JP2009170663A - Projection optical unit, aligner, exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

Projection optical unit, aligner, exposure method, and device manufacturing method Download PDF

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JP2009170663A JP2008007190A JP2008007190A JP2009170663A JP 2009170663 A JP2009170663 A JP 2009170663A JP 2008007190 A JP2008007190 A JP 2008007190A JP 2008007190 A JP2008007190 A JP 2008007190A JP 2009170663 A JP2009170663 A JP 2009170663A
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify and miniaturize the configuration of an aligner, and to reduce the costs of the aligner. <P>SOLUTION: A projection optical unit PLU1 projects a pattern image of a mask R2 lit by illumination light from an illumination light source on a substrate W. The projection optical unit PLU1 includes: an optical member 25 that is provided in the optical path between the mask R2 and the substrate W and separates reflection light on the substrate W from the optical path; and a detection means B1 for detecting light separated by the optical member 25. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明されたマスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学ユニット、該投影光学ユニットを備える露光装置、露光方法、および該露光方法を用いるデバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a projection optical unit that projects an image of an illuminated mask pattern onto a substrate, an exposure apparatus including the projection optical unit, an exposure method, and a device manufacturing method using the exposure method.

半導体素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスを製造するためのフォトリソグラフィ工程においては、転写すべきパターン(デバイスパターン)が形成されたレチクルまたはマスク(以下、これらをレチクルと総称する)を介した光で、フォトレジスト(感光性材料)が塗布されたウエハ等の基板(感光性基板)を露光する露光装置が用いられる。露光装置は、光源、照明光学系、投影光学系、ステージ等を備え、基板が載置されたステージをステップ移動しつつ、露光を繰り返し実施することにより、基板上に配列的に設定される複数のショット領域にレチクルのパターンの像が転写される。   In a photolithography process for manufacturing semiconductor elements, thin film magnetic heads, and other microdevices, a reticle or mask (hereinafter collectively referred to as a reticle) on which a pattern (device pattern) to be transferred is formed is used. An exposure apparatus that exposes a substrate (photosensitive substrate) such as a wafer coated with a photoresist (photosensitive material) with light is used. The exposure apparatus includes a light source, an illumination optical system, a projection optical system, a stage, and the like, and a plurality of elements set in an array on the substrate by repeatedly performing exposure while stepping the stage on which the substrate is placed. An image of the reticle pattern is transferred to the shot area.

各ショット領域に対する露光方式としては、レチクルおよび基板を静止させた状態で一括露光する静止露光型と、レチクルおよび基板を同期的に相対移動させつつ逐次露光する走査露光型とがある。   As an exposure method for each shot region, there are a static exposure type that performs batch exposure while the reticle and the substrate are stationary, and a scanning exposure type that sequentially exposes the reticle and the substrate while relatively moving relative to each other.

ところで、フォトリソグラフィ工程の後の工程で行われる化学的機械的研磨(CMP:Cemical Mechanical Polishing)処理において、1枚の基板上で、デバイスパターンの全体を含むショット領域(以下、通常ショット領域という)が配置される領域と、その外側であって、通常ショット領域の全体を包含することができない基板の外周縁の近傍部分(エッジ部)、即ちパターンの露光転写が行われない領域との間に段差が生じるという不具合が生じている。   By the way, in a chemical mechanical polishing (CMP) process performed in a step subsequent to the photolithography step, a shot region including the entire device pattern (hereinafter, referred to as a normal shot region) on one substrate. Between the area where the pattern is arranged and the outer peripheral edge of the substrate that cannot cover the entire shot area (edge part), that is, the area where the pattern is not exposed and transferred. There is a problem that a step occurs.

この不具合は、当該外周縁近傍部分にも、通常ショット領域内に転写されるパターンと同一または該パターンと同程度の密度のパターンを転写することによって、緩和することが可能である。   This inconvenience can be alleviated by transferring a pattern having the same density as the pattern transferred into the normal shot region or a density of the same level as the pattern transferred to the vicinity of the outer peripheral edge.

このため、当該外周縁近傍部分にもショット領域を設定して、露光処理を施すことが行われている。このショット領域は、通常ショット領域とは異なり、その一部が欠けたショット領域であることから「欠けショット領域」、あるいは基板のエッジを含んだショット領域であることから「エッジショット領域」等と呼ばれることがある。   For this reason, a shot area is also set in the vicinity of the outer peripheral edge and exposure processing is performed. Unlike the normal shot area, this shot area is a shot area that lacks a part of the shot area, or a shot area that includes the edge of the substrate, or an edge shot area. Sometimes called.

なお、欠けショット領域は、デバイスパターンの全体を含むことができないため、パターンの転写は行うけれども、一般には、製品として用いられることはない領域である。   Note that, since the chip shot area cannot include the entire device pattern, the pattern is transferred, but generally is an area that is not used as a product.

このような欠けショット領域に対する露光処理は、従来は、通常ショット領域の露光処理と同じ工程において、単一の露光装置によって行われていたが、欠けショット領域を露光処理する分だけ、1枚の基板を処理するための時間が長くなり、スループット(単位時間あたりの処理量)を低下させていた。   Conventionally, the exposure process for such a missing shot area has been performed by a single exposure apparatus in the same process as the exposure process for the normal shot area. The time for processing the substrate has become longer, and the throughput (processing amount per unit time) has been reduced.

このため、通常ショット領域を露光処理する露光ユニットと、これとは独立した、欠けショット領域を露光処理する露光ユニットと、基板をそれぞれ保持可能な2つのステージとを備え(即ち実質的に2台の露光装置を備え)、並行的に露光処理するようにした技術が提案されている(下記特許文献1参照)。   Therefore, an exposure unit that performs exposure processing on a normal shot area, an exposure unit that performs exposure processing on a missing shot area, and two stages that can hold substrates respectively (that is, substantially two units) are provided. And a technique for performing exposure processing in parallel has been proposed (see Patent Document 1 below).

このような欠けショット領域を露光処理する露光装置においても、通常ショット領域を露光する露光装置と同様に、露光量制御、アライメントのための基板上のマーク検出、およびオートフォーカス制御のための基板の表面位置の検出等を実施する必要があり、従来は、これらの検出や制御を行うための検出系は投影光学系とは別に独立して搭載されていた。例えば、特許文献1には、アライメント系としてオフアクシス方式のものが、フォーカス検出系として斜入射光方式のものが記載されており、これらは投影光学系とは独立してその近傍に設けられている。   In an exposure apparatus that performs exposure processing on such a missing shot area, similarly to an exposure apparatus that exposes a normal shot area, exposure amount control, mark detection on a substrate for alignment, and substrate detection for autofocus control are performed. It is necessary to detect the surface position and the like, and conventionally, a detection system for performing such detection and control has been mounted independently of the projection optical system. For example, Patent Document 1 describes an off-axis type as an alignment system and an oblique-incidence type as a focus detection system, which are provided in the vicinity thereof independently of the projection optical system. Yes.

ここで、欠けショット領域の露光処理には通常ショット領域ほどの高精度は必ずしも要求されない。また、欠けショット領域を露光処理する露光装置は、通常ショット領域を露光処理する露光装置に付属され、あるいは近隣に設けられる搬送装置等に付属させるかたちでの搭載が考えられており、構成が簡略で、小型、低コストであることが要請されている。   Here, the exposure processing of the missing shot area does not necessarily require as high accuracy as the normal shot area. In addition, an exposure apparatus that performs exposure processing on a shot area is considered to be attached to an exposure apparatus that normally performs exposure processing on a shot area, or to be attached to a transport device provided nearby. Therefore, there is a demand for small size and low cost.

しかしながら、従来は、露光量制御、マーク検出、フォーカス制御等に用いる検出系は、投影光学系とは分離独立して構成配置されているので、構成の簡略化、小型化を図るためには、限界があった。また、このように分離独立して構成配置されている結果、それぞれが高額とならざるを得ないとともに、装置の組立工数も多く、低コスト化を図る障害となっていた。   However, conventionally, the detection system used for exposure control, mark detection, focus control, etc. is configured and arranged separately from the projection optical system, so in order to simplify and downsize the configuration, There was a limit. Further, as a result of such separate and independent arrangement, each has to be expensive, and the number of assembly steps of the apparatus is large, which has been an obstacle to cost reduction.

なお、構成の簡略化、小型化、低コスト化等の要請は、通常ショット領域を露光処理する露光ユニットについても、同様のことがいえる。   The request for simplification, miniaturization, cost reduction, etc. can be applied to the exposure unit that performs exposure processing on the normal shot area.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、露光装置の構成の簡略化、小型化、低コスト化を図ることを目的とする。また、その結果として、デバイスの製造コストを低減することも目的とする。
国際公開WO2004/053951号パンフレット
The present invention has been made in view of the above points, and aims to simplify, reduce the size, and reduce the cost of the configuration of an exposure apparatus. As a result, it is also an object to reduce the manufacturing cost of the device.
International Publication WO2004 / 053951 Pamphlet

この項の説明では、後述する実施形態を表す図面に示す部材等を示す符号を括弧を付して付記するが、これは単に理解の容易化のためであり、本発明の各構成要件は、これら部材等を示す符号を付した図面に示す部材等に限定されるものではない。   In the description of this section, reference numerals indicating members and the like shown in the drawings representing the embodiments to be described later are appended with parentheses, but this is merely for ease of understanding, and each component of the present invention is: The present invention is not limited to the members shown in the drawings with the reference numerals indicating these members.

本発明の第1の観点によると、照明光源からの照明光(EL2)で照明されたマスク(R2)のパターンの像を基板(W)上に投影する投影光学ユニット(PLU1〜PLU3)であって、前記マスクと前記基板との間の光路中に設けられ、前記基板での反射光を該光路から分離する光学部材(25,27)と、前記光学部材で分離された光を検出する検出手段(B1,C6,D9)と、を備える投影光学ユニットが提供される。   According to a first aspect of the present invention, there is provided a projection optical unit (PLU1 to PLU3) that projects an image of a pattern of a mask (R2) illuminated with illumination light (EL2) from an illumination light source onto a substrate (W). And an optical member (25, 27) provided in an optical path between the mask and the substrate for separating the reflected light from the substrate from the optical path, and detecting for detecting the light separated by the optical member. And a projection optical unit comprising means (B1, C6, D9).

前記光学部材(25,27)としては、前記照明光(EL2)及び該照明光の前記基板での反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該照明光の該基板での反射光を分離するものを用いることができ、前記検出手段(B1,C6,D9)に、前記光学部材により分離された前記照明光の前記基板での反射光を検出させるようにできる。   The optical member (25, 27) transmits one of the illumination light (EL2) and the reflected light of the illumination light on the substrate and reflects the other to reflect the illumination light on the substrate. What separates light can be used, and the detection means (B1, C6, D9) can be made to detect the reflected light on the substrate of the illumination light separated by the optical member.

また、前記基板の位置を検出するための、前記照明光(EL2)とは異なる波長の検出光(DL1,DL2)を射出する検出光源(C1,D1)と、前記マスク(R2)の像を前記基板(W)上に形成する投影光学系(26,27,28)とを更に備えることができ、この場合において、前記光学部材(27)として、前記検出光(DL1,DL2)を前記基板(W)に照射するために該検出光を前記投影光学系の光路に結合するとともに、前記照明光及び該検出光の該基板での反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該検出光の該基板での反射光を分離するものを用い、前記検出手段(C6,D9)に、前記光学部材により分離された前記検出光の前記基板での反射光を検出させるようにできる。   Further, detection light sources (C1, D1) for emitting detection light (DL1, DL2) having a wavelength different from that of the illumination light (EL2) for detecting the position of the substrate and an image of the mask (R2) are obtained. And a projection optical system (26, 27, 28) formed on the substrate (W). In this case, the detection light (DL1, DL2) is used as the optical member (27). (W) is coupled to the optical path of the projection optical system to irradiate (W), and transmits one of the illumination light and the reflected light of the detection light on the substrate, and reflects the other, The detection light (C6, D9) can be made to detect the reflected light on the substrate of the detection light separated by the optical member by using the detection light that separates the reflected light on the substrate. .

また、前記検出手段(B1,C6,D9)の検出結果に基づいて前記基板(W)の位置を制御するための制御信号を出力する制御部を備えることができる。前記検出手段(B1)に、前記基板(W)上で反射された前記照明光(EL2)を検出させて、この検出手段の検出結果に基づいて前記照明光源からの前記照明光の光量を制御するための制御信号を出力する制御部を備えてもよい。   Further, a control unit that outputs a control signal for controlling the position of the substrate (W) based on the detection result of the detection means (B1, C6, D9) can be provided. The detection means (B1) is caused to detect the illumination light (EL2) reflected on the substrate (W), and the light quantity of the illumination light from the illumination light source is controlled based on the detection result of the detection means. A control unit that outputs a control signal for the purpose may be provided.

