JP3305058B2 - Exposure method and apparatus - Google Patents

Exposure method and apparatus

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JP3305058B2
JP3305058B2 JP22686893A JP22686893A JP3305058B2 JP 3305058 B2 JP3305058 B2 JP 3305058B2 JP 22686893 A JP22686893 A JP 22686893A JP 22686893 A JP22686893 A JP 22686893A JP 3305058 B2 JP3305058 B2 JP 3305058B2
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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、例えば半導体素子や液
晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に
使用される露光装置に関し、特に、オフ・アクシス方式
のアライメント系を備えた投影露光装置に適用して好適
なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus used for manufacturing, for example, a semiconductor element or a liquid crystal display element in a photolithography process, and more particularly to a projection exposure apparatus having an off-axis type alignment system. It is suitable to be applied to.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、フォトリソグラフィ工程において
は、微細パターンを高い解像度で感光性の基板(フォト
レジストが塗布された半導体ウエハやガラスプレート
等)上に転写する装置として、ステップ・アンド・リピ
ート方式の縮小投影型露光装置、所謂ステッパーが多用
されている。このようなステッパーには、感光性の基板
の露光対象とするショット領域の露光面の高さを計測す
る焦点位置検出系と、その基板の高さを投影光学系の結
像面に合わせ込むステージとよりなるオートフォーカス
機構が備えられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a photolithography process, a step-and-repeat method is used as an apparatus for transferring a fine pattern onto a photosensitive substrate (a semiconductor wafer or a glass plate coated with a photoresist, etc.) at a high resolution. The so-called stepper is widely used. Such a stepper includes a focus position detection system that measures the height of an exposure surface of a shot area to be exposed on a photosensitive substrate, and a stage that adjusts the height of the substrate to the image plane of the projection optical system. And an autofocus mechanism comprising:

【0003】従来の焦点位置検出系の一例は、その基板
上で投影光学系の露光フィールドの中央付近の計測点に
計測用パターン像を投影し、基板からの反射光により再
結像された計測用パターン像の位置から、その計測点で
の投影光学系の光軸方向の位置であるフォーカス位置
(高さ)を検出するものである。この場合、その1個の
計測点のフォーカス位置が合焦の対象となる。また、従
来の焦点位置検出系の他の例は、投影光学系の露光フィ
ールド内の中央付近及び周辺の複数点に計測用パターン
像を投影する多点型の検出系である。このような多点型
の検出系を使用する場合、露光フィールド内の複数点で
のフォーカス位置の計測結果を処理して得られた面のフ
ォーカス位置が、投影光学系の結像面の高さに合焦され
る。
One example of a conventional focus position detection system is to project a measurement pattern image on a substrate at a measurement point near the center of an exposure field of a projection optical system, and re-measure a measurement pattern image by reflected light from the substrate. The focus position (height), which is the position in the optical axis direction of the projection optical system at the measurement point, is detected from the position of the pattern image for use. In this case, the focus position of the one measurement point is the object to be focused. Another example of the conventional focus position detection system is a multi-point detection system that projects a measurement pattern image at a plurality of points near and at the center of an exposure field of a projection optical system. When such a multi-point detection system is used, the focus position of the surface obtained by processing the measurement results of the focus positions at a plurality of points in the exposure field is determined by the height of the imaging plane of the projection optical system. Focused on.

【0004】また、ステッパーにおいては、従来からフ
ォトマスク又はレチクル(以下、単に「マスク」と総称
する)に形成された回路パターンの投影像と、感光性の
基板上に既に形成されている回路パターンとの位置合わ
せを行う装置、即ちアライメント系が設けられている。
従来のアライメント系は、感光性の基板上に形成されて
いる位置合わせ用のマーク(更に場合によってはマスク
上の位置合わせ用のマークをも)の位置を検出するアラ
イメント光学系と、検出された位置に応じて基板の位置
決めを行うステージ系とより構成されている。そして、
アライメント光学系と焦点位置検出系とは完全に分離さ
れて構成されていた。
In a stepper, a projection image of a circuit pattern conventionally formed on a photomask or a reticle (hereinafter, simply referred to as a “mask”) and a circuit pattern already formed on a photosensitive substrate are used. , Ie, an alignment system is provided.
The conventional alignment system includes an alignment optical system that detects the position of an alignment mark formed on a photosensitive substrate (and, in some cases, an alignment mark on a mask), and an alignment optical system that detects the position of the alignment mark. It comprises a stage system for positioning the substrate in accordance with the position. And
The alignment optical system and the focus position detecting system are completely separated from each other.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子等の
パターンの微細化が進むにつれて、ステッパーの解像度
を向上するために投影光学系の開口数が大きくなる傾向
がある。しかしながら、投影光学系の開口数を大きくす
ることにより、結像面からの焦点ずれに対するマージン
である焦点深度は、開口数の2乗に反比例して小さくな
ることは周知の通りである。言い替えると、高開口数の
投影光学系を搭載したステッパーを用いる場合、僅かな
焦点ずれが生じても、微細パターンの解像度は著しく低
下することになる。
In recent years, as the pattern of a semiconductor element or the like has become finer, the numerical aperture of a projection optical system tends to increase in order to improve the resolution of a stepper. However, as is well known, by increasing the numerical aperture of the projection optical system, the depth of focus, which is the margin for defocus from the image plane, decreases in inverse proportion to the square of the numerical aperture. In other words, when a stepper equipped with a projection optical system having a high numerical aperture is used, even if a slight defocus occurs, the resolution of the fine pattern is significantly reduced.

【0006】これに関して、焦点位置検出系として、従
来の露光フィールドの中央付近のみのフォーカス位置を
検出する方式を採用した場合、露光フィールドの外周部
で焦点ずれが生じ易いという不都合がある。一方、焦点
位置検出系として従来の多点型の検出系を使用した場
合、全体の機構部が複雑化するという不都合がある。ま
た、近年の露光フィールドの拡大化と感光性の基板の大
型化とにより、露光フィールド内での基板の露光面の正
確な形状を求める必要性が高まっているが、その形状を
求めるための検出系の機構はできるだけ簡略化すること
が望まれている。
[0006] In this regard, if a conventional method of detecting a focus position only near the center of an exposure field is adopted as a focus position detection system, there is an inconvenience that a defocus easily occurs at an outer peripheral portion of the exposure field. On the other hand, when a conventional multi-point detection system is used as the focus position detection system, there is a disadvantage that the entire mechanism is complicated. Also, with the recent expansion of the exposure field and the enlargement of the photosensitive substrate, the necessity of finding the exact shape of the exposed surface of the substrate in the exposure field has increased. It is desired that the mechanism of the system be simplified as much as possible.

