JP2006261644A

JP2006261644A - Exposure apparatus and method of aligning reticle with sensitive substrate stage

Info

Publication number: JP2006261644A
Application number: JP2006020844A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamamoto; 一山本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-02-16
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2006-09-28

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a positional measurement of a mark on a reticle stage or a reticle by means of a sensitive substrate stage which relates to an exposure apparatus used for lithography of a semiconductor integrated circuit or the like, and to provide a method of aligning a reticle with a sensitive substrate stage. <P>SOLUTION: An exposure apparatus exposes a sensitive substrate placed on a sensitive substrate stage by using light reflected by a reticle placed on a reticle stage. The apparatus has an aerial image sensor for positional measurement that detects a positional measurement mark on the reticle stage or the reticle, and an aerial image sensor for focusing that detects a focus detection mark on the reticle stage or the reticle on the sensitive substrate stage. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーで用いられる露光装置およびレチクルと感応基板ステージとの位置合わせ方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus used in lithography such as a semiconductor integrated circuit and a method for aligning a reticle and a sensitive substrate stage.

従来、レチクルとウエハステージとの位置関係は、レチクルアライメント顕微鏡からのアライメント光を、レチクル上に形成された透過型マークを透過させ、投影光学系を介してウエハステージのウエハ面の高さに設置された反射型の基準マークに重ね合わせ、レチクルアライメント顕微鏡のＣＣＤセンサにより画像処理を行うことにより求めている。
特開平７−１７６４６８号公報 Conventionally, the positional relationship between the reticle and the wafer stage is such that the alignment light from the reticle alignment microscope is transmitted through the transmission mark formed on the reticle and placed at the height of the wafer surface of the wafer stage via the projection optical system. It is obtained by superimposing on the reflection type reference mark and performing image processing by a CCD sensor of a reticle alignment microscope.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-176468

しかしながら、波長１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度の極端紫外線(ＥＵＶ光)の領域では、透過硝材が存在しないため、上述のような透過型マークを用いた位置測定は行うことができない。従って、レチクルの基準マークで反射し投影光学系を通過した照明光によりレチクルの基準マークの位置測定をウエハステージ上で行うことができる新たな技術が要望されている。 However, in the region of extreme ultraviolet rays (EUV light) having a wavelength of about 10 nm to 20 nm, since there is no transmissive glass material, position measurement using the transmissive mark as described above cannot be performed. Accordingly, there is a need for a new technique that can measure the position of the reticle reference mark on the wafer stage by the illumination light reflected by the reticle reference mark and passed through the projection optical system.

本発明は、かかる要望に対処してなされたもので、レチクルステージまたはレチクルのマークの位置測定を感応基板ステージで行うことができる露光装置およびレチクルと感応基板ステージとの位置合わせ方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in response to such a demand, and provides an exposure apparatus capable of measuring the position of a reticle stage or a mark of a reticle on a sensitive substrate stage, and a method for aligning the reticle and the sensitive substrate stage. With the goal.

第１の発明の露光装置は、レチクルステージに配置されるレチクルからの反射光により、感応基板ステージに配置される感応基板の露光を行う露光装置において、前記感応基板ステージに、前記レチクルステージまたは前記レチクルに形成される位置測定用マークを検出する位置測定用空間像センサと、前記レチクルステージまたは前記レチクルに形成されるフォーカス検出用マークを検出するフォーカス用空間像センサと、を各々設けてなることを特徴とする。 An exposure apparatus according to a first aspect of the present invention is an exposure apparatus that performs exposure of a sensitive substrate placed on a sensitive substrate stage by reflected light from a reticle placed on a reticle stage, wherein the reticle stage or the A position measurement aerial image sensor for detecting a position measurement mark formed on the reticle; and a focus aerial image sensor for detecting the focus detection mark formed on the reticle stage or the reticle. It is characterized by.

第２の発明の露光装置は、第１の発明の露光装置において、前記位置測定用空間像センサおよびフォーカス用空間像センサは、スリット部と、該スリット部を通過した前記反射光を感知する受光素子とを備え、前記位置測定用空間像センサのスリット部のスリット幅を、前記フォーカス用空間像センサのスリット部のスリット幅より大きくしてなることを特徴とする。 An exposure apparatus according to a second aspect is the exposure apparatus according to the first aspect, wherein the position-measuring aerial image sensor and the focus aerial image sensor detect a slit portion and the reflected light that has passed through the slit portion. And a slit width of the slit portion of the position measuring aerial image sensor is larger than a slit width of the slit portion of the focusing aerial image sensor.

第３の発明の露光装置は、第２の発明の露光装置において、前記位置測定用空間像センサの前記スリット幅は、光学式画像処理アライメント装置によりスリット位置を検出可能な幅とされていることを特徴とする。
第４の発明の露光装置は、第３の発明の露光装置において、前記位置測定用空間像センサの前記スリット幅は２００ｎｍ以上であり、前記フォーカス用空間像センサの前記スリット幅は１００ｎｍ以下であることを特徴とする。 An exposure apparatus according to a third aspect is the exposure apparatus according to the second aspect, wherein the slit width of the position-measuring aerial image sensor is such that the slit position can be detected by an optical image processing alignment apparatus. It is characterized by.
An exposure apparatus according to a fourth aspect is the exposure apparatus according to the third aspect, wherein the slit width of the spatial image sensor for position measurement is 200 nm or more, and the slit width of the spatial image sensor for focus is 100 nm or less. It is characterized by that.

第５の発明の露光装置は、第２ないし第４のいずれか１の発明の露光装置において、前記位置測定用空間像センサのスリット部は複数のスリットを有し、前記複数のスリットのピッチは３μｍ以上であることを特徴とする。
第６の発明の露光装置は、第１ないし第５のいずれか１の発明の露光装置において、前記位置測定用空間像センサまたはフォーカス用空間像センサは、前記マークを検出するためのスリット部が形成されるスリットパターンを複数有していることを特徴とする。 An exposure apparatus of a fifth invention is the exposure apparatus of any one of the second to fourth inventions, wherein the slit portion of the position measuring aerial image sensor has a plurality of slits, and the pitch of the plurality of slits is It is 3 μm or more.
An exposure apparatus according to a sixth invention is the exposure apparatus according to any one of the first to fifth inventions, wherein the position measuring aerial image sensor or the focusing aerial image sensor has a slit portion for detecting the mark. It has a plurality of slit patterns to be formed.

第７の発明のレチクルと感応基板ステージとの位置合わせ方法は、レチクルのパターン領域の走査方向の前後に位置測定用マークを形成し、前記一方の位置測定用マークを露光光の照明領域に位置した状態で、前記一方の位置測定用マークの投影像を感応基板ステージに配置される位置測定用空間像センサにより検出して前記一方の位置測定用マークと前記感応基板ステージとの対応位置を測定し、前記他方の位置測定用マークを露光光の照明領域に位置した状態で、前記他方の位置測定用マークの投影像を前記位置測定用空間像センサにより検出して前記他方の位置測定用マークと前記感応基板ステージとの対応位置を測定し、前記レチクルと前記感応基板ステージとの位置合わせを行うことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for aligning a reticle and a sensitive substrate stage, wherein a position measurement mark is formed before and after a reticle pattern area in the scanning direction, and the one position measurement mark is positioned in an illumination area of exposure light. In this state, the projection image of the one position measurement mark is detected by a position measurement aerial image sensor arranged on the sensitive substrate stage, and the corresponding position between the one position measurement mark and the sensitive substrate stage is measured. In the state where the other position measurement mark is positioned in the illumination area of the exposure light, the projected image of the other position measurement mark is detected by the position measurement aerial image sensor, and the other position measurement mark is detected. And the position of the sensitive substrate stage are measured, and the alignment between the reticle and the sensitive substrate stage is performed.

本発明の露光装置では、レチクルステージまたはレチクルに形成されるマークを感応基板ステージの位置測定用空間像センサおよびフォーカス用空間像センサにより検出するようにしたので、レチクルステージまたはレチクルのマークの位置測定およびフォーカス測定を感応基板ステージで独立に行うことができる。
本発明のレチクルと感応基板ステージとの位置合わせ方法では、レチクルのパターン領域の走査方向の前後に位置測定用マークを形成したので、レチクルを走査方向と直角な方向に大きく移動することなく、位置測定用マークを位置測定用空間像センサにより検出することができる。 In the exposure apparatus of the present invention, the reticle stage or the mark formed on the reticle is detected by the position measurement aerial image sensor and the focus aerial image sensor of the sensitive substrate stage, so that the position of the reticle stage or reticle mark is measured. And focus measurement can be performed independently on the sensitive substrate stage.
In the alignment method of the reticle and the sensitive substrate stage according to the present invention, the position measurement marks are formed before and after the reticle pattern region in the scanning direction, so that the position of the reticle can be adjusted without largely moving in the direction perpendicular to the scanning direction. The measurement mark can be detected by the position measurement aerial image sensor.

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１は、本発明の露光装置の第１の実施形態の要部の詳細を示している。なお、この実施形態の露光装置の全体構成については後述する。
図１では、レチクルステージ１１、投影光学系１３およびウエハステージ１５が示されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows the details of the main part of the first embodiment of the exposure apparatus of the present invention. The overall configuration of the exposure apparatus of this embodiment will be described later.
In FIG. 1, a reticle stage 11, a projection optical system 13, and a wafer stage 15 are shown.

レチクルステージ１１は、水平方向(Ｘ，Ｙ方向)および垂直方向(Ｚ方向)に移動可能とされている。このレチクルステージ１１のＸ方向およびＹ方向の位置はレーザ干渉計(不図示)により常時検出されている。レチクルステージ１１の下側には静電チャック１７が固定され、静電チャック１７の下面にレチクル１９が吸着保持されている。そして、レチクル１９の下面に後述する照明光学系からのＥＵＶ光２１が照射される。 The reticle stage 11 is movable in the horizontal direction (X, Y direction) and the vertical direction (Z direction). The positions of the reticle stage 11 in the X and Y directions are always detected by a laser interferometer (not shown). An electrostatic chuck 17 is fixed below the reticle stage 11, and a reticle 19 is attracted and held on the lower surface of the electrostatic chuck 17. Then, the lower surface of the reticle 19 is irradiated with EUV light 21 from an illumination optical system described later.

