detection means arranged to detect position information of the second object in the optical axis direction of the projection system while the second object is moving Select and use some of the points.

【0013】次に、本発明による第1のデバイス製造方
法は、本発明の走査型露光装置を用いるものである。ま
た、本発明による第2のデバイス製造方法は、本発明の
走査露光方法を用いるものである。
Next, a first device manufacturing method according to the present invention uses the scanning exposure apparatus of the present invention. Further, a second device manufacturing method according to the present invention uses the scanning exposure method of the present invention.

【0014】[0014]

【作用】斯かる本発明の第1の走査型露光装置及び第1
の走査露光方法によれば、第2物体の移動方向(走査方
向)に応じて、投影系の光軸方向に関するその第2物体
の位置情報の検出点を変更しているため、その第2物体
の走査方向を変えた場合でも、その第2物体上の被露光
部を高精度に像面に合わせ込むことができる。従って、
スループットを低下させることなく、第1物体としての
マスクのパターンが高精度にその第2物体としての感光
基板上に転写される。
The first scanning type exposure apparatus of the present invention and the first
According to the scanning exposure method, the detection point of the position information of the second object in the optical axis direction of the projection system is changed according to the moving direction (scanning direction) of the second object. Even if the scanning direction is changed, the portion to be exposed on the second object can be aligned with the image plane with high accuracy. Therefore,
The pattern of the mask as the first object is transferred with high precision onto the photosensitive substrate as the second object without lowering the throughput.

【0015】また、本発明の第2の走査型露光装置及び
第2の走査露光方法によれば、投影系の光軸方向に関す
るその第2物体の位置情報の複数の検出点の一部を選択
的に使用しているため、例えば走査方向に応じて検出点
を変更することができる。従って、その第2物体の走査
方向によらずに、スループットを低下させることなく、
第1物体としてのマスクのパターンが高精度にその第2
物体としての感光基板上に転写される。
According to the second scanning type exposure apparatus and the second scanning exposure method of the present invention, a part of a plurality of detection points of the position information of the second object in the optical axis direction of the projection system is selected. The detection point can be changed according to the scanning direction, for example. Therefore, regardless of the scanning direction of the second object, without lowering the throughput,
The pattern of the mask as the first object is precisely
It is transferred onto a photosensitive substrate as an object.

【0016】次に、本発明の別の作用につき実施例に基
づいて説明すると、フォーカス位置検出手段による第2
物体としての感光基板(10)の高さの検出が、フォー
カス位置検出手段の信号処理時間による位相遅れ及び基
板ステージ(12,13)の送り速度より決定される距
離だけ露光領域(11)から離れた場所で行われる。そ
して、或る被露光領域(30)の検出された高さに基づ
く焦点合わせは、その被露光領域(30)がその露光領
域(11)に移動したときに行われるので、その間の時
間差によりフォーカス位置検出手段等の位相遅れ等を相
殺することができ、焦点合わせが正確に行われる。
Next, another operation of the present invention will be described with reference to an embodiment.
The detection of the height of the photosensitive substrate (10) as an object is separated from the exposure area (11) by a distance determined by the phase delay due to the signal processing time of the focus position detection means and the feed speed of the substrate stage (12, 13). Done in a place. Then, the focusing based on the detected height of a certain exposed area (30) is performed when the exposed area (30) moves to the exposed area (11). The phase delay of the position detecting means and the like can be canceled, and the focusing can be performed accurately.

【0017】同様に、傾斜角検出手段による第2物体と
しての感光基板(10)の傾斜角の検出が、傾斜角検出
手段の信号処理時間による位相遅れ及び基板ステージ
(12,13)の送り速度より決定される距離だけ露光
領域(11)から離れた場所で行われる。そして、或る
被露光領域(30)の検出された傾斜角に基づくレベリ
ングは、その被露光領域(30)がその露光領域(1
1)に移動したときに行われるので、その間の時間差に
より傾斜角検出手段等の位相遅れ等を相殺することがで
き、レベリングが正確に行われる。
Similarly, the detection of the tilt angle of the photosensitive substrate (10) as the second object by the tilt angle detecting means is based on the phase delay due to the signal processing time of the tilt angle detecting means and the feed speed of the substrate stage (12, 13). This is carried out at a place separated from the exposure area (11) by a distance determined by the above. Then, the leveling based on the detected inclination angle of a certain exposed area (30) is performed by setting the exposed area (30) to the exposed area (1).
Since it is performed when moving to 1), the phase difference and the like of the inclination angle detecting means and the like can be canceled by the time difference between them, and leveling is performed accurately.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。本実施例は、露光光用の光源としてエキシ
マレーザ光源等のパルス発振型の光源を使用する、スリ
ットスキャン露光方式の投影露光装置に本発明を適用し
たものである。図1は本実施例の投影露光装置を示し、
この図1において、エキシマレーザ光源等のパルスレー
ザ光源1からのパルス光が照明光学系2に入射する。パ
ルスレーザ光源1のパルス発光のタイミングは図示省略
したトリガー制御部により任意に設定される。照明光学
系2は、ビーム整形光学系、減光光学系、オプティカル
インテグレータ、視野絞り及びコンデンサーレンズ系等
より構成され、パルス光は照明光学系2によりほぼ均一
な照度のパルス露光光ILに変換され、このパルス露光
光ILがレチクル3を照明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a slit scan exposure type projection exposure apparatus that uses a pulse oscillation type light source such as an excimer laser light source as a light source for exposure light. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of the present embodiment,
In FIG. 1, pulse light from a pulse laser light source 1 such as an excimer laser light source enters an illumination optical system 2. The pulse emission timing of the pulse laser light source 1 is arbitrarily set by a trigger control unit (not shown). The illumination optical system 2 includes a beam shaping optical system, a dimming optical system, an optical integrator, a field stop, a condenser lens system, and the like. The pulse light is converted by the illumination optical system 2 into pulse exposure light IL having substantially uniform illuminance. The pulse exposure light IL illuminates the reticle 3.

