JP2003203855A - Exposure method and aligner, and device manufacturing method - Google Patents
Exposure method and aligner, and device manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、露光方法及び露光
装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは
半導体素子や液晶表示素子等を製造するリソグラフィ工
程で使用される露光方法及び該露光方法の実施に好適な
露光装置、並びにリソグラフィ工程で前記露光装置又は
露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method, an exposure apparatus, and a device manufacturing method, and more particularly, to an exposure method used in a lithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, etc., and the exposure method. The present invention relates to an exposure apparatus suitable for implementation, and a device manufacturing method using the exposure apparatus or the exposure method in a lithography process.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体素子又は液晶表示素子
等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、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表面にレジスト等の感光剤が
塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板(以下、
適宜「ウエハ」ともいう)上に転写する投影露光装置が
用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like is manufactured by a photolithography process, a pattern of a mask or a reticle (hereinafter, referred to as "reticle") is formed on a surface via a projection optical system. A substrate such as a wafer or a glass plate coated with a photosensitizer such as a resist (hereinafter,
A projection exposure apparatus for transferring the image onto a suitable wafer is also used.
【0003】近年、この種の投影露光装置としては、特
に生産性の面から、レチクルをスリット状の照明光によ
り照明し、その照明光に対してレチクルを所定の走査方
向に相対移動させるのと同期して、前記照明領域に共役
な投影光学系の像面側の照明領域(露光領域とも呼ぶ)
に対してウエハを相対移動させることにより、レチクル
上に形成されたパターン(レチクルパターン)を投影光
学系を介してウエハ上に逐次転写するスリットスキャン
又はステップ・アンド・スキャン方式などの走査型投影
露光装置が、主流となりつつある。In recent years, as a projection exposure apparatus of this type, particularly from the viewpoint of productivity, a reticle is illuminated with slit-shaped illumination light, and the reticle is moved relative to the illumination light in a predetermined scanning direction. Synchronously, an illumination area (also called an exposure area) on the image plane side of the projection optical system which is conjugate to the illumination area.
Scanning projection exposure such as slit scan or step-and-scan method in which the pattern (reticle pattern) formed on the reticle is sequentially transferred onto the wafer by moving the wafer relative to the reticle through the projection optical system. Devices are becoming mainstream.
【0004】ウエハ表面は、例えばレジスト膜厚の不均
一性や、ウエハのうねり等によって必ずしも平坦ではな
い。このため、走査型露光装置では、ウエハ上のあるシ
ョット領域にレチクルパターンを走査露光方式で転写す
る際に、前述の露光領域内に設定された複数の検出点に
おけるウエハ表面の投影光学系の光軸方向に関する位置
情報(フォーカス情報)を多点フォーカス検出系(以
下、「多点AF系」とも呼ぶ)を用いて検出し、その検
出結果に基づいて、露光領域内でウエハ表面が常時投影
光学系の像面に合致する(像面の焦点深度の範囲内とな
る)ように、ウエハを保持する試料台(Zステージ)の
前記光軸方向の位置及び傾きを制御する、いわゆるフォ
ーカス・レベリング制御が行われている。The surface of the wafer is not always flat due to, for example, non-uniformity of resist film thickness and waviness of the wafer. Therefore, in the scanning exposure apparatus, when the reticle pattern is transferred to a certain shot area on the wafer by the scanning exposure method, the light of the projection optical system on the wafer surface at the plurality of detection points set in the above-mentioned exposure area is used. Position information (focus information) in the axial direction is detected using a multi-point focus detection system (hereinafter also referred to as “multi-point AF system”), and based on the detection result, the wafer surface is always projected in the exposure area. So-called focus leveling control for controlling the position and tilt of the sample stage (Z stage) holding the wafer in the optical axis direction so as to match the image plane of the system (within the range of the depth of focus of the image plane). Is being done.
【0005】半導体素子の高集積化や、レチクル、ウエ
ハの大面積化に伴い、露光時におけるレチクル(レチク
ルステージ)とウエハ(ウエハステージ)との移動速度
(スキャン速度)は次第に高速化している。これに伴
い、ウエハステージでは、ウエハ表面の凹凸に合わせた
前述のZステージのフォーカス・レベリング制御を、走
査方向のウエハステージの移動に追随して応答遅れな
く、行うことが要求される。このため、最近の装置で
は、Zステージの駆動系(Zステージ駆動系)の周波数
応答特性は、設定可能な最大の周波数応答特性に設定さ
れている。With the high integration of semiconductor devices and the increase in area of reticles and wafers, the moving speed (scan speed) between the reticle (reticle stage) and the wafer (wafer stage) during exposure is gradually increasing. Along with this, the wafer stage is required to perform the focus / leveling control of the Z stage according to the unevenness of the wafer surface without any delay in response to the movement of the wafer stage in the scanning direction. For this reason, in recent devices, the frequency response characteristic of the Z stage drive system (Z stage drive system) is set to the maximum frequency response characteristic that can be set.
【0006】また、特にDRAM等のメモリの製造過程
における露光においては、回路パターンの微細化に伴
い、露光エリアの有効利用及び生産性の向上を目的とし
て、レチクルにチップパターンを複数配置し、1回の露
光でウエハ上に複数のチップパターンを同時に転写す
る、いわゆる多チップ取りが行なわれている。かかる多
チップ取りに際し、ウエハの外周縁近傍に位置し、いわ
ゆる完全ショット領域(レチクルパターンの全てが転写
されるショット領域)と形状の異なる、一部が欠けてい
るいわゆる欠けショット領域に対しても露光を行ない、
1枚のウエハからできるだけ多くのチップを得て、製品
の歩留まりを向上させるような努力がなされている。こ
のため、近時においては、例えば、特開2001−16
8024号公報などに開示されるように、欠けショット
の露光に際して、ウエハの外形により規定される検出有
効範囲内にある検出点が使用されるように、スキャン露
光の進行に伴って、フォーカス・レベリング制御に用い
られる検出点を、順次減少させ、あるいは順次増加さ
せ、又は有効なものへと切り換えつつ、ウエハ表面のフ
ォーカス情報を検出することが行われている。このよう
な方法によると、ウエハ周辺部の欠けショットに対して
可能な限りデフォーカスなく露光を行うことが可能とな
る。Further, particularly in exposure in the manufacturing process of a memory such as a DRAM, a plurality of chip patterns are arranged on a reticle for the purpose of effective use of the exposure area and improvement of productivity as the circuit pattern becomes finer. A so-called multi-chip taking is performed in which a plurality of chip patterns are simultaneously transferred onto a wafer by one exposure. In such multi-chip removal, even for a so-called defective shot area, which is located near the outer peripheral edge of the wafer and has a shape different from that of a so-called complete shot area (a shot area to which the entire reticle pattern is transferred), Exposure
Efforts are being made to obtain as many chips as possible from a single wafer to improve product yield. Therefore, in recent years, for example, JP-A-2001-16
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 8024, focus / leveling is performed with the progress of scan exposure so that a detection point within a detection effective range defined by the outer shape of a wafer is used in exposure of a defective shot. The focus information on the wafer surface is detected while the detection points used for control are sequentially decreased or increased, or switched to effective ones. According to such a method, it is possible to perform exposure to a defective shot around the wafer without defocusing as much as possible.
【0007】また、走査型露光装置の多点AF系には、
前述の露光領域の内部のみでなく、該露光領域の走査方
向に関する外側にも検出点が設定されたものが比較的多
い。多点AF系では、各検出点と個別に対応して受光素
子(フォーカスセンサ)が設けられている。フォーカス
センサのうち、露光領域の走査方向に関する外側の検出
点におけるウエハ表面の光軸方向の位置情報を検出する
フォーカスセンサは、先読みセンサとも呼ばれている。
この先読みセンサは、ステージの走査方向への移動の際
に露光対象のショット領域が露光領域に入るよりも前に
ウエハ表面の光軸方向の位置情報を検出し、検出された
情報を用いてフィードフォワード制御により像面近傍に
ウエハ表面を位置づけてフォーカス制御を行うことで、
制御遅れのない正確な制御を実現するものである。Further, in the multi-point AF system of the scanning type exposure apparatus,
In many cases, detection points are set not only inside the above-described exposure area but also outside the exposure area in the scanning direction. In the multi-point AF system, a light receiving element (focus sensor) is provided corresponding to each detection point. Of the focus sensors, the focus sensor that detects position information in the optical axis direction of the wafer surface at a detection point outside the scanning direction of the exposure area is also called a pre-reading sensor.
This pre-reading sensor detects position information in the optical axis direction of the wafer surface before the shot area to be exposed enters the exposure area when the stage moves in the scanning direction, and feeds it using the detected information. By positioning the wafer surface near the image surface by forward control and performing focus control,
It realizes accurate control with no control delay.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】走査型露光装置では、
上述したような種々の工夫により、欠けショット領域を
含む、全てのウエハ上のショット領域に対して可能な限
りデフォーカスなく露光を行うことが可能になってい
る。In the scanning type exposure apparatus,
With the various measures as described above, it is possible to perform the exposure on the shot areas on all the wafers including the defective shot area without defocusing as much as possible.
【0009】しかしながら、今日においては、スキャン
速度が、従来170mm/sec程度であったものが、
300mm/secあるいはそれ以上にまで高速化して
いる。However, today, the conventional scanning speed is about 170 mm / sec.
The speed is increased to 300 mm / sec or higher.
【0010】このため、最近になって、次のような不都
合が生じる可能性があることが判明した。Therefore, it has recently become clear that the following inconvenience may occur.
【0011】(a) 最近においてはCMP(Chemical
Mechanical Polishing)技術の発達によりウエハの平
坦化が進んでいるが、ウエハ表面の外周縁近傍における
平坦度は、ウエハの中央部に比べて良好でない。このた
め、特に、ウエハの外周縁部に存在する欠けショット領
域にチップパターンを転写する場合は、完全ショット領
域の場合に比べて、露光中にZステージの光軸方向位置
及び傾きを頻繁に制御する必要がある。特に、非走査方
向の長さが変化する欠けショット領域では、露光中のロ
ーリングの補正頻度が高くなるとともに、その目標値が
大きく変化することがある。しかるに、Zステージ駆動
系では、前述したように周波数応答特性に優れているた
めに、Zステージの制御は高速で行なわれるので、この
目標値の変化に追随してZステージが高速で傾斜(走査
方向の回転軸を中心として回転)するが、欠けショット
領域においては、例えば前述の特開2001−1680
24号公報に開示されるように、Zステージのローリン
グ中心が露光領域の中心を通らない場合があり、この場
合に傾き角に応じた非走査方向の位置ずれが生じる。ス
キャン速度がそれほど速くないときには、この位置ずれ
が結果的に補正されるようなウエハステージの位置制御
が可能であったが、スキャン速度が速くなった結果、あ
る程度以上の高速なレベリング制御、すなわち上記の位
置ずれ量が所定値を超えた場合には、前述のウエハステ
ージの位置制御が困難となり、レチクルパターンとウエ
ハ上の欠けショット領域との重ね合わせ誤差が発生する
可能性が生じている。(A) Recently, CMP (Chemical
Although the flattening of the wafer is progressing due to the development of mechanical polishing technology, the flatness in the vicinity of the outer peripheral edge of the wafer surface is not good as compared with the central portion of the wafer. Therefore, in particular, when the chip pattern is transferred to the defective shot area existing on the outer peripheral edge of the wafer, the position and inclination of the Z stage in the optical axis direction are controlled more frequently during exposure than in the case of the complete shot area. There is a need to. In particular, in a defective shot area in which the length in the non-scanning direction changes, the frequency of rolling correction during exposure becomes high and the target value may change significantly. However, in the Z stage drive system, the Z stage is controlled at a high speed because it has excellent frequency response characteristics as described above. Rotation around the rotation axis of the direction), but in the missing shot area, for example, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 2001-1680.
As disclosed in Japanese Patent No. 24, the rolling center of the Z stage may not pass through the center of the exposure area, and in this case, positional deviation in the non-scanning direction occurs depending on the tilt angle. When the scanning speed was not so high, the position control of the wafer stage was possible so that the positional deviation was corrected as a result. If the amount of positional deviation exceeds the predetermined value, it becomes difficult to control the position of the wafer stage, and an overlay error between the reticle pattern and the defective shot area on the wafer may occur.
【0012】(b) また、特に、ウエハの外周縁近傍
に位置し、かつウエハ外部から内部に向かって露光が進
行するショット領域、すなわちいわゆる外内ショットに
あっては、当該外内ショットに隣接する、ウエハ内部か
らウエハ外周部に向かって露光が進行するショット領
域、すなわちいわゆる内外ショットの最終姿勢を保持し
たまま露光動作が開始される。しかるに、ウエハの外周
縁近傍のショット領域では、表面の凹凸形状がその隣接
するショット領域とは大きく相違し、この結果、先読み
センサの検出点が、ウエハ面上に掛かったとき、その先
読みセンサで検出されたウエハ表面の位置情報が、投影
光学系の像面から大きく異なることがある。かかる場合
であっても、従来のように、スキャン速度がそれ程高く
ないときは、先読みセンサの検出位置情報に基づいて、
ウエハ表面を像面へ引き込む(像面の焦点深度の範囲内
に位置付ける)ことが可能であったが、ウエハステージ
の速度が、300mm/secあるいはそれ以上に速く
なっている現状においては、先読みセンサによる位置情
報の検出開始から露光開始までの時間が短く、ウエハ表
面を像面へ引き込みきれず、制御遅れが生じ易くなりつ
つある。このような理由により、特に外内ショットにお
いて、フォーカスの制御遅れが生じて、デフォーカスに
起因する露光精度の低下が懸念されている。(B) In particular, in a shot area located near the outer peripheral edge of the wafer and in which exposure progresses from the outside of the wafer toward the inside, that is, a so-called outer-inner shot, it is adjacent to the outer-inner shot. Then, the exposure operation is started while maintaining the shot area in which the exposure progresses from the inside of the wafer toward the outer periphery of the wafer, that is, while maintaining the final attitude of so-called inside and outside shots. However, in the shot area near the outer peripheral edge of the wafer, the uneven shape of the surface is greatly different from that of the adjacent shot area. The detected position information of the wafer surface may differ greatly from the image plane of the projection optical system. Even in such a case, as in the conventional case, when the scan speed is not so high, based on the detection position information of the prefetch sensor,
It was possible to pull the wafer surface into the image plane (position it within the range of the depth of focus of the image plane), but in the current situation where the speed of the wafer stage is 300 mm / sec or faster, the pre-read sensor The time from the start of position information detection to the start of exposure due to is short, the wafer surface cannot be fully drawn into the image plane, and control delay is likely to occur. For this reason, focus control delay occurs particularly in the outer and inner shots, and there is a concern that exposure accuracy may decrease due to defocus.
【0013】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第1の目的は、露光対象の領域の基板上の位置
に拘わらず、マスクのパターンの基板への転写精度を向
上させることが可能な露光方法及び露光装置を提供する
ことにある。The present invention has been made under the above circumstances, and a first object thereof is to improve the transfer accuracy of a mask pattern onto a substrate regardless of the position of the region to be exposed on the substrate. It is an object of the present invention to provide an exposure method and an exposure apparatus capable of performing the above.
【0014】また、本発明の第2の目的は、デバイスの
生産性の向上を図ることが可能なデバイス製造方法を提
供することにある。A second object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of improving device productivity.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、マスク(R)に形成されたパターンを投影光学系
(PL)を介して基板(W)上の複数の区画領域(SA
n)にそれぞれ転写する露光方法であって、露光対象と
なる区画領域の基板上の位置に応じて、前記投影光学系
の光軸方向に関する前記基板表面の位置情報の検出結果
に基づく前記基板の前記光軸方向における面位置制御の
周波数応答特性を設定する工程と;前記マスクと前記基
板とを同期移動しつつ、前記光軸方向に関する前記基板
表面の位置情報の検出及び該検出された位置情報に基づ
く前記設定された周波数応答特性に従った前記基板の面
位置制御を実行し、露光対象となる各区画領域に前記パ
ターンをそれぞれ転写する工程と;を含む露光方法であ
る。According to a first aspect of the present invention, a pattern formed on a mask (R) is divided into a plurality of divided areas (SA) on a substrate (W) through a projection optical system (PL).
n ), each of which is an exposure method, in which the substrate based on the detection result of the positional information on the substrate surface in the optical axis direction of the projection optical system is detected according to the position of the divided area on the substrate to be exposed. Setting frequency response characteristics of surface position control in the optical axis direction; detecting position information of the surface of the substrate in the optical axis direction while synchronously moving the mask and the substrate, and the detected position information The step of performing surface position control of the substrate according to the set frequency response characteristic based on the above, and transferring the pattern to each of the partitioned areas to be exposed, respectively.
【0016】これによれば、露光対象の区画領域の基板
上の位置に応じて、投影光学系の光軸方向に関する基板
表面の位置情報の検出結果に基づく前記光軸方向におけ
る基板の面位置制御の周波数応答特性が設定される。そ
して、マスクと基板とが同期移動されつつ、前記光軸方
向に関する基板表面の位置情報の検出及び前記周波数応
答特性に従った基板の面位置制御が実行され、露光対象
となる各区画領域にパターンがそれぞれ転写される。こ
こで、例えば、基板の外周縁近傍における表面の平坦度
は、通常、基板の中央部に比べて悪いため、基板の外周
縁近傍に位置する区画領域では、基板表面の面位置制御
の周波数特性を低くし、中央部に位置する区画領域で
は、基板表面の面位置制御の周波数特性を高くする。According to this, the surface position control of the substrate in the optical axis direction is performed based on the detection result of the position information of the substrate surface in the optical axis direction of the projection optical system according to the position of the divided area of the exposure target on the substrate. The frequency response characteristic of is set. Then, while the mask and the substrate are synchronously moved, detection of position information of the substrate surface in the optical axis direction and surface position control of the substrate according to the frequency response characteristic are executed, and a pattern is formed in each divided area to be exposed. Are transcribed respectively. Here, for example, the flatness of the surface in the vicinity of the outer peripheral edge of the substrate is usually poorer than that in the central portion of the substrate. Therefore, in the partitioned area located in the vicinity of the outer peripheral edge of the substrate, the frequency characteristic of surface position control of the substrate surface is And the frequency characteristic of the surface position control of the substrate surface is increased in the partitioned area located in the center.
【0017】これは、基板の外周縁近傍に位置する区画
領域では、同期移動に伴い、前記光軸方向に関する前記
基板表面の位置情報が頻繁にあるいは大きく変化する。
このような場合に、前記基板表面の面位置制御の周波数
特性を低くすることで、基板表面の面位置制御(特に傾
斜制御)が高周波数の応答性を持てなくする。これによ
り、面位置制御(特に傾斜制御)に伴う区画領域の位置
ずれが小さくなり、同期移動速度が速い場合でも、その
位置ずれ補正が可能となる。This is because in the partitioned area located near the outer peripheral edge of the substrate, the positional information on the surface of the substrate in the optical axis direction changes frequently or greatly with synchronous movement.
In such a case, by lowering the frequency characteristic of the surface position control of the substrate surface, the surface position control of the substrate surface (particularly the tilt control) cannot have high frequency responsiveness. As a result, the positional deviation of the divided area due to the surface position control (particularly the inclination control) becomes small, and the positional deviation can be corrected even when the synchronous movement speed is high.
【0018】一方、基板の中央部に位置する区画領域で
は、同期移動に伴い生じる前記基板表面の位置情報の変
化は、緩慢であり小さい。このような場合、周波数応答
特性を高く設定しておくことで、基板上の微小な凹凸に
対応して精度の高い面位置制御を行うことができる。On the other hand, in the partitioned area located at the center of the substrate, the change in the positional information on the surface of the substrate caused by the synchronous movement is slow and small. In such a case, by setting the frequency response characteristic to be high, it is possible to perform highly accurate surface position control corresponding to minute irregularities on the substrate.
【0019】この他、基板表面の位置に応じた区画領域
の凹凸の変化情報が既知であれば、その情報に基づい
て、上記と同様の基準により、面位置制御における周波
数特性を設定する。In addition, if the change information of the unevenness of the divided area according to the position of the substrate surface is known, the frequency characteristic in the surface position control is set based on the information based on the same reference as above.
【0020】いずれにしても、本発明によれば、基板上
の各区画領域で、走査露光に際して、重ね合わせ精度の
向上、及びデフォーカスに起因する像ボケあるいは色む
らの低下、の少なくとも一方による露光精度の向上が可
能となる。従って、露光対象の領域の基板上の位置に拘
わらず、マスクのパターンの基板への転写精度を向上さ
せることが可能となる。In any case, according to the present invention, in each of the divided areas on the substrate, at the time of scanning exposure, at least one of improvement of overlay accuracy and reduction of image blur or color unevenness due to defocus is caused. It is possible to improve the exposure accuracy. Therefore, it is possible to improve the transfer accuracy of the mask pattern onto the substrate regardless of the position of the region to be exposed on the substrate.
【0021】この場合において、請求項2に記載の露光
方法の如く、前記基板表面の位置情報の検出点は、前記
パターンの投影領域内に前記同期移動方向に直交する方
向に離れて設定された複数の検出点を含み、前記面位置
制御は、前記基板の前記同期移動方向に直交する方向に
関する傾斜の制御を含むこととすることができる。かか
る場合には、区画領域の基板上の位置に応じた前記面位
置制御の周波数応答特性の設定により、区画領域の中心
を含まない走査方向の軸を中心とした基板の回転に実行
される露光中の基板の非走査方向の傾斜(レベリング)
補正に起因して生じるマスクパターンの投影位置に対す
る区画領域の非走査方向の位置ずれを低減させることが
可能となる。In this case, as in the exposure method according to the second aspect, the detection points of the position information of the substrate surface are set apart in the projection area of the pattern in the direction orthogonal to the synchronous movement direction. The surface position control may include a plurality of detection points, and the surface position control may include an inclination control in a direction orthogonal to the synchronous movement direction of the substrate. In such a case, by setting the frequency response characteristic of the surface position control according to the position of the divided area on the substrate, the exposure is performed by rotating the substrate around the axis in the scanning direction that does not include the center of the divided area. Non-scanning direction tilt of the substrate inside (leveling)
It is possible to reduce the positional deviation of the partitioned area in the non-scanning direction with respect to the projection position of the mask pattern caused by the correction.
【0022】上記請求項1及び2に記載の各露光方法に
おいて、請求項3に記載の露光方法の如く、前記周波数
応答特性の設定工程では、前記基板上の周辺に位置し区
画領域の一部が欠けている欠け区画領域では前記面位置
制御における周波数応答性が他の区画領域に比べて低く
なるように前記周波数応答特性を設定することとするこ
とができる。ここで、欠け区画領域(欠けショット)と
は、完全区画領域(完全ショット領域)以外の区画領域
(ショット領域)を意味し、「完全区画領域(完全ショ
ット領域)」とは、露光開始直後に照明領域の後端が区
画領域の前端と一致する第1位置と露光終了直前に照明
領域の前端が区画領域の後端と一致する第2位置とを含
み、その間で、区画領域が基板上の有効領域から外れな
い区画領域(ショット領域)を意味する。通常、このよ
うな完全区画領域では、区画領域内の制御に用いられる
検出点が、前記第1位置と第2位置とを含み、その間
で、いずれも基板上の有効領域から外れない。従って、
完全区画領域とは、このような区画領域を意味し、欠け
区画領域とは、いずれかの検出点が、基板上の有効領域
から外れる区画領域を意味するとも言える。本明細書に
おいては、このような意味で、欠け区画領域(欠けショ
ット)、完全区画領域(完全ショット領域)なる用語を
用いるものとする。In each of the exposure methods described in claims 1 and 2, as in the exposure method described in claim 3, in the step of setting the frequency response characteristic, a part of the partitioned area is located on the periphery of the substrate. The frequency response characteristic can be set so that the frequency response characteristic in the surface position control is lower in the lacking segmented region where is lacking than in the other segmented regions. Here, the lacking partitioned area (missing shot) means a partitioned area (shot area) other than the complete partitioned area (complete shot area), and the “completely partitioned area (complete shot area)” means immediately after the start of exposure. The rear end of the illumination region includes a first position where the front end of the division region coincides with the front end, and the front end of the illumination region immediately before the end of exposure includes a second position where the rear end coincides with the rear end of the division region. It means a partitioned area (shot area) that does not deviate from the effective area. Usually, in such a complete partitioned area, the detection points used for control within the partitioned area include the first position and the second position, and in between, none of them falls outside the effective area on the substrate. Therefore,
It can be said that the complete partition area means such a partition area, and the lacking partition area means a partition area where any of the detection points deviates from the effective area on the substrate. In this specification, in this sense, the terms lacking partition area (missing shot) and complete partition area (complete shot area) are used.
