JP2001250768A - Projection aligner - Google Patents

Projection aligner

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JP2001250768A
JP2001250768A JP2000063211A JP2000063211A JP2001250768A JP 2001250768 A JP2001250768 A JP 2001250768A JP 2000063211 A JP2000063211 A JP 2000063211A JP 2000063211 A JP2000063211 A JP 2000063211A JP 2001250768 A JP2001250768 A JP 2001250768A
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JP
Japan
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substrate
detection point
wafer
detection
optical system
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Application number
JP2000063211A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuneo Miyai
恒夫 宮井
Tsuneyuki Hagiwara
恒幸 萩原
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection aligner for suppressing the risk of defocusing a pattern image by trimming while excluding the influence of the surface state of a substrate. SOLUTION: The step on a wafer W is detected in advance, and an approximation surface APF that is approximated to the surface of the wafer W is obtained. While detection points AFij ' and AFij" that are located at positions being greatly collapsed or projecting from the approximation plane APF are eliminated, a plurality of detection points AFij near the approximation surface APF are selected, the position in the direction of the light axis of the surface of the wafer W is detected based on the position information, and the approximation plane APF of the wafer W is trimmed to the image surface of a projection optical system based on the detection result.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)、薄膜磁気ヘ
ッド等のマイクロデバイスを製造するためのリソグラフ
ィ工程で使用される露光装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a micro device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device (such as a CCD) and a thin film magnetic head. .

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の露光装置では、照明光学系から
の照明によりマスク(レチクル、フォトマスク等)上の
回路パターンの像が、投影光学系を介して感光材料(フ
ォトレジスト等)の塗布された基板(ウエハ、ガラスプ
レート等)上に投影転写されるようになっている。前記
感光基板は、前記投影光学系の光軸に交差するように基
板ステージ上に保持され、合焦機構によりその基板の露
光面が所定の合わせ込み面に合わせ込まれるようになっ
ている。
2. Description of the Related Art In an exposure apparatus of this type, an image of a circuit pattern on a mask (reticle, photomask, etc.) is applied to a photosensitive material (photoresist, etc.) via a projection optical system by illumination from an illumination optical system. It is projected and transferred onto a substrate (wafer, glass plate, etc.) that has been set. The photosensitive substrate is held on a substrate stage so as to intersect with the optical axis of the projection optical system, and an exposure surface of the substrate is adjusted to a predetermined alignment surface by a focusing mechanism.

【0003】このような合焦機構としては、例えば次の
ような多点斜入射式焦点検出系が知られている。すなわ
ち、この従来構成においては、基板上のショット領域内
の複数(例えば5つ)の検出点のそれぞれに、投影光学
系を介することなくピンホール像を斜入射方式で投射す
る。そのピンホールの各反射像を2次元位置センサ(C
CD等)で一括受光し、前記基板の露光面が全体として
予め仮想的に設定した基準面から投影光軸方向にどのく
らいずれているかを検出する。そして、その検出結果か
ら、最小二乗近似等により前記複数の検出点の平均面を
求め、その平均面を投影光学系の像面に合わせ込むよう
になっている。このような従来構成は、一般に「斜入射
方式の多点AF系」と呼ばれ、焦点検出と傾斜検出とを
高精度に実行できる。
As such a focusing mechanism, for example, the following multipoint oblique incidence type focus detection system is known. That is, in this conventional configuration, a pinhole image is projected onto each of a plurality of (for example, five) detection points in a shot area on a substrate by an oblique incidence method without passing through a projection optical system. Each reflection image of the pinhole is converted to a two-dimensional position sensor (C
CD, etc.) and detects how much the exposure surface of the substrate as a whole is in the projection optical axis direction from a virtually set reference plane. Then, from the detection results, an average plane of the plurality of detection points is obtained by least squares approximation or the like, and the average plane is adjusted to the image plane of the projection optical system. Such a conventional configuration is generally called an “oblique incidence type multi-point AF system”, and can perform focus detection and tilt detection with high accuracy.

【0004】この種の合焦機構において、基板の周縁部
の一部が欠落した欠け露光領域の合わせ込みを行う場合
には、前記複数の検出点のうちで、いずれかの検出点が
感光基板と対応するフォーカス可能領域から外れること
がある。このような場合、例えば基板ステージを駆動し
て基板と投影光学系の投影視野との対応関係を、例えば
1ショット分変更する。そして、すべての検出点が感光
基板と対応するフォーカス可能領域に入るようにして、
前記の合わせ込み動作を行っている(第1の従来方
法)。あるいは、例えば欠け露光領域と対応するセンサ
からの出力を使用せず、フォーカス可能領域のセンサの
出力のみを使用して、前記の合わせ込み動作を行うよう
にしている(第2の従来方法)。
In this type of focusing mechanism, when aligning a chipped exposure area in which a part of the peripheral portion of the substrate is missing, any one of the plurality of detection points is detected by the photosensitive substrate. May deviate from the focusable area corresponding to. In such a case, for example, the substrate stage is driven to change the correspondence between the substrate and the projection visual field of the projection optical system, for example, by one shot. Then, by making all the detection points enter the focusable area corresponding to the photosensitive substrate,
The above matching operation is performed (first conventional method). Alternatively, for example, the matching operation is performed using only the output of the sensor in the focusable area without using the output from the sensor corresponding to the missing exposure area (second conventional method).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来構
成の合焦機構では、基板表面を投影光学系の像面に合わ
せ込む際に、露光に供される基板の表面状態、例えば段
差情報は何ら考慮されていない。ここで、例えば基板の
周縁部に反りが生じていたり、基板の表面に大きな凸部
が形成されていたりすることがある。この状態で、前記
センサが、基板表面の反りの部分や大きな凸部に対応し
ていると、それら反りや凸部等の影響により、合わせ込
み面が前記検出点の平均面から大きく傾いたり、その平
均面に対してオフセットが大きくなったりすることがあ
る。そして、その合わせ込み面が前記平均面から大きく
逸脱して、前記回路パターンの像が基板上にデフォーカ
ス状態で転写されることがあるという問題があった。
However, in the conventional focusing mechanism, when the surface of the substrate is adjusted to the image plane of the projection optical system, the surface state of the substrate to be exposed, for example, step information is not known. Not considered. Here, for example, the peripheral portion of the substrate may be warped, or a large convex portion may be formed on the surface of the substrate. In this state, if the sensor corresponds to a warped portion or a large convex portion on the substrate surface, the fitting surface is greatly inclined from the average surface of the detection points due to the influence of the warp or the convex portion, The offset may be large with respect to the average plane. Then, there has been a problem that the fitting surface may deviate greatly from the average surface, and the image of the circuit pattern may be transferred onto the substrate in a defocused state.

【0006】また、前記第1の従来方法では、欠け露光
領域の合わせ込み動作時に、基板ステージを移動させ
て、すべての検出点がフォーカス可能領域に入るように
シフトフォーカス動作を行っている。また、前記第2の
従来方法では、フォーカス可能領域のセンサの出力のみ
を使用して合わせ込み動作を行っている。これら第1及
び第2の従来方法のいずれにおいても、露光に供される
基板の表面状態は考慮されていない。このため、フォー
カス可能領域のセンサが、基板表面の反りの部分や大き
な凸部に対応していると、前記回路パターンの像が基板
上にデフォーカス状態で転写されることがあるという問
題があった。
In the first conventional method, the shift focus operation is performed such that all the detection points enter the focusable area by moving the substrate stage during the alignment operation of the missing exposure area. Further, in the second conventional method, the alignment operation is performed using only the output of the sensor in the focusable area. In any of the first and second conventional methods, the state of the surface of the substrate to be exposed is not considered. For this reason, if the sensor in the focusable area corresponds to a warped portion or a large convex portion on the substrate surface, there is a problem that the image of the circuit pattern may be transferred onto the substrate in a defocused state. Was.

【0007】本発明は、このような従来の技術に存在す
る問題点に着目してなされたものである。その目的とし
ては、基板の表面状態の影響をほとんど受けることなく
合わせ込み動作を行うことができ、回路パターンの像が
デフォーカス状態で転写されるおそれを抑制可能な露光
装置を提供することにある。
The present invention has been made by paying attention to such problems existing in the prior art. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus that can perform a matching operation with almost no influence of the surface state of a substrate and can suppress a possibility that an image of a circuit pattern is transferred in a defocused state. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願請求項1に記載の発明は、マスク上に形成され
た所定のパターンの像を、投影光学系を介して、その投
影光学系の光軸と交差する平面内で二次元移動可能な基
板ステージに載置された基板上に投影転写するように構
成するともに、前記投影光学系の投影視野内の所定位置
に設定された複数の検出点と、その検出点において前記
投影光学系の光軸方向における前記基板の表面の位置情
報を検出する光軸方向位置検出手段と、少なくとも一部
の前記検出点における前記基板の光軸方向位置に基づい
てその基板の表面に近似する近似平面を前記投影光学系
の像面に合わせ込む合焦手段とを備える露光装置におい
て、前記合焦手段は、前記基板の表面状態に基づいて前
記近似平面を検出する近似平面検出手段と、前記近似平
面を像面に合わせ込む際に、その基板の表面の光軸方向
位置を検出するために利用する前記検出点を、前記近似
平面と前記各検出点との前記光軸方向における位置関係
に応じて選択する検出点選択手段とを有することを特徴
とするものである。
According to a first aspect of the present invention, an image of a predetermined pattern formed on a mask is projected by a projection optical system through a projection optical system. The projection optical system is configured to project and transfer onto a substrate mounted on a substrate stage that is two-dimensionally movable in a plane intersecting the optical axis of the system, and a plurality of projections are set at predetermined positions within a projection field of view of the projection optical system. A detection point, an optical axis direction position detecting means for detecting position information of a surface of the substrate in an optical axis direction of the projection optical system at the detection point, and an optical axis direction of the substrate at at least a part of the detection points Focusing means for adjusting an approximate plane approximating the surface of the substrate to the image plane of the projection optical system based on the position, wherein the focusing means performs the approximation based on a surface state of the substrate. Detect plane Approximation plane detection means, and the detection points used to detect the position of the surface of the substrate in the optical axis direction when the approximation plane is adjusted to the image plane, by using the approximation plane and each of the detection points. A detection point selecting means for selecting according to the positional relationship in the optical axis direction.