【0019】レチクル3は、レチクルステージ4上に保
持され、レチクルステージ4は投影光学系9の光軸に垂
直な面内で図1の紙面に平行なX方向(又は−X方向)
にレチクル3を走査すると共に、X方向に垂直なY方向
(図1の紙面に垂直な方向)にレチクル3の位置決めを
行う。レチクルステージ4の下面に、矩形の開口が形成
されたレチクルブラインド5が配置され、このレチクル
ブラインド5の開口により、実質的にレチクル3上に矩
形の照明領域が設定されている。また、レチクルステー
ジ4上に移動鏡6が固定され、外部のレチクル側干渉計
7からのレーザビームが移動鏡6で反射され、レチクル
側干渉計7によりレチクルステージ4のX方向及びY方
向の座標が常時計測され、このように計測された座標情
報S1が、装置全体の動作を制御する主制御系8に供給
されている。
The reticle 3 is held on a reticle stage 4, and the reticle stage 4 is in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system 9 in an X direction (or -X direction) parallel to the plane of FIG.
In addition to scanning the reticle 3, the reticle 3 is positioned in the Y direction perpendicular to the X direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 1). A reticle blind 5 having a rectangular opening is arranged on the lower surface of reticle stage 4, and a rectangular illumination area is substantially set on reticle 3 by the opening of reticle blind 5. A movable mirror 6 is fixed on the reticle stage 4, and a laser beam from an external reticle-side interferometer 7 is reflected by the movable mirror 6, and the reticle-side interferometer 7 coordinates the reticle stage 4 in the X and Y directions. Is constantly measured, and the coordinate information S1 thus measured is supplied to a main control system 8 that controls the operation of the entire apparatus.

【0020】レチクル6上に描かれたパターンの内で、
レチクルブラインド5の開口により制限された部分の像
が、投影光学系9を介して感光基板としてのフォトレジ
ストが塗布されたウエハ10上に投影される。レチクル
ブラインド5の開口により制限されるレチクル3上の領
域と投影光学系5に関して共役な領域が、矩形の露光領
域11となっている。また、ウエハ10はZレベリング
ステージ12上に保持され、Zレベリングステージ12
はウエハ側XYステージ13上に載置されている。Zレ
ベリングステージ12は、投影光学系9の光軸方向であ
るZ方向にウエハ10の位置決めを行うZステージと、
ウエハ10の露光面を所望の傾斜角だけ傾斜させるレベ
リングステージ等より構成されている。一方、ウエハ側
XYステージ13は、X方向にウエハ10を走査するX
ステージと、Y方向にウエハ10を位置決めするYステ
ージとより構成されている。
In the pattern drawn on the reticle 6,
An image of a portion limited by the opening of the reticle blind 5 is projected via a projection optical system 9 onto a wafer 10 coated with a photoresist as a photosensitive substrate. A region conjugate with respect to the projection optical system 5 and a region on the reticle 3 which is limited by the opening of the reticle blind 5 is a rectangular exposure region 11. Further, the wafer 10 is held on a Z-leveling stage 12,
Is mounted on the XY stage 13 on the wafer side. A Z leveling stage 12 for positioning the wafer 10 in the Z direction which is the optical axis direction of the projection optical system 9;
It is composed of a leveling stage and the like for tilting the exposure surface of the wafer 10 by a desired tilt angle. On the other hand, the wafer-side XY stage 13 scans the wafer 10 in the X direction.
It comprises a stage and a Y stage for positioning the wafer 10 in the Y direction.

【0021】また、Zレベリングステージ12の側面に
は移動鏡14が取り付けられ、外部のウエハ側干渉計1
5からのレーザビームが移動鏡14により反射され、ウ
エハ側干渉計15によりウエハ側XYステージ13のX
座標及びY座標が常時計測され、このように計測された
座標情報が主制御系8に供給されている。更に、Zレベ
リングステージ12において現在設定されている高さ
(フォーカス位置)及び傾きが、Zレベリングステージ
用位置検出装置17により検出され、これにより検出さ
れた高さ及び傾きの情報が演算装置18に供給されてい
る。Zレベリングステージ用位置検出装置17は、例え
ば駆動モータの軸に取り付けられたロータリエンコーダ
又は直接高さを検出するポテンショメータ等より構成さ
れている。
A movable mirror 14 is attached to a side surface of the Z leveling stage 12, and an external wafer-side interferometer 1 is provided.
5 is reflected by the moving mirror 14, and the X-ray of the wafer-side XY stage 13 is
The coordinates and the Y coordinate are constantly measured, and the coordinate information thus measured is supplied to the main control system 8. Further, the height (focus position) and inclination currently set in the Z-leveling stage 12 are detected by the Z-leveling stage position detecting device 17, and information on the detected height and inclination is sent to the arithmetic device 18. Supplied. The position detecting device 17 for the Z leveling stage is composed of, for example, a rotary encoder attached to the shaft of the drive motor or a potentiometer for directly detecting the height.

【0022】そして、投影光学系9のX方向の両方の側
面部にそれぞれ多点フォーカス位置検出装置19及び2
0が配置されている。図2は、多点フォーカス位置検出
装置19及び20の検出領域と矩形の露光領域11との
関係を示し、この図2において、露光領域11の中心1
1aから−X方向に間隔Dの位置21aを中心として、
露光領域11とほぼ等しい大きさの検出領域21が設定
されている。この検出領域21の、−X方向の辺上の5
個の検出点22A〜26A及びX方向の辺上の5個の検
出点22B〜26B上に、ウエハ10の露光面に対する
法線に対して斜めに、それぞれ図1の第1の多点フォー
カス位置検出装置19からスリットパターン像が投影さ
れている。このスリットパターン像の投影のための照明
光としては、フォトレジストに対する感光性の低い波長
域の光が使用される。
Then, multi-point focus position detecting devices 19 and 2 are provided on both side portions of the projection optical system 9 in the X direction.
0 is arranged. FIG. 2 shows the relationship between the detection areas of the multi-point focus position detection devices 19 and 20 and the rectangular exposure area 11. In FIG.
1a, centering on a position 21a at an interval D in the -X direction.
A detection area 21 having substantially the same size as the exposure area 11 is set. 5 on the side in the -X direction of this detection area 21
The first multi-point focus position in FIG. 1 is obliquely positioned on the four detection points 22A to 26A and the five detection points 22B to 26B on the side in the X direction, obliquely to the normal to the exposure surface of the wafer 10. A slit pattern image is projected from the detection device 19. As illumination light for projecting the slit pattern image, light in a wavelength region having low photosensitivity to the photoresist is used.

