JP2011082468A - Exposure device - Google Patents

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JP2011082468A
JP2011082468A JP2009235803A JP2009235803A JP2011082468A JP 2011082468 A JP2011082468 A JP 2011082468A JP 2009235803 A JP2009235803 A JP 2009235803A JP 2009235803 A JP2009235803 A JP 2009235803A JP 2011082468 A JP2011082468 A JP 2011082468A
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Yuji Kudo
祐司 工藤
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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 provide an exposure device that detects an amount of a relative position shift between a position where a projection optical system projects an exposure pattern and a detection position of a position detection optical system without moving the position detection optical system on a reverse surface side, and performs exposure with high precision using the amount of the position shift. <P>SOLUTION: The exposure device 1 includes a stage 9 where a substrate 7 is mounted, the projection optical system 4 which is disposed on a top-surface side of the substrate 7 and projects the pattern on the substrate 7, a top-surface position detection optical system 80 for detecting the projection position of the pattern by the projection optical system 4, a top-surface detection illumination optical system 70, a reverse-surface position detection optical system 6 for detecting the position of a positioning mark on the reverse-surface side of the substrate 7, an index plate 10 provided on the stage 9, and a control unit 11 which calculates the amount of the relative position shift between the projection position of the pattern by the projection optical system 4 and the detection position on the reverse-surface side by the reverse-surface position detection optical system 6. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、露光装置に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus.

従来、基板上にフォトレジストを塗布し、露光、現像、及び、エッチング工程を経て電気回路素子を製造する際に、サイリスタなど一部の電気回路素子では、その構造上、基板の両面に対して上記工程を行って素子を作成する必要があった。この両面への加工を高精度に行うため、基板の裏面に設けられた位置合わせマークを検出して、位置合わせを行う露光装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、最近では、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)素子なども半導体プロセスを使って作成されるようになったため、このような裏面からの加工の需要が増えてきている。この場合、より高精度な加工技術が求められているが、投影光学系がパターンを投影する位置と、位置検出光学系が位置合わせマークを検出する位置との相対関係を決める必要があり、そのための提案がなされている(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2に記載の発明は、レチクル(またはフォトマスク)を用いた露光方法であり、露光前に行う基板の位置合わせのために、まず投影光学系から基板を退避させた状態で、投影光学系によりレチクルに設けたレチクルアライメントマークを投影し、この投影位置を裏面側の位置検出光学系により検出するようにしている。その際に、位置検出光学系のレンズを移動させて、基板の厚さの影響を除去していた。また、レチクルの代わりにDMD(Digital Mirror Device)などの空間光変調素子を用い、更に、投影倍率を可変とした技術も提案されている(例えば、特許文献3参照)。   Conventionally, when an electric circuit element is manufactured by applying a photoresist on a substrate and performing exposure, development, and etching processes, some electric circuit elements such as a thyristor have a structure on both sides of the substrate. It was necessary to create an element by performing the above steps. In order to perform processing on both surfaces with high accuracy, an exposure apparatus has been proposed that performs alignment by detecting an alignment mark provided on the back surface of the substrate (see, for example, Patent Document 1). In addition, recently, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) elements and the like have been created using a semiconductor process, and thus the demand for processing from such a back surface is increasing. In this case, more precise processing technology is required, but it is necessary to determine the relative relationship between the position where the projection optical system projects the pattern and the position where the position detection optical system detects the alignment mark. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2). The invention described in Patent Document 2 is an exposure method using a reticle (or photomask). For alignment of the substrate before exposure, the projection is first performed with the substrate retracted from the projection optical system. A reticle alignment mark provided on the reticle is projected by an optical system, and the projection position is detected by a position detection optical system on the back side. At this time, the lens of the position detection optical system is moved to remove the influence of the thickness of the substrate. In addition, a technique has been proposed in which a spatial light modulation element such as a DMD (Digital Mirror Device) is used in place of the reticle and the projection magnification is variable (see, for example, Patent Document 3).

特開昭62−254423号公報JP-A-62-254423 特公平6−50714号公報Japanese Patent Publication No. 6-50714 特許第4195915号公報Japanese Patent No. 4195915

しかしながら、これらの従来技術では、位置検出光学系のレンズを移動させることにより光軸がズレたり、移動方向が投影光学系の光軸に完全には一致していなかったりすることがあり、その結果、位置検出光学系が検出する位置にズレが生じてしまうと言う課題があった。   However, in these conventional techniques, the optical axis may be shifted by moving the lens of the position detection optical system, or the movement direction may not completely coincide with the optical axis of the projection optical system. There has been a problem that the position detected by the position detection optical system is displaced.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、裏面側の位置検出光学系を移動させることなく、投影光学系が露光パターンの像を投影する位置と、裏面側の位置検出光学系による位置合わせマークの検出位置との相対的な位置ズレ量を検出し、高精度な露光が可能な露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a problem, and the position where the projection optical system projects the image of the exposure pattern without moving the position detection optical system on the back side, and the position detection optical system on the back side. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of detecting a relative positional shift amount with respect to a detection position of an alignment mark by performing high-precision exposure.

前記課題を解決するために、本発明に係る露光装置は、基板を載置するホルダを有するステージと、所望のパターンを生成するパターン生成部と、パターンを基板上に投影する投影光学系と、パターンが投影される基板の表面側に配置され、投影光学系により投影されたパターンを検出する表面位置検出光学系と、基板の裏面側に配置され、基板の裏面に形成された位置合わせマークを検出する裏面位置検出光学系と、ステージに備えられ、表面位置検出光学系及び裏面位置検出光学系のいずれからも観察可能な座標補正用位置合わせマークが形成された指標板と、ホルダの位置を検出する位置測定部と、パターン生成部で生成されたパターンを投影光学系で投影し、投影されたパターンと座標補正用位置合わせマークとが略一致したことを表面位置検出光学系で検出したときのホルダの位置を位置測定部から読み出し、裏面位置検出光学系で指標板の座標補正用位置合わせマークを検出したときのホルダの位置を位置測定部から読み出して、これらの位置から表面位置検出光学系及び裏面位置検出光学系の相対的なズレ量を座標補正値として算出する制御部と、を有する。   In order to solve the above problems, an exposure apparatus according to the present invention includes a stage having a holder on which a substrate is placed, a pattern generation unit that generates a desired pattern, a projection optical system that projects the pattern onto the substrate, A surface position detection optical system that detects the pattern projected by the projection optical system is disposed on the front side of the substrate on which the pattern is projected, and an alignment mark that is disposed on the back side of the substrate and formed on the back surface of the substrate. The position of the back surface position detection optical system to be detected, the index plate provided on the stage, on which the alignment mark for coordinate correction that can be observed from both the front surface position detection optical system and the back surface position detection optical system is formed, and the position of the holder The position measurement unit to be detected and the pattern generated by the pattern generation unit are projected by the projection optical system, and the projected pattern and the alignment mark for coordinate correction are substantially matched. The position of the holder when it is detected by the surface position detection optical system is read from the position measurement unit, and the position of the holder when the alignment mark for coordinate correction of the index plate is detected by the back surface position detection optical system is read from the position measurement unit. And a control unit that calculates a relative shift amount between the front surface position detection optical system and the rear surface position detection optical system as a coordinate correction value from these positions.