【0023】この場合において、請求項4に記載の露光
方法の如く、前記周波数応答特性の設定は、前記区画領
域の一部が欠けている区画領域では、カットオフ周波数
が前記他の区画領域の約1/5〜約1/2程度となるよ
うな設定であることとすることができる。In this case, as in the exposure method according to the fourth aspect, in the setting of the frequency response characteristic, the cutoff frequency is set to the other divided area in the divided area where a part of the divided area is missing. The setting may be about 1/5 to about 1/2.
【0024】上記請求項1〜4に記載の各露光方法にお
いて、請求項5に記載の露光方法の如く、前記基板表面
の位置情報の検出点は、前記パターンの投影領域外に、
該投影領域から前記同期移動方向に離れて設定された複
数の先読み検出点を含み、前記露光対象となる区画領域
の基板上の位置に応じて、前記複数の先読み検出点から
前記面位置制御に用いる先読み検出点を選択する工程を
更に含むこととすることができる。In each of the exposure methods described in claims 1 to 4, as in the exposure method described in claim 5, the detection point of the positional information on the substrate surface is located outside the projection area of the pattern.
Including the plurality of pre-reading detection points set apart from the projection area in the synchronous movement direction, the surface position control is performed from the plurality of pre-reading detection points according to the position of the divided area to be exposed on the substrate. The method may further include the step of selecting a prefetch detection point to be used.
【0025】この場合において、請求項6に記載の露光
方法の如く、前記選択する工程では、前記基板上の周辺
に位置し、前記同期移動時に前記パターンの投影領域が
前記基板に対して外側から内側に向かって相対移動する
区画領域では、前記面位置制御に用いられる先読み検出
点として、他の区画領域に比べて、前記投影領域から前
記同期移動方向に離れた検出点を選択することとするこ
とができる。In this case, as in the exposure method according to claim 6, in the selecting step, the projection area of the pattern is located on the periphery of the substrate, and the projection area of the pattern is moved from the outside with respect to the substrate during the synchronous movement. In the divided area that relatively moves inward, a detection point that is farther from the projection area in the synchronous movement direction than the other divided areas is selected as the prefetch detection point used for the surface position control. be able to.
【0026】請求項7に記載の発明は、マスク(R)に
形成されたパターンを投影光学系(PL)を介して基板
(W)上の複数の区画領域(SAn)にそれぞれ転写す
る露光方法であって、前記投影光学系の光軸方向に関す
る前記基板表面の位置情報を検出する検出点として前記
パターンの投影領域から前記同期移動方向に離れて設定
された複数の先読み検出点の中から、前記基板の面位置
制御に用いる先読み検出点を、前記露光対象となる区画
領域の位置に応じて選択する工程と;前記マスクと前記
基板とを同期移動しつつ、前記選択された先読み検出点
を用いた前記基板の面位置制御を実行し、露光対象とな
る各区画領域に前記パターンをそれぞれ転写する工程
と;を含む露光方法である。According to a seventh aspect of the present invention, exposure is performed to transfer the pattern formed on the mask (R) to a plurality of partitioned areas (SA n ) on the substrate (W) via the projection optical system (PL). In the method, among a plurality of pre-reading detection points set apart from the projection area of the pattern in the synchronous movement direction as detection points for detecting positional information of the substrate surface with respect to the optical axis direction of the projection optical system. A step of selecting a pre-reading detection point used for controlling the surface position of the substrate according to the position of the divided area to be exposed; the selected pre-reading detection point while synchronously moving the mask and the substrate. Is performed to control the surface position of the substrate and transfer the pattern to each of the partitioned areas to be exposed.
【0027】これによれば、投影光学系の光軸方向に関
する基板表面の位置情報を検出する検出点としてパター
ンの投影領域から同期移動方向に離れて設定された複数
の先読み検出点の中から、基板の面位置制御に用いる先
読み検出点を、前記露光対象となる区画領域の位置に応
じて選択し、マスクと基板とを同期移動しつつ、選択さ
れた先読み検出点を用いた前記基板の面位置制御を実行
し、露光対象となる各区画領域にパターンをそれぞれ転
写する。According to this, as a detection point for detecting the position information of the substrate surface in the optical axis direction of the projection optical system, from the plurality of pre-reading detection points set apart from the projection area of the pattern in the synchronous movement direction, The pre-reading detection point used for the surface position control of the substrate is selected according to the position of the divided area to be exposed, and the surface of the substrate using the pre-reading detection point selected while synchronously moving the mask and the substrate. Position control is executed to transfer the pattern to each of the divided areas to be exposed.
【0028】ここで、露光対象の区画領域を露光するた
めの基板の移動は、隣接する区画領域の露光終了時の基
板の投影光学系の光軸方向に関する位置及び姿勢を維持
した状態で開始されるので、隣接する区画領域との間で
基板表面の凹凸形状が大きく異なる場合には、より早い
時点で先読み検出点の情報を得て面位置制御を行う必要
がある。一方、隣接する区画領域との間で基板表面の凹
凸形状が殆ど異ならない場合には、早い時点で先読み検
出点の情報を得て面位置制御を行う必要がない。先読み
検出点が、パターンの投影領域から同期移動方向に離れ
ているほど、露光中のより早い時点で先読み検出点の情
報は得られなくなることがあるので、早い時点で先読み
検出点の情報が必要ない場合には、むしろ、パターンの
投影領域から同期移動方向に近い先読み検出点を用いる
ことが好ましい。Here, the movement of the substrate for exposing the partitioned area to be exposed is started in a state where the position and orientation of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system at the end of exposure of the adjacent partitioned area are maintained. Therefore, when the uneven shape of the substrate surface is significantly different between the adjacent partitioned areas, it is necessary to obtain the information of the pre-reading detection point at an earlier point in time to control the surface position. On the other hand, when the uneven shape of the substrate surface is not substantially different between the adjacent divided areas, it is not necessary to obtain the information of the pre-reading detection point at an early point and control the surface position. As the prefetch detection point is farther from the projection area of the pattern in the synchronous movement direction, the prefetch detection point information may not be obtained at an earlier point during exposure, so the prefetch detection point information is required at an earlier point. If there is not, it is preferable to use a pre-reading detection point close to the synchronous movement direction from the pattern projection area.
【0029】従って、露光対象となる区画領域の基板上
の位置に応じて、すなわち、基板上の位置に応じた基板
表面の凹凸状況に応じて、基板の面位置制御に用いる先
読み検出点を、選択することにより、投影光学系の像面
に対する基板表面の光軸方向に関する位置の制御の遅れ
なく、あるいは先読み検出点で得られる情報を可能な限
りに有効に活用して、区画領域の基板上の位置にかかわ
らず、デフォーカスに起因する像ボケ、色むらなどの発
生を抑制できる。これにより、露光対象の領域の基板上
の位置に拘わらず、マスクのパターンの基板への転写精
度を向上させることが可能となる。Therefore, the pre-reading detection point used for controlling the surface position of the substrate is determined according to the position of the divided area to be exposed on the substrate, that is, the unevenness of the substrate surface corresponding to the position on the substrate. By selecting it, there is no delay in controlling the position of the substrate surface in the optical axis direction with respect to the image plane of the projection optical system, or the information obtained at the pre-read detection point is used as effectively as possible, and It is possible to suppress the occurrence of image blurring, color unevenness, and the like due to defocus regardless of the position of. This makes it possible to improve the transfer accuracy of the mask pattern onto the substrate regardless of the position of the region to be exposed on the substrate.
【0030】この場合において、請求項8に記載の露光
方法の如く、前記選択する工程では、前記基板上の周辺
に位置し、前記パターンの投影領域が前記基板に対して
外側から内側に向かって相対移動する区画領域では、前
記面位置制御に用いられる先読み検出点として、他の区
画領域に比べて、前記投影領域から前記同期移動方向に
離れた先読み検出点を選択することとすることができ
る。In this case, as in the exposure method according to the eighth aspect, in the selecting step, the projection area of the pattern is located on the periphery of the substrate, and the projection area of the pattern is directed from the outside toward the inside. In the divided area that relatively moves, as the read-ahead detection point used for the surface position control, a read-ahead detection point that is farther from the projection area in the synchronous movement direction than the other divided areas can be selected. .
【0031】ここで、「基板上の周辺に位置し、前記パ
ターンの投影領域が前記基板に対して外側から内側に向
かって相対移動する区画領域」とは、いわゆる外内区画
領域(外内ショット)を意味し、外内ショットでは、通
常隣接する内外区画領域(内外ショット)の露光終了の
際の基板表面の光軸方向位置と投影光学系の像面との差
が大きいので、他の区画領域に比べて、前記投影領域か
ら前記同期移動方向に離れた先読み検出点を選択するこ
ととが好ましい。Here, "a partition area located on the periphery of the substrate and in which the projection area of the pattern moves relative to the substrate from the outside to the inside" is a so-called outer-inner partition area (outer-inner shot area). ), The difference between the position of the substrate surface in the optical axis direction and the image plane of the projection optical system at the end of exposure of the adjacent inner and outer partitioned areas (inner and outer shots) is large in the outer and inner shots. It is preferable to select a look-ahead detection point farther from the projection area in the synchronous movement direction than the area.
【0032】請求項9に記載の発明は、マスク(R)に
形成されたパターンを投影光学系(PL)を介して基板
(W)上の複数の区画領域(SAn)にそれぞれ転写す
る露光装置であって、前記投影光学系の光軸方向に関す
る前記基板表面の位置情報を検出する検出系(50a,
50b)と;前記マスクを保持するマスクステージ(R
ST)と;前記基板を保持する基板ステージ(WST)
と;前記マスクステージを少なくとも所定の走査方向に
駆動するマスク駆動系(29)と;前記基板ステージを
前記投影光学系の光軸に直交する2次元平面内、該2次
元平面に対する傾斜方向及び前記光軸方向に駆動する基
板駆動系(22)と;露光対象となる区画領域の基板上
の位置に応じて、前記投影光学系の光軸方向に関する前
記基板表面の位置情報の検出結果に基づく前記基板の前
記光軸方向における面位置制御に関する周波数応答特性
を設定する設定装置(28)と;露光対象となる各区画
領域に前記パターンをそれぞれ転写するに際し、前記マ
スク駆動系及び前記基板駆動系を介して前記マスクと前
記基板とを前記走査方向に同期移動しつつ、前記検出系
を介して前記光軸方向に関する前記基板表面の位置情報
を検出し、該検出された位置情報に基づいて前記設定さ
れた周波数応答特性に従った前記基板の面位置制御を前
記基板駆動系を介して実行する制御装置(28)と;を
備える露光装置である。The ninth aspect of the present invention is an exposure for transferring a pattern formed on a mask (R) to a plurality of partitioned areas (SA n ) on a substrate (W) through a projection optical system (PL). A detection system (50a, which detects positional information on the surface of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system).
50b); and a mask stage (R
ST); and a substrate stage (WST) that holds the substrate.
A mask drive system (29) for driving the mask stage in at least a predetermined scanning direction; and a substrate stage in a two-dimensional plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system, an inclination direction with respect to the two-dimensional plane, and the A substrate drive system (22) for driving in the optical axis direction; the substrate drive system (22) based on the detection result of the positional information of the substrate surface in the optical axis direction of the projection optical system according to the position on the substrate of the partitioned area to be exposed. A setting device (28) for setting a frequency response characteristic relating to surface position control of the substrate in the optical axis direction; and a mask driving system and a substrate driving system for transferring the pattern to each of the divided areas to be exposed. While synchronously moving the mask and the substrate in the scanning direction via the detection system, position information of the substrate surface in the optical axis direction is detected via the detection system, and the detection is performed. Controller, which execute via the substrate driveline surface position control of the substrate in accordance with the set frequency response characteristic on the basis of the position information (28); an exposure device comprising a.
【0033】これによれば、設定装置により、露光対象
となる区画領域の基板上の位置に応じて、投影光学系の
光軸方向に関する基板表面の位置情報の検出結果に基づ
く基板の光軸方向における面位置制御に関する周波数応
答特性が設定される。そして、制御装置により、露光対
象となる各区画領域に前記パターンをそれぞれ転写する
に際し、マスク駆動系及び基板駆動系を介してマスクと
基板とを走査方向に同期移動しつつ、検出系を介して光
軸方向に関する基板表面の位置情報を検出し、該検出さ
れた位置情報に基づいて設定された周波数応答特性に従
った基板の面位置制御が基板駆動系を介して実行され
る。According to this, the setting device causes the optical axis direction of the substrate based on the detection result of the position information of the substrate surface with respect to the optical axis direction of the projection optical system according to the position of the divided area to be exposed on the substrate. The frequency response characteristic regarding the surface position control in is set. Then, when the pattern is transferred to each of the divided areas to be exposed by the control device, the mask and the substrate are synchronously moved in the scanning direction via the mask drive system and the substrate drive system, and the detection system is used. Positional information of the substrate surface with respect to the optical axis direction is detected, and surface position control of the substrate according to the frequency response characteristics set based on the detected positional information is executed via the substrate drive system.
【0034】ここで、設定装置は、例えば、基板の外周
縁近傍における表面の平坦度が、通常、基板の中央部に
比べて悪いことを考慮し、基板の外周縁近傍に位置する
区画領域では、基板表面の面位置制御の周波数特性を低
くし、中央部に位置する区画領域では、基板表面の面位
置制御の周波数特性を高くする。この結果、請求項1で
説明したのと同様の理由により、基板の外周縁近傍に位
置する区画領域の露光の際には、面位置制御(特に傾斜
制御)に伴う区画領域の位置ずれが小さくなり、同期移
動速度が速い場合でも、その位置ずれ補正が可能とな
る。一方、基板の中央部に位置する区画領域では、基板
上の微小な凹凸に対応して精度の高い面位置制御を行う
ことができる。Here, in consideration of the fact that the flatness of the surface in the vicinity of the outer peripheral edge of the substrate is usually poorer than that in the central portion of the substrate, the setting device considers that in the partitioned area located in the vicinity of the outer peripheral edge of the substrate. The frequency characteristic of the surface position control of the substrate surface is lowered, and the frequency characteristic of the surface position control of the substrate surface is raised in the divided area located in the central portion. As a result, for the same reason as described in claim 1, when the partitioned area located near the outer peripheral edge of the substrate is exposed, the positional deviation of the partitioned area due to the surface position control (in particular, tilt control) is small. Therefore, even if the synchronous movement speed is high, the positional deviation can be corrected. On the other hand, in the divided area located in the central portion of the substrate, highly accurate surface position control can be performed corresponding to minute irregularities on the substrate.
【0035】この他、設定装置は、基板表面の位置に応
じた区画領域の凹凸の変化情報が既知であれば、その情
報に基づいて、上記と同様の基準により、面位置制御に
おける周波数特性を設定することもできる。In addition to this, if the information on the change in the unevenness of the divided area according to the position on the substrate surface is known, the setting device can determine the frequency characteristic in the surface position control based on the information based on the same information. It can also be set.
【0036】いずれにしても、本発明によれば、基板上
の各区画領域で、走査露光に際して、重ね合わせ精度の
向上、及びデフォーカスに起因する像ボケあるいは色む
らの低下、の少なくとも一方による露光精度の向上が可
能となる。従って、露光対象の領域の基板上の位置に拘
わらず、マスクのパターンの基板への転写精度を向上さ
せることが可能となる。In any case, according to the present invention, in each of the divided areas on the substrate, at the time of scanning exposure, at least one of improvement of overlay accuracy and reduction of image blur or color unevenness due to defocus is caused. It is possible to improve the exposure accuracy. Therefore, it is possible to improve the transfer accuracy of the mask pattern onto the substrate regardless of the position of the region to be exposed on the substrate.
【0037】この場合において、請求項10に記載の露
光装置の如く、前記検出系による前記基板表面の位置情
報の検出点は、前記パターンの投影領域内に前記同期移
動方向に直交する方向に離れて設定された複数の検出点
を含み、前記制御装置は、前記面位置制御として、少な
くとも前記基板の前記同期移動方向に直交する方向に関
する傾斜の制御を行うこととすることができる。In this case, as in the exposure apparatus according to the tenth aspect, the detection points of the positional information on the substrate surface by the detection system are separated in the projection area of the pattern in the direction orthogonal to the synchronous movement direction. The control device may include a plurality of detection points set as described above, and as the surface position control, control of at least an inclination in a direction orthogonal to the synchronous movement direction of the substrate may be performed.
【0038】上記請求項9及び10に記載の各露光装置
において、請求項11に記載の露光装置の如く、前記設
定装置は、前記基板上の周辺に位置し区画領域の一部が
欠けている欠け区画領域では前記面位置制御における周
波数応答性が他の区画領域に比べて低くなるように前記
周波数応答特性を設定することとすることができる。In each of the exposure apparatuses described in claims 9 and 10, as in the exposure apparatus described in claim 11, the setting device is located on the periphery of the substrate and a part of the partitioned area is missing. It is possible to set the frequency response characteristic so that the frequency response in the surface position control is lower in the lacking divided area than in other divided areas.
【0039】この場合において、請求項12に記載の露
光装置の如く、前記設定装置は、前記欠け区画領域で
は、カットオフ周波数がカットオフ周波数が前記他の区
画領域の約1/5〜約1/2程度となるように設定する
こととすることができる。In this case, as in the exposure apparatus according to the twelfth aspect, in the setting device, the cut-off frequency is about 1/5 to about 1 of the cut-off frequency of the other divided regions in the lacking divided region. It can be set to be about / 2.
【0040】上記請求項9〜12に記載の各露光装置に
おいて、請求項13に記載の露光装置の如く、前記検出
系による前記基板表面の位置情報の検出点は、前記パタ
ーンの投影領域外に、該投影領域から前記同期移動方向
に離れて設定された複数の先読み検出点を含み、前記露
光対象となる区画領域の基板上の位置に応じて、前記複
数の先読み検出点から前記面位置制御に用いる先読み検
出点を選択する選択装置(28,62)を更に備えるこ
ととすることができる。In each of the above-mentioned exposure apparatuses according to claims 9 to 12, as in the exposure apparatus according to claim 13, the detection point of the positional information on the substrate surface by the detection system is outside the projection area of the pattern. , The surface position control from the plurality of pre-reading detection points including a plurality of pre-reading detection points set apart from the projection area in the synchronous movement direction, according to the position of the divided area to be exposed on the substrate. It is possible to further include a selection device (28, 62) for selecting the pre-reading detection point used for.
【0041】この場合において、請求項14に記載の露
光装置の如く、前記選択装置は、前記基板上の周辺に位
置し、前記同期移動時に前記パターンの投影領域が前記
基板に対して外側から内側に向かって相対移動する区画
領域では、前記面位置制御に用いられる先読み検出点と
して、他の区画領域に比べて、前記投影領域から前記同
期移動方向に離れた検出点を選択することとすることが
できる。In this case, as in the exposure apparatus according to the fourteenth aspect, the selection apparatus is located on the periphery of the substrate, and the projection area of the pattern during the synchronous movement is from the outside to the inside of the substrate. In the divided area that relatively moves toward, the detection point that is farther from the projection area in the synchronous movement direction than the other divided areas is selected as the prefetch detection point used for the surface position control. You can
【0042】請求項15に記載の発明は、マスク(R)
に形成されたパターンを投影光学系(PL)を介して基
板(W)上の複数の区画領域(SAn)にそれぞれ転写
する露光装置であって、前記パターンの投影領域から前
記同期移動方向に離れて設定された複数の先読み検出点
を含む複数の検出点を有し、選択された検出点で前記投
影光学系の光軸方向に関する前記基板表面の位置情報を
検出する検出系(50a,50b)と;前記マスクを保
持するマスクステージ(RST)と;前記基板を保持す
る基板ステージ(WST)と;前記マスクステージを少
なくとも所定の走査方向に駆動するマスク駆動系(2
9)と;前記基板ステージを前記投影光学系の光軸に直
交する2次元平面内、該2次元平面に対する傾斜方向及
び前記光軸方向に駆動する基板駆動系(22)と;露光
対象となる区画領域の基板上の位置に応じて、前記基板
の前記光軸方向における面位置制御に用いる先読み検出
点を前記複数の先読み検出点の中から選択する選択装置
(28,62)と;露光対象となる各区画領域に前記パ
ターンをそれぞれ転写するに際し、前記マスク駆動系及
び前記基板駆動系を介して前記マスクと前記基板とを前
記走査方向に同期移動しつつ、前記選択された先読み検
出点を用いた前記基板の面位置制御を前記基板駆動系を
介して実行する制御装置(28)と;を備える露光装置
である。The invention described in claim 15 is a mask (R)
An exposure apparatus that transfers the pattern formed on each of the plurality of divided areas (SA n ) on the substrate (W) via a projection optical system (PL) in the synchronous movement direction from the projection area of the pattern. A detection system (50a, 50b) having a plurality of detection points including a plurality of pre-read detection points set apart from each other, and detecting positional information of the substrate surface in the optical axis direction of the projection optical system at the selected detection points. ) ;; a mask stage (RST) holding the mask; a substrate stage (WST) holding the substrate; a mask drive system (2) for driving the mask stage in at least a predetermined scanning direction.
9) and; a substrate drive system (22) for driving the substrate stage in a two-dimensional plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system, in a tilt direction with respect to the two-dimensional plane and in the optical axis direction; A selection device (28, 62) for selecting a pre-reading detection point used for surface position control of the substrate in the optical axis direction from the plurality of pre-reading detection points according to the position of the divided area on the substrate; When the pattern is transferred to each of the divided areas, the mask and the substrate are synchronously moved in the scanning direction via the mask drive system and the substrate drive system, and the selected prefetch detection point is An exposure apparatus comprising: a controller (28) for executing the surface position control of the used substrate via the substrate drive system.
【0043】これによれば、選択装置により、露光対象
となる区画領域の基板上の位置に応じて、基板の光軸方
向における面位置制御に用いる先読み検出点が複数の先
読み検出点の中から選択される。そして、制御装置によ
り、露光対象となる各区画領域にパターンをそれぞれ転
写するに際し、マスク駆動系及び基板駆動系を介してマ
スク(マスクステージ)と基板(基板ステージ)とを走
査方向に同期移動しつつ、前記選択された先読み検出点
を用いた基板の面位置制御が基板駆動系を介して実行さ
れる。According to this, the pre-reading detection point used for surface position control of the substrate in the optical axis direction is selected from a plurality of pre-reading detection points according to the position on the substrate of the divided area to be exposed by the selection device. To be selected. Then, when the pattern is transferred to each of the divided areas to be exposed by the control device, the mask (mask stage) and the substrate (substrate stage) are synchronously moved in the scanning direction via the mask drive system and the substrate drive system. Meanwhile, the surface position control of the substrate using the selected pre-reading detection point is executed via the substrate drive system.