【0007】本発明は斯かる点に鑑み、簡略な構成で感
光性の基板上の広い面積の領域の凹凸の状態を正確に計
測できるようにすることを目的とする。
[0007] The present invention has been made in consideration of the point mow斯, and an object thereof is to allow accurate measurement of the state of the unevenness of the region of large area on a photosensitive substrate with a simple arrangement.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による露光装置
は、例えば図1及び図2に示すように、感光性の基板
(2)を保持して基板(2)を2次元平面内で位置決め
する基板ステージ(3)と、転写用のパターンが形成さ
れたマスク(1)を基板(2)側に露光光(IL)で照
明する照明光学系と、基板(2)上の位置合わせ用のマ
ーク(8)の座標を対物レンズ(9)を介して検出する
アライメント系(31,32,33)とを有し、位置合
わせ用のマーク(8)の座標に基づいて基板(2)の位
置決めを行って基板(2)上にマスク(1)のパターン
を露光する装置において、可干渉性の計測光ビーム(L
5)及び参照光ビーム(L6)を発生する光ビーム用光
源と、そのアライメント系の対物レンズ(9)を介して
基板(2)上に計測光ビーム(L5)を照射する照射光
学系(21,22,23)と、対物レンズ(9)を介し
て戻された計測光ビーム(L5)と参照光ビーム(L
6)との干渉光を光電変換して得られた信号より基板
(2)の計測光ビーム(L5)の照射点の高さを算出す
る信号処理手段(25)と、この信号処理手段で算出さ
れた高さに基づいて基板(2)の高さを調整する高さ調
整手段(3,6)とを設けたものである。
An exposure apparatus according to the present invention holds a photosensitive substrate (2) and positions the substrate (2) in a two-dimensional plane as shown in FIGS. 1 and 2, for example. A substrate stage (3), an illumination optical system for illuminating a mask (1) on which a transfer pattern is formed on a substrate (2) side with exposure light (IL), and a positioning mark on the substrate (2) An alignment system (31, 32, 33) for detecting the coordinates of (8) via the objective lens (9), and positioning the substrate (2) based on the coordinates of the alignment mark (8). In the apparatus for exposing the pattern of the mask (1) on the substrate (2), the coherent measurement light beam (L
5) a light beam source for generating a reference light beam (L6) and an irradiation optical system (21) for irradiating the measurement light beam (L5) onto the substrate (2) via the objective lens (9) of the alignment system. , 22, 23), the measurement light beam (L5) and the reference light beam (L5) returned via the objective lens (9).
6) a signal processing means (25) for calculating the height of the irradiation point of the measurement light beam (L5) on the substrate (2) from a signal obtained by photoelectrically converting the interference light with (6), and the signal processing means Height adjusting means (3, 6) for adjusting the height of the substrate (2) based on the determined height.

【0009】この場合、基板ステージ(3)の2次元平
面内での座標を計測する干渉計(4X)を設け、この干
渉計の光源(12)をその光ビーム用光源として兼用す
ることが望ましい。また、本発明による別の露光装置
は、感光性の基板(2)を保持してその基板を2次元平
面内で位置決めする基板ステージ(3)と、その基板ス
テージの2次元平面内での座標を計測する干渉計(4
X)と、転写用のパターンが形成されたマスク(1)を
その基板側に露光光で照明する照明光学系と、その基板
上の位置合わせ用のマーク(8)の座標を対物レンズ
(9)を介して検出するアライメント系(31,32,
33)とを有し、その位置合わせ用のマークの座標に基
づいてその基板の位置決めを行ってその基板上にそのマ
スクのパターンを露光する露光装置において、可干渉性
の計測用光ビーム及び参照光ビームを発生する光ビーム
用光源(12)と、その基板ステージに設けられてその
計測用光ビームを反射させる移動鏡(11X)と、その
参照光ビームを反射させる固定鏡(5X)とを備え、そ
の光ビーム用光源からのその計測用光ビームを用いてそ
の基板のその2次元平面に垂直なZ方向の高さを計測す
るものである。次に、本発明による露光方法は、マスク
(1)上に形成された転写用のパターンを感光性の基板
(2)に露光する露光方法において、その基板を2次元
平面内で位置決めする基板ステージ(3)のその2次元
平面内の座標を測定する工程と、その基板のその2次元
平面に垂直なZ方向の高さを計測する工程と、その基板
上の位置合わせ用のマーク(8)の座標を対物レンズ
(9)を介して検出する工程と、その位置合わせ用のマ
ークの座標に基づいてその基板の位置決めを行ってその
基板上にそのマスクのパターンを露光する工程とを備
え、その基板のその2次元平面に垂直なZ方向の高さを
計測する工程は、光ビーム用光源(12)からの可干渉
性の計測用光ビーム及び参照光ビームを発生する補助工
程と、その基板ステージに設けられた移動鏡(11X)
でその計測用光ビームを反射させる補助工程と、固定鏡
(5X)でその参照光ビームを反射させる補助工程とを
備え、このZ方向の高さを計測する工程では、その光ビ
ーム用光源からのその計測用光ビームを用いてそのZ方
向の高さを計測するものである。
In this case, it is desirable to provide an interferometer (4X) for measuring the coordinates of the substrate stage (3) in a two-dimensional plane, and to use the light source (12) of the interferometer as the light source for the light beam. . Another exposure apparatus according to the present invention
Holds the photosensitive substrate (2) and flattens the substrate two-dimensionally.
A substrate stage (3) to be positioned in the plane and the substrate stage
An interferometer (4) that measures the coordinates of a cottage in a two-dimensional plane
X) and a mask (1) on which a transfer pattern is formed.
An illumination optical system for illuminating the substrate side with exposure light, and the substrate
The coordinates of the alignment mark (8) above are
Alignment system (31, 32,
33), and based on the coordinates of the alignment mark.
Then, position the board and place it on the board.
Coherence in an exposure system that exposes mask patterns
Beam for generating the measurement light beam and the reference light beam
Light source (12) and the light source (12)
A moving mirror (11X) for reflecting a measurement light beam,
A fixed mirror (5X) for reflecting the reference light beam;
Using the measurement light beam from the light beam source
The height of the substrate in the Z direction perpendicular to its two-dimensional plane
Things. Next, the exposure method according to the present invention uses a mask
(1) The transfer pattern formed on the photosensitive substrate
In the exposure method for exposing (2), the substrate is two-dimensionally exposed.
Its two dimensions of the substrate stage (3) positioned in the plane
Measuring the coordinates in the plane and the two dimensions of the substrate
Measuring the height in the Z direction perpendicular to the plane, and the substrate
The coordinates of the alignment mark (8) above are
(9) a step of detecting the position and a mark for aligning the position.
Position the board based on the coordinates of the
Exposing the pattern of the mask on the substrate.
And the height of the substrate in the Z direction perpendicular to the two-dimensional plane.
The measuring step is the coherence from the light source (12) for the light beam.
Auxiliary work that generates a measurement light beam and a reference light beam
And a movable mirror (11X) provided on the substrate stage
An auxiliary process to reflect the measuring light beam with a fixed mirror
(5X) an auxiliary process of reflecting the reference light beam.
In the step of measuring the height in the Z direction,
Using the measuring light beam from the light source for the
The height of the direction is measured.

