JP3218654B2 - EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING MICRODEVICE USING THE EXPOSURE METHOD - Google Patents

EXPOSURE APPARATUS, EXPOSURE METHOD, AND METHOD OF MANUFACTURING MICRODEVICE USING THE EXPOSURE METHOD

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JP3218654B2
JP3218654B2 JP32890791A JP32890791A JP3218654B2 JP 3218654 B2 JP3218654 B2 JP 3218654B2 JP 32890791 A JP32890791 A JP 32890791A JP 32890791 A JP32890791 A JP 32890791A JP 3218654 B2 JP3218654 B2 JP 3218654B2
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は感光基板上に微小パター
ンを投影露光する際、投影光学系の見かけ上の焦点深度
を増加させる露光法を可能にした投影装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection apparatus which enables an exposure method for increasing the apparent depth of focus of a projection optical system when a fine pattern is projected and exposed on a photosensitive substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の投影露光装置として、例
えば特開昭63−64037号公報に開示されているも
のが知られている。この公報には、半導体ウェハの表面
に形成されたレジスト層と、レチクルパターンを投影す
る投影光学系の像面とを相対的に光軸方向に移動させて
多重露光することで、現像されたレジスト像が、あたか
も焦点深度の大きい投影光学系を介して転写されたよう
な像質をもつことが開示されている。この場合、上記公
報に示された装置では、第1の露光を行った後、ウェハ
を保持するZステージを光軸方向に一定量だけ移動させ
てから、同一レチクルパターンで第2の露光を行ってい
る。さらに、Zステージの光軸方向のステップ位置は2
点以上であってもよいことが示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of projection exposure apparatus, for example, one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-64037 is known. In this publication, a resist layer formed on the surface of a semiconductor wafer and an image plane of a projection optical system for projecting a reticle pattern are relatively moved in an optical axis direction to perform a multiple exposure, thereby developing a developed resist. It is disclosed that an image has image quality as if it was transferred via a projection optical system having a large depth of focus. In this case, in the apparatus disclosed in the above publication, after performing the first exposure, the Z stage holding the wafer is moved by a fixed amount in the optical axis direction, and then the second exposure is performed with the same reticle pattern. ing. Further, the step position of the Z stage in the optical axis direction is 2
It is shown that it may be more than the point.

【0003】これと同様に、見かけ上の焦点深度を拡大
する効果が得られる手法として、特開昭58−1744
6号公報に開示されたように、ウェハ上の1ショットの
露光動作中にウェハを光軸方向に振動させる方法も知ら
れている。この場合、上記公報には振動の波形が明記さ
れていないが、一般的な正弦波状の振動を考えると、そ
の振動振幅や周波数を適当な値に設定することで、上記
特開昭63−64037号公報と全く同様に焦点深度の
拡大効果が得られる。
[0003] Similarly, as a method of obtaining the effect of increasing the apparent depth of focus, Japanese Patent Laid-Open No. 58-1744 discloses a method.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 6-2006, there is also known a method of vibrating the wafer in the optical axis direction during a one-shot exposure operation on the wafer. In this case, the above publication does not specify the waveform of the vibration, but considering general sinusoidal vibration, by setting the vibration amplitude and frequency to appropriate values, the above-mentioned JP-A-63-64037 can be used. The effect of expanding the depth of focus can be obtained in exactly the same manner as in the publication.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが上記2つの従
来技術のうち、光軸方向に互いに分離した複数点の夫々
で露光を行う方法では、ウェハ上の1ショットの露光を
完了するためのシャッターの開閉動作回数が増えること
になり、必然的にスループットが低くなるといった問題
が生じる。またウェハを振動させながら露光する方法に
おいては、シャッターの開閉が1回でよいが、その代わ
りにシャッターの開時間中の振動周波数が丁度整数倍に
なるように設定する必要がある。さらに上記2つの従来
技術において、振動方式であれば振動中心を光軸方向の
どの位置に正確に設定するのか、離散的な光軸方向の位
置毎に露光する方式であれば、その離散的な面の位置を
ウェハ面に対してどのように保証するのかについての明
確な開示もない。このため従来技術においては、光軸方
向(Z方向)の制御精度やスループットの点で、はなは
だ不満足なものになっていた。
However, of the above two prior arts, in the method of performing exposure at each of a plurality of points separated from each other in the optical axis direction, a shutter for completing exposure of one shot on a wafer is used. As a result, the number of times of opening / closing operations increases, and there arises a problem that the throughput inevitably decreases. In the method of exposing the wafer while oscillating the wafer, the shutter needs to be opened and closed only once. Instead, it is necessary to set the oscillation frequency during the opening time of the shutter to be an integral multiple. Further, in the above two prior arts, in the case of the vibration method, the position of the vibration center to be accurately set in the optical axis direction is determined. There is no explicit disclosure of how to guarantee the position of the surface relative to the wafer surface. For this reason, in the prior art, control accuracy and throughput in the optical axis direction (Z direction) have been extremely unsatisfactory.

【0005】本発明はこのような要求に基づいて成され
たもので、スループットの向上を図るとともに、光軸方
向の位置制御精度、再現性等を格段に向上させた投影露
光装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made based on such a demand, and it is an object of the present invention to provide a projection exposure apparatus which improves the throughput and significantly improves the position control accuracy and reproducibility in the optical axis direction. Aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明で
は、照明光で照明されたマスク(R)上のパターンの像
を、第1被露光部(W)上に露光する露光装置に、第1
被露光部(第1ショット)を露光する露光手段(40−
42)と、照明光の光軸方向におけるパターンの像と第
1被露光部との相対間隔を変更する変更手段(18−2
0、30、102)と、変更手段により相対間隔を変更
しながら第1被露光部を、第1被露光部への露光量が適
正露光量に達するまで露光することにより得られる、前
記相対間隔の変更に関連する情報を獲得する獲得手段
(CPU300)と、獲得手段により獲得された情報に
基づいて、第1被露光部とは異なる第2被露光部(第2
ショット)に対する露光手段の露光動作及び変更手段に
よる動作を制御する制御手段(CPU300)と、を構
成した。また請求項2に記載の発明では、マスク(R)
上のパターンを照明光で照明し、該パターンの像を第1
被露光部(第1ショット)上に露光する露光装置による
露光方法であって、第1被露光部とパターンの像との間
の照明光の光軸方向における相対間隔を変更しながら、
第1被露光部への露光量が適正露光量に達するまで、第
1被露光部を露光し、そして相対間隔の変更を伴う露光
により得られる、相対間隔の変更に関連する情報を獲得
し、そして獲得した情報に基づいて、第1被露光部とは
異なる第2被露光部(第2ショット)に対する、第2被
露光部とパターンの像との間の照明光の光軸方向におけ
る相対間隔の変更動作を伴う露光動作を制御することと
した。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an exposure apparatus for exposing an image of a pattern on a mask (R) illuminated with illumination light onto a first exposed portion (W). , First
Exposure means (40-) for exposing a portion to be exposed (first shot)
42) and changing means (18-2) for changing the relative distance between the pattern image and the first exposed portion in the optical axis direction of the illumination light.
0, 30, 102) and the relative interval obtained by exposing the first exposed portion until the exposure amount of the first exposed portion reaches an appropriate exposure amount while changing the relative interval by the changing means. Acquiring means (CPU 300) for acquiring information related to the change of the information, and a second exposed part (second part) different from the first exposed part based on the information acquired by the acquiring part.
Control means (CPU 300) for controlling the exposure operation of the exposure means for the shot) and the operation of the change means. Further, in the invention according to claim 2, the mask (R)
The pattern above is illuminated with illumination light and the image of the pattern is
An exposure method using an exposure apparatus that exposes a portion to be exposed (a first shot) by changing a relative distance in the optical axis direction of illumination light between the first portion to be exposed and an image of a pattern.
Exposing the first portion to be exposed until the amount of exposure to the first portion to be exposed reaches a proper exposure amount, and obtaining information related to the change in the relative interval obtained by the exposure with the change in the relative interval; Then, based on the obtained information, a relative distance in the optical axis direction of the illumination light between the second exposed portion and the image of the pattern with respect to a second exposed portion (second shot) different from the first exposed portion. The exposure operation accompanying the change operation is controlled.

【0007】[0007]

【0008】[0008]

【作用】請求項1及び請求項2に記載の発明では、露光
動作毎に、被露光部への露光量が適正露光量に達するま
で、パターンの像と被露光部との相対間隔を異ならせて
露光し、該露光の結果得られた該相対間隔の変更に関連
する情報に基づいて、以降の露光を制御するよう構成し
たので、各露光動作毎にほぼ安定した焦点深度拡大効果
を得ることができる。具体的には、後述する実施例の如
く、ほぼ同じ条件で繰り返して露光動作が行われるとき
に、先行する露光動作時における相対間隔変更手段(例
えばZステージ)の連続移動の連動関係を解析(学習)
してその連動誤差を求め、後続の露光動作の際にその誤
差分が補正されるようにパラメータを修正するようにし
た。
According to the first and second aspects of the present invention, the relative distance between the pattern image and the portion to be exposed is changed until the amount of exposure to the portion to be exposed reaches an appropriate amount of exposure for each exposure operation. Exposure, and the subsequent exposure is controlled based on the information related to the change of the relative interval obtained as a result of the exposure. Therefore, it is possible to obtain a substantially stable depth of focus expansion effect for each exposure operation. Can be. More specifically, when the exposure operation is repeatedly performed under substantially the same conditions as in the embodiment described later, the interlocking relationship of the continuous movement of the relative interval changing means (for example, the Z stage) during the preceding exposure operation is analyzed ( Learning)
Then, the interlocking error is obtained, and the parameters are corrected so that the error is corrected in the subsequent exposure operation.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【実施例】図1は本発明で使用する投影露光装置の概要
を示すものであり、照明系の最終段を構成するコンデン
サーレンズCLは、半導体焼きつけ用の回路パターンが
描画されているレチクルRに均一な照度の照明光を照射
する。1/5、又は1/10の縮小投影レンズPLはレ
チクルRのパターンを両側テレセントリックな条件でウ
ェハW上に投影露光する。ウェハWには不図示の感光層
(フォトレジスト)が塗布されており、ウェハホルダー
を含むZステージ20上に吸着されている。このZステ
ージ20は投影レンズPLの光軸AX方向(Z方向)に
微動可能にXYステージ21上に設けられる。Zステー
ジ20は、通常は正しいフォーカス面(投影レンズPL
のレチクルRとの共役面)にウェハWの表面を位置合わ
せをするために使用され、XYステージ21はレチクル
Rの投影像とウェハWを光軸AXと垂直な面内で位置決
めしたりするために2次元移動する。このZステージ2
0は投影レンズPLの分解能(開口数N.A.)が向上
するに従って減少する有効焦点範囲内により高い精度で
ウェハWの表面位置決めできるように、例えば0.1μm
以下の分解能で移動制御される。
FIG. 1 shows an outline of a projection exposure apparatus used in the present invention. A condenser lens CL constituting a final stage of an illumination system is provided on a reticle R on which a circuit pattern for semiconductor printing is drawn. Irradiate illumination light with uniform illuminance. The 1/5 or 1/10 reduction projection lens PL projects and exposes the pattern of the reticle R onto the wafer W under telecentric conditions on both sides. A photosensitive layer (photoresist) (not shown) is applied to the wafer W, and is attracted onto a Z stage 20 including a wafer holder. The Z stage 20 is provided on an XY stage 21 so as to be finely movable in the optical axis AX direction (Z direction) of the projection lens PL. The Z stage 20 usually has a correct focus plane (projection lens PL
The XY stage 21 is used to position the projected image of the reticle R and the wafer W in a plane perpendicular to the optical axis AX. Move two-dimensionally. This Z stage 2
0 is, for example, 0.1 μm so that the surface of the wafer W can be positioned with higher accuracy within an effective focal range that decreases as the resolution (numerical aperture NA) of the projection lens PL increases.
The movement is controlled with the following resolution.