【0044】ここで、露光対象の区画領域を露光するた
めの基板の移動は隣接する区画領域の露光終了時の基板
の投影光学系の光軸方向に関する位置及び姿勢を維持し
た状態で開始されるので、隣接する区画領域との間で基
板表面の凹凸形状が大きく異なる場合には、より早い時
点で先読み検出点の情報を得て面位置制御を行う必要が
ある。一方、隣接する区画領域との間で基板表面の凹凸
形状が殆ど異ならない場合には、早い時点で先読み検出
点の情報を得て面位置制御を行う必要がない。先読み検
出点が、パターンの投影領域から同期移動方向に離れて
いるほど、露光中のより早い時点で先読み検出点の情報
は得られなくなるので、早い時点で先読み検出点の情報
が必要ない場合には、むしろ、パターンの投影領域から
同期移動方向に近い先読み検出点を用いることが好まし
い。Here, the movement of the substrate for exposing the partitioned area to be exposed is started while maintaining the position and orientation of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system at the end of the exposure of the adjacent partitioned area. Therefore, when the uneven shape of the substrate surface is greatly different between the adjacent partitioned areas, it is necessary to obtain the information of the pre-reading detection point at an earlier point and perform the surface position control. On the other hand, when the uneven shape of the substrate surface is not substantially different between the adjacent divided areas, it is not necessary to obtain the information of the pre-reading detection point at an early point and control the surface position. If the prefetch detection point is farther from the projection area of the pattern in the synchronous movement direction, the prefetch detection point information cannot be obtained at an earlier point during exposure. Rather, it is preferable to use a look-ahead detection point close to the synchronous movement direction from the pattern projection area.
【0045】従って、選択装置が、露光対象となる区画
領域の基板上の位置に応じて、すなわち、基板上の位置
に応じた基板表面の凹凸状況に応じて、基板の面位置制
御に用いる先読み検出点を選択することにより、投影光
学系の像面に対する基板表面の光軸方向に関する位置の
制御の遅れなく、あるいは先読み検出点で得られる情報
を可能な限り有効に活用して、区画領域の基板上の位置
にかかわらず、デフォーカスに起因する像ボケ、色むら
などの発生を抑制できる。これにより、露光対象の領域
の基板上の位置に拘わらず、マスクのパターンの基板へ
の転写精度を向上させることが可能となる。Therefore, the pre-reading used by the selection device for controlling the surface position of the substrate in accordance with the position of the divided area to be exposed on the substrate, that is, the unevenness of the substrate surface corresponding to the position on the substrate. By selecting the detection points, there is no delay in controlling the position of the substrate surface in the optical axis direction with respect to the image plane of the projection optical system, or the information obtained at the pre-read detection points is used as effectively as possible, and Regardless of the position on the substrate, it is possible to suppress the occurrence of image blurring, color unevenness, etc. due to defocus. This makes it possible to improve the transfer accuracy of the mask pattern onto the substrate regardless of the position of the region to be exposed on the substrate.
【0046】この場合において、請求項16に記載の露
光装置の如く、前記選択装置は、前記基板上の周辺に位
置し、前記パターンの投影領域が前記基板に対して外側
から内側に向かって相対移動する区画領域では、前記面
位置制御に用いられる先読み検出点として、他の区画領
域に比べて、前記投影領域から前記同期移動方向に離れ
た先読み検出点を選択することとすることができる。In this case, as in the exposure apparatus according to the sixteenth aspect, the selection apparatus is located on the periphery of the substrate, and the projection area of the pattern is relative to the substrate from the outside toward the inside. In the divided area that moves, as the pre-reading detection point used for the surface position control, a pre-reading detection point that is farther from the projection area in the synchronous movement direction than the other divided areas can be selected.
【0047】請求項17に記載の発明は、リソグラフィ
工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフ
ィ工程では、請求項1〜8のいずれか一項に記載の露光
方法を用いることを特徴とするデバイス製造方法であ
る。The invention described in Item 17 is a device manufacturing method including a lithography process, wherein the exposure method described in any one of Items 1 to 8 is used in the lithography process. It is a device manufacturing method.
【0048】請求項18に記載の発明は、リソグラフィ
工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフ
ィ工程では、請求項9〜16のいずれか一項に記載の露
光装置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製
造方法である。An invention according to claim 18 is a device manufacturing method including a lithography step, wherein in the lithography step, exposure is performed using the exposure apparatus according to any one of claims 9 to 16. And a device manufacturing method.
【0049】[0049]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
〜図12に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
~ It demonstrates based on FIG.
【0050】図1には、一実施形態に係る露光装置10
0の概略的な構成が示されている。この露光装置100
は、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光
装置、いわゆるスキャニング・ステッパである。FIG. 1 shows an exposure apparatus 10 according to one embodiment.
A schematic configuration of 0 is shown. This exposure apparatus 100
Is a so-called scanning stepper, which is a step-and-scan scanning projection exposure apparatus.
【0051】この露光装置100は、照明系IOP、マ
スクとしてのレチクルRを保持するマスクステージとし
てのレチクルステージRST、レチクルステージRST
を駆動するマスク駆動系としてのレチクルステージ駆動
系29、レチクルRに形成されたパターンの像を感光剤
(フォトレジスト)が塗布された基板としてのウエハW
上に投影する投影光学系PL、ウエハWを保持して2次
元平面(XY平面内)を移動するウエハステージWS
T、ウエハステージWSTを駆動するウエハステージ駆
動系22、及びこれらの制御系等を備えている。この制
御系は、装置全体を統括制御する制御装置としての主制
御装置28を中心として構成されている。This exposure apparatus 100 includes an illumination system IOP, a reticle stage RST as a mask stage for holding a reticle R as a mask, and a reticle stage RST.
A reticle stage drive system 29 as a mask drive system for driving the wafer, and a wafer W as a substrate on which an image of the pattern formed on the reticle R is coated with a photosensitive agent (photoresist).
A projection optical system PL for projecting onto the wafer, a wafer stage WS for holding the wafer W and moving in a two-dimensional plane (in the XY plane)
T, a wafer stage drive system 22 for driving the wafer stage WST, a control system for these, and the like. This control system is mainly composed of a main control device 28 as a control device for integrally controlling the entire device.
【0052】前記照明系IOPは、KrFエキシマレー
ザやArFエキシマレーザなどから成る光源と、オプテ
ィカルインテグレータ(フライアイレンズ、内面反射型
インテグレータ、又は回折光学素子など)を含む照度均
一化光学系、照明視野絞りとしてのレチクルブライン
ド、リレーレンズ系及びコンデンサレンズ系等(いずれ
も図示省略)を含む照明光学系とから構成されている。The illumination system IOP includes a light source including a KrF excimer laser, an ArF excimer laser, and the like, and an illuminance homogenizing optical system including an optical integrator (a fly-eye lens, an internal reflection type integrator, a diffractive optical element, or the like), an illumination visual field. The illumination optical system includes a reticle blind as a diaphragm, a relay lens system, a condenser lens system and the like (all not shown).
【0053】照明系IOPによると、光源で発生した露
光光としての照明光(以下、「照明光IL」と呼ぶ)
は、照度均一化光学系により照度分布がほぼ均一な光束
に変換される。照度均一化光学系から射出された照明光
ILは、リレーレンズ系を介してレチクルブラインドに
達する。このレチクルブラインドの開口を通過した光束
は、リレーレンズ系、コンデンサレンズ系を通過してレ
チクルステージRST上に保持されたレチクルR上の矩
形スリット状の照明領域IARを均一な照度分布で照明
する。According to the illumination system IOP, illumination light as exposure light generated by the light source (hereinafter referred to as "illumination light IL")
Is converted into a light flux having a substantially uniform illuminance distribution by the illuminance uniformizing optical system. The illumination light IL emitted from the illuminance uniformizing optical system reaches the reticle blind via the relay lens system. The light flux passing through the opening of the reticle blind passes through the relay lens system and the condenser lens system and illuminates the rectangular slit-shaped illumination area IAR on the reticle R held on the reticle stage RST with a uniform illuminance distribution.
【0054】前記レチクルステージRSTは、照明系I
OPの図1における下方に配置されている。このレチク
ルステージRST上には不図示のバキュームチャック等
を介してレチクルRが吸着保持されている。レチクルス
テージRSTは、Y軸方向(図1における紙面左右方
向)、X軸方向(図1における紙面直交方向)及びθz
方向(XY面に直交するZ軸回りの回転方向)に微小駆
動可能であるとともに、所定の走査方向(ここではY軸
方向とする)に指定された走査速度で駆動可能となって
いる。The reticle stage RST has an illumination system I.
It is located below the OP in FIG. The reticle R is suction-held on the reticle stage RST via a vacuum chuck (not shown) or the like. Reticle stage RST has a Y-axis direction (left and right direction on the paper surface in FIG. 1), an X-axis direction (direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1), and θz.
In addition to being capable of being finely driven in a direction (a rotation direction around the Z axis orthogonal to the XY plane), it can be driven at a scanning speed designated in a predetermined scanning direction (here, the Y axis direction).
【0055】レチクルステージRST上にはレチクルレ
ーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)21か
らのレーザビームを反射する移動鏡15が固定されてお
り、レチクルステージRSTの移動面内の位置はレチク
ル干渉計21によって、例えば0.5〜1nm程度の分
解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルス
テージRST上にはY軸方向に直交する反射面を有する
移動鏡とX軸方向に直交する反射面を有する移動鏡とが
設けられ、これらの移動鏡に対応してレチクルY干渉計
とレチクルX干渉計とが設けられているが、図1ではこ
れらが代表的に移動鏡15、レチクル干渉計21として
示されている。なお、例えば、レチクルステージRST
の端面を鏡面加工して反射面(移動鏡15の反射面に相
当)を形成しても良い。ここで、レチクルY干渉計とレ
チクルX干渉計の一方、例えばレチクルY干渉計は、測
長軸を2軸有する2軸干渉計であり、このレチクルY干
渉計の計測値に基づきレチクルステージRSTのY位置
に加え、θz方向の回転も計測できるようになってい
る。A movable mirror 15 for reflecting a laser beam from a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as "reticle interferometer") 21 is fixed on reticle stage RST, and the position on the moving surface of reticle stage RST is fixed. The reticle interferometer 21 is constantly detected with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm. Here, in practice, a moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the Y-axis direction and a moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the X-axis direction are provided on reticle stage RST and correspond to these moving mirrors. Although a reticle Y interferometer and a reticle X interferometer are provided as a moving mirror 15 and a reticle interferometer 21 in FIG. Note that, for example, the reticle stage RST
It is also possible to form a reflection surface (corresponding to the reflection surface of the movable mirror 15) by mirror-finishing the end surface of the. Here, one of the reticle Y interferometer and the reticle X interferometer, for example, the reticle Y interferometer is a biaxial interferometer having two length measuring axes, and the reticle stage RST of the reticle stage RST is based on the measurement value of the reticle Y interferometer. In addition to the Y position, the rotation in the θz direction can be measured.
【0056】前記レチクル干渉計21からのレチクルス
テージRSTの位置情報はステージ制御装置19内のス
テージ位置処理系61及びこれを介して主制御装置28
に送られる。そして、ステージ制御装置19(更に詳し
くはステージ制御装置19内の演算部30)では、主制
御装置28からの指示に応じてレチクルステージRST
の位置情報に基づいて、レチクルステージ駆動系29を
介してレチクルステージRSTを駆動する。The position information of the reticle stage RST from the reticle interferometer 21 is used as the stage position processing system 61 in the stage controller 19 and the main controller 28 via this.
Sent to. Then, in the stage control device 19 (more specifically, the calculation unit 30 in the stage control device 19), the reticle stage RST is received in response to an instruction from the main control device 28.
The reticle stage RST is driven via the reticle stage drive system 29 based on the position information of.
【0057】前記レチクルRは、一例として、ガラス基
板の中央部にパターン領域が形成され、パターン領域の
X軸方向の両側には、少なくとも1対のレチクルアライ
メントマーク(いずれも図示省略)が形成されている。As an example of the reticle R, a pattern region is formed in the center of a glass substrate, and at least one pair of reticle alignment marks (neither is shown) are formed on both sides of the pattern region in the X-axis direction. ing.
【0058】前記投影光学系PLは、レチクルステージ
RSTの図1における下方に、その光軸AXの方向がX
Y面に直交するZ軸方向となるように配置されている。
この投影光学系PLとしては、例えば両側テレセントリ
ックで所定の縮小倍率(例えば1/4又は1/5)を有
する屈折光学系が使用されている。このため、照明系I
OPからの照明光ILによってレチクルRの照明領域I
ARが照明されると、その照明領域IARは、投影光学
系PLを介してウエハW上に投影され、レチクルR上の
照明領域IARに共役なスリット状の投影領域、すなわ
ちウエハW上の照明領域(以下、前記照明領域IARと
の識別のため「露光領域」と呼ぶ)IAが形成される。
ウエハWはレチクルRとは倒立結像関係にあるため、ウ
エハW上の前記露光領域IA部分には、照明領域IAR
内のレチクルRのパターンの縮小像(部分倒立像)が形
成される。In the projection optical system PL, the direction of the optical axis AX is X below the reticle stage RST in FIG.
It is arranged so as to be in the Z-axis direction orthogonal to the Y-plane.
As the projection optical system PL, for example, a birefringent telecentric dioptric system having a predetermined reduction magnification (for example, 1/4 or 1/5) is used. Therefore, the illumination system I
Illumination area I of the reticle R by the illumination light IL from OP
When the AR is illuminated, the illumination area IAR is projected onto the wafer W via the projection optical system PL and has a slit-shaped projection area conjugate with the illumination area IAR on the reticle R, that is, the illumination area on the wafer W. An IA (hereinafter referred to as an “exposure area” for distinguishing from the illumination area IAR) is formed.
Since the wafer W has an inverted image formation relationship with the reticle R, the exposure area IA on the wafer W has an illumination area IAR.
A reduced image (partial inverted image) of the pattern of the reticle R inside is formed.
【0059】前記ウエハステージWSTは、XYステー
ジ20と、該XYステージ20上に搭載された基板ステ
ージとしてのウエハテーブル18とを含んで構成されて
いる。The wafer stage WST includes an XY stage 20 and a wafer table 18 as a substrate stage mounted on the XY stage 20.
【0060】前記XYステージ20は、不図示のウエハ
ベースの上面の上方に不図示のエアベアリングによって
例えば数μm程度のクリアランスを介して浮上支持さ
れ、ウエハステージ駆動系22を構成する不図示のリニ
アモータ等によって走査方向であるY軸方向(図1にお
ける紙面内左右方向)及びこれに直交するX軸方向(図
1における紙面直交方向)に2次元駆動可能に構成され
ている。このXYステージ20上にウエハテーブル18
が搭載され、該ウエハテーブル18上には不図示ではあ
るがウエハWを真空吸着等により保持するウエハホルダ
が載置されている。The XY stage 20 is levitationally supported above the upper surface of a wafer base (not shown) by an air bearing (not shown) through a clearance of, for example, about several μm, and forms a wafer stage drive system 22 (not shown). It is configured to be two-dimensionally driven by a motor or the like in the Y-axis direction which is the scanning direction (the horizontal direction in the paper surface in FIG. 1) and the X-axis direction (the orthogonal direction in the paper surface in FIG. 1) orthogonal thereto. The wafer table 18 is placed on the XY stage 20.
Although not shown, a wafer holder for holding the wafer W by vacuum suction or the like is mounted on the wafer table 18.
【0061】ウエハテーブル18は、3つのZ位置駆動
部57(但し、紙面奥側のZ位置駆動部は不図示)によ
ってXYステージ20上に3点で支持されている。これ
らのZ位置駆動部57は、ウエハテーブル18下面のそ
れぞれの支持点を投影光学系PLの光軸方向(Z軸方
向)に独立して駆動する3つのアクチュエータ(例えば
ボイスコイルモータなど)71(但し、図1における紙
面奥側のアクチュエータ71は不図示)と、各アクチュ
エータ71によるZ軸方向の駆動量(基準位置からの変
位)を個別に検出する3つのエンコーダ73(但し、図
1における紙面奥側のエンコーダは不図示)とを含んで
構成されている。ここで、各エンコーダ73としては、
例えば光学式又は静電容量式等のリニアエンコーダが使
用されている。本実施形態では、上記アクチュエータ7
1によってウエハテーブル18を、光軸AX方向(Z軸
方向)及び光軸に直交する面(XY面)に対する傾斜方
向、すなわちX軸回りの回転方向であるθx方向、Y軸
回りの回転方向であるθy方向に駆動する駆動装置が構
成されている。また、各エンコーダ73の検出信号(出
力信号)は、主制御装置28及びこれを介してステージ
制御装置19内の演算部30に供給されるようになって
いる。The wafer table 18 is supported at three points on the XY stage 20 by three Z position driving units 57 (however, the Z position driving unit on the back side of the paper surface is not shown). These Z position drive units 57 independently drive three support points on the lower surface of the wafer table 18 in the optical axis direction (Z axis direction) of the projection optical system PL (for example, a voice coil motor) 71 ( However, the actuators 71 on the back side of the paper surface in FIG. 1 are not shown, and three encoders 73 for detecting the drive amount (displacement from the reference position) in the Z-axis direction by each actuator 71 (however, the paper surface in FIG. The encoder on the back side is configured to include (not shown). Here, as each encoder 73,
For example, an optical or capacitance type linear encoder is used. In the present embodiment, the actuator 7
1, the wafer table 18 is tilted with respect to the optical axis AX direction (Z axis direction) and the plane (XY plane) orthogonal to the optical axis, that is, in the θx direction that is the rotation direction around the X axis and the rotation direction around the Y axis. A drive device that drives in a certain θy direction is configured. The detection signal (output signal) of each encoder 73 is supplied to the main controller 28 and the arithmetic unit 30 in the stage controller 19 via the main controller 28.
【0062】また、ウエハテーブル18の上面には、移
動鏡24が設けられており、この移動鏡24にレーザビ
ームを投射して、その反射光を受光することにより、ウ
エハテーブル18のXY面内の位置を計測するウエハレ
ーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」という)26が移
動鏡24の反射面に対向して設けられている。なお、実
際には、移動鏡はX軸に直交する反射面を有するX移動
鏡と、Y軸に直交する反射面を有するY移動鏡とが設け
られ、これに対応してウエハ干渉計もX方向位置計測用
のXウエハ干渉計とY方向位置計測用のYウエハ干渉計
とが設けられているが、図1ではこれらが代表して移動
鏡24、ウエハ干渉計26として図示されている。な
お、例えば、ウエハテーブル18の端面を鏡面加工して
反射面(移動鏡24の反射面に相当)を形成しても良
い。また、Xウエハ干渉計及びYウエハ干渉計は測長軸
を複数有する多軸干渉計であり、ウエハテーブル18の
X、Y位置の他、回転(ヨーイング(Z軸回りの回転で
あるθz回転)、ピッチング(X軸回りの回転であるθ
x回転)、ローリング(Y軸回りの回転であるθy回
転))も計測可能となっている。従って、以下の説明で
はウエハ干渉計26によって、ウエハテーブル18の
X、Y、θz、θy、θxの5自由度方向の位置が計測
されるものとする。なお、このようにして計測されるX
座標及びY座標よりなる座標系(X,Y)を、以下では
ステージ座標系とも呼ぶ。A movable mirror 24 is provided on the upper surface of the wafer table 18. By projecting a laser beam onto the movable mirror 24 and receiving the reflected light, the movable mirror 24 is moved within the XY plane of the wafer table 18. A wafer laser interferometer (hereinafter, referred to as “wafer interferometer”) 26 for measuring the position of is provided so as to face the reflecting surface of the movable mirror 24. Actually, the movable mirror is provided with an X movable mirror having a reflective surface orthogonal to the X axis and a Y movable mirror having a reflective surface orthogonal to the Y axis. Correspondingly, the wafer interferometer also has an X movable mirror. Although an X-wafer interferometer for measuring the directional position and a Y-wafer interferometer for measuring the Y-direction position are provided, they are shown as a movable mirror 24 and a wafer interferometer 26 as a representative in FIG. Note that, for example, the end surface of the wafer table 18 may be mirror-finished to form a reflection surface (corresponding to the reflection surface of the movable mirror 24). The X-wafer interferometer and the Y-wafer interferometer are multi-axis interferometers having a plurality of length measuring axes, and rotate (yaw (θz rotation around Z axis)) in addition to the X and Y positions of the wafer table 18. , Pitching (θ that is rotation around the X axis
(x rotation) and rolling (θy rotation around the Y axis)) can be measured. Therefore, in the following description, it is assumed that the wafer interferometer 26 measures the position of the wafer table 18 in the five-degree-of-freedom directions of X, Y, θz, θy, and θx. Note that X measured in this way
The coordinate system (X, Y) composed of the coordinates and the Y coordinate is also referred to as a stage coordinate system below.
【0063】ウエハ干渉計26の計測値はステージ制御
装置19内のステージ位置処理系61及びこれを介して
主制御装置28に供給される。ステージ制御装置19で
は、主制御装置28からの指示に応じてウエハ干渉計2
6の計測値に基づいてウエハステージ駆動系22を介し
てXYステージ20を駆動することにより、ウエハテー
ブル18の位置制御が行われる。The measurement value of the wafer interferometer 26 is supplied to the stage position processing system 61 in the stage controller 19 and the main controller 28 via the stage position processing system 61. In the stage controller 19, the wafer interferometer 2 is operated in response to an instruction from the main controller 28.
The position control of the wafer table 18 is performed by driving the XY stage 20 via the wafer stage drive system 22 based on the measurement value of 6.
【0064】本実施形態では、主制御装置28によって
オン・オフが制御される光源を有し、投影光学系PLの
結像面に向けて多数のピンホール又はスリットの像を形
成するための結像光束を、光軸AXに対して斜め方向よ
り照射する照射系50aと、それらの結像光束のウエハ
W表面での反射光束を受光する受光系50bとから成る
斜入射方式の多点焦点位置検出系が設けられている。な
お、本実施形態の多点焦点位置検出系(50a、50
b)と同様の多点焦点位置検出系の詳細な構成は、例え
ば特開平6−283403号公報等に開示されている。The present embodiment has a light source whose on / off is controlled by the main controller 28, and forms a plurality of pinhole or slit images toward the image forming plane of the projection optical system PL. An oblique incidence multi-point focal position including an irradiation system 50a for irradiating an image light beam from an oblique direction with respect to the optical axis AX and a light receiving system 50b for receiving a reflected light beam of those image forming light beams on the surface of the wafer W. A detection system is provided. In addition, the multi-point focal position detection system (50a, 50
The detailed configuration of the multipoint focal position detection system similar to that of b) is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403.
【0065】本実施形態では、一例として多点焦点位置
検出系を構成する照射系50aの内部に7行7列のマト
リックス状の配置でスリット状の開口パターンが形成さ
れたパターン板が設けられており、各開口パターンから
射出される結像光束はウエハWの面上で、図2に示され
るように、7行7列のマトリックス状配置のスリット像
S11〜S77としてそれぞれ結像する。そして、これら4
9個のスリット像S11〜S77からの反射光束を個別に受
光可能な7×7(=49)個の受光素子が受光系50b
内に設けられている。このように、スリット像S11〜S
77と受光素子とは1:1で対応しているので、以下では
スリット像S11〜S77をフォーカスセンサS11〜S77と
も呼ぶ。In this embodiment, as an example, a pattern plate in which slit-shaped opening patterns are formed in a matrix arrangement of 7 rows and 7 columns is provided inside the irradiation system 50a which constitutes the multipoint focal position detection system. The imaging light flux emitted from each aperture pattern is imaged on the surface of the wafer W as slit images S 11 to S 77 arranged in a matrix of 7 rows and 7 columns as shown in FIG. And these 4
The 7 × 7 (= 49) light receiving elements capable of individually receiving the reflected light beams from the nine slit images S 11 to S 77 are the light receiving system 50b.
