JP3316833B2 - Scanning exposure method, surface position setting device, scanning type exposure device, and device manufacturing method using the method - Google Patents

Scanning exposure method, surface position setting device, scanning type exposure device, and device manufacturing method using the method

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    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
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    • 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、例えばオートフォーカ
ス機構又はオートレベリング機構を備えたスリットスキ
ャン露光方式の投影露光装置に使用して好適な走査露光
方法に関する。更に本発明は、そのような走査露光方法
を実施する際に使用できる面位置設定装置及び走査型露
光装置、並びにその走査露光方法を使用するデバイス製
造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention is, for example, autofocus
Use in a projection exposure apparatus of the slit scanning exposure scheme with a scan mechanism or auto-leveling mechanism suitable scanning exposure
About the method . Further, the present invention relates to such a scanning exposure method.
Position setting device and scanning dew
Optical device and device using the scanning exposure method
Construction method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気
ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フ
ォトマスク又はレチクル(以下、「レチクル」と総称す
る)のパターンを感光材が塗布された基板(ウエハ、ガ
ラスプレート等)上に転写する投影露光装置が使用され
ている。従来の投影露光装置としては、ウエハの各ショ
ット領域を順次投影光学系の露光フィールド内に移動さ
せて、各ショット領域に順次レチクルのパターン像を露
光するというステップ・アンド・リピート方式の縮小投
影型露光装置(ステッパー)が多く使用されていた。
2. Description of the Related Art When a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head, or the like is manufactured by a photolithography process, a pattern of a photomask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as a "reticle") is coated with a photosensitive material. A projection exposure apparatus for transferring onto a wafer (a wafer, a glass plate, or the like) is used. As a conventional projection exposure apparatus, a step-and-repeat reduction projection type in which each shot area of a wafer is sequentially moved into an exposure field of a projection optical system and a pattern image of a reticle is sequentially exposed on each shot area. An exposure apparatus (stepper) has been frequently used.

【0003】図20は従来のステッパーの要部を示し、
この図20において、図示省略された照明光学系からの
露光光ELのもとで、レチクル51上のパターンの像が
投影光学系52を介してフォトレジストが塗布されたウ
エハ53上の各ショット領域に投影露光される。ウエハ
53は、Zレベリングステージ54上に保持され、Zレ
ベリングステージ54はウエハ側XYステージ55の上
に載置されている。ウエハ側XYステージ55は、投影
光学系52の光軸AX1に垂直な平面(XY平面)内で
ウエハ53の位置決めを行い、Zレベリングステージ5
4は、ウエハ53の露光面のフォーカス位置(光軸AX
1に平行な方向の位置)及びその露光面の傾斜角を指定
された状態に設定する。
FIG. 20 shows a main part of a conventional stepper.
In FIG. 20, under the exposure light EL from the illumination optical system (not shown), the image of the pattern on the reticle 51 is transferred to each shot area on the wafer 53 on which the photoresist is applied via the projection optical system 52. Is projected and exposed. The wafer 53 is held on a Z-leveling stage 54, and the Z-leveling stage 54 is mounted on a wafer-side XY stage 55. The wafer-side XY stage 55 positions the wafer 53 in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis AX1 of the projection optical system 52, and the Z-leveling stage 5
4 is a focus position on the exposure surface of the wafer 53 (optical axis AX
(The position in the direction parallel to 1) and the tilt angle of the exposure surface are set to the designated state.

【0004】また、Zレベリングステージ54上に、移
動鏡56が固定されている。外部のレーザ干渉計57か
らのレーザビームがその移動鏡56で反射され、ウエハ
側XYステージ55のX座標及びY座標がレーザ干渉計
57により常時検出され、これらX座標及びY座標が主
制御系58に供給されている。主制御系58は、駆動装
置59を介してウエハ側XYステージ55及びZレベリ
ングステージ54の動作を制御することにより、ステッ
プ・アンド・リピート方式でウエハ53上の各ショット
領域に順次レチクル51のパターン像を露光する。
A movable mirror 56 is fixed on the Z leveling stage 54. The laser beam from the external laser interferometer 57 is reflected by the movable mirror 56, and the X and Y coordinates of the wafer-side XY stage 55 are constantly detected by the laser interferometer 57, and the X and Y coordinates are determined by the main control system. 58. The main control system 58 controls the operations of the wafer-side XY stage 55 and the Z-leveling stage 54 via the driving device 59, so that the pattern of the reticle 51 is sequentially transferred to each shot area on the wafer 53 in a step-and-repeat manner. Expose the image.