【0011】また投影レンズPLは使用環境下での大気
圧、気温、及びウェハ処理時の露光パワー、照射光量等
々でフォーカス位置や倍率(ディストーション)等の光
学性能が変動することが知られている。そのため本実施
例の装置では、それら環境条件や露光条件の情報S11
入力し、投影レンズPLの光学性能の変動を算出する変
動量モニター100と、その算出された変動量に応じて
投影レンズPL内の空気圧を調整する圧力調整器102
とを設け、光学性能の変動を補正するようにしている。
It is known that the optical performance of the projection lens PL, such as the focus position and magnification (distortion), varies depending on the atmospheric pressure, the temperature, the exposure power at the time of wafer processing, the irradiation light amount, and the like under the use environment. . Therefore the apparatus of this embodiment inputs information S 11 thereof environmental conditions and exposure conditions, the variation amount monitor 100 to calculate the variation of the optical performance of the projection lens PL, the projection lens in accordance with the fluctuation amount thereof is calculated Pressure regulator 102 for adjusting air pressure in PL
Are provided to correct fluctuations in optical performance.

【0012】図2は、図1の投影露光装置に設けられる
斜入射光式の自動焦点合わせ機構を示し、図3は図2の
装置中の制御系のハードウェアとソフトウェアの機構を
まとめたブロック図である。まず図2に基づいて、自動
焦点合わせ(以下、AFとする)機構について説明す
る。ウェハW上のレジスト層に対して非感光性で、広い
波長幅を有する照明光ILはスリット板1を一様に照明
する。スリット板1のスリットを通った光はレンズ系
2、ミラー3、絞り4、投射レンズ5、及びミラー6を
介して、ウェハWに斜めに入射する結像光束となる。こ
れによって、ウェハW上の投影レンズPLの光軸AXが
通る位置、すなわちレチクルRのパターン像の投影領域
の中央には1次元のスリット像が形成される。ウェハW
で反射した反射光はミラー7、対物レンズ8、リレーレ
ンズ9、振動ミラー10、及び平行平板ガラス12を介
して受光用スリット板14上に結像する。すなわち、ウ
ェハWが光軸方向の所定位置(合焦位置)にきたとき、
送光用のスリット板1、ウェハW、及び受光用のスリッ
ト板14の3点が相互に共役になるように設定されてい
る。また、以上の送光用スリット板1から受光用スリッ
ト板14までの系は、投影レンズPLに対して微動する
ことなく配置されいてる。ここで、ウェハWが投影レン
ズPLの最良結像面に一致している(合焦している)と
すると、受光用スリット板14上のスリット像は、振動
ミラー10の作用で受光用スリット板14のスリットを
中心に振動することになる。ウェハWが合焦位置からず
れると、スリット板14上のスリット像は振動中心は、
スリット板14のスリットから変位してくる。フォトマ
ルチプライヤー(PMT)15は受光用スリット板14
を通ってきた光量を光電検出し、その光電信号は同期検
波回路(以下PSDとする)17に出力される。また発
振器(OSC.)16は、振動ミラー10を駆動するア
クチュエータ(M−DRV)11へ周波数fの交流ドラ
イブ信号を出力するとともに、PSD17へ周波数fの
基準信号を出力する。PSD17は、OSC.16から
の基準信号とPMT15からの光電信号とを入力して、
基準信号に対して光電信号を同期検波する。
FIG. 2 shows an oblique incidence type automatic focusing mechanism provided in the projection exposure apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing hardware and software mechanisms of a control system in the apparatus shown in FIG. FIG. First, an automatic focusing (hereinafter, referred to as AF) mechanism will be described with reference to FIG. Illumination light IL that is insensitive to the resist layer on the wafer W and has a wide wavelength width uniformly illuminates the slit plate 1. The light passing through the slit of the slit plate 1 becomes an image forming light beam obliquely incident on the wafer W via the lens system 2, the mirror 3, the diaphragm 4, the projection lens 5, and the mirror 6. As a result, a one-dimensional slit image is formed at the position on the wafer W where the optical axis AX of the projection lens PL passes, that is, at the center of the projection area of the pattern image of the reticle R. Wafer W
The reflected light reflected by the above forms an image on the slit plate 14 for light reception via the mirror 7, the objective lens 8, the relay lens 9, the vibration mirror 10, and the parallel flat glass 12. That is, when the wafer W comes to a predetermined position (focus position) in the optical axis direction,
The three points of the light transmitting slit plate 1, the wafer W, and the light receiving slit plate 14 are set to be conjugate to each other. Further, the system from the light transmitting slit plate 1 to the light receiving slit plate 14 is arranged without fine movement with respect to the projection lens PL. Here, assuming that the wafer W is coincident (focused) with the best image forming plane of the projection lens PL, the slit image on the light receiving slit plate 14 is changed by the action of the vibration mirror 10 to the light receiving slit plate. It will vibrate around 14 slits. When the wafer W deviates from the in-focus position, the center of vibration of the slit image on the slit plate 14 is
It is displaced from the slit of the slit plate 14. The photomultiplier (PMT) 15 is a slit plate 14 for receiving light.
The amount of light passing therethrough is photoelectrically detected, and the photoelectric signal is output to a synchronous detection circuit (hereinafter referred to as PSD) 17. The oscillator (OSC.) 16 outputs an AC drive signal having a frequency f to the actuator (M-DRV) 11 that drives the vibrating mirror 10 and outputs a reference signal having the frequency f to the PSD 17. The PSD 17 is OSC. 16 and the photoelectric signal from the PMT 15
The photoelectric signal is synchronously detected with respect to the reference signal.

【0013】この同期検波は、従来からよく知られてい
る光電顕微鏡のものと同じであって、スリット板14上
で振動するスリット像の振動中心が、スリット板14の
スリット中心と一致したとき、PMT15の光電信号
は、OSC.16の発振信号の周波数fの丁度2番の周
波数(2f)となり、PSD17の検波出力FSは零に
なる。この状態からずれると、PSD17はそのずれの
方向、すなわち、ウェハWの位置が合焦位置に対して、
どちらに変位したかによって、極性が異なる検波出力F
Sを発生する。
This synchronous detection is the same as that of a conventionally well-known photoelectric microscope. When the center of vibration of the slit image vibrating on the slit plate 14 coincides with the center of the slit of the slit plate 14, The photoelectric signal of PMT15 is OSC. The frequency becomes the second frequency (2f) of the frequency f of the 16 oscillation signal, and the detection output FS of the PSD 17 becomes zero. When the PSD 17 shifts from this state, the PSD 17 moves in the direction of the shift, that is, when the position of the wafer W is shifted with respect to the in-focus position.
The detection output F of which polarity differs depending on the displacement
Generate S.

【0014】従ってPSD17の検波出力FSは、合焦
状態では零、ウェハWが例えば投影レンズPL側に近づ
いたとき正、そしてウェハWが投影レンズPLから遠ざ
かったときに負となる連続した電圧変化を示す。検波出
力FSは通常、Sカーブ信号とも呼ばれ、零点近傍に
は、電圧変化とウェハWのZ方向の位置変化との関係が
ほぼリニアになる範囲が存在し、この範囲をZステージ
20の移動のためのサーボ制御に使う。
Accordingly, the detection output FS of the PSD 17 is a continuous voltage change that is zero in the focused state, positive when the wafer W approaches the projection lens PL side, and negative when the wafer W moves away from the projection lens PL. Is shown. The detection output FS is usually called an S-curve signal, and there is a range near the zero point where the relationship between the voltage change and the change in the position of the wafer W in the Z direction is almost linear. Used for servo control for

【0015】さて、Zステージ20は、XYステージ2
1上に設けられたモータ19を駆動回路(Z−DRV)
18によってサーボ制御することで移動される。通常の
モードでは、Z−DRV18は、PSD17からの検波
出力FSを偏差情報として入力し、その検波出力FSが
主制御ユニット(MCU)30からの目標値DSと一致
するようにモータ19を駆動する。以上、振動ミラー1
0、M−DRV11、スリット板14、PMT15、O
SC.16、PSD17、Z−DRV18、モータ1
9、及びZステージ20によって、自動焦点合わせの閉
ループ制御系が構成される。また、モータ19には、Z
ステージ20の移動量を検出するためのエンコーダ、あ
るいはポテンショメータ等が組み込まれ、移動量の情報
信号ESが出力される。
The Z stage 20 is an XY stage 2
Drive circuit (Z-DRV)
It is moved by servo control by 18. In the normal mode, the Z-DRV 18 inputs the detection output FS from the PSD 17 as deviation information, and drives the motor 19 so that the detection output FS matches the target value DS from the main control unit (MCU) 30. . Above, the vibrating mirror 1
0, M-DRV11, slit plate 14, PMT15, O
SC. 16, PSD17, Z-DRV18, motor 1
9 and the Z stage 20 constitute a closed loop control system for automatic focusing. The motor 19 has a Z
An encoder for detecting the amount of movement of the stage 20 or a potentiometer is incorporated, and an information signal ES of the amount of movement is output.