It is provided inside. In this way, the slit images S 11 to S
Since 77 and the light receiving element correspond to each other at a ratio of 1: 1, the slit images S 11 to S 77 are also referred to as focus sensors S 11 to S 77 below.
【0066】図2において、露光領域IA内部に3行7
列のマトリックス状に配置された3×7(=21)個の
フォーカスセンサS31〜S57は、ウエハWのフォーカス
・レベリング制御に用いられる追従センサである。ま
た、露光領域IAの走査方向の一側と他側にそれぞれ2
行7列のマトリックス状に配置された、合計4×7(=
28)個のフォーカスセンサS11〜S17、S21〜S27及
びS61〜S67、S71〜S 77、は、いわゆる先読みセンサ
である。以下においては、フォーカスセンサS31〜S57
を追従センサとも呼び、フォーカスセンサS11〜S17、
S21〜S27及びS 61〜S67、S71〜S77を先読みセンサ
とも呼ぶものとする。In FIG. 2, 3 lines 7 are formed inside the exposure area IA.
3 × 7 (= 21) pieces arranged in a matrix of rows
Focus sensor S31~ S57Is the focus of the wafer W
-A follow-up sensor used for leveling control. Well
In addition, the exposure area IA is 2 on each side of the scanning direction.
A total of 4 × 7 (=
28) Number of focus sensors S11~ S17, Stwenty one~ S27Over
And S61~ S67, S71~ S 77, Is a so-called read-ahead sensor
Is. In the following, the focus sensor S31~ S57
Is also called a tracking sensor, and the focus sensor S11~ S17,
Stwenty one~ S27And S 61~ S67, S71~ S77Prefetch sensor
Shall also be called.
【0067】各フォーカスセンサSの出力、すなわち受
光素子からの光電変換信号が主制御装置28にメインA
F処理系62(選択回路及び信号処理回路等を含む)を
介して供給されるようになっている。この場合、信号処
理回路は9チャネルの信号出力回路を有しており、主制
御装置28は、49個のフォーカスセンサSのうちから
最大9個のフォーカスセンサSを選択して、それぞれの
フォーカスセンサSの出力に基づいて各スリット像の結
像点におけるデフォーカス量を算出するとともに、該デ
フォーカス量に基づいてウエハテーブル18の位置を制
御するための制御信号をステージ制御装置19の演算部
30に出力する。The output of each focus sensor S, that is, the photoelectric conversion signal from the light receiving element is sent to the main controller 28 by the main A.
It is supplied via the F processing system 62 (including a selection circuit and a signal processing circuit). In this case, the signal processing circuit has a 9-channel signal output circuit, and the main controller 28 selects a maximum of 9 focus sensors S from the 49 focus sensors S, and selects each focus sensor. The defocus amount at the image formation point of each slit image is calculated based on the output of S, and a control signal for controlling the position of the wafer table 18 is calculated based on the defocus amount. Output to.
【0068】ここで、露光領域IA及びフォーカスセン
サ群がウエハWに対して−Y方向に相対走査される、す
なわちウエハWが+Y方向に走査されるプラススキャン
の場合には、主制御装置28では、図3(A)に示され
るように、露光領域IA内の第2行目(全体の第4行
目)に位置するフォーカスセンサS41,S44,S47及び
露光領域IA内の第3行目(全体の第5行目)に位置す
るフォーカスセンサS51,S54,S57の合計6個の追従
センサ、並びに露光領域IAのスキャン方向前方の第1
行目(全体の第7行目)に位置する先読みセンサS71,
S74,S77(図3(A)中に点線丸印にて示されてい
る)及び露光領域IAのスキャン方向前方の第2行目
(全体の第6行目)に位置する先読みセンサS61,
S64,S67(図3(A)中に実線丸印にて示されてい
る)のいずれかの3つの先読みセンサの合計9個のフォ
ーカスセンサを選択する。Here, when the exposure area IA and the focus sensor group are relatively scanned with respect to the wafer W in the −Y direction, that is, the wafer W is scanned in the + Y direction, that is, the plus scan, the main controller 28 determines As shown in FIG. 3A, the focus sensors S 41 , S 44 , and S 47 located on the second row (the entire fourth row) in the exposure area IA and the third sensor in the exposure area IA. A total of six follow-up sensors of focus sensors S 51 , S 54 , and S 57 located on the row (the fifth row of the whole), and the first front sensor in the scanning direction of the exposure area IA.
Look-ahead sensor S 71 located on the line (the 7th line of the whole),
S74 , S77 (indicated by a dotted circle in FIG. 3A) and the pre-reading sensor S located on the second line (the sixth line of the whole) in front of the exposure area IA in the scanning direction. 61 ,
A total of nine focus sensors of three look-ahead sensors S64 and S67 (shown by solid circles in FIG. 3A) are selected.
【0069】一方、露光領域IA及びフォーカスセンサ
群がウエハWに対して+Y方向に相対走査される、すな
わちウエハWが−Y方向に走査されるマイナススキャン
の場合には、主制御装置28では、図3(B)に示され
るように、露光領域IA内の第1行目(全体の第3行
目)に位置するフォーカスセンサS31,S34,S37及び
露光領域IA内の第2行目(全体の第4行目)に位置す
るフォーカスセンサS41,S44,S47の合計6つの追従
センサ、並びに露光領域IAのスキャン方向前方の第1
行目(全体の第1行目)に位置する先読みセンサS11,
S14,S17(図3(B)に点線丸印にて示されている)
及び露光領域IAのスキャン方向前方の第2行目(全体
の第2行目)に位置する先読みセンサS21,S24,S27
(図3(B)に実線丸印にて示されている)のいずれか
の3つの先読みセンサの合計9個のフォーカスセンサを
選択する。On the other hand, in the case of the minus scan in which the exposure area IA and the focus sensor group are relatively scanned with respect to the wafer W in the + Y direction, that is, the wafer W is scanned in the −Y direction, the main controller 28 operates as follows. As shown in FIG. 3B, the focus sensors S 31 , S 34 , and S 37 located on the first row (the third row of the whole) in the exposure area IA and the second row in the exposure area IA. A total of six tracking sensors S 41 , S 44 , and S 47 located in the eye (the fourth row of the whole), and the first front sensor in the scanning direction of the exposure area IA.
The look-ahead sensor S 11 , which is located in the line (first line of the whole),
S 14 , S 17 (indicated by a dotted circle in FIG. 3B)
And the pre-reading sensors S 21 , S 24 , S 27 located on the second line (the second line of the whole) ahead of the exposure area IA in the scanning direction.
A total of nine focus sensors of any of the three look-ahead sensors (shown by solid line circles in FIG. 3B) are selected.
【0070】なお、露光領域に対しスキャン方向の前方
に位置する2行の先読みセンサのいずれを用いるかの判
断基準については、後述する。また、選択されるフォー
カスセンサとしては、図3(A),図3(B)に示され
るような場合に限らず、例えば、スキャン方向がいずれ
の場合であっても、露光領域IA内のセンサとしてフォ
ーカスセンサS31,S34,S37、S51,S54、S57を用
いる(選択する)こととしても良い。また、選択される
フォーカスセンサの数も9個に限られるものではなく、
例えば12個であっても良い。The criteria for judging which of the two read-ahead sensors located forward of the exposure area in the scanning direction is used will be described later. Further, the focus sensor to be selected is not limited to the case shown in FIGS. 3A and 3B. Alternatively, the focus sensors S 31 , S 34 , S 37 , S 51 , S 54 , and S 57 may be used (selected). Also, the number of focus sensors selected is not limited to nine,
For example, it may be twelve.
【0071】図1に戻り、ステージ制御装置19は、主
制御装置28からの制御信号とエンコーダの検出信号と
に基づいて、デフォーカス量が極力小さくなるように、
ウエハテーブル18のZ軸方向への移動、及びXY面に
対する傾斜(すなわち、ピッチング(X軸回りの回転で
あるθx回転),ローリング(Y軸回りの回転であるθ
y回転))を制御するための駆動信号を算出する演算部
30と、干渉計21、26の計測値に基づいてレチクル
ステージRST、ウエハステージWSTの位置情報をそ
れぞれ算出して主制御装置28に供給するステージ位置
処理系61とを備えている。Returning to FIG. 1, the stage controller 19 uses the control signal from the main controller 28 and the detection signal of the encoder so that the defocus amount becomes as small as possible.
Movement of the wafer table 18 in the Z-axis direction and inclination with respect to the XY plane (that is, pitching (θx rotation that is rotation around the X axis), rolling (θ that is rotation around the Y axis).
y rotation)), and a calculation unit 30 for calculating a drive signal for controlling the rotation of the reticle stage RST and wafer stage WST based on the measurement values of the interferometers 21 and 26. And a stage position processing system 61 for supplying.
【0072】演算部30は、図4に示されるように、主
制御装置28からの制御信号Id及びエンコーダの出力
信号(検出信号)Ieを入力して、Z軸方向の位置(Z
位置)、ローリング量及びピッチング量のエンコーダ目
標値をそれぞれ算出する減算器を有する入力部31と、
該入力部31からのZ位置のエンコーダ目標値(Zenc
targ)を入力信号(動作信号)として動作し、ウエハテ
ーブル18のZ軸方向位置のエンコーダ制御目標値Dz
を算出するZ算出部32と、入力部31からのローリン
グ量のエンコーダ目標値(Renctarg)を入力信号(動
作信号)として動作し、ウエハテーブル18のローリン
グ量のエンコーダ制御目標値Drを算出するローリング
算出部33と、入力部31からのピッチング量のエンコ
ーダ目標値(Penctarg)を入力信号(動作信号)とし
て動作し、ウエハテーブル18のピッチング量のエンコ
ーダ制御目標値Dpを算出するピッチング算出部34
と、算出部32〜34での算出結果に基づいてウエハテ
ーブル18を制御する駆動信号を求め、ウエハステージ
駆動系22に出力する駆動信号作成部35とを含んで構
成されている。As shown in FIG. 4, the arithmetic unit 30 inputs the control signal Id from the main controller 28 and the output signal (detection signal) Ie of the encoder and inputs the position (Z) in the Z-axis direction.
Position), an input unit 31 having subtractors for calculating encoder target values of the rolling amount and the pitching amount, respectively,
The Z position encoder target value (Zenc
targ ) as an input signal (operation signal), and an encoder control target value D z of the position of the wafer table 18 in the Z-axis direction.
Calculating a Z calculation unit 32 which calculates and operates the encoder target value of the rolling amount from the input unit 31 (Renc targ) as an input signal (operation signal), the encoder control target value D r of the rolling amount of the wafer table 18 pitching of calculating a rolling calculation unit 33 operates pitching amount of the encoder target value from the input unit 31 (Penc targ) as an input signal (operation signal), the pitching amount of the encoder control target value D p of the wafer table 18 Calculation unit 34
And a drive signal generation unit 35 that obtains a drive signal for controlling the wafer table 18 based on the calculation results of the calculation units 32-34 and outputs the drive signal to the wafer stage drive system 22.
【0073】ここで、Z算出部32は、次の(1)式で
表せる伝達関数(すなわち出力信号Dzのラプラス変換
の入力信号Zenctargのラプラス変換に対する比)を有
する系であるものとする。[0073] Here, Z calculator 32 is assumed to be a system with a transfer function expressed by the following equation (1) (i.e. the ratio of the Laplace transform of the input signal Zenc targ Laplace transform of the output signal Dz).
【0074】
Hz(s)=Az/(1+Tz・s) ……(1)
ここで、s=j・ω=j・2πf、Tz=1/(2π
fz)、j=√(−1)である。また、πは円周率、fz
はカットオフ周波数である。H z (s) = A z / (1 + T z · s) (1) where s = j · ω = j · 2πf and T z = 1 / (2π
f z ), j = √ (−1). Further, π is the circular constant, f z
Is the cutoff frequency.
【0075】すなわち、Z算出部32からは、D
z(s)=Hz(s)・Zenctarg(s)の逆ラプラス変換
に相当する出力信号Dzが駆動信号作成部35に出力さ
れる。That is, from the Z calculation section 32, D
z (s) = H z ( s) · Zenc output signal D z which corresponds to the inverse Laplace transform of targ (s) is output to the drive signal generator 35.
【0076】図5(A)には、上記のZ算出部32のボ
ーデ線図(ゲイン線図)が簡略化して示されている。こ
の図5(A)は、カットオフ周波数fz以上の周波数で
変化する入力信号に対しては、Z算出部32での処理が
追随できないことを意味している。FIG. 5A shows a simplified Bode diagram (gain diagram) of the Z calculating section 32. This FIG. 5A means that the processing in the Z calculation unit 32 cannot follow an input signal that changes at a frequency equal to or higher than the cutoff frequency f z .
【0077】同様に、ローリング算出部33は、次の
(2)式で表せる伝達関数(すなわち出力信号Drのラ
プラス変換の入力信号Renctargのラプラス変換に対す
る比)を有する系であるものとする。[0077] Similarly, the rolling calculating unit 33 is assumed to be a system with a transfer function represented by the following formula (2) (i.e. ratio of the Laplace transform of the input signal Renc targ Laplace transform of the output signal D r) .
【0078】
Hr(s)=Ar/(1+Tr・s) ……(2)
ここで、Tr=1/(2πfr)、frはカットオフ周波
数である。[0078] H r (s) = A r / (1 + T r · s) ...... (2) where, T r = 1 / (2πf r), is f r is the cut-off frequency.
【0079】すなわち、ローリング算出部32からは、
Dr(s)=Hr(s)・Renctarg(s)の逆ラプラス変
換に相当する出力信号Drが駆動信号作成部35に出力
される。That is, from the rolling calculation unit 32,
D r (s) = H r (s) · Renc output signal D r corresponding to the inverse Laplace transform of targ (s) is output to the drive signal generator 35.
【0080】ここで、本実施形態では、ローリング算出
部32は、例えば所定時間t前の入力値と現在の入力値
との差を、K倍して出力する微分フィルタを含んで構成
されており、この係数Kが2段階に設定可能になってい
る。すなわち、この係数Kの設定により、図5(B)及
び図5(C)にそれぞれ示されるようなボーデ線図(ゲ
イン線図)で表される、2種類の周波数応答特性の設定
が可能となっている。Here, in this embodiment, the rolling calculation unit 32 is configured to include, for example, a differential filter that outputs the difference between the input value before the predetermined time t and the current input value by K times and outputs. The coefficient K can be set in two steps. That is, by setting the coefficient K, it is possible to set two types of frequency response characteristics represented by Bode diagrams (gain diagrams) as shown in FIGS. 5B and 5C, respectively. Has become.
【0081】これら図5(B)及び図5(C)に示され
る、2種類のカットオフ周波数fr H、fr L(fr H>
fr L)は、次のようにして設定される。すなわち、主
制御装置28では、露光対象のショット領域(以下、
「露光対象領域」という)がいわゆる完全ショット領域
である場合にはカットオフ周波数がfr Hとなるような
係数K1を設定し、露光対象領域がいわゆる欠けショッ
ト領域である場合には、カットオフ周波数がfr Lとな
るような係数K2を設定する。本実施形態では、カット
オフ周波数Fr Lは、カットオフ周波数Fr Hの約1/5〜
約1/2程度に設定される。These are shown in FIGS. 5 (B) and 5 (C).
Two types of cutoff frequency fr H, Fr L(Fr H>
fr L) Is set as follows. That is, the main
In the control device 28, the shot area to be exposed (hereinafter,
The "exposure target area" is the so-called complete shot area.
If the cutoff frequency is fr HSuch that
Coefficient K1The exposure target area
If the cut-off frequency is fr LTona
Coefficient K2To set. In this embodiment, the cut
Off frequency Fr LIs the cutoff frequency Fr HAbout 1/5
It is set to about 1/2.
【0082】同様に、ピッチング算出部34は、次の
(3)式で表せる伝達関数(すなわち出力信号Dpのラ
プラス変換の入力信号Penctargのラプラス変換に対す
る比)を有する系であるものとする。[0082] Similarly, the pitching calculator 34 is assumed to be a system with a transfer function expressed by the following equation (3) (i.e. the ratio of the Laplace transform of the input signal Penc targ Laplace transform of the output signal D p) .
【0083】
Hp(s)=Ap/(1+Tp・s) ……(3)
ここで、Tp=1/(2πfp)、fpはカットオフ周波
数である。H p (s) = A p / (1 + T p · s) (3) Here, T p = 1 / (2πf p ), and f p is a cutoff frequency.
【0084】すなわち、ピッチング算出部34からは、
Dp(s)=Hp(s)・Penctarg(s)の逆ラプラス変
換に相当する出力信号Dpが駆動信号作成部35に出力
される。That is, from the pitching calculation section 34,
D p (s) = H p (s) · Penc output signal D p which corresponds to the inverse Laplace transform of targ (s) is output to the drive signal generator 35.
【0085】この場合のボーデ線図は、不図示である
が、図5(A)と同様の周波数応答特性が得られる。Although the Bode diagram in this case is not shown, the same frequency response characteristic as in FIG. 5A can be obtained.
【0086】主制御装置28は、CPU(中央演算処理
装置)、メモリ(ROM、RAM)、各種インタフェー
ス等からなるいわゆるマイクロコンピュータ(又はワー
クステーション)を含んで構成され、露光動作が的確に
行われるように、例えば、レチクルRとウエハWの同期
走査、ウエハWのステッピング、露光タイミング等を統
括して制御する。The main controller 28 includes a so-called microcomputer (or workstation) including a CPU (central processing unit), a memory (ROM, RAM), various interfaces, etc., and the exposure operation is accurately performed. As described above, for example, the synchronous scanning of the reticle R and the wafer W, the stepping of the wafer W, the exposure timing, etc. are centrally controlled.
【0087】次に、前述のようにして構成された露光装
置100による露光処理動作について、図6のフローチ
ャートを用いて説明する。図6のフローチャートは、主
制御装置28内のCPUの処理アルゴリズムを簡略化し
て示すものである。Next, the exposure processing operation of the exposure apparatus 100 configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart of FIG. 6 shows a simplified processing algorithm of the CPU in the main controller 28.
【0088】ここでは、所定枚数、例えば1ロット(例
えば25枚又は50枚)のウエハW上に、一例として第
2層目以降の層のパターンを転写する場合について説明
する。前提として、各ウエハW上には、前層までの露光
により、例えばアライメントマークを含む回路パターン
が転写された複数のショット領域がすでに形成されてい
るものとする。また、レジストの感度に応じた目標露光
量、照明条件その他の露光条件の設定は、プロセスプロ
グラムファイルと呼ばれる露光条件の設定ファイルに従
って、行われているものとする。また、このプロセスプ
ログラムファイルの中には、ショットサイズ、露光順序
(各ショット領域のスキャン方向を含む)、各ショット
領域のウエハ上の配置などを含む、ショットマップが、
含まれている。このショットマップは、プロセスプログ
ラムファイルの読み込みと同時に、主制御装置28のR
AM内に格納されている。図7には、ここで用いられ
る、ショットマップが示されている。Here, a case will be described in which the patterns of the second and subsequent layers are transferred onto a predetermined number of wafers W, for example, one lot (for example, 25 or 50 wafers), as an example. As a premise, it is assumed that a plurality of shot areas to which a circuit pattern including alignment marks is transferred are already formed on each wafer W by exposure up to the previous layer. Further, it is assumed that the target exposure amount, the illumination condition and other exposure conditions are set according to the sensitivity of the resist according to an exposure condition setting file called a process program file. In addition, in this process program file, a shot map including shot size, exposure order (including the scanning direction of each shot area), arrangement of each shot area on the wafer, and the like,
include. This shot map is read by the R of the main controller 28 at the same time when the process program file is read.
It is stored in AM. FIG. 7 shows a shot map used here.
【0089】まず、図6のステップ401において、不
図示のレチクルローダを用いてレチクルステージRST
上にプロセスプログラムファイルで指定されたレチクル
Rをロードする。ここでは、一例として、レチクルRに
は第n層目(nは2以上の整数)用のパターンが形成さ
れているものとする。First, at step 401 in FIG. 6, a reticle stage RST is performed using a reticle loader (not shown).
Load the reticle R specified in the process program file on top. Here, as an example, it is assumed that the reticle R is formed with a pattern for the nth layer (n is an integer of 2 or more).
【0090】次のステップ403では、レチクルアライ
メント及び不図示のウエハアライメント系のベースライ
ン計測を行う。このステップ403の処理は、例えば、
不図示のレチクルアライメント顕微鏡により投影光学系
PLを介して少なくとも一対のレチクルアライメントマ
ークとこれに対応してウエハテーブル18上に設けられ
た不図示の基準板の表面に形成されている少なくとも一
対の基準マークとの相対位置(第1の相対位置関係)を
検出する。そして、その検出結果と、そのときのレチク
ル干渉計21及びレーザ干渉計26の測定値とから、レ
チクル干渉計21の測長軸によって規定されるレチクル
ステージ座標系と、レーザ干渉計26の測長軸によって
規定されるウエハステージ座標系との関係を求める。す
なわち、このようにして、レチクルアライメントを行な
う。また、レチクルアライメント後、XYステージ20
を設計上のベースライン距離だけ移動して、ウエハアラ
イメント系の検出中心と、基準板上のベースライン計測
用の基準マークとの相対位置(第2の相対位置関係)を
検出し、前記第1の相対位置関係と第2の相対位置関係
との検出結果と、それぞれの検出時の干渉計26、21
の計測結果と、上記設計上のベースライン距離とに基づ
いて、レチクルパターンの投影中心とウエハアライメン
ト系の検出中心との距離(相対位置関係)、すなわちベ
ースライン量を求める。At the next step 403, reticle alignment and baseline measurement of a wafer alignment system (not shown) are performed. The process of this step 403 is, for example,
At least one pair of reticle alignment marks and at least one pair of references formed on the surface of a reference plate (not shown) provided on the wafer table 18 corresponding to the reticle alignment marks by a reticle alignment microscope (not shown) via the projection optical system PL. The relative position (first relative positional relationship) with the mark is detected. Then, based on the detection result and the measured values of the reticle interferometer 21 and the laser interferometer 26 at that time, the reticle stage coordinate system defined by the length measurement axis of the reticle interferometer 21 and the length measurement of the laser interferometer 26. Find the relationship with the wafer stage coordinate system defined by the axes. That is, reticle alignment is performed in this manner. After the reticle alignment, the XY stage 20
By a designed baseline distance to detect the relative position (second relative positional relationship) between the detection center of the wafer alignment system and the reference mark for baseline measurement on the reference plate. Detection results of the relative positional relationship between the interferometers 26 and 21 and the relative positional relationship of the second relative positional relationship
On the basis of the measurement result and the designed baseline distance, the distance (relative positional relationship) between the projection center of the reticle pattern and the detection center of the wafer alignment system, that is, the baseline amount is obtained.
【0091】次のステップ405では、不図示のウエハ
搬送系を用いてウエハテーブル18上で、ウエハ交換を
行う。なお、ウエハテーブル18上にウエハがない場合
には、ウエハテーブル上に単にウエハがロードされる。
ここでは、ロットの先頭のウエハWがウエハテーブル1
8上にロードされる。At the next step 405, the wafer is exchanged on the wafer table 18 using a wafer transfer system (not shown). When there is no wafer on the wafer table 18, the wafer is simply loaded on the wafer table.
Here, the first wafer W in the lot is the wafer table 1
Loaded on 8.