投影光学系１３は、レチクル１９により反射されたＥＵＶ光２１を後述する複数のミラーにより順次反射し、レチクルパターンの縮小された像をウエハ２３上に形成する。
ウエハステージ１５は、水平方向(Ｘ，Ｙ方向)および垂直方向(Ｚ方向)に移動可能とされている。このウエハステージ１５のＸ方向およびＹ方向の位置はレーザ干渉計(不図示)により常時検出されている。ウエハステージ１５の上側には静電チャック２５が固定され、静電チャック２５の上面にウエハ２３が吸着保持されている。ウエハ２３上のダイを露光する時には、ＥＵＶ光２１がレチクル１９の所定の領域に照射され、レチクル１９とウエハ２３は投影光学系１３に対して投影光学系１３の縮小率に従った所定の速度で動く。このようにして、レチクルパターンはウエハ２３上の所定の露光範囲（ダイに対して）に露光される。 The projection optical system 13 sequentially reflects the EUV light 21 reflected by the reticle 19 by a plurality of mirrors described later, and forms a reduced image of the reticle pattern on the wafer 23.
The wafer stage 15 is movable in the horizontal direction (X, Y direction) and the vertical direction (Z direction). The positions of the wafer stage 15 in the X and Y directions are always detected by a laser interferometer (not shown). An electrostatic chuck 25 is fixed on the upper side of the wafer stage 15, and the wafer 23 is held by suction on the upper surface of the electrostatic chuck 25. When exposing the die on the wafer 23, the EUV light 21 is irradiated to a predetermined area of the reticle 19, and the reticle 19 and the wafer 23 have a predetermined speed according to the reduction ratio of the projection optical system 13 with respect to the projection optical system 13. It moves with. In this way, the reticle pattern is exposed to a predetermined exposure range (with respect to the die) on the wafer 23.

この実施形態では、ウエハステージ１５上には、図２に示すように、位置測定用空間像センサ２７およびフォーカス用空間像センサ２９が配置されている。ここで空間像センサとはスリットとこのスリットを通過した光の強度を検出する受光素子とを少なくとも有するセンサである。
また、図１に示すように、ウエハ２３のアライメントマークＷＭの位置を検出するオフアクシス方式のウエハ用基準顕微鏡３１、および、レチクル１９のアライメントマークＲＡＭの位置を検出するオフアクシス方式のレチクル用基準顕微鏡３３が配置されている。ウエハ用基準顕微鏡３１およびレチクル用基準顕微鏡３３は、ＣＣＤおよびレンズを備えた公知の光学式画像処理アライメント装置からなる。例えば、米国特許４９６２３１８等に記載されているＦＩＡ(Field Image Alignment)装置等を用いることが可能である。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, a position measuring aerial image sensor 27 and a focusing aerial image sensor 29 are arranged on the wafer stage 15. Here, the aerial image sensor is a sensor having at least a slit and a light receiving element that detects the intensity of light passing through the slit.
Further, as shown in FIG. 1, an off-axis type wafer reference microscope 31 for detecting the position of the alignment mark WM on the wafer 23 and an off-axis type reticle reference for detecting the position of the alignment mark RAM of the reticle 19 are used. A microscope 33 is arranged. The wafer reference microscope 31 and the reticle reference microscope 33 comprise a known optical image processing alignment apparatus provided with a CCD and a lens. For example, an FIA (Field Image Alignment) apparatus described in US Pat. No. 4,962,318 can be used.

図３は位置測定用空間像センサ２７の詳細を示している。
この位置測定用空間像センサ２７は、本体部３５内にＳＰＤ(シリコンフォトダイオード)からなるセンサ部３７を有している。本体部３５の上面には、シリコン層３９が例えば５００μｍの肉厚で形成されている。このシリコン層３９には開口部３９ａが形成されている。シリコン層３９の上面には、シリコン薄膜層４１が例えば１００ｎｍから５００ｎｍの肉厚で形成されている。シリコン薄膜層４１の上面に、タンタル、窒化タンタルまたはタングステンからなるコート層４３が例えば１００ｎｍから２００ｎｍの肉厚で形成されている。そして、シリコン薄膜層４１およびコート層４３には、スリットパターン４５が形成されている。このスリットパターン４５は、シリコン薄膜層４１およびコート層４３に複数の貫通穴４６をスリット状に形成してなる。 FIG. 3 shows details of the position measuring aerial image sensor 27.
This position measuring aerial image sensor 27 has a sensor part 37 made of SPD (silicon photodiode) in a main body part 35. On the upper surface of the main body 35, a silicon layer 39 is formed with a thickness of, for example, 500 μm. An opening 39 a is formed in the silicon layer 39. On the upper surface of the silicon layer 39, a silicon thin film layer 41 is formed with a thickness of, for example, 100 nm to 500 nm. A coating layer 43 made of tantalum, tantalum nitride, or tungsten is formed on the upper surface of the silicon thin film layer 41 with a thickness of, for example, 100 nm to 200 nm. A slit pattern 45 is formed in the silicon thin film layer 41 and the coat layer 43. The slit pattern 45 is formed by forming a plurality of through holes 46 in a slit shape in the silicon thin film layer 41 and the coat layer 43.

図４は、図３の位置測定用空間像センサ２７に形成されるスリットパターン４５の詳細を示している。このスリットパターン４５は、光学式画像処理方式のウエハ用基準顕微鏡３１の検出範囲等を考慮して、Ｘ軸方向の長さＬ１が５０μｍ、Ｙ軸方向の長さＬ２が５０μｍ程度の大きさの平面領域内に形成されている。Ｘ軸方向にはＹ軸の両側にそれぞれ４つのスリット部４５ａが形成されている。このスリット部４５ａはＹ軸方向に平行に形成されている。Ｙ軸方向にはＸ軸の両側にそれぞれ４つのスリット部４５ｂが形成されている。このスリット部４５ｂはＸ軸方向に平行に形成されている。各スリット部４５ａ，４５ｂは、図３に示したようにシリコン薄膜層４１およびコート層４３に貫通穴４６をスリット状に形成してなる。 FIG. 4 shows details of the slit pattern 45 formed in the position measurement aerial image sensor 27 of FIG. The slit pattern 45 has a length L1 in the X-axis direction of about 50 μm and a length L2 in the Y-axis direction of about 50 μm in consideration of the detection range of the wafer reference microscope 31 of the optical image processing method. It is formed in a planar area. In the X-axis direction, four slit portions 45a are formed on both sides of the Y-axis. The slit portion 45a is formed in parallel with the Y-axis direction. In the Y-axis direction, four slit portions 45b are formed on both sides of the X-axis. The slit portion 45b is formed in parallel with the X-axis direction. Each slit portion 45a, 45b is formed by forming a through hole 46 in a slit shape in the silicon thin film layer 41 and the coat layer 43 as shown in FIG.

図５は、フォーカス用空間像センサ２９に形成されるスリットパターン４７の詳細を示している。このスリットパターン４７は、Ｘ軸方向の長さＬ３が例えば５０μｍ、Ｙ軸方向の長さＬ４が例えば５０μｍ程度の大きさとされている。Ｘ軸方向にはＹ軸の片側に１つのスリット部４７ａが形成されている。このスリット部４７ａはＹ軸方向に平行に形成されている。Ｙ軸方向にはＸ軸の片側に１つのスリット部４７ｂが形成されている。このスリット部４７ｂはＸ軸方向に平行に形成されている。スリット部４７ａ，４７ｂは、図３に示したようにシリコン薄膜層４１およびコート層４３に貫通穴４６をスリット状に形成してなる。なお、フォーカス用空間像センサ２９の構造は図３に示した位置測定用空間像センサ２７と略同様に構成されているため同一の構成要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。上述したスリットパターン４５，４７の長さＬ１〜Ｌ４は５０μｍとした。この長さは長い方が検出できる光量が増えるので好ましいが、薄膜で作るような場合は、長すぎると膜応力等により製造が難しくなる。従って２０〜１００μｍ程度の長さとすることが好ましい。 FIG. 5 shows details of the slit pattern 47 formed in the focus aerial image sensor 29. The slit pattern 47 has a length L3 in the X-axis direction of, for example, 50 μm and a length L4 in the Y-axis direction of, for example, about 50 μm. In the X-axis direction, one slit portion 47a is formed on one side of the Y-axis. The slit portion 47a is formed in parallel with the Y-axis direction. In the Y-axis direction, one slit portion 47b is formed on one side of the X-axis. The slit portion 47b is formed in parallel with the X-axis direction. The slit portions 47a and 47b are formed by forming through holes 46 in a slit shape in the silicon thin film layer 41 and the coat layer 43 as shown in FIG. Since the structure of the focus aerial image sensor 29 is substantially the same as that of the position measurement aerial image sensor 27 shown in FIG. 3, the same components are denoted by the same reference numerals and detailed description thereof is omitted. . The lengths L1 to L4 of the slit patterns 45 and 47 described above were 50 μm. A longer length is preferable because the amount of light that can be detected is increased. However, in the case of a thin film, if the length is too long, manufacturing becomes difficult due to film stress or the like. Accordingly, the length is preferably about 20 to 100 μm.

一方、この実施形態では、図１に示すようにレチクルステージ１１には、レチクル基準マークＲＭおよびフォーカスマークＦＭが形成されている。
レチクル基準マークＲＭは、図６に示すように、Ｙ軸方向に平行なマーク部ＲＭ１とＸ軸方向に平行なマーク部ＲＭ２を有している。この実施形態では、マーク部ＲＭ１およびマーク部ＲＭ２の幅は６μｍとされている。また、後述するように投影光学系１３の歪みを測定するために、レチクル基準マークＲＭは間隔を置いて４箇所(４箇所以上でも構わない)に形成されている。この４箇所のレチクル基準マークＲＭの相対的な位置は他の測定装置で測定され補償されている。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 1, a reticle reference mark RM and a focus mark FM are formed on the reticle stage 11.
As shown in FIG. 6, the reticle reference mark RM has a mark portion RM1 parallel to the Y-axis direction and a mark portion RM2 parallel to the X-axis direction. In this embodiment, the mark portions RM1 and RM2 have a width of 6 μm. Further, as will be described later, in order to measure the distortion of the projection optical system 13, the reticle reference marks RM are formed at four positions (may be four or more positions) at intervals. The relative positions of the four reticle reference marks RM are measured and compensated by other measuring devices.