このような露光装置は、ステージを光軸方向に移動させるステージ駆動部を有し、制御部は、表面位置検出光学系、及び、裏面位置検出光学系により指標板の座標補正用位置合わせマークを検出する際に、各光学系の焦点位置が座標補正用位置合わせマークに略一致するように、ステージ駆動部によりステージを光軸方向に移動させるよう構成することが好ましい。   Such an exposure apparatus has a stage drive unit that moves the stage in the optical axis direction, and the control unit uses the front surface position detection optical system and the back surface position detection optical system to position the coordinate correction alignment mark on the index plate. When detecting, it is preferable that the stage is moved in the optical axis direction by the stage driving unit so that the focal position of each optical system substantially coincides with the alignment mark for coordinate correction.

また、このような露光装置において投影光学系は投影倍率が切り替え可能に構成され、投影光学系の投影倍率の切り替えを検出する投影倍率切替検出部をさらに有し、制御部は、投影倍率切替検出部により投影倍率が切り替えられたことを検出したことを記憶しておき、裏面位置検出を行う際に前回裏面位置検出を行った時から投影倍率の切り替えが行われている場合には、表面位置検出光学系及び裏面位置検出光学系により指標板の座標補正用位置合わせマークを検出してホルダの位置を位置測定部から読み出して座標補正値を算出するよう構成されることが好ましい。   Further, in such an exposure apparatus, the projection optical system is configured so that the projection magnification can be switched, and further includes a projection magnification switching detection unit that detects switching of the projection magnification of the projection optical system, and the control unit detects the projection magnification switching. If it is detected that the projection magnification has been switched by the unit, and the projection magnification is switched since the last time the back surface position was detected when the back surface position was detected, the front surface position It is preferable that the detection optical system and the back surface position detection optical system detect a coordinate correction alignment mark on the index plate, read the position of the holder from the position measurement unit, and calculate a coordinate correction value.

本発明に係る露光装置を以上のように構成すると、投影倍率を切り替えた場合でも、基板の裏面側の位置検出光学系を移動させることなく、投影光学系が露光パターンの像を投影する位置と、裏面側の位置検出光学系による位置合わせマークの検出位置との相対関的な位置ズレ量を検出し、露光装置による露光を高精度に行うことができる。   When the exposure apparatus according to the present invention is configured as described above, the projection optical system projects the image of the exposure pattern without moving the position detection optical system on the back side of the substrate even when the projection magnification is switched. Further, it is possible to detect the amount of positional deviation relative to the detection position of the alignment mark by the position detection optical system on the back surface side, and perform exposure by the exposure apparatus with high accuracy.

本実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on this embodiment. 中央に十字の抜きパターンを形成した指標板を示す概略図である。It is the schematic which shows the parameter | index board which formed the cross extraction pattern in the center. 表面位置検出光学系の二次元撮像素子で検出された指標板のパターン像と十字線状の黒パターン像とを示す概略図である。It is the schematic which shows the pattern image of the parameter | index plate detected with the two-dimensional image sensor of the surface position detection optical system, and the cross pattern black pattern image.

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書中では、基板を介して、この基板の露光側の面方向を「表面側」と呼び、露光側とは反対側の面方向を「裏面側」と呼ぶ。まず、図1を用いて本実施形態に係る露光装置1の構成について説明する。この露光装置1は、DMD素子からの像(露光パターン)を基板7上に投影するマスクレス露光装置であって、図1に示すように、照明光を照射する照明光学系2と、この照明光学系2からの照明光を空間的に変調し複数の像(露光パターン)を生成するパターン生成部としてのDMD素子3と、このDMD素子3からの露光パターンを基板7上に投影する投影光学系4と、この投影光学系4に組み込まれ、DMD素子3からの露光パターンの像が基板7の表面に合焦するよう調整するためのオートフォーカス検出光学系5と、表面側における露光パターンの投影位置や指標板の位置や基板上の位置合わせマークを検出するための表面位置検出光学系80と、この投影位置の検出時に、基板7上に塗布されたフォトレジストを感光させない波長で照明する表面検出照明光学系70と、基板7の裏面側の位置合わせマークの位置を検出するための裏面位置検出光学系6と、基板7を載置するためのホルダ8を備えたステージ9と、ステージ9に備えられた指標板10と、オートフォーカス検出光学系5、表面位置検出光学系80、並びに、裏面位置検出光学系6からの検出結果によりDMD素子3及びステージ9の作動を制御する制御部11と、投影光学系4とは投影倍率の異なる第2の投影光学系40と、を有して構成されている。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification, the surface direction on the exposure side of the substrate is referred to as “front side” through the substrate, and the surface direction opposite to the exposure side is referred to as “back side”. First, the configuration of the exposure apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This exposure apparatus 1 is a maskless exposure apparatus that projects an image (exposure pattern) from a DMD element onto a substrate 7, and as shown in FIG. 1, an illumination optical system 2 that irradiates illumination light, and this illumination A DMD element 3 as a pattern generation unit that spatially modulates illumination light from the optical system 2 to generate a plurality of images (exposure patterns), and projection optics that projects the exposure pattern from the DMD element 3 onto the substrate 7 A system 4, an autofocus detection optical system 5 that is incorporated in the projection optical system 4 and adjusts so that the image of the exposure pattern from the DMD element 3 is focused on the surface of the substrate 7, and the exposure pattern on the surface side A surface position detection optical system 80 for detecting the projection position, the position of the index plate, and the alignment mark on the substrate, and a wave that does not sensitize the photoresist applied on the substrate 7 when detecting the projection position. A stage 9 including a front surface detection illumination optical system 70 for illuminating with a back surface, a back surface position detection optical system 6 for detecting the position of the alignment mark on the back surface side of the substrate 7, and a holder 8 for mounting the substrate 7. The operation of the DMD element 3 and the stage 9 is controlled by detection results from the index plate 10 provided on the stage 9, the autofocus detection optical system 5, the front surface position detection optical system 80, and the back surface position detection optical system 6. The control unit 11 and the projection optical system 4 are configured to include a second projection optical system 40 having different projection magnifications.