【0092】次のステップ407では、ステップ405
でウエハテーブル18上にロードされたウエハWに対し
てウエハアライメントが行われる。ウエハアライメント
としては、例えば特開昭61−44429号公報などに
詳細に開示されるEGA(エンハンスト・グローバル・
アライメント)方式のウエハアライメントが行われる。
このウエハアライメントの結果、ウエハW上の全てのシ
ョット領域のステージ座標系上における配列座標が求め
られる。In the next step 407, step 405
Then, wafer alignment is performed on the wafer W loaded on the wafer table 18. As the wafer alignment, for example, EGA (Enhanced Global
(Alignment) type wafer alignment is performed.
As a result of this wafer alignment, array coordinates on the stage coordinate system of all shot areas on the wafer W are obtained.
【0093】ステップ409では、露光対象となるショ
ット領域の番号を示すカウンタ(カウンタkとする)に
1をセットし、第1番目のショット領域(ファーストシ
ョット領域)を露光対象領域とする。In step 409, a counter (counter k) indicating the number of the shot area to be exposed is set to 1 and the first shot area (first shot area) is set to the exposure area.
【0094】次のステップ410では、ウエハアライメ
ントの結果に基づいてステージ制御装置19に対し、露
光対象領域であるk番目のショット領域(この場合ファ
ーストショット領域SA1)の露光のための加速開始位
置への移動を指示する。これにより、ステージ制御装置
19によって、ウエハW上のk番目のショット領域の露
光のための加速開始位置へ向けてウエハステージ駆動系
22を介してXYステージ20(ウエハW)の移動が開
始される。また、これと同時に、ステージ制御装置19
によってレチクルステージ駆動系29を介してレチクル
ステージRSTも加速開始位置へ向けて移動が開始され
る。In the next step 410, the acceleration start position for the exposure of the kth shot area (first shot area SA 1 in this case) which is the exposure target area is set to the stage controller 19 based on the result of the wafer alignment. To move to. As a result, the stage controller 19 starts moving the XY stage 20 (wafer W) via the wafer stage drive system 22 toward the acceleration start position for exposure of the kth shot area on the wafer W. . At the same time, the stage control device 19
Thus, the reticle stage RST also starts moving toward the acceleration start position via the reticle stage drive system 29.
【0095】次のステップ411では、主制御装置28
内のRAMに格納されている図7に示されるショットマ
ップを参照して、k番目のショット領域(この場合、フ
ァーストショット領域SA1)がウエハW上の周辺に位
置するショット領域で、かつ外内ショットであるか否か
を判断する。ここでは、図7のショットマップから明ら
かなように、第1番目のショット領域SA1は、ウエハ
Wの周辺に位置する外内ショットであるので、ここでの
判断は肯定され、ステップ413に進む。In the next step 411, the main controller 28
Referring to the shot map shown in FIG. 7 stored in the internal RAM, the k-th shot area (in this case, the first shot area SA 1 ) is a shot area located on the periphery of the wafer W and is outside the shot area. It is determined whether the shot is an inner shot. Here, as is clear from the shot map of FIG. 7, the first shot area SA 1 is an outer / inner shot located around the wafer W, so the determination here is affirmative, and the routine proceeds to step 413. .
【0096】ステップ413では、k番目のショット領
域(この場合は、ファーストショット領域SA1)を露
光する際のウエハの走査方向(プラススキャン又はマイ
ナススキャン)を考慮して、先読みセンサとして図3
(A)に示される露光領域IAから離れた行(この場合
第7行目)の先読みセンサS71、S74、S77を選択す
る。すなわち、このショット領域SA1の露光の際に用
いられるフォーカスセンサとして、図8(A)に○印に
て示される、9個のフォーカスセンサ(S41,S44,S
47,S51,S54,S57,S71,S74,S77)が選択され
ることとなる。In step 413, considering the scanning direction (plus scan or minus scan) of the wafer when exposing the kth shot area (in this case, the first shot area SA 1 ), the pre-reading sensor shown in FIG.
The pre-reading sensors S 71 , S 74 , and S 77 of the row (the seventh row in this case) away from the exposure area IA shown in (A) are selected. That is, nine focus sensors (S 41 , S 44 , S) shown by circles in FIG. 8A are used as the focus sensors used in the exposure of the shot area SA 1 .
47 , S51 , S54 , S57 , S71 , S74 , S77 ) will be selected.
【0097】次のステップ417では、前述のショット
マップを参照し、露光対象のショット領域(この場合
は、ファーストショット領域SA1)が欠けショット領
域であるか否かを判断する。この場合、図7から分かる
ように、ファーストショット領域SA1は、その一部が
欠けた欠けショット領域であるため、ここでの判断は肯
定され、ステップ419に移行する。このステップ41
9では、ローリング算出部33におけるカットオフ周波
数を低周波側のカットオフ周波数fr Lに設定する。In the next step 417, it is determined whether or not the shot area to be exposed (first shot area SA 1 in this case) is a missing shot area by referring to the above-mentioned shot map. In this case, as can be seen from FIG. 7, since the first shot area SA 1 is a defective shot area in which a part thereof is defective, the determination here is affirmative, and the routine proceeds to step 419. This step 41
In 9, the rolling calculation unit 33 sets the cutoff frequency to the cutoff frequency f r L on the low frequency side.
【0098】なお、ここで言う「欠けショット領域」と
は、ウエハWの外縁によってショット領域が欠けている
場合であっても良いし、ウエハWの外縁から所定量だけ
内側に設定された後述する有効領域の外縁によってショ
ット領域が欠けている場合であっても良い。The "missing shot area" may be the case where the shot area is missing due to the outer edge of the wafer W, or it will be described later set inside the outer edge of the wafer W by a predetermined amount. The shot area may be missing due to the outer edge of the effective area.
【0099】次のステップ423では、k番目のショッ
ト領域(この場合、ファーストショット領域SA1)の
露光のための加速開始位置への移動が終了するのを待
つ。そして、XYステージ20及びレチクルステージR
STの移動が終了すると、ステップ425に進んで、k
番目のショット領域(この場合、ファーストショット領
域SA1)の露光動作を行う。具体的には、ステージ制
御装置19により、レチクル干渉計21及びウエハ干渉
計26の計測値がモニタされつつ、レチクルステージ駆
動系29、ウエハステージ駆動系22を介してレチクル
ステージRSTとXYステージ20とのY軸方向の相対
走査(同期移動)が開始され、ウエハW上のk番目のシ
ョット領域(この場合、ファーストショット領域S
A1)に対して走査露光方式でレチクルRの回路パター
ンが投影光学系PLを介して逐次転写される。In the next step 423, it waits until the movement of the k-th shot area (in this case, the first shot area SA 1 ) to the acceleration start position for exposure is completed. Then, the XY stage 20 and the reticle stage R
When the movement of ST is completed, the process proceeds to step 425, where k
The exposure operation of the second shot area (in this case, the first shot area SA 1 ) is performed. Specifically, while the measurement values of the reticle interferometer 21 and the wafer interferometer 26 are being monitored by the stage controller 19, the reticle stage RST and the XY stage 20 are connected via the reticle stage drive system 29 and the wafer stage drive system 22. Relative scanning (synchronous movement) in the Y-axis direction is started, and the k-th shot area on the wafer W (in this case, the first shot area S
The circuit pattern of the reticle R is sequentially transferred to A 1 ) by the scanning exposure method via the projection optical system PL.
【0100】上記の走査露光中、ウエハW表面の照明光
の照射領域(露光領域IA)部分が投影光学系PLの結
像面に実質的に一致した(結像面の焦点深度の範囲内に
収まる)状態で露光が行われる必要があるため、前述し
た多点焦点位置検出系(50a、50b)の出力に基づ
くウエハWのフォーカス・レベリング制御が実行され
る。During the above scanning exposure, the illumination light irradiation area (exposure area IA) on the surface of the wafer W substantially coincides with the image plane of the projection optical system PL (within the range of the depth of focus of the image plane). Since it is necessary to perform the exposure in a (contained) state, the focus / leveling control of the wafer W is executed based on the output of the multipoint focal position detection system (50a, 50b) described above.
【0101】ここで、ファーストショット領域SA1に
対する露光を行う際のフォーカス・レベリング制御(ウ
エハの面位置制御)について、図8(A)〜図10
(C)に基づいて詳述する。これらの図において、白丸
は選択されたフォーカスセンサであって制御に用いられ
ていないものを示し、黒丸は選択されたフォーカスセン
サであって制御に使用中のものを示す。また、符号EE
は、ウエハWの有効領域外縁を示す。ここで、ウエハW
の有効領域とは、ウエハWのエッジリンス幅+数mm程
度のマージンで設定されるDisable Range の内部(ウエ
ハ周辺部に通常設けられるパターン禁止帯の内部とほぼ
一致)を意味するものとする。また、実際には、露光領
域IA及び選択されたフォーカスセンサ群が固定で、ウ
エハWが移動するのであるが、以下においては、説明の
便宜上、露光領域IA及び選択されたフォーカスセンサ
群が移動するものとして説明を行う。従って、図中にも
スキャン方向がこれに従って示されている。Focus / leveling control (wafer surface position control) when performing exposure on the first shot area SA 1 will be described with reference to FIGS.
A detailed description will be given based on (C). In these figures, a white circle indicates a selected focus sensor that is not used for control, and a black circle indicates a selected focus sensor that is being used for control. Also, the symbol EE
Indicates the outer edge of the effective area of the wafer W. Where wafer W
The effective area of (1) means the inside of the Disable Range set with a margin of the edge rinse width of the wafer W + several millimeters (substantially coincides with the inside of the pattern forbidden band normally provided in the peripheral portion of the wafer). Further, in reality, the exposure area IA and the selected focus sensor group are fixed, and the wafer W moves. However, in the following, for convenience of description, the exposure area IA and the selected focus sensor group move. It will be described as a thing. Therefore, the scanning direction is also shown accordingly in the figure.
【0102】a. まず、レチクルステージRSTとX
Yステージ20とのY軸方向の相対走査が開始され、こ
の相対走査の開始から所定時間後に、図8(A)に示さ
れるように、先読みセンサS71がウエハWの有効領域内
に掛かると、主制御装置28では、その先読みセンサS
71に対応するフォーカス信号FSに基づくウエハW表面
のZ位置の情報(ウエハW表面と投影光学系PLの像面
との距離の情報(以下、適宜「フォーカスセンサ(又
は、追従センサあるいは先読みセンサ)の検出結果」と
いう))に基づいてステージ制御装置19及びウエハス
テージ駆動系22を介してウエハテーブル18をZ軸方
向にオープン制御にて駆動する。かかるオープン制御
は、先読みセンサS71の検出結果と前述の3つのZ位置
駆動部73をそれぞれ構成するエンコーダ73(以下、
適宜「駆動系エンコーダ73」と総称する)の出力値と
に基づいて目標値を計算し、この値をホールドして、こ
の駆動系エンコーダ73の値が目標値に至るまで、ウエ
ハテーブル18をZ軸方向にエンコーダ・サーボ(エン
コーダを用いたサーボ制御)にて駆動することにより行
われる。従って、このウエハテーブル18のZ駆動制御
は、厳密な意味でのオープン制御ではないが、ウエハW
表面のZ位置情報を直接的に検出する多点焦点位置検出
系(50a、50b)の検出結果に基づくクローズド制
御(エンコーダ・クローズド・ループ制御)とは異なり
目標値を逐次更新しないので、かかる意味においてオー
プン制御なる用語を用いている。以下においても、上記
の目標値をホールドして行なわれるエンコーダ・サーボ
制御を適宜「オープン制御」と呼ぶ。これにより、ウエ
ハステージ駆動系22の配下にある3つのZ位置駆動部
57を構成するアクチュエータ71によってウエハテー
ブル18が+Z方向又は−Z方向に駆動され、ウエハW
表面が投影光学系PLの像面の近似平面の近傍に設定さ
れる。A. First, reticle stage RST and X
When relative scanning with the Y stage 20 in the Y-axis direction is started, and when the pre-reading sensor S 71 falls within the effective area of the wafer W as shown in FIG. In the main controller 28, the read-ahead sensor S
Information on the Z position on the surface of the wafer W based on the focus signal FS corresponding to 71 (information on the distance between the surface of the wafer W and the image plane of the projection optical system PL (hereinafter, referred to as “focus sensor (or follow-up sensor or pre-read sensor) as appropriate) The detection result of “)”)) is used to drive the wafer table 18 in the Z-axis direction by open control via the stage controller 19 and the wafer stage drive system 22. The open control is performed by the detection result of the prefetch sensor S 71 and the encoders 73 (hereinafter, referred to as the three Z position driving units 73).
A target value is calculated based on an output value of “drive system encoder 73” as appropriate), and this value is held, and the wafer table 18 is moved to Z until the value of the drive system encoder 73 reaches the target value. It is performed by driving with an encoder servo (servo control using an encoder) in the axial direction. Therefore, the Z drive control of the wafer table 18 is not an open control in a strict sense, but the wafer W
Unlike the closed control (encoder closed loop control) based on the detection result of the multi-point focal position detection system (50a, 50b) that directly detects the Z position information of the surface, the target value is not updated successively, so this meaning The term open control is used in. Also in the following, the encoder / servo control performed by holding the above target value is appropriately referred to as “open control”. As a result, the wafer table 18 is driven in the + Z direction or the −Z direction by the actuators 71 that constitute the three Z position drive units 57 under the wafer stage drive system 22, and the wafer W is moved.
The surface is set near the approximate plane of the image plane of the projection optical system PL.
【0103】b. 図8(A)の状態からスキャン方向
に露光領域IA及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図8(B)に示されるように、フォーカスセ
ンサS 51がウエハWの有効領域内に掛かると、主制御装
置20では、そのフォーカスセンサS51の検出結果であ
るウエハW表面のZ位置の情報に基づいて求められるデ
フォーカス量を補正するためウエハテーブル18をZ軸
方向にエンコーダ・クローズド・ループ制御する。すな
わち、主制御装置28では、検出点における多点焦点位
置検出系(50a、50b)の検出結果(エラー)をス
テージ制御装置19内部の演算部30に逐次与える。こ
れにより、演算部30により、そのエラーと駆動系エン
コーダ73の出力値とに基づいて駆動系エンコーダ目標
値が逐次計算され、ウエハステージ駆動系22に対して
その目標値に応じた制御信号が逐次与えられ、ウエハス
テージ駆動系22によって、ウエハテーブル18のZ位
置が目標値を逐次変更しながら制御される。B. Scan direction from the state of FIG. 8 (A)
The exposure area IA and the selected focus sensor group
8B, as shown in FIG.
Sensor S 51When the wafer W falls within the effective area of the wafer W,
In the position 20, the focus sensor S51The detection result of
Data obtained based on the Z position information on the surface of the wafer W.
The wafer table 18 is moved to the Z-axis to correct the focus amount.
Encoder closed loop control in the direction. sand
That is, in the main controller 28, the multi-point focal position at the detection point
Location detection system (50a, 50b) detection result (error)
It is sequentially given to the arithmetic unit 30 inside the tage control device 19. This
As a result, the arithmetic unit 30 causes the error and the drive system error.
Drive system encoder target based on the output value of the coder 73
The values are calculated sequentially, and
A control signal corresponding to the target value is sequentially given,
Of the wafer table 18 by the tage drive system 22.
The position is controlled by sequentially changing the target value.
【0104】c. 図8(B)の状態からスキャン方向
に露光領域IA及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図8(C)に示されるように、先読みセンサ
S74がウエハWの有効領域内に掛かると、主制御装置2
0では、フォーカスセンサS51の検出結果に基づいてウ
エハテーブル18のZ軸方向の位置をクローズド制御す
るとともに、フォーカスセンサS74の検出結果をホール
ドし、その検出結果Z74とフォーカスセンサS51の検出
結果Z51とに基づいて、ウエハWの非走査方向の傾斜
(ローリング)誤差を補正するための目標値を求め、そ
の目標値に基づいてウエハテーブル18のローリング制
御をオープン制御にて行う。この場合のローリング制御
の中心は、図8(C)中の軸C1である。フォーカスセ
ンサS74が有効領域内に入った時の検出結果Z74とエン
コーダの出力値とから求まるエンコーダのローリング目
標値はフォーカスセンサS54が有効領域内に入るまでホ
ールドし、制御する。C. The exposure area IA and the selected focus sensor group further advance in the scanning direction from the state of FIG. 8B, and the pre-reading sensor S 74 falls within the effective area of the wafer W, as shown in FIG. 8C. And the main controller 2
At 0, the position of the wafer table 18 in the Z-axis direction is closed-controlled based on the detection result of the focus sensor S 51, the detection result of the focus sensor S 74 is held, and the detection result Z 74 and the focus sensor S 51 are detected. Based on the detection result Z 51 , a target value for correcting the inclination (rolling) error of the wafer W in the non-scanning direction is obtained, and the rolling control of the wafer table 18 is performed by the open control based on the target value. The center of the rolling control in this case is the axis C1 in FIG. The rolling target value of the encoder, which is obtained from the detection result Z 74 when the focus sensor S 74 enters the effective area and the output value of the encoder, is held and controlled until the focus sensor S 54 enters the effective area.
【0105】d. 図8(C)の状態からスキャン方向
に露光領域IA及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図9(A)に示されるように、右から第1列
目の全ての選択されたフォーカスセンサS71,S51,S
41がウエハWの有効領域内に掛かると、主制御装置20
では、それらのフォーカスセンサS71,S51,S41の検
出結果に基づいて、デフォーカスとピッチング誤差を補
正すべく、ウエハテーブル18のZ軸方向の位置及び走
査方向の傾斜をエンコーダ・クローズド・ループ制御す
る。すなわち、主制御装置28では、検出点における多
点焦点位置検出系(50a、50b)の検出結果(エラ
ー)をステージ制御装置19内部の演算部30に逐次与
える。これにより、演算部30により、そのエラーと駆
動系エンコーダ73の出力値とに基づいて駆動系エンコ
ーダ目標値が逐次計算され、ウエハステージ駆動系22
に対してその目標値に応じた制御信号が逐次与えられ、
ウエハステージ駆動系22によって、ウエハテーブル1
8のZ位置と走査方向の傾き(ピッチング)とが目標値
を逐次変更しながら制御される。この時点では、フォー
カスセンサS54がウエハWの有効領域内に入っていない
ので、上記のオープン制御によるローリング制御が続行
される。従って、この場合のローリング制御の中心は、
図9(A)中の軸C1である。D. The exposure area IA and the selected focus sensor group further advance in the scanning direction from the state of FIG. 8C, and as shown in FIG. 9A, all the selected focus in the first column from the right. Sensors S 71 , S 51 , S
When 41 is placed in the effective area of the wafer W, the main controller 20
Then, based on the detection results of those focus sensors S 71 , S 51 , and S 41 , the position of the wafer table 18 in the Z-axis direction and the inclination in the scanning direction are encoder-closed in order to correct defocusing and pitching errors. Loop control. That is, the main controller 28 sequentially gives the detection result (error) of the multipoint focal position detection system (50a, 50b) at the detection point to the arithmetic unit 30 in the stage controller 19. As a result, the arithmetic unit 30 sequentially calculates the drive system encoder target value based on the error and the output value of the drive system encoder 73, and the wafer stage drive system 22.
To the control signal according to its target value,
The wafer stage drive system 22 allows the wafer table 1
The Z position of 8 and the inclination (pitching) in the scanning direction are controlled while sequentially changing the target value. At this point, the focus sensor S 54 is not within the effective area of the wafer W, so the rolling control by the open control is continued. Therefore, the center of rolling control in this case is
It is the axis C1 in FIG.
【0106】e. 図9(A)の状態からスキャン方向
に露光領域IA及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図9(B)に示されるように、フォーカスセ
ンサS 54がウエハWの有効領域内に掛かると、フォーカ
スセンサS54の検出値をZのエンコーダ目標値の算出に
用いる。Zのエラーは、各列のZの検出値の平均値、す
なわち{(Z71+Z51+Z41)/3+Z54}/2となる。
このZのエラーが主制御装置28からステージ制御装置
19内部の演算部30に逐次与えられ、演算部30によ
りそのエラーと駆動系エンコーダ73の出力値とに基づ
いてこのZのエラーが零となるようにエンコーダ目標値
が逐次計算される。このようにして、主制御装置28及
びステージ制御装置19では、それまでのウエハテーブ
ル18のZ軸方向の位置及び走査方向の傾斜(ピッチン
グ)のエンコーダ・クローズド・ループ制御を実行しつ
つ、ウエハテーブル18の非走査方向の傾斜(ローリン
グ)制御を行う。この場合のローリングのエラーは
{(Z71+Z51+Z41)/3−Z5 4}で求められ、これ
が零となるように、エンコーダの目標値が逐次計算さ
れ、エンコーダ・クローズド・ループにてウエハテーブ
ル18のローリング制御が行われる。ローリング制御の
中心軸は、図9(B)中の軸C2である。E. Scanning direction from the state of FIG. 9 (A)
The exposure area IA and the selected focus sensor group
9B, as shown in FIG.
Sensor S 54When the wafer falls within the effective area of the wafer W, the focus
SENSOR S54To detect the Z encoder target value
To use. The Z error is the average value of the Z detection values in each column,
Nawachi {(Z71+ Z51+ Z41) / 3 + Z54} / 2.
This Z error is transmitted from the main controller 28 to the stage controller.
19 is sequentially given to the arithmetic unit 30 and is calculated by the arithmetic unit 30.
Based on the error and the output value of the drive system encoder 73.
The encoder target value so that this Z error becomes zero.
Is calculated sequentially. In this way, the main controller 28 and
And the stage controller 19
The position of the slider 18 in the Z-axis direction and the inclination in the scanning direction (pitch
G)) encoder closed loop control
The inclination of the wafer table 18 in the non-scanning direction (rolling
G) Perform control. The rolling error in this case is
{(Z71+ Z51+ Z41) / 3-ZFive Four}, And this is
The encoder's target value is calculated sequentially so that
And the encoder closed loop wafer tape
The rolling control of the rule 18 is performed. Rolling control
The central axis is the axis C2 in FIG. 9 (B).
【0107】f. 図9(B)の状態からスキャン方向
に露光領域IA及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図9(C)に示されるように、第1列及び第
2列の選択された全てのフォーカスセンサがウエハWの
有効領域内に掛かると、主制御装置20では、これら全
てのフォーカスセンサS71,S51,S41,S74,S54,
S44の検出結果Z71,Z51,Z41,Z74,Z54,Z44に
基づいて、Zのエラーを計算する。Zのエラーは各列の
Zの検出値の平均値、すなわち{(Z71+Z51+Z41)
/3+(Z74+Z54+Z44)/3}}/2となる。ローリ
ングのエラーは{(Z71+Z51+Z41)/3−(Z74+
Z54+Z44)/3}、ピッチングのエラーは{(Z71+
Z74)/2−(Z41+Z44)/2}で計算される。これら
のエラーが零となるようなエンコーダの目標値が、ステ
ージ制御装置19の演算部30で逐次計算され、ウエハ
テーブル18のZ軸方向の位置、走査方向の傾斜(ピッ
チング)及び非走査方向の傾斜(ローリング)がそれぞ
れの目標値を逐次変更しつつ、エンコーダ・クローズド
・ループで制御される。この場合のローリング制御の中
心軸は、図9(C)中の軸C2である。F. The exposure area IA and the selected focus sensor group further advance in the scanning direction from the state of FIG. 9B, and as shown in FIG. 9C, all the selected ones of the first row and the second row. When the focus sensor reaches the effective area of the wafer W, the main controller 20 causes all of these focus sensors S 71 , S 51 , S 41 , S 74 , S 54 ,
An error of Z is calculated based on the detection results Z 71 , Z 51 , Z 41 , Z 74 , Z 54 , and Z 44 of S 44 . The error of Z is the average value of the detected values of Z in each column, that is {(Z 71 + Z 51 + Z 41 ).