【0016】尚、AF系の光路中の平行平板ガラス(以
下、ハービングと呼び)12は、ウェハWからの反射光
束を、スリット板14上のスリット像の振動方向にシフ
トさせるように傾けるもので、焦点合わせすべき面を光
軸AX方向に所定量だけシフトさせるオフセット機構と
して働く。さて、本発明の実施例では、投影レンズPL
の見かけ上の焦点深度を増大させる方法として、先の特
開昭58−17446号公報と同様に、1回の露光動作
中(シャッター開放中)にZステージ20を所定の速度
特性で光軸方向に連続移動させる。ただし上記公報と異
なる点は、1回の露光動作でのZステージ20の移動は
下から上、もしくは上から下への一方向のみにした点で
ある。これはスループットを最大限に高めるためであ
る。
The parallel flat glass (hereinafter, referred to as "harving") 12 in the optical path of the AF system tilts the reflected light beam from the wafer W so as to shift in the vibration direction of the slit image on the slit plate 14. Function as an offset mechanism for shifting the plane to be focused by a predetermined amount in the direction of the optical axis AX. Now, in the embodiment of the present invention, the projection lens PL
As a method of increasing the apparent depth of focus, the Z stage 20 is moved in the optical axis direction at a predetermined speed characteristic during one exposure operation (while the shutter is open), as in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-17446. To move continuously. However, the difference from the above publication is that the movement of the Z stage 20 in one exposure operation is limited to one direction from bottom to top or from top to bottom. This is to maximize the throughput.

【0017】そこで以下、図3を参照してMCU30の
内部の各機能ユニットについて説明する。MCU30は
中央演算処理ユニット(CPU)300を中心として構
成され、露光時のシャッター開放指令TGに応答して計
時を開始するタイマー301、Zステージ20の動作条
件を決めるための各種のパラメータが格納されるデータ
記憶部302、Z−DRV18へ目標値DSを出力する
デジタル−アナログ変換器(DAC)303、PSD1
7からの検波出力(Sカーブ信号)FSのレベルをデジ
タル値に変換するアナログ−デジタル変換器(ADC)
304、モータ19によるZステージ20の移動量の情
報ESをデジタル値として発生する位置検出回路30
5、及びシャッターが開き始めてから完全に閉じ終わる
までの実時間をモニターする時間モニター部306を備
えている。CPU300は、これらのタイマー301、
記憶部302、DAC303、ADC304、位置検出
回路305、及び時間モニター306との間で相互に情
報のやり取りを行なって、一連の動作を実行していく。
Hereinafter, each functional unit inside the MCU 30 will be described with reference to FIG. The MCU 30 is mainly configured by a central processing unit (CPU) 300, and stores a timer 301 for starting time measurement in response to a shutter opening command TG at the time of exposure, and various parameters for determining operating conditions of the Z stage 20. A data storage unit 302, a digital-analog converter (DAC) 303 for outputting a target value DS to the Z-DRV 18, a PSD1
Analog-digital converter (ADC) for converting the level of the detection output (S-curve signal) FS from 7 into a digital value
304, a position detection circuit 30 which generates information ES of a movement amount of the Z stage 20 by the motor 19 as a digital value
5, and a time monitor unit 306 that monitors the actual time from when the shutter starts to open until when the shutter completely closes. The CPU 300 controls these timers 301,
Information is exchanged among the storage unit 302, the DAC 303, the ADC 304, the position detection circuit 305, and the time monitor 306, and a series of operations are performed.

【0018】また図2には示していなかったが、投影露
光装置の照明光学系内にはロータリーシャッター40が
配置され、レチクルRへの照明光の遮断と通過とを切り
換える。ロータリーシャッター40は、モータ41によ
って回転させられ、その制御はシャッター駆動部42に
より行なわれる。シャッター駆動部42はシャッター開
放指令TGに応答して、ロータリーシャッター40のブ
レードが照明光を遮光しない位置までモータ41を回転
させる。シャッター40が開いてレチクルRに照明光が
到達するようになると、光電センサー43にもそれに応
じた光量で照明光の一部が受光される。その光電信号は
光量積算部(インテグレータ)44に入力され、ウェハ
W上での露光量に相当した積算値が算出される。設定部
45には目標露光量(適正露光量)に対応した値がセッ
トされており、積算部44はその目標値と一致したか否
かを判断し、一致したときはシャッター駆動部42へシ
ャッター40を閉じるための指令を出力する。これによ
ってウェハWへ与えられる各ショット毎の露光量をほぼ
一定にする自動露光制御方式が得られる。
Although not shown in FIG. 2, a rotary shutter 40 is disposed in the illumination optical system of the projection exposure apparatus, and switches between blocking and passage of illumination light to the reticle R. The rotary shutter 40 is rotated by a motor 41, and its control is performed by a shutter driving unit 42. In response to the shutter opening command TG, the shutter driving unit 42 rotates the motor 41 to a position where the blade of the rotary shutter 40 does not block the illumination light. When the shutter 40 opens and the illumination light reaches the reticle R, the photoelectric sensor 43 also receives a part of the illumination light with a corresponding light amount. The photoelectric signal is input to a light quantity integrating unit (integrator) 44, and an integrated value corresponding to the exposure amount on the wafer W is calculated. A value corresponding to the target exposure amount (appropriate exposure amount) is set in the setting unit 45, and the integrating unit 44 determines whether or not the value matches the target value. A command for closing the shutter 40 is output. As a result, an automatic exposure control method for making the exposure amount given to the wafer W for each shot substantially constant is obtained.

【0019】以上の構成において、レチクルRのパター
ンをウェハW上の複数のショット領域の夫々に露光する
ためにXYステージ21はステップアンドリピート方式
で移動され、各ショット領域が投影光学系PLの直下に
位置決めされると、ただちに露光開始指令TGがホスト
コンピュータから送られてくる。ただし、ステッピッグ
の後、ダイ・バイ・ダイアライメント、又はサイド・バ
イ・サイドアライメント等のショット領域毎のアライメ
ントを行なうときは、そのアライメントが完了してから
開始指令TGが送られてくる。
In the above configuration, the XY stage 21 is moved in a step-and-repeat manner to expose the pattern of the reticle R to each of the plurality of shot areas on the wafer W, and each shot area is positioned immediately below the projection optical system PL. Is immediately sent from the host computer. However, when performing alignment for each shot area such as die-by-die alignment or side-by-side alignment after the step pig, a start command TG is sent after the alignment is completed.

【0020】図4は、光電センサー43からの光電信号
の波形、すなわち露光動作と、Zステージ20のZ方向
(光軸AX方向)の位置変化特性との連動関係を説明す
るものである。図4(A)は光電センサー43からの光
電信号の波形の一例を示し、縦軸は信号レベル、横軸は
時間を表わす。図4(A)の波形はレチクルR又はウェ
ハW上での照度変化と一義的に対応したものになってい
る。図4(A)において、時刻T0 でシャッター開放指
令TGが発生し、若干の遅れ時間(数ミリ秒程度)の後
の時刻T1 でシャッター40が照明光を通過させ始め
る。そしてほぼ一定時間(10〜30ミリ秒程度)が経
過した時刻T2 でシャッター40は全開になり、信号レ
ベルが最大値ILmの状態で停止する。この間、光量積
算部44は光電信号レベルの積分動作を続行し、目標値
に達した時刻T3 でシャッター駆動部42に閉成指令を
出力する。そしてほぼ一定のラグタイム(数ミリ秒程
度)の後の時刻T4 でシャッター40は照明光の遮断を
開始し、時刻T5 で照明光を完全に遮断して停止する。
ここで時刻T1 からT2 までの開放動作時間と、時刻T
4 からT5 までの閉成動作時間とはほぼ同じ値になり、
また各動作時間、及びラグタイム(T1 −T0 、T4
3 )はシャッターの機械特性、電気的応答性等に応じ
てほぼ一定の値になる。尚、図3中のシャッター実時間
モニター306は、図4(A)中の時刻T1 からT5
での時間に対応したデジタル値をCPU300に出力す
るものである。
FIG. 4 shows a photoelectric signal from the photoelectric sensor 43.
, Ie, the exposure operation and the Z direction of the Z stage 20
The interlocking relationship with the position change characteristics in the (optical axis AX direction) will be described.
Things. FIG. 4A shows light from the photoelectric sensor 43.
Shows an example of the waveform of the electric signal, the vertical axis is the signal level, and the horizontal axis is
Indicates time. FIG. 4A shows the waveform of reticle R or wafer.
C. It uniquely corresponds to the change in illuminance on W
You. In FIG. 4A, at time T0With shutter release finger
TG occurs, and after a slight delay (about several milliseconds)
Time T1Then the shutter 40 starts passing the illumination light
You. After a certain period of time (about 10 to 30 milliseconds)
Time T spentTwoThe shutter 40 is fully opened and the signal
The bell stops when the bell is at the maximum value ILm. During this time,
The arithmetic unit 44 continues the integration operation of the photoelectric signal level, and
Time T reachedThreeSends a closing command to the shutter drive unit 42
Output. And almost constant lag time (about a few milliseconds
Time T after degree)FourThe shutter 40 shuts off the illumination light
Start at time TFiveTo completely shut off the illumination light and stop.
Where time T1To TTwoOpening operation time until time T
FourTo TFiveIs almost the same as the closing operation time until
Each operation time and lag time (T1-T0, TFour
TThree) Depends on the shutter's mechanical properties, electrical responsiveness, etc.
Is almost constant. The actual shutter time in FIG.
The monitor 306 operates at time T in FIG.1To TFiveMa
A digital value corresponding to the time at
Things.

【0021】図4(B)は図4(A)の露光動作に対し
て理想的に連動したZステージ20(又はウェハWの表
面)のZ(光軸AX)方向の位置変化特性の一例を示
し、縦軸はZ位置を表わし横軸は時間を表わす。図4
(B)のZ位置の零点は、AF系が合焦点として検出す
るベストフォーカス位置を示し、ここではベストフォー
カス位置を中心として±Z1 の範囲でZステージ20を
移動させるものとする。すなわち、1回の露光動作の
間、投影光学系PLの最良結像面が図4(B)中の零点
の位置に存在すると考えると、これに対してウェハWの
表面が位置−Z1 から位置+Z1 まで連続的にZ方向へ
移動したことになる。図4(B)において、露光開始時
にZステージ20は位置−Z1 にあり、シャッター全開
中の時刻Ta から速度Vsで移動し、時刻Tc で位置+
1 に達して停止する。そしてウェハWの表面が最良結
像面(零点)を横切る時刻Tb は、時刻Ta とTc のほ
ぼ中間になり、かつ実効露光時間(T5 −T1 )の中点
になる。
FIG. 4B shows an example of the position change characteristic in the Z (optical axis AX) direction of the Z stage 20 (or the surface of the wafer W) ideally linked to the exposure operation of FIG. The vertical axis represents the Z position and the horizontal axis represents time. FIG.
Zero Z position of the (B) shows the best focus position where the AF system is detected as a focus point, it is assumed to move the Z stage 20 in a range of ± Z 1 around the best focus position. That is, when it is considered that the best imaging plane of the projection optical system PL exists at the position of the zero point in FIG. 4B during one exposure operation, the surface of the wafer W moves from the position −Z 1. continuously to a position + Z 1 would have moved in the Z direction. In FIG. 4 (B), Z stage 20 during the exposure start is in the position -Z 1, moves at a speed Vs from the time T a in the shutter fully open position at time T c +
To stop it reached the Z 1. The time T b to the surface of the wafer W crosses the best imaging plane (zero point) becomes substantially the intermediate time T a and T c, and becomes the midpoint of the effective exposure time (T 5 -T 1).