【0010】[0010]

【作用】斯かる本発明によれば、予め対物レンズ(9)
の下方で基板(2)の露光面を2次元的に走査して、こ
の2次元的な走査位置の座標に対して信号処理手段(2
5)で求められた高さをプロットすることにより、基板
(2)の露光面の全面での凹凸の状態を検出する。この
際、基板(2)の露光面の高さは干渉計方式で検出され
るため、その検出精度はきわめて高い。また、対物レン
ズ(9)がアライメント系と共通化されているため、構
成が簡略である。そして、その基板(2)の露光面の全
面の凹凸の状態により定められる所定のショット領域の
平均的な面のフォーカス位置を、高さ調整手段(3,
6)により所定の基準面(例えば投影露光装置であれ
ば、投影光学系の結像面)の高さに合わせ込むことによ
り、基板(2)上に高い解像度でマスクのパターンが露
光される。
According to the present invention, the objective lens (9)
Scans the exposure surface of the substrate (2) two-dimensionally below the substrate, and performs signal processing means (2
By plotting the height obtained in 5), the state of the unevenness on the entire exposed surface of the substrate (2) is detected. At this time, since the height of the exposure surface of the substrate (2) is detected by an interferometer method, the detection accuracy is extremely high. Further, since the objective lens (9) is shared with the alignment system, the configuration is simple. Then, the focus position of the average surface of the predetermined shot area determined by the state of the unevenness of the entire exposure surface of the substrate (2) is adjusted by the height adjustment means (3,
By adjusting the height to a predetermined reference plane (for example, in the case of a projection exposure apparatus, the image forming plane of a projection optical system) according to 6), the pattern of the mask is exposed on the substrate (2) with high resolution.

【0011】また、基板ステージ(3)の2次元平面内
での座標を計測する干渉計(4X)の光源(12)をそ
の光ビーム用光源として兼用することにより、全体の構
成が更に簡略化される。
Further, by using the light source (12) of the interferometer (4X) for measuring the coordinates of the substrate stage (3) in the two-dimensional plane as the light source for the light beam, the overall structure is further simplified. Is done.

【0012】[0012]

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例に
つき説明する。本実施例は、オフ・アクシス方式のアラ
イメントセンサーを備えた投影露光装置に本発明を適用
したものである。図1は本実施例の投影露光装置の要部
の構成を簡略化して示し、この図1において、図示省略
された照明光学系からの露光光ILは、マスク1のパタ
ーン領域PA内の回路パターンをほぼ均一な照度で照明
する。そのパターン領域PA内の回路パターンの像は、
投影光学系PLを介して、フォトレジスト等の感光材が
塗布された基板としてのプレート2上の所定のショット
領域SAに投影露光される。このプレート2は、投影光
学系PLの光軸に垂直なXY平面内で移動自在な基板ス
テージ3上に保持されている。また、基板ステージ3に
は、プレート2の投影光学系PLの光軸方向であるZ方
向の位置を調整するZステージ、及びプレート2の露光
面の傾斜角を調整するレベリングステージ等も含まれて
いる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a projection exposure apparatus having an off-axis type alignment sensor. FIG. 1 shows a simplified configuration of a main part of the projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, exposure light IL from an illumination optical system (not shown) Is illuminated with substantially uniform illuminance. The image of the circuit pattern in the pattern area PA is
Through a projection optical system PL, a predetermined shot area SA on a plate 2 as a substrate on which a photosensitive material such as a photoresist is applied is projected and exposed. The plate 2 is held on a substrate stage 3 that is movable in an XY plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL. The substrate stage 3 also includes a Z stage for adjusting the position of the plate 2 in the Z direction which is the optical axis direction of the projection optical system PL, a leveling stage for adjusting the inclination angle of the exposure surface of the plate 2, and the like. I have.

【0013】基板ステージ3のX方向の側面方向に、X
軸用のレーザ干渉式測定器(以下、「干渉計」と呼ぶ)
4X及び参照鏡5Xが配置されている。参照鏡5Xは実
際には投影光学系PLのX方向の側面部に固定されてい
るが、説明の便宜上図1では参照鏡5Xを投影光学系P
Lから離して表示している。同様に、基板ステージ3の
Y方向の側面方向に、Y軸用の干渉計4Y及び参照鏡5
Yが配置されている。参照鏡5Yは実際には投影光学系
PLのY方向の側面部に固定されている。尚、参照鏡5
X,5Yは固定されていれば良いため、必ずしも投影光
学系PLに対して固定されなくても良い。この場合、基
板ステージ3のX方向及びY方向の座標位置は、それぞ
れ干渉計4X及び4Yにより測定される。X方向の座標
位置、及びY方向の座標位置の情報は並行に制御部6に
供給され、制御部6は供給された座標位置に基づいてス
テージ駆動部7を介して、基板ステージ3をX方向及び
Y方向に移動させる。
In the lateral direction of the substrate stage 3 in the X direction, X
Laser interferometer for shaft (hereinafter referred to as "interferometer")
4X and reference mirror 5X are arranged. The reference mirror 5X is actually fixed to a side surface of the projection optical system PL in the X direction, but for convenience of explanation, the reference mirror 5X is connected to the projection optical system P in FIG.
L is displayed apart from L. Similarly, the Y-axis interferometer 4Y and the reference mirror 5
Y is arranged. The reference mirror 5Y is actually fixed to a side surface of the projection optical system PL in the Y direction. In addition, the reference mirror 5
Since X and 5Y only need to be fixed, they need not necessarily be fixed to the projection optical system PL. In this case, the coordinate positions of the substrate stage 3 in the X and Y directions are measured by the interferometers 4X and 4Y, respectively. Information on the coordinate position in the X direction and the coordinate position in the Y direction is supplied to the control unit 6 in parallel, and the control unit 6 moves the substrate stage 3 in the X direction via the stage driving unit 7 based on the supplied coordinate positions. And in the Y direction.

【0014】また、図1において、投影光学系PLの側
面に対物レンズ9を配し、この対物レンズ9の上方にア
ライメント・フォーカスユニット10を配置する。アラ
イメント・フォーカスユニット10は、後述のようにプ
レート2上のアライメントマークの位置検出と、プレー
ト2のZ方向の位置(フォーカス位置)の検出との2つ
の機構を実行するユニットである。実際には、対物レン
ズ9及びアライメント・フォーカスユニット10は複数
組設けるが、図1では簡単のため1組のみを図示してい
る。但し、フォーカス位置計測のスループットが低下し
てもよい場合には、アライメント・フォーカスユニット
10は1個だけでよく、他の対物レンズ(不図示)の上
方に設けるユニットは、通常のアライメントのみを行う
ためのアライメント光学系でよい。
In FIG. 1, an objective lens 9 is disposed on a side surface of the projection optical system PL, and an alignment / focus unit 10 is disposed above the objective lens 9. The alignment / focus unit 10 is a unit that executes two mechanisms of detecting the position of an alignment mark on the plate 2 and detecting the position (focus position) of the plate 2 in the Z direction, as described later. Actually, a plurality of sets of the objective lens 9 and the alignment / focus unit 10 are provided, but FIG. 1 shows only one set for simplicity. However, if the throughput of the focus position measurement may be reduced, only one alignment / focus unit 10 is required, and a unit provided above another objective lens (not shown) performs only normal alignment. Alignment optical system may be used.