【0009】この請求項1に記載の発明では、予め基板
の表面状態が検出され、その基板の表面に近似する近似
平面が求められる。そして、この近似平面と、所定位置
に設定された複数の検出点との光軸方向における位置関
係に応じて、基板の表面の光軸方向位置を検出するのに
利用する実際の検出点が選択される。このため、基板の
表面上の大きな凸部等が存在する場合には、その凸部の
位置を避けて選択された複数の検出点の位置情報を用い
て、基板の表面状態にほとんど影響されることなく、基
板の表面の光軸方向位置を検出することができる。従っ
て、基板の近似平面を投影光学系の像面に、より正確に
合わせ込むことができる。
According to the first aspect of the invention, the surface state of the substrate is detected in advance, and an approximate plane approximating the surface of the substrate is obtained. Then, according to the positional relationship in the optical axis direction between the approximate plane and a plurality of detection points set at predetermined positions, an actual detection point used to detect the position of the substrate surface in the optical axis direction is selected. Is done. For this reason, when there is a large convex portion or the like on the surface of the substrate, it is almost influenced by the surface state of the substrate by using position information of a plurality of detection points selected avoiding the position of the convex portion. Without this, the position of the surface of the substrate in the optical axis direction can be detected. Therefore, the approximate plane of the substrate can be more accurately aligned with the image plane of the projection optical system.

【0010】本願請求項2に記載の発明は、前記請求項
1に記載の発明において、前記光軸方向位置検出手段
は、前記近似平面検出手段の一部を構成することを特徴
とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the optical axis direction position detecting means constitutes a part of the approximate plane detecting means. is there.

【0011】この請求項2に記載の発明では、光軸方向
位置検出手段と近似平面検出手段とを別々に装備する必
要がなく、構成の簡略化を図ることができる。本願請求
項3に記載の発明は、前記請求項1または請求項2に記
載の発明において、前記近似平面検出手段は、前記基板
上に区画された複数の露光領域の少なくとも一部の露光
領域の表面状態に基づいて前記近似平面を検出すること
を特徴とするものである。
According to the second aspect of the present invention, it is not necessary to separately provide the optical axis direction position detecting means and the approximate plane detecting means, and the configuration can be simplified. According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the approximate plane detecting means is configured to detect at least a part of the plurality of exposure regions partitioned on the substrate. The method is characterized in that the approximate plane is detected based on a surface state.

【0012】この請求項3に記載の発明では、基板上に
区画された複数の露光領域のうちで、少なくとも一部の
露光領域の表面状態を検出することにより、基板の近似
表面を容易かつ迅速に求めることができる。
According to the third aspect of the present invention, an approximate surface of the substrate can be easily and quickly detected by detecting a surface state of at least a part of the plurality of exposure regions defined on the substrate. Can be sought.

【0013】本願請求項4に記載の発明は、前記請求項
3に記載の発明において、前記近似平面検出手段は、前
記投影光学系に対する前記基板全体の位置を調整する際
に利用される前記露光領域の少なくとも一部を、前記近
似平面を検出する際にも利用するようにしたことを特徴
とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, the approximate plane detecting means adjusts the position of the entire substrate with respect to the projection optical system. At least a part of the region is used for detecting the approximate plane.

【0014】この請求項4に記載の発明では、基板上の
少なくとも一部の露光領域を利用して、投影光学系に対
する基板全体の位置を調整する際に、その一部の露光領
域を利用して、基板の近似平面の検出を容易かつ迅速に
行うことができる。そして、基板の露光作業のスループ
ットを高く維持することができる。
According to the present invention, when adjusting the position of the entire substrate with respect to the projection optical system by using at least a part of the exposure area on the substrate, the part of the exposure area is used. As a result, the approximate plane of the substrate can be easily and quickly detected. In addition, the throughput of the substrate exposure operation can be kept high.

【0015】本願請求項5に記載の発明は、前記請求項
1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の発明におい
て、前記合焦手段の合わせ込み動作時に、前記検出点選
択手段にて選択された検出点の光軸方向位置と、前記近
似平面とのずれを補正する補正手段を有することを特徴
とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, at the time of the aligning operation of the focusing means, the detecting point selecting means is used. The image processing apparatus further includes a correction unit configured to correct a deviation between a position of the selected detection point in the optical axis direction and the approximate plane.

【0016】この請求項5に記載の発明では、選択され
た検出点における光軸方向位置と基板の近似平面とのず
れを補正することにより、一層正確な合わせ込み動作を
行うことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, a more accurate alignment operation can be performed by correcting the deviation between the position of the selected detection point in the optical axis direction and the approximate plane of the substrate.

【0017】本願請求項6に記載の発明は、前記請求項
1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の発明におい
て、前記検出点選択手段は、前記光軸方向位置検出手段
により検出された光軸方向位置が所定の範囲を超える検
出点を無効にすることを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the detection point selection means is detected by the optical axis direction position detection means. The detection point whose optical axis direction position exceeds a predetermined range is invalidated.

【0018】この請求項6に記載の発明では、基板の表
面に所定の範囲を超える凹凸部が存在する場合、その凹
凸部と対応する検出点が無効にされる。このため、その
凹凸部の位置情報の影響をほとんど受けることなく、合
わせ込み動作をより正確に行うことができる。
According to the present invention, when an uneven portion exceeding a predetermined range exists on the surface of the substrate, the detection point corresponding to the uneven portion is invalidated. Therefore, the aligning operation can be performed more accurately without being substantially affected by the position information of the uneven portion.

【0019】本願請求項7に記載の発明は、前記請求項
6に記載の発明において、前記検出点選択手段は、その
検出点の選択時において、ある検出点が無効にされたと
きには、その検出点とは異なる検出点を選択し直すこと
を特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, when the detection point is invalidated at the time of selecting the detection point, the detection point selection means detects the detection point. It is characterized in that a detection point different from the point is selected again.

【0020】この請求項7に記載の発明では、無効にさ
れた検出点が存在する場合、例えば無効検出点の近傍の
検出点が選択し直される。そして、所定複数個の検出点
を使用して、合わせ込み動作を一層正確に行うことがで
きる。
According to the present invention, when there is an invalidated detection point, for example, a detection point near the invalid detection point is selected again. Then, the alignment operation can be performed more accurately by using a plurality of predetermined detection points.

【0021】本願請求項8に記載の発明は、前記請求項
6または請求項7に記載の発明において、前記検出点選
択手段は、前記基板の周縁部の一部が欠落した欠け露光
領域の合わせ込み動作時において、その基板上から外れ
た検出点を無効にすることを特徴とするものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the sixth or seventh aspect, the detection point selecting means adjusts a missing exposure area in which a part of a peripheral portion of the substrate is missing. In the embedding operation, a detection point off the substrate is invalidated.

【0022】この請求項8に記載の発明では、基板の周
縁部の一部が欠落した欠け露光領域の合わせ込み動作時
に、その基板上から外れた検出点が無効にされる。そし
て、基板表面の凹凸部位置情報、さらに欠け露光領域の
位置情報の影響をほとんど受けることなく、合わせ込み
動作を正確に行うことができる。
According to the eighth aspect of the present invention, a detection point off the substrate is invalidated during the aligning operation of the chipped exposure region in which a part of the peripheral edge of the substrate is missing. Then, the alignment operation can be performed accurately without being substantially affected by the position information of the uneven portion on the substrate surface and the position information of the chipped exposure region.

【0023】本願請求項9に記載の発明は、前記請求項
7または請求項8に記載の発明において、前記合焦手段
は、前記検出点選択手段によりある検出点が無効にされ
たときには、前記基板ステージを駆動して前記基板と前
記投影光学系の投影視野との対応関係を変更し、前記検
出点選択手段は、その変更後の基板上における前記投影
光学系の投影視野との対応位置において検出点を選択し
直すことを特徴とするものである。
According to a ninth aspect of the present invention, in accordance with the seventh or eighth aspect of the present invention, when the detection point is invalidated by the detection point selection means, Driving a substrate stage to change the correspondence relationship between the substrate and the projection field of view of the projection optical system, and the detection point selection means is provided at a position corresponding to the projection field of view of the projection optical system on the changed substrate. It is characterized in that a detection point is selected again.

【0024】この請求項9に記載の発明では、無効にさ
れる検出点が存在する場合、基板ステージが駆動され
て、基板と投影光学系の投影視野との対応関係が変更さ
れる。そして、この変更後の基板上における投影光学系
の投影視野との対応位置において、検出点が選択し直さ
れる。このため、所定複数個の検出点を使用して、合わ
せ込み動作を一層正確に行うことができる。
According to the ninth aspect of the present invention, when there is a detection point to be invalidated, the substrate stage is driven to change the correspondence between the substrate and the projection visual field of the projection optical system. Then, the detection point is selected again at a position corresponding to the projection visual field of the projection optical system on the substrate after the change. Therefore, the matching operation can be performed more accurately by using a plurality of predetermined detection points.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】(第1実施形態)以下に、本発明
をステップ・アンド・リピート方式の一括露光型露光装
置に具体化した第1実施形態について、図1〜図7に基
づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment in which the present invention is embodied in a step-and-repeat batch exposure apparatus will be described below with reference to FIGS. I do.

【0026】図1に示すように、露光装置21は、照明
光学系22、マスクとしてのレチクルRを保持するレチ
クルステージ23、投影光学系24、基板としてのウエ
ハWを保持する基板ステージとしてのウエハステージ2
5、合焦手段及び光軸方向位置検出手段及び近似平面検
出手段を構成する斜入射方式の合焦機構26、そして検
出点選択手段及び補正手段を構成する主制御系27とか
ら構成されている。
As shown in FIG. 1, an exposure apparatus 21 includes an illumination optical system 22, a reticle stage 23 for holding a reticle R as a mask, a projection optical system 24, and a wafer as a substrate stage for holding a wafer W as a substrate. Stage 2
5. The oblique incidence type focusing mechanism 26 which forms the focusing means, the optical axis direction position detecting means and the approximate plane detecting means, and the main control system 27 which constitutes the detecting point selecting means and the correcting means. .