【0022】このように1回の露光動作中にZステージ
20を図4(B)のようなタイミング条件のもとに±Z
1 の範囲内で移動させると、光軸AX方向の微小Z位置
毎に得られる露光量の重みは、図5に示すように位置−
1 と+Z1 の近傍で極大となり、その間のZ位置では
極めて小さなものとなる。この結果、従来の2回露光方
式(特開昭63−64037号公報)とほぼ同等の焦点
拡大効果が得られる。尚、図5において縦軸はZ位置を
表わし、横軸は露光量の重み比率(又は相対重み)を表
わす。
As described above, during one exposure operation, the Z stage 20 is moved to ± Z under the timing conditions as shown in FIG.
When moved within the range of 1 , the weight of the amount of exposure obtained at each minute Z position in the optical axis AX direction becomes the position-as shown in FIG.
It becomes maximum near Z 1 and + Z 1 , and becomes extremely small at the Z position between them. As a result, a focus enlargement effect substantially equal to that of the conventional double exposure method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-64037) can be obtained. In FIG. 5, the vertical axis represents the Z position, and the horizontal axis represents the weight ratio (or relative weight) of the exposure.

【0023】次に、ウェハW上の各ショット領域(被露
光領域)に対してステップアンドリピート方式で露光を
実行する場合を例にして、本装置の動作を説明する。た
だし、ウェハWの第1ショット露光の前に、実時間モニ
ター306、あるいは計算によって、1回の実効露光時
間(T5 −T1 )はほぼ正確に求められているものとす
る。また、データ記憶部302には、Zステージ20の
露光動作中の速度Vs、Zステージ20の振り幅±Z1
等が初期値として記憶されているものとする。尚、振り
幅±Z1 はオペレータが適宜指定できるものである。
Next, the operation of the present apparatus will be described by taking, as an example, the case where exposure is performed on each shot area (area to be exposed) on the wafer W by the step-and-repeat method. However, it is assumed that one effective exposure time (T 5 −T 1 ) is almost accurately obtained by the real-time monitor 306 or calculation before the first shot exposure of the wafer W. In the data storage unit 302, the speed Vs during the exposure operation of the Z stage 20 and the swing width ± Z 1 of the Z stage 20 are stored.
Is stored as an initial value. The swing width ± Z 1 can be appropriately designated by the operator.

【0024】図3のCPU300は、実効露光時間(T
5 −T1 )、速度Vs、振り幅±Z 1 が与えられた時点
で、Zステージ20の移動開始時刻Ta と停止時刻Tc
とを決定する。まず、速度VsはZステージ固有の値で
あり、通常はほぼ、最大速度近傍に設定されている。そ
こで振り幅の絶対値2Z1 と速度Vsから、時刻Ta
らTc までの時間Tssを2Z1 /Vsの演算によって求
める。ただし、Zステージ20の速度はスタート時、停
止時に、設定値Vs通りにリニアになることはないの
で、実際は計算上で求めた時間Tssよりも若干大きな値
にする必要がある。
The CPU 300 of FIG. 3 determines the effective exposure time (T
Five-T1), Speed Vs, swing width ± Z 1Is given
Then, the movement start time T of the Z stage 20aAnd stop time Tc
And decide. First, the speed Vs is a value unique to the Z stage.
Yes, and is usually set near the maximum speed. So
Here the absolute value of the swing width 2Z1From time and speed Vs, time TaOr
TcTime to TssTo 2Z1/ Vs
Confuse. However, the speed of the Z stage 20 is
When stopped, it will not be linear as set value Vs
In practice, the calculated time TssSlightly larger than
Need to be

【0025】次にCPU300は、実効露光時間(T5
−T1 )から時間Tssを差し引いた値の1/2を求め
る。この値は時刻T1 から時刻Ta までの時間(あるい
は時刻Tc からT5 までの時間)Te に相当し、Zステ
ージ20の移動開始タイミング(時刻Ta )が特定され
たことになる。尚、時刻T1 を基準として時刻Ta を特
定する代りに、シャッター開放指令TGの発生時刻T0
を基準としてもよい。その場合、ラグタイム(T1 −T
0 )分を時間Te に加えておく。
Next, the CPU 300 determines the effective exposure time (T 5
−T 1 ), and / of the value obtained by subtracting the time T ss from each other is obtained. This value (time or from time T c to T 5) time from the time T 1 to time T a corresponds to the T e, so that the moving start timing of the Z stage 20 (time T a) has been identified . Incidentally, instead of specifying a time T a time T 1 as a reference, the occurrence time T 0 of the shutter opening command TG
May be used as a reference. In that case, the lag time (T 1 -T
0) minutes to keep in addition to the time T e.

【0026】以上の計算が終わるとCPU300は時間
e 、又はTe +(T1 −T0 )の値を初期パラメータ
の1つとしてデータ記憶部302に保存する。このとき
CPU300は実効露光時間(T5 −T1 )の中点時刻
b までの時間(Te +Tss/2)、又は時間(Te
ss/2+T1 −T0 )も算出して初期パラメータの1
つとして記憶部302に保存する。
When the above calculations are completed, the CPU 300 stores the value of the time T e or T e + (T 1 -T 0 ) in the data storage unit 302 as one of the initial parameters. At this time, the CPU 300 determines the time (T e + T ss / 2) until the middle point time T b of the effective exposure time (T 5 −T 1 ) or the time (T e +
T ss / 2 + T 1 −T 0 ) is also calculated and the initial parameter 1 is calculated.
One is stored in the storage unit 302.

【0027】ところで、図4(B)のようにZステージ
20を移動させるために、本実施例ではDAC303か
ら出力される目標値DSを位置±Z1 に対応して変化さ
せるようにした。以下、そのことについて説明する。図
6は、PSD17からの検波出力FSの変化特性の一例
を示し、縦軸は電圧(レベル)を表わし、横軸はフォー
カスのずれ量(ベストフォーカス面とウェハ面とのずれ
量)ΔZを表わす。この検波出力FSは零点(合焦点)
を中心に電圧Vとずれ量ΔZとがリニアになる範囲が存
在し、合焦点からウェハWの表面が位置+Z1 に変位し
たとき、検波出力FSは、電圧+V1 になり、位置−Z
1 に変位したとき電圧−V1 になる。
In this embodiment, in order to move the Z stage 20 as shown in FIG. 4B, the target value DS output from the DAC 303 is changed in accordance with the position ± Z 1 . Hereinafter, this will be described. FIG. 6 shows an example of a change characteristic of the detection output FS from the PSD 17, the vertical axis represents voltage (level), and the horizontal axis represents the amount of focus shift (the amount of shift between the best focus surface and the wafer surface) ΔZ. . This detection output FS is the zero point (focus point)
, There is a range in which the voltage V and the shift amount ΔZ are linear, and when the surface of the wafer W is displaced from the focal point to the position + Z 1 , the detection output FS becomes the voltage + V 1 and the position −Z
It becomes the voltage -V 1 when it is displaced to the 1.

【0028】そこでDAC303から出力される目標値
DSを−V1に固定したとすると、ウエハWの表面はベ
ストフォーカス面から−Z1に位置するようにZステー
ジ20のサーボ制御が行われる。図7はZステージ20
のモータ19用のZ−DRV18の構成を示し、差動ア
ンプ180は検波出力FSと目標値DSとの差を出力
し、差動アンプ181はさらに速度帰還信号Svとの差
をパワーアンプ182に出力する。モータ19はパワー
アンプ182のドライブ電圧に応じた速度で回転し、そ
の回転速度はタコジェネレータ183で検出される。帰
還回路184はタコジェネレータ183からの検出信号
に積分処理、ゲイン補正等を加えて帰還信号Svとして
出力する。この回路は、モータ19のドライブ時に回転
速度を安定にする速度フィードバック系であり、本実施
例でCPU300からの指令CDに応答して帰還回路1
84から帰還信号Svに対するゲインを極端に低下させ
る機能を備えている。例えば、速度フィードバック量を
最小限に押さえた状態を作ることによって、モータ19
の回転速度を高め、それによってZステージ20の移動
速度Vsを極力大きくすることも考えられる。
If the target value DS output from the DAC 303 is fixed at -V1, the servo control of the Z stage 20 is performed so that the surface of the wafer W is located at -Z1 from the best focus plane. FIG. 7 shows the Z stage 20
The differential amplifier 180 outputs the difference between the detection output FS and the target value DS, and the differential amplifier 181 further outputs the difference between the speed feedback signal Sv to the power amplifier 182. Output. The motor 19 rotates at a speed according to the drive voltage of the power amplifier 182, and the rotation speed is detected by the tachogenerator 183. The feedback circuit 184 adds integration processing, gain correction, and the like to the detection signal from the tacho generator 183, and outputs the result as a feedback signal Sv. This circuit is a speed feedback system for stabilizing the rotation speed when the motor 19 is driven. In this embodiment, the feedback circuit 1 responds to a command CD from the CPU 300.
A function is provided for extremely reducing the gain for the feedback signal Sv from 84. For example, by creating a state in which the amount of speed feedback is minimized, the motor 19
It is conceivable to increase the rotation speed of the Z stage 20 and thereby increase the moving speed Vs of the Z stage 20 as much as possible.