本発明の第2の観点によると、照明光(EL2)を供給する照明光源と、上述した本発明の第1の観点に係る投影光学ユニット(PLU1〜PLU3)とを備える露光装置(2)が提供される。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus (2) comprising an illumination light source that supplies illumination light (EL2) and the projection optical units (PLU1 to PLU3) according to the first aspect of the present invention described above. Provided.

本発明の第3の観点によると、照明光(EL2)でマスク(R2)を照明し、該マスクのパターンの像を基板(W)に露光転写する露光方法であって、前記基板での反射光を前記マスクと前記基板との間の光路中から分離し、前記光路中から分離された前記反射光を検出し、当該検出値に基づいて制御するようにした露光方法が提供される。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an exposure method in which a mask (R2) is illuminated with illumination light (EL2), and an image of the mask pattern is exposed and transferred to a substrate (W). There is provided an exposure method in which light is separated from an optical path between the mask and the substrate, the reflected light separated from the optical path is detected, and control is performed based on the detected value.

この場合において、例えば、前記基板(W)での反射光として前記照明光(EL2)の前記基板での反射光を検出し、その検出結果に基づいて前記照明光の光量制御を行うようにしてもよい。また、前記基板(W)の位置を検出するための、前記照明光(EL2)とは異なる波長の検出光(DL1,DL2)を前記マスク(R2)と前記基板(W)との間の光路中に結合させるようにしてもよく、この場合において、前記基板での反射光として前記検出光の前記基板での反射光を検出し、その検出結果に基づいて前記基板の位置の制御を行うようにしてもよい。   In this case, for example, the reflected light of the illumination light (EL2) on the substrate is detected as the reflected light on the substrate (W), and the light amount of the illumination light is controlled based on the detection result. Also good. Further, an optical path between the mask (R2) and the substrate (W) for detecting light (DL1, DL2) having a wavelength different from that of the illumination light (EL2) for detecting the position of the substrate (W). In this case, the reflected light on the substrate is detected as reflected light on the substrate, and the position of the substrate is controlled based on the detection result. It may be.

本発明の第4の観点によると、デバイスの製造方法であって、感光性基板(W)を準備する工程(S12)と;上述した本発明の第3の観点に係る露光方法を用い、前記感光性基板上の前記第1及び第2領域にそれぞれ所定のパターンを露光する工程(S13)と;露光された前記感光性基板を現像し、前記露光されたパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する工程(S13)と;前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する工程と(S13);を備えるデバイス製造方法が提供される。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method (S12) in which a photosensitive substrate (W) is prepared; and the exposure method according to the third aspect of the present invention described above, Exposing a predetermined pattern to each of the first and second regions on the photosensitive substrate (S13); developing the exposed photosensitive substrate, and forming a mask layer having a shape corresponding to the exposed pattern There is provided a device manufacturing method comprising a step (S13) of forming on the surface of the photosensitive substrate; and a step (S13) of processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer.

本発明では、基板での反射光をマスクと基板との間の光路から分離し、分離された光を検出するようにしたので、照明光の基板での反射光を検出し、あるいは別途検出光を投影光学系の一部を介して基板に照射し、その反射光を検出することができ、照明光の光路と基板での反射光(当該照明光の基板での反射光、または検出光の基板での反射光)の光路の一部を共有的に用いることができる。従って、構成が簡略で小型の投影光学ユニットを提供することができ、この投影光学ユニットを搭載する露光装置の構成の簡略化、小型化、低コスト化を図ることができ、ひいてはデバイスの製造コストを低減することができる。   In the present invention, the reflected light on the substrate is separated from the optical path between the mask and the substrate, and the separated light is detected. Therefore, the reflected light on the substrate of the illumination light is detected or separately detected light. Can be irradiated to the substrate through a part of the projection optical system, and the reflected light can be detected. The optical path of the illumination light and the reflected light on the substrate (the reflected light of the illumination light on the substrate or the detection light) A part of the optical path of the light reflected from the substrate can be shared. Accordingly, it is possible to provide a compact projection optical unit having a simple configuration, and to simplify, reduce the size and reduce the cost of the exposure apparatus equipped with the projection optical unit, and thus to manufacture the device. Can be reduced.

本発明によれば、露光装置の構成の簡略化、小型化を図ることができるという効果がある。また、デバイスの製造コストを低減できるという効果もある。   According to the present invention, there is an effect that the configuration of the exposure apparatus can be simplified and downsized. In addition, there is an effect that the manufacturing cost of the device can be reduced.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

[露光システム]
図1は本発明の実施形態に係る露光システムの全体構成の概略を模式的に示した図である。この露光システムは、フォトレジスト(感光性材料)が塗布された感光性基板としてのウエハW上の第1領域を露光光(照明光)EL1で露光する第1露光装置1と、この第1露光装置1とともに使用される露光装置(または露光ユニット)として、ウエハW上の前記第1領域とは異なる第2領域を露光光(照明光)EL2で露光する第2露光装置2と、第1露光装置1と第2露光装置2との間でウエハWを搬送するウエハ搬送ユニット(搬送装置)3とを備えて構成されている。
[Exposure system]
FIG. 1 is a view schematically showing an outline of the overall configuration of an exposure system according to an embodiment of the present invention. The exposure system includes a first exposure apparatus 1 that exposes a first region on a wafer W as a photosensitive substrate coated with a photoresist (photosensitive material) with exposure light (illumination light) EL1, and the first exposure. As an exposure apparatus (or exposure unit) used together with the apparatus 1, a second exposure apparatus 2 that exposes a second area different from the first area on the wafer W with exposure light (illumination light) EL2, and a first exposure A wafer transfer unit (transfer apparatus) 3 for transferring the wafer W between the apparatus 1 and the second exposure apparatus 2 is provided.

ウエハ搬送ユニット3よるウエハWの搬送経路内には、第1露光装置1による前記第1領域に対する露光処理が行われたウエハW上から液体を除去する液体除去ユニット4が設けられている。   In the transfer path of the wafer W by the wafer transfer unit 3, there is provided a liquid removal unit 4 that removes liquid from the wafer W on which the exposure process for the first region by the first exposure apparatus 1 has been performed.

なお、以下の説明においては、図1に示されたXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、Y軸が紙面に対して垂直となる方向に設定され、X軸及びZ軸が紙面に対して平行となるように設定されている。図中のXYZ直交座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。   In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the Y axis is perpendicular to the paper surface, and the X axis and the Z axis are parallel to the paper surface. In the XYZ orthogonal coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set to the vertically upward direction.

この実施形態においては、図2に示されているように、ウエハW上には、複数の矩形状のショット領域Shが配列的に設定されている。   In this embodiment, as shown in FIG. 2, a plurality of rectangular shot areas Sh are set in an array on the wafer W.

これらのショット領域Shのうち、図2中、実線で表示されているように、転写すべきパターン(レチクルに形成されたパターンの投影像)の全体が転写されるものを通常ショット領域Sh1という。   Of these shot areas Sh, as indicated by a solid line in FIG. 2, the entire pattern to be transferred (projected image of the pattern formed on the reticle) is transferred as a normal shot area Sh1.

また、図2中、点線で表示されているように、その一部がウエハWの外周縁(エッジ)Eまたはその近傍に位置しているために、該パターンの一部が欠けたあるいは十分な精度を得られない状態で転写されるものを欠けショット領域Sh2という。   Further, as shown by the dotted line in FIG. 2, a part of the pattern is located at or near the outer peripheral edge (edge) E of the wafer W. What is transferred in a state where accuracy cannot be obtained is referred to as a chipped shot region Sh2.

隣接するショット領域Sh間には、所定幅のスクライブラインが配置され、スクライブライン上にはアライメントマーク等が配置されることが多い。   In many cases, a scribe line having a predetermined width is disposed between adjacent shot regions Sh, and an alignment mark or the like is disposed on the scribe line.

なお、欠けショット領域は、パターンの全体を含んでいないか、またはその一部が十分な精度となっていないことが多いため、パターンの転写は行うけれども、一般には、製品(デバイス)として用いられることはない領域である。   In many cases, the missing shot area does not include the entire pattern, or a part thereof does not have sufficient accuracy. Therefore, although the pattern is transferred, it is generally used as a product (device). This is an area that never happens.

また、この実施形態においては、第1露光装置1によって露光処理されるウエハW上の第1領域は通常ショット領域Sh1であるものとし、第2露光装置2によって露光処理されるウエハW上の第2領域は欠けショット領域Sh2であるものとする。   In this embodiment, it is assumed that the first area on the wafer W that is exposed by the first exposure apparatus 1 is the normal shot area Sh1, and the first area on the wafer W that is exposed by the second exposure apparatus 2 is used. The two areas are assumed to be the missing shot area Sh2.

[第1露光装置]
この実施形態の第1露光装置1は、液体を介して通常ショット領域Sh1を露光する液浸型の露光装置である。また、この第1露光装置1は、投影光学系PLに対してレチクルR1を移動するレチクルステージ(不図示)とウエハWを移動するウエハステージWS1のウエハテーブルWT1とを同期移動(走査)させつつ、レチクルR1に形成されたパターンの像をウエハW上の通常ショット領域Sh1に逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。
[First exposure apparatus]
The first exposure apparatus 1 of this embodiment is an immersion type exposure apparatus that exposes the normal shot region Sh1 through a liquid. Further, the first exposure apparatus 1 synchronously moves (scans) a reticle stage (not shown) that moves the reticle R1 relative to the projection optical system PL and a wafer table WT1 of the wafer stage WS1 that moves the wafer W. The step-and-scan type exposure apparatus sequentially transfers the pattern image formed on the reticle R1 to the normal shot region Sh1 on the wafer W.

但し、第1露光装置1は、レチクルR1とウエハWとを静止させた状態で、ウエハWの通常ショット領域Sh1にレチクルR1に形成されたパターンの像を一括的に転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置であってもよい。   However, the first exposure apparatus 1 performs step-and-repeat that collectively transfers the pattern image formed on the reticle R1 to the normal shot region Sh1 of the wafer W while the reticle R1 and the wafer W are stationary. An exposure apparatus of a system may be used.

図1において、レチクルR1の上側に配置される照明光学系(不図示)は、ArFエキシマレーザ光源(波長193nm)等の光源から射出されるレーザ光の断面形状をスキャン(走査)方向に直交する方向に伸びるスリット状に整形するとともに、その照度分布を均一化して露光光EL1として射出する。   In FIG. 1, an illumination optical system (not shown) arranged on the upper side of a reticle R1 has a cross-sectional shape of laser light emitted from a light source such as an ArF excimer laser light source (wavelength 193 nm) orthogonal to the scanning (scanning) direction. It is shaped into a slit extending in the direction, and its illuminance distribution is made uniform and emitted as exposure light EL1.

なお、本実施形態では、光源は、ArFエキシマレーザであるものとするが、これに限られず、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)を射出する超高圧水銀ランプ、またはKrFエキシマレーザ(波長248nm)、Fレーザ(波長157nm)、その他の光源を用いることができる。 In this embodiment, the light source is an ArF excimer laser. However, the light source is not limited to this, and an ultrahigh pressure mercury lamp that emits g-line (wavelength 436 nm) or i-line (wavelength 365 nm) or a KrF excimer laser. (Wavelength 248 nm), F 2 laser (wavelength 157 nm), and other light sources can be used.

レチクルR1は、不図示のレチクルステージ上に吸着保持されており、レチクルステージの位置は、不図示のレーザ干渉計によって計測される。   The reticle R1 is attracted and held on a reticle stage (not shown), and the position of the reticle stage is measured by a laser interferometer (not shown).

レチクルR1の位置決めは、レチクルステージを投影光学系PLの光軸方向(Z軸方向)と垂直な平面(XY平面)内で並進移動させるとともに、Z軸回りに微小回転させる不図示のレチクル駆動装置によって行われる。このレチクル駆動装置は、レチクルR1のパターンの像をウエハW上に転写する際には、レチクルステージを一定速度で所定のスキャン方向に走査する。   The reticle R1 is positioned by moving the reticle stage in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis direction (Z-axis direction) of the projection optical system PL and rotating it slightly around the Z axis (not shown). Is done by. The reticle driving device scans the reticle stage at a constant speed in a predetermined scanning direction when transferring the pattern image of the reticle R1 onto the wafer W.

レチクルステージの上方には、レチクルR1の周辺に複数形成されたレチクルアライメント用のマークを光電検出する一対のアライメント系(不図示)がスキャン方向に沿ってそれぞれ設けられている。   Above the reticle stage, a pair of alignment systems (not shown) for photoelectrically detecting a plurality of reticle alignment marks formed around the reticle R1 are provided along the scanning direction.

レンズ等の複数の光学素子を有する投影光学系PLの下方には、ウエハステージWS1が設けられている。ウエハステージWS1は、ウエハテーブルWT1と、ウエハテーブルWT1をXY平面内で2次元移動するとともに、Z軸方向に微小移動させる駆動装置とを備えている。   Below the projection optical system PL having a plurality of optical elements such as lenses, a wafer stage WS1 is provided. Wafer stage WS1 includes wafer table WT1 and a drive device that moves wafer table WT1 two-dimensionally in the XY plane and moves it slightly in the Z-axis direction.