DMD素子3は、反射角を変更可能な図示しない複数のマイクロミラーを有して構成されている。DMD素子3の各マイクロミラーは、制御部11により駆動され、その反射面の反射角を変化させることで、反射光を投影光学系4に導くか導かないかを任意に選択することができ、多様な形状の露光パターンを生成することができる。   The DMD element 3 includes a plurality of micromirrors (not shown) that can change the reflection angle. Each micromirror of the DMD element 3 is driven by the control unit 11, and by changing the reflection angle of the reflection surface, it is possible to arbitrarily select whether the reflected light is guided to the projection optical system 4 or not, Various shapes of exposure patterns can be generated.

照明光学系2は、水銀灯、LEDなどからなる基板7上に塗布されたフォトレジストを感光させる波長を発する露光光源21と、この露光光源21からの照明光を集光してDMD素子3に照射するコンデンサレンズ22とから構成されている。また、投影光学系4は、DMD素子3にて生成された露光パターン(露光光)を略平行光に変換する第2対物レンズ41と、この略平行光を基板7上に投影する第1対物レンズ42とから構成されている。なお、ここでいう略平行の意味はDMD素子3上の1点から発した光が略平行になるという意味であり、DMD素子3上の他の1点から発した光もまた略平行になるが、両者の光の角度は異なる。   The illumination optical system 2 condenses the illumination light from the exposure light source 21 that emits a wavelength for exposing the photoresist coated on the substrate 7 made of a mercury lamp, LED, etc., and irradiates the DMD element 3 with the illumination light from the exposure light source 21. And a condenser lens 22 to be used. The projection optical system 4 also includes a second objective lens 41 that converts the exposure pattern (exposure light) generated by the DMD element 3 into substantially parallel light, and a first objective that projects the substantially parallel light onto the substrate 7. And a lens 42. Here, the meaning of substantially parallel means that light emitted from one point on the DMD element 3 becomes substantially parallel, and light emitted from another point on the DMD element 3 also becomes substantially parallel. However, the angle of light of both is different.

また、本実施形態の露光装置1は、不図示の切り替え機構により投影光学系4と第2の投影光学系40との切り替えを可能としている。このように投影光学系4を第2の投影光学系40に切り替えることにより、DMD素子3と基板7間の投影倍率を変更することができる。なお、この露光装置1は、投影光学系4と投影光学径40とが切り替えられたことを、投影倍率切替検出部14で検出可能に構成されている。   Further, the exposure apparatus 1 of the present embodiment enables switching between the projection optical system 4 and the second projection optical system 40 by a switching mechanism (not shown). Thus, by switching the projection optical system 4 to the second projection optical system 40, the projection magnification between the DMD element 3 and the substrate 7 can be changed. The exposure apparatus 1 is configured so that the projection magnification switching detection unit 14 can detect that the projection optical system 4 and the projection optical diameter 40 have been switched.

表面検出照明光学系70は、表面位置検出用の光(以下「表面位置検出光」と呼ぶ)を出射する表面位置検出用光源71(LED、或いは、ハロゲンランプ、ファイバー光源などで構成される)と、表面位置検出用光源71からの表面位置検出光を集光する集光レンズ72と、開口絞り73と、視野絞り74と、表面位置検出光を略並行光に変換しリレーする第1リレーレンズ75及び第2リレーレンズ76と、投影光学系4の光路上に配置され表面位置検出光を基板7方向に反射するハーフミラー77とから構成され、基板7上のフォトレジストを感光させない波長の表面位置検出光で基板7を照明する。   The surface detection illumination optical system 70 is a surface position detection light source 71 that emits surface position detection light (hereinafter referred to as “surface position detection light”) (consisting of an LED, a halogen lamp, a fiber light source, or the like). A condensing lens 72 that condenses the surface position detection light from the surface position detection light source 71, an aperture stop 73, a field stop 74, and a first relay that converts the surface position detection light into substantially parallel light and relays it. The lens 75 and the second relay lens 76, and a half mirror 77 arranged on the optical path of the projection optical system 4 and reflecting the surface position detection light toward the substrate 7, have a wavelength that does not expose the photoresist on the substrate 7. The substrate 7 is illuminated with the surface position detection light.

表面位置検出光学系80は、投影光学系4の光路上に配置され表面位置検出光の照射により基板7から反射された反射光を反射するハーフミラー83と、このハーフミラー83で反射された反射光を結像させる結像レンズ82と、この像を検出する二次元撮像素子81とから構成され、第1対物レンズ42と結像レンズ82とが協働して基板7の表面と二次元撮像素子81とを共役に結んで、基板7又は指標板10の表面観察を行うように構成されている。この二次元撮像素子81では、基板7の表面像が光電変換され、画像処理により位置合わせマークが認識される。   The surface position detection optical system 80 is disposed on the optical path of the projection optical system 4 and reflects the reflected light reflected from the substrate 7 by the irradiation of the surface position detection light, and the reflection reflected by the half mirror 83. An imaging lens 82 that forms an image of light and a two-dimensional imaging element 81 that detects the image are formed. The first objective lens 42 and the imaging lens 82 cooperate to two-dimensionally image the surface of the substrate 7. The surface of the substrate 7 or the indicator plate 10 is observed by connecting the element 81 in a conjugate manner. In the two-dimensional image sensor 81, the surface image of the substrate 7 is photoelectrically converted, and the alignment mark is recognized by image processing.

オートフォーカス検出光学系5は、基板7上に塗布されたフォトレジストを感光させない波長のフォーカス検出用の光(以下、「フォーカス検出光」と呼ぶ)を出射する点光源51と、この点光源51からのフォーカス検出光を略平行光に変換するコリメータレンズ52と、このコリメータレンズ52を透過したフォーカス検出光のうち、その瞳の半分を遮る遮光絞り53と、この略平行なフォーカス検出光を透過し基板7で反射された反射光をさらに反射するハーフミラー54と、投影光学系4の光路上に配置され、フォーカス検出光とその反射光とを反射し、露光光を透過するダイクロイックミラー55と、ダイクロイックミラー55及びハーフミラー54で反射された反射光を結像する結像レンズ56と、この像を受光するリニアセンサ57とから構成されている。   The autofocus detection optical system 5 emits a point light source 51 that emits focus detection light having a wavelength that does not expose the photoresist coated on the substrate 7 (hereinafter, referred to as “focus detection light”), and the point light source 51. A collimator lens 52 for converting the focus detection light from the light into a substantially parallel light, a light-shielding stop 53 that blocks half of the pupil of the focus detection light transmitted through the collimator lens 52, and the substantially parallel focus detection light transmitted. A half mirror 54 that further reflects the reflected light reflected by the substrate 7, and a dichroic mirror 55 that is disposed on the optical path of the projection optical system 4, reflects the focus detection light and the reflected light, and transmits the exposure light; An imaging lens 56 for imaging the reflected light reflected by the dichroic mirror 55 and the half mirror 54, and a linear sensor for receiving the image. And a 57.