【0029】この図7の構成において、目標値DSが零
で検波出力FSも零点で安定している状態から、目標値
DSを+V1 に変化させると、その瞬間からモータ19
は高速に回転し始め、Zステージ20は零点から位置+
1 へ向けて移動する。そしてZステージ20が位置+
1 にくると、DS=FS=+V1 で安定し、その系は
静定する。従って本実施例では、Zステージ20の振り
幅は、検波出力FSの特性上でリニアな範囲に限られる
が、焦点深度拡大効果を得るのに最適な振り幅は投影光
学系PLの焦点深度の幅(例えば±1μm)程度と考え
られているので、十分に対応できる範囲である。尚、Z
ステージ20の振り幅をそれ以上にしたいときは、図2
に示したハービング12の傾きをZステージ20の移動
帰還中に連続的に変えるようにするとともに、Zステー
ジ20(モータ19)は常に検波出力FSの零点(又は
一定の電圧点)が得られるようにサーボ制御すればよ
い。
In the configuration shown in FIG. 7, when the target value DS is changed to + V 1 from the state where the target value DS is zero and the detection output FS is stable at the zero point, the motor 19 starts from that moment.
Starts rotating at high speed, and the Z stage 20 moves from the zero point to the position +
To move toward the Z 1. And the Z stage 20 is at the position +
When Z 1 is reached, DS = FS = + V 1 stabilizes and the system stabilizes. Therefore, in the present embodiment, the swing width of the Z stage 20 is limited to a linear range on the characteristic of the detection output FS, but the optimum swing width for obtaining the effect of expanding the depth of focus is the width of the focus of the projection optical system PL. It is considered to be about the width (for example, ± 1 μm), which is a range that can sufficiently cope with the width. Note that Z
To increase the swing width of the stage 20, see FIG.
Is changed continuously during the movement feedback of the Z stage 20, and the Z stage 20 (motor 19) always obtains the zero point (or constant voltage point) of the detection output FS. Servo control may be performed.

【0030】さて、1枚のウェハWに対するステップア
ンドリピート方式の露光は、図8、図9に示したフロー
チャートに従って実行される。このフローチャートは主
にCPU300で実行されるものであり、また本来は割
り込み方式で処理すべきところもあるが、理解を容易に
するため単一ルーチンの形で表わしてある。まず、ホス
トコンピュータはXYステージ21の位置をウェハW上
の第1ショット目が露光されるような座標にすべく、ス
テッピング座標を指定する。これによってXYステージ
21は第1ショット目が投影光学系PLからの投影像の
位置にくるようにステッピングされる(ステップ20
0)。このとき、CPU300は、データ記憶部302
にセットされた振り幅の値に基づいて位置−Z1 に対応
した検波出力FSのレベルと同じ値、すなわち電圧−V
1 を目標値DSとするようなデジタル値をDAC303
へ出力する(ステップ201)。これにより、Zステー
ジ20はウェハ表面がベストフォーカス面に対して−Z
1 だけ変位するような位置にサーボロックされる。
The exposure of one wafer W by the step-and-repeat method is performed according to the flowcharts shown in FIGS. This flowchart is mainly executed by the CPU 300, and although some parts should be processed by the interrupt method, they are shown in a single routine for easy understanding. First, the host computer designates stepping coordinates so that the position of the XY stage 21 is set to coordinates such that the first shot on the wafer W is exposed. As a result, the XY stage 21 is stepped so that the first shot is located at the position of the projected image from the projection optical system PL (step 20).
0). At this time, the CPU 300
Same value as the level of the detection output FS corresponding to the position -Z 1 based on the value of the set swing width, i.e. the voltage -V
A digital value such that 1 is set as the target value DS
(Step 201). As a result, the Z stage 20 moves the wafer surface to -Z with respect to the best focus plane.
The servo is locked at a position where it is displaced by one .

【0031】XYステージ21、Zステージ20の各位
置決めが完了して静定状態になると、ステップ202で
シャッター開放(露光開始)指令TGが発生し、シャッ
ター40用のモータ41の駆動が開始され、同時に積算
部44の光量積分動作、タイマー301の計時がスター
トする。その後CPU300は、ステップ203でタイ
マー301の計時値を読み込み、ステップ204でその
値がZステージ20の駆動スタート時刻Ta に達したか
否かを判断する。先に図4によって説明したように、開
始指令TGが発生してからスタート時刻Ta までの時間
は、記憶部302内にTe +(T1 −T0 )としてセッ
トされているので、CPU300はステップ204にお
いてタイマー301の計時値がTe +(T1 −T0 )に
なったか否かを判断する。尚、この間シャッター実時間
モニター306はシャッター40が照明光を通過し始め
る時刻T1 から計時をスタートする。
When the positioning of the XY stage 21 and the Z stage 20 is completed and a static state is established, a shutter open (exposure start) command TG is generated in step 202, and the drive of the motor 41 for the shutter 40 is started. At the same time, the light quantity integration operation of the integrating section 44 and the time measurement of the timer 301 are started. Then CPU300 reads the counting value of the timer 301 in step 203, the value in step 204 it is determined whether reached driving start time T a of the Z stage 20. As previously described by Figure 4, the time from the start command TG is generated to start time T a, since it is set as T e + (T 1 -T 0 ) in the storage unit 302, CPU 300 counting value of the timer 301 determines whether it is T e + (T 1 -T 0 ) in step 204. Note that during this time the shutter real time monitor 306 shutter 40 starts measuring time from the time T 1 starts to pass through the illumination light.

【0032】そして、Zステージ20のスタート時刻T
a に達したと判断されると、CPU300はステップ2
05で目標値DSがZステージ20の位置+Z1 に対応
した電圧+V1 にするためのデジタル値をDAC303
に出力する。これに伴って図7に示したZ−DRV18
は、Zステージ20を位置−Z1 から位置+Z1 へ向け
てほぼ最高速度で移動を開始する。その後ただちにCP
U300は、PSD17の検波出力FSのレベルをAD
C304を介して読み込み(ステップ206)、そのレ
ベルがほぼ零になったか否かをステップ207で判断す
る。尚、検波出力FSがほぼ零になったか否かの検知
は、出力FSをウィンドウ幅の狭いゼロ検出コンパレー
タ等に通し、そのゼロ検出信号(パルス)に応答してC
PU300に割り込みをかけることで行なった方が現実
的である。
Then, the start time T of the Z stage 20
If it is determined that a has been reached, the CPU 300 proceeds to step 2
At step 05, a digital value for setting the target value DS to a voltage + V 1 corresponding to the position of the Z stage 20 + Z 1 is set to the DAC 303.
Output to Accordingly, the Z-DRV18 shown in FIG.
Starts moving the Z stage 20 from the position −Z 1 to the position + Z 1 at almost the maximum speed. CP immediately afterwards
U300 sets the level of the detection output FS of PSD 17 to AD
Reading is performed via C304 (step 206), and it is determined in step 207 whether or not the level has become substantially zero. The detection of whether or not the detection output FS has become substantially zero is performed by passing the output FS through a zero detection comparator or the like having a narrow window width and responding to the zero detection signal (pulse).
It is more realistic to do this by interrupting the PU 300.

【0033】さて、Zステージ20が位置+Z1 に向け
て移動をスタートした直後では、検波出力FSはまだ零
点に達しないため、ステップ207の判断はNoにな
り、CPU300はステップ209へシーケンスを進め
る。またステップ207で検波出力FSが零と判断され
ると、CPU300はステップ208でタイマー301
の計時値Tmcを読み込んでデータ記憶部302に格納す
る。この計時値Tmcは、図4(B)中の時刻Tb が実露
光時間(T5 −T1 )の中点に合致していたか否かを後
でチェックするために使われる。そしてステップ208
の後、CPU300はステップ206へシーケンスを戻
す。ここでステップ207からステップ208への条件
分岐は1度だけに制限してもよいし、全く制限しなくて
もよい。
Now, immediately after the Z stage 20 starts moving toward the position + Z 1 , the detection output FS has not yet reached the zero point, so the determination in step 207 is No, and the CPU 300 advances the sequence to step 209. . If it is determined in step 207 that the detection output FS is zero, the CPU 300 determines in step 208 that the timer 301
Is read and stored in the data storage unit 302. The counting value T mc is used to later whether the time T b in FIG. 4 (B) were consistent with the midpoint of the actual exposure time (T 5 -T 1). And step 208
After that, the CPU 300 returns the sequence to step 206. Here, the conditional branch from step 207 to step 208 may be limited only once or may not be limited at all.

【0034】こうして検波出力FSが零点を横切った後
でZステージ20が位置+Z1 に達するまでは、ステッ
プ206、207、209のループが実行され、検波出
力FSのレベルがステップ205で設定された目標値D
S(+V1 )とほぼ等しくなると、CPU300はステ
ップ210でその時のタイマー301の計時値Tmeを読
み込んで記憶部302に格納する。その後CPU300
はステップ211で第1ショット目の露光動作の終了を
待つ。尚、読み込んだ計時値Tmeは、図4(B)中のZ
ステージ20の移動を終了時刻Tc をチェックするため
に使われる。
[0034] Thus detection output FS is in after having traversed zero until the Z stage 20 reaches the position + Z 1, is executed loop of steps 206,207,209, level of the detection output FS is set in step 205 Target value D
When the value becomes substantially equal to S (+ V 1 ), the CPU 300 reads the time value T me of the timer 301 at that time and stores it in the storage unit 302 at step 210. Then CPU 300
Waits for the end of the first shot exposure operation in step 211. The read time value T me is the Z time in FIG.
The movement of the stage 20 is used to check the end time Tc .

【0035】以上によって第1ショット目の露光が終了
すると、CPU300は図9のステップ212で、実時
間モニター306から実露光時間(T5 −T1 )を読み
込んで記憶部302へ格納する。そしてCPU300は
次のステップ213でシャッター40の駆動による露光
動作とZステージ20の移動制御との連動関係の誤差を
解析する。まずCPU300は第1ショット目の実露光
時間(T5 −T1 )からZステージ20の移動時間、す
なわち計時値Tmeと計時値(Te +T1 −T0 )との差
分の時間Tss’を差し引く。さらにCPU300は、実
露光時価(T5 −T1 )から時間Tss’を差し引いた時
間の1/2の値Te ' を求める。この時間Te ' は、誤
差がなければ図4(B)中の時間(Ta −T1 )と時間
(T5 −Tc )の夫々と等しくなるものである。しかし
ながら、特に第1ショット目に関して言えば、それら三
者の値、すなわち時間Te ' 、時間(T5 −Tc )、時
間(Ta −T1 )は互いに大きく異なったものになる可
能性が大きい。
When the exposure of the first shot is completed as described above, the CPU 300 reads the actual exposure time (T 5 −T 1 ) from the real time monitor 306 and stores it in the storage unit 302 at step 212 in FIG. Then, in the next step 213, the CPU 300 analyzes an error in the interlocking relationship between the exposure operation by driving the shutter 40 and the movement control of the Z stage 20. First, the CPU 300 starts moving the Z stage 20 from the actual exposure time (T 5 −T 1 ) of the first shot, that is, the time T ss of the difference between the clock value T me and the clock value (T e + T 1 −T 0 ). 'Subtract. Further CPU300 determines the actual exposure market (T 5 -T 1) from the time T ss 'the subtracted time 1/2 of T e'. If there is no error, the time T e ′ is equal to the time (T a −T 1 ) and the time (T 5 −T c ) in FIG. 4B. However, especially with respect to the first shot, the values of the three, namely, time T e ′, time (T 5 −T c ), and time (T a −T 1 ) may be significantly different from each other. Is big.