ウエハテーブルWT1には、ウエハWを着脱可能に真空吸着するウエハホルダWH1が設けられており、露光対象としてのウエハWはウエハホルダWH1に載置され、吸着固定される。   The wafer table WT1 is provided with a wafer holder WH1 that detachably vacuum-sucks the wafer W, and the wafer W to be exposed is placed on the wafer holder WH1 and fixed by suction.

ウエハテーブルWT1のXおよびY軸方向の位置は、不図示のレーザ干渉計によって計測される。ウエハテーブルWT1のZ軸方向の位置は、オートフォーカス機構(AF機構)が備えるAFセンサ(面位置検出装置)AF1によって計測される。   The position of wafer table WT1 in the X and Y axis directions is measured by a laser interferometer (not shown). The position of wafer table WT1 in the Z-axis direction is measured by AF sensor (surface position detection device) AF1 provided in an autofocus mechanism (AF mechanism).

また、図1では図示を省略しているが、ウエハホルダWH1の中央部には、上下方向(Z軸方向)に上下動可能な不図示のセンタテーブルが設けられている。センタテーブルは、ウエハWの裏面を真空吸着する吸着口を備え、ウエハステージWS1(ウエハホルダWH1)に対するウエハWの搬出入を行うための上下動機構であり、第2露光装置2へウエハWを搬送するためのウエハ搬送ユニット3との間で、またはこの露光システムに隣接して、ウエハWにフォトレジストを塗布するコータ(塗布装置)および/またはウエハW上に露光転写されたパターンを現像するデベロッパ(現像装置)(以下、コータ/デベロッパという)等が設置されている場合には、該コータ/デベロッパ等が備える搬送ユニットとの間でウエハWの受け渡しを行う。   Although not shown in FIG. 1, a center table (not shown) capable of moving up and down in the vertical direction (Z-axis direction) is provided at the center of the wafer holder WH1. The center table has a suction port for vacuum-sucking the back surface of the wafer W, and is a vertical movement mechanism for carrying the wafer W in and out of the wafer stage WS1 (wafer holder WH1). The center table transports the wafer W to the second exposure apparatus 2. A coater (coating apparatus) for applying a photoresist onto the wafer W and / or a developer for developing a pattern exposed and transferred onto the wafer W between the wafer transfer unit 3 and adjacent to the exposure system When a (developing device) (hereinafter referred to as a coater / developer) or the like is installed, the wafer W is transferred to or from a transfer unit provided in the coater / developer.

投影光学系PLの側方には、ウエハWに形成されたウエハマーク(アライメントマーク)の位置情報を計測するための、オフ・アクシス型のアライメントセンサAS1が設けられている。   On the side of the projection optical system PL, an off-axis type alignment sensor AS1 for measuring position information of a wafer mark (alignment mark) formed on the wafer W is provided.

アライメントセンサAS1としては、この実施形態では、ウエハW上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を対象マークに照射し、その対象マークからの反射光により受光面に受光された対象マークの像と、不図示の指標(センサ内に設けられた指標板上の指標マーク)の像とを2次元CCD(Charge Coupled Device)等からなる撮像素子(カメラ)で撮像し、それらの撮像信号を出力する画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系のセンサが用いられている。   In this embodiment, the alignment sensor AS1 irradiates the target mark with broadband detection light that does not sensitize the resist on the wafer W, and receives an image of the target mark received on the light receiving surface by reflected light from the target mark; An image of an unillustrated index (an index mark on an index plate provided in the sensor) is captured by an image sensor (camera) such as a two-dimensional CCD (Charge Coupled Device), and the captured image is output. A processing type FIA (Field Image Alignment) type sensor is used.

また、投影光学系PLの近傍には、送光光学系11および受光光学系12を備えるAFセンサ(面位置検出装置)AF1が設けられている。   An AF sensor (surface position detection device) AF1 including a light transmission optical system 11 and a light reception optical system 12 is provided in the vicinity of the projection optical system PL.

このAFセンサAF1は、光源からの検出光(複数のスリット光)を被検面としてのウエハWの表面に斜め方向から照射する送光光学系11と、ウエハWの表面での反射光を受光するラインセンサ等からなる検出器を有する受光光学系12とを備え、該検出器の出力に基づいて、ウエハWのZ軸方向の位置を検出する装置である。   The AF sensor AF1 receives a detection light (a plurality of slit lights) from a light source from a light transmission optical system 11 that irradiates the surface of the wafer W as a test surface from an oblique direction, and a reflected light from the surface of the wafer W. And a light receiving optical system 12 having a detector composed of a line sensor or the like that detects the position of the wafer W in the Z-axis direction based on the output of the detector.

この検出結果に基づいて、上述したウエハテーブルWT1がZ軸方向に駆動され、ウエハWの表面が投影光学系PLの像面に正確に位置合わせされる。   Based on the detection result, wafer table WT1 described above is driven in the Z-axis direction, and the surface of wafer W is accurately aligned with the image plane of projection optical system PL.

なお、ウエハステージWS1のウエハテーブルWT1上には、各種センサのキャリブレーションやベースライン量の計測等に用いられる不図示の基準板が取り付けられている。基準板の表面には、レチクルR1のマークとともにアライメント系で検出可能な基準マーク(フィジューシャルマーク)やその他のマークが形成されている。ここで、ベースライン量とは、ウエハW上に投影されるレチクルR1のパターン像の基準位置(例えば、パターン像の中心)とアライメントセンサAS1の視野中心との距離を示す量である。   On the wafer table WT1 of the wafer stage WS1, a reference plate (not shown) used for calibration of various sensors, measurement of a baseline amount, and the like is attached. On the surface of the reference plate, a reference mark (fiscal mark) that can be detected by the alignment system and other marks are formed together with the mark of the reticle R1. Here, the baseline amount is an amount indicating the distance between the reference position (for example, the center of the pattern image) of the pattern image of the reticle R1 projected on the wafer W and the center of the visual field of the alignment sensor AS1.

この第1露光装置1は、液浸型であるため、投影光学系PLの像面側(ウエハW側)の先端部近傍には、図示は省略しているが、液浸機構を構成する液体供給ノズルと、これと対向するように液体回収ノズルとが設けられている。液体供給ノズルは、液体供給装置に供給管を介して接続されており、液体回収ノズルには、液体回収装置に接続された回収管が接続されている。   Since the first exposure apparatus 1 is a liquid immersion type, although not shown in the vicinity of the front end portion on the image plane side (wafer W side) of the projection optical system PL, the liquid constituting the liquid immersion mechanism is omitted. A supply nozzle and a liquid recovery nozzle are provided so as to face the supply nozzle. The liquid supply nozzle is connected to the liquid supply apparatus via a supply pipe, and the liquid recovery nozzle is connected to a recovery pipe connected to the liquid recovery apparatus.

液体としては、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が透過する超純水が用いられる。   As the liquid, for example, ultrapure water that transmits ArF excimer laser light (wavelength 193 nm) is used.

ArFエキシマレーザ光に対する水の屈折率nは、ほぼ1.44である。この水の中では、露光光EL1の波長は、193nm×1/n=約134nmに短波長化される。不図示の制御装置が、液体供給装置および液体回収装置を適宜に制御して、液体供給ノズルから液体(純水)を供給するとともに、液体回収ノズルから液体を回収することにより、投影光学系PLとウエハWとの間に、一定量の液体Lqが保持される。なお、この液体Lqは露光中は常に入れ替わっている。   The refractive index n of water with respect to ArF excimer laser light is approximately 1.44. In this water, the wavelength of the exposure light EL1 is shortened to 193 nm × 1 / n = about 134 nm. A control device (not shown) appropriately controls the liquid supply device and the liquid recovery device to supply the liquid (pure water) from the liquid supply nozzle and recover the liquid from the liquid recovery nozzle, whereby the projection optical system PL A certain amount of liquid Lq is held between the wafer W and the wafer W. The liquid Lq is always changed during exposure.

ウエハW上の露光すべき全ての通常ショット領域Sh1に対する露光処理が終了すると、液体の供給が停止され、ウエハW上の液体が回収された後に、ウエハテーブルWT1が所定の受渡位置に移動され、該受渡位置において、ウエハWはウエハ搬送ユニット3に受け渡される(搬出される)。   When the exposure process for all the normal shot areas Sh1 to be exposed on the wafer W is completed, the supply of the liquid is stopped, and after the liquid on the wafer W is recovered, the wafer table WT1 is moved to a predetermined delivery position, At the delivery position, the wafer W is delivered (unloaded) to the wafer transfer unit 3.

[ウエハ搬送ユニット]
ウエハ搬送ユニット3は、第1アーム部31、第2アーム部32、ハンド部33およびロボット本体34を有する多関節型の搬送ロボットを備えて構成されている。
[Wafer transfer unit]
The wafer transfer unit 3 includes an articulated transfer robot having a first arm unit 31, a second arm unit 32, a hand unit 33 and a robot body 34.

第1アーム部31はその一端がロボット本体34に不図示のモータによって回転駆動される第1関節35を介して取り付けられ、第2アーム部32はその一端が第1アーム部31の他端に不図示のモータによって回転駆動される第2関節36を介して取り付けられ、ハンド部33は第2アーム部32の他端に不図示のモータによって回転駆動される第3関節37を介して取り付けられている。   One end of the first arm unit 31 is attached to the robot body 34 via a first joint 35 that is rotationally driven by a motor (not shown), and one end of the second arm unit 32 is connected to the other end of the first arm unit 31. The hand portion 33 is attached to the other end of the second arm portion 32 via a third joint 37 that is rotationally driven by a motor (not shown). ing.

ここでは、第1〜第3関節35,36,37は、その回転中心軸がZ軸に略平行となるように設定されているものとするが、Xおよび/またはY軸回りにも回転する多軸型の関節であってもよい。   Here, the first to third joints 35, 36, and 37 are set so that their rotation center axes are substantially parallel to the Z axis, but also rotate around the X and / or Y axes. A multiaxial joint may be used.

ハンド部33は例えばXY面内において略U字状に形成され、その上面にはウエハWの裏面を真空吸着するための複数の吸着孔(不図示)が設けられている。   The hand portion 33 is formed in, for example, a substantially U shape in the XY plane, and a plurality of suction holes (not shown) for vacuum-sucking the back surface of the wafer W are provided on the upper surface thereof.

第1〜第3関節35,36,37を適宜に回動させることにより、ウエハWを、第1露光装置1から所定の受渡位置(第1受渡位置)で受け取り、第2露光装置2に所定の受渡位置(第2受渡位置)で渡すことができるようになっている。   By appropriately rotating the first to third joints 35, 36, and 37, the wafer W is received from the first exposure apparatus 1 at a predetermined delivery position (first delivery position), and is then given to the second exposure apparatus 2. It can be delivered at the delivery position (second delivery position).

また、このウエハ搬送ユニット3は、後述する液体除去ユニット4による液体の除去を実施するための所定の液体除去位置において、ウエハWを位置決めできるようになっている。   Further, the wafer transfer unit 3 can position the wafer W at a predetermined liquid removal position for performing liquid removal by the liquid removal unit 4 described later.

なお、第1露光装置1の第1受渡位置と第2露光装置2の第2受渡位置の高さが異なる場合には、例えば、第1関節35をZ軸方向に昇降させる昇降装置をロボット本体34に設ける等により、ウエハWをZ軸方向に移動できるようにすればよい。   In addition, when the height of the 1st delivery position of the 1st exposure apparatus 1 and the 2nd delivery position of the 2nd exposure apparatus 2 differs, for example, the raising / lowering apparatus which raises / lowers the 1st joint 35 to a Z-axis direction is a robot main body. For example, the wafer W may be moved in the Z-axis direction by providing it on the surface 34.

また、ウエハ搬送ユニット3は、このような構成のものに限られず、スライダ型のものであってもよいし、他の構成の多関節ロボット等であってもよい。   Further, the wafer transfer unit 3 is not limited to such a configuration, and may be a slider type, or an articulated robot having another configuration.

さらに、ウエハ搬送ユニット3としては、第1露光装置1と第2露光装置2間でウエハWの受け渡しを行う専用の装置であってもよいが、この露光システムに隣接してコータ/デベロッパ等が設置されている場合には、この露光システムと該コータ/デベロッパ等との間でウエハWを受け渡すための搬送ユニットと兼用してもよい。   Further, the wafer transfer unit 3 may be a dedicated apparatus for transferring the wafer W between the first exposure apparatus 1 and the second exposure apparatus 2, but a coater / developer or the like is adjacent to the exposure system. If it is installed, it may also be used as a transfer unit for delivering the wafer W between the exposure system and the coater / developer.