【0005】この際、レチクル51上のパターン形成面
(レチクル面)とウエハ53の露光面とは投影光学系5
2に関して共役になっている必要があるが、投影倍率が
高く、焦点深度が大きい為にレチクル面はあまり変動し
ない。そこで、従来は一般に、斜め入射型の多点のフォ
ーカス位置検出系によってウエハ53の露光面が投影光
学系52の像面に焦点深度の範囲内で合致しているかど
うか(合焦しているかどうか)のみを検出し、ウエハ5
3の露光面のフォーカス位置及び傾斜角の制御を行って
いた。
[0005] At this time, the pattern forming surface (reticle surface) on the reticle 51 and the exposure surface of the wafer 53 correspond to the projection optical system 5.
However, the reticle surface does not change much because the projection magnification is high and the depth of focus is large. Therefore, conventionally, in general, it is determined whether or not the exposure surface of the wafer 53 matches the image plane of the projection optical system 52 within the range of the depth of focus by an oblique incidence type multi-point focus position detection system (whether or not the image is focused). ) Is detected and wafer 5 is detected.
The control of the focus position and the inclination angle of the exposure surface of No. 3 was performed.

【0006】従来の多点のフォーカス位置検出系におい
て、露光光ELとは異なりウエハ53上のフォトレジス
トを感光させない照明光が、図示省略された照明光源か
ら光ファイバ束60を介して導かれている。光ファイバ
束60から射出された照明光は、集光レンズ61を経て
パターン形成板62を照明する。パターン形成板62を
透過した照明光は、レンズ63、ミラー64及び照射対
物レンズ65を経てウエハ53の露光面に投影され、ウ
エハ53の露光面にはパターン形成板62上のパターン
の像が光軸AX1に対して斜めに投影結像される。ウエ
ハ53で反射された照明光は、集光対物レンズ66、回
転方向振動板67及び結像レンズ68を経て受光器69
に受光面に再投影され、受光器69の受光面には、パタ
ーン形成板62上のパターンの像が再結像される。この
場合、主制御系58は加振装置70を介して回転方向振
動板67に後述のような振動を与え、受光器69の多数
の受光素子からの検出信号が信号処理装置71に供給さ
れ、信号処理装置71は、各検出信号を加振装置70の
駆動信号で同期検波して得た多数のフォーカス信号を主
制御系58に供給する。
In the conventional multi-point focus position detecting system, unlike the exposure light EL, illumination light that does not expose the photoresist on the wafer 53 is guided from an illumination light source (not shown) via an optical fiber bundle 60. I have. The illumination light emitted from the optical fiber bundle 60 illuminates the pattern forming plate 62 via the condenser lens 61. The illumination light transmitted through the pattern forming plate 62 is projected on an exposure surface of the wafer 53 through a lens 63, a mirror 64, and an irradiation objective lens 65, and an image of the pattern on the pattern forming plate 62 is projected on the exposure surface of the wafer 53. The projection image is formed obliquely to the axis AX1. The illumination light reflected by the wafer 53 passes through a condensing objective lens 66, a rotation direction vibration plate 67 and an imaging lens 68, and
The image of the pattern on the pattern forming plate 62 is re-imaged on the light receiving surface of the light receiver 69. In this case, the main control system 58 gives a vibration as described below to the rotation direction vibration plate 67 via the vibration device 70, and detection signals from many light receiving elements of the light receiver 69 are supplied to the signal processing device 71, The signal processing device 71 supplies to the main control system 58 a number of focus signals obtained by synchronously detecting each of the detection signals with the drive signal of the vibration device 70.

【0007】図21(b)は、パターン形成板62上に
形成された開口パターンを示し、この図21(b)に示
すように、パターン形成板62上には十字状に9個のス
リット状の開口パターン72−1〜72−9が設けられ
ている。それらの開口パターン72−1〜72−9はウ
エハ53の露光面に対してX軸及びY軸に対して45°
で交差する方向から照射されるため、ウエハ53の露光
面上の投影光学系52の露光フィールド内での、それら
開口パターン72−1〜72−9の各投影像AF1〜A
F9は図21(a)に示すような配置になる。図21
(a)において、投影光学系52の円形の照明視野に内
接して最大露光フィールド74が形成され、最大露光フ
ィールド74内の中央部及び2個の対角線上の計測点A
F1〜AF9にそれぞれスリット状の開口パターンの投
影像が投影されている。
FIG. 21B shows an opening pattern formed on the pattern forming plate 62. As shown in FIG. 21B, nine slits are formed on the pattern forming plate 62 in a cross shape. Opening patterns 72-1 to 72-9 are provided. The opening patterns 72-1 to 72-9 are at 45 ° with respect to the X-axis and the Y-axis with respect to the exposure surface of the wafer 53.
, The projection images AF1 to AF9 of the aperture patterns 72-1 to 72-9 in the exposure field of the projection optical system 52 on the exposure surface of the wafer 53.
F9 is arranged as shown in FIG. FIG.
6A, a maximum exposure field 74 is formed inscribed in the circular illumination field of the projection optical system 52, and a central portion in the maximum exposure field 74 and measurement points A on two diagonal lines.
The projection images of the slit-shaped opening patterns are projected on F1 to AF9, respectively.