【0036】そこで本実施例では、時間Te’と時間
(T5−Tc)との誤差分ΔTe’を算出し、それが許
容量以上か否かを判断するようにする。ここで時間(T
5−Tc)は、Zステージ20が位置+Z1になったと
きにステップ210で読み込んだ計時値Tmeからシャ
ッター開放スタート時のラグタイム(T1−T0)を引
いた値を、実時間モニター306で読み取った実露光時
間(T5−T1)からさらに減算することによって求め
ることができる。そしてCPU300は、誤差分ΔT
e’が許容値以上であるときは、ステップ214におい
て修正有りと判断し、ステップ215で記憶部302内
のパラメータを修正する。具体的には第1ショット露光
前にセットしておいたZステージ20の移動スタートま
での時間(Te+T1−T0)を、誤差分ΔTe’で補
正した時間(Te+T1−T0−ΔTe’)に更新すれ
ばよい。
Therefore, in this embodiment, an error ΔTe ′ between the time Te ′ and the time (T5−Tc) is calculated, and it is determined whether or not the error ΔTe ′ is equal to or more than an allowable amount. Here time (T
5-Tc) is read by the real-time monitor 306 as a value obtained by subtracting the lag time (T1-T0) at the start of shutter release from the time value Tme read in step 210 when the Z stage 20 is at the position + Z1. It can be obtained by further subtracting from the actual exposure time (T5-T1). Then, the CPU 300 calculates the error ΔT
If e ′ is equal to or larger than the allowable value, it is determined that there is a correction in step 214, and the parameters in the storage unit 302 are corrected in step 215. Specifically, the time (Te + T1−T0) until the movement start of the Z stage 20 set before the first shot exposure is updated to the time (Te + T1−T0−ΔTe ′) corrected by the error ΔTe ′. I just need.

【0037】また別の修正方法としては、第1ショット
目の実露光時間(T5 −T1 )の1/2の時間と、先の
ステップ208で読み込んだ計時値Tmcからラグタイム
(T 1 −T0 )を引いた時間とがほぼ等しいか否かを判
断し、その誤差が許容値以上のときは、誤差分ΔTe '
として時間(Te +T1 −T0 )に補正を加えることも
考えられる。
As another correction method, the first shot
Actual exposure time of the eye (TFive-T1) Half of the time
Time value T read in step 208mcLag time from
(T 1-T0) Is equal to or less than
If the error is equal to or greater than the allowable value, the error ΔTe'
As time (Te+ T1-T0) Can be corrected
Conceivable.

【0038】次にCPU300は、ステップ216でウ
ェハW上の全ショットに対する露光動作が終了したか否
かを判断し、終了していないときは再び図8のステップ
200からのシーケンスを実行する。以上のステップ2
00〜216までの一連のシーケンスがウェハW上の各
ショット毎に繰り返され、第1ショット目よりは第2シ
ョット目、第2ショット目よりは第3ショット目…とい
う具合に、シャッター40の動作(ショット露光動作)
とZステージ20の移動との連動関係の正確さは高めら
れていく。すなわち、常に直前のショット露光時に学習
した連動状態を、後続のショット露光時の連動制御に反
映させるのである。
Next, in step 216, the CPU 300 determines whether or not the exposure operation for all shots on the wafer W has been completed. If not, the CPU 300 executes the sequence from step 200 in FIG. 8 again. Step 2 above
A series of sequences from 00 to 216 is repeated for each shot on the wafer W, the second shot from the first shot, the third shot from the second shot, and so on. (Shot exposure operation)
The accuracy of the interlocking relationship between the movement and the movement of the Z stage 20 is improved. That is, the interlocking state learned at the time of the immediately preceding shot exposure is always reflected in the interlocking control at the time of the subsequent shot exposure.

【0039】以上、本実施例では、連動関係の最適化を
図るために、シャッター動作とZステージの移動との時
間的なタイミングを解析するようにしたが、その他、図
5のような露光量の重み比率を解析して連動関係の最適
化を図ることもできる。またパラメータ修正も時間だけ
ではなく、予め設定されたZステージ20の移動速度V
sを微妙に変化させることも可能である。
As described above, in the present embodiment, the timing of the shutter operation and the movement of the Z stage is analyzed in order to optimize the interlocking relationship. The optimization of the interlocking relationship can be achieved by analyzing the weight ratio of. Also, the parameter correction is not limited to time, but also a predetermined moving speed V of the Z stage 20.
It is also possible to slightly change s.

【0040】さらに本実施例では、ウェハ表面がベスト
フォーカス面を横切る時間Tmcをモニターしているの
で、Zステージ20の速度ムラもある程度特定すること
ができ、それによって速度特性をコントロールするよう
なパラメータ修正も可能である。Zステージ20は、タ
イマー301の計時を基準に考えると、ラグタイム(T
1 −T0 )を時間TLとして、時間(Te +TL)の経
過後にスタートし、時間Tmcで零点を横切り、そして時
間Tmeで停止する。
Further, in this embodiment, the wafer surface is best.
Time T across the focus planemcMonitoring
Therefore, it is necessary to identify the speed unevenness of the Z stage 20 to some extent.
To control the speed characteristics
Various parameter corrections are also possible. Z stage 20
Considering the time of the immerser 301, the lag time (T
1-T0) As time TL and time (Te+ TL)
Start after a short time, time TmcCrosses the zero at
Interval TmeStop at

【0041】このため理想的には、(Te +TL+
me)/2=Tmcになるはずである。しかしながらZス
テージ20のスタート時の速度変化(立上り特性)と停
止時の速度変化(立下り特性)とに差があると、その対
称性が大きくくずれていることになる。そこでZステー
ジ20が零点を横切る時刻を中心として速度特性の対称
性を求め、対称性が悪いときはZステージ20の速度制
御を調整するようにすればよい。具体的には図7に示し
た帰還回路184による速度フィードバック量を、Zス
テージ20の移動開始点から停止点までの間で変化させ
るような指令CDを与えればよい。
Therefore, ideally, (T e + TL +
Tme ) / 2 = Tmc . However, if there is a difference between the speed change (rising characteristic) at the start of the Z stage 20 and the speed change (falling characteristic) at the time of stopping, the symmetry is greatly lost. Therefore, the symmetry of the speed characteristic may be obtained around the time when the Z stage 20 crosses the zero point, and when the symmetry is poor, the speed control of the Z stage 20 may be adjusted. Specifically, a command CD that changes the speed feedback amount by the feedback circuit 184 shown in FIG. 7 from the movement start point to the stop point of the Z stage 20 may be given.

【0042】ところで、上記の実施例では、ウェハWに
対する第1ショット目で得られる深度拡大効果は、必ず
しも安定しているとは言えない。そのため第1ショット
内のパターン解像が不十分になり、デバイスチップとし
て不良になることが起こり得る。そこで図10に示すよ
うに、ウェハW上に配列されるショット領域のうち、第
1ショット目は常にウェハWの周縁で一部欠けてしまう
ショットS11を露光するように指定するのである。欠け
ショットS11は本来デバイスチップとして機能しないも
のであり、この欠けショットS11に対する露光は一種の
ダミー露光である。尚、図10中の各正方形の中心を結
ぶ矢印は、XYステージ21によるステッピング方向を
表わしている。また、ウェハ周縁部のレジストも露光し
ておきたい場合は、周縁部に存在する全ての欠けショッ
トも露光するようにステッピングが行なわれる。そこで
パラメータの修正を欠けショットの露光時に行なうよう
にしてもよい。この場合、正常ショットを露光している
間はパラメータ修正を行なわず、連続して露光される正
常ショットの最後のショットで、図9中のステップ21
2〜215を実行してパラメータ修正を行なうことにな
る。
In the above embodiment, the effect of increasing the depth of the wafer W obtained at the first shot is not always stable. For this reason, the pattern resolution in the first shot becomes insufficient, and a failure as a device chip may occur. Therefore, as shown in FIG. 10, of the shot regions are arranged on the wafer W, the first shot is always to specify that the exposure shots S 11 that would missing part at the periphery of the wafer W. Chipped shot S 11 is one that does not originally function as a device chip, exposure to the chipped shot S 11 is a kind of dummy exposure. The arrow connecting the centers of the squares in FIG. 10 indicates the stepping direction by the XY stage 21. If it is desired to expose the resist at the peripheral portion of the wafer, stepping is performed so that all the missing shots at the peripheral portion are also exposed. Therefore, the correction of the parameter may be performed at the time of exposing the missing shot. In this case, the parameter correction is not performed while the normal shot is being exposed.
Steps 2 to 215 are executed to perform parameter correction.

【0043】尚、パラメータ修正はZステージ等の速度
や駆動タイミング以外に、シャッター40の開時間の調
整によっても可動である。その場合、シャッター全開時
のレチクルR上での照明光強度を変えることで、適正露
光量を得るための実露光時間(T5 −T1 )を変えるこ
とになる。一般にこの種の装置に使われている光源は水
銀放電灯であるため、照明光強度は放電灯への入力電力
を変化させることで調整できる。実露光時間(T5 −T
1 )を変えるパラメータ修正が有効な場合として、高感
度レジスト等が使われて、シャッターの全開時間が極め
て短くなる場合があげられる。このとき、Zステージ2
0の移動特性とシャッターの動作特性との連動関係がわ
ずかにずれると、Z位置±Z1 での露光量の重み比率の
バランスが大きく異なってしまうことがある。そこで放
電灯への入力電力をわずか(例えば10〜30%程度)
に低下させて、シャッターの全開時間を長くするように
すればよい。
The parameter can be modified by adjusting the opening time of the shutter 40 in addition to the speed and drive timing of the Z stage and the like. In this case, by changing the illumination light intensity on the reticle R when the shutter is fully opened, the actual exposure time (T 5 −T 1 ) for obtaining an appropriate exposure amount is changed. Generally, the light source used in this type of device is a mercury discharge lamp, so that the illumination light intensity can be adjusted by changing the input power to the discharge lamp. Actual exposure time (T 5 −T
As a case where the parameter correction for changing 1 ) is effective, there is a case where a highly sensitive resist or the like is used and the full opening time of the shutter becomes extremely short. At this time, Z stage 2
When interlocking relationship between the operating characteristics of the transfer characteristics and the shutter of 0 is shifted slightly, there is the balance of the weight ratio of the exposure amount in the Z position ± Z 1 is greatly different. Therefore, the input power to the discharge lamp is small (for example, about 10 to 30%).
And the full opening time of the shutter may be extended.