[液体除去ユニット]
ウエハ搬送ユニット3によるウエハWの搬送経路内には、液体除去ユニット4が設けられている。液体除去ユニット4は、液浸型の露光装置である第1露光装置1によって露光処理されたウエハW上に、投影光学系PLとウエハWとの間に供給された液体Lqに係る液滴が残留している場合に、これを除去する装置である。残留する液滴を除去することによって、次工程で行われるウエハW上の欠けショット領域Sh2の第2露光装置2による露光処理に悪影響を与えることが防止される。
[Liquid removal unit]
A liquid removal unit 4 is provided in the transfer path of the wafer W by the wafer transfer unit 3. The liquid removal unit 4 has droplets relating to the liquid Lq supplied between the projection optical system PL and the wafer W on the wafer W exposed by the first exposure apparatus 1 which is an immersion type exposure apparatus. It is a device that removes any remaining residue. By removing the remaining droplets, it is possible to prevent an adverse effect on the exposure processing performed by the second exposure apparatus 2 in the missing shot region Sh2 on the wafer W performed in the next step.

液体除去ユニット4としては、ウエハ搬送ユニット3によるウエハWの搬送経路内の液体除去位置に位置決めされたウエハWの表面(パターン形成面)に圧縮された気体をノズル41から噴射して吹き付ける気体吹付装置を例示することができる。   As the liquid removal unit 4, gas blowing is performed by spraying a gas compressed from the nozzle 41 onto the surface (pattern formation surface) of the wafer W positioned at the liquid removal position in the wafer W transfer path by the wafer transfer unit 3. An apparatus can be illustrated.

ノズル41の形状としては、ウエハWの表面に全体的に一括的に気体を吹き付けるもの、あるいは噴出させた気体の断面形状が細長い略矩形状となるようにウエハWの表面の一部に気体を吹き付けるもの等を用いることができる。   As the shape of the nozzle 41, gas is blown onto the surface of the wafer W as a whole, or gas is applied to a part of the surface of the wafer W so that the cross-sectional shape of the ejected gas is an elongated rectangular shape. What to spray can be used.

後者の場合には、気体の吹付中にウエハWをウエハ搬送ユニット3によって移動あるいは回転させて、結果としてウエハWの表面の全面に気体を吹き付けるようにする。   In the latter case, the wafer W is moved or rotated by the wafer transfer unit 3 during the gas blowing, and as a result, the gas is blown over the entire surface of the wafer W.

ウエハWを移動または回転させるのではなく、静止されたウエハW上でノズル41を移動または回転させるようにしてもよい。ウエハWとノズル41の両者を相対的に移動させてもよい。   Instead of moving or rotating the wafer W, the nozzle 41 may be moved or rotated on the stationary wafer W. You may move both the wafer W and the nozzle 41 relatively.

ノズル41から噴射させる気体は、この露光システムを収容するチャンバー内の気体(空気、窒素、ヘリウム等)と同じものを用いることができる。   The gas ejected from the nozzle 41 can be the same as the gas (air, nitrogen, helium, etc.) in the chamber that accommodates the exposure system.

この実施形態では、当該チャンバー内は空気であるものとし、このノズル41から噴射する液体除去のための気体も空気であるものとする。   In this embodiment, the inside of the chamber is assumed to be air, and the gas for removing liquid ejected from the nozzle 41 is also assumed to be air.

気体の温度は、気体の吹き付けによってウエハWになるべく温度変化を生じさせないようにするため、当該チャンバー内に空調のために供給される気体と同じ温度とすることが好ましい。例えば、当該チャンバー内を空調するために供給する気体を分岐させて、該ノズル41から噴射させるようにできる。当該チャンバー内の気体を循環させるかたちで用いてもよい。   The temperature of the gas is preferably set to the same temperature as the gas supplied for air conditioning in the chamber so that the temperature of the wafer W is not changed as much as possible by blowing the gas. For example, the gas supplied to air-condition the chamber can be branched and ejected from the nozzle 41. You may use it in the form of circulating the gas in the said chamber.

なお、ノズル41からの気体の噴出の方向としては、第1露光装置1または第2露光装置2側に気体吹き付けにより飛散する液滴がなるべく向かわないような方向とすることが好ましい。吹き付けた気体を吸引するノズルや囲い等を別途設けて、該液滴の飛散を防止するようにしてもよい。   In addition, it is preferable that the direction of the ejection of the gas from the nozzle 41 is a direction in which the droplets scattered by the gas blowing toward the first exposure apparatus 1 or the second exposure apparatus 2 are not directed as much as possible. A nozzle, an enclosure, or the like that sucks the sprayed gas may be separately provided to prevent the droplets from being scattered.

[検査ユニット]
ウエハ搬送ユニット3によるウエハWの搬送経路内には、上述した液体除去ユニット4に隣接して、検査ユニット5が設けられている。この検査ユニット5は、液浸型の露光装置である第1露光装置1によって露光処理されたウエハW上に、投影光学系PLとウエハWとの間に供給された液体Lqに係る液滴が残留しているか否かを検査する装置である。
[Inspection unit]
In the transfer path of the wafer W by the wafer transfer unit 3, an inspection unit 5 is provided adjacent to the liquid removal unit 4 described above. The inspection unit 5 has droplets relating to the liquid Lq supplied between the projection optical system PL and the wafer W on the wafer W exposed by the first exposure apparatus 1 which is an immersion type exposure apparatus. It is an apparatus for inspecting whether or not it remains.

この検査ユニット5は、次工程で行われるウエハW上の欠けショット領域Sh2の第2露光装置2による露光処理に悪影響を与えないようにするため、ウエハW上に液滴が残留しているか否かを検査する。   The inspection unit 5 determines whether or not liquid droplets remain on the wafer W so as not to adversely affect the exposure process performed by the second exposure apparatus 2 on the chipped shot area Sh2 on the wafer W performed in the next process. Inspect.

この検査ユニット5による残留液滴の有無の検査は、上述した液体除去ユニット4による液体の除去の後に、更に液滴が残留しているか否かを検査するようにしてもよいし、あるいは液体除去ユニット4による液体の除去の前に、ウエハW上への残留液滴の有無を検査して、残留液滴がある場合に、上述した液体除去ユニット4による液体の除去を実施するようにしてもよい。   The inspection of the presence or absence of residual liquid droplets by the inspection unit 5 may be performed by inspecting whether liquid droplets remain after the liquid removal by the liquid removal unit 4 described above, or by removing the liquid. Before the liquid removal by the unit 4, the presence or absence of residual liquid droplets on the wafer W is inspected, and when there are residual liquid droplets, the liquid removal unit 4 performs the liquid removal described above. Good.

なお、液体除去ユニット4による液体の除去の後に残留液滴の有無を検査し、残留液滴が有ると判断された場合には、エラーウエハとして、当該残留液滴の付着しているウエハWを第2露光装置2に渡さないで、他の所定の格納場所に格納するようにしてもよいし、再度液体除去ユニット4による液体の除去を実施するようにしてもよい。   In addition, after the liquid removal unit 4 removes the liquid, the presence or absence of residual liquid droplets is inspected. If it is determined that there are residual liquid droplets, the wafer W to which the residual liquid droplets are attached is determined as an error wafer. You may make it store in another predetermined storing place, without passing to the 2nd exposure apparatus 2, and you may make it implement the liquid removal by the liquid removal unit 4 again.

検査ユニット5としては、液体除去位置に設定されたウエハWの表面(パターン形成面)の全体を照明して2次元CCDカメラ等により一度に撮像して画像解析により残留液滴の有無を検査するようにできる。   The inspection unit 5 illuminates the entire surface (pattern formation surface) of the wafer W set at the liquid removal position, images it at once with a two-dimensional CCD camera or the like, and inspects for the presence of residual droplets by image analysis. You can

また、ウエハWの一部をライン状に照明する検査用光源と、ラインセンサとにより撮像するようにし、撮像中に、ウエハWをウエハ搬送ユニット3によって移動あるいは回転させて、結果としてウエハWの表面の全面を撮像するようにしてもよい。   In addition, the inspection light source for illuminating a part of the wafer W in a line shape and the line sensor are used for imaging. During imaging, the wafer W is moved or rotated by the wafer transfer unit 3, and as a result, the wafer W You may make it image the whole surface.

ウエハWを移動または回転させるのではなく、静止されたウエハW上で光源およびセンサを移動または回転させるようにしてもよい。ウエハWと光源およびセンサの両者を相対的に移動させてもよい。   Instead of moving or rotating the wafer W, the light source and the sensor may be moved or rotated on the stationary wafer W. The wafer W and both the light source and the sensor may be moved relatively.

検査ユニット5としては、図1に模式的に示されているように、ウエハWの一部をライン状に斜めから照明する光源51と、残留液滴が存在する場合に該残留液滴で回折または散乱した光を1次元CCD等からなるセンサ52で受光する暗視野方式のものを用いるとよい。   As schematically shown in FIG. 1, the inspection unit 5 includes a light source 51 that illuminates a part of the wafer W obliquely in a line shape, and diffraction when the residual liquid droplets are present. Alternatively, it is preferable to use a dark field system in which scattered light is received by a sensor 52 composed of a one-dimensional CCD or the like.

[第2露光装置]
この実施形態の第2露光装置2は、液浸方式の第1露光装置1とは異なり、露光光学系21とウエハWとの間に存在する気体を介して欠けショット領域Sh2を露光するドライ方式の露光装置である。
[Second exposure apparatus]
Unlike the liquid immersion type first exposure apparatus 1, the second exposure apparatus 2 of this embodiment is a dry system that exposes the missing shot region Sh <b> 2 via a gas that exists between the exposure optical system 21 and the wafer W. Exposure apparatus.

また、この第2露光装置2は、投影光学系、およびレチクルR2を含む照明光学系を備える露光光学系21は固定されており、ウエハWをステップ移動させつつ、露光光学系21とウエハWとを静止させた状態で、レチクルR2のパターンの像をウエハW上の各欠けショット領域Sh2に一括的に露光転写するステップ・アンド・リピート方式の露光装置である。   In the second exposure apparatus 2, the exposure optical system 21 including the projection optical system and the illumination optical system including the reticle R2 is fixed, and the exposure optical system 21 and the wafer W are moved while the wafer W is moved stepwise. Is a step-and-repeat type exposure apparatus that collectively exposes and transfers the pattern image of the reticle R2 to each chipped shot area Sh2 on the wafer W in a state where is stationary.

但し、第2露光装置2としては、露光光学系21とウエハWの何れか一方または双方を相対的に移動して、各欠けショット領域Sh2にレチクルR2のパターンの像を逐次転写するステップ・アンド・スキャン方式であってもよい。   However, the second exposure apparatus 2 is a step-and-step in which either one or both of the exposure optical system 21 and the wafer W are relatively moved to sequentially transfer the image of the pattern of the reticle R2 to each missing shot area Sh2. -It may be a scanning method.

露光光学系21は、図3にも示されているように、図外の光源からライトガイド22を介して導入される露光光(照明光)EL2を、レンズ系23、ミラー24、およりレチクルR2を備える照明光学系と、ミラー25、第1投影レンズ系26、ミラー27および第2投影レンズ系28を有する投影光学系とを介して、ウエハW上に照射するように構成されている。   As shown in FIG. 3, the exposure optical system 21 converts exposure light (illumination light) EL2 introduced from a light source (not shown) through the light guide 22 into a lens system 23, a mirror 24, and a reticle. Irradiation onto the wafer W is performed via an illumination optical system including R2 and a projection optical system having a mirror 25, a first projection lens system 26, a mirror 27, and a second projection lens system 28.

投影光学系は、後に詳述するように、露光量検出系(図4)、アライメントマーク検出系(図5)、又はフォーカス検出系(図6)を複合的に備えた投影光学ユニットとして構成されている。   As will be described in detail later, the projection optical system is configured as a projection optical unit that is provided with an exposure amount detection system (FIG. 4), an alignment mark detection system (FIG. 5), or a focus detection system (FIG. 6). ing.

第2露光装置2における露光光EL2の波長は、第1露光装置1における露光光EL1と略同一とすることが好ましい。但し、この第2露光装置2では、デバイス製造には用いない欠けショット領域Sh2を露光するものであるため、第1露光装置1とは異なる波長(長波長)のものを用いてもよい。   The wavelength of the exposure light EL2 in the second exposure apparatus 2 is preferably substantially the same as that of the exposure light EL1 in the first exposure apparatus 1. However, since the second exposure apparatus 2 exposes the missing shot region Sh2 that is not used for device manufacture, a different wavelength (long wavelength) from that of the first exposure apparatus 1 may be used.

なお、本実施形態では、第2露光装置2に用いられる光源は、第1露光装置1と同様にArFエキシマレーザであるものとするが、これに限られず、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)を射出する超高圧水銀ランプ、またはKrFエキシマレーザ(波長248nm)、Fレーザ(波長157nm)、その他の光源を用いることができるのは、第1露光装置1の場合と同様である。 In the present embodiment, the light source used in the second exposure apparatus 2 is an ArF excimer laser as in the first exposure apparatus 1, but is not limited to this, and g-line (wavelength 436 nm), i-line As in the case of the first exposure apparatus 1, an ultra-high pressure mercury lamp that emits (wavelength 365 nm), a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), an F 2 laser (wavelength 157 nm), or other light sources can be used. is there.