/ 3 + (Z 74 + Z 54 + Z 44 ) / 3}} / 2. The rolling error is {(Z 71 + Z 51 + Z 41 ) / 3- (Z 74 +
Z 54 + Z 44 ) / 3}, the pitching error is {(Z 71 +
Z 74 ) / 2- (Z 41 + Z 44 ) / 2}. The target values of the encoder that make these errors zero are sequentially calculated by the calculation unit 30 of the stage control device 19, and the position of the wafer table 18 in the Z-axis direction, the inclination in the scanning direction (pitching), and the non-scanning direction are calculated. The tilt (rolling) is controlled by an encoder closed loop while sequentially changing each target value. The central axis of rolling control in this case is the axis C2 in FIG. 9C.
【0108】g. 図9(C)の状態からスキャン方向
に露光領域IA及び選択されたフォーカスセンサ群が更
に進行し、図10(A)に示されるように、先読みセン
サS77がウエハWの有効領域内に掛かると、これらのう
ちフォーカスセンサS71,S51,S41,S74,S54,S
44の検出結果Z71,Z51,Z41,Z74,Z54,Z44に基
づいてZのエラーを計算する。Zのエラーは各列のZの
検出値の平均、すなわち、{(Z71+Z51+Z41)/3
+(Z74+Z54+Z44)/3}}/2となる。このZのエ
ラーの値が零となるようなエンコーダの目標値が、ステ
ージ制御装置19の演算部30で逐次計算され、エンコ
ーダ・クローズド・ループによるウエハテーブル18の
Z位置の制御が行われる。また、ローリング制御に関し
てはエラーとして{(Z71+Z51+Z41)/3−(Z74
+Z54+Z44)/3}/2−Z77が計算され、この値が零
となるエンコーダの値をホールドし、軸C2を中心にロ
ーリングをオープン制御する。ローリング方向のエンコ
ーダ目標値の更新はフォーカスセンサS57が有効領域内
に入る時点で行われる。すなわち、このようにして、主
制御装置28及びステージ制御装置19では、それまで
のウエハテーブル18のZ軸方向の位置及び走査方向の
傾斜(ピッチング)のエンコーダ・クローズド・ループ
制御を実行しつつ、上記ローリング制御を行う。すなわ
ち、Zとピッチングのエラーの計算にフォーカスセンサ
S77は用いない。G. The exposure area IA and the selected focus sensor group further advance in the scanning direction from the state of FIG. 9C, and the pre-reading sensor S 77 falls within the effective area of the wafer W, as shown in FIG. 10A. Of these, focus sensors S 71 , S 51 , S 41 , S 74 , S 54 , S
Detection results of 44 based on Z 71, Z 51, Z 41 , Z 74, Z 54, Z 44 calculates the error of the Z. The error of Z is the average of the detected values of Z in each column, that is, {(Z 71 + Z 51 + Z 41 ) / 3.
+ (Z 74 + Z 54 + Z 44 ) / 3}} / 2. The target value of the encoder at which the Z error value becomes zero is sequentially calculated by the arithmetic unit 30 of the stage control device 19, and the Z position of the wafer table 18 is controlled by the encoder closed loop. In addition, regarding the rolling control, as an error, {(Z 71 + Z 51 + Z 41 ) / 3- (Z 74
+ Z 54 + Z 44) / 3} / 2-Z 77 is calculated, this value holds the value of the encoder becomes zero, to open control rolling around the axis C2. The encoder target value in the rolling direction is updated when the focus sensor S 57 enters the effective area. That is, in this way, the main controller 28 and the stage controller 19 execute encoder closed loop control of the position of the wafer table 18 in the Z-axis direction and the inclination (pitching) in the scanning direction up to that point, The above rolling control is performed. That is, the focus sensor S 77 is not used to calculate the Z and pitching errors.
【0109】h. 図10(A)の状態からスキャン方
向に露光領域IA及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図10(B)に示されるように、フォーカ
スセンサS57がウエハWの有効領域内に掛かると、主制
御装置28及びステージ制御装置19では、それまでの
ウエハテーブル18のZ軸方向の位置及び走査方向の傾
斜(ピッチング)のクローズド制御を実行しつつ、ウエ
ハテーブル18のローリング制御をフォーカスセンサS
51、S57の検出結果Z51、Z57の差に基づくクローズド
制御に変更する。このときのローリング・エラーは、Z
41−(Z59+Z49+Z39)/3である。この場合のロー
リング制御の中心軸は、図10(B)中の軸C3であ
る。H. From the state of FIG. 10A, the exposure area IA and the selected focus sensor group further advance in the scanning direction, and the focus sensor S 57 falls within the effective area of the wafer W, as shown in FIG. 10B. In addition, the main controller 28 and the stage controller 19 execute the closed control of the position of the wafer table 18 in the Z-axis direction and the inclination (pitching) in the scanning direction up to that point, while the rolling control of the wafer table 18 is performed by the focus sensor. S
51 , S 57 The detection control results are changed to closed control based on the difference between the detection results Z 51 and Z 57 . The rolling error at this time is Z
41 − (Z 59 + Z 49 + Z 39 ) / 3. The central axis of rolling control in this case is the axis C3 in FIG.
【0110】i. 図10(B)の状態からスキャン方
向に露光領域IA及び選択されたフォーカスセンサ群が
更に進行し、図10(C)に示されるように、選択され
た全てのフォーカスセンサがウエハWの有効領域内に掛
かると、主制御装置20では、それらのフォーカスセン
サS71,S51,S41,S74,S54,S44,S77,S57,
S47の検出結果Z71,Z51,Z41,Z74,Z54,Z44,
Z77,Z57,Z47に基づいて、ウエハテーブル18のZ
軸方向の位置、走査方向の傾斜(ピッチング)及び非走
査方向の傾斜(ローリング)をエンコーダ・クローズド
・ループにて制御する。この場合のローリング制御の中
心軸は、図10(C)中の軸C3である。I. The exposure area IA and the selected focus sensor group further advance in the scanning direction from the state of FIG. 10B, and as shown in FIG. In the main controller 20, the focus sensors S 71 , S 51 , S 41 , S 74 , S 54 , S 44 , S 77 , S 57 ,
Detection result Z 71, Z 51, Z 41 , Z 74, Z 54, Z 44 of S 47,
Based on Z 77 , Z 57 and Z 47 , Z of the wafer table 18
The encoder closed loop controls the position in the axial direction, the inclination in the scanning direction (pitching), and the inclination in the non-scanning direction (rolling). The central axis of rolling control in this case is the axis C3 in FIG.
【0111】上述した外内ショットにおけるウエハWの
フォーカス・レベリング制御と同様の制御方法は、例え
ば特開2001−168024号公報などに詳述されて
いる。A control method similar to the focus / leveling control of the wafer W in the above-mentioned outer and inner shots is described in detail, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-168024.
【0112】ここで、図6の説明に戻る。上述の如くし
て、ステップ425において、k番目(ここでは、第1
番目)のショット領域への走査露光が終了すると、ステ
ップ427に進み、ウエハW上の全ショット領域に対す
る露光が終了したか否かを、カウンタkの値を参照して
判断する。ここでは、まだ第1番目のショット領域に対
する露光が終了したのみなので、ここでの判断は否定さ
れ、ステップ429において、カウンタkを1インクリ
メントした後、ステップ410に戻る。Here, the description returns to FIG. As described above, in step 425, the k-th (here, the first
When the scanning exposure of the (th) shot area is completed, the process proceeds to step 427, and it is determined by referring to the value of the counter k whether or not the exposure of all the shot areas on the wafer W is completed. Here, since the exposure for the first shot area is only completed, the determination here is denied, and the counter k is incremented by 1 in step 429, and then the process returns to step 410.
【0113】ステップ410では、ウエハアライメント
の結果に基づいてステージ制御装置19に対し、露光対
象領域であるk番目のショット領域(この場合セカンド
ショット領域SA2)の露光のための加速開始位置への
移動を指示する。これにより、ステージ制御装置19に
よって、ウエハW上のセカンドショット領域の露光のた
めの加速開始位置へ向けてXYステージ20(ウエハ
W)の移動が開始される。なお、本実施形態では、完全
交互スキャン方式で露光が行われるので、レチクルステ
ージRSTは、前ショット領域に対する走査露光の終了
時に、加速開始位置に移動が完了している。In step 410, based on the wafer alignment result, the stage controller 19 is moved to the acceleration start position for the exposure of the kth shot area (second shot area SA 2 in this case) which is the exposure target area. Instruct to move. As a result, the stage controller 19 starts moving the XY stage 20 (wafer W) toward the acceleration start position for exposure of the second shot area on the wafer W. In this embodiment, since the exposure is performed by the complete alternating scan method, the reticle stage RST has completely moved to the acceleration start position at the end of the scanning exposure for the previous shot area.
【0114】次のステップ411では、図7のショット
マップを参照して、セカンドショット領域がウエハWの
周辺部に位置し、かつ外内ショットであるか否かを判断
する。ここでは、図7のショットマップから分かるよう
に、セカンドショット領域は、内外ショットであるの
で、ここでの判断は否定されステップ415に進む。In the next step 411, it is determined with reference to the shot map of FIG. 7 whether or not the second shot area is located in the peripheral portion of the wafer W and is an outside shot. Here, as can be seen from the shot map of FIG. 7, the second shot area is the inside and outside shots, so the determination here is denied, and the routine proceeds to step 415.
【0115】ステップ415では、先読みセンサとして
図3(B)に示される露光領域IAに近い行の先読みセ
ンサS21,S24,S27を選択する。At step 415, the pre-reading sensors S 21 , S 24 and S 27 in the rows near the exposure area IA shown in FIG. 3B are selected as the pre-reading sensors.
【0116】次のステップ417では、図7のショット
マップを参照して、セカンドショット領域が欠けショッ
ト領域であるか否かを判断する。ここで第2番目のショ
ット領域は欠けショット領域ではない、完全ショット領
域であるので、ここでの判断は否定されステップ421
に移行する。このステップ421では、ローリング算出
部33におけるカットオフ周波数を高周波側のカットオ
フ周波数frHに設定する。At the next step 417, it is determined whether or not the second shot area is a missing shot area by referring to the shot map of FIG. Here, since the second shot area is not a defective shot area but a complete shot area, the determination here is denied and step 421.
Move to. In this step 421, the cutoff frequency in the rolling calculator 33 is set to the cutoff frequency fr H on the high frequency side.
【0117】そして、次のステップ423では、k番目
のショット領域であるセカンドショット領域SA2の露
光のための加速開始位置への移動が終了するのを待つ。
そして、XYステージ20の移動が終了すると、ステッ
プ425に進んで、セカンドショット領域SA2の露光
動作を行う。Then, in the next step 423, it waits until the movement to the acceleration start position for the exposure of the second shot area SA 2 which is the kth shot area is completed.
Then, when the movement of the XY stage 20 is completed, the process proceeds to step 425, and the exposure operation of the second shot area SA 2 is performed.
【0118】この露光の際にも、ファーストショット領
域と同様に、ウエハW上の露光領域IAが投影光学系P
Lの結像面に実質的に一致した状態で露光が行われる必
要がある。この場合も、上述と同様にしてレチクルRと
ウエハWとがY軸方向に沿って相対走査されるが、この
相対走査の開始時点から、選択された全てのフォーカス
センサがウエハWの有効領域内にあるので、それらのフ
ォーカスセンサS21,S31,S41,S24,S34,S44,
S27,S37,S47の検出結果Z21,Z31,Z41,Z24,
Z34,Z44,Z27,Z37,Z47に基づいて、それぞれの
目標値を逐次変更しながらウエハテーブル18のZ軸方
向の位置、走査方向の傾斜(ピッチング)及び非走査の
傾斜(ローリング)がクローズド制御される。この場合
のローリング制御の中心軸は、前述の軸C3である。そ
して、走査露光中、いずれのフォーカスセンサもウエハ
Wの有効領域から外れないので、以後も、同様のフォー
カス・レベリング制御が続行される。Also during this exposure, the exposure area IA on the wafer W is projected onto the projection optical system P, as in the first shot area.
It is necessary to perform the exposure in a state of substantially matching the image plane of L. In this case as well, the reticle R and the wafer W are relatively scanned in the Y-axis direction in the same manner as described above. However, from the start of this relative scanning, all the selected focus sensors are within the effective area of the wafer W. Therefore, those focus sensors S 21 , S 31 , S 41 , S 24 , S 34 , S 44 ,
Detection results of S 27 , S 37 , S 47 Z 21 , Z 31 , Z 41 , Z 24 ,
Based on Z 34 , Z 44 , Z 27 , Z 37 , and Z 47 , the position of the wafer table 18 in the Z-axis direction, the scanning direction inclination (pitching), and the non-scanning inclination ( Rolling) is closed control. The central axis of rolling control in this case is the axis C3 described above. Then, during scanning exposure, none of the focus sensors are out of the effective area of the wafer W, so that the same focus / leveling control is continued thereafter.
【0119】このようにして、セカンドショット領域に
対する走査露光が終了すると、ステップ427にて全シ
ョット領域に対する露光動作が終了したか否かが判断さ
れる。ここでは、まだ第2番目のショット領域に対する
露光まで終了したのみなので、判断は否定され、ステッ
プ429にてカウンタkが1インクリメントされた後、
再度ステップ410に戻る。In this way, when the scanning exposure for the second shot area is completed, it is judged in step 427 whether the exposure operation for all the shot areas is completed. Here, only the exposure up to the second shot area has been completed, so the determination is denied, and after the counter k is incremented by 1 in step 429,
It returns to step 410 again.
【0120】以後、ステップ427における判断が肯定
されるまで、上記ステップ410〜429の処理、判断
が繰り返され、ウエハWの第3番目のショット領域SA
3以降行の残りのショット領域に対する走査露光が行わ
れる。これらのショット領域に対する走査露光の間に、
図7のショットマップにおいて、(1)右上がりのハッ
チングにて示されるショット領域群(周辺部の外内ショ
ット、かつ欠けショット)、(2)空白にて示されるシ
ョット領域群(非外内ショット、かつ完全ショット)、
(3)ダブルハッチングにて示されるショット領域群
(外内ショット、かつ完全ショット)、及び(4)右下
がりのハッチングにて示されるショット領域群(周辺部
の内外ショット、かつ欠けショット)、それぞれに応じ
て、図6のフローチャートに従って、先読みセンサの選
択とローリング算出部のカットオフ周波数(FrH又は
FrL)の設定が行われる。Thereafter, the processes and judgments of the above steps 410 to 429 are repeated until the judgment in step 427 is affirmed, and the third shot area SA of the wafer W is obtained.
Scanning exposure is performed on the remaining shot areas of rows 3 and later. During scanning exposure to these shot areas,
In the shot map of FIG. 7, (1) a shot area group indicated by upward-sloping hatching (outer and inner shots in the peripheral portion and a missing shot), (2) shot area group indicated by a blank (non-outer shot) , And a complete shot),
(3) Shot area groups indicated by double hatching (outer and inner shots and complete shots), and (4) Shot area groups indicated by lower right hatching (inner and outer shots in the peripheral area, and missing shots), respectively. 6, the selection of the prefetch sensor and the setting of the cutoff frequency (Fr H or Fr L ) of the rolling calculator are performed according to the flowchart of FIG.
【0121】このようにして、ウエハW上の全ショット
領域に対するステップ・アンド・スキャン方式による露
光が終了した段階で、ステップ431に移行する。In this way, when the exposure by the step-and-scan method for all the shot areas on the wafer W is completed, the process proceeds to step 431.
【0122】このステップ431では、予定枚数の全ウ
エハ(ロット内の全ウエハ)に対する露光が終了したか
否かを判断する。ここでは、ロット先頭のウエハに対す
る露光が終了したのみなので、ステップ405に戻り、
ステップ405〜431の処理、判断が繰り返し行われ
る。In this step 431, it is determined whether or not exposure has been completed for all the planned number of wafers (all wafers in the lot). Since only the exposure of the wafer at the top of the lot is completed here, the process returns to step 405,
The processing and determination of steps 405 to 431 are repeated.
【0123】そして、全ウエハに対する露光が終了する
と、ステップ431の判断が肯定され、本ルーチンの一
連の処理を終了する。When the exposure of all the wafers is completed, the determination at step 431 is affirmed, and the series of processes of this routine is completed.
【0124】なお、上記の説明では、内外ショットにお
けるウエハWのフォーカス・レベリング制御について
は、説明を省略したが、基本的には、前述した外内ショ
ットの場合とほぼ反対の順序で制御が進行する。従っ
て、この場合は、制御に用いられるフォーカスセンサが
走査露光の進行とともに、徐々に欠けていくことにな
る。Although the description of the focus / leveling control of the wafer W in the inside / outside shots is omitted in the above description, the control basically proceeds in almost the opposite order to the case of the outside / inside shot described above. To do. Therefore, in this case, the focus sensor used for the control is gradually cut off as the scanning exposure progresses.
【0125】これまでに説明したように、本実施形態で
は、露光対象のショット領域がウエハ周辺部(外縁部近
傍)に位置し、かつ外内ショット(たとえば、ショット
領域SA1など)である場合にのみ、主制御装置50に
より、先読みセンサとして露光領域IAから離れた行の
先読みセンサが選択される。これは、以下のような理由
による。As described above, in the present embodiment, the shot area to be exposed is located in the peripheral portion of the wafer (near the outer edge portion) and is the outer shot (for example, the shot area SA 1 ). Only, the main controller 50 selects the pre-reading sensor in the row distant from the exposure area IA as the pre-reading sensor. This is for the following reasons.
【0126】すなわち、露光対象であるウエハは、一般
的に、その中央部に比べて、周辺部のほうが比較的平坦
度が低くなっている。しかるに、前述の説明から明らか
なように、本実施形態では、外内ショットの露光に際し
ては、隣接する内外ショットにおける露光終了の際のウ
エハW(ウエハテーブル18)の姿勢を維持したまま、
当該外内ショットの走査が開始される。このため、その
外内ショットの露光時にウエハWの走査開始後にフォー
カスセンサ(先読みセンサ)が、ウエハWの有効領域内
に掛かったときには、そのフォーカスセンサ(先読みセ
ンサ)で検出される検出結果(Z位置情報)が、投影光
学系PLの像面から大きく離れていることがあり得る。
しかるに、このような場合であっても、先読みセンサと
して露光領域IAから走査方向に離れた(行の)先読み
センサを選択することにより、ウエハ表面(ショット領
域)を投影光学系PLの像面に合わせることが可能とな
る。That is, the wafer to be exposed generally has relatively lower flatness in the peripheral portion than in the central portion. However, as is apparent from the above description, in this embodiment, during exposure of the outer and inner shots, the posture of the wafer W (wafer table 18) at the time of completion of exposure in the adjacent inner and outer shots is maintained,
Scanning of the outer and inner shots is started. Therefore, when the focus sensor (pre-reading sensor) reaches the effective area of the wafer W after the scanning of the wafer W is started during the exposure of the outer / inner shot, the detection result (Z (Positional information) may be far away from the image plane of the projection optical system PL.
However, even in such a case, the wafer surface (shot area) is made to be the image plane of the projection optical system PL by selecting the (reading) pre-reading sensor which is distant from the exposure area IA in the scanning direction as the pre-reading sensor. It is possible to match.
【0127】これを更に詳述すると、図11(A)に示
されるように、先読みセンサが露光領域IAに近い場合
には、ウエハWが露光領域IAに近づき、図11(B)
の位置まで移動すると先読みセンサによりウエハのZ軸
方向位置が計測されるが、この状態からウエハWの表面
を投影光学系PLの像面に合わせようとしても、ウエハ
の走査方向への移動速度が速いため、図11(C)に示
されるようにウエハWが露光領域IA内に入った後に、
ウエハ表面が投影光学系PLの像面に合わせられること
になる。すなわち、いわゆるフォーカスの引き込みの際
の制御遅れが生じる。More specifically, as shown in FIG. 11A, when the pre-read sensor is close to the exposure area IA, the wafer W approaches the exposure area IA, and FIG.
The position of the wafer in the Z-axis direction is measured by the pre-reading sensor when the wafer moves to the position of 1., but even if an attempt is made to align the surface of the wafer W with the image plane of the projection optical system PL from this state, the moving speed of the wafer in the scanning direction is Since it is fast, after the wafer W enters the exposure area IA as shown in FIG.
The wafer surface will be aligned with the image plane of the projection optical system PL. That is, a control delay occurs when the so-called focus is pulled in.
【0128】これに対し、図12(A)に示されるよう
に、先読みセンサを露光領域IAから遠い位置に設定し
ておくことにより、図12(B)に示される位置でウエ
ハのZ軸方向位置が計測されると、露光領域IAに露光
対象のショット領域が入る前にウエハ表面を投影光学系
PLの像面に合わせることができる(図12(C)参
照)ので、ウエハ周辺部の外内ショットにおけるデフォ
ーカスに起因する色むら、像ボケ等の露光不良が抑制さ
れ、露光精度を向上させることが可能となる。On the other hand, as shown in FIG. 12A, the pre-reading sensor is set at a position far from the exposure area IA, so that the position shown in FIG. When the position is measured, the wafer surface can be aligned with the image plane of the projection optical system PL before the shot area to be exposed enters the exposure area IA (see FIG. 12C). Exposure irregularities such as color unevenness and image blurring due to defocus in the inner shot are suppressed, and exposure accuracy can be improved.
【0129】一方、外内ショット以外のショット領域
(例えばセカンドショット領域SA2)の露光に際して
は、露光領域IAに近い先読みセンサを、選択すること
としたのは、次のような理由による。これらのショット
領域の露光の際には、前述の制御遅れが発生する可能性
が殆どない。これに加え、計測精度の関係から露光対象
であるショット領域の外側(又は前述の有効領域外)で
は、先読みセンサは、計測を行わない設定になっている
ため、無条件に露光領域IAから走査方向に関して遠い
先読みセンサを使用すると、先読みセンサがショット領
域外に出る(ショット領域の境界を越える)のが早くな
り、これにより先読み情報が早い段階で得られなくなっ
て、フィードフォワード制御ができなくなるからであ
る。特に、内外ショットでは、設定の如何にかかわら
ず、より早い段階で先読みセンサがウエハの有効領域か
ら外れるため、これを防止する観点から、露光領域IA
に近い先読みセンサを、選択することの意義は大きい。On the other hand, when the shot area other than the outer and inner shots (for example, the second shot area SA 2 ) is exposed, the pre-reading sensor close to the exposure area IA is selected for the following reason. When exposing these shot areas, there is almost no possibility that the aforementioned control delay will occur. In addition to this, the pre-reading sensor is set not to perform measurement outside the shot area that is the exposure target (or outside the above-described effective area) due to the measurement accuracy, and therefore, the exposure area IA is unconditionally scanned. If a look-ahead sensor that is far from the direction is used, the look-ahead sensor will move out of the shot area (cross the boundary of the shot area) sooner, and as a result, the look-ahead information cannot be obtained at an early stage and feedforward control cannot be performed. Is. In particular, in the inside / outside shot, the pre-reading sensor deviates from the effective area of the wafer at an earlier stage regardless of the setting, so from the viewpoint of preventing this, the exposure area IA
It is significant to select a pre-reading sensor that is close to.
【0130】また、本実施形態では、外内、内外を問わ
ず、欠けショット領域を露光する際に、演算部30内の
ローリング算出部33におけるカットオフ周波数を低く
設定することとしている。これは、以下のような理由に
よる。Further, in the present embodiment, the cutoff frequency in the rolling calculation unit 33 in the arithmetic unit 30 is set to be low when the defective shot area is exposed regardless of whether it is inside or outside. This is for the following reasons.