【0008】図21(c)は、受光器69の受光面の様
子を示し、この図21(c)に示すように、受光器69
の受光面には十字型に9個の受光素子75−1〜75−
9が配置され、各受光素子75−1〜75−9の上には
スリット状の開口を有する遮光板(図示省略)が配置さ
れている。そして、図21(a)の各計測点AF1〜A
F9上の像がそれぞれ受光器69の各受光素子75−1
〜75−9の上に再結像されている。この場合、図20
のウエハ53の露光面(ウエハ面)で反射された照明光
は、集光対物レンズ66の瞳位置に存在すると共に図2
0の紙面にほぼ垂直な軸の回りに振動(回転振動)する
回転方向振動板67に反射されるため、図21(c)に
示すように、受光器69上では各受光素子75−1〜7
5−9上に再結像される投影像の位置がスリット状の開
口の幅方向であるRD方向に振動する。
FIG. 21 (c) shows the state of the light receiving surface of the light receiver 69. As shown in FIG.
Nine light receiving elements 75-1 to 75-
9 are arranged, and a light shielding plate (not shown) having a slit-shaped opening is arranged on each of the light receiving elements 75-1 to 75-9. Then, each measurement point AF1 to A in FIG.
The images on F9 are the respective light receiving elements 75-1 of the light receiver 69.
Re-imaged on ~ 75-9. In this case, FIG.
Illumination light reflected on the exposure surface (wafer surface) of the wafer 53 is present at the pupil position of the converging objective lens 66 and is shown in FIG.
Since the light is reflected by the rotation direction vibration plate 67 that vibrates (rotates) about an axis substantially perpendicular to the paper surface of FIG. 7
The position of the projection image re-imaged on 5-9 oscillates in the RD direction, which is the width direction of the slit-shaped opening.

【0009】また、図21(a)の各計測点AF1〜A
F9上のスリット状の開口の像は、投影光学系52の光
軸に対して斜めに投影されているため、ウエハ53の露
光面のフォーカス位置が変化すると、それら投影像の受
光器69上での再結像位置はRD方向に変化する。従っ
て、信号処理装置71内で、各受光素子75−1〜75
−9の検出信号をそれぞれ回転方向振動板67の加振信
号で同期検波することで、計測点AF1〜AF9のフォ
ーカス位置にそれぞれ対応する9個のフォーカス信号が
得られる。そして、9個のフォーカス位置から、露光フ
ィールド74の平均的な面の傾斜角及びその平均的な面
のフォーカス位置が求められて主制御系58に供給さ
れ、主制御系58は、駆動装置59及びZレベリングス
テージ54を介してウエハ53の当該ショット領域のフ
ォーカス位置及び傾斜角(レベリング角)を所定の値に
設定する。このようにして、ステッパーにおいては、ウ
エハ53の各ショット領域においてフォーカス位置及び
傾斜角が投影光学系52の像面に合わせ込まれた状態
で、それぞれレチクル51のパターン像が露光されてい
た。
Further, each of the measurement points AF1 to AF1 in FIG.
Since the image of the slit-shaped opening on F9 is projected obliquely with respect to the optical axis of the projection optical system 52, when the focus position on the exposure surface of the wafer 53 changes, these projected images are received on the light receiver 69. Changes in the RD direction. Therefore, in the signal processing device 71, each of the light receiving elements 75-1 to 75-1
By performing synchronous detection of the −9 detection signal with the excitation signal of the rotation direction diaphragm 67, nine focus signals respectively corresponding to the focus positions of the measurement points AF1 to AF9 are obtained. Then, from the nine focus positions, the average inclination angle of the surface of the exposure field 74 and the average focus position of the surface are obtained and supplied to the main control system 58. The main control system 58 Then, the focus position and the inclination angle (leveling angle) of the shot area of the wafer 53 are set to predetermined values via the Z leveling stage 54. In this way, in the stepper, the pattern image of the reticle 51 is exposed in each shot area of the wafer 53 in a state where the focus position and the tilt angle are adjusted to the image plane of the projection optical system 52.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体素子等に
おいてはパターンが微細化しているため、投影光学系の
解像力を高めることが求められている。解像力を高める
ための手法には、露光光の波長の短波長化、又は投影光
学系の開口数の増大等の手法があるが、何れの手法を用
いる場合でも、従来例と同じ程度の露光フィールドを確
保しようとすると、露光フィールドの全面で結像性能
(ディストーション、像面湾曲等)を所定の精度に維持
することが困難になってきている。そこで現在見直され
ているのが、所謂スリットスキャン露光方式の投影露光
装置である。
In recent years, in semiconductor devices and the like, patterns have been miniaturized, so that it is required to increase the resolution of a projection optical system. Techniques for increasing the resolving power include shortening the wavelength of exposure light or increasing the numerical aperture of the projection optical system. It is difficult to maintain the imaging performance (distortion, curvature of field, etc.) at a predetermined accuracy over the entire exposure field. Therefore, what is currently being reviewed is a projection exposure apparatus of a so-called slit scan exposure system.