【0023】これら10個のスリットパターン像からの
反射光がそれぞれ多点フォーカス位置検出装置19に戻
り、多点フォーカス位置検出装置19は、それら10個
のスリットパターン像の再結像された像の基準位置から
の横ずれ量に対応する10個のフォーカス信号を生成す
る。ウエハ10のZ方向の高さが変化すると、それら1
0個のスリットパターン像の再結像された像の位置が横
ずれするため、それら10個のフォーカス信号よりそれ
ぞれ検出領域21の検出点22A〜26A及び22B〜
26Bにおけるウエハ10の高さ(フォーカス位置)が
検出される。
The reflected light from these ten slit pattern images returns to the multipoint focus position detecting device 19, and the multipoint focus position detecting device 19 outputs the re-formed images of the ten slit pattern images. Ten focus signals corresponding to the amount of lateral displacement from the reference position are generated. When the height of the wafer 10 in the Z direction changes,
Since the positions of the re-formed images of the zero slit pattern images are shifted laterally, the detection points 22A to 26A and 22B to 22B of the detection area 21 are respectively obtained from the ten focus signals.
The height (focus position) of the wafer 10 at 26B is detected.

【0024】更に、図2において、露光領域11の中心
11aからX方向に間隔Dの位置27aを中心として、
露光領域11とほぼ等しい大きさの検出領域27が設定
されており、この検出領域27上の10箇所の検出点上
に、ウエハ10の露光面に対する法線に対して斜めに、
それぞれ図1の第2の多点フォーカス位置検出装置20
からスリットパターン像が投影されている。これら10
個のスリットパターン像からの反射光がそれぞれ多点フ
ォーカス位置検出装置20に戻り、多点フォーカス位置
検出装置20は、それら10箇所の検出点のウエハ10
の高さに対応する10個のフォーカス信号を生成する。
例えばウエハ10がX方向に沿った走査方向RWに走査
される場合には、検出領域21について第1の多点フォ
ーカス位置検出装置19により検出された高さ情報が使
用され、ウエハ10が−X方向に沿った走査方向RW′
に走査される場合には、検出領域27について第2の多
点フォーカス位置検出装置20により検出された高さ情
報が使用される。
Further, in FIG. 2, from the center 11a of the exposure area 11, a position 27a at a distance D in the X direction is used as a center.
A detection area 27 having a size substantially equal to that of the exposure area 11 is set. On ten detection points on the detection area 27, the detection area 27 is oblique to the normal to the exposure surface of the wafer 10.
Each of the second multi-point focus position detecting devices 20 shown in FIG.
, A slit pattern image is projected. These 10
The reflected light from each of the slit pattern images returns to the multipoint focus position detection device 20, and the multipoint focus position detection device 20
, And generates ten focus signals corresponding to the height.
For example, when the wafer 10 is scanned in the scanning direction RW along the X direction, the height information detected by the first multi-point focus position detection device 19 for the detection area 21 is used, and the wafer 10 is moved to -X Scanning direction RW 'along the direction
In the case where the scanning is performed, the height information detected by the second multipoint focus position detection device 20 for the detection area 27 is used.

【0025】図1に戻り、多点フォーカス位置検出装置
19及び20からそれぞれ出力される第1組の10個の
フォーカス信号の情報及び第2組の10個のフォーカス
信号の情報S2が演算装置18に供給されている。演算
装置18は、後述のように先読みされたフォーカス位置
の情報から次に露光領域11内で露光される被露光領域
に対して、Zレベリングステージ12で設定すべき高さ
及び傾き(目標高さ及び目標傾き)を求め、これらの目
標高さ及び目標傾きの情報を主制御系8に知らせる。主
制御系8は、この情報に応じてウエハステージ制御装置
16を介して、Zレベリングステージ12の動作を制御
する。また、主制御系8は、図示省略したレチクルステ
ージ制御装置を介してレチクルステージ4の走査を行う
と共に、これと同期してウエハステージ制御装置16を
介して、レチクル側XYステージ13の走査動作を制御
する。
Returning to FIG. 1, the information of the first set of ten focus signals and the information of the second set of ten focus signals S2 respectively output from the multipoint focus position detectors 19 and 20 are calculated by the arithmetic unit 18. Is supplied to The arithmetic unit 18 calculates the height and inclination (target height) to be set by the Z-leveling stage 12 with respect to the area to be exposed next in the exposure area 11 based on the information on the focus position read in advance as described later. And the target inclination), and informs the main control system 8 of information on the target height and the target inclination. The main control system 8 controls the operation of the Z leveling stage 12 via the wafer stage control device 16 according to this information. In addition, the main control system 8 scans the reticle stage 4 via a reticle stage control device (not shown) and synchronizes the scanning operation of the reticle side XY stage 13 with the wafer stage control device 16. Control.

【0026】本例でスリットスキャン露光方式の露光を
行う際には、例えばレチクル3がレチクルステージ4に
より走査方向RR(−X方向)に走査されるのに同期し
て、ウエハ10がXYステージ13により走査方向RW
(X方向)に走査される。この場合、投影光学系9の投
影倍率をβとして、レチクル3の走査速度をVRとする
と、ウエハ10の走査速度はβ・VRとなる。これによ
り、レチクル3上の全部のパターンが順次ウエハ10上
に露光される。但し、走査方向は逆でもよく、レチクル
3がX方向に走査される場合には、それと同期してウエ
ハ10は−X方向に走査される。
In this embodiment, when performing exposure by the slit scan exposure method, for example, the wafer 10 is moved to the XY stage 13 in synchronization with the reticle 3 being scanned by the reticle stage 4 in the scanning direction RR (−X direction). Scanning direction RW
(X direction). In this case, assuming that the projection magnification of the projection optical system 9 is β and the scanning speed of the reticle 3 is VR, the scanning speed of the wafer 10 is β · VR. Thereby, all the patterns on the reticle 3 are sequentially exposed on the wafer 10. However, the scanning direction may be reversed. When the reticle 3 is scanned in the X direction, the wafer 10 is scanned in the −X direction in synchronization with the scanning.