【0027】前記照明光学系22には、高圧水銀灯、K
rFエキシマレーザ光源、ArFエキシマレーザ光源、
F2レーザ光源、金属蒸気レーザまたはYAGレーザ等
のファイバレーザの高調波を発振する光源等のいずれか
からなる光源30から、露光光ELが入射する。照明光
学系22は、図示しないリレーレンズ、フライアイレン
ズ(またはロット・インテグレータ)、コンデンサレン
ズ等の各種レンズ系や、開口絞り及び前記レチクルRの
パターン面と共役な位置に配置されたブラインド等を含
んで構成されている。
The illumination optical system 22 includes a high-pressure mercury lamp,
rF excimer laser light source, ArF excimer laser light source,
Exposure light EL is incident from a light source 30, such as an F2 laser light source, a light source that oscillates a harmonic of a fiber laser such as a metal vapor laser or a YAG laser, or the like. The illumination optical system 22 includes various lens systems such as a relay lens (not shown), a fly-eye lens (or a lot integrator), and a condenser lens, and a blind disposed at a position conjugate with the aperture stop and the pattern surface of the reticle R. It is comprised including.

【0028】そして、前記露光光ELは、この照明光学
系22を通過することにより、前記レチクルRのパター
ン面に形成された回路パターンを均一に照明するように
調整される。この場合、レチクルRとウエハWとを静止
させた状態で、レチクルR上の回路パターンの像を、図
2に示すウエハWの露光面Wf上の所定の露光領域とし
てのショット領域SAijに一括露光で転写露光するよう
に、前記露光光ELの照明領域が矩形状に整形される。
The exposure light EL is adjusted so as to uniformly illuminate the circuit pattern formed on the pattern surface of the reticle R by passing through the illumination optical system 22. In this case, while the reticle R and the wafer W are stationary, the image of the circuit pattern on the reticle R is collectively exposed to a shot area SAij as a predetermined exposure area on the exposure surface Wf of the wafer W shown in FIG. The illumination area of the exposure light EL is shaped into a rectangular shape so that the transfer exposure is performed.

【0029】前記レチクルステージ23は、照明光学系
22の下方において、そのレチクル載置面が前記投影光
学系24の光軸方向と直交するように配置されている。
このレチクルステージ23には、レチクル支持台32上
においてレチクル微小駆動ステージ33が載置され、こ
のレチクル微小駆動ステージ33上に前記レチクル載置
面をなすレチクルホルダ34が載置されている。そし
て、このレチクルホルダ34には真空チャックが配備さ
れ、その真空チャックによりレチクルRが保持されてい
る。前記レチクル微小駆動ステージ33は、前記投影光
学系24の光軸に垂直な面内で、図1の紙面に平行なX
方向、図1の紙面に垂直なY方向、及び、前記投影光学
系24の光軸と平行な軸線を中心とする回転方向(θ方
向)にそれぞれ微小量だけ、かつ高精度にレチクルRの
位置制御を行うようになっている。
The reticle stage 23 is arranged below the illumination optical system 22 such that the reticle mounting surface is orthogonal to the optical axis direction of the projection optical system 24.
On this reticle stage 23, a reticle minute drive stage 33 is mounted on a reticle support table 32, and on this reticle minute drive stage 33, a reticle holder 34 forming the reticle mounting surface is mounted. The reticle holder 34 is provided with a vacuum chuck, and the reticle R is held by the vacuum chuck. The reticle micro-drive stage 33 is located within a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 24 and is parallel to the plane of FIG.
The position of the reticle R by a very small amount in the direction, the Y direction perpendicular to the plane of FIG. 1, and the rotation direction (θ direction) about the axis parallel to the optical axis of the projection optical system 24, respectively, with high accuracy. Control is performed.

【0030】前記投影光学系24は図示しない複数のレ
ンズ等を含んで構成され、前記露光光ELはこの投影光
学系24を通過する際に、その断面形状が前記照明領域
の大きさから所定の縮小倍率1/n(nは正の整数)に
縮小される。そして、前記レチクルR上の回路パターン
が、所定の縮小倍率で縮小された状態で、前記ウエハス
テージ25上に投影光学系24の光軸に交差するように
保持されたウエハWの露光面Wfに投影転写されるよう
になっている。
The projection optical system 24 includes a plurality of lenses (not shown) and the like. When the exposure light EL passes through the projection optical system 24, its cross-sectional shape is determined by the size of the illumination area. The reduction ratio is reduced to 1 / n (n is a positive integer). Then, in a state where the circuit pattern on the reticle R is reduced at a predetermined reduction magnification, an exposure surface Wf of the wafer W held on the wafer stage 25 so as to intersect the optical axis of the projection optical system 24 is formed. It is designed to be projected and transferred.

【0031】前記ウエハステージ25は、前記投影光学
系24の下方において、そのウエハ載置面が投影光学系
24の光軸方向と交差するように配置されている。この
ウエハステージ25のウエハ支持台39上には、Y方向
に駆動自在なウエハY駆動ステージ40が載置され、そ
のウエハY駆動ステージ40上には、X方向に駆動自在
なウエハX駆動ステージ41が載置されている。また、
ウエハX駆動ステージ41上には、上面を前記投影光学
系24の光軸と直交するXY平面に対し微小に傾斜させ
ることができるとともにZ方向に微小駆動自在なZレベ
リングステージ42が設けられている。そして、このZ
レベリングステージ42上に、ウエハWが真空吸着によ
って保持されるようになっている。
The wafer stage 25 is arranged below the projection optical system 24 such that the wafer mounting surface intersects the optical axis direction of the projection optical system 24. A wafer Y drive stage 40 that can be driven in the Y direction is mounted on the wafer support table 39 of the wafer stage 25, and a wafer X drive stage 41 that can be driven in the X direction is mounted on the wafer Y drive stage 40. Is placed. Also,
On the wafer X drive stage 41, there is provided a Z leveling stage 42 whose upper surface can be slightly tilted with respect to an XY plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system 24 and can be finely driven in the Z direction. . And this Z
The wafer W is held on the leveling stage 42 by vacuum suction.

【0032】前記Zレベリングステージ42上には、X
方向及びY方向に沿って延びる平面L字状の移動鏡43
が固定されている。一対の干渉計44は、その移動鏡4
3の外側面と対向するように配置されている。そして、
これらの干渉計44によって、常時Zレベリングステー
ジ42のX方向、Y方向及びθ方向の位置がモニターさ
れ、これらの干渉計44により得られた位置情報S1は
前記主制御系27に供給される。
On the Z leveling stage 42, X
L-shaped movable mirror 43 extending along the Y direction and the Y direction
Has been fixed. The pair of interferometers 44 has its movable mirror 4
3 is arranged so as to face the outer side surface. And
The positions of the Z leveling stage 42 in the X, Y, and θ directions are constantly monitored by these interferometers 44, and the position information S 1 obtained by these interferometers 44 is supplied to the main control system 27.

【0033】図1に示すように、前記合焦機構26に
は、前記露光光ELとは異なるウエハW上のフォトレジ
ストを感光させない照明光が、図示しない照明光源から
光ファイバ束47を介して導かれている。光ファイバ束
47から射出された照明光は、集光レンズ48を経て、
多数のスリット状開口49−ij(i=1〜7、j=1〜
7、図4参照)を有するパターン形成板49を照明す
る。
As shown in FIG. 1, the focusing mechanism 26 receives illumination light, which is different from the exposure light EL and does not expose the photoresist on the wafer W, from an illumination light source (not shown) via an optical fiber bundle 47. You are being led. The illumination light emitted from the optical fiber bundle 47 passes through the condenser lens 48,
A large number of slit openings 49-ij (i = 1 to 7, j = 1 to
7, see FIG. 4).

【0034】前記パターン形成板49を透過した照明光
は、レンズ50、ミラー51及び照射対物レンズ52を
経てウエハWの露光面Wfに投射される。これにより、
その露光面Wfには、パターン形成板49上のパターン
の像が前記投影光学系24の光軸に対して斜めに投影結
像される。ウエハWの露光面Wfで反射された照明光
は、集光対物レンズ53、回転方向振動板54及び結像
レンズ55を経て、受光器56の受光面に再投影され
る。これにより、受光器56の受光面にはパターン形成
板49上のパターンの像が再結像される。
The illumination light transmitted through the pattern forming plate 49 is projected on an exposure surface Wf of the wafer W through a lens 50, a mirror 51, and an irradiation objective lens 52. This allows
An image of the pattern on the pattern forming plate 49 is projected and formed on the exposure surface Wf obliquely with respect to the optical axis of the projection optical system 24. The illumination light reflected on the exposure surface Wf of the wafer W is re-projected on a light receiving surface of a light receiver 56 via a condensing objective lens 53, a rotation direction diaphragm 54, and an imaging lens 55. Thereby, the image of the pattern on the pattern forming plate 49 is re-imaged on the light receiving surface of the light receiver 56.

【0035】前記回転方向振動板54は、加振装置57
に接続されており、前記主制御系27の制御のもとで後
述するように振動される。前記受光器56の受光面には
多数の受光センサ56−ij(i=1〜7、j=1〜7、
図5参照)が配設されており、それらの受光センサ56
−ijからの検出信号が信号処理装置58に供給される。
その信号処理装置58は、前記各受光センサ56−ijか
らの検出信号を加振装置57の駆動信号で同期検波し、
多数のフォーカス信号が得られるようになっている。そ
して、この信号処理装置58は、多数のフォーカス信号
を前記主制御系27に供給するようになっている。
The vibrating plate 54 is provided with a vibrating device 57.
And is oscillated under the control of the main control system 27 as described later. A large number of light receiving sensors 56-ij (i = 1 to 7, j = 1 to 7,
FIG. 5), and the light receiving sensors 56
The detection signal from −ij is supplied to the signal processing device 58.
The signal processing device 58 performs synchronous detection of the detection signal from each of the light receiving sensors 56-ij with a drive signal of the vibration device 57,
Many focus signals can be obtained. The signal processing device 58 supplies a large number of focus signals to the main control system 27.