【0011】このスリットスキャン露光方式の投影露光
装置では、矩形状又は円弧状等の照明領域(以下、「ス
リット状の照明領域」という)に対してレチクル及びウ
エハを相対的に同期して走査しながら、そのレチクルの
パターンがウエハ上に露光される。従って、前記スリッ
ト状の照明領域と共役な領域内で像が平均化され、ディ
ストーション精度が向上するという利点があった。
In the projection exposure apparatus of the slit scan exposure type, a reticle and a wafer are relatively synchronously scanned with respect to an illumination area such as a rectangle or an arc (hereinafter referred to as a "slit illumination area"). Meanwhile, the reticle pattern is exposed on the wafer. Therefore, there is an advantage that an image is averaged in a region conjugate with the slit-shaped illumination region, and distortion accuracy is improved.

【0012】また、従来のレチクルの大きさの主流は6
インチサイズであり、投影光学系の投影倍率の主流は1
/5倍であったが、半導体素子等の回路パターンの大面
積化により、倍率1/5倍のもとでのレチクルの大きさ
は6インチサイズでは間に合わなくなっている。そのた
め、投影光学系の投影倍率を例えば1/4倍に変更した
投影露光装置を設計する必要がある。そして、このよう
な被転写パターンの大面積化に対して投影光学系の露光
フィールド径を小さくする事ができるスリットスキャン
露光方式がコスト面に於いても有利である。
The size of the conventional reticle is 6
Inch size, the mainstream of the projection magnification of the projection optical system is 1
However, the size of the reticle under a magnification of 1/5 cannot be sufficient for a 6-inch size due to an increase in the area of a circuit pattern such as a semiconductor element. Therefore, it is necessary to design a projection exposure apparatus in which the projection magnification of the projection optical system is changed to, for example, 1/4. In addition, a slit scan exposure method capable of reducing the exposure field diameter of the projection optical system with respect to such a large area of the transferred pattern is advantageous in terms of cost.

【0013】斯かるスリットスキャン露光方式の投影露
光装置において、従来のステッパーで用いられていた多
点型のフォーカス位置検出系をそのまま適用して、ウエ
ハ上の露光面のフォーカス位置及び傾斜角を計測したと
しても、ウエハが所定の方向に走査されているため、実
際の露光面を投影光学系の像面に合わせ込むことが困難
であるという不都合があった。即ち、従来はスリットス
キャン露光方式の投影露光装置において、ウエハのフォ
ーカス位置及び傾斜角を投影光学系の像面に合わせ込む
ための手法が確率されていなかった。
In such a projection exposure apparatus of the slit scan exposure system, the focus position and the tilt angle of the exposure surface on the wafer are measured by directly applying the multipoint focus position detection system used in the conventional stepper. Even so, there is a disadvantage that it is difficult to match the actual exposure surface with the image plane of the projection optical system because the wafer is scanned in a predetermined direction. That is, conventionally, in a projection exposure apparatus of the slit scan exposure type, a method for adjusting the focus position and the inclination angle of the wafer to the image plane of the projection optical system has not been established.

【0014】本発明は斯かる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置において、感光基板の露光面
を投影光学系の像面に対して高精度に合わせ込むために
使用できるような走査露光方法を提供することを目的と
する。更に本発明は、その走査露光方法を実施する際に
使用できる面位置設定装置及び走査型露光装置、並びに
その走査露光方法を使用して高精度にデバイスを製造で
きるデバイス製造方法を提供することをも目的とする。
[0014] The present invention has been made in view of the points mow斯, in the projection exposure apparatus of the slit scanning exposure type, the scanning exposure such as may be used for intended to adjust with high accuracy the exposure surface of the photosensitive substrate with the image plane of the projection optical system The aim is to provide a method . Further, the present invention provides a method for implementing the scanning exposure method.
Surface position setting device and scanning type exposure device that can be used, and
Devices can be manufactured with high precision using the scanning exposure method.
Another object of the present invention is to provide a device manufacturing method that can be used.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の面位置設
定装置は、露光光で所定形状の照明領域を照明する照明
光学系と、その照明領域に対して露光用のパターンが形
成されたマスク(12)を走査するマスク側ステージ
(10)と、その照明領域内のマスク(12)のパター
ンを感光基板(5)上に投影する投影光学系(8)と、
マスク(12)と同期して感光基板(5)を走査する基
板側ステージ(2)とを有する露光装置に設けられ、感
光基板(5)の露光面を投影光学系(8)の像面に平行
に合わせ込むための面位置設定装置であって、感光基板
(5)が走査される方向に交差する方向の複数の点を含
む複数の計測点(AF11〜AF59)において感光基
板(5)の投影光学系(8)の光軸に平行な方向の高さ
をそれぞれ計測する多点計測手段(62A,69A)
と、この多点計測手段の計測結果より感光基板(5)の
露光面と投影光学系(8)の像面との間の傾斜角の差分
を求める演算手段(71A)とを有する。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an illumination optical system for illuminating an illumination area having a predetermined shape with exposure light, and a pattern for exposure is formed on the illumination area. A mask-side stage (10) for scanning the mask (12), a projection optical system (8) for projecting a pattern of the mask (12) in the illumination area on a photosensitive substrate (5),
An exposure apparatus having a substrate-side stage (2) for scanning the photosensitive substrate (5) in synchronization with the mask (12) is provided. A surface position setting device for adjusting the position of the photosensitive substrate (5) at a plurality of measurement points (AF11 to AF59) including a plurality of points in a direction intersecting a scanning direction of the photosensitive substrate (5). Multi-point measuring means (62A, 69A) for measuring the height in a direction parallel to the optical axis of the projection optical system (8)
And a calculating means (71A) for calculating a difference in inclination angle between the exposure surface of the photosensitive substrate (5) and the image plane of the projection optical system (8) based on the measurement result of the multipoint measuring means.