【0015】対物レンズ9の下方のプレート2上に、Y
方向に所定ピッチで配列された凹凸のドットパターンよ
りなるアライメントマーク8が形成されている。本例の
アライメント・フォーカスユニット10はそのアライメ
ントマーク8のX方向の位置を検出することができる。
また、X方向に所定ピッチで配列されたドットパターン
よりなるアライメントマーク(不図示)もプレート2上
に形成されているが、このようなアライメントマークの
Y方向の位置も、アライメント・フォーカスユニット1
0(又は単なるアライメント光学系)によって検出され
る。なお、アライメントマークとしては、十字形、L字
形又は2次元格子状等の凹凸パターンよりなる2次元マ
ークを使用してもよい。この場合、それら十字形又はL
字形のパターンは、巨視的に見て十字形又はL字形であ
れば良く、ドット等の集合で形成されていても良い。
On the plate 2 below the objective lens 9, Y
An alignment mark 8 composed of a dot pattern of concavities and convexities arranged at a predetermined pitch in the direction is formed. The alignment / focus unit 10 of this embodiment can detect the position of the alignment mark 8 in the X direction.
An alignment mark (not shown) formed of a dot pattern arranged at a predetermined pitch in the X direction is also formed on the plate 2. The position of such an alignment mark in the Y direction is also determined by the alignment / focus unit 1.
0 (or simply an alignment optical system). In addition, as the alignment mark, a two-dimensional mark formed of a concavo-convex pattern such as a cross, an L-shape, or a two-dimensional lattice may be used. In this case, those crosses or L
The character-shaped pattern may be macroscopically a cross shape or an L-shape, and may be formed of a set of dots or the like.

【0016】図2は、図1中の干渉計4X及びアライメ
ント・フォーカスユニット10の詳細な構成を図1のY
方向に見た状態を示し、この図2において、図2の紙面
に垂直な偏光成分をS偏光、図2の紙面に平行な偏光成
分をP偏光と呼ぶ。図2中の干渉計4Xにおいて、レー
ザ光源12からハーフプリズム13に対して、S偏光の
レーザビームと、P偏光のレーザビームとが1:1の割
合で混じったレーザビームLが射出される。レーザビー
ムLの波長は、例えばHe−Neレーザの波長(633
nm)であり、プレート2上のフォトレジストに対して
非感光性の波長帯である。更に、レーザビームL中のS
偏光の成分とP偏光の成分とは周波数が僅かに異なって
いる。レーザ光源12としては、ゼーマンレーザ光源等
が使用される。
FIG. 2 shows a detailed configuration of the interferometer 4X and the alignment / focus unit 10 in FIG.
In FIG. 2, a polarization component perpendicular to the plane of FIG. 2 is called S-polarized light, and a polarization component parallel to the plane of FIG. 2 is called P-polarized light. In the interferometer 4X in FIG. 2, a laser beam L in which an S-polarized laser beam and a P-polarized laser beam are mixed at a ratio of 1: 1 is emitted from the laser light source 12 to the half prism 13. The wavelength of the laser beam L is, for example, the wavelength of a He—Ne laser (633).
nm), which is a wavelength band insensitive to the photoresist on the plate 2. Further, S in the laser beam L
The polarization component and the P-polarization component have slightly different frequencies. As the laser light source 12, a Zeeman laser light source or the like is used.

【0017】ハーフプリズム13を透過したレーザビー
ムL1にはS偏光成分とP偏光成分とが1:1で混じっ
ており、レーザビームL1は偏光ビームスプリッター1
4によりS偏光の参照ビームとP偏光の計測ビームとに
分離される。偏光ビームスプリッター14を透過したP
偏光の計測ビームは、1/4波長板15Aを介して基板
ステージ3に固定された移動鏡11Xに向かい、移動鏡
11Xで反射された計測ビームは、1/4波長板15を
経てS偏光成分として偏光ビームスプリッター14で反
射される。一方、レーザビームL1の内、偏光ビームス
プリッター14で反射されたS偏光の参照ビームは、1
/4波長板15B及びミラー16を介して投影光学系P
L(図1参照)に固定された参照鏡5Xに向かい、参照
鏡5Xで反射された参照ビームは、ミラー16及び1/
4波長板15Bを経てP偏光成分として偏光ビームスプ
リッター14を透過する。
The laser beam L1 transmitted through the half prism 13 has an S-polarized component and a P-polarized component mixed at a ratio of 1: 1.
4 separates into an S-polarized reference beam and a P-polarized measurement beam. P transmitted through the polarizing beam splitter 14
The measurement beam of polarized light is directed to the movable mirror 11X fixed to the substrate stage 3 via the quarter-wave plate 15A, and the measurement beam reflected by the movable mirror 11X passes through the quarter-wave plate 15 to have the S-polarized component. Is reflected by the polarization beam splitter 14. On the other hand, of the laser beam L1, the S-polarized reference beam reflected by the polarization beam splitter 14 is 1
Projection optical system P via 波長 wavelength plate 15B and mirror 16
L (see FIG. 1), the reference beam 5X is fixed to the reference mirror 5X.
The light passes through the polarization beam splitter 14 through the four-wavelength plate 15B as a P-polarized light component.

【0018】偏光ビームスプリッター14から射出され
た計測ビーム及び参照ビームは、アナライザ17により
可干渉の状態で混合されて光電検出器18Aで光電変換
され、光電検出器18Aからは参照鏡5Xと移動鏡11
Xとの相対変位により周波数変調されたビート信号SX
が出力され、ビート信号SXは積算回路18Bに供給さ
れる。積算回路18Bには、レーザビームLから分離し
たレーザビームの内のP偏光成分とS偏光成分との干渉
光を光電変換して得られる参照ビート信号(不図示)も
供給され、積算回路18Bは、ビート信号SXと参照ビ
ート信号との周波数の差分を所定周期で積算することに
より、基板ステージ3のX方向の座標を求めて図1の制
御部6に供給する。
The measurement beam and the reference beam emitted from the polarizing beam splitter 14 are mixed in a coherent state by the analyzer 17 and photoelectrically converted by the photoelectric detector 18A. The reference mirror 5X and the moving mirror are transmitted from the photoelectric detector 18A. 11
Beat signal SX frequency-modulated by relative displacement with X
Is output, and the beat signal SX is supplied to the integrating circuit 18B. A reference beat signal (not shown) obtained by photoelectrically converting interference light between a P-polarized component and an S-polarized component of the laser beam separated from the laser beam L is also supplied to the integrating circuit 18B. By integrating the difference between the frequency of the beat signal SX and the frequency of the reference beat signal at a predetermined cycle, the coordinates of the substrate stage 3 in the X direction are obtained and supplied to the control unit 6 in FIG.

【0019】即ち、図2の干渉計4Xは、ヘテロダイン
方式の干渉計であり、このヘテロダイン方式では移動鏡
11Xにより反射された計測ビームの周波数が、ドップ
ラ効果によって移動速度に比例して変化することを利用
するものである。ヘテロダイン方式の干渉計は、干渉光
の強度の平均値やコントラストの変化には無関係に変位
を安定して測定できるのが最大の特徴で、レーザビーム
Lの平均波長をλとして、ヘテロダイン方式の基本的な
測定分解能はλ/2と言われている。勿論、内挿回路を
使用することにより、λ/2以下の測定分解能も得られ
る。
That is, the interferometer 4X of FIG. 2 is a heterodyne type interferometer. In this heterodyne type, the frequency of the measurement beam reflected by the movable mirror 11X changes in proportion to the moving speed due to the Doppler effect. Is used. The most distinctive feature of the heterodyne interferometer is that the displacement can be measured stably regardless of the average value of the interference light intensity and the change in contrast. The typical measurement resolution is said to be λ / 2. Of course, by using the interpolation circuit, a measurement resolution of λ / 2 or less can be obtained.