基板7を載置するホルダ8には、上下方向(投影光学系4及び裏面位置検出光学系6の光軸と略平行な方向。以下、この上下方向を「Z軸」とする)に貫通する貫通孔8a及び貫通孔8bが形成されている。貫通孔8aは、基板7の裏面に形成された位置合わせマークを観察するための開口である。基板7の裏面には、例えば、十字マークなどの位置合わせマークが複数形成されており、これらの位置合わせマークを、各位置合わせマークに対応して形成された複数の貫通孔8aを介して裏面位置検出光学系6が検出する。また、貫通孔8bには指標板10が取り付けられている。この指標板10は、後述するように、表面位置検出光学系80を用いて検出した投影光学系4の露光パターン投影位置と、裏面位置検出光学系6による位置合わせマークの検出位置との相対的な位置ズレ量を検出するために設けられている。なお、貫通孔8b(指標板10)は、ホルダ8上に載置された基板7がこの貫通孔8bを塞がない位置に形成されている。また、ステージ9は、制御部11によって制御されるステージ駆動部13により、水平方向及び鉛直方向(上下方向)に移動可能となっている。なお、ステージ9には干渉計又はリニアエンコーダからなる位置測定部12が取り付けられ、制御部11によってホルダ8の位置(座標)がモニタリングされている。以下、水平方向において、図1の紙面左右方向をX軸とし、これに交差する方向(紙面垂直方向)をY軸とする。   The holder 8 on which the substrate 7 is placed penetrates in a vertical direction (a direction substantially parallel to the optical axes of the projection optical system 4 and the back surface position detection optical system 6; hereinafter, this vertical direction is referred to as a “Z axis”). A through hole 8a and a through hole 8b are formed. The through hole 8 a is an opening for observing the alignment mark formed on the back surface of the substrate 7. For example, a plurality of alignment marks such as cross marks are formed on the back surface of the substrate 7, and these alignment marks are connected to the back surface via a plurality of through holes 8 a formed corresponding to the alignment marks. The position detection optical system 6 detects. An indicator plate 10 is attached to the through hole 8b. As will be described later, the index plate 10 has a relative relationship between the exposure pattern projection position of the projection optical system 4 detected using the front surface position detection optical system 80 and the detection position of the alignment mark by the back surface position detection optical system 6. It is provided for detecting a large amount of positional deviation. The through hole 8b (index plate 10) is formed at a position where the substrate 7 placed on the holder 8 does not block the through hole 8b. The stage 9 can be moved in the horizontal direction and the vertical direction (up and down direction) by a stage driving unit 13 controlled by the control unit 11. Note that a position measuring unit 12 including an interferometer or a linear encoder is attached to the stage 9, and the position (coordinates) of the holder 8 is monitored by the control unit 11. Hereinafter, in the horizontal direction, the horizontal direction in FIG. 1 is taken as the X axis, and the direction intersecting this (the vertical direction on the paper) is taken as the Y axis.

裏面位置検出光学系6は、ホルダ8を挟んで投影光学系4と対向する裏面側、すなわち、ホルダ8の下方に配置されている。この裏面位置検出光学系6は、裏面位置検出用の光(以下「裏面位置検出光」と呼ぶ)を出射する裏面位置検出用光源61と、この裏面位置検出用光源61からの裏面位置検出光を集光するコンデンサレンズ62と、このコンデンサレンズ62で集光した裏面位置検出光を基板7方向に反射するハーフミラー63と、このハーフミラー63で反射された裏面位置検出光を集光して基板7の裏面を照明する対物レンズ64と、基板7の裏面で反射して再び対物レンズ64で集光され、ハーフミラー63を透過した反射光を結像させる結像レンズ65と、この像を検出する撮像素子66と、視野絞り67と、から構成されている。   The back surface position detection optical system 6 is disposed on the back surface side facing the projection optical system 4 with the holder 8 interposed therebetween, that is, below the holder 8. The back surface position detection optical system 6 emits back surface position detection light (hereinafter referred to as “back surface position detection light”), and a back surface position detection light from the back surface position detection light source 61. The condenser lens 62 for condensing the light, the half mirror 63 for reflecting the back surface position detection light collected by the condenser lens 62 toward the substrate 7, and the back surface position detection light reflected by the half mirror 63 are condensed. An objective lens 64 that illuminates the back surface of the substrate 7, an imaging lens 65 that forms an image of reflected light that is reflected by the back surface of the substrate 7, collected again by the objective lens 64, and transmitted through the half mirror 63, and The image sensor 66 to detect and the field stop 67 are comprised.

以上のような構成の露光装置1において、照明光学系2の露光光源21から出射した照明光(露光光)は、コンデンサレンズ22を介してDMD素子3に照射される。このとき、制御部11では、この制御部11に内蔵された図示しないパターンジェネレータの信号に対応して、DMD素子3の画素に相当するすべてのマイクロミラーの反射角を制御する。この制御により、DMD素子3の各マイクロミラーでは照明光を投影光学系4に導くか否かを選択することができ、所望の露光パターンを生成することができる。このDMD素子3により生成された露光パターンは、投影光学系4により基板7上に投影される。このとき、投影光学系4に組み込まれたオートフォーカス検出光学系5からのフォーカス信号に基づいて、制御部11の制御によりステージ駆動部13を介してステージ9を上下させて、DMD素子3からの露光パターンが基板7の表面に合焦するよう投影される。そして、この露光パターンの投影により、基板7に対して露光が行われる。   In the exposure apparatus 1 configured as described above, illumination light (exposure light) emitted from the exposure light source 21 of the illumination optical system 2 is applied to the DMD element 3 via the condenser lens 22. At this time, the control unit 11 controls the reflection angles of all the micromirrors corresponding to the pixels of the DMD element 3 in response to a signal of a pattern generator (not shown) built in the control unit 11. With this control, each micromirror of the DMD element 3 can select whether or not to guide the illumination light to the projection optical system 4, and a desired exposure pattern can be generated. The exposure pattern generated by the DMD element 3 is projected onto the substrate 7 by the projection optical system 4. At this time, based on the focus signal from the autofocus detection optical system 5 incorporated in the projection optical system 4, the stage 9 is moved up and down via the stage drive unit 13 under the control of the control unit 11, The exposure pattern is projected so as to be focused on the surface of the substrate 7. Then, exposure of the substrate 7 is performed by projection of the exposure pattern.