レチクルR2には、第1露光装置1によって通常ショット領域Sh1に転写されるレチクルR1のパターンの像(以下、簡単のため第1パターンということがある)と概略同程度のパターン密度となるように所定の間隔(ピッチ)でラインパターンが配置されたライン・アンド・スペースパターンが形成されている。   The reticle R2 has a pattern density that is approximately the same as that of the pattern image of the reticle R1 transferred to the normal shot region Sh1 by the first exposure apparatus 1 (hereinafter sometimes referred to as the first pattern for simplicity). A line and space pattern in which line patterns are arranged at a predetermined interval (pitch) is formed.

レチクルR2は、ライン・アンド・スペースパターンのデューティ(線幅および配列間隔等)の異なる複数種類のレチクルを準備し、第1パターンのパターン密度との関係で、適宜取り換えて用いるようにしてもよい。   As the reticle R2, a plurality of types of reticles having different line and space pattern duties (line width, arrangement interval, etc.) may be prepared, and may be used by appropriately replacing them with the pattern density of the first pattern. .

また、これらの複数種類のレチクルを回転レボルバ等に取り付けて、該レボルバを所定角度だけ回転させることによって、適宜なパターンを、露光光学系21の光路上に選択的に配置するようにしてもよい。ここでは、レチクルR2はその位置の微調整が可能な状態で、露光光学系21の筐体に固定されているものとする。   Further, by attaching these plural types of reticles to a rotation revolver or the like and rotating the revolver by a predetermined angle, an appropriate pattern may be selectively arranged on the optical path of the exposure optical system 21. . Here, it is assumed that reticle R2 is fixed to the casing of exposure optical system 21 in a state where the position of fine reticle R2 can be finely adjusted.

図1に示されているように、露光光学系21の投影光学系(投影レンズ系28)の下方には、ウエハステージWS2が設けられている。ウエハステージWS2は、ウエハテーブルWT2と、ウエハテーブルWT2をXY平面内で2次元移動するとともに、Z軸方向に微小移動させる駆動装置とを備えている。   As shown in FIG. 1, a wafer stage WS <b> 2 is provided below the projection optical system (projection lens system 28) of the exposure optical system 21. Wafer stage WS2 includes wafer table WT2 and a drive device that moves wafer table WT2 two-dimensionally in the XY plane and moves it slightly in the Z-axis direction.

ウエハテーブルWT2には、ウエハWを着脱可能に真空吸着する保持機構としてのウエハホルダWH2が設けられており、露光対象としてのウエハWはウエハホルダWH2に載置され、吸着固定される。   The wafer table WT2 is provided with a wafer holder WH2 as a holding mechanism that detachably sucks the wafer W, and the wafer W as an exposure target is placed on the wafer holder WH2 and fixed by suction.

また、ウエハホルダWH2は、ウエハテーブルWT2上で、360度の範囲で90度毎に位置決め可能に回転させる不図示の回転機構によって支持されている。   Wafer holder WH2 is supported on wafer table WT2 by a rotation mechanism (not shown) that rotates so as to be positioned every 90 degrees within a range of 360 degrees.

ウエハテーブルWT2のXおよびY軸方向の位置は、不図示のレーザ干渉計又はエンコーダによって計測される。ウエハテーブルWT2のZ軸方向の位置は、AFセンサ(面位置検出装置)AF2を備えている場合には該AFセンサAF2によって、または投影光学ユニットがフォーカス検出系を複合的に備えている場合には該フォーカス検出系によって計測される。   The position of wafer table WT2 in the X and Y axis directions is measured by a laser interferometer or an encoder (not shown). The position of wafer table WT2 in the Z-axis direction is determined by AF sensor AF2 when AF sensor (surface position detection device) AF2 is provided, or when the projection optical unit is provided with a composite focus detection system. Is measured by the focus detection system.

また、図示は省略しているが、ウエハホルダWH2の中央部には、上下方向(Z軸方向)に上下動可能なセンタテーブルが設けられている。センタテーブルは、その先端にウエハWを吸着保持するための吸着口を有し、ウエハステージWS2(ウエハホルダWH2)に対するウエハWの搬出入を行うための上下動機構であり、ウエハ搬送ユニット3との間で、またはこの露光システムに隣接して配置される不図示のコータ/デベロッパ等が備える搬送ユニットとの間でウエハWの受け渡しを行う。   Although not shown, a center table that can move up and down in the vertical direction (Z-axis direction) is provided at the center of the wafer holder WH2. The center table has a suction port for sucking and holding the wafer W at the tip, and is a vertical movement mechanism for carrying the wafer W in and out of the wafer stage WS2 (wafer holder WH2). The wafer W is transferred to or from a transfer unit provided in a coater / developer (not shown) disposed adjacent to the exposure system.

図3では、ウエハW上の所定の2カ所を指向するように、一対のアライメントセンサAS2が設けられている。これらのアライメントセンサAS2は、ウエハWに形成されたウエハマーク(アライメントマーク)の位置情報を計測するための装置である。   In FIG. 3, a pair of alignment sensors AS <b> 2 are provided so as to be directed to two predetermined locations on the wafer W. These alignment sensors AS2 are devices for measuring positional information of wafer marks (alignment marks) formed on the wafer W.

アライメントセンサAS2は、図外の光源(検出光源)からライトガイドA1を介して供給される検出光を、レンズ系A2、反射ミラーA3、ハーフプリズムA4、反射ミラーA5、およびレンズ系A6を介して、ウエハW上のアライメントマークを含む所定の視野領域に照射する送光系と、その反射光をレンズ系A6、反射ミラーA5、ハーフプリズムA4、およびレンズ系A7を介してセンサA8に導入する受光系とを備えて構成されている。   The alignment sensor AS2 receives detection light supplied from a light source (detection light source) not shown through the light guide A1 via the lens system A2, the reflection mirror A3, the half prism A4, the reflection mirror A5, and the lens system A6. , A light transmission system for irradiating a predetermined field area including the alignment mark on the wafer W, and light reception for introducing the reflected light to the sensor A8 via the lens system A6, the reflection mirror A5, the half prism A4, and the lens system A7. System.

これらのアライメントセンサAS2は、それぞれXおよびY軸方向に可動できるようになっており、計測すべきウエハW上のアライメントマークの位置に応じて、その位置が変更可能となっている。   These alignment sensors AS2 can be moved in the X and Y axis directions, respectively, and their positions can be changed according to the positions of the alignment marks on the wafer W to be measured.

検出光は、ウエハW上のレジストを感光させないブロードバンドな光である。センサA8は2次元CCD等からなる撮像素子(カメラ)であり、その受光面に結像されるアライメントマークの像を画像処理して、該アライメントマークの位置を検出する。   The detection light is broadband light that does not expose the resist on the wafer W. The sensor A8 is an image pickup device (camera) composed of a two-dimensional CCD or the like, and performs image processing on the image of the alignment mark formed on the light receiving surface thereof to detect the position of the alignment mark.

一対のアライメントセンサAS2の検出結果に基づいて、ウエハWのX,Y軸方向の位置ずれ量(シフト量)およびZ軸回りの回転ずれ量が検出され、ウエハステージWS2が駆動されることによって、該ずれ量が補正される。   Based on the detection results of the pair of alignment sensors AS2, the positional deviation amount (shift amount) of the wafer W in the X and Y axis directions and the rotational deviation amount around the Z axis are detected, and the wafer stage WS2 is driven, The amount of deviation is corrected.

なお、ここでは、アライメントセンサAS2は、露光光学系21とは独立して設けられているものとして説明しているが、図5を参照して後述するように、露光光学系21の投影光学系として、アライメントマーク検出系を複合的に備える投影光学ユニットPLU2を用いる場合には、アライメントセンサAS2は省略可能である。   Here, the alignment sensor AS2 is described as being provided independently of the exposure optical system 21, but the projection optical system of the exposure optical system 21 is described later with reference to FIG. As an example, when the projection optical unit PLU2 having a composite alignment mark detection system is used, the alignment sensor AS2 can be omitted.

また、ウエハWに形成されたウエハマークの位置情報をアライメントセンサAS2で計測する代わりに、ウエハWの外形(エッジ)を光学的に検出するプリアライメントユニットを用いてウエハWのX,Y軸方向の位置ずれ量およびZ軸回りの回転ずれ量を検出してもよい。このようなプリアライメントユニットは、例えば米国特許第6,225,012号公報や米国特許第6,624,433号公報に開示されている。   Further, instead of measuring the position information of the wafer mark formed on the wafer W by the alignment sensor AS2, the pre-alignment unit that optically detects the outer shape (edge) of the wafer W is used to perform the X and Y axis directions of the wafer W. The positional deviation amount and the rotational deviation amount about the Z axis may be detected. Such a pre-alignment unit is disclosed in, for example, US Pat. No. 6,225,012 and US Pat. No. 6,624,433.

アライメントセンサAS2または後述する投影光学ユニットPLU2のアライメントマーク検出系は、通常は、ウエハW上に形成されたアライメントマーク(露光、現像、エッチング等のプロセスを経て形成されたパターン)を検出するが、第1露光装置1による通常ショット領域Sh1に対する露光処理が第1層目に係る露光処理(ウエハW上に初めてパターンを形成するための露光処理)である場合には、第1露光装置1による露光処理で露光転写されたアライメントマークの潜像を検出することになる。   The alignment mark detection system of the alignment sensor AS2 or the projection optical unit PLU2 described later normally detects an alignment mark (a pattern formed through a process such as exposure, development, and etching) formed on the wafer W. When the exposure process for the normal shot region Sh1 by the first exposure apparatus 1 is the exposure process for the first layer (exposure process for forming a pattern on the wafer W for the first time), the exposure by the first exposure apparatus 1 The latent image of the alignment mark exposed and transferred in the process is detected.

図3では、露光光学系21の近傍には、AFセンサ(面位置検出装置)AF2が設けられている。このAFセンサAF2としては、第1露光装置1が備えるAFセンサAF1と同様の送光光学系11および受光光学系12を備えるものを用いることができる。   In FIG. 3, an AF sensor (surface position detection device) AF2 is provided in the vicinity of the exposure optical system 21. As this AF sensor AF2, a sensor provided with the light transmission optical system 11 and the light receiving optical system 12 similar to the AF sensor AF1 provided in the first exposure apparatus 1 can be used.

このAFセンサAF2の出力に基づいて、ウエハテーブルWT2がZ軸方向に駆動され、ウエハWの表面が露光光学系21の投影光学系(投影レンズ系28)の像面に正確に位置合わせされる。   Based on the output of the AF sensor AF2, the wafer table WT2 is driven in the Z-axis direction, and the surface of the wafer W is accurately aligned with the image plane of the projection optical system (projection lens system 28) of the exposure optical system 21. .

なお、ここでは、AFセンサAF2は、露光光学系21とは独立して設けられているものとして説明しているが、図6を参照して後述するように、露光光学系21の投影光学系として、フォーカス検出系を複合的に備える投影光学ユニットPLU3を用いる場合には、AFセンサAF2は省略可能である。   Here, the AF sensor AF2 is described as being provided independently of the exposure optical system 21, but the projection optical system of the exposure optical system 21 is described later with reference to FIG. As described above, when the projection optical unit PLU3 including a focus detection system is used, the AF sensor AF2 can be omitted.

また、第2露光装置(露光ユニット)2でウエハWに転写されるパターン像の焦点深度が十分に深い場合には、AFセンサAF2を用いなくてもよい。   Further, when the depth of focus of the pattern image transferred onto the wafer W by the second exposure apparatus (exposure unit) 2 is sufficiently deep, the AF sensor AF2 may not be used.

第1露光装置1により通常ショット領域Sh1への露光処理が終了し、ウエハ搬送ユニット3による搬送経路内で液体除去ユニット4により残留液滴が除去され、検査ユニット4により残留液滴の存在が確認されなかったウエハWは、所定の受渡位置において、ウエハ搬送ユニット3からウエハテーブルWT2のウエハホルダWH2上に渡され、吸着保持される。   The exposure processing for the normal shot region Sh1 is completed by the first exposure apparatus 1, residual liquid droplets are removed by the liquid removal unit 4 in the conveyance path by the wafer conveyance unit 3, and the presence of the residual liquid droplets is confirmed by the inspection unit 4. The wafer W that has not been transferred is transferred from the wafer transfer unit 3 onto the wafer holder WH2 of the wafer table WT2 and sucked and held at a predetermined transfer position.

次いで、アライメントセンサAS2または図5に示すアライメントマーク検出系によってウエハW上の所定のアライメントマークが計測され、この計測結果に基づいて、ウエハステージWS2が駆動されて、ウエハWの露光光学系21に対するX,Y軸方向の位置ずれおよびZ軸回りの回転ずれが補正される。   Next, a predetermined alignment mark on the wafer W is measured by the alignment sensor AS2 or the alignment mark detection system shown in FIG. 5, and the wafer stage WS2 is driven on the basis of the measurement result to the exposure optical system 21 of the wafer W. The positional deviation in the X and Y axis directions and the rotational deviation around the Z axis are corrected.