【0020】次に、干渉計4X内のハーフプリズム13
で反射されたレーザビームL2にも、P偏光成分とS偏
光成分とが1:1で含まれており、レーザビームL2は
アライメント・フォーカスユニット10内の偏光ビーム
スプリッター19に入射する。アライメント・フォーカ
スユニット10において、レーザビームL2の内で偏光
ビームスプリッター19により反射されたS偏光のレー
ザビームL3は、ミラー(三角プリズムでも可)20で
反射されてハーフプリズム21に入射する。
Next, the half prism 13 in the interferometer 4X
The P-polarized light component and the S-polarized light component are also included in the laser beam L2 reflected at 1: 1. The laser beam L2 enters the polarization beam splitter 19 in the alignment / focus unit 10. In the alignment / focus unit 10, the S-polarized laser beam L3 reflected by the polarization beam splitter 19 in the laser beam L2 is reflected by a mirror (or a triangular prism) 20 and enters the half prism 21.

【0021】ハーフプリズム21を透過した参照ビーム
L6は基準固定鏡24で反射されてハーフプリズム21
に戻り、ハーフプリズム21で更に反射された参照ビー
ムL6は干渉計ユニット25に入射する。一方、ハーフ
プリズム21にて反射された計測ビームL5(S偏光)
はリレーレンズ22を経て偏光ビームスプリッター23
にて全部が反射されて、対物レンズ9に向かい、対物レ
ンズ9から射出された計測ビームL5は、プレート2上
に所定の大きさのスポットとして照射される。
The reference beam L6 transmitted through the half prism 21 is reflected by the reference fixed mirror 24 and
The reference beam L6 further reflected by the half prism 21 enters the interferometer unit 25. On the other hand, the measurement beam L5 (S-polarized light) reflected by the half prism 21
Is a polarization beam splitter 23 via a relay lens 22
Are reflected at the target lens 9 toward the objective lens 9, and the measurement beam L5 emitted from the objective lens 9 is irradiated on the plate 2 as a spot of a predetermined size.

【0022】プレート2から反射された計測ビームL5
は、対物レンズ9を介して偏光ビームスプリッター23
に戻るが、計測ビームL5はS偏光のままであるため全
部が偏光ビームスプリッター23で反射される。偏光ビ
ームスプリッター23で反射されて戻された計測ビーム
L5は、リレーレンズ22を経てハーフプリズム21に
戻り、ハーフプリズム21を透過した部分が干渉計ユニ
ット25に入射する。
The measurement beam L5 reflected from the plate 2
Is a polarizing beam splitter 23 via the objective lens 9.
However, since the measurement beam L5 remains S-polarized light, the entire measurement beam L5 is reflected by the polarization beam splitter 23. The measurement beam L5 reflected and returned by the polarization beam splitter 23 returns to the half prism 21 via the relay lens 22, and a portion transmitted through the half prism 21 enters the interferometer unit 25.

【0023】干渉計ユニット25に入射した参照ビーム
L6及び計測ビームL5の干渉光は、干渉計ユニット2
5内の光電検出器により光電変換される。この際に、光
電検出器は例えば2個設けられ、互いに位相が90°異
なる光電変換信号を出力する。この2相の光電変換信号
をアップダウンカウンタにより積算計数することによ
り、プレート2の計測ビームL5の照射点のZ方向の高
さ(フォーカス位置)が例えばλ/m(mは所定の整
数)の分解能で計測され、この計測値も図1の制御部6
に供給される。即ち、アライメント・フォーカスユニッ
ト10内の干渉計はホモダイン方式でプレート2のフォ
ーカス位置を検出する。
The interference light of the reference beam L6 and the measurement beam L5 incident on the interferometer unit 25 is
The photoelectric conversion is performed by the photoelectric detector in 5. At this time, for example, two photoelectric detectors are provided and output photoelectric conversion signals whose phases are different from each other by 90 °. The two-phase photoelectric conversion signals are integrated and counted by an up / down counter, so that the height (focus position) of the irradiation point of the measurement beam L5 on the plate 2 in the Z direction is, for example, λ / m (m is a predetermined integer). It is measured with the resolution, and this measured value is
Supplied to That is, the interferometer in the alignment / focus unit 10 detects the focus position of the plate 2 by the homodyne method.

【0024】また、図2において、入射したレーザビー
ムL2の内で、偏光ビームスプリッター19を透過した
P偏光のレーザビームL4は、ミラー26、ミラー2
7、及びミラー28で反射された後、シリンドリカルレ
ンズ29により集光されて図2の紙面に垂直な方向に伸
びたビームが形成される。そして、再び発散したレーザ
ビームL4は、ハーフミラー30にて反射され、リレー
レンズ31を経て偏光ビームスプリッター23に入射す
る。レーザビームL4はP偏光であるため偏光ビームス
プリッター23を透過して、対物レンズ9にてプレート
2上に線状のビームスポットとして集束される。
In FIG. 2, of the incident laser beam L2, the P-polarized laser beam L4 transmitted through the polarization beam splitter 19
After being reflected by the mirror 7 and the mirror 28, the beam is condensed by the cylindrical lens 29 to form a beam extending in the direction perpendicular to the plane of FIG. Then, the diverged laser beam L4 is reflected by the half mirror 30 and enters the polarization beam splitter 23 via the relay lens 31. Since the laser beam L4 is P-polarized light, it passes through the polarization beam splitter 23 and is focused on the plate 2 by the objective lens 9 as a linear beam spot.

【0025】図3は、アライメントマーク8とレーザビ
ームL4及びL5との関係を示し、Y方向に配列された
ドットパターンよりなるアライメントマーク8の近くに
レーザビームL4が線状のビームスポットとして照射さ
れ、高さ計測用のレーザビームL5は円形のビームスポ
ットとして照射されている。この状態で、図1の制御部
6が、ステージ駆動部7を介して基板ステージ3をX方
向に微動させると、図3において、レーザビームL4の
線状のビームスポットがアライメントマーク8上を横切
るときに、0次回折光(反射光)と共に、Y方向への各
次数の回折光が発生する。そこで、例えば±1次回折光
の強度が最大になるときの基板ステージ3のX座標をア
ライメントマーク8のX座標として検出する。
FIG. 3 shows the relationship between the alignment mark 8 and the laser beams L4 and L5. The laser beam L4 is irradiated as a linear beam spot near the alignment mark 8 composed of dot patterns arranged in the Y direction. The laser beam L5 for height measurement is irradiated as a circular beam spot. In this state, when the control unit 6 in FIG. 1 finely moves the substrate stage 3 in the X direction via the stage driving unit 7, the linear beam spot of the laser beam L4 crosses over the alignment mark 8 in FIG. Sometimes, along with the zero-order diffracted light (reflected light), diffracted light of each order in the Y direction is generated. Therefore, for example, the X coordinate of the substrate stage 3 when the intensity of the ± 1st-order diffracted light is maximized is detected as the X coordinate of the alignment mark 8.