ここで、オートフォーカス検出光学系5の動作を説明する。まず、点光源51から射出したフォーカス検出光がコリメータレンズ52で略平行光に変換される。この略平行なフォーカス検出光は、上述のように、遮光絞り53により瞳の略半分が遮られて絞られた後、ハーフミラー54を透過して、ダイクロイックミラー55に入射し、このダイクロイックミラー55で基板7の方向に反射され、投影光学系4の第1対物レンズ42を介して基板7上に照射される。そして、この基板7で反射された反射光は、投影光学系4の第1対物レンズ42により再び集光された後、ダイクロイックミラー55で反射されてオートフォーカス検出光学系5に導かれる。反射光は、さらにハーフミラー54で反射され、結像レンズ56によりリニアセンサ57上に結像する。このように、このオートフォーカス検出光学系5は、いわゆる瞳半隠しフォーカス検出光学系になっている。そして、このリニアセンサ57で得られた像を基に、投影光学系4の合焦位置に対する基板7の上下方向のズレが検出され、その信号に基づいて制御部11によりステージ駆動部13を介してステージ9を光軸方向(上下方向)に移動させることにより、DMD素子3からの露光パターンを基板7の表面に合焦させる。   Here, the operation of the autofocus detection optical system 5 will be described. First, focus detection light emitted from the point light source 51 is converted into substantially parallel light by the collimator lens 52. As described above, the substantially parallel focus detection light is narrowed down by blocking about half of the pupil by the light-shielding diaphragm 53, then passes through the half mirror 54, and enters the dichroic mirror 55. The dichroic mirror 55 Thus, the light is reflected in the direction of the substrate 7 and irradiated onto the substrate 7 through the first objective lens 42 of the projection optical system 4. Then, the reflected light reflected by the substrate 7 is condensed again by the first objective lens 42 of the projection optical system 4, then reflected by the dichroic mirror 55 and guided to the autofocus detection optical system 5. The reflected light is further reflected by the half mirror 54 and imaged on the linear sensor 57 by the imaging lens 56. Thus, the autofocus detection optical system 5 is a so-called pupil half-hidden focus detection optical system. Then, based on the image obtained by the linear sensor 57, the vertical displacement of the substrate 7 with respect to the in-focus position of the projection optical system 4 is detected. Based on the signal, the control unit 11 passes the stage drive unit 13 through the stage drive unit 13. The stage 9 is moved in the optical axis direction (vertical direction) to focus the exposure pattern from the DMD element 3 on the surface of the substrate 7.

一方、裏面位置検出光学系6において、裏面位置検出用光源61から出射した位置検出光は視野絞り67を照明し、コンデンサレンズ62、ハーフミラー63,対物レンズ64によりホルダ8に設けられた貫通孔8aを介して基板7の裏面を照明する。このとき視野絞り67と基板7の裏面が略共役になるよう構成されている。この基板7の裏面には、前述の通り位置合わせマークが複数形成されている。基板7の裏面で反射した位置検出光は、再び対物レンズ64で集光されて略平行光になり、ハーフミラー63を透過した後、結像レンズ65により撮像素子66上に結像する。この撮像素子66では、基板7の裏面像が光電変換され、画像処理により位置合わせマークが認識される。   On the other hand, in the back surface position detection optical system 6, the position detection light emitted from the back surface position detection light source 61 illuminates the field stop 67, and a through hole provided in the holder 8 by the condenser lens 62, the half mirror 63, and the objective lens 64. The back surface of the substrate 7 is illuminated through 8a. At this time, the field stop 67 and the back surface of the substrate 7 are configured to be substantially conjugate. A plurality of alignment marks are formed on the back surface of the substrate 7 as described above. The position detection light reflected by the back surface of the substrate 7 is condensed again by the objective lens 64 to become substantially parallel light, passes through the half mirror 63, and then forms an image on the image sensor 66 by the imaging lens 65. In this image sensor 66, the back image of the substrate 7 is photoelectrically converted, and the alignment mark is recognized by image processing.

裏面位置検出光学系6では、予め、制御部11により位置合わせの基準点となる指標板10のステージ座標を記憶している(例えば、この制御部11に設けられているHDDやフラッシュメモリ等の記憶部に記憶される)。この基準点と、撮像素子66で認識された複数の位置合わせマークの各中心とが順次一致するように、制御部11の制御によりステージ駆動部13を介してステージ9を移動させる。そして、制御部11は、その際のステージ9の座標を位置測定部12から読み込むことにより、基板7のステージ9における座標上での水平面内の位置及び水平面内の回転量が算出される。このように算出された基板7の位置及び回転量に基づいて、ステージ9を移動させて所定の露光位置に基板7を移動させ、露光処理を行う。なお、この裏面位置検出光学系6による処理は、例えば、基板7をホルダ8にセットした後に、露光処理を行う前に実行される。   In the back surface position detection optical system 6, the control unit 11 stores in advance the stage coordinates of the index plate 10 serving as the alignment reference point (for example, an HDD or a flash memory provided in the control unit 11). Stored in the storage unit). The stage 9 is moved via the stage drive unit 13 under the control of the control unit 11 so that the reference point and the centers of the plurality of alignment marks recognized by the image sensor 66 are sequentially matched. And the control part 11 calculates the position in the horizontal surface on the coordinate in the stage 9 of the board | substrate 7, and the rotation amount in a horizontal surface by reading the coordinate of the stage 9 in that case from the position measurement part 12. FIG. Based on the position and rotation amount of the substrate 7 calculated in this way, the stage 9 is moved to move the substrate 7 to a predetermined exposure position, and exposure processing is performed. The processing by the back surface position detection optical system 6 is executed, for example, after the substrate 7 is set on the holder 8 and before the exposure processing.

ところで、上述のように基板7を正確な露光位置に配置した場合でも、投影光学系4による露光パターンの投影位置と、裏面位置検出光学系6による位置合わせマークの検出位置との相対的な位置関係にズレが生じている場合、その位置ズレ量を正確に計測して座標補正を行わないと、高精度な加工ができなくなる。そこで、指標板10を用いて、この位置ズレ量を計測する機構と方法を以下に述べる。   By the way, even when the substrate 7 is arranged at an accurate exposure position as described above, the relative position between the projection position of the exposure pattern by the projection optical system 4 and the detection position of the alignment mark by the back surface position detection optical system 6. If there is a deviation in the relationship, high-precision machining cannot be performed unless the positional deviation is accurately measured and coordinate correction is performed. Therefore, a mechanism and a method for measuring this positional deviation amount using the index plate 10 will be described below.