その後、ウエハW上の最初に露光すべき欠けショット領域Sh2が露光光学系21の投影領域に位置決めされ、AFセンサAF2又は図6に示すフォーカス検出系による計測結果に基づいて、ウエハステージWS2によるZ軸方向の位置が調整され、当該欠けショット領域Sh2に対してレチクルR2のパターンの像が転写される。   Thereafter, the missing shot area Sh2 to be exposed first on the wafer W is positioned in the projection area of the exposure optical system 21, and based on the measurement result by the AF sensor AF2 or the focus detection system shown in FIG. The position in the axial direction is adjusted, and the pattern image of the reticle R2 is transferred to the chipped shot area Sh2.

次いで、隣接する欠けショット領域Sh2にステップ移動して、ウエハステージWS2のXおよびY軸方向のストロークとの関係で、露光処理可能な欠けショット領域Sh2について、以後同様に露光処理をステップ・アンド・リピート方式で繰り返し実施する。   Next, the wafer is stepped to the adjacent missing shot area Sh2, and the exposure process is similarly performed for the missing shot area Sh2 that can be exposed in relation to the strokes of the wafer stage WS2 in the X and Y axis directions. Repeat with the repeat method.

その後、ウエハホルダWH2の回転機構を駆動して、ウエハWを90度回転し、同様に露光処理を実施し、以後、さらに90度ずつ回転しつつ、同様に露光処理を実施する。   Thereafter, the rotation mechanism of the wafer holder WH2 is driven to rotate the wafer W by 90 degrees and similarly perform the exposure process. Thereafter, the exposure process is similarly performed while rotating by 90 degrees.

全ての露光処理すべき欠けショット領域Sh2に対する露光処理が終了したならば、所定の受渡位置において、この露光システムに隣接して配置されるコータ/デベロッパ等の他の搬送ユニットに搬出して、以後、ウエハ搬送ユニット3により順次搬入されるウエハWに対して同様の処理を繰り返し実施する。   When the exposure process for all of the missing shot areas Sh2 to be exposed is completed, the exposure process is carried out to another transport unit such as a coater / developer disposed adjacent to the exposure system at a predetermined delivery position. The same processing is repeatedly performed on the wafers W sequentially loaded by the wafer transfer unit 3.

[露光量検出系を複合的に備える投影光学ユニット]
図4に示されているように、この実施形態の露光光学系21は、投影光学系に露光量検出系を複合的に配置してなる投影光学ユニットPLU1を備えている。露光量検出系は、光量を検出するための検出センサB1と、投影光学系の一部でもあるミラー25とから構成されている。
[Projection optical unit with multiple exposure detection systems]
As shown in FIG. 4, the exposure optical system 21 of this embodiment includes a projection optical unit PLU1 in which an exposure amount detection system is combined with a projection optical system. The exposure amount detection system includes a detection sensor B1 for detecting the amount of light and a mirror 25 that is also a part of the projection optical system.

ここでは、ミラー25は、露光光EL2及び露光光EL2のウエハWでの反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、露光光EL2のウエハWでの反射光を分離する光学部材としてのハーフミラーとなっている。検出センサB1は、ハーフミラー25により分離された光(露光光ELのウエハWでの反射光)を検出する光電変換素子を有する検出手段である。   Here, the mirror 25 is an optical member that separates the reflected light of the exposure light EL2 on the wafer W by transmitting one of the exposure light EL2 and the reflected light of the exposure light EL2 on the wafer W and reflecting the other. It is a half mirror. The detection sensor B1 is a detection unit having a photoelectric conversion element that detects light separated by the half mirror 25 (exposure light EL reflected light from the wafer W).

図外の光源からライトガイド22を介して導入され、レンズ系23、ミラー24、およびレチクルR2を介して供給された露光光EL2は、ハーフミラー25で反射され、第1投影レンズ系26、ミラー27および第2投影レンズ系28を介して、ウエハW上に照射される。   The exposure light EL2 introduced from the light source (not shown) through the light guide 22 and supplied through the lens system 23, the mirror 24, and the reticle R2 is reflected by the half mirror 25, and the first projection lens system 26, mirror. The light is irradiated onto the wafer W through the second projection lens system 28 and the second projection lens system 28.

ウエハWでの反射光は、第2投影レンズ系28、ミラー27および第1投影レンズ系26を介してハーフミラー25に供給され、ハーフミラー25を透過して、検出センサB1の受光面に入射される。   The reflected light from the wafer W is supplied to the half mirror 25 through the second projection lens system 28, the mirror 27, and the first projection lens system 26, passes through the half mirror 25, and enters the light receiving surface of the detection sensor B1. Is done.

検出センサB1の受光面は、レチクルR2のパターン形成面とほぼ共役な位置に設定されており、検出センサB1の検出信号(光電変換信号)は、不図示の制御装置に供給される。検出センサB1の受光面は、多重反射によるフレアを防止して、検出精度を高めるため、その光軸方向に対して、十分に傾けておくことが好ましい。   The light receiving surface of the detection sensor B1 is set at a position almost conjugate with the pattern formation surface of the reticle R2, and the detection signal (photoelectric conversion signal) of the detection sensor B1 is supplied to a control device (not shown). It is preferable that the light receiving surface of the detection sensor B1 is sufficiently inclined with respect to the optical axis direction in order to prevent flare due to multiple reflections and improve detection accuracy.

制御装置は、マイクロコンピュータおよびメモリ等を備える制御部である。制御装置は検出センサB1から供給される検出結果としての光電変換信号に基づいて、ウエハWに実際に照射されている照射量(単位時間当たりの露光量)を求め、照明光学系から射出される露光光EL2の光量を制御するための制御信号を出力する。   The control device is a control unit including a microcomputer and a memory. Based on a photoelectric conversion signal as a detection result supplied from the detection sensor B1, the control device obtains an irradiation amount (exposure amount per unit time) actually irradiated onto the wafer W and is emitted from the illumination optical system. A control signal for controlling the amount of exposure light EL2 is output.

この光量の制御信号は、用いている光源がその光量を調整可能なものである場合には、該光源に対して出力され、あるいは照明光学系中(例えば、レンズ系23中)に配置される可変減光器に対して出力する。可変減光器は、通過する光の減光率を段階的または連続的に調整する装置である。この出力信号に基づいて、光源または可変減光器において、光量制御が行われる。   This light quantity control signal is outputted to the light source when the light source used can adjust the light quantity, or is arranged in the illumination optical system (for example, in the lens system 23). Output to variable dimmer. A variable dimmer is a device that adjusts the dimming rate of light passing therethrough stepwise or continuously. Based on this output signal, light quantity control is performed in the light source or the variable dimmer.

この光量制御は、露光処理中に実施することができる。検出センサB1による検出結果からウエハWの反射率等を求め、第1露光装置1が備える制御装置に、この反射率等を含むデータを通信回線を介して送り、第1露光装置1における露光制御に用いるようにしてもよい。   This light amount control can be performed during the exposure process. The reflectance of the wafer W is obtained from the detection result by the detection sensor B1, and data including this reflectance is sent to the control device provided in the first exposure apparatus 1 via a communication line, and exposure control in the first exposure apparatus 1 is performed. You may make it use for.

また、検出センサB1からの光電変換信号をモニタしつつ、ウエハテーブルWT2をZ軸方向に微小駆動することによって、投影光学系の焦点位置の検出を行うこともでき、これに基づき、例えばAFセンサAF2または図6を参照して後述するフォーカス検出系におけるオートフォーカス制御のキャリブレーションをすることもできる。   Further, the focal position of the projection optical system can be detected by finely driving the wafer table WT2 in the Z-axis direction while monitoring the photoelectric conversion signal from the detection sensor B1, and based on this, for example, an AF sensor Calibration of autofocus control in the AF2 or a focus detection system described later with reference to FIG. 6 can also be performed.

なお、図4では、ミラー25をハーフミラーとして、ウエハWからの反射光を分離して検出センサB1で検出するようにしたが、ミラー27をハーフミラーとして、ウエハWからの反射光を分離して、これに対応して配置された検出センサB1で検出するようにしてもよい。   In FIG. 4, the mirror 25 is a half mirror and the reflected light from the wafer W is separated and detected by the detection sensor B1, but the reflected light from the wafer W is separated by using the mirror 27 as a half mirror. Thus, the detection may be performed by the detection sensor B1 arranged corresponding to this.

このような投影光学ユニットPLU1を備えることにより、露光光EL2のウエハWでの反射光に基づいて、ウエハWの表面での露光光EL2の反射率を考慮して、露光光EL2の光量制御を行うことができ、露光精度を向上することができる。しかも、露光量検出系が投影光学系に付属されるかたちで設けられているため、構成が簡略である。   By providing such a projection optical unit PLU1, the light amount control of the exposure light EL2 can be performed in consideration of the reflectance of the exposure light EL2 on the surface of the wafer W based on the reflected light of the exposure light EL2 on the wafer W. It is possible to improve the exposure accuracy. In addition, since the exposure amount detection system is provided in the form attached to the projection optical system, the configuration is simple.

[アライメントマーク検出系を複合的に備える投影光学ユニット]
露光光学系21としては、図5に示されているように、投影光学系にアライメントマーク検出系を複合的に配置してなる投影光学ユニットPLU2を備えたものを用いることができる。なお、この投影光学ユニットPLU2を備えるものを用いる場合には、上述したアライメントセンサAS2は省略することができる。
[Projection optical unit with multiple alignment mark detection systems]
As the exposure optical system 21, as shown in FIG. 5, an exposure optical system having a projection optical unit PLU 2 in which an alignment mark detection system is arranged in a composite manner can be used. In addition, when using what is equipped with this projection optical unit PLU2, the alignment sensor AS2 mentioned above can be abbreviate | omitted.

このアライメントマーク検出系は、検出光DL1を射出する検出光源C1と、該検出光DL1のウエハWの表面での反射光を検出する検出センサC6と、投影光学系の一部でもあるミラー27とを備えて構成されている。また、アライメントマーク検出系は、これらの光学部材間を光学的に接続するために、ハーフプリズムC3、レンズ系C2,C4,C5等も備えている。   This alignment mark detection system includes a detection light source C1 that emits detection light DL1, a detection sensor C6 that detects the reflected light of the detection light DL1 on the surface of the wafer W, and a mirror 27 that is also part of the projection optical system. It is configured with. The alignment mark detection system also includes a half prism C3, lens systems C2, C4, C5, and the like in order to optically connect these optical members.

検出光源C1は、ウエハWの位置を検出するための、露光光EL2とは異なる波長の検出光DL1を射出するものであり、ウエハW上のレジストを感光させないブロードバンドな検出光を射出するハロゲンランプやレーザダイオード等を用いることができる。検出光源C1から射出される検出光DL1の波長としては、ウエハW上のレジストを感光させない程度のものであれば、特に限定されないが、後述するダイクロイックミラー27の製造が容易であると考えられれるため、露光光EL2の1.5倍程度の波長とすることが好ましい。   The detection light source C1 emits detection light DL1 having a wavelength different from that of the exposure light EL2 for detecting the position of the wafer W. The halogen lamp emits broadband detection light that does not expose the resist on the wafer W. A laser diode or the like can be used. The wavelength of the detection light DL1 emitted from the detection light source C1 is not particularly limited as long as it does not cause the resist on the wafer W to be exposed to light. However, it is considered that the dichroic mirror 27 described later can be easily manufactured. Therefore, the wavelength is preferably about 1.5 times that of the exposure light EL2.

検出センサC6は、検出光DL1のウエハWの表面での反射光を検出する光電変換素子を有する検出手段である。光電変換素子としては、2次元CCD(Charge Coupled Device)等からなる撮像素子(カメラ)を用いることができる。検出センサC6の受光面は、レチクルR2のパターン形成面とほぼ共役な位置に設定されており、検出センサC1の検出信号(光電変換信号)は、不図示の制御装置に供給される。   The detection sensor C6 is detection means having a photoelectric conversion element that detects reflected light of the detection light DL1 on the surface of the wafer W. As the photoelectric conversion element, an imaging element (camera) including a two-dimensional CCD (Charge Coupled Device) or the like can be used. The light receiving surface of the detection sensor C6 is set at a position almost conjugate with the pattern formation surface of the reticle R2, and the detection signal (photoelectric conversion signal) of the detection sensor C1 is supplied to a control device (not shown).

ここでは、ミラー27は、投影光学系(第1投影レンズ系26と第2投影レンズ系28との間)の瞳空間に設けられたダイクロイックミラーとなっている。ダイクロイックミラー27は、検出光源C1からの検出光DL1をウエハWに照射するために検出光DL1を投影光学系の光路に結合するとともに、露光光EL2及び検出光DL1のウエハWでの反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該検出光DL1のウエハWでの反射光を分離する光学部材である。   Here, the mirror 27 is a dichroic mirror provided in the pupil space of the projection optical system (between the first projection lens system 26 and the second projection lens system 28). The dichroic mirror 27 couples the detection light DL1 to the optical path of the projection optical system to irradiate the wafer W with the detection light DL1 from the detection light source C1, and also reflects the reflected light of the exposure light EL2 and the detection light DL1 on the wafer W. It is an optical member that separates the reflected light of the detection light DL1 from the wafer W by transmitting one and reflecting the other.