フォーカスマークＦＭは、図７に示すように、Ｙ軸方向に平行な３本のマーク部ＦＭ１とＸ軸方向に平行な３本のマーク部ＦＭ２を有している。このフォーカスマークＦＭの３本のマーク部ＦＭ１，ＦＭ２の相対的な位置は補償されている。マーク部ＦＭ１，ＦＭ２の幅Ｗは、後述するように２００ｎｍとされている。
この実施形態では、図４に示した位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５のスリット部４５ａ，４５ｂのスリット幅Ｗ１が、図５に示したフォーカス用空間像センサ２９のスリットパターン４７のスリット部４７ａ，４７ｂのスリット幅Ｗ２より大きくされている。そして、位置測定用空間像センサ２７のスリット部４５ａ，４５ｂのスリット幅Ｗ１は、光学式画像処理方式のウエハ用基準顕微鏡３１によりスリット部４５ａ，４５ｂの位置を検出可能な幅とされている。また、フォーカス用空間像センサ２９のスリット部４７ａ，４７ｂのスリット幅Ｗ２は、投影光学系１３の投影倍率をｂ／ａとすると、図７に示したレチクル１９のフォーカスマークＦＭのマーク部ＦＭ１，ＦＭ２の幅Ｗのｂ／ａ倍とされている。 As shown in FIG. 7, the focus mark FM has three mark portions FM1 parallel to the Y-axis direction and three mark portions FM2 parallel to the X-axis direction. The relative positions of the three mark portions FM1 and FM2 of the focus mark FM are compensated. The width W of the mark portions FM1, FM2 is 200 nm as will be described later.
In this embodiment, the slit width W1 of the slit portions 45a and 45b of the slit pattern 45 of the position measurement aerial image sensor 27 shown in FIG. 4 is equal to the slit of the slit pattern 47 of the focus aerial image sensor 29 shown in FIG. It is made larger than the slit width W2 of the parts 47a and 47b. The slit width W1 of the slit portions 45a and 45b of the position measuring aerial image sensor 27 is set to a width that allows the positions of the slit portions 45a and 45b to be detected by the wafer reference microscope 31 of the optical image processing method. Further, the slit width W2 of the slit portions 47a and 47b of the focus aerial image sensor 29 is set so that the mark portion FM1 of the focus mark FM of the reticle 19 shown in FIG. B / a times the width W of FM2.

ここで位置測定用空間像センサ２７のスリット部４５ａ，４５ｂのスリット幅Ｗ１は、光学式のウエハ用基準顕微鏡３１により検出可能とするために、少なくとも２００ｎｍ以上であることが望ましく、１５００ｎｍ以上であることが好ましい。また、スリット同士のピッチＷ３は３μｍ以上とすることが好ましい。但し、スリットピッチＷ３を大きくし過ぎるとウエハ用基準顕微鏡３１の視野に入るスリット数が減り、平均可能な母集団数が減るので精度が落ちる。従って、ピッチ幅Ｗ３は０．３〜１２μｍ程度とすることが好ましい。このようなスリット幅Ｗ１およびスリットピッチＷ３にすることにより光学式画像処理方式のウエハ用基準顕微鏡３１によりスリット部４５ａ，４５ｂの位置を比較的容易に検出することができる。この実施形態では、位置測定用空間像センサ２７のスリット幅Ｗ１は１５００ｎｍとした。また、ピッチＷ３は３５００ｎｍとした。 Here, the slit width W1 of the slit portions 45a and 45b of the position measuring aerial image sensor 27 is preferably at least 200 nm or more and preferably 1500 nm or more so as to be detectable by the optical wafer reference microscope 31. It is preferable. The pitch W3 between the slits is preferably 3 μm or more. However, if the slit pitch W3 is excessively increased, the number of slits entering the field of view of the wafer reference microscope 31 is reduced, and the number of populations that can be averaged is reduced. Therefore, the pitch width W3 is preferably about 0.3 to 12 μm. By setting the slit width W1 and the slit pitch W3 in this way, the positions of the slit portions 45a and 45b can be detected relatively easily by the optical image processing type wafer reference microscope 31. In this embodiment, the slit width W1 of the position measurement aerial image sensor 27 is 1500 nm. The pitch W3 was 3500 nm.

また、フォーカス用空間像センサ２９のスリット部４７ａ，４７ｂのスリット幅Ｗ２は１００ｎｍ以下であることが望ましい。この実施形態では、フォーカス用空間像センサ２９のスリット幅Ｗ２は５０ｎｍとされている。すなわち、後述するように焦点位置の検出では、スリット部４７ａ，４７ｂを透過するＥＵＶ光の強度変化から透過光強度が最大となる位置が焦点位置とされる。従って、この測定感度を考えると、露光線幅に近いスリット幅Ｗ２であることが望ましい。そこで、この実施形態では、ターゲットである４５ｎｍの露光線幅に近い５０ｎｍにスリット幅Ｗ２が設定されている。なお、スリット幅Ｗ２は、製造されるデバイスに要求される最小線幅が小さくなるほど小さくするのが望ましい。この実施形態では、スリット部４７ａ，４７ｂはＸ方向とＹ方向のみに伸びているが、非点収差や高次収差の測定のために、実際には、４５度，１３５度方向および３０度，６０度方向にもスリット部(不図示)が形成されている。そして、これ等は収差測定用に用いられ精度が要求されるので、スリット部の線幅は同様に５０ｎｍとした。これらのスリット幅Ｗ２は小さい程、検出分解能が向上するが、検出光量も落ちてしまう。検出分解能を保ちながら検出光量も増加させるためには、線幅を１００ｎｍまで大きくしても十分に測定可能である。 The slit width W2 of the slit portions 47a and 47b of the focusing aerial image sensor 29 is desirably 100 nm or less. In this embodiment, the slit width W2 of the focusing aerial image sensor 29 is 50 nm. That is, as will be described later, in the detection of the focal position, the position where the transmitted light intensity becomes maximum from the intensity change of the EUV light transmitted through the slit portions 47a and 47b is set as the focal position. Therefore, considering this measurement sensitivity, it is desirable that the slit width W2 is close to the exposure line width. Therefore, in this embodiment, the slit width W2 is set to 50 nm, which is close to the target exposure line width of 45 nm. The slit width W2 is desirably made smaller as the minimum line width required for the device to be manufactured becomes smaller. In this embodiment, the slit portions 47a and 47b extend only in the X direction and the Y direction. However, in order to measure astigmatism and higher-order aberration, the slit portions 47a and 47b are actually 45 degrees, 135 degrees, and 30 degrees. A slit portion (not shown) is also formed in the direction of 60 degrees. Since these are used for aberration measurement and require high accuracy, the line width of the slit portion is similarly set to 50 nm. As these slit widths W2 are smaller, the detection resolution is improved, but the detected light quantity is also reduced. In order to increase the detected light quantity while maintaining the detection resolution, it is possible to measure sufficiently even if the line width is increased to 100 nm.

そして、図７に示したフォーカスマークのマーク部ＦＭ１，ＦＭ２の幅Ｗは、フォーカス用空間像センサ２９のスリット幅Ｗ２を５０ｎｍとしたため、２００ｎｍ(投影倍率が１／４の時)とされている。
この露光装置では、投影光学系１３の焦点位置の検出が以下に述べるようにして行われる。 The width W of the mark portions FM1 and FM2 of the focus mark shown in FIG. 7 is set to 200 nm (when the projection magnification is 1/4) because the slit width W2 of the focus space image sensor 29 is 50 nm. .
In this exposure apparatus, the focus position of the projection optical system 13 is detected as described below.

先ず、図８に示すように、レチクルステージ１１を設計値だけＸ，Ｙ方向に移動し、レチクルステージ１１のフォーカスマークＦＭを照明光学系からのＥＵＶ光２１の入射位置に位置させる。また、ウエハステージ１５を設計値だけＸ，Ｙ方向に移動し、フォーカス用空間像センサ２９を投影光学系１３の射出位置の下方に位置させる。なお、この作業は後述する歪み量の測定においても同様であるため同じ図を使う。そして、ウエハステージ１５の高さ方向位置を変えながら、ウエハステージ１５(或いはレチクルステージ１１またはウエハステージ１５とレチクルステージ１１の両方)を走査してフォーカス用空間像センサ２９のスリットパターン４７を透過してきたＥＵＶ光の強度を測定する。この測定は、図７に示したＸ方向用のマーク部ＦＭ１とＹ方向用のマーク部ＦＭ２とを各々独立に照明して行われ、各々独立して測定される。そして、焦点位置がずれるとスリットパターン４７のスリット部４７ａ，４７ｂ上に形成されるフォーカスマークＦＭのマーク部ＦＭ１，ＦＭ２の像がボケるため、スリット部４７ａ，４７ｂを透過する透過強度のピークが落ちることになる。 First, as shown in FIG. 8, the reticle stage 11 is moved in the X and Y directions by the design value, and the focus mark FM of the reticle stage 11 is positioned at the incident position of the EUV light 21 from the illumination optical system. Further, the wafer stage 15 is moved in the X and Y directions by the design value, and the aerial image sensor 29 for focusing is positioned below the emission position of the projection optical system 13. Since this operation is the same in the measurement of the distortion amount described later, the same figure is used. Then, while changing the position of the wafer stage 15 in the height direction, the wafer stage 15 (or the reticle stage 11 or both the wafer stage 15 and the reticle stage 11) is scanned and transmitted through the slit pattern 47 of the focusing space image sensor 29. Measure the intensity of the EUV light. This measurement is performed by illuminating the mark portion FM1 for X direction and the mark portion FM2 for Y direction shown in FIG. 7 independently, and is measured independently. When the focal position is deviated, the images of the mark portions FM1 and FM2 of the focus mark FM formed on the slit portions 47a and 47b of the slit pattern 47 are blurred, so that the peak of the transmission intensity transmitted through the slit portions 47a and 47b occurs. Will fall.