【0036】図1に示すように、前記Zレベリングステ
ージ42上のウエハWの近傍には、レチクルアライメン
ト用の基準マークを有する基準マーク板61が固定され
ている。レチクルRの上方には、基準マーク板61上の
基準マークとレチクルR上の計測用マークとを同時に観
察するためのレチクルアライメント顕微鏡62が装備さ
れている。そして、基準マークに対する計測用マークの
相対位置に基づいて、レチクル微小駆動ステージ33上
のレチクルRの位置が微調整される。これにより、レチ
クルR上のパターンが所定位置に配置されて、そのパタ
ーンのアライメントが正確に行われるようになってい
る。
As shown in FIG. 1, a reference mark plate 61 having a reticle alignment reference mark is fixed near the wafer W on the Z leveling stage 42. Above the reticle R, a reticle alignment microscope 62 for simultaneously observing the reference mark on the reference mark plate 61 and the measurement mark on the reticle R is provided. Then, the position of the reticle R on the reticle minute drive stage 33 is finely adjusted based on the relative position of the measurement mark with respect to the reference mark. As a result, the pattern on the reticle R is arranged at a predetermined position, and the alignment of the pattern is accurately performed.

【0037】前記投影光学系24の側面には、ウエハW
の各ショット領域SAijの近傍に形成されたアライメン
トマークを検出するオフ・アクシス方式のウエハアライ
メント顕微鏡63が装備されている。この場合、ウエハ
アライメント顕微鏡63の検出中心とレチクルRの投影
領域の中心との間隔、いわゆるベースライン量が予め求
められている。そして、このベースライン量とウエハア
ライメント顕微鏡63で検出されたアライメントマーク
の位置情報とに基づいて、前記Zレべリングステージ上
のウエハWの位置が調整される。これにより、ウエハW
上の各ショット領域が所定位置に配置されて、それらの
ショット領域のアライメントが正確に行われるようにな
っている。
On the side of the projection optical system 24, a wafer W
An off-axis type wafer alignment microscope 63 for detecting an alignment mark formed near each shot area SAij is provided. In this case, the distance between the detection center of the wafer alignment microscope 63 and the center of the projection area of the reticle R, that is, the so-called baseline amount is determined in advance. Then, the position of the wafer W on the Z leveling stage is adjusted based on the baseline amount and the position information of the alignment mark detected by the wafer alignment microscope 63. Thereby, the wafer W
Each of the upper shot areas is arranged at a predetermined position, and alignment of the shot areas is performed accurately.

【0038】このように、前記主制御系27は、レチク
ルステージ23のレチクル微小駆動ステージ33及びウ
エハステージ25の各ステージ40〜42の位置決め動
作、レチクルRとウエハWとの同期露光動作、及び合焦
機構26の合焦動作等をはじめとして、露光装置21全
体の動作を制御する。
As described above, the main control system 27 performs the positioning operation of the reticle minute drive stage 33 of the reticle stage 23 and the respective stages 40 to 42 of the wafer stage 25, the synchronous exposure operation of the reticle R and the wafer W, and the The operation of the entire exposure apparatus 21 is controlled, including the focusing operation of the focusing mechanism 26 and the like.

【0039】次に、前記合焦機構26の合焦動作につい
て、さらに詳細に説明する。図4に示すように、前記パ
ターン形成板49には、第1列目に7個のスリット状の
開口49−11〜49−17が形成され、第2列目〜第7列
目にもそれぞれ7個の開口49−21〜49−77が形成さ
れている。すなわち、パターン形成板49には、合計で
49個のスリット状の開口49−ij(i=1〜7、j=
1〜7)が形成されている。そして、前記光ファイバ束
47から射出された照明光によって、これらの開口49
−ijによりなるパターン像が、図3に示すように、ウエ
ハWの露光面Wf上にX方向及びY方向に対して斜めに
投影される。
Next, the focusing operation of the focusing mechanism 26 will be described in more detail. As shown in FIG. 4, in the pattern forming plate 49, seven slit-like openings 49-11 to 49-17 are formed in the first row, and also in the second to seventh rows. Seven openings 49-21 to 49-77 are formed. That is, a total of 49 slit-shaped openings 49-ij (i = 1 to 7, j =
1 to 7) are formed. The illumination light emitted from the optical fiber bundle 47 causes these openings 49 to be opened.
As shown in FIG. 3, the pattern image formed by −ij is projected obliquely on the exposure surface Wf of the wafer W with respect to the X direction and the Y direction.

【0040】ちなみに、この図3において、前記一括露
光時には、図1のレチクルRの回路パターンが、投影光
学系24の照明視野内で矩形状のショット領域SAijに
露光される。このことから、ウエハWの露光面Wf上の
投影像は、このショット領域SAij内で、図3における
Y方向において上方から順に、第1列の7個の検出点A
F11〜AF17、第2列の7個の検出点AF21〜A
F27、第3列の検出点AF31〜AF37、第4列の
検出点AF41〜AF47、第5列の検出点AF51〜
AF57、第6列の検出点AF61〜AF67、及び第
7列の検出点AF71〜AF77に、それぞれ前記各開
口49−ijと対応する49個のすべての像が投影される
ようになっている。
In FIG. 3, the circuit pattern of the reticle R shown in FIG. 1 is exposed to the rectangular shot area SAij in the illumination visual field of the projection optical system 24 during the batch exposure. From this, the projected images on the exposure surface Wf of the wafer W are arranged in this shot area SAij in order from the top in the Y direction in FIG.
F11 to AF17, 7 detection points AF21 to A in the second row
F27, detection points AF31 to AF37 in the third row, detection points AF41 to AF47 in the fourth row, detection points AF51 to AF in the fifth row
The AF 57, the detection points AF61 to AF67 in the sixth row, and the detection points AF71 to AF77 in the seventh row are all projected with all the 49 images corresponding to the apertures 49-ij, respectively.

【0041】図5に示すように、前記受光器56上に
は、その第1列目に7個の受光センサ56−11〜56−
17が配置され、第2列目〜第5列目にもそれぞれ7個の
受光センサ56−21〜56−77が配置されている。すな
わち、受光器56には、合計で49個の受光センサ56
−ij(i=1〜7、j=1〜7)が配列されており、各
受光センサ56−ij上には図示しないスリット状の絞り
が配置されている。そして、これらの各受光センサ56
−ij上に、図3の各検出点AFijに投影されたスリット
状の開口パターンの像がそれぞれ再結像される。
As shown in FIG. 5, seven light receiving sensors 56-11 to 56-
17 are arranged, and seven light receiving sensors 56-21 to 56-77 are also arranged in the second to fifth columns. That is, the light receiver 56 includes 49 light receiving sensors 56 in total.
−ij (i = 1 to 7, j = 1 to 7) are arranged, and a slit-shaped diaphragm (not shown) is arranged on each light receiving sensor 56-ij. Then, each of these light receiving sensors 56
The image of the slit-shaped opening pattern projected on each detection point AFij in FIG. 3 is re-imaged on −ij.

【0042】ここで、図1の前記回転方向振動板54
は、露光面Wfからの反射光を受光器56上に再結像さ
せる際に、各像の位置を絞りの開口幅の短手方向に振動
させるように回転振動されている。そして、各受光セン
サ56−ijで検出された検出信号は、信号処理装置58
に供給される。信号処理装置58は、それぞれの検出信
号を回転振動周波数の信号で同期検波することにより、
ウエハW上の前記各検出点AFijについて、投影光学系
24の光軸と平行な方向の位置に対応する位置信号を生
成して、前記主制御系27に供給する。
Here, the rotational direction vibration plate 54 shown in FIG.
When the light reflected from the exposure surface Wf is re-imaged on the light receiver 56, the image is rotated and vibrated so as to oscillate the position of each image in the short direction of the aperture width of the stop. The detection signals detected by the respective light receiving sensors 56-ij are output to a signal processing device 58.
Supplied to The signal processing device 58 performs synchronous detection of each detection signal with a signal of the rotational vibration frequency,
For each of the detection points AFij on the wafer W, a position signal corresponding to a position in a direction parallel to the optical axis of the projection optical system 24 is generated and supplied to the main control system 27.

【0043】ところで、主制御系27は、ウエハWの各
ショット領域SAijへのレチクルR上の回路パターンの
投影転写に先だって、前記ウエハアライメント顕微鏡6
3により、ウエハW上の複数のショット領域SAijの一
部を利用して投影光学系24に対するウエハW全体の位
置を検出させる。そして、その検出結果に基づいて、ウ
エハステージ25の各ステージ40〜42を駆動して、
ウエハW全体の位置を調整するウエハアライメントが行
われる。
The main control system 27 controls the wafer alignment microscope 6 before projecting and transferring the circuit pattern on the reticle R to each shot area SAij of the wafer W.
In step 3, the position of the entire wafer W with respect to the projection optical system 24 is detected using a part of the plurality of shot areas SAij on the wafer W. Then, based on the detection result, the respective stages 40 to 42 of the wafer stage 25 are driven,
Wafer alignment for adjusting the position of the entire wafer W is performed.