ここでは、照明光学系からのウエハWを露光するための露光光EL2を反射し、アライメントマーク検出系からの検出光DL1のウエハWの表面での反射光を透過するようになっている。   Here, the exposure light EL2 for exposing the wafer W from the illumination optical system is reflected, and the reflected light on the surface of the wafer W of the detection light DL1 from the alignment mark detection system is transmitted.

検出光源C1から射出された検出光DL1は、レンズ系C2を介してハーフプリズムC3で反射され、レンズ系C4を介してダイクロイックミラー27を透過して、第2投影レンズ系28を介してウエハW上のアライメントマークを含む領域に照射される。   The detection light DL1 emitted from the detection light source C1 is reflected by the half prism C3 via the lens system C2, passes through the dichroic mirror 27 via the lens system C4, and passes through the second projection lens system 28 and passes through the wafer W. The region including the upper alignment mark is irradiated.

ウエハWでの反射光は、第2投影レンズ系28を介してダイクロイックミラー27を透過し、レンズ系C4を介してハーフプリズムC3を透過して、レンズ系C5を介して、検出センサC6の受光面に結像される。   The reflected light from the wafer W passes through the dichroic mirror 27 through the second projection lens system 28, passes through the half prism C3 through the lens system C4, and is received by the detection sensor C6 through the lens system C5. The image is formed on the surface.

検出センサC6からの光電変換信号は、制御装置に供給され、該制御装置が画像処理することにより、ウエハW上に形成されているアライメントマークの位置を検出する。制御装置は、検出したアライメントマークの位置に基づいて、ウエハステージWS2の駆動装置に対して、ウエハWのX−Y平面内における位置および回転を制御するための制御信号を出力し、これにより、ウエハWの露光すべきショット領域(ここでは、欠けショット領域Sh2)が投影光学系による投影領域に一致するようにウエハWのX−Y平面内における位置および回転が調整される。   The photoelectric conversion signal from the detection sensor C6 is supplied to the control device, and the control device detects the position of the alignment mark formed on the wafer W by performing image processing. Based on the detected position of the alignment mark, the control device outputs a control signal for controlling the position and rotation of the wafer W in the XY plane to the driving device of the wafer stage WS2, thereby The position and rotation of the wafer W in the XY plane are adjusted so that the shot area to be exposed (here, the missing shot area Sh2) coincides with the projection area by the projection optical system.

このように、投影光学ユニットPLU2は投影光学系とアライメントマーク検出系とを複合的に備える単一のユニットとして構成されているため、これを用いれば、アライメントセンサAS2のようなアライメントマーク検出系を投影光学系とは独立して別途設ける必要がなく、装置の構成の簡略化、小型化を図ることができ、露光装置の組立に要する工数等も低減できる結果、低コスト化も図ることができる。   As described above, since the projection optical unit PLU2 is configured as a single unit including the projection optical system and the alignment mark detection system in combination, an alignment mark detection system such as the alignment sensor AS2 can be obtained by using this. There is no need to provide it separately from the projection optical system, the configuration of the apparatus can be simplified and downsized, the number of steps required for assembling the exposure apparatus can be reduced, and the cost can be reduced. .

[フォーカス検出系を複合的に備える投影光学ユニット]
露光光学系21としては、図6に示されているように、投影光学系にフォーカス検出系を複合的に配置してなる投影光学ユニットPLU3を備えたものを用いることができる。なお、この投影光学ユニットPLU3を備えるものを用いる場合には、上述したAFセンサAF2は省略することができる。
[Projection optical unit with multiple focus detection systems]
As the exposure optical system 21, as shown in FIG. 6, an exposure optical system having a projection optical unit PLU 3 formed by combining a focus detection system with a projection optical system can be used. In addition, when using what is equipped with this projection optical unit PLU3, AF sensor AF2 mentioned above can be abbreviate | omitted.

このフォーカス検出系は、検出光DL2を射出する検出光源D1と、該検出光DL2のウエハWの表面での反射光を検出する検出センサD9と、投影光学系の一部でもあるミラー27とを備えて構成されている。また、フォーカス検出系は、これらの光学部材間を光学的に接続するために、ハーフプリズムD5、レンズ系D2,D4,D6,D7を備えているとともに、光路中に配置された第1ピンホール板D3および第2ピンホール板D8も備えている。   The focus detection system includes a detection light source D1 that emits detection light DL2, a detection sensor D9 that detects reflected light of the detection light DL2 on the surface of the wafer W, and a mirror 27 that is also a part of the projection optical system. It is prepared for. The focus detection system includes a half prism D5 and lens systems D2, D4, D6, and D7 to optically connect these optical members, and a first pinhole disposed in the optical path. A plate D3 and a second pinhole plate D8 are also provided.

検出光源D1は、ウエハWの位置を検出するための、露光光EL2とは異なる波長の検出光DL2を射出するものであり、ここでは、ウエハW上のレジストを感光させない検出光を射出するレーザダイオードを用いている。検出光源D1から射出される検出光DL2の波長としては、ウエハW上のレジストを感光させない程度のものであれば、特に限定されないが、後述するダイクロイックミラー27の製造が容易であると考えられれるため、露光光EL2の1.5倍程度の波長とすることが好ましい。   The detection light source D1 emits detection light DL2 having a wavelength different from that of the exposure light EL2 for detecting the position of the wafer W. Here, the laser emits detection light that does not sensitize the resist on the wafer W. A diode is used. The wavelength of the detection light DL2 emitted from the detection light source D1 is not particularly limited as long as it does not expose the resist on the wafer W, but it is considered that the dichroic mirror 27 described later can be easily manufactured. Therefore, the wavelength is preferably about 1.5 times that of the exposure light EL2.

検出センサD9は、検出光DL2のウエハWの表面での反射光を検出する光電変換素子を有する検出手段である。光電変換素子としては、フォトダイオード等を用いることができる。検出センサD9の受光面は、レチクルR2のパターン形成面とほぼ共役な位置に設定されており、検出センサD9の検出信号(光電変換信号)は、不図示の制御装置に供給される。   The detection sensor D9 is detection means having a photoelectric conversion element that detects reflected light of the detection light DL2 on the surface of the wafer W. A photodiode or the like can be used as the photoelectric conversion element. The light receiving surface of the detection sensor D9 is set at a position almost conjugate with the pattern formation surface of the reticle R2, and the detection signal (photoelectric conversion signal) of the detection sensor D9 is supplied to a control device (not shown).

ここでは、ミラー27は、投影光学系(第1投影レンズ系26と第2投影レンズ系28との間)の瞳空間に設けられたダイクロイックミラーとなっている。ダイクロイックミラー27は、検出光源D1からの検出光DL2をウエハWに照射するために検出光DL2を投影光学系の光路に結合するとともに、露光光EL2及び検出光DL2のウエハWでの反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該検出光DL2のウエハWでの反射光を分離する光学部材である。ここでは、照明光学系からのウエハWを露光するための露光光EL2を反射し、アライメントマーク検出系からの検出光DL2のウエハWの表面での反射光を透過するようになっている。   Here, the mirror 27 is a dichroic mirror provided in the pupil space of the projection optical system (between the first projection lens system 26 and the second projection lens system 28). The dichroic mirror 27 couples the detection light DL2 to the optical path of the projection optical system to irradiate the wafer W with the detection light DL2 from the detection light source D1, and also reflects the reflected light of the exposure light EL2 and the detection light DL2 on the wafer W. It is an optical member that separates the reflected light of the detection light DL2 from the wafer W by transmitting one and reflecting the other. Here, the exposure light EL2 for exposing the wafer W from the illumination optical system is reflected, and the reflected light on the surface of the wafer W of the detection light DL2 from the alignment mark detection system is transmitted.

検出光源D1から射出された検出光DL2は、レンズ系D2を介して、レチクルR2のパターン面と共役な位置に配置された第1ピンホール板D3のピンポールで整形され、レンズ系D4を介してハーフプリズムD5で反射され、レンズ系D6を介してダイクロイックミラー27を透過して、第2投影レンズ系28を介してウエハW上に照射される。   The detection light DL2 emitted from the detection light source D1 is shaped by the pin pole of the first pinhole plate D3 disposed at a position conjugate with the pattern surface of the reticle R2 via the lens system D2, and then via the lens system D4. The light is reflected by the half prism D5, passes through the dichroic mirror 27 through the lens system D6, and is irradiated onto the wafer W through the second projection lens system 28.

この検出光DL2のウエハWでの反射光は、第2投影レンズ系28を介してダイクロイックミラー27を透過し、レンズ系D6を介してハーフプリズムD5を透過し、レンズ系D7および第1ピンホール板D3(レチクルR2のパターン面)と共役な位置に配置された第2ピンホール板D8上に結像され、第2ピンホール板D8に形成されたピンホールを通過した光は、その裏面側近傍に配置された検出センサD9の受光面に入射される。   The reflected light of the detection light DL2 on the wafer W passes through the dichroic mirror 27 through the second projection lens system 28, passes through the half prism D5 through the lens system D6, and passes through the lens system D7 and the first pinhole. The light imaged on the second pinhole plate D8 disposed at a position conjugate with the plate D3 (pattern surface of the reticle R2) and passed through the pinhole formed in the second pinhole plate D8 is the back side thereof. The light is incident on the light receiving surface of a detection sensor D9 disposed in the vicinity.

検出センサD9からの光電変換信号は、制御装置に供給される。共焦点の原理により、ウエハWの表面が投影光学系の像面に一致している場合には、検出センサD9からの出力信号の強度が最大となり、デフォーカスしている場合には、該デフォーカス量に応じて信号強度が低下する。従って、検出センサD9からの出力信号をモニタしつつ、、ウエハテーブルWT2をZ軸方向に微小駆動することにより、ウエハWの表面を投影光学系の像面に一致させることができる。   The photoelectric conversion signal from the detection sensor D9 is supplied to the control device. According to the confocal principle, when the surface of the wafer W coincides with the image plane of the projection optical system, the intensity of the output signal from the detection sensor D9 is maximized. The signal intensity decreases according to the focus amount. Therefore, by monitoring the output signal from the detection sensor D9 and finely driving the wafer table WT2 in the Z-axis direction, the surface of the wafer W can be matched with the image plane of the projection optical system.

このように、投影光学ユニットPLU3は投影光学系とフォーカス検出系とを複合的に備える単一のユニットとして構成されているため、AFセンサAF2のようなフォーカス検出系を投影光学系とは独立して別途設ける必要がなく、装置の構成の簡略化、小型化を図ることができ、露光装置の組立に要する工数等も低減できる結果、低コスト化も図ることができる。   As described above, since the projection optical unit PLU3 is configured as a single unit having a projection optical system and a focus detection system in combination, the focus detection system such as the AF sensor AF2 is independent of the projection optical system. Therefore, the apparatus configuration can be simplified and reduced in size, and the man-hours required for assembling the exposure apparatus can be reduced. As a result, the cost can be reduced.

なお、上述したAFセンサAF2を別途設けている場合には、この投影光学ユニットPLU3が備えるフォーカス検出系の検出結果を、該AFセンサAF2のキャリブレーションに用いることも可能である。   When the above-described AF sensor AF2 is provided separately, the detection result of the focus detection system provided in the projection optical unit PLU3 can be used for calibration of the AF sensor AF2.

上述した第2露光装置2の露光光学系21において、図7に示されているように、レチクルR2の近傍に、光軸に直交する面内において、4枚の可動板を矩形状の開口を有するように配置してなるブラインド機構RBを設けることができる。   In the exposure optical system 21 of the second exposure apparatus 2 described above, as shown in FIG. 7, four movable plates are provided with rectangular openings in the plane perpendicular to the optical axis in the vicinity of the reticle R2. It is possible to provide a blind mechanism RB arranged so as to have.

4枚の可動板はそれぞれ光軸に対して進退可能に構成されており、光軸を中心とした矩形状の開口の領域を任意に変更できるようになっている。このブラインド機構RBは、レチクルR2のパターン面(またはその共役面)から僅かにデフォーカスした位置に配置されている。このブラインド機構RBにより、ウエハW上の露光領域の大きさを一定の範囲内で任意に変更することができる。   Each of the four movable plates is configured to be able to advance and retreat with respect to the optical axis, and can arbitrarily change a rectangular opening region centered on the optical axis. The blind mechanism RB is disposed at a position slightly defocused from the pattern surface (or its conjugate surface) of the reticle R2. By this blind mechanism RB, the size of the exposure area on the wafer W can be arbitrarily changed within a certain range.