【0044】さらに上記実施例では、Zステージ20を
1回の露光動作中に光軸方向に移動すること、すなわち
投影レンズPLの最良結像面に対してウェハWの方を光
軸方向に移動させるようにしたが、ウェハWは固定して
おいて最良結像面の方を光軸方向に移動させてもよい。
具体的には図1に示した圧力調整器102への指令値S
12に、1回の露光動作中に一定量だけ変化するオフセッ
トを加えればよい。このようにすると、投影レンズPL
自体の焦点位置(レチクルRと共役な最良結像面の位
置)が微小量だけ変化するため、機械的な駆動を伴なう
ことなく先の実施例と同等の効果が得られる。ただし、
1回の露光動作中に加えるべき圧力オフセットの時間変
化特性は、図4(B)と同様の傾向になる。
Further, in the above embodiment, the Z stage 20 is moved in the optical axis direction during one exposure operation, that is, the wafer W is moved in the optical axis direction with respect to the best image forming plane of the projection lens PL. However, the wafer W may be fixed and the best imaging plane may be moved in the optical axis direction.
Specifically, the command value S to the pressure regulator 102 shown in FIG.
It is sufficient to add an offset that changes by a certain amount during one exposure operation. By doing so, the projection lens PL
Since the focal position of itself (the position of the best imaging plane conjugate with the reticle R) changes by a very small amount, the same effect as in the previous embodiment can be obtained without mechanical driving. However,
The time change characteristic of the pressure offset to be applied during one exposure operation has the same tendency as that of FIG.

【0045】また機械的な駆動方式として、レチクルR
を光軸方向へ移動させたり、投影レンズPL内のレンズ
素子を光軸方向に移動させたりすることもできる。特に
レチクルRを移動させる場合は、ウェハWを移動させる
ときの振り幅±Z1 に対して投影倍率(1/5、又は1
/10)の逆数の二乗倍(25倍、又は100倍)に拡
大されるため、機械的駆動制御が楽になるといった利点
がある。
As a mechanical driving method, a reticle R
Can be moved in the optical axis direction, or a lens element in the projection lens PL can be moved in the optical axis direction. Especially when moving the reticle R, a projection magnification (1/5 relative to the swing width ± Z 1 when moving the the wafer W, or 1
/ 10) is enlarged to the square (25 times or 100 times) of the reciprocal of / 10), so that there is an advantage that mechanical drive control becomes easy.

【0046】尚、本実施例では図4(A)、(B)に示
したように、実露光時間(T5 −T 1 )の中点(時刻T
b )に対して対称的な速度特性でZステージ20を移動
させたが、必ずしも実露光時間の中点でウェハ面がベス
トフォーカス面を横切るように設定しなくてもよい。そ
の場合、図5に示した露光量の重み比率は、Z位置の+
1 と−Z1 とで異なる大きさをとることになる。この
ような露光量の重み付けは、露光対象であるレジスト層
の厚み、レジスト層の層構造、下地の材料等によってオ
ペレータが適宜変えることに対応したものである。
In this embodiment, FIGS. 4 (A) and 4 (B)
As described above, the actual exposure time (TFive-T 1) Midpoint (time T
b) Moves Z stage 20 with symmetrical speed characteristics
However, the wafer surface is not necessarily at the midpoint of the actual exposure time.
It is not necessary to set so as to cross the focus plane. So
In the case of, the weight ratio of the exposure amount shown in FIG.
Z1And -Z1And will take different sizes. this
The weight of the exposure amount is determined by the resist layer to be exposed.
Thickness, resist layer structure, underlying material, etc.
This corresponds to the change of the perlator as appropriate.

【0047】また図4(A)に示したシャッター特性の
うち、開放動作時間(T2 −T1 )と閉成動作時間(T
5 −T4 )とが異なる場合は、Z位置+Z1 の各露光量
重みを等しく設定したとしても、実露光時間(T5 −T
1 )の中点とウェハ面がベストフォーカス面を横切るタ
イミングとは若干ずれることになる。特にシャッターの
全開時間(T4 −T2 )が比較的短くなるときには、そ
の傾向が顕著になる。
In the shutter characteristics shown in FIG. 4A, the opening operation time (T 2 −T 1 ) and the closing operation time (T
5− T 4 ) is different from the actual exposure time (T 5 −T 4 ) even if the respective exposure weights at the Z position + Z 1 are set equal.
1 ) The timing at which the middle point and the wafer surface cross the best focus surface slightly deviates. In particular, when the full opening time of the shutter (T 4 −T 2 ) is relatively short, the tendency becomes remarkable.

【0048】[0048]

【発明の効果】請求項1及び請求項2に記載の発明で
は、露光動作毎に、被露光部への露光量が適正露光量に
達するまで、パターンの像と被露光部との相対間隔を異
ならせて露光し、該露光の結果得られた該相対間隔の変
更に関連する情報に基づいて、以降の露光を制御するよ
う構成したので、各露光動作毎にほぼ安定した焦点深度
拡大効果を得ることができる。このため、同一感光基板
上に連続して露光する場合には、各ショット毎にほぼ安
定した焦点深度拡大効果を得ることができる。さらに、
露光用の照明光の強度が1枚の感光基板を露光していく
間にわずかに変動して1ショット当りの露光時間が変化
したとしても、それを考慮して、例えば本実施例に記載
の如く、露光動作やステージ動作などの制御用パラメー
タを最適に修正するようにすれば、投影光学系の光軸方
向の少なくとも2カ所のZ位置で得られる露光量の重み
の比率を一定に保った露光が可能になる。さらに本実施
例に記載の如く、1回の露光動作中にZステージを一方
向にしか移動させないようにすれば、従来よりもスルー
プットを向上させることもできる。
According to the first and second aspects of the present invention, the relative distance between the pattern image and the portion to be exposed is set for each exposure operation until the amount of exposure to the portion to be exposed reaches an appropriate amount of exposure. Exposure is performed differently, and the subsequent exposure is controlled based on the information related to the change of the relative interval obtained as a result of the exposure. Obtainable. Therefore, in the case of continuously exposing the same photosensitive substrate, it is possible to obtain an almost stable effect of increasing the depth of focus for each shot. further,
Even if the intensity of the illumination light for exposure slightly fluctuates while exposing one photosensitive substrate and the exposure time per one shot changes, for example, the exposure time described in the present embodiment is taken into consideration. As described above, by appropriately correcting the control parameters such as the exposure operation and the stage operation, the ratio of the weight of the exposure amount obtained at at least two Z positions in the optical axis direction of the projection optical system is kept constant. Exposure becomes possible. Furthermore, as described in this embodiment, if the Z stage is moved only in one direction during one exposure operation, the throughput can be improved as compared with the conventional case.

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

【図1】本発明の前提となる投影露光装置の構成を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus which is a premise of the present invention.

【図2】斜入射光式の焦点検出系とZステージの制御系
とを示すブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing an oblique incident light type focus detection system and a Z stage control system.

【図3】露光制御部と主制御部との構成を示す機能ブロ
ック図。
FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a configuration of an exposure control unit and a main control unit.

【図4】シャッター特性とZステージの移動特性とを示
すグラフ。
FIG. 4 is a graph showing shutter characteristics and Z stage movement characteristics.

【図5】光軸方向の露光量の重み比率の一例を示すグラ
フ。
FIG. 5 is a graph showing an example of a weight ratio of an exposure amount in an optical axis direction.

【図6】同期検波出力信号の波形を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a waveform of a synchronous detection output signal.

【図7】Zステージの駆動回路の構成を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a drive circuit of a Z stage.

【図8】動作例を示すフローチャート図。FIG. 8 is a flowchart showing an operation example.

【図9】動作例を示すフローチャート図。FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation example.

【図10】ウェハ上の露光順序を示すショット配列図。FIG. 10 is a shot array diagram showing an exposure order on a wafer.

【主要部分の符号の説明】[Description of Signs of Main Parts]

R レチクル W ウェハ PL 投影レンズ AX 光軸 FS 同期検波出力 18 Zステージ駆動部 20 Zステージ 40 シャッター 306 実露光時間モニター 302 データ記憶部 R Reticle W Wafer PL Projection lens AX Optical axis FS Synchronous detection output 18 Z stage drive unit 20 Z stage 40 Shutter 306 Actual exposure time monitor 302 Data storage unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/30 514A ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 21/30 514A