【0027】また、スリットスキャン露光時のレチクル
ステージ4およびウエハ側XYステージ13の移動速度
は、レチクル3上に照射されるパルス露光光ILの光
量、レチクルブラインド5の開口の幅及びウエハ10に
塗布されたフォトレジストの感度により決定される。即
ち、レチクルステージ4の移動によりレチクル3上のパ
ターンがレチクルブラインド5の開口を横切る時間内
に、フォトレジストが十分に感光するようにステージの
速度が決定される。また、図2に示す露光領域11の中
心点11aと検出領域21(又は27)の中心点21a
(又は27a)までの間隔Dは、多点フォーカス位置検
出装置19(又は20)及び演算装置18内における信
号処理時間による遅延時間の間にウエハ側XYステージ
13が移動する距離と同じかそれ以上の長さに設定され
ている。
The moving speed of the reticle stage 4 and the XY stage 13 on the wafer side during the slit scan exposure is determined by the amount of the pulse exposure light IL irradiated onto the reticle 3, the width of the opening of the reticle blind 5 and the application speed to the wafer 10. Determined by the sensitivity of the applied photoresist. That is, the speed of the reticle stage 4 is determined such that the photoresist on the reticle 3 is sufficiently exposed within the time required for the pattern on the reticle 3 to cross the opening of the reticle blind 5 by the movement of the reticle stage 4. Further, the center point 11a of the exposure area 11 and the center point 21a of the detection area 21 (or 27) shown in FIG.
(Or 27a) is equal to or longer than the distance that the wafer-side XY stage 13 moves during the delay time due to the signal processing time in the multipoint focus position detector 19 (or 20) and the arithmetic unit 18. Is set to the length.

【0028】次に、図4のフローチャートを参照して、
本例の露光動作の一例につき説明する。本例の露光動作
では次の〜の条件を前提としている。 ウエハ10上の被露光部の表面を合わせ込む基準面
は、投影光学系9の像面(最良結像面)である。 Zレベリングステージ12で設定されている高さ及び
傾きは、Zレベリングステージ12上にウエハホルダ
(図示省略)を介して平坦度が良好なウエハ(スーパー
フラットウエハ)を保持した場合の、そのウエハの表面
の高さ及び傾きであるとする。そのようにZレベリング
ステージ12で設定されている高さ及び傾きで定まる面
を「ホルダ面」と呼ぶ。
Next, referring to the flowchart of FIG.
An example of the exposure operation of the present example will be described. In the exposure operation of this example, the following conditions are premised. The reference plane on which the surface of the portion to be exposed on the wafer 10 is aligned is the image plane (best imaging plane) of the projection optical system 9. The height and inclination set by the Z-leveling stage 12 are the same as the surface of a wafer having a good flatness (super flat wafer) held on the Z-leveling stage 12 via a wafer holder (not shown). Height and inclination. Such a surface determined by the height and the inclination set in the Z leveling stage 12 is called a “holder surface”.

【0029】図1のZレベリングステージ12のレベ
リングの際の回転中心は、図2の露光領域11の中心1
1aと一致している。即ち、ウエハ側XYステージ13
のX座標及びY座標の値に拘らず、Zレベリングステー
ジ12でレベリングを行った場合、露光領域11の中心
11aのウエハ10の高さ(フォーカス位置)は変化し
ない。
The center of rotation during leveling of the Z leveling stage 12 in FIG. 1 is the center 1 of the exposure area 11 in FIG.
1a. That is, the XY stage 13 on the wafer side
When the leveling is performed by the Z leveling stage 12 irrespective of the values of the X coordinate and the Y coordinate, the height (focus position) of the wafer 10 at the center 11 a of the exposure area 11 does not change.

【0030】このような条件下で先ず図4のステップ1
01において、図2の検出領域21内の10個の検出点
22A〜26A,22B〜26B及び検出領域27内の
10個の検出点にそれぞれ対応するフォーカス信号のキ
ャリブレーションを行う。例えば、検出領域21内の検
出点22A〜26A,22B〜26Bにそれぞれ対応す
るフォーカス信号のキャリブレーションを行うには、図
1のレチクルステージ4上に焦点計測用のパターンが形
成されたテストレチクルを載置し、図1のZレベリング
ステージ12上にフォトレジストが塗布された試し焼き
用のウエハを保持する。そして、Zレベリングステージ
12の傾きを零に固定し、高さを所定の値に設定した状
態で、多点フォーカス位置検出装置19を介してそれら
10個の検出点に対応するフォーカス信号を得る。その
後、ウエハ側XYステージ13を駆動して、図2の検出
領域21内の被露光部を露光領域11に移動してから、
その被露光部にテストレチクルのパターンを露光する。
また、試し焼き用のウエハの他の被露光部を用いて、そ
れぞれZレベリングステージ12での高さ(フォーカス
位置)を少しずつ変えて、10個のフォーカス信号を得
ると共に、それぞれの被露光部にテストレチクルのパタ
ーンを露光する。
Under such conditions, first, step 1 in FIG.
At 01, calibration of focus signals respectively corresponding to the ten detection points 22A to 26A and 22B to 26B in the detection area 21 and the ten detection points in the detection area 27 in FIG. For example, in order to calibrate focus signals corresponding to the detection points 22A to 26A and 22B to 26B in the detection area 21, a test reticle on which a pattern for focus measurement is formed on the reticle stage 4 in FIG. The wafer is placed and held on a Z leveling stage 12 shown in FIG. Then, with the inclination of the Z leveling stage 12 fixed at zero and the height set to a predetermined value, focus signals corresponding to these ten detection points are obtained via the multipoint focus position detection device 19. Thereafter, the XY stage 13 on the wafer side is driven to move the portion to be exposed in the detection area 21 of FIG.
The exposed portion is exposed to a test reticle pattern.
In addition, using another exposed portion of the wafer for test baking, the height (focus position) at the Z leveling stage 12 is slightly changed, and ten focus signals are obtained. Expose the test reticle pattern.