【0026】図2に戻り、レーザビームL4の照射によ
りアライメントマーク8から発生する回折光や散乱光
は、対物レンズ9を介して、偏光ビームスプリッター2
3に戻るが、偏光状態はP偏光であるため全部が偏光ビ
ームスプリッター23を透過する。そして、偏光ビーム
スプリッター23を透過した光は、リレーレンズ31を
経てハーフミラー30に入射し、ハーフミラー30を透
過した光が、リレーレンズ32により光電検出器33の
受光面上に集光される。光電検出器33の受光面には、
例えばプレート2での直接の反射光(0次回折光)を遮
光するための空間フィルターが設けられており、リレー
レンズ31及び32により、対物レンズ9の瞳面(フー
リエ変換面)が光電検出器33の受光面にリレーされ
る。
Returning to FIG. 2, the diffracted light and the scattered light generated from the alignment mark 8 by the irradiation of the laser beam L 4 are transmitted through the objective lens 9 to the polarization beam splitter 2.
Returning to No. 3, since the polarization state is P-polarized light, all the light passes through the polarization beam splitter 23. The light transmitted through the polarization beam splitter 23 is incident on the half mirror 30 via the relay lens 31, and the light transmitted through the half mirror 30 is collected on the light receiving surface of the photoelectric detector 33 by the relay lens 32. . On the light receiving surface of the photoelectric detector 33,
For example, a spatial filter is provided to block direct reflected light (0th-order diffracted light) from the plate 2. The relay lenses 31 and 32 change the pupil plane (Fourier transform plane) of the objective lens 9 into a photoelectric detector 33. Is relayed to the light-receiving surface.

【0027】その光電検出器33の光電変換信号も図1
の制御部6に供給され、制御部6は光電検出器33から
の出力信号のピーク値を検出することで、アライメント
マーク8のX方向の座標を求める。また、X方向に伸び
たドットパターンよりなるアライメントマークのY方向
の座標を検出するには、図2のアライメント・フォーカ
スユニット10においてシリンドリカルレンズ29を略
90°回転することにより、プレート2上でのレーザビ
ームL4の線状のビームスポットの伸長方向を略90°
回転した状態で、基板ステージ3をY方向に微動させつ
つ検出すれば良い。また、レーザビームL4を十字状の
ビームスポットとしてプレート2上に照射するようにし
て、基板ステージ3を順次X方向及びY方向に微動して
アライメントマークの座標を検出しても良い。
The photoelectric conversion signal of the photoelectric detector 33 is also shown in FIG.
Of the alignment mark 8 in the X direction by detecting the peak value of the output signal from the photoelectric detector 33. In order to detect the coordinates in the Y direction of an alignment mark formed of a dot pattern extending in the X direction, the cylindrical lens 29 is rotated by approximately 90 ° in the alignment / focus unit 10 in FIG. The extension direction of the linear beam spot of the laser beam L4 is approximately 90 °
What is necessary is just to detect while rotating the substrate stage 3 in the Y direction in the rotated state. Alternatively, the coordinates of the alignment mark may be detected by irradiating the substrate 2 with the laser beam L4 as a cross-shaped beam spot on the plate 2 so as to sequentially finely move the substrate stage 3 in the X and Y directions.

【0028】次に、本例の全体の動作の一例につき説明
する。この場合、図1において、プレート2上にはショ
ット領域に対応してアライメントマークが多数規則的に
形成されているものとする。このとき、プレート2をレ
チクル1のパターン像の露光時と同じように基板ステー
ジ3上に吸着保持した状態で、プレート2をY方向に所
定ピッチで細分化し、基板ステージ3を駆動することに
より、細分化された部分を順次対物レンズ9の下方でX
方向に走査する。この際に、図2の干渉計ユニット25
からのZ方向の位置の計測値、及び光電検出器33の光
電変換信号を図1の制御部6で処理することにより、プ
レート2の露光面の全面のZ方向の位置の分布、及びプ
レート2上の各アライメントマークのX座標が計測され
る。
Next, an example of the entire operation of this embodiment will be described. In this case, in FIG. 1, it is assumed that a large number of alignment marks are regularly formed on the plate 2 corresponding to the shot areas. At this time, the plate 2 is subdivided at a predetermined pitch in the Y direction while the plate 2 is suction-held on the substrate stage 3 in the same manner as when the pattern image of the reticle 1 is exposed, and the substrate stage 3 is driven. The subdivided portions are sequentially placed below the objective lens 9 by X
Scan in the direction. At this time, the interferometer unit 25 of FIG.
1 and the photoelectric conversion signal of the photoelectric detector 33 are processed by the control unit 6 in FIG. 1 to obtain the distribution of the position in the Z direction over the entire exposed surface of the plate 2 and the plate 2 The X coordinate of each upper alignment mark is measured.

【0029】その後、例えば図2のシリンドリカルレン
ズ29を90°回転したアライメント・フォーカスユニ
ット10を使用するか、又は通常のY方向への座標検出
用の別のアライメント光学系を使用して、プレート2の
全面を順次Y方向に走査することにより、プレート2上
の各アライメントマークのY座標が計測される。このよ
うに計測されたアライメントマークの座標に基づいて、
プレート2上の各ショット領域を順次投影光学系PLの
露光フィールド内の露光位置に設定して露光を行う。
Thereafter, for example, the alignment / focus unit 10 in which the cylindrical lens 29 of FIG. 2 is rotated by 90 ° is used, or another alignment optical system for detecting coordinates in the normal Y direction is used. Are sequentially scanned in the Y direction, the Y coordinate of each alignment mark on the plate 2 is measured. Based on the coordinates of the alignment mark measured in this way,
Exposure is performed by sequentially setting each shot area on the plate 2 to an exposure position in an exposure field of the projection optical system PL.

【0030】また、本例では、プレート2の全面のZ方
向の高さの分布(フォーカス位置の分布)が求められて
いる。図4は、本例のアライメント・フォーカスユニッ
ト10によって計測されるプレート2の表面のZ方向の
高さの分布の一例を示し、図5は、表面が完全に平坦な
プレート2の表面のZ方向の高さの分布を示す。例えば
図4において、プレート2の各ショット領域のフォーカ
ス位置の分布を平面で近似することにより、各ショット
領域の平均的な面を求める。そして、各ショット領域へ
の露光を行う際に、各ショット領域の平均的な面を投影
光学系PLの結像面に合わせ込む、即ちフォーカス位置
及び傾斜角をその結像面に合わせることにより、各ショ
ット領域への投影像の解像度が全面で良好になる。ま
た、各ショット領域の面積が大型化して、大面積の露光
を行う場合でも、その大面積のショット領域の全面のフ
ォーカス位置の分布が計測されているため、容易にその
平均的な面を結像面に合わせ込むことができる。
In this embodiment, the distribution of the height of the entire surface of the plate 2 in the Z direction (the distribution of the focus position) is obtained. FIG. 4 shows an example of the distribution of the height of the surface of the plate 2 in the Z direction measured by the alignment / focus unit 10 of the present embodiment, and FIG. 5 shows the distribution of the height of the surface of the plate 2 which is completely flat in the Z direction. Shows the height distribution of For example, in FIG. 4, an average plane of each shot area is obtained by approximating the distribution of focus positions of each shot area of the plate 2 with a plane. Then, when performing exposure to each shot area, by adjusting the average plane of each shot area to the imaging plane of the projection optical system PL, that is, by adjusting the focus position and the inclination angle to the imaging plane, The resolution of the projected image on each shot area is improved over the entire surface. Further, even when the area of each shot area is enlarged and large area exposure is performed, the distribution of focus positions over the entire area of the large area shot area is measured, so that the average plane can be easily formed. It can be adjusted to the image plane.