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 照明光で照明されたマスク上のパターン
の像を、第1被露光部上に露光する露光装置であって、 前記第1被露光部を露光する露光手段と、 前記照明光の光軸方向における前記パターンの像と前記
第1被露光部との相対間隔を変更する変更手段と、 前記変更手段により前記相対間隔を変更しながら前記第
1被露光部を、前記第1被露光部への露光量が適正露光
量に達するまで露光することにより得られる、前記相対
間隔の変更に関連する情報を獲得する獲得手段と前記獲
得手段により獲得された前記情報に基づいて、前記第1
被露光部とは異なる第2被露光部に対する前記露光手段
の露光動作及び前記変更手段による動作を制御する制御
手段と、を有することを特徴とする露光装置。
1. An exposure apparatus for exposing an image of a pattern on a mask illuminated by illumination light onto a first exposed portion, an exposure unit exposing the first exposed portion, and the illumination light Changing means for changing the relative interval between the image of the pattern and the first exposed portion in the optical axis direction of the first; and changing the relative interval by the changing means to the first exposed portion. Based on the information acquired by the acquisition unit and the information acquired by the acquisition unit, the acquisition unit acquires information related to the change in the relative interval, which is obtained by exposing the exposure unit to an exposure amount that reaches an appropriate exposure amount. 1
An exposure apparatus, comprising: a control unit that controls an exposure operation of the exposure unit and an operation of the changing unit on a second exposed portion different from the exposed portion.
【請求項2】 マスク上のパターンを照明光で照明し、
該パターンの像を第1被露光部上に露光する露光装置に
よる露光方法であって、 前記第1被露光部と前記パターンの像との間の前記照明
光の光軸方向における前記相対間隔を変更しながら、前
記第1被露光部への露光量が適正露光量に達するまで、
前記第1被露光部を露光し、 前記相対間隔の変更を伴う前記露光により得られる、前
記相対間隔の変更に関連する情報を獲得し、 前記獲得した情報に基づいて、前記第1被露光部とは異
なる第2被露光部に対する、前記第2被露光部と前記パ
ターンの像との間の前記照明光の光軸方向における相対
間隔の変更動作を伴う露光動作を制御することを特徴と
する露光方法。
2. A pattern on the mask is illuminated with illumination light.
An exposure method using an exposure apparatus that exposes an image of the pattern onto a first exposed portion, wherein the relative distance in the optical axis direction of the illumination light between the first exposed portion and the image of the pattern is While changing, until the exposure amount to the first exposed portion reaches the appropriate exposure amount,
Exposing the first exposed portion, acquiring information related to the change of the relative interval obtained by the exposure accompanied by the change of the relative interval, and acquiring the first exposed portion based on the acquired information. And controlling an exposure operation involving a change operation of a relative interval in the optical axis direction of the illumination light between the second exposed portion and the image of the pattern for a second exposed portion different from the second exposed portion. Exposure method.
【請求項3】 前記露光装置は、ステップアンドリピー
ト方式で露光することを特徴とする請求項1に記載の露
光装置、または請求項2に記載の露光方法。
3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus performs exposure by a step-and-repeat method.
【請求項4】 前記相対間隔の変更は、前記マスクと前
記被露光部との相対間隔を変更するステージにより行わ
れ、 前記ステージは、前記パターン像が前記被露光部上に露
光されている間に、前記光軸方向の一方向にのみ連続移
動することを特徴とする請求項1に記載の露光装置また
は請求項2に記載の露光方法。
4. The method according to claim 1, wherein the changing of the relative distance is performed by a stage that changes a relative distance between the mask and the exposed portion. 3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus moves continuously in only one direction of the optical axis.
【請求項5】 前記露光装置は、前記パターンの像を前
記被露光部上に投影する投影光学システムを含み、 前記ステージは、前記投影光学システムの最良結像面を
中心として前記光軸方向前後にそれぞれ所定量だけに離
れた第1位置及び第2位置へ移動可能であり、前記パタ
ーンの像が前記被露光部上に露光されている間には、前
記第1位置から前記最良結像面を通過して前記第2位置
へ移動することを特徴とする請求項4に記載の露光装置
または露光方法。
5. The exposure apparatus includes a projection optical system that projects an image of the pattern onto the exposed portion, wherein the stage is arranged in the optical axis direction with respect to a best imaging plane of the projection optical system. The best image forming surface is movable from the first position to the first position and the second position separated by a predetermined amount from each other while the pattern image is being exposed on the exposed portion. The exposure apparatus or the exposure method according to claim 4, wherein the exposure apparatus moves to the second position after passing through.
【請求項6】 前記パターンの像が前記被露光部上に露
光されている間に、前記相対間隔を変更することを特徴
とする請求項1に記載の露光装置、または請求項2に記
載の露光方法。
6. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the relative interval is changed while the image of the pattern is being exposed on the exposed portion. Exposure method.
【請求項7】 前記第2被露光部に対する露光制御は、
前記照明光を制御することを含むことを特徴とする請求
項1に記載の露光装置、または請求項2に記載の露光方
法。
7. An exposure control for the second exposed portion,
The exposure apparatus according to claim 1, further comprising controlling the illumination light, or the exposure method according to claim 2.
【請求項8】 前記露光制御は、前記照明光の光源を制
御することを含むことを特徴とする請求項7に記載の露
光装置または露光方法。
8. The exposure apparatus or the exposure method according to claim 7, wherein the exposure control includes controlling a light source of the illumination light.
【請求項9】 前記露光制御は、前記光源への入力電圧
を変化せしめることを特徴とする請求項8に記載の露光
装置または露光方法。
9. The exposure apparatus or method according to claim 8, wherein the exposure control changes an input voltage to the light source.
【請求項10】 前記照明光は連続光を含むことを特徴
とする請求項9に記載の露光装置または露光方法。
10. The exposure apparatus or method according to claim 9, wherein the illumination light includes continuous light.
【請求項11】 前記第1被露光部は、感光基板上の複
数のショット領域のうちの所定のショット領域を含み、 前記第2被露光部は、前記感光基板上の前記所定のショ
ット領域とは異なるショット領域を含むことを特徴とす
る請求項1に記載の露光装置、または請求項2に記載の
露光方法。
11. The first exposed portion includes a predetermined shot region among a plurality of shot regions on a photosensitive substrate, and the second exposed portion includes a predetermined shot region on the photosensitive substrate. 3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus includes different shot areas.
【請求項12】 前記第2被露光部は、前記第1被露光
部への露光後に行われる次の露光時に露光されることを
特徴とする請求項1に記載の露光装置、または請求項2
に記載の露光方法、または請求項11に記載の露光装置
または露光方法。
12. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the second exposed portion is exposed at a next exposure performed after the first exposed portion is exposed.
An exposure method according to claim 11, or an exposure apparatus or an exposure method according to claim 11.
【請求項13】 前記露光は、前記照明光の光路を開放
/閉鎖するシャッタにより行われ、 前記情報は、前記シャッタの動作と、前記相対間隔の変
更動作との連動関係を解析して獲得することを特徴とす
る請求項1に記載の露光装置、または請求項2に記載の
露光方法。
13. The exposure is performed by a shutter that opens / closes an optical path of the illumination light, and the information is obtained by analyzing an interlocking relationship between an operation of the shutter and an operation of changing the relative interval. The exposure apparatus according to claim 1, or the exposure method according to claim 2.
【請求項14】 前記解析は、 前記シャッタによる実露光時間、及び前記変更手段によ
る前記相対間隔の実変更時間とを計測し、 前記実露光時間及び前記実変更時間とに基づいて、前記
シャッタが露光を開始してから前記変更手段が前記相対
間隔の変更を開始するまでの第1期間と、該変更手段が
該相対間隔の変更を終了してから該シャッタが露光を終
了するまでの第2期間とを求め、その後該第1期間と該
第2期間との差分を求め、 前記差分が所定量以上か否かを判別することにより行わ
れることを特徴とする請求項13に記載の露光装置また
は露光方法。
14. The analysis includes measuring an actual exposure time by the shutter and an actual change time of the relative interval by the changing unit, and determining whether the shutter is based on the actual exposure time and the actual change time. A first period from the start of exposure to a time when the changing means starts changing the relative interval, and a second period from when the changing means ends the change of the relative interval to when the shutter ends the exposure. 15. The exposure apparatus according to claim 13, wherein the exposure is performed by determining a period, thereafter calculating a difference between the first period and the second period, and determining whether the difference is equal to or more than a predetermined amount. Or the exposure method.
【請求項15】 前記被露光部は感光基板を含み、 前記相対間隔の変更は、前記感光基板を載置して前記光
軸方向に移動せしめる基板ステージにより行われること
特徴とする請求項13に記載の露光装置または露光方
法。
15. The apparatus according to claim 13, wherein the exposed portion includes a photosensitive substrate, and the change of the relative distance is performed by a substrate stage on which the photosensitive substrate is placed and moved in the optical axis direction. The exposure apparatus or the exposure method as described in the above.
【請求項16】 前記第2被露光部に対する露光制御
は、前記解析結果に基づいて、前記基板ステージの移動
タイミングまたは移動速度のうちの少なくとも一方を制
御することを特徴とする請求項15に記載の露光装置ま
たは露光方法。
16. The exposure control for the second exposed portion, wherein at least one of a movement timing and a movement speed of the substrate stage is controlled based on the analysis result. Exposure apparatus or exposure method.
【請求項17】 前記第2被露光部に対する露光制御
は、前記基板ステージの動作条件を規定したパラメータ
を修正することを特徴とする請求項16に記載の露光装
置または露光方法。
17. The exposure apparatus or the exposure method according to claim 16, wherein the exposure control for the second exposed portion corrects a parameter defining an operating condition of the substrate stage.
【請求項18】 前記情報は、前記相対間隔の変更に伴
う前記被露光部への露光量の重み比率を解析して獲得す
ることを特徴とする請求項1に記載の露光装置、または
請求項2に記載の露光方法。
18. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the information is obtained by analyzing a weight ratio of an amount of exposure to the exposed portion due to a change in the relative interval. 3. The exposure method according to 2.
【請求項19】 前記露光は、前記照明光の光路を開放
/閉鎖するシャッタにより行われ、 前記第2被露光部に対する露光制御は、前記シャッタが
前記光路を開放する期間を調節することを含むことを特
徴とする請求項13に記載の露光装置または露光方法。
19. The exposure is performed by a shutter that opens / closes an optical path of the illumination light, and the exposure control for the second exposed portion includes adjusting a period during which the shutter opens the optical path. The exposure apparatus or the exposure method according to claim 13, wherein:
【請求項20】 前記第2被露光部に対する露光制御
は、前記シャッタが前記光路を開放中の、前記照明光の
前記マスク上での照明強度を制御することを特徴とする
請求項19に記載の露光装置または露光方法。
20. The exposure control according to claim 19, wherein the exposure control for the second exposed portion controls an illumination intensity of the illumination light on the mask while the shutter is opening the optical path. Exposure apparatus or exposure method.
【請求項21】 前記露光装置は、前記パターンを前記
被露光部上に投影する投影光学システムを含み、 前記相対間隔の変更は、前記投影光学システムの光学特
性を変化させることを含むことを特徴とする請求項1に
記載の露光装置または請求項2に記載の露光方法。
21. The exposure apparatus includes a projection optical system that projects the pattern onto the exposed portion, and the change in the relative distance includes changing an optical characteristic of the projection optical system. The exposure apparatus according to claim 1 or the exposure method according to claim 2.
【請求項22】 前記光学特性の変化は、前記投影光学
システム内の圧力を調節せしめるか、或いは、該投影光
学システム内のレンズ素子を前記光軸方向に移動せしめ
ることにより行われることを特徴とする請求項21に記
載の露光装置または露光方法。
22. The method according to claim 22, wherein the change of the optical characteristic is performed by adjusting a pressure in the projection optical system or by moving a lens element in the projection optical system in the optical axis direction. The exposure apparatus or the exposure method according to claim 21.
【請求項23】 請求項2または請求項3乃至請求項2
2のいずれか一項に記載の露光方法によりマイクロデバ
イスを作成する方法。
23. Claim 2 or Claims 3 and 2
3. A method for producing a micro device by the exposure method according to any one of 2.
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