【0031】その後、そのウエハの現像を行うことによ
り、図2の検出領域21内の各検出点22A〜26A,
22B〜26Bにおいてテストレチクルのパターンが最
も鮮明に結像されたときのフォーカス位置、即ち投影光
学系9の像面位置を求める。これにより、それら検出点
22A〜26A,22B〜26Bに対応するそれぞれの
フォーカス信号の、投影光学系9の像面位置に対応する
基準レベルが求められる。同様に、他方の検出領域27
内の10個の検出点に対応するフォーカス信号について
も、それぞれ投影光学系9の像面位置に対応する基準レ
ベルが求められる。
Thereafter, by developing the wafer, each detection point 22A to 26A,
In 22B to 26B, the focus position when the test reticle pattern is formed most sharply, that is, the image plane position of the projection optical system 9 is obtained. Thus, the reference level corresponding to the image plane position of the projection optical system 9 of each focus signal corresponding to the detection points 22A to 26A and 22B to 26B is obtained. Similarly, the other detection area 27
The reference level corresponding to the image plane position of the projection optical system 9 is also obtained for the focus signals corresponding to the ten detection points in the above.

【0032】次に、ステップ102において、転写用の
パターンが形成されたレチクル3をレチクルステージ4
上にロードし、フォトレジストが塗布された露光対象と
するウエハ10をZレベリングステージ12上にロード
する。そして、レチクル3の走査方向RRへの走査を開
始するのと同期して、ウエハ10の走査方向RWへの走
査を開始する。次に、ステップ103において、図3
(a)に示すように、ウエハ10上の被露光部30の中
心が、多点フォーカス位置検出装置19の検出領域21
の中心21aに達したときに、図2に示す検出点22A
〜26A(これらをまとめて「検出点XA」という)及
び検出点22B〜26B(これらをまとめて「検出点X
B」という)のそれぞれのフォーカス信号を多点フォー
カス位置検出装置19で求め、これらフォーカス信号を
演算装置18に供給する。これは検出点XA及びXBに
おける被露光部30の高さ(フォーカス位置)を求める
のと等価である。5個の検出点XAにおいて計測された
高さの平均値をZ1A、5個の検出点XBにおいて計測さ
れた高さの平均値をZ1Bとする。
Next, in step 102, the reticle 3 on which the pattern for transfer has been formed is moved to the reticle stage 4
Then, the wafer 10 to be exposed to which the photoresist is applied is loaded on the Z leveling stage 12. Then, in synchronization with the start of the scanning of the reticle 3 in the scanning direction RR, the scanning of the wafer 10 in the scanning direction RW is started. Next, in step 103, FIG.
As shown in (a), the center of the exposed portion 30 on the wafer 10 is positioned at the detection area 21 of the multi-point focus position detection device 19.
At the center 21a of the detection point 22A shown in FIG.
To 26A (collectively referred to as “detection point XA”) and detection points 22B to 26B (collectively referred to as “detection point XA”).
B ") is obtained by the multi-point focus position detecting device 19, and these focus signals are supplied to the arithmetic device 18. This is equivalent to obtaining the height (focus position) of the exposed portion 30 at the detection points XA and XB. The average of the heights measured at the five detection points XA is Z 1A , and the average of the heights measured at the five detection points XB is Z 1B .

【0033】また、被露光部30の中心が検出領域21
の中心21aに達した時点で、Zレベリングステージ用
位置検出装置17を介して、並行して図1のZレベリン
グステージ12で設定されている高さ及び傾き、即ち図
3(a)に示すホルダ面29の露光領域11の中心11
aでの高さZH0及び傾きを検出し、これらの高さZH0
び傾きを演算装置18に供給する。なお、傾きとは、傾
斜角の正接で表され、ホルダ面29のXZ面内での傾斜
角をθHX、YZ面内での傾斜角をθHYとする。
Further, the center of the exposed portion 30 is
At the time when the center 21a is reached, the height and inclination set in parallel with the Z-leveling stage 12 in FIG. 1 via the Z-leveling stage position detecting device 17, ie, the holder shown in FIG. Center 11 of exposure area 11 on surface 29
The height Z H0 and the inclination at a are detected, and the height Z H0 and the inclination are supplied to the arithmetic unit 18. Note that the inclination is represented by the tangent of the inclination angle, and the inclination angle of the holder surface 29 in the XZ plane is θ HX , and the inclination angle in the YZ plane is θ HY .

【0034】その後、ステップ104において、演算装
置18は、ホルダ面29を基準とした場合の被露光部3
0の検出領域21での平均の高さ(平均高さ)Z1Cを次
式より求める。以下において、露光領域の中心11aと
検出領域の中心21aとの間隔Dは、先読み距離と考え
ることができる。
Thereafter, in step 104, the arithmetic unit 18 sets the exposed portion 3 based on the holder surface 29 as a reference.
An average height (average height) Z 1C in the 0 detection area 21 is obtained by the following equation. In the following, the distance D between the center 11a of the exposure area and the center 21a of the detection area can be considered as a prefetch distance.

【数1】Z1C=(Z1A+Z1B)/2−D・tanθHX ## EQU1 ## Z 1C = (Z 1A + Z 1B ) / 2-D · tan θ HX

【0035】また、演算装置18は、ホルダ面29を基
準とした場合の被露光部30の検出領域21での平均的
な傾き(平均傾き)を求める。なお、ウエハ10の表面
にはプロセスにより凹凸があるため、ウエハ10上の被
露光部30の傾きとは、被露光部30内の平均的な面の
傾き、即ちウエハ10上のローカルな表面の傾きであ
る。先ず、検出点XAと検出点XBとのX方向の距離を
Eとして、平均傾きのXZ平面内での傾きに対応する傾
斜角をθ1Xとすると、傾きtanθ1Xは次のようにな
る。
Further, the arithmetic unit 18 calculates an average inclination (average inclination) in the detection area 21 of the exposed portion 30 with reference to the holder surface 29. Since the surface of the wafer 10 has irregularities due to the process, the inclination of the exposed portion 30 on the wafer 10 refers to the average inclination of the surface in the exposed portion 30, that is, the local surface of the wafer 10. It is a slope. First, assuming that the distance in the X direction between the detection points XA and XB in the X direction is E and the inclination angle corresponding to the average inclination in the XZ plane is θ 1X , the inclination tan θ 1X is as follows.