【0044】このウエハアライメントの際に、主制御系
27は、その一部のショット領域SAijを利用して、合
焦機構26によりウエハWの表面状態を検出させる。こ
の場合、図3に示すように、ショット領域SAij内に位
置する49個すべての検出点AFijにおいて、ウエハW
の表面状態が各受光センサ56−ijにより検出され、そ
れらの位置信号が信号処理装置58から主制御系27に
供給される。そして、主制御系27は、各検出点AFij
の位置情報の最小二乗平均を求めて、図6に示すよう
に、ウエハWの露光面Wfに近似する近似平面APFを
算出する。
At the time of this wafer alignment, the main control system 27 causes the focusing mechanism 26 to detect the surface state of the wafer W using a part of the shot area SAij. In this case, as shown in FIG. 3, the wafer W is detected at all 49 detection points AFij located in the shot area SAij.
Are detected by the light receiving sensors 56-ij, and their position signals are supplied from the signal processing device 58 to the main control system 27. Then, the main control system 27 determines each detection point AFij
, An approximate plane APF approximating the exposure surface Wf of the wafer W is calculated as shown in FIG.

【0045】一方、この実施形態では、図2に示すよう
に、ウエハW上に区画された各ショット領域SAijにお
いて一括露光を行う場合、前記49個の検出点AFijの
うちの一部が、フォーカス位置を検出するための検出点
(以下、「サンプル検出点」という)として設定されて
いる。例えば、第1列の検出点の中の1番目と7番目の
検出点AF11,AF17、第2列の検出点の中の2番
目と6番目の検出点AF22,AF26、第4列の検出
点の中の4番目の検出点AF44、第6列の検出点の中
の2番目と6番目の検出点AF62,AF66、及び第
7列の検出点の中の1番目と7番目の検出点AF71,
AF77の9点がサンプル点として設定されている。
On the other hand, in this embodiment, when collective exposure is performed in each shot area SAij partitioned on the wafer W, as shown in FIG. 2, a part of the 49 detection points AFij It is set as a detection point for detecting a position (hereinafter, referred to as a “sample detection point”). For example, the first and seventh detection points AF11 and AF17 in the first column, the second and sixth detection points AF22 and AF26 in the second column, and the fourth column Among the detection points in the sixth column, the second and sixth detection points AF62 and AF66 in the sixth column, and the first and seventh detection points AF71 in the seventh column. ,
Nine points of AF77 are set as sample points.

【0046】ここで、前記主制御系27は、近似平面A
PFと各サンプル検出点AFijにて検出された光軸方向
位置とを比較し、その位置が所定の範囲を超える場合
に、そのサンプル検出点AFijを無効にするとともに、
その検出点とは異なった近傍の検出点をサンプル点AF
ijとして選択し直す。すなわち、図6に示すように、ウ
エハWの露光面Wf上に大きな凹部または凸部があっ
て、その凹部に対応するサンプル検出点AFij' 及び凸
部に対応するサンプル検出点AFij''は無効にされ、そ
の凹部または凸部を避けた位置に対応するサンプル検出
点AFijが選択される。また、この選択されたサンプル
検出点AFijの光軸方向位置と近似平面APFとの間に
ずれがある場合には、そのずれが補正されるようになっ
ている。
Here, the main control system 27 includes an approximate plane A
PF is compared with the optical axis direction position detected at each sample detection point AFij, and when the position exceeds a predetermined range, the sample detection point AFij is invalidated,
A nearby detection point different from the detection point is used as a sample point AF.
Reselect as ij. That is, as shown in FIG. 6, there is a large concave or convex portion on the exposure surface Wf of the wafer W, and the sample detection point AFij 'corresponding to the concave portion and the sample detection point AFij''corresponding to the convex portion are invalid. And a sample detection point AFij corresponding to a position avoiding the concave portion or the convex portion is selected. If there is a shift between the position of the selected sample detection point AFij in the optical axis direction and the approximate plane APF, the shift is corrected.

【0047】さらに、前記主制御系27は、ウエハWの
周縁部の一部が欠落した欠けショット領域SAijにおい
て、ウエハWの近似平面APFを投影光学系24の像面
に合わせ込む際には、そのウエハW上から外れたサンプ
ル検出点AFijを無効にして、近傍の検出点をサンプル
点AFijとして選択し直す。例えば、図7に示すよう
に、1つのサンプル検出点AF11がウエハW上から外
れている場合には、その検出点AF11が無効にされる
とともに、近傍の検出点AF13がサンプル点として選
択し直される。
Further, the main control system 27 adjusts the approximate plane APF of the wafer W to the image plane of the projection optical system 24 in the missing shot area SAij where a part of the peripheral portion of the wafer W is missing. The sample detection point AFij off the wafer W is invalidated, and a nearby detection point is selected again as the sample point AFij. For example, as shown in FIG. 7, when one sample detection point AF11 is off the wafer W, the detection point AF11 is invalidated, and the nearby detection point AF13 is reselected as a sample point. It is.

【0048】なお、検出対象となるショット領域SAij
が欠けショット領域であるか否かは、そのショット領域
SAijが投影光学系24の投影領域に配置された状態で
のウエハX駆動ステージ41及びウエハY駆動ステージ
40の位置情報により判別することができる。また、各
検出点AFijがウエハW上に存在するか否かは、前記各
ステージ41,40の位置情報と各検出点AFijの配置
とにより判別することができる。
The shot area SAij to be detected is
Can be determined based on the position information of the wafer X drive stage 41 and the wafer Y drive stage 40 in a state where the shot area SAij is arranged in the projection area of the projection optical system 24. . Whether or not each detection point AFij exists on the wafer W can be determined based on the position information of each of the stages 41 and 40 and the arrangement of each detection point AFij.

【0049】そして、図2に示すように、ウエハW上の
各ショット領域SAijにおいて、ウエハWの近似平面A
PFを投影光学系24の像面に合わせ込む際には、前記
の選択された9つのサンプル検出点AFijにおいて、対
応する受光センサ56−ijによりウエハWの露光面Wf
の光軸方向位置が検出されて、それらの検出信号が信号
処理装置58に供給される。信号処理装置58は、各受
光センサ56−ijからの検出信号に基づいて、投影光学
系24の光軸と平行な方向の位置(フォーカス位置)に
対応するフォーカス信号を生成して、前記主制御系27
に供給する。
Then, as shown in FIG. 2, in each shot area SAij on the wafer W, the approximate plane A of the wafer W
When adjusting the PF to the image plane of the projection optical system 24, the exposure surface Wf of the wafer W at the selected nine sample detection points AFij by the corresponding light receiving sensors 56-ij.
Are detected in the optical axis direction, and their detection signals are supplied to the signal processing device 58. The signal processing device 58 generates a focus signal corresponding to a position (focus position) in a direction parallel to the optical axis of the projection optical system 24 based on the detection signal from each light receiving sensor 56-ij, and System 27
To supply.

【0050】主制御系27は、このフォーカス信号によ
り、ウエハWの露光面Wfの傾斜角(レベリング角)及
び平均的なフォーカス位置(合わせ込み面の位置)を算
出する。そして、このレベリング角及び合わせ込み面の
位置に基づいて、Zレベリングステージ42を駆動し
て、ウエハWの露光面Wfの傾斜及び投影光学系24の
光軸と平行な方向の高さを調整する。この調整により、
投影光学系24の像面に対するウエハWの近似平面AP
Fの合わせ込みが行われる。
The main control system 27 calculates the inclination angle (leveling angle) of the exposure surface Wf of the wafer W and the average focus position (position of the alignment surface) based on the focus signal. Then, based on the leveling angle and the position of the fitting surface, the Z leveling stage 42 is driven to adjust the inclination of the exposure surface Wf of the wafer W and the height in a direction parallel to the optical axis of the projection optical system 24. . With this adjustment,
Approximate plane AP of wafer W with respect to the image plane of projection optical system 24
The adjustment of F is performed.

【0051】次に、前記Zレベリングステージ42の制
御動作について説明する。図2に示すように、Zレベリ
ングステージ42の上面部材は下面部材上に3個の支点
66〜68を介して支持されている。各支点66〜68
は、それぞれ独立してフォーカス方向(投影光学系24
の光軸と平行な方向、つまりZ方向)に伸縮できるよう
になっている。そして、主制御系27の制御のもとに駆
動部69〜71を介して各支点66〜68の伸縮量を調
整することにより、Zレベリングステージ42上のウエ
ハWの露光面Wfの合わせ込み位置、X方向及びY方向
の傾斜角が所望の値に設定される。各支点66〜68の
近傍には、それぞれ各支点66〜68のフォーカス方向
の変位量を例えば0.01μm程度の分解能で検出でき
る高さセンサー72〜74が取り付けられている。な
お、フォーカス方向への位置決め機構としては、例えば
ストロークのより長い高精度な機構を別に設けてもよ
い。
Next, the control operation of the Z leveling stage 42 will be described. As shown in FIG. 2, the upper surface member of the Z leveling stage 42 is supported on the lower surface member via three supporting points 66 to 68. Each fulcrum 66-68
Are independent of the focus direction (projection optical system 24
(That is, in the direction parallel to the optical axis, that is, the Z direction). Then, by adjusting the amount of expansion and contraction of each of the fulcrums 66 to 68 via the driving units 69 to 71 under the control of the main control system 27, the position of the exposure surface Wf of the wafer W on the Z leveling stage 42 is adjusted. , X and Y directions are set to desired values. In the vicinity of the fulcrums 66 to 68, height sensors 72 to 74 capable of detecting the displacement amounts of the fulcrums 66 to 68 in the focus direction with a resolution of, for example, about 0.01 μm are attached. As a positioning mechanism in the focus direction, for example, a high-precision mechanism having a longer stroke may be separately provided.

【0052】ところで、支点66〜68が配置されてい
る位置をそれぞれ駆動点TL1,TL2及びTL3とし
た場合、2つの駆動点TL1、TL2はY軸に平行な一
直線上に配置されている。また、駆動点TL3は、前記
2つの駆動点TL1、TL2間を結ぶ線分に対する垂直
2等分線上に配置されている。
When the positions where the fulcrums 66 to 68 are located are the driving points TL1, TL2 and TL3, respectively, the two driving points TL1 and TL2 are arranged on a straight line parallel to the Y axis. The drive point TL3 is arranged on a perpendicular bisector to a line connecting the two drive points TL1 and TL2.