図９は、この関係を示すもので、横軸はウエハステージ１５のＸ方向の位置を、縦軸はフォーカス用空間像センサ２９から出力される出力信号の強度を示している。曲線Ｓ１は、スリット部４７ａ，４７ｂを透過する透過強度のピークが落ちた時の状態を、曲線Ｓ２は、透過強度のピークが最大になった時の状態である。このように、出力信号の強度が最大となるウエハステージ１５の位置が投影光学系１３の焦点位置となる。なお、出力信号の最大値を求める方法および信号処理方法(平均化，ノイズ処理等)は公知の種々の方法を適宜用いれば良い。 FIG. 9 shows this relationship. The horizontal axis indicates the position of the wafer stage 15 in the X direction, and the vertical axis indicates the intensity of the output signal output from the focusing aerial image sensor 29. A curve S1 shows a state when the peak of the transmission intensity transmitted through the slit portions 47a and 47b has dropped, and a curve S2 shows a state when the peak of the transmission intensity has become maximum. As described above, the position of the wafer stage 15 where the intensity of the output signal is maximized becomes the focal position of the projection optical system 13. Note that various known methods may be appropriately used as a method for obtaining the maximum value of the output signal and a signal processing method (averaging, noise processing, etc.).

このようにして求められた焦点位置を用いて、例えば、ウエハ２３のＺ方向位置を測定する斜入射型のフォーカスセンサ(不図示)の校正が行われる。
この露光装置では、投影光学系１３の歪み量の測定が、以下に述べるようにして行われる。
先ず、前述と同様にして図８に示すように、レチクルステージ１１を設計値だけＸ，Ｙ方向に移動し、レチクル基準マークＲＭを照明光学系からのＥＵＶ光２１の入射位置に位置させる。また、ウエハステージ１５を設計値だけＸ，Ｙ方向に移動し、位置測定用空間像センサ２７を投影光学系１３の射出位置の下方に位置させる。そして、レチクルステージ１１を固定した状態でウエハステージ１５を走査して位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５を透過してきたＥＵＶ光の強度を測定する。 Using the focal position thus determined, for example, a grazing incidence focus sensor (not shown) that measures the Z-direction position of the wafer 23 is calibrated.
In this exposure apparatus, the distortion amount of the projection optical system 13 is measured as described below.
First, as shown in FIG. 8, the reticle stage 11 is moved in the X and Y directions by the design values as described above, and the reticle reference mark RM is positioned at the incident position of the EUV light 21 from the illumination optical system. Further, the wafer stage 15 is moved in the X and Y directions by the design value, and the position measuring aerial image sensor 27 is positioned below the emission position of the projection optical system 13. Then, with the reticle stage 11 fixed, the wafer stage 15 is scanned to measure the intensity of EUV light transmitted through the slit pattern 45 of the position measurement aerial image sensor 27.

図１０は、位置測定用空間像センサ２７で検出される出力信号とウエハステージ１５の位置との関係を示している。横軸はウエハステージ１５のＸ方向の位置を、縦軸は位置測定用空間像センサ２７から出力される出力信号の強度を示している。曲線Ｓ３は、ウエハステージ１５をＸ方向に走査した時に、図４に示した位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５のＹ軸の左側のスリット部４５ａで検出された出力信号を、曲線Ｓ４は、図４に示した位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５のＹ軸の右側のスリット部４５ａで検出された出力信号を示している。そして、出力信号Ｓ３とＳ４の中心位置Ｍがレチクル基準マークＲＭのマーク部ＲＭ１のＸ方向の位置となる。同様にして、マーク部ＲＭ２とスリット部４５ｂを用いてマーク部ＲＭ２のＹ方向の位置を測定する。このようにして全てのレチクル基準マークＲＭのマーク部ＲＭ１，ＲＭ２を測定することにより、転写された４箇所のレチクル基準マークＲＭのＸ方向およびＹ方向の位置を測定することができる。そして、上述したように転写前のレチクル基準マークＲＭの各位置は既知であるため、投影光学系１３によって転写されたレチクル基準マークＲＭの位置から投影光学系１３の歪み量を測定することができる。 FIG. 10 shows the relationship between the output signal detected by the position measurement aerial image sensor 27 and the position of the wafer stage 15. The horizontal axis indicates the position of the wafer stage 15 in the X direction, and the vertical axis indicates the intensity of the output signal output from the position measurement aerial image sensor 27. A curve S3 represents an output signal detected by the left-side slit 45a of the slit pattern 45 of the position measurement aerial image sensor 27 shown in FIG. 4 when the wafer stage 15 is scanned in the X direction. These show output signals detected by the slit portion 45a on the right side of the Y axis of the slit pattern 45 of the position measuring aerial image sensor 27 shown in FIG. The center position M of the output signals S3 and S4 is the position in the X direction of the mark portion RM1 of the reticle reference mark RM. Similarly, the position of the mark part RM2 in the Y direction is measured using the mark part RM2 and the slit part 45b. By measuring the mark portions RM1 and RM2 of all the reticle reference marks RM in this way, the positions of the four transferred reticle reference marks RM in the X direction and the Y direction can be measured. Since each position of the reticle reference mark RM before transfer is known as described above, the distortion amount of the projection optical system 13 can be measured from the position of the reticle reference mark RM transferred by the projection optical system 13. .

この露光装置では、ベースライン量を求めるベースライン計測が以下に述べるようにして行われる。ベースライン計測とは、投影光学系１３の光軸とウエハ用基準顕微鏡３１の光軸との距離を測定することである。
このベースライン計測は、まず、上述した投影光学系１３の歪み量の測定と略同様にして、図８に示すように、レチクルステージ１１のレチクル基準マークＲＭの投影像が投影光学系１３の光軸上に配置された状態で、レチクル基準マークＲＭの位置測定が行われる。この測定により図１０のＭの位置(つまり光軸上)に位置測定用空間像センサ２７が配置された場合のＸ，Ｙ方向位置が測定される。この測定された値に基づいて位置測定用空間像センサ２７を投影光学系１３の光軸上に配置する。 In this exposure apparatus, baseline measurement for determining a baseline amount is performed as described below. Baseline measurement is to measure the distance between the optical axis of the projection optical system 13 and the optical axis of the wafer reference microscope 31.
In this baseline measurement, first, in substantially the same manner as the measurement of the distortion amount of the projection optical system 13 described above, the projection image of the reticle reference mark RM of the reticle stage 11 becomes the light of the projection optical system 13 as shown in FIG. Position measurement of reticle reference mark RM is performed in a state of being arranged on the axis. By this measurement, the position in the X and Y directions when the position measuring aerial image sensor 27 is arranged at the position M in FIG. 10 (that is, on the optical axis) is measured. Based on the measured value, the position measuring aerial image sensor 27 is arranged on the optical axis of the projection optical system 13.

そして、この状態から図１１に示すように、ウエハステージ１５をベースライン量の設計値に等しい距離Ｄだけ移動することにより行われる。
これにより、位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５がウエハ用基準顕微鏡３１の視野内に入る。そして、ウエハ用基準顕微鏡３１によりスリットパターン４５の中心位置(０，０)を測定し、この中心位置とウエハ用基準顕微鏡３１の光軸との位置ずれ量を求めることによりベースライン量が求められる。この位置ずれ量は、ウエハ用基準顕微鏡のＣＣＤ(不図示)で撮像された画像を画像処理することにより求められる。 Then, as shown in FIG. 11, the wafer stage 15 is moved from this state by a distance D equal to the design value of the baseline amount.
As a result, the slit pattern 45 of the position measuring aerial image sensor 27 enters the field of view of the wafer reference microscope 31. Then, the center position (0, 0) of the slit pattern 45 is measured by the wafer reference microscope 31, and the baseline amount is obtained by obtaining the positional deviation amount between the center position and the optical axis of the wafer reference microscope 31. . This positional deviation amount is obtained by performing image processing on an image picked up by a CCD (not shown) of the wafer reference microscope.

この実施形態の露光装置では、レチクルステージ１１に形成されるレチクル基準マークＲＭをウエハステージ１５の位置測定用空間像センサ２７により検出するようにしたので、レチクルステージ１１のレチクル基準マークＲＭで反射し投影光学系１３を通過したＥＵＶ光２１によりレチクル基準マークＲＭの位置測定をウエハステージ１５で行うことが可能になる。 In the exposure apparatus of this embodiment, the reticle reference mark RM formed on the reticle stage 11 is detected by the position measurement aerial image sensor 27 of the wafer stage 15, so that it is reflected by the reticle reference mark RM of the reticle stage 11. The position of the reticle reference mark RM can be measured on the wafer stage 15 by the EUV light 21 that has passed through the projection optical system 13.

そして、この実施形態では、位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５のスリット部４５ａ，４５ｂのスリット幅Ｗ１を、フォーカス用空間像センサ２９のスリットパターン４７のスリット部４７ａ，４７ｂのスリット幅Ｗ２より大きくしたので、測定精度を高めることができる。
すなわち、波長１０ｎｍ〜２０ｎｍ程度のＥＵＶ光２１の光源は出力が比較的弱く、また照明光学系および投影光学系１３での反射率ロスによる光量低下が生じる。従って、位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５のスリット幅Ｗ１を、フォーカス用空間像センサ２９のスリットパターン４７のスリット幅Ｗ２のように小さくすると、スリット部４５ａ，４５ｂを通過する光量がより少なくなり、充分な精度を得るための光量を確保するのが困難になる。しかしながら、この実施形態では、位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５のスリット幅Ｗ１をフォーカス用空間像センサ２９のスリットパターン４７のスリット幅Ｗ２より大きくしたので、充分な精度を得るための光量を確保することが可能になる。 In this embodiment, the slit width W1 of the slit portions 45a and 45b of the slit pattern 45 of the position-measuring aerial image sensor 27 is changed to the slit width W2 of the slit portions 47a and 47b of the slit pattern 47 of the focus aerial image sensor 29. Since it is made larger, the measurement accuracy can be increased.
That is, the light source of the EUV light 21 having a wavelength of about 10 nm to 20 nm has a relatively weak output, and the light amount is reduced due to the reflectance loss in the illumination optical system and the projection optical system 13. Therefore, if the slit width W1 of the slit pattern 45 of the position measurement aerial image sensor 27 is made smaller as the slit width W2 of the slit pattern 47 of the focus aerial image sensor 29, the amount of light passing through the slit portions 45a and 45b is more increased. It becomes less and it becomes difficult to secure the light quantity for obtaining sufficient accuracy. However, in this embodiment, since the slit width W1 of the slit pattern 45 of the position measurement aerial image sensor 27 is larger than the slit width W2 of the slit pattern 47 of the focus aerial image sensor 29, the light quantity for obtaining sufficient accuracy. Can be secured.