【数2】tanθ1X=(Z1A−Z1B)/E−tanθHX Tan θ 1X = (Z 1A −Z 1B ) / E-tan θ HX

【0036】また、ホルダ面29を基準とした場合の被
露光部30の検出領域21でのYZ面内での傾き(傾斜
角でθ1Y)は、例えば図2の検出点22A,22Bの平
均の高さをZ1D、検出点26A,26Bの平均の高さを
1E、検出点22Aと検出点26AとのY方向の間隔を
Eとすると、次式から求められる。
The inclination (inclination angle θ 1Y ) in the YZ plane in the detection area 21 of the exposed portion 30 with reference to the holder surface 29 is, for example, the average of the detection points 22A and 22B in FIG. Is Z 1D , the average height of the detection points 26A and 26B is Z 1E , and the interval in the Y direction between the detection points 22A and 26A is E, the following equation is obtained.

【数3】tanθ1Y=(Z1D−Z1E)/E−tanθHY Tan θ 1Y = (Z 1D -Z 1E ) / E-tan θ HY

【0037】次に、ステップ105において演算装置1
8は、被露光部30を露光領域11に移動して露光を行
うときに、Zレベリングステージ12で設定すべき高さ
(目標高さ)ZH 及び設定すべき傾き(目標傾き)を求
める。これら目標高さZH 及び目標傾きは、それぞれ基
準面である投影光学系9の最良結像像面28の高さZ 0
及び傾きから、被露光部30の平均高さ及び平均傾きを
差し引いたものである。即ち、目標高さZH は次のよう
になる。
Next, at step 105, the arithmetic unit 1
8 is to move the exposed portion 30 to the exposure area 11 and perform exposure.
Height to set on the Z leveling stage 12
(Target height) ZH And the slope to be set (target slope)
Confuse. These target heights ZH And the target slope are
The height Z of the best imaging plane 28 of the projection optical system 9 which is a quasi-plane 0 
And the inclination, the average height and the average inclination of the exposed portion 30 are calculated.
It has been deducted. That is, the target height ZH Is as follows
become.

【数4】ZH =Z0 −Z1C ## EQU4 ## Z H = Z 0 −Z 1C

【0038】また、投影光学系9の像面の傾斜角のXZ
面内での傾斜角をθ0X、YZ面内での傾斜角をθ0Yとす
ると、その目標傾きの傾斜角の内のXZ面内での傾斜角
θX及びYZ面内での傾斜角θY は次のようになる。
XZ of the inclination angle of the image plane of the projection optical system 9
Assuming that the inclination angle in the plane is θ 0X and the inclination angle in the YZ plane is θ 0Y , the inclination angle θ X in the XZ plane and the inclination angle θ in the YZ plane of the inclination angles of the target inclinations Y is as follows.

【数5】tanθX =tanθ0X−tanθ1X, tanθY =tanθ0Y−tanθ1Y Tan θ X = tan θ 0X -tan θ 1X , tan θ Y = tan θ 0Y -tan θ 1Y

【0039】その後、ステップ106において、図3
(b)に示すように、ウエハ10上の被露光部30が露
光領域11に達したときに、主制御系8は、Zレベリン
グステージ12で設定する高さをその目標高さZH に設
定すると共に、Zレベリングステージ12で設定するX
Z面内での傾き及びYZ面内での傾きをそれぞれ目標と
する傾きtanθX 及びtanθY に設定する。それと
同時にステップ107において、主制御系8は、図1の
パルスレーザ光源1を発光させてレチクル3のパターン
をウエハ10上の被露光部30に露光する。この際に、
被露光部30は、最良結像面28にほぼ合致している。
Thereafter, in step 106, FIG.
(B), when the exposed portion 30 on the wafer 10 has reached the exposure region 11, the main control system 8 sets the height to set the Z-leveling stage 12 to the target height Z H And X set on the Z leveling stage 12
The inclination in the Z plane and the inclination in the YZ plane are set to target inclinations tan θ X and tan θ Y respectively. At the same time, in step 107, the main control system 8 causes the pulse laser light source 1 in FIG. 1 to emit light, and exposes the pattern of the reticle 3 to the exposed portion 30 on the wafer 10. At this time,
The exposed portion 30 substantially matches the best imaging plane 28.

【0040】なお、以上の説明はウエハ10上の或る被
露光部30への露光を行う場合についての動作であり、
実際には、ウエハ10上のX方向の一連の被露光部につ
いてそれぞれ図4の露光動作が時系列的に繰り返され
る。上述のように、本例によれば、ウエハ10上の各被
露光部についてそれぞれ高さ及び傾きを先読みし、露光
時には先読みした結果に基づいてZレベリングステージ
12の高さ及び傾きを調整している。従って、ウエハ1
0の露光面にローカルな凹凸がある場合でも、ウエハ1
の露光面の全面を投影光学系9の像面に合わせ込んだ状
態で、レチクル3のパターンをウエハ1の露光面に露光
することができる。
The above description relates to the operation in the case where a certain exposed portion 30 on the wafer 10 is exposed.
Actually, the exposure operation of FIG. 4 is repeated in a time series for a series of exposed portions on the wafer 10 in the X direction. As described above, according to this example, the height and the inclination of each of the exposed portions on the wafer 10 are read in advance, and the height and the inclination of the Z-leveling stage 12 are adjusted based on the result of the pre-read during the exposure. I have. Therefore, wafer 1
Even if there are local irregularities on the exposure surface 0, the wafer 1
The pattern of the reticle 3 can be exposed on the exposure surface of the wafer 1 in a state where the entire exposure surface is aligned with the image surface of the projection optical system 9.