【0053】そして、前述のようにZレベリングステー
ジ42のレベリング制御が完了した状態で、同ステージ
42のフォーカス制御、つまり投影光学系24の像面に
対するウエハWの近似平面APFの合わせ込み動作が行
われる。この場合、合わせ込み位置の設定は3個の支点
66〜68を同じ量だけ変位させることにより行われ
る。
Then, in the state where the leveling control of the Z leveling stage 42 is completed as described above, the focus control of the stage 42, that is, the operation of aligning the approximate plane APF of the wafer W with the image plane of the projection optical system 24 is performed. Will be In this case, the setting of the alignment position is performed by displacing the three fulcrums 66 to 68 by the same amount.

【0054】従って、本実施形態によれば、以下のよう
な効果を得ることができる。 (イ) この実施形態の露光装置21では、予め合焦機
構26の受光器56の受光センサ56−ij(すべてのセ
ンサ56−11〜56−77)を使用して、ウエハWの表面
状態が検出され、そのウエハWの表面に近似する近似平
面APFが求められる。そして、この近似平面APFと
所定位置に設定された複数の検出点AFij(例えばAF
11,AF17,AF22,AF26,AF44,AF
62,AF66,AF71,AF77の9点)との光軸
方向における位置関係に応じて、合わせ込み動作時に前
記ウエハWの表面の光軸方向位置を検出するのに利用す
る実際の検出点AFijが選択される。
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. (A) In the exposure apparatus 21 of this embodiment, the surface condition of the wafer W is determined in advance by using the light receiving sensors 56-ij (all the sensors 56-11 to 56-77) of the light receiver 56 of the focusing mechanism 26. An approximate plane APF that is detected and approximates the surface of the wafer W is obtained. Then, the approximate plane APF and a plurality of detection points AFij (eg, AF
11, AF17, AF22, AF26, AF44, AF
The actual detection point AFij used for detecting the position of the surface of the wafer W in the optical axis direction during the aligning operation is determined according to the positional relationship in the optical axis direction with nine points (62 points, AF66, AF71, and AF77). Selected.

【0055】すなわち、ウエハWの露光面Wf上に大き
な凹凸部が存在する際の合わせ込み動作時、あるいはウ
エハWの周縁部の一部が欠落した欠けショット領域SA
ijの合わせ込み動作時には、その凹凸部または欠けショ
ット領域SAijと対応する検出点AFijを避けて、その
近傍の検出点AFijが選択される。そして、これらの選
択された検出点AFijにおいて、対応する複数の受光セ
ンサ56−ijを使用して、ウエハWの表面の光軸方向位
置が検出される。その検出結果に基づいて、ウエハWの
近似平面APFが投影光学系24の像面に合わせ込まれ
るようになっている。
That is, at the time of the aligning operation when there is a large uneven portion on the exposure surface Wf of the wafer W, or the chipped shot area SA in which a part of the peripheral portion of the wafer W is omitted.
At the time of the ij matching operation, a detection point AFij near the detection point AFij corresponding to the uneven portion or the missing shot area SAij is selected. Then, at these selected detection points AFij, the position of the surface of the wafer W in the optical axis direction is detected using the corresponding plurality of light receiving sensors 56-ij. The approximate plane APF of the wafer W is adjusted to the image plane of the projection optical system 24 based on the detection result.

【0056】このため、ウエハWの表面上の大きな凹凸
部や欠けショット領域SAijを避けて、合わせ込み動作
時の複数の検出点AFijを選択することができる。そし
て、それらの検出点AFijにおいて、ウエハWの表面状
態にほとんど影響されることなく、ウエハWの表面の光
軸方向位置を検出することができる。従って、これらの
検出点AFilの位置検出結果に基づいて、投影光学系2
4の像面に対するウエハWの近似平面APFの合わせ込
みをより正確に行うことができる。そして、レチクルR
上の回路パターンがデフォーカス状態でウエハW上に投
影転写されるおそれを抑制することができる。
Therefore, it is possible to select a plurality of detection points AFij at the time of the aligning operation while avoiding the large uneven portion on the surface of the wafer W and the missing shot area SAij. Then, at those detection points AFij, the position of the surface of the wafer W in the optical axis direction can be detected almost without being affected by the surface state of the wafer W. Therefore, based on the position detection results of these detection points AFil, the projection optical system 2
4 can be more accurately aligned with the approximate plane APF of the wafer W. And reticle R
The possibility that the upper circuit pattern is projected and transferred onto the wafer W in a defocused state can be suppressed.

【0057】(ロ) この実施形態の露光装置21で
は、ウエハWの近似平面を検出する際に使用されるウエ
ハWの段差情報を合焦機構26により求めるようになっ
ている。このため、ウエハWの段差情報検出用のセンサ
と合焦機構26用のセンサとを別々に装備する必要がな
く、構成の簡略化を図ることができる。
(B) In the exposure apparatus 21 of this embodiment, the step mechanism information of the wafer W used when detecting the approximate plane of the wafer W is obtained by the focusing mechanism 26. Therefore, it is not necessary to separately provide a sensor for detecting the step information of the wafer W and a sensor for the focusing mechanism 26, and the configuration can be simplified.

【0058】(ハ) この実施形態の露光装置21で
は、ウエハアライメント時に使用される一部のショット
領域SAijを利用して、ウエハWの段差情報及び近似平
面APFが検出されるようになっている。このため、ウ
エハアライメントに付随して、段差情報及び近似平面の
検出を行うことができて、ウエハステージ25を大きく
移動させる必要がない。従って、ウエハWの近似平面A
PFの検出を容易かつ迅速に行うことができて、ウエハ
Wの露光作業のスループットを高く維持することができ
る。
(C) In the exposure apparatus 21 of this embodiment, the step information of the wafer W and the approximate plane APF are detected using a part of the shot area SAij used at the time of wafer alignment. . Therefore, the step information and the approximate plane can be detected together with the wafer alignment, and there is no need to move the wafer stage 25 largely. Therefore, the approximate plane A of the wafer W
PF can be detected easily and quickly, and the throughput of the exposure operation of the wafer W can be maintained at a high level.

【0059】(ニ) この実施形態の露光装置21で
は、合焦機構26の合わせ込み動作時に、選択された検
出点AFijの光軸方向位置と近似平面APFとの間にず
れがある場合、そのずれが補正されるようになってい
る。このため、検出された検出点AFijの位置情報に、
例えばオフセットが生じているような場合に、その位置
情報を補正して、一層正確な合わせ込み動作を行うこと
ができる。
(D) In the exposure apparatus 21 of this embodiment, when there is a deviation between the position of the selected detection point AFij in the optical axis direction and the approximate plane APF during the aligning operation of the focusing mechanism 26, The deviation is corrected. Therefore, the position information of the detected detection point AFij is
For example, when an offset occurs, the position information is corrected, and a more accurate alignment operation can be performed.

【0060】(ホ) この実施形態の露光装置21で
は、所定位置の検出点AFijで受光センサ56−ijによ
り検出された光軸方向位置が所定の範囲を超えたとき、
その所定位置の検出点AFijが無効にされて、近傍の検
出点AFijが選択し直されるようになっている。このた
め、ウエハWの表面に近似平面APFから大きく陥没ま
たは突出するサンプル検出点AFij' ,AFij''は無効
にされ、前記近似平面APFに近接したサンプル検出点
AFijが選択される。従って、ウエハWの表面に所定の
範囲を超える凹凸部が存在する場合でも、その凹凸部の
位置情報の影響をほとんど受けることなく、合わせ込み
動作を一層正確に行うことができる。
(E) In the exposure apparatus 21 of this embodiment, when the position in the optical axis direction detected by the light receiving sensor 56-ij at the detection point AFij at a predetermined position exceeds a predetermined range,
The detection point AFij at the predetermined position is invalidated, and a nearby detection point AFij is selected again. For this reason, the sample detection points AFij ′ and AFij ″ that largely depress or protrude from the approximate plane APF on the surface of the wafer W are invalidated, and the sample detection points AFij close to the approximate plane APF are selected. Accordingly, even when the surface of the wafer W has an uneven portion exceeding a predetermined range, the aligning operation can be performed more accurately without being substantially affected by the position information of the uneven portion.

【0061】(へ) この実施形態の露光装置21で
は、ウエハWの周縁部の一部が欠落した欠けショット領
域SAijの合わせ込み動作時において、そのウエハW上
から外れた検出点AFijが無効にされて、近傍の検出点
AFijが選択し直されるようになっている。このため、
ウエハWから外れた検出点AFijの位置情報の影響をほ
とんど受けることなく、合わせ込み動作をより正確に行
うことができる。
(F) In the exposure apparatus 21 of this embodiment, during the alignment operation of the missing shot area SAij in which a part of the peripheral portion of the wafer W is missing, the detection point AFij that is off the wafer W is invalidated. Then, a nearby detection point AFij is selected again. For this reason,
The aligning operation can be performed more accurately without being substantially affected by the position information of the detection point AFij deviating from the wafer W.

【0062】(第2実施形態)次に、本発明の第2実施
形態について、前記第1実施形態と異なる部分を中心に
説明する。
(Second Embodiment) Next, a second embodiment of the present invention will be described focusing on parts different from the first embodiment.

【0063】この第2実施形態においては、図8に示す
ように、ウエハWの周縁部の一部が欠落した欠けショッ
ト領域SAijの合わせ込み動作に際して、そのウエハW
上から外れた検出点AFijが無効にされたとき、ウエハ
ステージ25が駆動されて、ウエハWと投影光学系24
の投影視野との対応関係が、1ショット領域SAij分だ
け変更される。そして、この変更後のショット領域SA
ijにおいて検出点AFijが選択し直されるようになって
いる。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, during the alignment operation of the missing shot area SAij in which a part of the peripheral edge of the wafer W is missing, the wafer W
When the detection point AFij deviating from above is invalidated, the wafer stage 25 is driven and the wafer W and the projection optical system 24 are moved.
Is changed by one shot area SAij. Then, the shot area SA after this change
In ij, the detection point AFij is selected again.