なお、上述した3種類の投影光学ユニットPLU1〜PLU3が備えている露光量検出系、アライメントマーク検出系、およびフォーカス検出系のうちの何れか2種または全てを複合的に組み合わせて、単一の投影光学ユニットを構成してもよい。   Note that any two or all of the exposure amount detection system, the alignment mark detection system, and the focus detection system provided in the three types of projection optical units PLU1 to PLU3 described above may be combined to form a single unit. A projection optical unit may be configured.

また、上述した実施形態では、第2露光装置2の露光光学系21は、光路折曲用の3つのミラー(24,25,27)を備えることにより、小型化を図っているが、ミラーの数は、2以下であっても、4以上であってもよい。この場合において、上述した投影光学ユニットPLU1〜PLU3が備える各検出系は、これらのミラーのうちの何れかをハーフミラーまたはダイクロイックミラー等の光学部材とすることにより結合させることができる。これらの光路折り曲げ用のミラーとは別に、光路中にハーフミラーまたはダイクロイックミラー等の光学部材を挿入して、各検出系を結合させるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the exposure optical system 21 of the second exposure apparatus 2 includes three mirrors (24, 25, 27) for bending the optical path to reduce the size. The number may be 2 or less, or 4 or more. In this case, the detection systems included in the projection optical units PLU1 to PLU3 described above can be combined by using any one of these mirrors as an optical member such as a half mirror or a dichroic mirror. In addition to these optical path bending mirrors, an optical member such as a half mirror or a dichroic mirror may be inserted in the optical path to couple the detection systems.

また、露光光学系21は、光路折り曲げ用のミラーを全く設けずに各光学部材等をZ軸方向に直列に配置した直胴型に構成してもよい。この場合には、投影光学系の光路中にハーフミラーまたはダイクロイックミラー等の光学部材を挿入して、各検出系を結合させることになる。   In addition, the exposure optical system 21 may be configured as a straight body type in which optical members and the like are arranged in series in the Z-axis direction without providing any optical path bending mirror. In this case, an optical member such as a half mirror or a dichroic mirror is inserted into the optical path of the projection optical system to couple the detection systems.

次に、本発明の実施形態の露光システムを使用したデバイスの製造方法について説明する。図8は、本発明の実施形態に係る露光システムを用いたデバイス(ICやLSI等の半導体チップ、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の生産のフローチャートである。   Next, a device manufacturing method using the exposure system according to the embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a flowchart of production of a device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.) using the exposure system according to the embodiment of the present invention.

図8に示されるように、まず、ステップS10(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S11(レチクル製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。   As shown in FIG. 8, first, in step S10 (design step), device function and performance design (for example, circuit design of a semiconductor device) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in step S11 (reticle manufacturing step), a reticle on which the designed circuit pattern is formed is manufactured.

一方、ステップS12(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。   On the other hand, in step S12 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.

次に、ステップS10〜ステップS12で用意したレチクルとウエハを使用して、ステップS13(ウエハ処理ステップ)を行う。このステップ13では、ウエハ上に感光性材料(フォトレジスト)を塗布して感光性基板とするレジスト塗布処理、上述した露光システム(第1露光装置1、第2露光装置2)を用いた露光処理(通常ショット領域および欠けショット領域への露光処理)、現像処理(露光された感光性基板を現像し、露光されたパターンに対応する形状のマスク層を感光性基板の表面に形成する処理)、およびエッチング処理(該マスク層を介して感光性基板の表面を加工する処理)、必要に応じてCMP処理等の処理を複数回行って、ウエハ上に回路を形成する。   Next, step S13 (wafer processing step) is performed using the reticle and wafer prepared in steps S10 to S12. In this step 13, a resist coating process in which a photosensitive material (photoresist) is coated on the wafer to form a photosensitive substrate, and an exposure process using the exposure systems (first exposure apparatus 1 and second exposure apparatus 2) described above. (Exposure process to normal shot area and chipped shot area), development process (process to develop the exposed photosensitive substrate and form a mask layer having a shape corresponding to the exposed pattern on the surface of the photosensitive substrate), Further, a circuit is formed on the wafer by performing a plurality of processes such as an etching process (a process for processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer) and, if necessary, a CMP process.

次いで、ステップS14(デバイス組立ステップ)において、ステップS13で処理されたウエハを用いてチップ化する。このステップS14には、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程が含まれる。   Next, in step S14 (device assembly step), the wafer processed in step S13 is used to form chips. This step S14 includes processes such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like.

最後に、ステップS15(検査ステップ)において、製造されたデバイスの動作確認テスト、耐久性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, in step S15 (inspection step), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the manufactured device are performed. After these steps, the device is completed and shipped.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

例えば、上述した実施形態では、欠けショット領域を露光処理する第2露光装置2の露光光学系21に各検出系(露光量検出系、アライメントマーク検出系、フォーカス検出系)を複合的に備える投影光学ユニットPLU1〜PLU3を設けた場合について説明したが、通常ショット領域を露光処理する第1露光装置1の投影光学系PLに、上述した各検出系を複合的に付属させて投影光学ユニットとし、その構成の簡略化、小型化を図ることも可能である。   For example, in the above-described embodiment, the projection optical system 21 of the second exposure apparatus 2 that performs the exposure process on the missing shot area is provided with each detection system (exposure amount detection system, alignment mark detection system, focus detection system) in combination. Although the case where the optical units PLU1 to PLU3 are provided has been described, the projection optical system PL of the first exposure apparatus 1 that performs exposure processing on the normal shot area is combined with each of the detection systems described above to form a projection optical unit, It is also possible to simplify the configuration and reduce the size.

本発明の実施形態の露光システムの全体構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the whole structure of the exposure system of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のウエハ上に設定される通常ショット領域および欠けショット領域を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the normal shot area | region and missing shot area | region set on the wafer of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の第2露光装置の光学系およびウエハステージの要部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the principal part of the optical system and wafer stage of the 2nd exposure apparatus of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の露光量検出系を複合的に備える投影光学ユニットを含む光学系を示す図である。It is a figure which shows the optical system containing the projection optical unit provided with the exposure amount detection system of embodiment of this invention in combination. 本発明の実施形態のアライメントマーク検出系を複合的に備える投影光学ユニットを含む光学系を示す図である。It is a figure which shows the optical system containing the projection optical unit provided with the alignment mark detection system of embodiment of this invention in combination. 本発明の実施形態のフォーカス検出系を複合的に備える投影光学ユニットを含む光学系を示す図である。It is a figure which shows the optical system containing the projection optical unit provided with the focus detection system of embodiment of this invention in combination. 本発明の実施形態のブラインド機構を備える光学系を示す図である。It is a figure which shows an optical system provided with the blind mechanism of embodiment of this invention. 本発明の実施形態のデバイス製造工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the device manufacturing process of embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…第1露光装置、2…第2露光装置、W…ウエハ、R1,R2…レチクル、WS1,WS2…ウエハステージ、EL1,EL2…露光光(照明光)、PLU1〜PLU3…投影光学ユニット、B1,C6,D9…検出センサ、C1,D1…検出光源、、DL1,DL2…検出光25…ミラー(又はハーフミラー)、27…ミラー(又はダイクロイックミラー)、C3,D5…ハーフプリズム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st exposure apparatus, 2 ... 2nd exposure apparatus, W ... Wafer, R1, R2 ... Reticle, WS1, WS2 ... Wafer stage, EL1, EL2 ... Exposure light (illumination light), PLU1-PLU3 ... Projection optical unit, B1, C6, D9 ... detection sensor, C1, D1 ... detection light source, DL1, DL2 ... detection light 25 ... mirror (or half mirror), 27 ... mirror (or dichroic mirror), C3, D5 ... half prism.

Claims (10)

照明光源からの照明光で照明されたマスクのパターンの像を基板上に投影する投影光学ユニットであって、
前記マスクと前記基板との間の光路中に設けられ、前記基板での反射光を該光路から分離する光学部材と、
前記光学部材で分離された光を検出する検出手段と、
を備えることを特徴とする投影光学ユニット。
A projection optical unit that projects an image of a mask pattern illuminated with illumination light from an illumination light source onto a substrate,
An optical member that is provided in an optical path between the mask and the substrate and separates reflected light from the substrate from the optical path;
Detecting means for detecting light separated by the optical member;
A projection optical unit comprising:
前記光学部材は前記照明光及び該照明光の前記基板での反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該照明光の該基板での反射光を分離し、
前記検出手段は前記光学部材により分離された前記照明光の前記基板での反射光を検出することを特徴とする請求項1に記載の投影光学ユニット。
The optical member transmits one of the illumination light and the reflected light of the illumination light on the substrate, and reflects the other to separate the reflected light of the illumination light on the substrate,
The projection optical unit according to claim 1, wherein the detection unit detects reflected light on the substrate of the illumination light separated by the optical member.
前記基板の位置を検出するための、前記照明光とは異なる波長の検出光を射出する検出光源と、
前記マスクの像を前記基板上に形成する投影光学系とを更に備え、
前記光学部材は、前記検出光を前記基板に照射するために該検出光を前記投影光学系の光路に結合するとともに、前記照明光及び該検出光の該基板での反射光の一方を透過し、他方を反射することにより、該検出光の該基板での反射光を分離し、
前記検出手段は前記光学部材により分離された前記検出光の前記基板での反射光を検出することを特徴とする請求項1に記載の投影光学ユニット。
A detection light source that emits detection light having a wavelength different from that of the illumination light for detecting the position of the substrate;
A projection optical system for forming an image of the mask on the substrate;
The optical member couples the detection light to an optical path of the projection optical system to irradiate the detection light on the substrate, and transmits one of the illumination light and the reflected light of the detection light on the substrate. Separating the reflected light from the detection light on the substrate by reflecting the other,
The projection optical unit according to claim 1, wherein the detection unit detects reflected light on the substrate of the detection light separated by the optical member.
前記検出手段の検出結果に基づいて前記基板の位置を制御するための制御信号を出力する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項3に記載の投影光学ユニット。   The projection optical unit according to claim 3, further comprising a control unit that outputs a control signal for controlling the position of the substrate based on a detection result of the detection unit. 前記検出手段は、前記基板上で反射された前記照明光を検出し、
前記検出手段の検出結果に基づいて前記照明光源からの前記照明光の光量を制御するための制御信号を出力する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の投影光学ユニット。
The detecting means detects the illumination light reflected on the substrate;
The control part which outputs the control signal for controlling the light quantity of the said illumination light from the said illumination light source based on the detection result of the said detection means is further provided. The projection optical unit described.
照明光を供給する照明光源と、請求項1〜5の何れか一項に記載の投影光学ユニットとを備えることを特徴とする露光装置。   An exposure apparatus comprising: an illumination light source that supplies illumination light; and the projection optical unit according to claim 1. 照明光でマスクを照明し、該マスクのパターンの像を基板に露光転写する露光方法であって、
前記基板での反射光を前記マスクと前記基板との間の光路中から分離し、
前記光路中から分離された前記反射光を検出し、
当該検出値に基づいて制御することを特徴とする露光方法。
An exposure method for illuminating a mask with illumination light and exposing and transferring an image of the mask pattern onto a substrate,
Separating the reflected light from the substrate from the optical path between the mask and the substrate;
Detecting the reflected light separated from the optical path;
An exposure method comprising controlling based on the detected value.
前記基板での反射光とは前記照明光の前記基板での反射光であり、
前記制御とは前記照明光の光量制御であることを特徴とする請求項7に記載の露光方法。
The reflected light on the substrate is reflected light on the substrate of the illumination light,
The exposure method according to claim 7, wherein the control is light amount control of the illumination light.
前記基板の位置を検出するための、前記照明光とは異なる波長の検出光を前記マスクと前記基板との間の光路中に結合し、
前記基板での反射光とは前記検出光の前記基板での反射光であり、
前記制御とは前記基板の位置の制御であることを特徴とする請求項7に記載の露光方法。
Coupling detection light of a wavelength different from the illumination light for detecting the position of the substrate into an optical path between the mask and the substrate;
The reflected light on the substrate is the reflected light on the substrate of the detection light,
8. The exposure method according to claim 7, wherein the control is control of the position of the substrate.
デバイスの製造方法であって、
感光性基板を準備する工程と;
請求項7〜9の何れか一項に記載の露光方法を用い、前記感光性基板上の前記第1及び第2領域にそれぞれ所定のパターンを露光する工程と;
露光された前記感光性基板を現像し、前記露光されたパターンに対応する形状のマスク層を前記感光性基板の表面に形成する工程と;
前記マスク層を介して前記感光性基板の表面を加工する工程と;
を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
A device manufacturing method comprising:
Preparing a photosensitive substrate;
Using the exposure method according to any one of claims 7 to 9, exposing a predetermined pattern to each of the first and second regions on the photosensitive substrate;
Developing the exposed photosensitive substrate and forming a mask layer having a shape corresponding to the exposed pattern on the surface of the photosensitive substrate;
Processing the surface of the photosensitive substrate through the mask layer;
A device manufacturing method comprising:
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