また、位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５のスリット幅Ｗ１を大きくしたので、光学式画像処理方式のウエハ用基準顕微鏡３１によりスリット部４５ａ，４５ｂの位置を確実に検出することが可能になり、ウエハ用基準顕微鏡３１によるアライメントの精度を高めることができる。また、フォーカス用空間像センサ２９のスリットパターン４７のスリット幅Ｗ２は相対的に小さいため焦点位置測定の感度を高くすることが可能である。
(露光装置の全体構成)
図１２は、図１に要部を示した露光装置の全体構成を示している。この実施形態では、露光の照明光としてＥＵＶ光２１が用いられる。ＥＵＶ光２１は０．１〜４００ｎｍの間の波長を持つもので、この実施形態では特に１〜５０ｎｍ程度の波長が好ましい。投影光学系１３は、ウエハ２３上にレチクル１９によるパターンの縮小像を形成するものである。 Further, since the slit width W1 of the slit pattern 45 of the position measurement aerial image sensor 27 is increased, the position of the slit portions 45a and 45b can be reliably detected by the wafer reference microscope 31 of the optical image processing method. Thus, the accuracy of alignment by the wafer reference microscope 31 can be increased. Further, since the slit width W2 of the slit pattern 47 of the focus aerial image sensor 29 is relatively small, it is possible to increase the focus position measurement sensitivity.
(Overall configuration of exposure apparatus)
FIG. 12 shows the overall configuration of the exposure apparatus whose essential parts are shown in FIG. In this embodiment, EUV light 21 is used as illumination light for exposure. The EUV light 21 has a wavelength of 0.1 to 400 nm, and in this embodiment, a wavelength of about 1 to 50 nm is particularly preferable. The projection optical system 13 forms a reduced image of the pattern by the reticle 19 on the wafer 23.

ウエハ２３上に照射されるパターンは、レチクルステージ１１の下側に静電チャック１７を介して配置されている反射型のレチクル１９により決められる。また、ウエハ２３はウエハステージ１５の上に載せられている。典型的には、露光はステップ・スキャンによりなされる。
露光時の照明光として使用するＥＵＶ光２１は大気に対する透過性が低いので、ＥＵＶ光２１が通過する光経路は、適当な真空ポンプ１０７を用いて真空に保たれた真空チャンバ１０６に囲まれている。またＥＵＶ光２１はレーザプラズマＸ線源によって生成される。レーザプラズマＸ線源はレーザ源１０８（励起光源として作用）とキセノンガス供給装置１０９からなっている。レーザプラズマＸ線源は真空チャンバ１１０によって取り囲まれている。レーザプラズマＸ線源によって生成されたＥＵＶ光２１は真空チャンバ１１０の窓１１１を通過する。 The pattern irradiated onto the wafer 23 is determined by a reflective reticle 19 disposed below the reticle stage 11 via an electrostatic chuck 17. The wafer 23 is placed on the wafer stage 15. Typically, exposure is done by step scanning.
Since EUV light 21 used as illumination light at the time of exposure has low permeability to the atmosphere, the light path through which EUV light 21 passes is surrounded by a vacuum chamber 106 that is kept in a vacuum using a suitable vacuum pump 107. Yes. The EUV light 21 is generated by a laser plasma X-ray source. The laser plasma X-ray source includes a laser source 108 (acting as an excitation light source) and a xenon gas supply device 109. The laser plasma X-ray source is surrounded by a vacuum chamber 110. The EUV light 21 generated by the laser plasma X-ray source passes through the window 111 of the vacuum chamber 110.

放物面ミラー１１３は、キセノンガス放出部の近傍に配置されている。放物面ミラー１１３はプラズマによって生成されたＥＵＶ光２１を集光する。放物面ミラー１１３は集光光学系を構成し、ノズル１１２からのキセノンガスが放出される位置の近傍に焦点位置がくるように配置されている。ＥＵＶ光２１は放物面ミラー１１３の多層膜で反射し、真空チャンバ１１０の窓１１１を通じて集光ミラー１１４へと達する。集光ミラー１１４は反射型のレチクル１９へとＥＵＶ光２１を集光、反射させる。ＥＵＶ光２１は集光ミラー１１４で反射され、レチクル１９の所定の部分を照明する。すなわち、放物面ミラー１１３と集光ミラー１１４はこの装置の照明光学系１０１を構成する。 The parabolic mirror 113 is disposed in the vicinity of the xenon gas discharge portion. The parabolic mirror 113 condenses the EUV light 21 generated by the plasma. The parabolic mirror 113 constitutes a condensing optical system, and is arranged so that the focal position comes near the position where the xenon gas from the nozzle 112 is emitted. The EUV light 21 is reflected by the multilayer film of the parabolic mirror 113 and reaches the condenser mirror 114 through the window 111 of the vacuum chamber 110. The condensing mirror 114 condenses and reflects the EUV light 21 onto the reflective reticle 19. The EUV light 21 is reflected by the condensing mirror 114 and illuminates a predetermined portion of the reticle 19. That is, the parabolic mirror 113 and the condensing mirror 114 constitute the illumination optical system 101 of this apparatus.

レチクル１９は、ＥＵＶ光２１を反射する多層膜とパターンを形成するための吸収体パターン層を持っている。レチクル１９でＥＵＶ光２１が反射されることによりＥＵＶ光２１は「パターン化」される。パターン化されたＥＵＶ光２１は投影光学系１３を通じてウエハ２３に達する。
この実施形態の投影光学系１３は、凹面第１ミラー１１５ａ、凸面第２ミラー１１５ｂ、凸面第３ミラー１１５ｃ、凹面第４ミラー１１５ｄの４つの反射ミラーからなっている。各ミラー１１５ａ〜１１５ｄにはＥＵＶ光２１を反射する多層膜が備えられている。 The reticle 19 has a multilayer film that reflects the EUV light 21 and an absorber pattern layer for forming a pattern. The EUV light 21 is “patterned” by being reflected by the reticle 19. The patterned EUV light 21 reaches the wafer 23 through the projection optical system 13.
The projection optical system 13 of this embodiment includes four reflecting mirrors: a concave first mirror 115a, a convex second mirror 115b, a convex third mirror 115c, and a concave fourth mirror 115d. Each of the mirrors 115 a to 115 d is provided with a multilayer film that reflects the EUV light 21.

レチクル１９により反射されたＥＵＶ光２１は第１ミラー１１５ａから第４ミラー１１５ｄまで順次反射されて、レチクル１９パターンの縮小（例えば、１／４、１／５、１／６）された像を形成する。投影光学系１３は、像の側（ウエハ２３の側）でテレセントリックになるように構成されている。
レチクル１９は可動のレチクルステージ１１によって少なくともＸ−Ｙ平面内で支持されている。ウエハ２３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に可動なウエハステージ１５によって支持されている。ウエハ２３上のダイを露光するときには、ＥＵＶ光２１が照明光学系１０１によりレチクル１９の所定の領域に照射され、レチクル１９とウエハ２３は投影光学系１３に対して投影光学系１３の縮小率に従った所定の速度で動く。このようにして、レチクルパターンはウエハ２３上の所定の露光範囲（ダイに対して）に露光される。 The EUV light 21 reflected by the reticle 19 is sequentially reflected from the first mirror 115a to the fourth mirror 115d to form a reduced image (for example, 1/4, 1/5, 1/6) of the reticle 19 pattern. To do. The projection optical system 13 is configured to be telecentric on the image side (wafer 23 side).
The reticle 19 is supported by a movable reticle stage 11 at least in the XY plane. The wafer 23 is supported by a wafer stage 15 movable in the X, Y, and Z directions. When exposing the die on the wafer 23, the EUV light 21 is irradiated to a predetermined region of the reticle 19 by the illumination optical system 101, and the reticle 19 and the wafer 23 are reduced in the reduction ratio of the projection optical system 13 with respect to the projection optical system 13. It moves at the prescribed speed. In this way, the reticle pattern is exposed to a predetermined exposure range (with respect to the die) on the wafer 23.

露光の際には、ウエハ２３上のレジストから生じるガスが投影光学系１３のミラー１１５ａ〜１１５ｄに影響を与えないように、ウエハ２３はパーティション１１６の後ろに配置されることが望ましい。パーティション１１６は開口１１６ａを持っており、それを通じてＥＵＶ光２１がミラー１１５ｄからウエハ２３へと照射される。パーティション１１６内の空間は真空ポンプ１１７により真空排気されている。このように、レジストに照射することにより生じるガス状のゴミがミラー１１５ａ〜１１５ｄあるいはレチクル１９に付着するのを防ぐ。それゆえ、これらの光学性能の悪化を防いでいる。
(第２の実施形態)
図１３は本発明の露光装置の第２の実施形態の要部を概略的に示している。 At the time of exposure, the wafer 23 is preferably disposed behind the partition 116 so that the gas generated from the resist on the wafer 23 does not affect the mirrors 115a to 115d of the projection optical system 13. The partition 116 has an opening 116 a through which the EUV light 21 is irradiated from the mirror 115 d onto the wafer 23. The space in the partition 116 is evacuated by a vacuum pump 117. In this manner, gaseous dust generated by irradiating the resist is prevented from adhering to the mirrors 115a to 115d or the reticle 19. Therefore, deterioration of these optical performances is prevented.
(Second Embodiment)
FIG. 13 schematically shows a main part of the second embodiment of the exposure apparatus of the present invention.

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、位置測定用空間像センサ２７には、図４に示したスリットパターン４５が４箇所に形成されている。また、スリットパターンの間隔が２５０μｍ以上の間隔を置いて形成されている。 In this embodiment, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
In this embodiment, the position measurement aerial image sensor 27 is formed with four slit patterns 45 shown in FIG. In addition, the slit patterns are formed with an interval of 250 μm or more.