【0131】すなわち、前述のように、ウエハの外周縁
近傍における平坦度は、ウエハの中央部に比べて通常低
いため、欠けショット領域を露光する場合は、ウエハの
中央に位置する完全ショット領域に比べて、露光中にウ
エハ表面の位置及び傾きを頻繁に制御する必要がある。
特に、非走査方向(X軸方向)の長さが変化する欠けシ
ョット領域においては、ローリング制御の目標値が頻繁
に変化するとともに、その補正量が大きく変化する場合
がある。そして、欠けショット領域の場合には、前述の
説明からも明らかなように、ローリング制御の回転軸が
ショット領域の中心から外れた回転軸(C1、C2な
ど)になることが比較的多い。このような場合に、ロー
リング制御に伴ない、ショット領域がレチクルRのパタ
ーンの投影位置に対して非走査方向の位置ずれが生じ
る。しかるに、このような場合であっても、カットオフ
周波数を低くし、ローリング制御における周波数応答特
性を低くすることにより、急激なウエハの回転や大きな
位置ずれが生じなくなるので、スキャン速度が速い場合
であっても、欠けショット領域の非走査方向への位置ず
れ補正が可能となり、重ね合わせ精度を向上させること
が可能となるからである。That is, as described above, the flatness in the vicinity of the outer peripheral edge of the wafer is usually lower than that in the central portion of the wafer. Therefore, when exposing a defective shot area, a complete shot area located in the center of the wafer is exposed. In comparison, it is necessary to frequently control the position and tilt of the wafer surface during exposure.
In particular, in a defective shot area in which the length in the non-scanning direction (X-axis direction) changes, the target value for rolling control frequently changes and the correction amount may change greatly. In the case of the defective shot area, as is clear from the above description, the rotation axis of the rolling control is relatively often the rotation axis (C1, C2, etc.) deviated from the center of the shot area. In such a case, with the rolling control, the shot area is displaced in the non-scanning direction with respect to the projection position of the pattern of the reticle R. However, even in such a case, by lowering the cutoff frequency and lowering the frequency response characteristic in the rolling control, rapid rotation of the wafer and large positional deviation do not occur, and therefore, in the case where the scanning speed is high. Even if there is, it is possible to correct the positional deviation of the defective shot area in the non-scanning direction and improve the overlay accuracy.
【0132】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、主制御装置28(より具体的にはCPU)
とソフトウェアプログラムによって設定装置の構成部分
が実現されている。すなわち、主制御装置28が行う、
ステップ417、419、421の処理によって設定装
置が実現されている。また、主制御装置28(CPU)
とソフトウェアプログラムとメインAF処理系62(を
構成する選択回路)とにより選択装置の構成が実現され
ている。すなわち、主制御装置28が行う、ステップ4
11の処理と、選択回路を用いて行われるステップ41
3、415の処理とにより選択装置が実現されている。
しかしながら、本発明がこれに限定されないことは勿論
である。すなわち、上記実施形態は一例に過ぎず、上記
のCPUによるソフトウェアプログラムに従う処理によ
って実現した構成各部の少なくとも一部をハードウェア
によって構成することとしても良い。As is apparent from the above description, in the present embodiment, main controller 28 (more specifically, CPU).
And the software program realizes the components of the setting device. That is, the main controller 28 performs,
The setting device is realized by the processes of steps 417, 419, and 421. Also, the main controller 28 (CPU)
The configuration of the selection device is realized by the software program, and the main AF processing system 62 (the selection circuit that constitutes the main AF processing system 62). That is, step 4 performed by the main controller 28.
11 and step 41 performed using the selection circuit
The selection device is realized by the processes of 3, 415.
However, it goes without saying that the present invention is not limited to this. That is, the above embodiment is merely an example, and at least a part of each component realized by the processing according to the software program by the CPU may be configured by hardware.
【0133】以上詳細に説明したように、本実施形態に
係る露光装置(及びその露光方法)によると、主制御装
置28(内部のCPU)により、メインAF処理系62
内の選択回路を介して、露光対象となるショット領域
(SAk)が、ウエハ周辺に位置する外内ショットであ
るか否かに応じて、ウエハWの光軸方向(Z軸方向)に
おける面位置制御に用いる先読みセンサが複数の先読み
センサの中から選択される(図6のステップ411、4
13,415)。具体的には、外内ショットである場合
には、レチクルRのパターンの投影領域である露光領域
IAから離れた行の先読みセンサが、スキャン方向に応
じて選択される。また、外内ショット以外のショット領
域では、露光領域IAに近い行の先読みセンサが、スキ
ャン方向に応じて選択される。そして、主制御装置28
により、露光対象となる各ショット領域にレチクルRの
パターンをそれぞれ転写する際に、前述の走査露光を行
いつつ、選択された先読みセンサを用いたウエハW(ウ
エハテーブル18)の面位置制御(フォーカス・レベリ
ング制御)がウエハステージ駆動系を介して実行される
(図6のステップ425)。これにより、外内ショット
では、走査露光中の投影光学系PLの像面に対するウエ
ハW表面の光軸AX方向に関する位置の制御の遅れ、す
なわちいわゆるフォーカスの引き込みの遅れを防止する
ことができる。また、外内ショット以外のショット領域
では、先読みセンサによる検出結果を可能な限り有効に
活用して、ウエハの面位置制御を行うことができる。従
って、外内ショットであるか否かに拘わらず、デフォー
カスに起因する像ボケ、色むらなどの発生を抑制でき
る。As described in detail above, according to the exposure apparatus (and the exposure method therefor) according to this embodiment, the main controller 28 (internal CPU) controls the main AF processing system 62.
The surface in the optical axis direction (Z-axis direction) of the wafer W depends on whether or not the shot area (SA k ) to be exposed is the outer-inner shot located around the wafer via the selection circuit in the inside. The read-ahead sensor used for position control is selected from a plurality of read-ahead sensors (steps 411 and 4 in FIG. 6).
13, 415). Specifically, in the case of the outside-inside shot, the pre-reading sensor of the row distant from the exposure area IA which is the projection area of the pattern of the reticle R is selected according to the scanning direction. Further, in the shot areas other than the outer and inner shots, the read-ahead sensor in the row close to the exposure area IA is selected according to the scanning direction. And the main controller 28
Thus, when the pattern of the reticle R is transferred to each shot area to be exposed, the surface position control (focusing) of the wafer W (wafer table 18) using the selected read-ahead sensor is performed while performing the scanning exposure described above. Leveling control) is executed via the wafer stage drive system (step 425 in FIG. 6). This makes it possible to prevent a delay in control of the position of the surface of the wafer W in the optical axis AX direction with respect to the image plane of the projection optical system PL during scanning exposure, that is, a delay in so-called focus pulling in the outer-inside shot. Further, in the shot area other than the inside and outside shots, the surface position of the wafer can be controlled by effectively utilizing the detection result of the prefetch sensor. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of image blurring, color unevenness, and the like due to defocusing regardless of whether the shot is an outside shot or an inside shot.
【0134】また、本実施形態に係る露光装置(及びそ
の露光方法)によると、主制御装置28内部のCPUに
より、露光対象となるショット領域が欠けショット領域
であるか否かに応じて、投影光学系PLの光軸方向に関
するウエハ表面の位置情報の検出結果(多点焦点位置検
出系(50a、50b)の検出結果)に基づくウエハW
(ウエハテーブル18)のローリング制御を行うローリ
ング算出部33における周波数応答特性が設定される
(図6のステップ417、419、421)。具体的に
は、欠けショット領域では、ローリング算出部33の周
波数応答性が低くなるように周波数応答特性が設定さ
れ、完全ショット領域では、ローリング算出部33の周
波数応答性が低くなるように周波数応答特性が設定され
る。そして、制御装置28により、露光対象となる各シ
ョット領域にパターンをそれぞれ転写する際に、前述の
走査露光を行いつつ、(多点焦点位置検出系(50a、
50b)を介して光軸AX方向に関するウエハ表面の位
置情報を検出し、該検出された位置情報に基づいて設定
された周波数応答特性に従ったウエハWの面位置制御が
ウエハステージ駆動系を介して実行される。これによ
り、欠けショット領域では、ウエハWの主としてローリ
ング制御に伴なうレチクルパターンに対するショット領
域の非走査方向の位置ずれが小さくなり、スキャン速度
(同期移動速度)が速い場合でも、その位置ずれ補正が
可能となる。これにより、走査露光に際して、重ね合わ
せ精度の向上が可能となる。Further, according to the exposure apparatus (and the exposure method therefor) according to the present embodiment, the CPU inside the main controller 28 projects the shot area to be exposed depending on whether or not the shot area is a missing shot area. The wafer W based on the detection result of the position information of the wafer surface in the optical axis direction of the optical system PL (the detection result of the multipoint focus position detection system (50a, 50b))
The frequency response characteristic is set in the rolling calculator 33 that performs the rolling control of the (wafer table 18) (steps 417, 419, and 421 in FIG. 6). Specifically, in the missing shot area, the frequency response characteristic is set so that the frequency response of the rolling calculation section 33 is low, and in the complete shot area, the frequency response is set so that the frequency response of the rolling calculation section 33 is low. The characteristics are set. Then, when the pattern is transferred to each shot area to be exposed by the control device 28, while performing the above-described scanning exposure, (the multipoint focal position detection system (50a,
Position information of the wafer surface in the optical axis AX direction is detected via 50b), and the surface position control of the wafer W according to the frequency response characteristic set based on the detected position information is performed via the wafer stage drive system. Is executed. As a result, in the defective shot area, the positional deviation of the shot area in the non-scanning direction with respect to the reticle pattern mainly due to the rolling control of the wafer W becomes small, and even if the scanning speed (synchronous moving speed) is high, the positional deviation correction is performed. Is possible. This makes it possible to improve the overlay accuracy during scanning exposure.
【0135】一方、完全ショット領域では、ウエハ上の
微小な凹凸に対応して精度の高い面位置制御(ローリン
グ制御を含む)を行うことができ、デフォーカスに起因
する像ボケあるいは色むらを抑制することができる。On the other hand, in the complete shot area, highly accurate surface position control (including rolling control) can be performed corresponding to minute irregularities on the wafer, and image blurring or color unevenness due to defocus can be suppressed. can do.
【0136】このように、本実施形態によると、露光対
象の領域の基板上の位置に拘わらず、レチクルパターン
のウエハ上への転写精度を向上させることが可能となっ
ている。As described above, according to this embodiment, it is possible to improve the transfer accuracy of the reticle pattern onto the wafer regardless of the position of the exposure target region on the substrate.
【0137】なお、上記実施形態では、ウエハ周辺に位
置する外内ショットであるか否かに応じて、ウエハWの
光軸方向(Z軸方向)における面位置制御に用いる先読
みセンサ(先読み検出点)を選択するものとしたが、本
発明はこれに限定されるものではない。例えば、選択装
置が、隣接するショット領域との間でウエハ表面の凹凸
形状が大きく異なるか否か、あるいはウエハ外周縁近傍
のショット領域であるか否かに応じて、前者ではパター
ンの投影領域から離れた先読みセンサを、後者ではパタ
ーンの投影領域に近い先読みセンサを選択することとし
ても良い。このようにしても、隣接するショット領域と
の間でウエハ表面の凹凸形状が大きく異なる、あるいは
ウエハ外周縁近傍のショット領域では、投影光学系の像
面に対するウエハ表面の光軸方向に関する位置の制御の
遅れを抑制することができ、その他のショット領域で
は、先読みセンサで得られる情報を可能な限り有効に活
用して高精度な面位置制御が可能となる。従って、露光
対象となるショット領域のウエハ上の位置にかかわら
ず、デフォーカスに起因する像ボケ、色むらなどの発生
を抑制できる。In the above embodiment, the pre-reading sensor (pre-reading detection point) used for surface position control of the wafer W in the optical axis direction (Z-axis direction) is determined depending on whether the shot is an outer / inner shot located around the wafer. ) Is selected, the present invention is not limited to this. For example, in the former case, depending on whether the unevenness shape of the wafer surface is significantly different between the adjacent shot areas or the shot area is near the outer edge of the wafer, It is also possible to select a look-ahead sensor that is distant and, in the latter case, a look-ahead sensor that is close to the pattern projection area. Even in this case, the unevenness of the wafer surface is greatly different between adjacent shot areas, or in the shot area near the outer peripheral edge of the wafer, the position of the wafer surface in the optical axis direction with respect to the image plane of the projection optical system is controlled. Can be suppressed, and in other shot areas, highly accurate surface position control can be performed by effectively utilizing the information obtained by the prefetch sensor as much as possible. Therefore, regardless of the position of the shot area to be exposed on the wafer, it is possible to suppress the occurrence of image blur and color unevenness due to defocus.
【0138】また、上記実施形態では、欠けショット領
域であるか否かに応じて、投影光学系PLの光軸方向に
関するウエハ表面の位置情報の検出結果(多点焦点位置
検出系(50a、50b)の検出結果)に基づくウエハ
W(ウエハテーブル18)のローリング制御を行うロー
リング算出部33における周波数応答特性が設定される
ものとしたが、本発明がこれに限定されるものではな
い。例えば設定装置が、ウエハの外周縁近傍に位置する
区画領域であるか、あるいはウエハ表面の平坦度が悪い
か否かに応じて、前者ではウエハ表面の面位置制御の周
波数特性を低く、後者では高く設定することとしても良
い。このようにしても、ウエハの外周縁近傍に位置する
区画領域、あるいはウエハ表面の平坦度が悪い区画領域
の露光の際には、面位置制御(特に傾斜制御)に伴う区
画領域の位置ずれが小さくなり、同期移動速度が速い場
合でも、その位置ずれ補正が可能となる。一方、ウエハ
の中央部に位置する区画領域、あるいはウエハ表面の平
坦度が良い区画領域では、ウエハ上の微小な凹凸に対応
して精度の高い面位置制御を行うことができる。Further, in the above-described embodiment, the detection result of the position information of the wafer surface in the optical axis direction of the projection optical system PL (multipoint focal position detection system (50a, 50b) is determined depending on whether or not it is the defective shot area. Although the frequency response characteristic is set in the rolling calculator 33 that performs the rolling control of the wafer W (wafer table 18) based on the detection result of (1), the present invention is not limited to this. For example, depending on whether the setting device is a partitioned region located near the outer peripheral edge of the wafer or whether the flatness of the wafer surface is poor, the frequency characteristic of the surface position control of the wafer surface is low in the former case, and the latter in the latter case. It may be set high. Even in this case, when the partitioned area located near the outer peripheral edge of the wafer or the partitioned area where the wafer surface has poor flatness is exposed, the positional deviation of the partitioned area due to the surface position control (in particular, tilt control) occurs. Even if the synchronous movement speed is small, the positional deviation can be corrected. On the other hand, in the partitioned area located in the central portion of the wafer or in the partitioned area where the flatness of the wafer surface is good, highly accurate surface position control can be performed corresponding to minute irregularities on the wafer.
【0139】また、上記実施形態では、ローリング制御
に関する周波数応答特性を、ショット領域毎に設定する
ものとしたが、これに限らずピッチング制御に関する周
波数応答特性をショット領域毎に設定することも可能で
ある。かかる場合であって、上記実施形態と同等の効果
を得ることができる。また、面位置制御における周波数
応答特性の設定も、カットオフ周波数の設定以外の方法
によって設定しても良い。In the above embodiment, the frequency response characteristic relating to rolling control is set for each shot area. However, the frequency response characteristic relating to pitching control can be set for each shot area. is there. In such a case, the same effect as that of the above embodiment can be obtained. Also, the frequency response characteristic in the surface position control may be set by a method other than the cutoff frequency setting.
【0140】また、上記実施形態では、区画領域のウエ
ハ上の位置に応じて、先読みセンサの選択と、ウエハの
面位置制御に関する周波数応答特性の設定とを行うもの
としたが、本発明がこれに限られるものではなく、いず
れか一方のみを行うこととしても良い。区画領域のウエ
ハ上の位置に応じて、先読みセンサの選択を行わない場
合には、先読みセンサを全く設けない、あるいは先読み
センサを一行ずつ設けることとしても良い。Further, in the above embodiment, the pre-reading sensor is selected and the frequency response characteristic relating to the surface position control of the wafer is set according to the position of the divided area on the wafer. However, it is possible to perform only one of them. If the pre-reading sensor is not selected depending on the position of the divided area on the wafer, the pre-reading sensor may not be provided at all, or the pre-reading sensor may be provided for each line.
【0141】さらに、上記実施形態では、ショット領域
間のウエハの移動の際(いわゆるショット間ステッピン
グ時)に、区画領域のウエハ上の位置に応じて、先読み
センサの選択と、ウエハの面位置制御に関する周波数応
答特性の設定とを行うものとしたが、本発明がこれに限
定されるものではない。要は、各区画領域の走査露光が
開始される時点で、その区画領域に関する先読みセンサ
の選択、あるいはウエハの面位置制御に関する周波数応
答特性の設定とが行われていれば良い。Further, in the above embodiment, when the wafer is moved between shot areas (so-called step-to-shot stepping), the pre-reading sensor is selected and the surface position of the wafer is controlled according to the position of the divided area on the wafer. However, the present invention is not limited to this. In short, when the scanning exposure of each divided area is started, the pre-reading sensor for the divided area or the setting of the frequency response characteristic for controlling the surface position of the wafer may be set.
【0142】なお、露光装置の設定条件から、各々の外
内ショットにおいて適切な行の先読みセンサが選択され
るような判断基準を設けても良い。この判断基準として
は、例えば以下のような基準を採用することができる。
(1) 露光前のロット先頭のウエハを用いてウエハ外
周部のショット領域のフラットネスを予め計測する。
(2) スキャン速度とウエハテーブル18の駆動スペ
ックから、外内ショット(露光対象ショット)が露光さ
れる直前に露光が行われる、その対象ショットに隣接す
るショットの露光後の姿勢を計算する。
(3) 外内ショット(露光対象ショット)において、
ウエハテーブルは(2)で計算された姿勢で露光が開始
されるので、複数行ある先読みセンサ各位置においてセ
ンシングされる位置情報を予測する。
(4) スキャン速度とウエハテーブル18の駆動スペ
ックから、外内ショットの端が露光領域に到着するまで
に引き込むこと(投影光学系PLの投影位置にウエハ表
面の高さ位置を合わせること)が可能か否かを計算す
る。
(5) 引き込み可能な先読みセンサが、該当ショット
を露光する際、選択されるように設定する。It should be noted that a judgment criterion may be provided such that the look-ahead sensor for an appropriate row is selected for each outer / inner shot from the setting conditions of the exposure apparatus. As the judgment standard, for example, the following standard can be adopted. (1) The flatness of the shot area on the outer peripheral portion of the wafer is measured in advance using the wafer at the top of the lot before exposure. (2) From the scan speed and the drive specifications of the wafer table 18, the post-exposure posture of the shot adjacent to the target shot, which is exposed immediately before the outer shot (exposure target shot) is exposed, is calculated. (3) In the outer shot (shot to be exposed),
Since exposure is started on the wafer table in the posture calculated in (2), position information sensed at each position of the pre-reading sensor having a plurality of rows is predicted. (4) From the scanning speed and the drive specifications of the wafer table 18, it is possible to pull in the edge of the outer / inner shot before it reaches the exposure area (to adjust the height position of the wafer surface to the projection position of the projection optical system PL). Calculate whether or not. (5) The pull-in look-ahead sensor is set to be selected when the corresponding shot is exposed.
【0143】このような判断基準を設けるのは、先読み
センサを、計測精度の関係から露光対象であるショット
領域の外側では計測を行わないように設定することが多
いため、単に走査方向前方の先読みセンサを使うので
は、先読みセンサがショット領域外に出る(ショットの
境界を越える)のが早くなり、これにより先読み情報が
早い段階で得られなくなって、フィードフォワード制御
ができなくなるおそれがあるからである。The reason for setting such a judgment standard is that the read-ahead sensor is often set so that the measurement is not performed outside the shot area to be exposed because of the measurement accuracy. If a sensor is used, the pre-reading sensor will move out of the shot area (cross the shot boundary) sooner, and pre-reading information may not be obtained at an early stage, which may make feed-forward control impossible. is there.
【0144】外内ショットにおいては、ウエハ面の投影
レンズ像面への引き込みが重要であるので、より外側の
先読みセンサが選択されることが制御的に負荷は少ない
が、ウエハ内部でも平坦度が良くなく、制御的に厳しい
場合には、ウエハ周辺部の外内ショットと同様に、引き
込み可能で、ウエハ内部でも制御的に負荷が少なくなる
ような、適切な位置の先読みセンサを選択するように設
定することが望ましい。In the inside / outside shot, since it is important to pull the wafer surface to the image plane of the projection lens, it is less controllable to select an outer readahead sensor. If it is not good and the control is severe, select a pre-reading sensor at an appropriate position so that it can be pulled in like the inside and outside shots around the wafer and the load on the inside of the wafer is controlled lightly. It is desirable to set.
【0145】また、どの先読みセンサを用いるかを、主
制御装置28に接続された入出力装置63(図1参照)
を介して、ユーザが設定することができるようにするこ
とも可能である。The input / output device 63 (see FIG. 1) connected to the main controller 28 determines which prefetch sensor is used.
It is also possible for the user to be able to set via the.
【0146】なお、本発明が適用される露光装置の光源
は、KrFエキシマレーザやArFエキシマレーザに限
らず、F2レーザ(波長157nm)、あるいは他の真
空紫外域のパルスレーザ光源であっても良い。この他、
露光用照明光として、例えば、DFB半導体レーザ又は
ファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の
単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウ
ムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバー
アンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長
変換した高調波を用いても良い。The light source of the exposure apparatus to which the present invention is applied is not limited to the KrF excimer laser or the ArF excimer laser, and may be an F 2 laser (wavelength 157 nm) or another pulsed laser light source in the vacuum ultraviolet region. good. Besides this,
As the exposure illumination light, for example, a single-wavelength laser light in the infrared region or the visible region emitted from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is amplified by a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and ytterbium). However, it is also possible to use harmonics whose wavelength is converted into ultraviolet light using a non-linear optical crystal.
【0147】さらに、投影光学系PLは、屈折系、反射
屈折系、及び反射系のいずれでもよいし、縮小系、等倍
系、及び拡大系のいずれでも良い。Further, the projection optical system PL may be any of a refraction system, a catadioptric system, and a reflection system, and may be any of a reduction system, a unit magnification system, and an enlargement system.
【0148】また、本発明は、半導体素子の製造に用い
られる露光装置だけでなく、液晶表示素子、プラズマデ
ィスプレイなどを含むディスプレイの製造に用いられ
る、デバイスパターンをガラスプレート上に転写する露
光装置、薄膜磁気へッドの製造に用いられる、デバイス
パターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮
像素子(CCDなど)、マイクロマシン、及びDNAチ
ップなどの製造に用いられる露光装置などにも適用する
ことができる。Further, the present invention is not limited to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element, but an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate, which is used for manufacturing a display including a liquid crystal display element and a plasma display. The present invention can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing a thin film magnetic head, which transfers a device pattern onto a ceramic wafer, an exposure apparatus used for manufacturing an image pickup device (such as CCD), a micromachine, and a DNA chip. it can.
【0149】《デバイス製造方法》次に上述した露光方
法及び露光装置をリソグラフィ工程で使用するデバイス
の製造方法の実施形態について説明する。<< Device Manufacturing Method >> Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure method and exposure apparatus in a lithography process will be described.