【0031】このように本例によれば、アライメントマ
ークの座標計測の際に、プレート2の全面のフォーカス
位置の計測が行われ、プレート2上の各ショット領域へ
の露光の際には従来のAFセンサーによる焦点位置の計
測を行う必要がないため、スループットが改善される。
しかも、図2に示すように、アライメント光学系とプレ
ート2のフォーカス位置検出系とで対物レンズ9が共通
化されているため、光学系が簡略である。また、干渉計
4X内のレーザ光源12で発生されたレーザビームの一
部が、アライメント光学系用のレーザビームL4及びプ
レート2のフォーカス位置検出系用のレーザビームL3
として使用されているため、光源の個数が少なく、全体
の構成がより簡略化されている。
As described above, according to this embodiment, the focus position of the entire surface of the plate 2 is measured at the time of measuring the coordinates of the alignment mark, and at the time of exposure to each shot area on the plate 2, Since it is not necessary to measure the focal position by the AF sensor, the throughput is improved.
Further, as shown in FIG. 2, the objective lens 9 is shared by the alignment optical system and the focus position detection system of the plate 2, so that the optical system is simplified. A part of the laser beam generated by the laser light source 12 in the interferometer 4X is changed to a laser beam L4 for the alignment optical system and a laser beam L3 for the focus position detection system of the plate 2.
, The number of light sources is small, and the overall configuration is further simplified.

【0032】なお、上述実施例においては図2の偏光ビ
ームスプリッター19によって反射されたレーザビーム
L3をプレート2のZ方向の変位の測定用に、偏光ビー
ムスプリッター19を透過したレーザビームL4をアラ
イメント光学系用としているが、レーザビームの偏光状
態に応じて種々の変形が可能である。例えば、アライメ
ント・フォーカスユニット10内の干渉計ユニット25
はホモダイン方式であるが、その干渉計ユニット25を
ヘテロダイン方式とすることもできる。
In the embodiment described above, the laser beam L3 reflected by the polarization beam splitter 19 shown in FIG. 2 is used for measuring the displacement of the plate 2 in the Z direction. Although it is used for the system, various modifications are possible according to the polarization state of the laser beam. For example, the interferometer unit 25 in the alignment / focus unit 10
Is a homodyne system, but the interferometer unit 25 may be a heterodyne system.

【0033】また、図1では1個のアライメント・フォ
ーカスユニット10でプレート2の全面のフォーカス位
置の分布を計測しているが、対物レンズ9以外の対物レ
ンズと組み合わせたアライメント・フォーカスユニット
(不図示)を用いて、複数組で並列にプレート2上のフ
ォーカス位置の分布を計測することにより、計測時間が
短縮されスループットが向上する。
In FIG. 1, the distribution of the focus position on the entire surface of the plate 2 is measured by one alignment / focus unit 10. However, an alignment / focus unit (not shown) combined with an objective lens other than the objective lens 9 is used. By measuring the distribution of the focus position on the plate 2 in parallel by using a plurality of sets, the measurement time is shortened and the throughput is improved.

【0034】また、図2では回折光や散乱光を検出する
手段として光電検出器33が使用されているが、アライ
メントマーク8の画像をCCDカメラ等の撮像素子で撮
像し、画像処理方式でアライメントマーク8の位置を検
出するようにしても良い。また、本発明は投影光学系を
使用しないプロキシミティ方式の露光装置で、感光性の
基板の面状態を調整する場合にも同様に適用される。こ
のように本発明は上述実施例に限定されず、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。
In FIG. 2, a photoelectric detector 33 is used as a means for detecting diffracted light or scattered light. However, an image of the alignment mark 8 is picked up by an image pickup device such as a CCD camera and aligned by an image processing method. The position of the mark 8 may be detected. The present invention is also applied to a proximity type exposure apparatus that does not use a projection optical system and adjusts the surface state of a photosensitive substrate. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、アライメント系の対物
レンズを感光性の基板の高さ分布を計測するための干渉
計の対物レンズと共通化しているため、簡単な構成で基
板をその対物レンズの下方で走査するだけで、基板上の
広い面積の領域の凹凸の状態を正確に計測できる利点が
ある。そして、検出された凹凸(焦点ずれ)の状態に応
じて、高さ調整手段を介してその基板表面の高さを変え
ることにより、露光領域内の基板の平坦度の違いによっ
て焦点ずれが大きい領域を最小にすることができ、転写
精度を向上することができる。特に、液晶表示素子用の
プレート等で大面積のパターンを露光するような場合に
本発明は特に有効である。
According to the present invention, the objective lens of the alignment system is shared with the objective lens of the interferometer for measuring the height distribution of the photosensitive substrate. There is an advantage that the state of unevenness of a large area region on the substrate can be accurately measured only by scanning below the lens. Then, by changing the height of the substrate surface via the height adjusting means in accordance with the detected state of unevenness (defocus), an area where defocus is large due to a difference in flatness of the substrate in the exposure area. Can be minimized, and transfer accuracy can be improved. In particular, the present invention is particularly effective when a large area pattern is exposed using a plate for a liquid crystal display device or the like.

【0036】また、座標計測用の干渉計と光源を共有す
ることにより、全体の構成を更に簡略化できる。
Further, by sharing the light source with the coordinate measuring interferometer, the overall configuration can be further simplified.

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

【図1】本発明による露光装置の一実施例の概略の構成
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an embodiment of an exposure apparatus according to the present invention.

【図2】図1中の干渉計4X及びアライメント・フォー
カスユニット10の構成を示す一部を切り欠いた側面図
である。
FIG. 2 is a partially cutaway side view showing the configurations of an interferometer 4X and an alignment / focus unit 10 in FIG.

【図3】実施例においてアライメントマーク8とその近
くに照射されるレーザビームのビームスポットとの関係
を示す拡大平面図である。
FIG. 3 is an enlarged plan view showing a relationship between an alignment mark 8 and a beam spot of a laser beam irradiated near the alignment mark 8 in the embodiment.

【図4】実施例で計測されるプレート2の表面の高さ分
布の一例を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of a height distribution of the surface of the plate 2 measured in the embodiment.