【0064】すなわち、図8に示すように、欠けショッ
ト領域SAijの合わせ込み動作に際して、検出点AF1
1がウエハW上から外れた場合には、ショット領域SA
ijがX方向に1ショット分シフトされる。この状態で、
前記欠けショット領域に隣接する完全なショット領域S
Aij’において、9つの検出点AFijが選択し直され
る。そして、この状態で各検出点AFijにて、ウエハW
の露光面Wfの光軸方向位置が検出され、その位置情報
に基づいて、投影光学系24の像面に対するウエハWの
近似平面APFの合わせ込みが行われるようになってい
る。
That is, as shown in FIG. 8, when the missing shot area SAij is adjusted, the detection point AF1
1 is off the wafer W, the shot area SA
ij is shifted by one shot in the X direction. In this state,
Complete shot area S adjacent to the missing shot area
At Aij ', nine detection points AFij are selected again. In this state, the wafer W is detected at each detection point AFij.
The position of the exposure plane Wf in the optical axis direction is detected, and the approximate plane APF of the wafer W is aligned with the image plane of the projection optical system 24 based on the position information.

【0065】従って、本実施形態によれば、前記第1実
施形態における(イ)〜(ホ)に記載の効果に加えて、
以下のような効果を得ることができる。 (ト) この実施形態の露光装置21では、ウエハW上
の欠けショット領域SAijの合わせ込み動作時に、ウエ
ハW上から外れた検出点AFijが存在する場合、ショッ
ト領域SAijが1ショット分だけ変更された後に、検出
点AFijが選択し直されるようになっている。このた
め、欠けショット領域SAijの位置情報の影響をほとん
ど受けることなく、合わせ込み動作をより正確に行うこ
とができる。
Therefore, according to the present embodiment, in addition to the effects (a) to (e) of the first embodiment,
The following effects can be obtained. (G) In the exposure apparatus 21 of this embodiment, when there is a detection point AFij off the wafer W during the alignment operation of the missing shot area SAij on the wafer W, the shot area SAij is changed by one shot. After that, the detection point AFij is selected again. Therefore, the aligning operation can be performed more accurately without being affected by the position information of the missing shot area SAij.

【0066】(第3実施形態)次に、本発明の第3実施
形態について、前記第1実施形態と異なる部分を中心に
説明する。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described focusing on parts different from the first embodiment.

【0067】この第3実施形態においては、図9に示す
ように、ウエハW上の欠けショット領域SAijの合わせ
込み動作に際して、そのウエハW上から外れた検出点A
Fijが無効にされたとき、ウエハステージ25が駆動さ
れて、検出点AFijがウエハW上のフォーカス可能領域
に達する位置まで、ウエハWと投影光学系24の投影視
野との対応関係が変更される。そして、この変更後のシ
ョット領域SAijにおいて検出点AFijが選択し直され
るようになっている。
In the third embodiment, as shown in FIG. 9, in the operation of aligning the missing shot area SAij on the wafer W, the detection point A off the wafer W is set.
When Fij is invalidated, the wafer stage 25 is driven, and the correspondence between the wafer W and the projection field of the projection optical system 24 is changed until the detection point AFij reaches a focusable area on the wafer W. . Then, the detection point AFij is reselected in the shot area SAij after this change.

【0068】すなわち、図9に示すように、欠けショッ
ト領域SAijの合わせ込み動作に際して、検出点AF1
1がウエハW上から外れた場合には、その検出点AF1
1がウエハWの露光面Wfと対応する位置まで、ショッ
ト領域SAijがX方向にほぼ、例えば半ショット分シフ
トされて、9つの検出点AFijが選択し直される。この
際、この9つの検出点AFijは、図6に示すような、近
似平面APFが大きく陥没または突出した検出点AFi
j' ,AFij''は避けて選択されるようになっている。
そして、この状態で各検出点AFijにて、ウエハWの露
光面Wfの光軸方向位置が検出され、その位置情報に基
づいて、投影光学系24の像面に対するウエハWの近似
平面APFの合わせ込みが行われるようになっている。
That is, as shown in FIG. 9, the detecting point AF1
1 is off the wafer W, the detection point AF1
The shot area SAij is shifted substantially in the X direction by, for example, a half shot until the position 1 corresponds to the exposure surface Wf of the wafer W, and the nine detection points AFij are selected again. At this time, the nine detection points AFij are the detection points AFi in which the approximate plane APF is greatly depressed or protruded as shown in FIG.
j ′ and AFij ″ are selected to be avoided.
In this state, the position of the exposure surface Wf of the wafer W in the optical axis direction is detected at each detection point AFij, and the approximate plane APF of the wafer W is aligned with the image plane of the projection optical system 24 based on the position information. Is included.

【0069】従って、本実施形態によれば、前記第1実
施形態における(イ)〜(ホ)に記載の効果に加えて、
以下のような効果を得ることができる。 (チ) この実施形態の露光装置21では、ウエハW上
の欠けショット領域SAijの合わせ込み動作時に、ウエ
ハW上から外れた検出点AFijが存在する場合、検出点
AFijがフォーカス可能領域に達する位置まで、ショッ
ト領域SAijが変更された後に、検出点AFijが選択し
直されるようになっている。このため、欠けショット領
域SAijの位置情報の影響を受けることなく、合わせ込
み動作をより正確に行うことができる。
Therefore, according to the present embodiment, in addition to the effects (a) to (e) of the first embodiment,
The following effects can be obtained. (H) In the exposure apparatus 21 of this embodiment, when the detection point AFij that is off the wafer W exists during the alignment operation of the missing shot area SAij on the wafer W, the position at which the detection point AFij reaches the focusable area. Up to this point, after the shot area SAij is changed, the detection point AFij is selected again. Therefore, the matching operation can be performed more accurately without being affected by the position information of the missing shot area SAij.

【0070】また、前記第2実施形態の場合に比較し
て、ショット領域SAijのシフト距離が少なくなる。こ
のため、シフト動作に要する時間を短縮することができ
て、ウエハWの露光作業のスループットをさらに高く維
持することができる。また、各ウエハ駆動ステージ4
0,41の移動に伴う影響を軽減することができて、露
光精度の低下を抑制することができる。
Also, the shift distance of the shot area SAij is smaller than in the case of the second embodiment. For this reason, the time required for the shift operation can be shortened, and the throughput of the exposure operation of the wafer W can be further maintained. In addition, each wafer drive stage 4
The influence of the movement of 0 and 41 can be reduced, and a decrease in exposure accuracy can be suppressed.

【0071】(変更例)なお、本発明の実施形態は、以
下のように変更してもよい。 ・ 前記各実施形態において、ウエハWの段差状態を検
出するセンサを、合焦機構26とは別に装備し、それら
のセンサを各別に使用して、ウエハWの段差状態の検出
と投影光学系24の像面に対するウエハWの表面の合わ
せ込み動作とを行うようにしてもよい。
(Modification) The embodiment of the present invention may be modified as follows. In each of the above-described embodiments, a sensor for detecting the stepped state of the wafer W is provided separately from the focusing mechanism 26, and these sensors are separately used to detect the stepped state of the wafer W and the projection optical system 24. The operation of aligning the surface of the wafer W with the image plane may be performed.

【0072】・ 前記各実施形態において、ウエハアラ
イメント時に利用する一部のショット領域SAijを使用
することなく、ウエハWの中心付近の1つまたは複数の
ショット領域SAijで、ウエハWの段差状態及び近似平
面APFを検出するように構成してもよい。
In each of the above embodiments, the step state and the approximation of the wafer W are obtained in one or a plurality of shot areas SAij near the center of the wafer W without using a part of the shot areas SAij used at the time of wafer alignment. You may comprise so that plane APF may be detected.

【0073】これらのようにした場合でも、前記各実施
形態における効果とほぼ同様の効果が得られる。 ・ 本発明の露光装置は、半導体素子製造用の露光装置
に限定されるものではなく、また、縮小露光型、一括露
光型の露光装置に限定されるものでもない。すなわち、
この露光装置は、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘ
ッド等の露光装置を含むものである。また、等倍露光型
の露光装置、ステップ・アンド・スキャン方式の走査露
光型露光装置をも含むものである。
Even in such a case, substantially the same effects as those in the above embodiments can be obtained. The exposure apparatus of the present invention is not limited to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, nor is it limited to a reduction exposure type or a batch exposure type exposure apparatus. That is,
This exposure apparatus includes an exposure apparatus such as a liquid crystal display element, an imaging element, and a thin-film magnetic head. It also includes a 1: 1 exposure type exposure apparatus and a step-and-scan type scanning exposure type exposure apparatus.

【0074】[0074]

【発明の効果】以上詳述したように、本願請求項1に記
載の発明によれば、基板の表面状態の影響をほとんど受
けることなく合わせ込み動作を正確に行うことができ
る。従って、基板上に回路パターンがデフォーカス状態
で投影転写されるおそれを抑制することができる。
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, the aligning operation can be performed accurately without being substantially affected by the surface condition of the substrate. Therefore, the possibility that the circuit pattern is projected and transferred on the substrate in a defocused state can be suppressed.

【0075】本願請求項2に記載の発明によれば、前記
請求項1に記載の発明の効果に加えて、光軸方向位置検
出手段と近似平面検出手段とを別々に装備する必要がな
く、構成の簡略化を図ることができる。
According to the second aspect of the present invention, in addition to the effects of the first aspect, it is not necessary to separately provide the optical axis direction position detecting means and the approximate plane detecting means. The configuration can be simplified.

【0076】本願請求項3に記載の発明によれば、前記
請求項1または請求項2に記載の発明の効果に加えて、
基板の近似表面を容易かつ迅速に求めることができる。
本願請求項4に記載の発明によれば、前記請求項3に記
載の発明の効果に加えて、基板の近似平面の検出を一層
容易かつ迅速に行うことができて、基板への露光作業の
スループットを高く維持することができる。
According to the third aspect of the present invention, in addition to the effects of the first or second aspect,
The approximate surface of the substrate can be easily and quickly determined.
According to the invention described in claim 4 of the present application, in addition to the effect of the invention described in claim 3, it is possible to detect an approximate plane of the substrate more easily and quickly, and it is possible to perform an exposure operation on the substrate. High throughput can be maintained.