まず、指標板10は、例えば、図2のように、透明ガラスの表面にCr蒸着し(図2の100部分)、座標補正用位置合わせマークとして中央に十字の抜きパターン101を形成したものを用いる。そして、制御部11は、投影光学系4の投影位置に指標板10が位置するようにステージ駆動部13を介してステージ9をX,Y軸方向に移動させ、さらに、投影光学系4及び表面位置検出光学系80の焦点が指標板10に一致するようステージ9の高さ(Z軸)を調整する。なお、当然ではあるが、投影光学系4と表面位置検出光学系80との焦点面は同一面になるよう予め光学調整がなされている。したがって、表面位置検出光学系80によって指標板10上に形成されたパターン101が観測できる。   First, as shown in FIG. 2, the indicator plate 10 is formed by depositing Cr on the surface of transparent glass (100 portion in FIG. 2) and forming a cross-shaped pattern 101 in the center as a coordinate correction alignment mark. Use. Then, the control unit 11 moves the stage 9 in the X and Y axis directions via the stage driving unit 13 so that the index plate 10 is positioned at the projection position of the projection optical system 4, and further, the projection optical system 4 and the surface The height (Z axis) of the stage 9 is adjusted so that the focus of the position detection optical system 80 coincides with the index plate 10. Needless to say, optical adjustment is made in advance so that the focal planes of the projection optical system 4 and the surface position detection optical system 80 are the same. Therefore, the pattern 101 formed on the index plate 10 can be observed by the surface position detection optical system 80.

次に、DMD素子3によってこのDMD素子3のほぼ中央に細長い十字線状の黒パターン(露光パターン)を生成し、指標板10に投影する。このとき、表面位置検出光学系80で指標板10を観察すると、図3に示すように、二次元撮像素子81で検出された像10′は、Cr蒸着部分(図2の100)は光が反射して明るく見え(図3の100′部分)、Crが蒸着されていない十字抜きのパターン(図2の101)の像101′及びDMD素子3が生成した十字線状の黒パターンの像102は黒く見えることになる。ここで、十字抜きのパターンの像101′と黒パターンの像102との中央が一致するようにステージ9をステージ駆動部13を介してX,Y軸方向に移動させる。制御部11は、このときのステージ座標を位置測定部12から読み出し、メモリ等の記憶部に記憶し座標Aとする。   Next, the DMD element 3 generates an elongated cross-shaped black pattern (exposure pattern) substantially at the center of the DMD element 3 and projects it onto the index plate 10. At this time, when the index plate 10 is observed with the surface position detection optical system 80, as shown in FIG. 3, the image 10 'detected by the two-dimensional imaging device 81 is light-irradiated in the Cr deposition portion (100 in FIG. 2). Reflected and bright (100 ′ portion in FIG. 3), an image 101 ′ of a cross-shaped pattern (101 in FIG. 2) on which Cr is not deposited and an image 102 of a cross-shaped black pattern generated by the DMD element 3 Will look black. Here, the stage 9 is moved in the X and Y axis directions via the stage drive unit 13 so that the centers of the cross-cut pattern image 101 ′ and the black pattern image 102 coincide. The control unit 11 reads the stage coordinates at this time from the position measurement unit 12 and stores them in a storage unit such as a memory as coordinates A.

さらに、制御部11は、裏面位置検出光学系6の観察位置に指標板10が位置するようにステージ駆動部13を介してステージ9をX,Y軸方向に移動させ、裏面位置検出光学系6を使って指標板10を観察する。このとき、裏面位置検出光学系6の焦点面は、表面位置検出光学系80の焦点面に対して基板7の厚み分だけズレた状態にあるため、指標板10上のパターン101に焦点が合っていない。そこで、ステージ9の高さ(Z軸)をステージ駆動部13を介して移動させ、指標板10上のパターン101がはっきりと観察できるようにする。このとき、裏面位置検出光学系6はパターン101を指標板10の厚みのガラスを通して観察することにより光路長が変化しているため、このときのステージ9のZ軸方向の移動量は基板7の厚みとは一致しない。また、指標板10の厚みが大きいと、或いは、裏面位置検出光学系6のNAが大きいと、球面収差が発生してしまいパターン101がはっきり観察できなくなるため、本実施形態では、NAを0.3以下、厚みを1mm以下としている。なお、ステージ9のXYZ軸の直交度は十分に確保されており、Z軸を移動したときのX,Y軸方向の動きは無視できる程度に小さい。   Further, the control unit 11 moves the stage 9 in the X and Y axis directions via the stage drive unit 13 so that the index plate 10 is positioned at the observation position of the back surface position detection optical system 6, and the back surface position detection optical system 6. The indicator plate 10 is observed using. At this time, since the focal plane of the back surface position detection optical system 6 is shifted by the thickness of the substrate 7 with respect to the focal plane of the front surface position detection optical system 80, the pattern 101 on the index plate 10 is in focus. Not. Therefore, the height (Z axis) of the stage 9 is moved via the stage drive unit 13 so that the pattern 101 on the indicator plate 10 can be clearly observed. At this time, the back surface position detection optical system 6 changes the optical path length by observing the pattern 101 through the glass having the thickness of the index plate 10. It does not match the thickness. If the thickness of the index plate 10 is large, or if the NA of the back surface position detection optical system 6 is large, spherical aberration occurs and the pattern 101 cannot be clearly observed. 3 or less and the thickness is 1 mm or less. In addition, the orthogonality of the XYZ axes of the stage 9 is sufficiently secured, and the movement in the X and Y axis directions when the Z axis is moved is small enough to be ignored.

次に、裏面位置検出光学系6で指標板10のパターン101の像を観察すると、表面位置検出光学系80と裏面位置検出光学系6との光軸は厳密には一致していないため、パターン101の像の中心は撮像素子66の中央からズレている。そこで、このパターン101の像の中心が撮像素子66の中央に正確に位置するよう、ステージ駆動部13を介してステージ9をX,Y軸方向に移動させる。制御部11は、このときのステージ座標を位置測定部12から読み出し、記憶部に記憶し座標Bとする。   Next, when the image of the pattern 101 of the index plate 10 is observed with the back surface position detection optical system 6, the optical axes of the front surface position detection optical system 80 and the back surface position detection optical system 6 do not exactly coincide with each other. The center of the image 101 is shifted from the center of the image sensor 66. Therefore, the stage 9 is moved in the X and Y axis directions via the stage drive unit 13 so that the center of the image of the pattern 101 is accurately positioned at the center of the image sensor 66. The control unit 11 reads the stage coordinates at this time from the position measurement unit 12 and stores them in the storage unit as coordinates B.