すなわち、真空環境において、ＥＵＶ光２１で図４に示した微細なスリット部４５ａ，４５ｂを照射すると、スリット部４５ａ，４５ｂ内にコンタミネーションが生じ、スリット部４５ａ，４５ｂが詰まる現象により計測が出来なくなる可能性がある。この実施形態では、使用しているスリットパターン４５のスリット部４５ａ，４５ｂが詰まった場合に、別のスリットパターン４５を用いて計測を行う。また、レチクル基準マークＲＭのマーク部ＲＭ１，ＲＭ２の間隔によっては隣に配置されているマーク部ＲＭ１，ＲＭ２に当たったＥＵＶ光２１が使用しないスリットパターン４５に入り測定上悪影響を生じさせる可能性がある。これを回避するためには、スリットパターン４５同士の間隔を２５０μｍ程度あければ良い。位置測定用空間像センサ２７のセンサ部３７用の受光素子として市販されているシリコンフォトダイオード（ＳＰＤ）を用いることを考えると受光素子として５〜２０ｍｍの一辺を持つ素子が販売されている。このような受光素子を用いれば、例えば、５ｍｍ幅のものを用いたとしても約４００個のスリットパターン４５を配置することが可能である。スリットパターン４５の交換に真空を破ると装置のダウンタイムが長くなり問題となるが、多くのスリットパターン４５を配置しておくことにより位置測定用空間像センサ２７の交換までの期問を大幅に長くすることが可能である。 That is, in a vacuum environment, when the minute slit portions 45a and 45b shown in FIG. 4 are irradiated with the EUV light 21, contamination occurs in the slit portions 45a and 45b, and measurement can be performed due to a phenomenon that the slit portions 45a and 45b are clogged. There is a possibility of disappearing. In this embodiment, when the slit portions 45 a and 45 b of the slit pattern 45 being used are clogged, measurement is performed using another slit pattern 45. Further, depending on the distance between the mark portions RM1 and RM2 of the reticle reference mark RM, the EUV light 21 that hits the adjacent mark portions RM1 and RM2 may enter the slit pattern 45 that is not used and may cause an adverse effect on measurement. is there. In order to avoid this, the interval between the slit patterns 45 may be about 250 μm. Considering the use of a commercially available silicon photodiode (SPD) as the light receiving element for the sensor portion 37 of the position measuring aerial image sensor 27, an element having a side of 5 to 20 mm is sold as the light receiving element. If such a light receiving element is used, for example, about 400 slit patterns 45 can be arranged even if a light receiving element having a width of 5 mm is used. Breaking the vacuum to replace the slit pattern 45 causes a problem that the downtime of the apparatus becomes longer, but placing many slit patterns 45 greatly increases the period until the position measurement aerial image sensor 27 is replaced. It can be lengthened.

なお、スリットパターン４５等を交換することも可能である。交換の場合、スリットパターン４５の形成されたスリット基板のみの交換、あるいは受光素子ごと一体的に交換の２方式が考えられる。この場合は、交換時に装置の真空を破らないように交換することが好ましい。スリット基板のみを交換する場合、真空を破らないために真空中で搬送アーム等により受光素子の電気系配線の切断、接続をしなくて済み、また、スリット基板のみの交換なので低コストで交換できるというメリットがある。受光素子ごと交換する場合も真空を破らずに交換することが好ましい。 It is possible to replace the slit pattern 45 and the like. In the case of replacement, two methods are possible: replacement of only the slit substrate on which the slit pattern 45 is formed, or replacement of the light receiving elements integrally. In this case, it is preferable to replace the device so as not to break the vacuum of the device at the time of replacement. When replacing only the slit substrate, it is not necessary to cut and connect the electrical wiring of the light receiving element with a transfer arm in vacuum so that the vacuum is not broken. There is a merit. When replacing the entire light receiving element, it is preferable to replace it without breaking the vacuum.

なお、この実施形態では、位置測定用空間像センサ２７に複数のスリットパターン４５を形成した例について述べたが、フォーカス用空間像センサ２９に、複数のスリットパターン４７を形成する場合にも同様の効果を得ることができる。
(第３の実施形態)
以下、第３の実施形態を述べる。 In this embodiment, an example in which a plurality of slit patterns 45 are formed in the position measurement aerial image sensor 27 has been described, but the same applies to the case where a plurality of slit patterns 47 are formed in the focus aerial image sensor 29. An effect can be obtained.
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment will be described.

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
図１４は、この実施形態のレチクル１９を示している。以下このレチクル１９の詳細をＸＹ座標系を用いて説明する。ここでＸ軸はレチクル１９の中心を通りレチクル１９の走査方向と直角に延存している。また、Ｙ軸はレチクル１９の中心を通りレチクル１９の走査方向に延存している。 In this embodiment, the same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
FIG. 14 shows a reticle 19 of this embodiment. Details of the reticle 19 will be described below using an XY coordinate system. Here, the X axis passes through the center of the reticle 19 and extends at right angles to the scanning direction of the reticle 19. The Y axis passes through the center of the reticle 19 and extends in the scanning direction of the reticle 19.

レチクル１９の中央には、ウエハ２３に転写するためのパターンが形成されるパターン領域１９ａが設けられている。このパターン領域１９ａには、照明光学系からのＥＵＶ光２１が照射される。ＥＵＶ光２１はパターン領域１９ａに円弧状に照射される。以下、このＥＵＶ光２１が照射される領域を照明領域ＳＥという。照明領域ＳＥは、Ｙ軸に対して左右対称形状とされる。そして、パターン領域１９ａを走査方向に移動しながら、ウエハ２３を投影光学系１３の縮小率に従った所定の速度で移動することによりパターン領域１９ａのパターンがウエハ２３に転写露光される。 In the center of the reticle 19, a pattern region 19 a in which a pattern to be transferred to the wafer 23 is formed is provided. The pattern region 19a is irradiated with EUV light 21 from the illumination optical system. The EUV light 21 is irradiated in a circular arc shape on the pattern region 19a. Hereinafter, the region irradiated with the EUV light 21 is referred to as an illumination region SE. The illumination area SE has a symmetrical shape with respect to the Y axis. Then, the wafer 23 is moved at a predetermined speed according to the reduction ratio of the projection optical system 13 while moving the pattern area 19a in the scanning direction, whereby the pattern of the pattern area 19a is transferred and exposed onto the wafer 23.

レチクル１９のパターン領域１９ａの走査方向の前後には前側位置測定用マークＭ１，Ｍ２および後側位置測定用マークＭ３，Ｍ４が形成されている。前側位置測定用マークＭ１，Ｍ２はＹ軸の両側に対称にＹ軸から距離ｘａを置いて形成されている。この一対の前側位置測定用マークＭ１，Ｍ２は、レチクル１９を走査方向に移動し照明領域ＳＥの内側の円弧がＹＦ１の位置に位置した時に照明領域ＳＥに位置する。そして、この時のＹＦ１からの距離がｙａとなる。また、後側位置測定用マークＭ３，Ｍ４はＹ軸の両側に対称にＹ軸から距離ｘａを置いて形成されている。この一対の前側位置測定用マークＭ１，Ｍ２は、レチクル１９を走査方向に移動し照明領域ＳＥの内側の円弧がＹＦ２の位置に位置した時に照明領域ＳＥに位置する。そして、この時のＹＦ２からの距離がｙａとなる。 Front position measurement marks M1 and M2 and rear position measurement marks M3 and M4 are formed before and after the pattern region 19a of the reticle 19 in the scanning direction. The front position measurement marks M1 and M2 are formed symmetrically on both sides of the Y axis at a distance xa from the Y axis. The pair of front position measurement marks M1 and M2 are located in the illumination area SE when the reticle 19 is moved in the scanning direction and the arc inside the illumination area SE is located at the position YF1. The distance from YF1 at this time is ya. Further, the rear position measurement marks M3 and M4 are formed symmetrically on both sides of the Y axis with a distance xa from the Y axis. The pair of front side position measurement marks M1 and M2 are located in the illumination area SE when the reticle 19 is moved in the scanning direction and the arc inside the illumination area SE is located at the position YF2. The distance from YF2 at this time is ya.

すなわち、上述したＸＹ座標系において、前側位置測定用マークＭ１の位置を(Ｘ１，Ｙ１)、前側位置測定用マークＭ２の位置を(Ｘ２，Ｙ２)、後側位置測定用マークＭ３の位置を(Ｘ３，Ｙ３)、後側位置測定用マークＭ４の位置を(Ｘ４，Ｙ４)とすると以下の関係が成立する。
(Ｘ１，Ｙ１)＝(ＸＦ１−ｘａ，ＹＦ１＋ｙａ) ・・・(１)
(Ｘ２，Ｙ２)＝(ＸＦ１＋ｘａ，ＹＦ１＋ｙａ) ・・・(２)
(Ｘ３，Ｙ３)＝(ＸＦ２−ｘａ，ＹＦ２＋ｙａ) ・・・(３)
(Ｘ４，Ｙ４)＝(ＸＦ２＋ｘａ，ＹＦ２＋ｙａ) ・・・(４)
ここで、ＸＦｎおよびＹＦｎは、レーザ干渉計(不図示)により計測されたレチクルステージ１１のＸ方向およびＹ方向の位置である。そして、ＸＦ１は前側位置測定用マークＭ１，Ｍ２のＸ方向の中点位置、ＸＦ２は後側位置測定用マークＭ３，Ｍ４のＸ方向の中点位置である。 That is, in the XY coordinate system described above, the position of the front position measurement mark M1 is (X1, Y1), the position of the front position measurement mark M2 is (X2, Y2), and the position of the rear position measurement mark M3 is ( X3, Y3), and the position of the rear position measurement mark M4 is (X4, Y4), the following relationship is established.
(X1, Y1) = (XF1-xa, YF1 + ya) (1)
(X2, Y2) = (XF1 + xa, YF1 + ya) (2)
(X3, Y3) = (XF2-xa, YF2 + ya) (3)
(X4, Y4) = (XF2 + xa, YF2 + ya) (4)
Here, XFn and YFn are the positions of the reticle stage 11 in the X direction and the Y direction measured by a laser interferometer (not shown). XF1 is the midpoint position of the front position measurement marks M1 and M2 in the X direction, and XF2 is the midpoint position of the rear position measurement marks M3 and M4 in the X direction.