【0016】更に本発明は、基板側ステージ(2)に設
けられ、演算手段(71A)により求められたその傾斜
角の差分に基づいて、感光基板(5)のその走査の方向
(Y方向)の傾斜角及びその走査の方向に直交する方向
(X方向)の傾斜角を設定する傾斜設定ステージ(4)
を有し、例えば図5に示すように、傾斜設定ステージ
(4)が感光基板(5)のその走査の方向(Y方向)の
傾斜角θY を設定するときの応答速度と、その走査の方
向に直交する方向(X方向)の傾斜角θX を設定すると
きの応答速度とを異ならしめたものである。
Further, according to the present invention, the scanning direction (Y direction) of the photosensitive substrate (5) is provided on the substrate side stage (2) and based on the difference between the inclination angles thereof obtained by the calculating means (71A). Setting stage (4) for setting the tilt angle in the direction (X direction) orthogonal to the scanning direction of the camera (4)
For example, as shown in FIG. 5, the response speed when the inclination setting stage (4) sets the inclination angle θ Y of the scanning direction (Y direction) of the photosensitive substrate (5), and the scanning speed This is different from the response speed when the inclination angle θ X in the direction (X direction) perpendicular to the direction is set.

【0017】この場合、その多点計測手段は、基板側ス
テージ(2)を介して感光基板(5)が走査されている
ときに、基板側ステージ(2)の位置基準でそれら複数
の計測点における感光基板(5)の高さをサンプリング
しても良い。また、その多点計測手段は、その所定形状
の照明領域と投影光学系(8)に関して共役な露光領域
(24)内の複数の点及びその共役な露光領域内に対し
て感光基板(5)が走査される際の手前の領域内の複数
の点よりなる複数の計測点において、感光基板(5)の
高さをそれぞれ計測するものであっても良い。
In this case, when the photosensitive substrate (5) is being scanned via the substrate stage (2), the multi-point measuring means uses a plurality of measurement points based on the position of the substrate stage (2). The height of the photosensitive substrate (5) may be sampled. The multi-point measuring means is configured to detect a plurality of points in the exposure area (24) conjugate with respect to the illumination area of the predetermined shape and the projection optical system (8) and the conjugate exposure area to the photosensitive substrate (5). The height of the photosensitive substrate (5) may be measured at a plurality of measurement points including a plurality of points in a region in front of the scan.