この表面位置検出光学系80で検出した投影光学系4の投影位置の座標Aと裏面位置検出光学系6による指標板10のパターン像の検出位置の座標Bとの差を座標補正値Δとする。このようにして、制御部11は、座標Aと座標Bとを比較することにより、裏面位置検出光学系6で検出した位置座標に対して、投影光学系4による表面側への露光パターンの投影位置座標がどれだけズレるかを表す座標補正値Δを算出して記憶しておくことができる。そのため、実際の露光時には、この座標補正値Δを用いて、裏面位置検出光学系6で基板7の裏面側の位置合わせマークを観察しながら、投影光学系4にて基板7の表面側の正確な位置に所望の露光パターンを投影し露光することが可能となる。   The difference between the projection position coordinate A of the projection optical system 4 detected by the front surface position detection optical system 80 and the coordinate position B of the pattern image detection position of the index plate 10 by the back surface position detection optical system 6 is defined as a coordinate correction value Δ. . In this way, the control unit 11 compares the coordinates A and the coordinates B, thereby projecting the exposure pattern onto the front surface side by the projection optical system 4 with respect to the position coordinates detected by the back surface position detection optical system 6. A coordinate correction value Δ representing how much the position coordinates are shifted can be calculated and stored. Therefore, at the time of actual exposure, the projection optical system 4 accurately observes the surface side of the substrate 7 while observing the alignment mark on the back side of the substrate 7 with the back surface position detection optical system 6 using the coordinate correction value Δ. It is possible to project and expose a desired exposure pattern at various positions.

なお、本実施例ではDMD素子3により発生した黒パターンの像102を指標板10上の十字抜きのパターンの像101′に重ねて投影し中心を合わせているが、これに限るわけではなく、例えば十字パターン像(黒パターンの像)102を指標板10のマークのない位置あるいは別に設けられた反射板に投影して、二次元撮像素子上でのパターンの中心座標を記憶しておき、次に十字パターン像102を消して、指標上の十字抜きのパターンの像101′の中心が記憶した中心座標に一致するように合わせ、そのときのステージ座標をAとしても良い。またパターンも十字線に限るものではない。つまり、投影パターンと指標上のパターンの中心が一致するときのステージ座標を記憶すれば良いのであって、パターンの観察の同時性やパターンの形状を限定するものではない。   In the present embodiment, the black pattern image 102 generated by the DMD element 3 is projected on the cross-cut pattern image 101 'on the index plate 10 so as to be centered. However, the present invention is not limited to this. For example, a cross pattern image (black pattern image) 102 is projected onto a position where there is no mark on the index plate 10 or on a separate reflector, and the center coordinates of the pattern on the two-dimensional image sensor are stored. The cross pattern image 102 may be erased, and the center of the cross pattern image 101 'on the index may be matched with the stored center coordinates, and the stage coordinates at that time may be A. Also, the pattern is not limited to a crosshair. That is, it is only necessary to store the stage coordinates when the projection pattern and the center of the pattern on the index coincide with each other, and it does not limit the simultaneity of pattern observation or the pattern shape.

次に、投影倍率の切り替えと、その際の位置ズレ量の検出方法について説明する。本実施形態では、前述したように、投影光学系4と投影倍率が異なる第2の投影光学系40を有しており、不図示の切り替え機構により投影光学系4,40を切り替え、投影倍率を変えられるよう構成されている。このように投影光学系4,40が切り替わった際には座標補正値Δが変化するおそれがあるため、制御部11は、投影倍率切替検出部14で投影光学径4,40が切り替えられたことを検出したときに、各投影倍率で独立に座標補正値Δを算出して記憶するように構成されることが好ましい。   Next, switching of the projection magnification and a method of detecting the positional deviation amount at that time will be described. In the present embodiment, as described above, the projection optical system 4 has the second projection optical system 40 having a projection magnification different from that of the projection optical system 4, and the projection optical systems 4 and 40 are switched by a switching mechanism (not shown) to set the projection magnification. It is configured to be changed. Since the coordinate correction value Δ may change when the projection optical systems 4 and 40 are switched in this way, the control unit 11 determines that the projection optical diameters 4 and 40 are switched by the projection magnification switching detection unit 14. Preferably, the coordinate correction value Δ is calculated and stored independently at each projection magnification.

また、この倍率切り替え機構にはメカ機構の誤差が避けられず、投影倍率を切り替えると、基板7上に投影される露光パターンの位置にズレが生じてしまうことがある。そのため、切り替え機構が作動するたびに前述の座標Aはランダムに変化するおそれがある。また、切り替え機構が作動しなくても、外的振動や温度変化のために座標A,Bとも変化してしまうおそれもある。したがって、投影光学系4,40により基板7の表面を正確に露光するためには、制御部11は、表面位置検出光学系80及び裏面位置検出光学系6を用いて座標補正値Δを定期的にあるいは投影倍率が切り替えられた際に算出することが好ましく、少なくとも裏面位置検出を行う際に、前回裏面位置検出を行ったときから投影倍率切替検出部14により倍率が切り替えられたことを検出した際には再度算出することが好ましい。   In addition, an error of the mechanical mechanism is unavoidable in this magnification switching mechanism, and when the projection magnification is switched, the position of the exposure pattern projected on the substrate 7 may be displaced. Therefore, every time the switching mechanism is operated, the above-mentioned coordinate A may change randomly. Even if the switching mechanism does not operate, both the coordinates A and B may change due to external vibrations and temperature changes. Therefore, in order to accurately expose the surface of the substrate 7 by the projection optical systems 4 and 40, the control unit 11 periodically uses the front surface position detection optical system 80 and the back surface position detection optical system 6 to set the coordinate correction value Δ. Alternatively, it is preferably calculated when the projection magnification is switched. At least when the back surface position is detected, the projection magnification switching detection unit 14 detects that the magnification has been switched since the previous back surface position was detected. In this case, it is preferable to calculate again.

なお、本実施形態においては、倍率切り替え機構として、第1対物レンズ42と第2対物レンズ41とのセットからなる投影光学系4を、第1対物レンズ44と第2対物レンズ43とのセットからなる第2の投影光学系40に切り替える構成としているが、これに限定されることはなく、必ずしも投影光学系4,40全体を切り替える必要はない。例えば、第1対物レンズ42のみを焦点距離が異なる対物レンズ(例えば、第1対物レンズ44)に切り替える構成としてもよいし、第2対物レンズ41のみを焦点距離が異なる対物レンズ(例えば、第2対物レンズ43)に切り替える構成としてもよい。また、投影光学系4,40をズームレンズとしても構わない。ただし、収差の補正の容易性という観点からは、本実施形態のように投影光学系4,40全体を切り替える方式が好ましい。   In the present embodiment, as the magnification switching mechanism, the projection optical system 4 including the set of the first objective lens 42 and the second objective lens 41 is changed from the set of the first objective lens 44 and the second objective lens 43. However, the present invention is not limited to this, and it is not always necessary to switch the projection optical systems 4 and 40 as a whole. For example, only the first objective lens 42 may be switched to an objective lens having a different focal length (for example, the first objective lens 44), or only the second objective lens 41 may have an objective lens having a different focal length (for example, a second objective lens). It is good also as a structure switched to the objective lens 43). The projection optical systems 4 and 40 may be zoom lenses. However, from the viewpoint of ease of aberration correction, a method of switching the entire projection optical systems 4 and 40 as in the present embodiment is preferable.