【0041】なお、上述実施例では、露光光の光源とし
てパルスレーザ光源1が使用されているため、被露光部
30が露光領域11に達したときに、正確に露光のタイ
ミングを合わせることができる。しかしながら、露光光
として水銀ランプ等の連続光を用いた場合でも、被露光
部30の高さ等を先読みすることにより、露光時にはそ
の被露光部30を投影光学系9の像面にほぼ正確に合わ
せ込むことができる。
In the above embodiment, since the pulse laser light source 1 is used as the light source of the exposure light, the exposure timing can be accurately adjusted when the exposed portion 30 reaches the exposure area 11. . However, even when continuous light such as a mercury lamp is used as the exposure light, the height of the exposed portion 30 is read in advance so that the exposed portion 30 can be almost accurately positioned on the image plane of the projection optical system 9 during exposure. Can be adjusted.

【0042】このように、本発明は上述実施例に限定さ
れず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り
得る。
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、第2物体の移動方向に
応じて位置情報の検出点を変更できるため、スループッ
トを低下させることなく、第1物体(マスク)のパター
ンを高精度に第2物体(感光基板)上に転写できる。更
に、投影系(投影光学系)の露光領域の基準点から所定
間隔だけ離れた位置で露光に先立って第2物体としての
感光基板上の被露光領域の高さの検出を行い、その結果
に基づいてその被露光領域の露光位置で焦点合わせを行
うようにした場合には、フォーカス位置検出手段の信号
処理時間による位相遅れの影響を受けることなく、正確
に焦点合わせを行うことができる利点がある。また、感
光基板が載置された基板ステージの送り速度を必要以上
に低下させなくても済むため、スループットが低下する
こともない。
According to the present invention, since the detection point of the position information can be changed in accordance with the moving direction of the second object, the pattern of the first object (mask) can be accurately extracted without lowering the throughput. It can be transferred onto two objects (photosensitive substrate). Further, prior to exposure, the height of a region to be exposed on a photosensitive substrate as a second object is detected at a position separated from the reference point of the exposure region of the projection system (projection optical system) by a predetermined distance. In the case where focusing is performed at the exposure position of the exposed area based on the above, there is an advantage that accurate focusing can be performed without being affected by the phase delay due to the signal processing time of the focus position detecting means. is there. Further, since the feed speed of the substrate stage on which the photosensitive substrate is mounted does not need to be reduced more than necessary, the throughput does not decrease.

【0044】また、基板ステージでは被露光部の露光時
に、先読み時に設定されていた高さに、先読みで得られ
た被露光部の高さと像面の高さとの差分を加算した高さ
に設定するようにした場合には、高速に演算を行うこと
ができると共に、制御が容易である。同様に、その位置
関係の調整が、その第2物体の移動方向と交差する方
向、及びその第2物体の移動方向の少なくとも一方に関
するその投影系の像面とその第2物体との傾きの関係の
調整を含む場合には、露光に先立ってその第2物体とし
ての感光基板上の被露光領域の傾斜量の検出を行ってい
るため、傾斜角検出手段の信号処理時間による位相遅れ
の影響を受けることなく、正確にレベリングを行うこと
ができる利点がある。また、スループットが低下するこ
ともなく、制御が容易である。
In the substrate stage, when the exposed portion is exposed, the height is set to a height obtained by adding a difference between the height of the exposed portion obtained by the prefetching and the height of the image plane to the height set at the time of the prefetching. In this case, the calculation can be performed at a high speed and the control is easy. Similarly, the adjustment of the positional relationship is based on the direction intersecting the moving direction of the second object and the relationship between the image plane of the projection system and the inclination of the second object with respect to at least one of the moving directions of the second object. In the case where the adjustment is included, the inclination amount of the exposed area on the photosensitive substrate as the second object is detected prior to the exposure, so that the influence of the phase delay due to the signal processing time of the inclination angle detecting means is reduced. There is an advantage that accurate leveling can be performed without receiving. Further, the control is easy without a decrease in throughput.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の露光方法が適用される投影
露光装置を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus to which an exposure method according to an embodiment of the present invention is applied.

【図2】図1の露光領域と検出領域との関係を示す平面
図である。
FIG. 2 is a plan view showing a relationship between an exposure area and a detection area in FIG.

【図3】(a)は先読み時の被露光部の状態を示す図、
(b)は露光時の被露光部の状態を示す図である。
FIG. 3A is a diagram showing a state of a portion to be exposed during pre-reading,
(B) is a diagram showing a state of a portion to be exposed at the time of exposure.

【図4】実施例の露光動作の一例を示すフローチャート
である。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of an exposure operation according to the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 パルスレーザ光源 2 照明光学系 3 レチクル 4 レチクルステージ 5 レチクルブラインド 8 主制御系 9 投影光学系 10 ウエハ 11 露光領域 12 Zレベリングステージ 13 ウエハ側XYステージ 16 ウエハステージ制御装置 17 Zレベリングステージ用位置検出装置 18 演算装置 19,20 多点フォーカス位置検出装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 pulse laser light source 2 illumination optical system 3 reticle 4 reticle stage 5 reticle blind 8 main control system 9 projection optical system 10 wafer 11 exposure area 12 Z leveling stage 13 wafer-side XY stage 16 wafer stage control device 17 position detection for Z leveling stage Device 18 Arithmetic unit 19, 20 Multi-point focus position detection device