【0077】本願請求項5に記載の発明によれば、前記
請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の発明の
効果に加えて、一層正確な合わせ込み動作を行うことが
できる。
According to the invention described in claim 5 of the present application, in addition to the effects of the invention described in any one of claims 1 to 4, a more accurate fitting operation can be performed. .

【0078】本願請求項6に記載の発明によれば、前記
請求項1〜請求項5のうちいずれか一項に記載の発明の
効果に加えて、基板表面の凹凸部の位置情報の影響をほ
とんど受けることなく、合わせ込み動作をより正確に行
うことができる。
According to the invention described in claim 6 of the present application, in addition to the effects of the invention described in any one of claims 1 to 5, the influence of the positional information of the concave and convex portions on the substrate surface is also reduced. The alignment operation can be performed more accurately with almost no reception.

【0079】本願請求項7に記載の発明によれば、前記
請求項6に記載の発明の効果に加えて、所定複数個の検
出点を確保して、合わせ込み動作をより正確に行うこと
ができる。
According to the seventh aspect of the present invention, in addition to the effect of the sixth aspect of the present invention, it is possible to secure a predetermined plurality of detection points and more accurately perform the alignment operation. it can.

【0080】本願請求項8に記載の発明によれば、前記
請求項6または請求項7に記載の発明の効果に加えて、
欠け露光領域の位置情報の影響をほとんど受けることな
く、合わせ込み動作をより正確に行うことができる。
According to the invention described in claim 8 of the present application, in addition to the effects of the invention described in claim 6 or 7,
The alignment operation can be performed more accurately without being affected by the position information of the missing exposure area.

【0081】本願請求項9に記載の発明によれば、前記
請求項7または請求項8に記載の発明の効果に加えて、
所定複数個の検出点を確保して、合わせ込み動作を一層
正確に行うことができる。
According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the effects of the seventh or eighth aspect,
By ensuring a plurality of predetermined detection points, the alignment operation can be performed more accurately.

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

【図1】 第1実施形態の露光装置を、合焦機構を中心
に示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram mainly showing a focusing mechanism of an exposure apparatus according to a first embodiment.

【図2】 Zレべリングステージとその制御構成を示す
構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a Z leveling stage and a control configuration thereof.

【図3】 投影光学系による露光領域に投影された開口
パターンの像を示す平面図。
FIG. 3 is a plan view showing an image of an aperture pattern projected on an exposure area by a projection optical system.

【図4】 合焦機構のパターン形成板上の開口パターン
を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an opening pattern on a pattern forming plate of the focusing mechanism.

【図5】 受光器の受光センサの配列を示す説明図。FIG. 5 is an explanatory diagram showing an array of light receiving sensors of the light receiving device.

【図6】 合わせ込み動作時におけるウエハの表面状態
に応じた検出点の選択動作を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an operation of selecting a detection point according to a surface state of a wafer at the time of an aligning operation.

【図7】 欠け露光領域の合わせ込み動作時における検
出点の選択動作を示す説明図。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an operation of selecting a detection point at the time of aligning a missing exposure area.

【図8】 第2実施形態の欠け露光領域の合わせ込み動
作時における検出点の選択動作を示す説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operation of selecting a detection point during a matching operation of a missing exposure area according to the second embodiment.

【図9】 第3実施形態の欠け露光領域の合わせ込み動
作時における検出点の選択動作を示す説明図。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a selection operation of a detection point during a matching operation of a missing exposure area according to the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21…露光装置、24…投影光学系、25…基板ステー
ジとしてのウエハステージ、26…合焦手段及び光軸方
向位置検出手段及び近似平面検出手段を構成する合焦機
構、27…検出点選択手段及び補正手段を構成する主制
御系、R…マスクとしてのレチクル、W…基板としての
ウエハ、Wf…基板の表面をなす露光面、SAij…露光
領域としてのショット領域、AFij…検出点、APF…
近似平面。
21: Exposure device, 24: Projection optical system, 25: Wafer stage as substrate stage, 26: Focusing mechanism that constitutes focusing means, optical axis direction position detecting means and approximate plane detecting means, 27: Detection point selecting means And R, a reticle as a mask, W, a wafer as a substrate, Wf, an exposure surface forming the surface of the substrate, SAij, a shot area as an exposure area, AFij, a detection point, APF,
Approximate plane.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク上に形成された所定のパターンの
像を、投影光学系を介して、その投影光学系の光軸と交
差する平面内で二次元移動可能な基板ステージに載置さ
れた基板上に投影転写するように構成するともに、前記
投影光学系の投影視野内の所定位置に設定された複数の
検出点と、その検出点において前記投影光学系の光軸方
向における前記基板の表面の位置情報を検出する光軸方
向位置検出手段と、少なくとも一部の前記検出点におけ
る前記基板の光軸方向位置に基づいてその基板の表面に
近似する近似平面を前記投影光学系の像面に合わせ込む
合焦手段とを備える露光装置において、 前記合焦手段は、前記基板の表面状態に基づいて前記近
似平面を検出する近似平面検出手段と、前記近似平面を
像面に合わせ込む際に、その基板の表面の光軸方向位置
を検出するために利用する前記検出点を、前記近似平面
と前記各検出点との前記光軸方向における位置関係に応
じて選択する検出点選択手段とを有することを特徴とす
る露光装置。
An image of a predetermined pattern formed on a mask is placed on a substrate stage that can move two-dimensionally in a plane intersecting an optical axis of the projection optical system via a projection optical system. A plurality of detection points set at predetermined positions in a projection field of view of the projection optical system, and a surface of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system at the detection points. Optical axis direction position detecting means for detecting the position information of the substrate, and an approximate plane approximating the surface of the substrate based on the position of the substrate in the optical axis direction at at least a part of the detection points on the image plane of the projection optical system. In an exposure apparatus including a focusing unit for focusing, the focusing unit includes an approximate plane detection unit that detects the approximate plane based on a surface state of the substrate, and adjusting the approximate plane to an image plane. The board A detection point selection unit that selects the detection point used for detecting the position of the surface in the optical axis direction according to a positional relationship between the approximate plane and each of the detection points in the optical axis direction. Exposure apparatus.
【請求項2】 前記光軸方向位置検出手段は、前記近似
平面検出手段の一部を構成することを特徴とする請求項
1に記載の露光装置。
2. An exposure apparatus according to claim 1, wherein said optical axis direction position detecting means forms a part of said approximate plane detecting means.
【請求項3】 前記近似平面検出手段は、前記基板上に
区画された複数の露光領域の少なくとも一部の露光領域
の表面状態に基づいて前記近似平面を検出することを特
徴とする請求項1または請求項2に記載の露光装置。
3. The apparatus according to claim 1, wherein the approximate plane detecting means detects the approximate plane based on a surface state of at least a part of the plurality of exposure areas defined on the substrate. Alternatively, the exposure apparatus according to claim 2.
【請求項4】 前記近似平面検出手段は、前記投影光学
系に対する前記基板全体の位置を調整する際に利用され
る前記露光領域の少なくとも一部を、前記近似平面を検
出する際にも利用するようにしたことを特徴とする請求
項3に記載の露光装置。
4. The approximate plane detecting means also uses at least a part of the exposure region used when adjusting the position of the entire substrate with respect to the projection optical system when detecting the approximate plane. 4. The exposure apparatus according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記合焦手段の合わせ込み動作時に、前
記検出点選択手段にて選択された検出点の光軸方向位置
と、前記近似平面とのずれを補正する補正手段を有する
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のうちいずれか一
項に記載の露光装置。
5. A correction means for correcting a deviation between the position of the detection point selected by the detection point selection means in the optical axis direction and the approximate plane when the focusing means performs the alignment operation. The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
【請求項6】 前記検出点選択手段は、前記光軸方向位
置検出手段により検出された光軸方向位置が所定の範囲
を超える検出点を無効にすることを特徴とする請求項1
〜請求項5のうちいずれか一項に記載の露光装置。
6. The apparatus according to claim 1, wherein said detection point selection means invalidates a detection point whose optical axis direction position detected by said optical axis direction position detection means exceeds a predetermined range.
The exposure apparatus according to claim 5.
【請求項7】 前記検出点選択手段は、その検出点の選
択時において、ある検出点が無効にされたときには、そ
の検出点とは異なる検出点を選択し直すことを特徴とす
る請求項6に記載の露光装置。
7. The detection point selecting means, when selecting a detection point, if a certain detection point is invalidated, reselects a detection point different from the detection point. 3. The exposure apparatus according to claim 1.
【請求項8】 前記検出点選択手段は、前記基板の周縁
部の一部が欠落した欠け露光領域の合わせ込み動作時に
おいて、その基板上から外れた検出点を無効にすること
を特徴とする請求項6または請求項7に記載の露光装
置。
8. The detecting point selecting means invalidates a detecting point off the substrate at the time of aligning a chipped exposure region in which a part of a peripheral portion of the substrate is missing. An exposure apparatus according to claim 6.
【請求項9】 前記合焦手段は、前記検出点選択手段に
よりある検出点が無効にされたときには、前記基板ステ
ージを駆動して前記基板と前記投影光学系の投影視野と
の対応関係を変更し、前記検出点選択手段は、その変更
後の基板上における前記投影光学系の投影視野との対応
位置において検出点を選択し直すことを特徴とする請求
項7または請求項8に記載の露光装置。
9. The focusing means drives the substrate stage to change the correspondence between the substrate and the projection visual field of the projection optical system when a detection point is invalidated by the detection point selection means. 9. The exposure apparatus according to claim 7, wherein the detection point selection unit reselects a detection point at a position corresponding to a projection visual field of the projection optical system on the changed substrate. apparatus.
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