【0018】また、その多点計測手段は、感光基板
(5)の1つのショット領域へ順次マスク(12)のパ
ターンを露光する過程において、順次それら複数の計測
点の位置を変化させることが望ましい。また、本発明に
よる第2の面位置設定装置は、露光光で所定形状の照明
領域を照明する照明光学系と、その照明領域に対して露
光用のパターンが形成されたマスク(12)を走査する
マスク側ステージ(10)と、その照明領域内のマスク
(12)のパターンを感光基板(5)上に投影する投影
光学系(8)と、マスク(12)と同期して感光基板
(5)を走査する基板側ステージ(2)とを有する露光
装置に設けられ、感光基板(5)の露光面の高さを投影
光学系(8)の像面に合わせ込むための面位置設定装置
であって、その所定形状の照明領域と投影光学系(8)
に関して共役な露光領域(24)及びこの露光領域に対
して感光基板(5)が走査される際の手前の領域よりな
る計測領域内の所定の計測点において、感光基板(5)
の投影光学系(8)の光軸に平行な方向の高さを計測す
る高さ計測手段(62A,69A)と、感光基板(5)
を走査した際にその高さ計測手段により得られる複数の
高さ計測結果の内の、最大値及び最小値に基づいて感光
基板(5)の露光面の平均的な高さと投影光学系(8)
の像面の高さとの差分を求める演算手段(71A)と、
基板側ステージ(2)に設けられ、演算手段(71A)
により求められたその高さの差分に基づいて、感光基板
(5)の高さを設定する高さ設定ステージ(4)とを有
するものである。次に、本発明による第1の走査型露光
装置は、露光ビームに対して第1物体を移動するのに同
期して、投影系を通過した露光ビームに対して第2物体
を移動することにより、その第2物体を走査露光する走
査型露光装置において、その第2物体の移動中に、複数
の計測点においてその投影系の光軸方向に関するその第
2物体の位置情報を検出する検出手段と、その第2物体
の移動中に、その検出手段の検出結果に基づいてその第
2物体の傾きを設定する設定手段とを備え、該設定手段
は、その第2物体の移動方向の傾きを設定するときの応
答速度とその第2物体の移動方向と交差する方向の傾き
を設定するときの応答速度とを異ならせるものである。
また、本発明による第2の走査型露光装置は、露光ビー
ムに対して第1物体を移動するのに同期して、投影系を
通過した露光ビームに対して第2物体を移動することに
より、その第2物体を走査露光する走査型露光装置にお
いて、その第2物体の移動中に、その投影系を通過した
露光ビームの照射領域から離れて設置された複数の検出
においてその投影系の光軸方向におけるその第2物体
位置に関する情報を検出する検出手段と、その第2物
体の移動中に、その検出手段の複数の検出点で検出され
る位置情報のうちの最大値と最小値とに基づいて、その
投影系の像面とその第2物体との位置関係を調整する調
整手段と、を備えたものである。また、本発明による第
3の走査型露光装置は、露光ビームに対して第1物体を
移動するのに同期して、投影系を通過した露光ビームに
対して第2物体を移動することにより、その第2物体を
走査露光する走査型露光装置において、その第2物体の
移動中に、その投影系を通過した露光ビームの照射領域
から離れて設置された複数の検出点においてその投影系
の光軸方向におけるその第2物体の位置に関する情報
検出する検出手段と、その第2物体の移動中に、その検
出手段の複数の検出点で検出される位置情報に重み付け
を行って、その第2物体上の所望の面とその投影系の像
面との位置合わせを行う位置合わせ手段と、を備えたも
のである。また、本発明による第4の走査型露光装置
は、露光ビームに対して第1物体を移動するのに同期し
て、投影系を通過した露光ビームに対して第2物体を移
動することにより、その第2物体を走査露光する走査型
露光装置において、その第2物体の移動中に、複数の検
出点でその投影系の光軸方向に関するその第2物体の位
置情報を検出する検出手段と、その第2物体の移動中
に、その検出手段の検出結果に基づいてその投影系の像
面に対するその第2物体の面設定を行う設定手段とを有
し、その第2物体の面設定を行うときの応答速度をその
第2物体の移動速度に応じて変更するものである。ま
た、本発明による第5の走査型露光装置は、露光ビーム
に対して第1物体を移動するのに同期して、投影系を通
過した露光ビームに対して第2物体を移動することによ
り、その第2物体を走査露光する走査型露光装置におい
て、その第2物体の露光面の凹凸情報を検出する検出手
段と、その第2物体の露光面の走査露光中に、その第2
物体の露光面とその投影系の像面との位置合わせを行う
ためにその検出手段で検出された凹凸情報に基づいてそ
の露光面の面設定を行う設定手段とを備え、該設定手段
は、その像面とその露光面との位置合わせ精度を悪化さ
せるような面設定を抑制するように、その凹凸情報に基
づくその面設定の応答速度が設定されているものであ
る。次に、本発明による第1の走査露光方法は、露光ビ
ームに対して第1物体を移動するのに同期して、投影系
を通過した露光ビームに対して第2物体を移動すること
により、その第2物体を走査露光する走査露光方法にお
いて、その第2物体の移動中にその第2物体の傾きを設
定する際、その第2物体の移動方向の傾きを設定すると
きの応答速度とその第2物体の移動方向と交差する方向
の傾きを設定するときの応答速度とを異ならせるもので
ある。また、本発明による第2の走査露光方法は、露光
ビームに対して第1物体を移動するのに同期して、投影
系を通過した露光ビームに対して第2物体を移動するこ
とにより、その第2物体を走査露光する走査露光方法に
おいて、その第2物体の移動中にその第2物体の傾きを
設定する際、その第2物体の移動方向の傾きを設定する
ときの応答速度を、その第2物体の移動速度に応じて変
更するものである。また、本発明による第3の走査露光
方法は、露光ビームに対して第1物体を移動するのに同
期して、投影系を通過した露光ビームに対して第2物体
を移動することにより、その第2物体を走査露光する走
査露光方法において、その投影系を通過した露光ビーム
の照射領域から離れて設置された複数の検出点におい
て、その第2物体の移動中にその投影系の光軸方向に関
するその第2物体の位置に関する情報を検出するととも
に、該複数の検出点で検出される位置情報のうちの最大
値と最小値とに基づいて、その投影系の像面とその第2
物体との位置関係を調整するものである。また、本発明
による第4の走査露光方法は、露光ビームに対して第1
物体を移動するのに同期して、投影系を通過した露光ビ
ームに対して第2物体を移動することにより、その第2
物体を走査露光する走査露光方法において、その投影系
通過した露光ビームの照射領域から離れて設置された
複数の検出点において、その第2物体の移動中にその投
影系の光軸方向に関するその第2物体の位置に関する情
を検出し、該複数の検出点で検出される位置情報に重
み付けを行って、その第2物体上の所望の面とその投影
系の像面と位置合わせするものである。また、本発明
による第5の走査露光方法は、露光ビームに対して第1
物体を移動するのに同期して、投影系を通過した露光ビ
ームに対して第2物体を移動することにより、その第2
物体を走査露光する走査露光走査露光方法において、そ
の第2物体の露光面とその投影系の像面との位置合わせ
を行うためにその露光面の凹凸情報に基づいてその露光
面の面設定を行いながらその露光面を走査露光するとき
に、その像面とその露光面との位置合わせ精度を悪化さ
せるような面設定を抑制するように、その凹凸情報に基
づいた応答速度でその面設定を行うものである。次に、
本発明による第1のデバイス製造方法は、上記の本発明
の走査型露光装置を用いるものである。また、本発明に
よる第2のデバイス製造方法は、上記の本発明の走査露
光方法を用いるものである。
It is desirable that the multipoint measuring means sequentially changes the positions of the plurality of measurement points in the process of sequentially exposing the pattern of the mask (12) to one shot area of the photosensitive substrate (5). . A second surface position setting device according to the present invention scans an illumination optical system for illuminating an illumination area of a predetermined shape with exposure light, and a mask (12) on which an exposure pattern is formed for the illumination area. A mask-side stage (10), a projection optical system (8) for projecting a pattern of a mask (12) in an illumination area on a photosensitive substrate (5), and a photosensitive substrate (5) in synchronization with the mask (12). ) Is provided in an exposure apparatus having a substrate-side stage (2) for scanning the surface of the substrate, and a surface position setting device for adjusting the height of the exposure surface of the photosensitive substrate (5) to the image plane of the projection optical system (8). And an illumination area having a predetermined shape and a projection optical system (8).
At a predetermined measurement point in a measurement area consisting of an exposure area (24) conjugated with respect to and an area immediately before the photosensitive substrate (5) is scanned with respect to this exposure area (5).
Height measuring means (62A, 69A) for measuring the height in the direction parallel to the optical axis of the projection optical system (8), and the photosensitive substrate (5)
The average height of the exposure surface of the photosensitive substrate (5) and the projection optical system (8) are determined based on the maximum value and the minimum value among the plurality of height measurement results obtained by the height measurement means when scanning is performed. )
Calculating means (71A) for obtaining a difference from the height of the image plane of
Arithmetic means (71A) provided on substrate side stage (2)
And a height setting stage (4) for setting the height of the photosensitive substrate (5) based on the difference between the heights obtained by the above. Next, the first scanning type exposure apparatus according to the present invention moves the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with the movement of the first object with respect to the exposure beam. Detecting means for detecting position information of the second object in a plurality of measurement points in the optical axis direction of the projection system at a plurality of measurement points while the second object is moving; Setting means for setting the inclination of the second object based on the detection result of the detection means during the movement of the second object, wherein the setting means sets the inclination of the movement direction of the second object. And the response speed when setting the inclination in the direction intersecting the moving direction of the second object.
The second scanning exposure apparatus according to the present invention moves the second object with respect to the exposure beam that has passed through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In a scanning type exposure apparatus that scans and exposes the second object, the second object passes through the projection system while moving .
Multiple detections located away from the exposure beam irradiation area