図１５は、上述した前側位置測定用マークＭ１の詳細を示している。この前側位置測定用マークＭ１は、マーク部ＭＸとマーク部ＭＹとを有している。マーク部ＭＸは、Ｙ軸の両側に対称にそれぞれ４つのマークｍを有している。これ等のマークｍはＹ軸方向に平行に形成されている。そして、Ｙ軸の位置が前側位置測定用マークＭ１のＸ座標Ｘ１とされる。このマーク部ＭＸのマークｍは、８つのマークを図４に示した位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５に投影光学系１３を介して投影した時に、投影像が８つのスリットパターン４５ａに略完全に重なるような寸法および形状とされている。この８箇所のマークｍの相対的な位置は他の測定装置で測定され補償されている。 FIG. 15 shows details of the above-described front position measurement mark M1. The front position measurement mark M1 has a mark portion MX and a mark portion MY. The mark portion MX has four marks m symmetrically on both sides of the Y axis. These marks m are formed parallel to the Y-axis direction. The position of the Y axis is set as the X coordinate X1 of the front position measurement mark M1. When the mark m of the mark portion MX is projected onto the slit pattern 45 of the position-measuring aerial image sensor 27 shown in FIG. 4 via the projection optical system 13, the projected image is formed into the eight slit patterns 45a. The dimensions and shape are such that they almost completely overlap. The relative positions of the eight marks m are measured and compensated by other measuring devices.

マーク部ＭＹは、Ｘ軸の両側に対称にそれぞれ４つのマークｎを有している。これ等のマークｎはＸ軸方向に平行に形成されている。そして、Ｘ軸の位置が前側位置測定用マークＭ１のＹ座標Ｙ１とされる。このマーク部ＭＹのマークｎは、８つのマークｎを図４に示した位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５に投影光学系１３を介して投影した時に、投影像が８つのスリットパターン４５ｂに略完全に重なるような寸法および形状とされている。この８箇所のマークｎの相対的な位置は他の測定装置で測定され補償されている。 The mark part MY has four marks n symmetrically on both sides of the X axis. These marks n are formed parallel to the X-axis direction. The position of the X axis is set as the Y coordinate Y1 of the front position measurement mark M1. When the mark n of the mark portion MY is projected onto the slit pattern 45 of the position-measuring aerial image sensor 27 shown in FIG. 4 via the projection optical system 13, the projected image has eight slit patterns 45b. Are dimensioned and shaped so as to almost completely overlap. The relative positions of the eight marks n are measured and compensated by other measuring devices.

なお、他の位置測定用マークＭ２，Ｍ３，Ｍ４も位置測定用マークＭ１と同様に構成されているため詳細な説明を省略する。
この実施形態では、レチクル１９とウエハステージ１５との位置合わせが以下述べるようにして行われる。
先ず、レチクルステージ１１を設計値だけＸ，Ｙ方向に移動し、レチクル１９の前側位置測定用マークＭ１，Ｍ２を照明領域ＳＥに位置させる。また、ウエハステージ１５を設計値だけｘ，ｙ方向に移動し、位置測定用空間像センサ２７を投影光学系１３の光軸上に位置させる。そして、レチクルステージ１１を固定した状態でウエハステージ１５を走査して位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５を透過してきたＥＵＶ光２１の強度を測定する。 The other position measurement marks M2, M3, and M4 are configured in the same manner as the position measurement mark M1, and thus detailed description thereof is omitted.
In this embodiment, alignment between the reticle 19 and the wafer stage 15 is performed as described below.
First, the reticle stage 11 is moved in the X and Y directions by the design values, and the front position measurement marks M1 and M2 of the reticle 19 are positioned in the illumination area SE. Further, the wafer stage 15 is moved in the x and y directions by the design value, and the position measuring aerial image sensor 27 is positioned on the optical axis of the projection optical system 13. Then, the wafer stage 15 is scanned with the reticle stage 11 fixed, and the intensity of the EUV light 21 that has passed through the slit pattern 45 of the position-measuring aerial image sensor 27 is measured.

図１６は、位置測定用空間像センサ２７で検出される出力信号とウエハステージ１５の位置との関係を示している。横軸はウエハステージ１５のｘ方向の位置を、縦軸は位置測定用空間像センサ２７から出力される出力信号の強度を示している。
直線ａは図１７の(ａ)に示すように、位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５ａに前側位置測定用マークＭ１のマーク部ＭＸの投影像Ｔが重ならない時の出力信号の強度を示している。この出力信号の強度は、ウエハステージ１５の移動によりスリットパターン４５ａに重なる投影像Ｔの数が増大するに従って図１６のｂ，ｃ，ｄに示すように段階的に大きくなる。そして、図１７の(ｂ)に示すように、スリットパターン４５ａにマーク部ＭＸの投影像Ｔが完全に重なると図１６のｅに示すように出力信号の強度が最大になる。この出力信号の強度が最大になった時のウエハステージ１５のｘ方向の位置がレチクル１９の前側位置測定用マークＭ１のＸ１位置に対応するウエハステージ１５の位置となる。 FIG. 16 shows the relationship between the output signal detected by the position measurement aerial image sensor 27 and the position of the wafer stage 15. The horizontal axis indicates the position of the wafer stage 15 in the x direction, and the vertical axis indicates the intensity of the output signal output from the position measurement aerial image sensor 27.
The straight line a represents the intensity of the output signal when the projected image T of the mark portion MX of the front position measurement mark M1 does not overlap the slit pattern 45a of the position measurement aerial image sensor 27, as shown in FIG. Show. The intensity of the output signal increases stepwise as shown in FIGS. 16B, 16C and 16D as the number of projection images T overlapping the slit pattern 45a increases as the wafer stage 15 moves. As shown in FIG. 17B, when the projected image T of the mark portion MX completely overlaps the slit pattern 45a, the intensity of the output signal becomes maximum as shown in FIG. The position of the wafer stage 15 in the x direction when the intensity of the output signal reaches the maximum is the position of the wafer stage 15 corresponding to the X1 position of the front position measurement mark M1 of the reticle 19.

同様にしてスリットパターン４５ｂにマーク部ＭＹの投影像が完全に重なると出力信号の強度が最大になる。この出力信号の強度が最大になった時のウエハステージ１５のｙ方向位置がレチクル１９の前側位置測定用マークＭ１のＹ１位置に対応するウエハステージ１５の位置となる。このようにしてレチクル１９の前側位置測定用マークＭ１の位置に対応するウエハステージ１５の位置が求められる。同様にして前側位置測定用マークＭ２の位置に対応するウエハステージ１５の位置が求められる。 Similarly, when the projected image of the mark portion MY completely overlaps the slit pattern 45b, the intensity of the output signal is maximized. The position in the y direction of the wafer stage 15 when the intensity of the output signal reaches the maximum is the position of the wafer stage 15 corresponding to the Y1 position of the front position measurement mark M1 of the reticle 19. In this way, the position of the wafer stage 15 corresponding to the position of the front position measurement mark M1 of the reticle 19 is obtained. Similarly, the position of the wafer stage 15 corresponding to the position of the front position measurement mark M2 is obtained.

次に、レチクルステージ１１を設計値だけＹ方向に移動し、レチクル１９の後側位置測定用マークＭ３，Ｍ４を照明領域ＳＥに位置させる。そして、レチクルステージ１１を固定した状態で、上述したと同様にウエハステージ１５を走査して位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５を透過してきたＥＵＶ光２１の強度を測定する。このようにしてレチクル１９の後側位置測定用マークＭ３，Ｍ４の位置に対応するウエハステージ１５の位置が求められる。 Next, the reticle stage 11 is moved in the Y direction by the design value, and the rear position measurement marks M3 and M4 of the reticle 19 are positioned in the illumination area SE. Then, with the reticle stage 11 fixed, the wafer stage 15 is scanned in the same manner as described above to measure the intensity of the EUV light 21 that has passed through the slit pattern 45 of the position measurement spatial image sensor 27. In this way, the position of the wafer stage 15 corresponding to the positions of the rear position measurement marks M3 and M4 of the reticle 19 is obtained.

このようにして求められたレチクル１９の前側位置測定用マークＭ１に対応するウエハステージ１５の位置を(ｘ１，ｙ１)、前側位置測定用マークＭ２に対応するウエハステージ１５の位置を(ｘ２，ｙ２)、後側位置測定用マークＭ３に対応するウエハステージ１５の位置を(ｘ３，ｙ３)、後側位置測定用マークＭ４の位置に対応するウエハステージ１５の位置を(ｘ４，ｙ４)とすると以下の関係が成立する。 The position of the wafer stage 15 corresponding to the front position measurement mark M1 of the reticle 19 thus obtained is (x1, y1), and the position of the wafer stage 15 corresponding to the front position measurement mark M2 is (x2, y2). ), The position of the wafer stage 15 corresponding to the rear position measurement mark M3 is (x3, y3), and the position of the wafer stage 15 corresponding to the position of the rear position measurement mark M4 is (x4, y4). The relationship is established.

(ｘ１，ｙ１)＝(ｘＦ１，ｙＦ１) ・・・(５)
(ｘ２，ｙ２)＝(ｘＦ２，ｙＦ２) ・・・(６)
(ｘ３，ｙ３)＝(ｘＦ３，ｙＦ３) ・・・(７)
(ｘ４，ｙ４)＝(ｘＦ４，ｙＦ４) ・・・(８)
ここで、ｘＦｎおよびｙＦｎは、レーザ干渉計(不図示)により計測されたウエハステージ１５のｘ方向およびｙ方向の位置である。 (x1, y1) = (xF1, yF1) (5)
(x2, y2) = (xF2, yF2) (6)
(x3, y3) = (xF3, yF3) (7)
(x4, y4) = (xF4, yF4) (8)
Here, xFn and yFn are the positions in the x and y directions of the wafer stage 15 measured by a laser interferometer (not shown).

上述したレチクル１９の位置測定用マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４とウエハステージ１５との位置関係は、以下のように表すことができ、ＡおよびＯを最小二乗法により求めることができる。 The positional relationship between the position measurement marks M1, M2, M3, and M4 of the reticle 19 and the wafer stage 15 can be expressed as follows, and A and O can be obtained by the least square method.