【図5】プレート2の表面の理想的な(変形していな
い)面状態を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an ideal (non-deformed) surface state of the surface of the plate 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レチクル PL 投影光学系 2 プレート 3 基板ステージ 4X,4Y 干渉計 6 制御部 8 アライメントマーク 9 対物レンズ 10 アライメント・フォーカスユニット 12 レーザ光源 13,21 ハーフプリズム 14,19,23 偏光ビームスプリッター 24 基準固定鏡 25 干渉計ユニット 29 シリンドリカルレンズ 33 光電検出器 Reference Signs List 1 reticle PL projection optical system 2 plate 3 substrate stage 4X, 4Y interferometer 6 control unit 8 alignment mark 9 objective lens 10 alignment / focus unit 12 laser light source 13, 21, half prism 14, 19, 23 polarization beam splitter 24 reference fixed mirror 25 Interferometer unit 29 Cylindrical lens 33 Photoelectric detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−86430(JP,A) 特開 平1−161832(JP,A) 特開 平4−328407(JP,A) 特開 平5−21318(JP,A) 特開 平6−260393(JP,A) 特開 平4−53220(JP,A) 特開 平3−4103(JP,A) 特開 昭62−150721(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 9/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-86430 (JP, A) JP-A-1-161183 (JP, A) JP-A-4-328407 (JP, A) JP-A-5- JP-A-6-260393 (JP, A) JP-A-4-53220 (JP, A) JP-A-3-4103 (JP, A) JP-A-62-150721 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 9/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 感光性の基板を保持して前記基板を2次
元平面内で位置決めする基板ステージと、転写用のパタ
ーンが形成されたマスクを前記基板側に露光光で照明す
る照明光学系と、前記基板上の位置合わせ用のマークの
座標を対物レンズを介して検出するアライメント系とを
有し、前記位置合わせ用のマークの座標に基づいて前記
基板の位置決めを行って前記基板上に前記マスクのパタ
ーンを露光する露光装置において、 可干渉性の計測用光ビーム及び参照光ビームを発生する
光ビーム用光源と、 前記アライメント系の対物レンズを介して前記基板上に
前記計測用光ビームを照射する照射光学系と、 前記対物レンズを介して戻された前記計測用光ビームと
前記参照光ビームとの干渉光を光電変換して得られた信
号より前記基板の前記計測用光ビームの照射点の高さを
算出する信号処理手段と、 該信号処理手段で算出された高さに基づいて前記基板の
高さを調整する高さ調整手段とを設けたことを特徴とす
る露光装置。
1. A substrate stage for holding a photosensitive substrate and positioning the substrate in a two-dimensional plane, and an illumination optical system for illuminating a mask on which a transfer pattern is formed with exposure light on the substrate side. An alignment system that detects the coordinates of the alignment marks on the substrate via an objective lens, and performs positioning of the substrate based on the coordinates of the alignment marks, and An exposure apparatus for exposing a pattern of a mask, comprising: a light beam light source for generating a coherent measurement light beam and a reference light beam; and the measurement light beam on the substrate via an objective lens of the alignment system. An irradiation optical system for irradiation; and the measurement of the substrate based on a signal obtained by photoelectrically converting interference light between the measurement light beam and the reference light beam returned via the objective lens. Signal processing means for calculating the height of the irradiation point of the light beam, and height adjustment means for adjusting the height of the substrate based on the height calculated by the signal processing means, Exposure equipment.
【請求項2】 前記基板ステージの2次元平面内での座
標を計測する干渉計を設け、該干渉計の光源を前記光ビ
ーム用光源として兼用することを特徴とする請求項1記
載の露光装置。
2. An exposure apparatus according to claim 1, wherein an interferometer for measuring coordinates of the substrate stage in a two-dimensional plane is provided, and a light source of the interferometer is also used as the light beam light source. .
【請求項3】 感光性の基板を保持して前記基板を2次
元平面内で位置決めする基板ステージと、前記基板ステ
ージの2次元平面内での座標を計測する干渉計と、転写
用のパターンが形成されたマスクを前記基板側に露光光
で照明する照明光学系と、前記基板上の位置合わせ用の
マークの座標を対物レンズを介して検出するアライメン
ト系とを有し、前記位置合わせ用のマークの座標に基づ
いて前記基板の位置決めを行って前記基板上に前記マス
クのパターンを露光する露光装置において、 可干渉性の計測用光ビーム及び参照光ビームを発生する
光ビーム用光源と、 前記基板ステージに設けられて前記計測用光ビームを反
射させる移動鏡と、 前記参照光ビームを反射させる固定鏡とを備え、 前記光ビーム用光源からの前記計測用光ビームを用いて
前記基板の前記2次元平面に垂直なZ方向の高さを計測
することを特徴とする露光装置。
3. A substrate stage for holding a photosensitive substrate and positioning the substrate in a two-dimensional plane, an interferometer for measuring coordinates of the substrate stage in a two-dimensional plane, and a transfer pattern. An illumination optical system that illuminates the formed mask on the substrate side with exposure light, and an alignment system that detects the coordinates of alignment marks on the substrate via an objective lens, and includes an alignment system for the alignment. An exposure apparatus that positions the substrate based on the coordinates of a mark to expose the pattern of the mask on the substrate; a light beam light source that generates a coherent measurement light beam and a reference light beam; A movable mirror provided on the substrate stage and reflecting the measurement light beam; and a fixed mirror reflecting the reference light beam, and using the measurement light beam from the light beam light source. An exposure apparatus for measuring a height of the substrate in a Z direction perpendicular to the two-dimensional plane.
【請求項4】 マスク上に形成された転写用のパターン
を感光性の基板に露光する露光方法において、 前記基板を2次元平面内で位置決めする基板ステージの
前記2次元平面内の座標を測定する工程と、 前記基板の前記2次元平面に垂直なZ方向の高さを計測
する工程と、 前記基板上の位置合わせ用のマークの座標を対物レンズ
を介して検出する工程と、 前記位置合わせ用のマークの座標に基づいて前記基板の
位置決めを行って前記基板上に前記マスクのパターンを
露光する工程とを備え、 前記基板の前記2次元平面に垂直なZ方向の高さを計測
する工程は、光ビーム用光源からの可干渉性の計測用光
ビーム及び参照光ビームを発生する補助工程と、 前記基板ステージに設けられた移動鏡で前記計測用光ビ
ームを反射させる補助工程と、 固定鏡で前記参照光ビームを反射させる補助工程とを備
え、 該Z方向の高さを計測する工程では、前記光ビーム用光
源からの前記計測用光ビームを用いて前記Z方向の高さ
を計測することを特徴とする露光方法。
4. An exposure method for exposing a transfer pattern formed on a mask to a photosensitive substrate, wherein coordinates in the two-dimensional plane of a substrate stage for positioning the substrate in the two-dimensional plane are measured. A step of measuring a height of the substrate in a Z direction perpendicular to the two-dimensional plane; a step of detecting a coordinate of an alignment mark on the substrate via an objective lens; Positioning the substrate based on the coordinates of the mark to expose the pattern of the mask on the substrate, and measuring the height of the substrate in the Z direction perpendicular to the two-dimensional plane. An auxiliary step of generating a coherent measurement light beam and a reference light beam from a light beam light source; and an auxiliary step of reflecting the measurement light beam by a movable mirror provided on the substrate stage. And an auxiliary step of reflecting the reference light beam with a constant mirror. In the step of measuring the height in the Z direction, the height in the Z direction is measured using the measurement light beam from the light beam light source. An exposure method characterized by measuring.
【請求項5】 前記Z方向の高さを計測する工程は、前
記基板ステージの前記2次元平面内の座標を測定する工
程を実行する際に行われることを特徴とする請求項4記
載の露光方法。
Step of measuring 5. A height of the Z direction, the exposure according to claim 4, characterized in that it is performed in performing the step of measuring the coordinates of said two-dimensional plane of the substrate stage Method.
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