Detecting means for detecting information on the position of the definitive its second object in the optical axis direction of the projection system at a point during movement of the second object, the position information detected by the plurality of detection points of the detection means Adjusting means for adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and the second object based on the maximum value and the minimum value. The third scanning exposure apparatus according to the present invention moves the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In a scanning exposure apparatus for scanning and exposing the second object, an irradiation area of an exposure beam passing through the projection system while the second object is moving.
From a detecting means for detecting information on the position of the definitive its second object in the optical axis direction of the projection system at a plurality of detection points that are located remotely, during movement of the second object, a plurality of the detection means Positioning means for weighting the position information detected at the detection point and positioning the desired surface on the second object with the image plane of the projection system. The fourth scanning exposure apparatus according to the present invention moves the second object with respect to the exposure beam that has passed through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. A scanning type exposure apparatus that scans and exposes the second object, detecting means for detecting position information of the second object with respect to an optical axis direction of the projection system at a plurality of detection points while the second object is moving; Setting means for setting the surface of the second object with respect to the image plane of the projection system based on the detection result of the detecting means while the second object is moving, and setting the surface of the second object The response speed at that time is changed according to the moving speed of the second object. Further, the fifth scanning type exposure apparatus according to the present invention moves the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam, In a scanning type exposure apparatus for scanning and exposing the second object, a detecting means for detecting unevenness information on an exposure surface of the second object, and a second means for scanning and exposing the second object during the scanning exposure of the exposure surface of the second object.
Setting means for performing surface setting of the exposure surface based on the unevenness information detected by the detection means in order to perform alignment between the exposure surface of the object and the image surface of the projection system, and the setting means includes: Based on the unevenness information, a surface setting that degrades the alignment accuracy between the image plane and the exposure plane is suppressed.
The response speed of that surface setting is set . Next, in the first scanning exposure method according to the present invention, the second object is moved with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In the scanning exposure method of scanning and exposing the second object, when setting the inclination of the second object while the second object is moving, the response speed and the response speed when setting the inclination of the moving direction of the second object are set. The response speed at the time of setting the inclination in the direction intersecting with the moving direction of the second object is made different. In the second scanning exposure method according to the present invention, the second object is moved with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with the movement of the first object with respect to the exposure beam. In the scanning exposure method for scanning and exposing a second object, when setting the inclination of the second object during the movement of the second object, the response speed when setting the inclination of the movement direction of the second object is set to This is changed according to the moving speed of the second object. In the third scanning exposure method according to the present invention, the second object is moved with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with the movement of the first object with respect to the exposure beam. In a scanning exposure method for scanning and exposing a second object, an exposure beam having passed through the projection system
At a plurality of detection points set apart from the irradiation area, while the movement of the second object, information on the position of the second object in the optical axis direction of the projection system is detected, and Based on the maximum value and the minimum value of the position information detected at the plurality of detection points, the image plane of the projection system and the second
It adjusts the positional relationship with the object. Further, the fourth scanning exposure method according to the present invention provides the first
By moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with the movement of the object, the second object is moved.
In a scanning exposure method for scanning and exposing an object, a projection system is provided.
At a plurality of detection points set apart from the irradiation area of the exposure beam that has passed through, the information on the position of the second object in the optical axis direction of the projection system during the movement of the second object.
Detecting the broadcast, by weighting the position information detected by the detection point of the plurality, it is to align the desired surface on the second object and the image plane of the projection system. In the fifth scanning exposure method according to the present invention, the first
By moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with the movement of the object, the second object is moved.
In a scanning exposure scanning exposure method for scanning and exposing an object, in order to align an exposure surface of the second object with an image surface of the projection system, a surface setting of the exposure surface is performed based on unevenness information of the exposure surface. When performing scanning exposure on the exposed surface while performing the exposure , based on the concavo-convex information so as to suppress the surface setting that degrades the alignment accuracy between the image surface and the exposed surface.
The plane setting is performed at a response speed based on this . next,
A first device manufacturing method according to the present invention uses the above-described scanning exposure apparatus of the present invention. A second device manufacturing method according to the present invention uses the above-described scanning exposure method according to the present invention.