また、以上の説明では、倍率切り替え機構、及び、位置ズレ検出機構を、DMD素子3を用いたいわゆるマスクレス露光装置1に適用した例を説明したが、レチクルを用いた露光装置に適用することもできる。この場合、レチクルアライメントマークを裏面位置検出光学系6で検出することにより、露光パターンの投影される位置の座標を、ステージ9の座標として読み込むことができ、前述の位置合わせ処理と同様な手順で、表面位置検出光学系80で検出した座標Aと裏面位置検出光学系6で検出した座標Bとから座標補正値Δを検出し、この座標補正値Δを用いて、露光処理をすることが可能である。更に、これらの機構は、三次元実装の位置調整(アライメント)に応用することも可能である。   In the above description, the example in which the magnification switching mechanism and the positional deviation detection mechanism are applied to the so-called maskless exposure apparatus 1 using the DMD element 3 has been described. However, it is applied to an exposure apparatus using a reticle. You can also. In this case, by detecting the reticle alignment mark with the back surface position detection optical system 6, the coordinates of the position where the exposure pattern is projected can be read as the coordinates of the stage 9, and the same procedure as the above-described alignment process is performed. The coordinate correction value Δ is detected from the coordinate A detected by the front surface position detection optical system 80 and the coordinate B detected by the back surface position detection optical system 6, and exposure processing can be performed using this coordinate correction value Δ. It is. Furthermore, these mechanisms can be applied to position adjustment (alignment) in three-dimensional mounting.

1 露光装置 3 DMD素子(パターン生成部) 4 投影光学系
6 裏面位置検出光学系 7 基板 8 ホルダ 9 ステージ
10 指標板 11 制御部 12 位置測定部 13 ステージ駆動部
14 投影倍率切替検出部 70 表面位置検出光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure apparatus 3 DMD element (pattern production | generation part) 4 Projection optical system 6 Back surface position detection optical system 7 Substrate 8 Holder 9 Stage 10 Index plate 11 Control part 12 Position measurement part 13 Stage drive part 14 Projection magnification change detection part 70 Surface position Detection optical system

Claims (3)

基板を載置するホルダを有するステージと、
所望のパターンを生成するパターン生成部と、
前記パターンを前記基板上に投影する投影光学系と、
前記パターンが投影される前記基板の表面側に配置され、前記投影光学系により投影された前記パターンを検出する表面位置検出光学系と、
前記基板の裏面側に配置され、前記基板の前記裏面に形成された位置合わせマークを検出する裏面位置検出光学系と、
前記ステージに備えられ、前記表面位置検出光学系及び前記裏面位置検出光学系のいずれからも観察可能な座標補正用位置合わせマークが形成された指標板と、
前記ホルダの位置を検出する位置測定部と、
前記パターン生成部で生成された前記パターンを前記投影光学系で投影し、投影された前記パターンと前記座標補正用位置合わせマークとが略一致したことを前記表面位置検出光学系で検出したときの前記ホルダの前記位置を前記位置測定部から読み出し、前記裏面位置検出光学系で前記指標板の前記座標補正用位置合わせマークを検出したときの前記ホルダの前記位置を前記位置測定部から読み出して、前記位置から前記表面位置検出光学系及び前記裏面位置検出光学系の相対的なズレ量を座標補正値として算出する制御部と、を有する露光装置。
A stage having a holder for placing a substrate;
A pattern generation unit for generating a desired pattern;
A projection optical system for projecting the pattern onto the substrate;
A surface position detection optical system that is disposed on the surface side of the substrate on which the pattern is projected and detects the pattern projected by the projection optical system;
A back surface position detection optical system that is disposed on the back surface side of the substrate and detects an alignment mark formed on the back surface of the substrate;
An indicator plate provided on the stage, on which an alignment mark for coordinate correction that can be observed from both the front surface position detection optical system and the back surface position detection optical system is formed,
A position measuring unit for detecting the position of the holder;
The pattern generated by the pattern generation unit is projected by the projection optical system, and the surface position detection optical system detects that the projected pattern and the alignment mark for coordinate correction are substantially matched. Read the position of the holder from the position measuring unit, read the position of the holder from the position measuring unit when the back surface position detection optical system detects the coordinate correction alignment mark of the index plate, An exposure apparatus comprising: a control unit that calculates a relative shift amount between the front surface position detection optical system and the back surface position detection optical system as a coordinate correction value from the position.
前記ステージを光軸方向に移動させるステージ駆動部を有し、
前記制御部は、
前記表面位置検出光学系、及び、前記裏面位置検出光学系により前記指標板の前記座標補正用位置合わせマークを検出する際に、各光学系の焦点位置が前記座標補正用位置合わせマークに略一致するように、前記ステージ駆動部により前記ステージを光軸方向に移動させるよう構成された請求項1に記載の露光装置。
A stage drive unit for moving the stage in the direction of the optical axis;
The controller is
When detecting the coordinate correction alignment mark on the indicator plate by the front surface position detection optical system and the back surface position detection optical system, the focal position of each optical system substantially matches the coordinate correction alignment mark. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the stage driving unit is configured to move the stage in an optical axis direction.
前記投影光学系は投影倍率が切り替え可能に構成され、
前記投影光学系の投影倍率の切り替えを検出する投影倍率切替検出部をさらに有し、
前記制御部は、前記投影倍率切替検出部により前記投影倍率が切り替えられたことを検出したことを記憶しておき、裏面位置検出を行う際に前回裏面位置検出を行った時から前記投影倍率の切り替えが行われている場合には、前記表面位置検出光学系及び前記裏面位置検出光学系により前記指標板の前記座標補正用位置合わせマークを検出して前記ホルダの位置を前記位置測定部から読み出して前記座標補正値を算出するよう構成された請求項1または2に記載の露光装置。
The projection optical system is configured so that the projection magnification can be switched,
A projection magnification switching detecting unit for detecting switching of the projection magnification of the projection optical system;
The control unit stores that the projection magnification switching detection unit has detected that the projection magnification has been switched, and the projection magnification of the projection magnification from the last time the back surface position was detected when the back surface position was detected. When switching is performed, the front surface position detection optical system and the back surface position detection optical system detect the coordinate correction alignment mark on the index plate and read the position of the holder from the position measurement unit. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus is configured to calculate the coordinate correction value.
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