なお、Ａには倍率誤差、回転誤差、直交度が含まれている。また、ＯはＸ方向およびＹ方向へのオフセット値である。従って、ＡおよびＯの値に基づいてウエハステージ１５を制御することにより投影像の倍率誤差、回転誤差、直交度、オフセット量を補正することができる。

A includes a magnification error, a rotation error, and an orthogonality. O is an offset value in the X and Y directions. Therefore, by controlling the wafer stage 15 based on the values A and O, the magnification error, rotation error, orthogonality, and offset amount of the projected image can be corrected.

そして、ベースライン量を求めるベースライン計測が以下述べるようにして行われる。
このベースライン計測では、まず、レチクル１９の位置測定用マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の投影像を投影光学系１３の光軸上に位置させた状態で、位置測定用マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の位置測定が行われる。この測定により図１６のｅの位置(つまり光軸上)に位置測定用空間像センサ２７が配置された場合のｘ，ｙ方向位置が測定される。この測定された値に基づいて位置測定用空間像センサ２７を投影光学系１３の光軸上に配置する。 Baseline measurement for determining the baseline amount is performed as described below.
In this baseline measurement, first, the position measurement marks M1, M2, M3 with the projected images of the position measurement marks M1, M2, M3, M4 of the reticle 19 positioned on the optical axis of the projection optical system 13 are used. , M4 is measured. By this measurement, the position in the x and y directions when the position measuring aerial image sensor 27 is arranged at the position e in FIG. 16 (that is, on the optical axis) is measured. Based on the measured value, the position measuring aerial image sensor 27 is arranged on the optical axis of the projection optical system 13.

そして、この状態から図１１に示すように、ウエハステージ１５をベースライン量の設計値に等しい距離Ｄだけ移動する。
これにより、位置測定用空間像センサ２７のスリットパターン４５がウエハ用基準顕微鏡３１の視野内に入る。そして、ウエハ用基準顕微鏡３１によりスリットパターン４５の中心位置(０，０)を測定し、この中心位置とウエハ用基準顕微鏡３１の光軸との位置ずれ量を求めることによりベースライン量が求められる。この位置ずれ量は、ウエハ用基準顕微鏡３１のＣＣＤ(不図示)で撮像された画像を画像処理することにより求められる。 Then, from this state, as shown in FIG. 11, the wafer stage 15 is moved by a distance D equal to the design value of the baseline amount.
As a result, the slit pattern 45 of the position measuring aerial image sensor 27 enters the field of view of the wafer reference microscope 31. Then, the center position (0, 0) of the slit pattern 45 is measured by the wafer reference microscope 31, and the baseline amount is obtained by obtaining the positional deviation amount between the center position and the optical axis of the wafer reference microscope 31. . This amount of positional deviation is obtained by performing image processing on an image captured by a CCD (not shown) of the wafer reference microscope 31.

この実施形態においても第１の実施形態と略同様の効果を得ることができる。そして、この実施形態では、レチクル１９のパターン領域１９ａの走査方向の前後に前側位置測定用マークＭ１，Ｍ２および後側位置測定用マークＭ３，Ｍ４を形成したので、レチクル１９を走査方向と直角な方向に大きく移動することなく、位置測定用マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４を位置測定用空間像センサ２７により検出することができる。
(実施形態の補足事項)
上述した実施形態では、ＥＵＶ光２１を用いた露光装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明は照明光をレチクル１９で反射して露光する露光装置に広く適用することができる。また、マーク部ＲＭ１，ＲＭ２，ＦＭ１，ＦＭ２，ＭＸ，ＭＹ、スリット部４５ａ，４５ｂ，４７ａ，４７ｂ等の本数や形状は本実施形態に限らない。また、マーク幅やスリット幅は全てが同一である必要はなく、目的に応じて少しづつ幅に変化をもたせたものを配置して用いることも可能である。また、１つのスリットをより幅の狭いスリット群で構成しても良い。例えばスリット部４５ａの１本のスリット(１．５μｍ幅)を２〜３本のスリット(例えば０．４μｍ幅)で構成する。このようにするとウエハ用基準顕微鏡３１における測定精度が向上する。 Also in this embodiment, substantially the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In this embodiment, since the front position measurement marks M1 and M2 and the rear position measurement marks M3 and M4 are formed before and after the pattern area 19a of the reticle 19 in the scanning direction, the reticle 19 is perpendicular to the scanning direction. The position measurement marks M1, M2, M3, and M4 can be detected by the position measurement aerial image sensor 27 without greatly moving in the direction.
(Supplementary items of the embodiment)
In the embodiment described above, the example in which the present invention is applied to the exposure apparatus using the EUV light 21 has been described. However, the present invention can be widely applied to an exposure apparatus that reflects and exposes illumination light with the reticle 19. Further, the number and shape of the mark portions RM1, RM2, FM1, FM2, MX, MY, the slit portions 45a, 45b, 47a, 47b, etc. are not limited to this embodiment. Further, the mark width and the slit width do not have to be all the same, and it is possible to arrange and use ones with a little change in width according to the purpose. Moreover, you may comprise one slit by a narrower slit group. For example, one slit (1.5 μm width) of the slit portion 45a is composed of two to three slits (for example, 0.4 μm width). In this way, the measurement accuracy in the wafer reference microscope 31 is improved.

本発明の露光装置の第１の実施形態の要部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principal part of 1st Embodiment of the exposure apparatus of this invention. 図１のウエハステージを示す上面図である。It is a top view which shows the wafer stage of FIG. 図１の位置測定用空間像センサを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the aerial image sensor for position measurement of FIG. 図３の位置測定用空間像センサのスリットパターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the slit pattern of the aerial image sensor for position measurement of FIG. 図１のフォーカス用空間像センサのスリットパターンを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the slit pattern of the space image sensor for a focus of FIG. レチクルステージに形成されるレチクル基準マークを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the reticle reference mark formed in a reticle stage. レチクルステージに形成されるフォーカスマークを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the focus mark formed in a reticle stage. 図１の投影光学系の下方にフォーカス用空間像センサを移動した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which moved the space image sensor for a focus below the projection optical system of FIG. センサ部の出力信号の強度とウエハステージの位置との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the intensity | strength of the output signal of a sensor part, and the position of a wafer stage. センサ部の出力信号の強度とウエハステージの位置との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the intensity | strength of the output signal of a sensor part, and the position of a wafer stage. ウエハ用基準顕微鏡の下方に位置測定用空間像センサを移動した状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state which moved the space image sensor for position measurement to the downward direction of the reference | standard microscope for wafers. 本発明の露光装置の一実施形態の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of one Embodiment of the exposure apparatus of this invention. 本発明の露光装置の第２の実施形態の要部を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the principal part of 2nd Embodiment of the exposure apparatus of this invention. 本発明の第３の実施形態のレチクルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the reticle of the 3rd Embodiment of this invention. 図１４の位置測定用マークの詳細を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the detail of the mark for position measurement of FIG. センサ部の出力信号の強度とウエハステージの位置との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the intensity | strength of the output signal of a sensor part, and the position of a wafer stage. 位置測定用空間像センサのスリットパターンと位置測定用マークの投影像との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the slit pattern of the space image sensor for position measurement, and the projection image of the mark for position measurement.

Explanation of symbols

１１：レチクルステージ、１３：投影光学系、１５：ウエハステージ、１９：レチクル、２１：ＥＵＶ光、２３：ウエハ、２７：位置測定用空間像センサ、２９：フォーカス用空間像センサ、３１：ウエハ用基準顕微鏡、３７：センサ部、４５，４７：スリットパターン、ＲＭ：レチクル基準マーク、ＦＭ：フォーカスマーク、Ｍ１，Ｍ２：前側位置測定用マーク、Ｍ３，Ｍ４：後側位置測定用マーク。
11: reticle stage, 13: projection optical system, 15: wafer stage, 19: reticle, 21: EUV light, 23: wafer, 27: spatial image sensor for position measurement, 29: spatial image sensor for focus, 31: for wafer Reference microscope, 37: sensor unit, 45, 47: slit pattern, RM: reticle reference mark, FM: focus mark, M1, M2: front position measurement mark, M3, M4: rear position measurement mark.

Claims

In an exposure apparatus that exposes a sensitive substrate placed on a sensitive substrate stage by reflected light from the reticle placed on the reticle stage,
A position measurement aerial image sensor for detecting the reticle stage or a position measurement mark formed on the reticle on the sensitive substrate stage, and a focus for detecting a focus detection mark formed on the reticle stage or the reticle. An exposure apparatus comprising: an aerial image sensor.

The exposure apparatus according to claim 1, wherein
The position measuring aerial image sensor and the focusing aerial image sensor include a slit portion and a light receiving element that senses the reflected light that has passed through the slit portion,
An exposure apparatus, wherein a slit width of the slit portion of the position measuring aerial image sensor is larger than a slit width of the slit portion of the focusing aerial image sensor.

The exposure apparatus according to claim 2, wherein
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the slit width of the position measuring aerial image sensor is a width that allows the slit position to be detected by an optical image processing alignment apparatus.

The exposure apparatus according to claim 3, wherein
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the slit width of the spatial image sensor for position measurement is 200 nm or more, and the slit width of the spatial image sensor for focus is 100 nm or less.

The exposure apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the slit portion of the position measuring aerial image sensor has a plurality of slits, and the pitch of the plurality of slits is 3 μm or more.

In the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The position measurement aerial image sensor or the focus aerial image sensor has a plurality of slit patterns in which slit portions for detecting the marks are formed.

A position measurement mark is formed before and after the pattern direction of the reticle in the scanning direction, and the projected image of the one position measurement mark is transferred to the sensitive substrate in a state where the one position measurement mark is positioned in the illumination area of the exposure light. A position measurement aerial image sensor disposed on the stage detects the corresponding position between the one position measurement mark and the sensitive substrate stage, and the other position measurement mark is positioned in the illumination area of the exposure light. In this state, a projected image of the other position measurement mark is detected by the position measurement aerial image sensor, and a corresponding position between the other position measurement mark and the sensitive substrate stage is measured. A method of aligning a reticle and a sensitive substrate stage, wherein the alignment is performed with a sensitive substrate stage.