【0150】図13には、デバイス(ICやLSI等の
半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等)の製造例のフローチャートが示され
ている。図13に示されるように、まず、ステップ20
1(設計ステップ)において、デバイスの機能・性能設
計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、そ
の機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続
き、ステップ202(マスク製作ステップ)において、
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ203(ウエハ製造ステップ)において、
シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。In FIG. 13, devices (semiconductor chips such as IC and LSI, liquid crystal panel, CCD, thin film magnetic head,
A flow chart of a manufacturing example of a micromachine etc. is shown. As shown in FIG. 13, first, step 20
In 1 (design step), a device function / performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Then, in step 202 (mask making step),
A mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 203 (wafer manufacturing step),
A wafer is manufactured using a material such as silicon.
【0151】次に、ステップ204(ウエハ処理ステッ
プ)において、ステップ201〜ステップ203で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップ205(デバイス組立てステッ
プ)において、ステップ204で処理されたウエハを用
いてデバイス組立てを行う。このステップ205には、
ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージン
グ工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれ
る。Next, in step 204 (wafer processing step), the mask and wafer prepared in steps 201 to 203 are used to form an actual circuit or the like on the wafer by a lithography technique or the like, as described later. . Next, in step 205 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step 204. In this step 205,
Steps such as a dicing step, a bonding step, and a packaging step (chip encapsulation) are included as necessary.
【0152】最後に、ステップ206(検査ステップ)
において、ステップ205で作成されたデバイスの動作
確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程
を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。Finally, step 206 (inspection step)
In step 1, inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device created in step 205 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.
【0153】図14には、半導体デバイスにおける、上
記ステップ204の詳細なフロー例が示されている。図
14において、ステップ211(酸化ステップ)におい
てはウエハの表面を酸化させる。ステップ212(CV
Dステップ)においてはウエハ表面に絶縁膜を形成す
る。ステップ213(電極形成ステップ)においてはウ
エハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ214
(イオン打ち込みステップ)においてはウエハにイオン
を打ち込む。以上のステップ211〜ステップ214そ
れぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成して
おり、各段階において必要な処理に応じて選択されて実
行される。FIG. 14 shows a detailed flow example of step 204 in the semiconductor device. In FIG. 14, in step 211 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. Step 212 (CV
In step D), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 213 (electrode forming step), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. Step 214
In the (ion implantation step), ions are implanted in the wafer. Each of the above steps 211 to 214 constitutes a pretreatment process in each stage of wafer processing, and is selected and executed in accordance with a required process in each stage.
【0154】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ2
15(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ216(露光ステッ
プ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露
光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンを
ウエハに転写する。次に、ステップ217(現像ステッ
プ)においては露光されたウエハを現像し、ステップ2
18(エッチングステップ)において、レジストが残存
している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより
取り去る。そして、ステップ219(レジスト除去ステ
ップ)において、エッチングが済んで不要となったレジ
ストを取り除く。At each stage of the wafer process, after the above-mentioned pretreatment process is completed, the posttreatment process is executed as follows. In this post-treatment process, first, step 2
In 15 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step 216 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred onto the wafer by the lithography system (exposure apparatus) and the exposure method described above. Next, in step 217 (developing step), the exposed wafer is developed, and in step 2
In 18 (etching step), the exposed member of the portion other than the portion where the resist remains is removed by etching. Then, in step 219 (resist removing step), the unnecessary resist after etching is removed.
【0155】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。By repeating these pre-processing and post-processing steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
【0156】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程(ステップ216)において上
記実施形態の露光装置及びその露光方法が用いられるの
で、露光対象のショット領域の位置にかかわらず、レチ
クルパターンをウエハ上に精度良く転写することができ
る。従って、微細パターンが形成された高集積度のマイ
クロデバイスの歩留まりを向上させ、その生産性の向上
を図ることができる。When the device manufacturing method of this embodiment described above is used, the exposure apparatus and the exposure method of the above embodiment are used in the exposure step (step 216). Therefore, regardless of the position of the shot area to be exposed, The reticle pattern can be accurately transferred onto the wafer. Therefore, it is possible to improve the yield of highly integrated microdevices on which fine patterns are formed and to improve their productivity.
【0157】[0157]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る露光
方法及び露光装置によれば、露光対象の領域の基板上の
位置に拘わらず、マスクのパターンの基板への転写精度
を向上させることができるという従来にない優れた効果
がある。As described above, according to the exposure method and the exposure apparatus of the present invention, it is possible to improve the transfer accuracy of the mask pattern onto the substrate regardless of the position of the exposure target region on the substrate. It has an excellent effect that is not possible in the past.
【0158】また、本発明のデバイス製造方法によれ
ば、最終製品であるデバイスの歩留まりを向上により、
その生産性の向上を図ることができるという効果があ
る。Further, according to the device manufacturing method of the present invention, by improving the yield of the final product device,
There is an effect that the productivity can be improved.
【図1】一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図
である。FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.
【図2】一実施形態に係る露光装置における多点焦点位
置検出系の各検出点であるスリット像(フォーカスセン
サ)の配置と露光領域との位置関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between an arrangement of slit images (focus sensors) which are detection points of a multipoint focus position detection system and an exposure area in the exposure apparatus according to the embodiment.
【図3】図3(A)は、プラススキャンの場合における
フォーカスセンサの選択を示す図であり、図3(B)
は、マイナススキャンの場合におけるフォーカスセンサ
の選択を示す図である。FIG. 3A is a diagram showing selection of a focus sensor in the case of plus scanning, and FIG.
FIG. 9 is a diagram showing selection of a focus sensor in the case of minus scan.
【図4】図1の演算部30の概略構成の一例を示すブロ
ック図である。4 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a calculation unit 30 of FIG.
【図5】図5(A)は、図4のZ算出部における周波数
応答特性を示し、図5(B)は、図4のローリング算出
部においてカットオフ周波数を高く設定したときの周波
数応答特性を示し、図5(C)は、ローリング算出部に
おいてカットオフ周波数を低く設定したときの周波数応
答特性を示している。5A shows a frequency response characteristic in the Z calculation unit of FIG. 4, and FIG. 5B shows a frequency response characteristic when the cutoff frequency is set high in the rolling calculation unit of FIG. FIG. 5C shows the frequency response characteristic when the cutoff frequency is set low in the rolling calculation unit.
【図6】主制御装置の処理アルゴリズムを示すフローチ
ャートである。FIG. 6 is a flowchart showing a processing algorithm of the main controller.
【図7】ショットマップの一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of a shot map.
【図8】図8(A)〜図8(C)は、外内ショットで、
かつ欠けショットであるショット領域に対するフォーカ
ス・レベリング制御の流れを説明するための図(その
1)である。8 (A) to 8 (C) are outside shots, FIG.
FIG. 6 is a diagram (No. 1) for explaining the flow of focus / leveling control for a shot area that is a missing shot.
【図9】図9(A)〜図9(C)は、外内ショットで、
かつ欠けショットであるショット領域に対するフォーカ
ス・レベリング制御の流れを説明するための図(その
2)である。9 (A) to 9 (C) are outside shots, FIG.
FIG. 7 is a diagram (No. 2) for explaining the flow of focus / leveling control for a shot area that is a missing shot.
【図10】図10(A)〜図10(C)は、外内ショッ
トで、かつ欠けショットであるショット領域に対するフ
ォーカス・レベリング制御の流れを説明するための図
(その3)である。FIG. 10A to FIG. 10C are views (No. 3) for explaining the flow of focus / leveling control for a shot area that is an outer / inner shot and a missing shot.
【図11】図11(A)〜図11(C)は、外内ショッ
トで先読みセンサのフィードフォワード制御が遅れてい
る状態を示す図である。11 (A) to 11 (C) are diagrams showing a state in which the feedforward control of the prefetch sensor is delayed in the outside shot.
【図12】図12(A)〜図12(C)は、外内ショッ
トで先読みセンサのフィードフォワード制御が間に合っ
ている状態を示す図である。12A to 12C are diagrams showing a state in which the feedforward control of the look-ahead sensor is in time for the outer and inner shots.
【図13】本発明に係るデバイス製造方法を説明するた
めのフローチャートである。FIG. 13 is a flowchart for explaining a device manufacturing method according to the present invention.
【図14】図13のステップ204の具体例を示すフロ
ーチャートである。14 is a flowchart showing a specific example of step 204 in FIG.
22…ウエハステージ駆動系(基板駆動系)、28…主
制御装置(制御装置、設定装置、選択装置の一部)、2
9…レチクルステージ駆動系(マスク駆動系)、50
a,50b…多点焦点位置検出系(検出系)、62…メ
インAF処理系(選択装置の一部)、IA…露光領域
(投影領域)、PL…投影光学系、R…レチクル(マス
ク)、RST…レチクルステージ(マスクステージ)、
SAn…ショット領域(区画領域)、W…ウエハ(基
板)、WST…ウエハステージ(基板ステージ)。22 ... Wafer stage drive system (substrate drive system), 28 ... Main control device (control device, setting device, part of selection device), 2
9 ... Reticle stage drive system (mask drive system), 50
a, 50b ... Multi-point focus position detection system (detection system), 62 ... Main AF processing system (part of selection device), IA ... Exposure area (projection area), PL ... Projection optical system, R ... Reticle (mask) , RST ... Reticle stage (mask stage),
SA n ... Shot area (partitioned area), W ... Wafer (substrate), WST ... Wafer stage (substrate stage).
Claims (18)
系を介して基板上の複数の区画領域にそれぞれ転写する
露光方法であって、 露光対象となる区画領域の基板上の位置に応じて、前記
投影光学系の光軸方向に関する前記基板表面の位置情報
の検出結果に基づく前記基板の前記光軸方向における面
位置制御の周波数応答特性を設定する工程と;前記マス
クと前記基板とを同期移動しつつ、前記光軸方向に関す
る前記基板表面の位置情報の検出及び該検出された位置
情報に基づく前記設定された周波数応答特性に従った前
記基板の面位置制御を実行し、露光対象となる各区画領
域に前記パターンをそれぞれ転写する工程と;を含む露
光方法。1. An exposure method for transferring a pattern formed on a mask to a plurality of partitioned areas on a substrate via a projection optical system, the method comprising: Setting a frequency response characteristic of surface position control of the substrate in the optical axis direction based on a detection result of position information of the substrate surface in the optical axis direction of the projection optical system; and synchronously moving the mask and the substrate. While performing the detection of the position information of the substrate surface in the optical axis direction and the surface position control of the substrate according to the set frequency response characteristic based on the detected position information, An exposure method including: transferring each of the patterns to the partitioned areas.
記パターンの投影領域内に前記同期移動方向に直交する
方向に離れて設定された複数の検出点を含み、 前記面位置制御は、前記基板の前記同期移動方向に直交
する方向に関する傾斜の制御を含むことを特徴とする請
求項1に記載の露光方法。2. The detection point of the positional information of the substrate surface includes a plurality of detection points set apart in a direction orthogonal to the synchronous movement direction within a projection area of the pattern, and the surface position control includes: The exposure method according to claim 1, further comprising: controlling an inclination of the substrate in a direction orthogonal to the synchronous movement direction.
は、前記基板上の周辺に位置し区画領域の一部が欠けて
いる欠け区画領域では前記面位置制御における周波数応
答性が他の区画領域に比べて低くなるように前記周波数
応答特性を設定することを特徴とする請求項1又は2に
記載の露光方法。3. In the step of setting the frequency response characteristic, the frequency response in the surface position control is different from that of the other partitioned area in the defective partitioned area located on the periphery of the substrate and partially lacking in the partitioned area. The exposure method according to claim 1, wherein the frequency response characteristic is set to be lower than that of the exposure method.
区画領域では、カットオフ周波数が前記他の区画領域の
約1/5〜約1/2程度となるような設定であることを
特徴とする請求項3に記載の露光方法。4. The frequency response characteristic is set such that the cut-off frequency in the lacking divided region is about 1/5 to about 1/2 of that of the other divided regions. The exposure method according to claim 3.
記パターンの投影領域外に、該投影領域から前記同期移
動方向に離れて設定された複数の先読み検出点を含み、 前記露光対象となる区画領域の基板上の位置に応じて、
前記複数の先読み検出点から前記面位置制御に用いる先
読み検出点を選択する工程を更に含むことを特徴とする
請求項1〜4のいずれか一項に記載の露光方法。5. The detection point of the positional information of the substrate surface includes a plurality of pre-reading detection points set outside the projection area of the pattern and apart from the projection area in the synchronous movement direction. Depending on the position of the divided area on the substrate,
The exposure method according to claim 1, further comprising a step of selecting a pre-reading detection point used for the surface position control from the plurality of pre-reading detection points.
辺に位置し、前記同期移動時に前記パターンの投影領域
が前記基板に対して外側から内側に向かって相対移動す
る区画領域では、前記面位置制御に用いられる先読み検
出点として、他の区画領域に比べて、前記投影領域から
前記同期移動方向に離れた検出点を選択することを特徴
とする請求項5に記載の露光方法。6. In the selecting step, in the partition area located on the periphery of the substrate and in which the projection area of the pattern relatively moves from the outer side to the inner side with respect to the substrate during the synchronous movement, the surface is formed. 6. The exposure method according to claim 5, wherein a detection point which is farther from the projection area in the synchronous movement direction than the other partitioned areas is selected as the prefetch detection point used for position control.
系を介して基板上の複数の区画領域にそれぞれ転写する
露光方法であって、 前記投影光学系の光軸方向に関する前記基板表面の位置
情報を検出する検出点として前記パターンの投影領域か
ら前記同期移動方向に離れて設定された複数の先読み検
出点の中から、前記基板の面位置制御に用いる先読み検
出点を、露光対象となる区画領域の基板上の位置に応じ
て選択する工程と;前記マスクと前記基板とを同期移動
しつつ、前記選択された先読み検出点を用いた前記基板
の面位置制御を実行し、露光対象となる各区画領域に前
記パターンをそれぞれ転写する工程と;を含む露光方
法。7. An exposure method for transferring a pattern formed on a mask to a plurality of partitioned areas on a substrate via a projection optical system, the positional information of the surface of the substrate relating to an optical axis direction of the projection optical system. Among the plurality of pre-reading detection points set apart from the projection area of the pattern in the synchronous movement direction as a detection point for detecting the pre-reading detection point used for the surface position control of the substrate, the partitioned area to be exposed A step of selecting according to the position on the substrate; the surface position control of the substrate using the selected pre-reading detection point is executed while the mask and the substrate are synchronously moved, An exposure method including: transferring each of the patterns to the partitioned areas.
辺に位置し、前記パターンの投影領域が前記基板に対し
て外側から内側に向かって相対移動する区画領域では、
前記面位置制御に用いられる先読み検出点として、他の
区画領域に比べて、前記投影領域から前記同期移動方向
に離れた先読み検出点を選択することを特徴とする請求
項7に記載の露光方法。8. In the selecting step, in a partitioned area located on the periphery of the substrate and in which a projection area of the pattern moves relative to the substrate from outside to inside,
8. The exposure method according to claim 7, wherein, as the pre-reading detection point used for the surface position control, a pre-reading detection point which is farther from the projection area in the synchronous movement direction than the other partitioned areas is selected. .
系を介して基板上の複数の区画領域にそれぞれ転写する
露光装置であって、 前記投影光学系の光軸方向に関する前記基板表面の位置
情報を検出する検出系と;前記マスクを保持するマスク
ステージと;前記基板を保持する基板ステージと;前記
マスクステージを少なくとも所定の走査方向に駆動する
マスク駆動系と;前記基板ステージを前記投影光学系の
光軸に直交する2次元平面内、該2次元平面に対する傾
斜方向及び前記光軸方向に駆動する基板駆動系と;露光
対象となる区画領域の基板上の位置に応じて、前記投影
光学系の光軸方向に関する前記基板表面の位置情報の検
出結果に基づく前記基板の前記光軸方向における面位置
制御に関する周波数応答特性を設定する設定装置と;露
光対象となる各区画領域に前記パターンをそれぞれ転写
するに際し、前記マスク駆動系及び前記基板駆動系を介
して前記マスクと前記基板とを前記走査方向に同期移動
しつつ、前記検出系を介して前記光軸方向に関する前記
基板表面の位置情報を検出し、該検出された位置情報に
基づいて前記設定された周波数応答特性に従った前記基
板の面位置制御を前記基板駆動系を介して実行する制御
装置と;を備える露光装置。9. An exposure apparatus for transferring a pattern formed on a mask to a plurality of partitioned areas on a substrate via a projection optical system, the positional information on the surface of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system. A detection system that detects the mask; a mask stage that holds the mask; a substrate stage that holds the substrate; a mask drive system that drives the mask stage in at least a predetermined scanning direction; and the substrate stage that is the projection optical system. A two-dimensional plane orthogonal to the optical axis of the substrate, a substrate drive system that drives in the direction of inclination with respect to the two-dimensional plane and the optical axis direction; A setting device for setting a frequency response characteristic relating to surface position control of the substrate in the optical axis direction based on a detection result of position information of the substrate surface in the optical axis direction; When transferring the pattern to each of the divided areas to be the light target, while synchronously moving the mask and the substrate in the scanning direction via the mask drive system and the substrate drive system, via the detection system Position information of the surface of the substrate in the optical axis direction is detected, and surface position control of the substrate according to the set frequency response characteristic based on the detected position information is executed via the substrate drive system. An exposure apparatus comprising: a control device;
情報の検出点は、前記パターンの投影領域内に前記同期
移動方向に直交する方向に離れて設定された複数の検出
点を含み、 前記制御装置は、前記面位置制御として、少なくとも前
記同期移動方向に直交する方向に関する前記基板の傾斜
の制御を行うことを特徴とする請求項9に記載の露光装
置。10. The control point of the positional information of the substrate surface by the detection system includes a plurality of detection points set apart in a direction orthogonal to the synchronous movement direction in a projection area of the pattern, the control 10. The exposure apparatus according to claim 9, wherein the apparatus controls the inclination of the substrate in at least a direction orthogonal to the synchronous movement direction as the surface position control.
位置し区画領域の一部が欠けている欠け区画領域では前
記面位置制御における周波数応答性が他の区画領域に比
べて低くなるように前記周波数応答特性を設定すること
を特徴とする請求項9又は10に記載の露光装置。11. The frequency response in the surface position control is lower than that of other partitioned areas in the defective partitioned area located on the periphery of the substrate and partially lacking in the partitioned area. 11. The exposure apparatus according to claim 9, wherein the frequency response characteristic is set in the exposure apparatus.
は、カットオフ周波数が前記他の区画領域の約1/5〜
約1/2程度となるように設定することを特徴とする請
求項11に記載の露光装置。12. The setting device has a cutoff frequency of about 1/5 to about 1/5 of that of the other partitioned areas in the lacking partitioned areas.
The exposure apparatus according to claim 11, wherein the exposure apparatus is set to have a size of about 1/2.
情報の検出点は、前記パターンの投影領域外に、該投影
領域から前記同期移動方向に離れて設定された複数の先
読み検出点を含み、 前記露光対象となる区画領域の基板上の位置に応じて、
前記複数の先読み検出点から前記面位置制御に用いる先
読み検出点を選択する選択装置を更に備えることを特徴
とする請求項9〜12のいずれか一項に記載の露光装
置。13. A detection point of position information of the surface of the substrate by the detection system includes a plurality of look-ahead detection points set outside the projection area of the pattern and apart from the projection area in the synchronous movement direction, Depending on the position on the substrate of the partitioned area to be exposed,
The exposure apparatus according to any one of claims 9 to 12, further comprising a selection device that selects a pre-reading detection point used for the surface position control from the plurality of pre-reading detection points.
位置し、前記同期移動時に前記パターンの投影領域が前
記基板に対して外側から内側に向かって相対移動する区
画領域では、前記面位置制御に用いられる先読み検出点
として、他の区画領域に比べて、前記投影領域から前記
同期移動方向に離れた検出点を選択することを特徴とす
る請求項13に記載の露光装置。14. The selection device is located on the periphery of the substrate, and in the partitioned region in which the projection region of the pattern moves relative to the substrate from the outside to the inside during the synchronous movement, the surface position is set. 14. The exposure apparatus according to claim 13, wherein a detection point which is farther from the projection area in the synchronous movement direction is selected as a pre-reading detection point used for control, as compared with other partitioned areas.
学系を介して基板上の複数の区画領域にそれぞれ転写す
る露光装置であって、 前記パターンの投影領域から前記同期移動方向に離れて
設定された複数の先読み検出点を含む複数の検出点を有
し、選択された検出点で前記投影光学系の光軸方向に関
する前記基板表面の位置情報を検出する検出系と;前記
マスクを保持するマスクステージと;前記基板を保持す
る基板ステージと;前記マスクステージを少なくとも所
定の走査方向に駆動するマスク駆動系と;前記基板ステ
ージを前記投影光学系の光軸に直交する2次元平面内、
該2次元平面に対する傾斜方向及び前記光軸方向に駆動
する基板駆動系と;露光対象となる区画領域の基板上の
位置に応じて、前記基板の前記光軸方向における面位置
制御に用いる先読み検出点を前記複数の先読み検出点の
中から選択する選択装置と;露光対象となる各区画領域
に前記パターンをそれぞれ転写するに際し、前記マスク
駆動系及び前記基板駆動系を介して前記マスクと前記基
板とを前記走査方向に同期移動しつつ、前記選択された
先読み検出点を用いた前記基板の面位置制御を前記基板
駆動系を介して実行する制御装置と;を備える露光装
置。15. An exposure apparatus that transfers a pattern formed on a mask to a plurality of partitioned areas on a substrate via a projection optical system, and is set apart from the projection area of the pattern in the synchronous movement direction. A detection system having a plurality of detection points including a plurality of pre-read detection points, and detecting the positional information of the surface of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system at the selected detection points; A stage; a substrate stage for holding the substrate; a mask drive system for driving the mask stage in at least a predetermined scanning direction; a two-dimensional plane orthogonal to the optical axis of the projection optical system for the substrate stage,
A substrate drive system that drives in the tilt direction with respect to the two-dimensional plane and in the optical axis direction; pre-reading detection used for surface position control of the substrate in the optical axis direction according to the position of the partitioned area to be exposed on the substrate. A selection device for selecting a point from the plurality of pre-read detection points; the mask and the substrate via the mask drive system and the substrate drive system when transferring the pattern to each of the divided areas to be exposed. And a controller for performing surface position control of the substrate using the selected pre-read detection points via the substrate drive system while synchronously moving in the scanning direction.
位置し、前記パターンの投影領域が前記基板に対して外
側から内側に向かって相対移動する区画領域では、前記
面位置制御に用いられる先読み検出点として、他の区画
領域に比べて、前記投影領域から前記同期移動方向に離
れた先読み検出点を選択することを特徴とする請求項1
5に記載の露光方法。16. The selection device is used for the surface position control in a divided region located on the periphery of the substrate and in which a projection region of the pattern relatively moves from the outside toward the inside of the substrate. The pre-reading detection point, which is farther from the projection area in the synchronous movement direction than the other partitioned areas, is selected as the pre-reading detection point.
The exposure method according to item 5.
方法であって、 前記リソグラフィ工程では、請求項1〜8のいずれか一
項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイス
製造方法。17. A device manufacturing method including a lithography process, wherein the exposure method according to any one of claims 1 to 8 is used in the lithography process.
方法であって、 前記リソグラフィ工程では、請求項9〜16のいずれか
一項に記載の露光装置を用いて露光を行うことを特徴と
するデバイス製造方法。18. A device manufacturing method including a lithography process, wherein in the lithography process, exposure is performed using the exposure apparatus according to any one of claims 9 to 16. .
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- 2002-01-10 JP JP2002003222A patent/JP2003203855A/en not_active Withdrawn
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