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 露光ビームに対して第1物体を移動する
のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第
2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露光
する走査型露光装置において、 前記第2物体の移動中に前記投影系の光軸方向に関する
前記第2物体の位置情報を検出可能な複数の検出点を有
する検出手段と、 該検出手段の検出結果に基づいて前記投影系の像面と前
記第2物体との位置関係を調整する調整手段とを備え、 前記複数の検出点の中で前記投影系の像面と前記第2物
体との位置関係を調整するために使用する検出点を前記
第2物体の移動方向に応じて変更することを特徴とする
走査型露光装置。
1. A scan for scanning and exposing a second object by moving a second object with respect to an exposure beam passing through a projection system in synchronization with moving a first object with respect to the exposure beam. A type exposure apparatus, comprising: a detection unit having a plurality of detection points capable of detecting position information of the second object in an optical axis direction of the projection system while the second object is moving; Adjusting means for adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and the second object, and adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and the second object among the plurality of detection points. A scanning exposure apparatus, wherein a detection point used for performing the scanning is changed according to a moving direction of the second object.
【請求項2】 露光ビームに対して第1物体を移動する
のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第
2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露光
する走査型露光装置において、 前記第2物体の移動中に前記投影系の光軸方向に関する
前記第2物体の位置情報を検出可能な複数の検出点を有
する検出手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいて前記投影系の像面と
前記第2物体との位置関係を調整する調整手段とを備
え、 前記複数の検出点の一部を選択的に使用して、前記投影
系の像面と前記第2物体との位置関係を調整することを
特徴とする走査型露光装置。
2. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. A pattern exposure apparatus, comprising: a detection unit having a plurality of detection points capable of detecting position information of the second object with respect to an optical axis direction of the projection system while the second object is moving, based on a detection result of the detection unit Adjusting means for adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and the second object, and selectively using a part of the plurality of detection points to form the image plane of the projection system and the second object. A scanning exposure apparatus for adjusting a positional relationship between two objects.
【請求項3】 前記複数の検出点は、前記第2物体の移
動方向と交差する方向に離れた複数の検出点を含むこと
を特徴とする請求項1又は2に記載の走査型露光装置。
3. The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein the plurality of detection points include a plurality of detection points separated in a direction intersecting a moving direction of the second object.
【請求項4】 前記第2物体の移動方向と交差する方向
の複数の検出点は、前記第2物体の移動方向と交差する
方向に関して前記投影系を通過した露光ビームの照射領
域とほぼ等しい幅内に配置されることを特徴とする請求
項3又は4に記載の走査型露光装置。
4. A plurality of detection points in a direction intersecting the moving direction of the second object have a width substantially equal to an irradiation area of the exposure beam passing through the projection system in a direction intersecting the moving direction of the second object. The scanning type exposure apparatus according to claim 3, wherein the scanning type exposure apparatus is disposed inside the apparatus.
【請求項5】 前記複数の検出点は、前記第2物体の移
動方向に離れた複数の検出点を含むことを特徴とする請
求項1から4の何れか一項に記載の走査型露光装置。
5. The scanning exposure apparatus according to claim 1, wherein the plurality of detection points include a plurality of detection points separated in a moving direction of the second object. .
【請求項6】 前記調整手段は、前記第2物体の移動方
向と交差する方向に関する前記投影系の像面と前記第2
物体との傾きの関係を調整することを特徴とする請求項
1から6の何れか一項に記載の走査型露光装置。
6. The image processing apparatus according to claim 1, wherein the adjusting unit is configured to control an image plane of the projection system with respect to a direction intersecting a moving direction of the second object.
The scanning exposure apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the relationship between the inclination and the object is adjusted.
【請求項7】 前記調整手段は、前記照射領域内の所定
点を回転中心として前記第2物体を傾斜させることを特
徴とする請求項6に記載の走査型露光装置。
7. The scanning exposure apparatus according to claim 6, wherein the adjustment unit tilts the second object about a predetermined point in the irradiation area as a center of rotation.
【請求項8】 請求項1から7の何れか一項に記載の走
査型露光装置を用いるデバイス製造方法。
8. A device manufacturing method using the scanning exposure apparatus according to claim 1.
【請求項9】 露光ビームに対して第1物体を移動する
のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第
2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露光
する走査露光方法において、 前記第2物体の移動中に前記投影系の光軸方向に関する
前記第2物体の位置情報を検出するために配置された複
数の検出点の中で、前記投影系の像面と前記第2物体と
の位置関係の調整に使用する検出点を前記第2物体の移
動方向に応じて変更することを特徴とする走査露光方
法。
9. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with the movement of the first object with respect to the exposure beam. In the exposure method, among a plurality of detection points arranged to detect position information of the second object with respect to an optical axis direction of the projection system during movement of the second object, an image plane of the projection system and A scanning exposure method, wherein a detection point used for adjusting a positional relationship with the second object is changed according to a moving direction of the second object.
【請求項10】 露光ビームに対して第1物体を移動す
るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して
第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露
光する走査露光方法において、 前記第2物体の移動中に、前記投影系の光軸方向に関す
る前記第2物体の位置情報を検出するために配置された
複数の検出点の一部を選択して使用することを特徴とす
る走査露光方法。
10. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In the exposure method, during the movement of the second object, a part of a plurality of detection points arranged for detecting position information of the second object in the optical axis direction of the projection system is selected and used. A scanning exposure method.
【請求項11】 前記複数の検出点は、前記第2物体の
移動方向と交差する方向に離れた複数の検出点を含むこ
とを特徴とする請求項9又は10に記載の走査露光方
法。
11. The scanning exposure method according to claim 9, wherein the plurality of detection points include a plurality of detection points separated in a direction intersecting a moving direction of the second object.
【請求項12】 前記複数の検出点は、前記第2物体の
移動方向に離れた複数の検出点を含むことを特徴とする
請求項9から11に記載の走査露光方法。
12. The scanning exposure method according to claim 9, wherein the plurality of detection points include a plurality of detection points separated in a moving direction of the second object.
【請求項13】 前記第2物体の移動中に、前記検出点
での検出結果に基づいて、前記第2物体の移動方向と交
差する方向に関する前記投影系の像面と前記第2物体と
の傾きの関係の調整を含むことを特徴とする請求項9か
ら12の何れか一項に記載の走査露光方法。
13. A movement of the image plane of the projection system in a direction intersecting with a movement direction of the second object and the second object based on a detection result at the detection point during the movement of the second object. The scanning exposure method according to claim 9, further comprising adjusting a relationship between inclinations.
【請求項14】 前記照射領域内の所定点を回転中心と
して前記第2物体の傾きを調整することによって前記投
影系の像面と前記第2物体との傾きの関係が調整される
ことを特徴とする請求項13に記載の走査露光方法。
14. The relationship between the image plane of the projection system and the inclination of the second object is adjusted by adjusting the inclination of the second object around a predetermined point in the irradiation area as a center of rotation. The scanning exposure method according to claim 13, wherein:
【請求項15】 請求項9から14の何れか一項に記載
の走査露光方法を用いるデバイス製造方法。
15. A device manufacturing method using the scanning exposure method according to claim 9.
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