【0019】[0019]

【作用】斯かる本発明においては、第1物体としての
スク(12)及び第2物体としての感光基板(5)を同
期して走査して感光基板(5)上にマスク(12)のパ
ターン像を露光する際に、例えばその走査の方向の手前
の計測点を含む複数の計測点でその多点計測手段を用い
て感光基板(5)の高さを計測する。そして、それら複
数の計測点でそれぞれ走査の方向に沿って複数回高さ情
報を得ることにより、感光基板(5)の傾斜角を求め
る。その後、そのように傾斜角が求められた領域にマス
ク(12)のパターン像を露光する際に、予め求めた傾
斜角に基づいてその領域の傾斜角を設定する。これによ
り、スリットスキャン露光方式でも感光基板(5)の露
光面が投影光学系(8)の像面に平行に設定される。
According to the present invention, the mask (12) as the first object and the photosensitive substrate (5) as the second object are scanned synchronously to form a mask on the photosensitive substrate (5). When exposing the pattern image of (12), for example, the height of the photosensitive substrate (5) is measured at a plurality of measurement points including the measurement point in front of the scanning direction by using the multi-point measuring means. Then, by obtaining height information a plurality of times along the scanning direction at each of the plurality of measurement points, the inclination angle of the photosensitive substrate (5) is obtained. Thereafter, when exposing the pattern image of the mask (12) to the region where the inclination angle is obtained in such a manner, the inclination angle of the region is set based on the inclination angle obtained in advance. Thus, even in the slit scan exposure method, the exposure surface of the photosensitive substrate (5) is set parallel to the image plane of the projection optical system (8).

【0020】また、本発明ではそのようなレベリングを
行う際に、スキャン方向のレベリングの応答速度と、非
スキャン方向レベリングの応答速度とが異なっている。
これによる作用効果につき説明するため、スリットスキ
ャン露光時のフォーカシング及びレベリングの誤差要因
について説明する。スリットスキャン露光方式の露光装
置では、以下の誤差が考えられる。 フォーカスオフセット誤差及び振動誤差 フォーカスオフセット誤差とは、露光面の平均的な面と
投影光学系の像面とのフォーカス位置の差であり、振動
誤差とは走査露光する際の基板側ステージのフォーカス
方向の振動等に起因する誤差である。これについて、オ
ートフォーカス制御だけを行うものとして、ステッパー
のように一括露光する場合と、スリットスキャン露光方
式で露光する場合とに分けてより詳細に説明する。
In the present invention, when performing such leveling, the response speed of leveling in the scanning direction is different from the response speed of leveling in the non-scanning direction.
In order to explain the effect of this, an error factor of focusing and leveling at the time of slit scan exposure will be described. The following errors can be considered in the slit scan exposure type exposure apparatus. Focus offset error and vibration error The focus offset error is the difference between the focus position between the average exposure surface and the image plane of the projection optical system, and the vibration error is the focus direction of the substrate-side stage during scanning exposure. This is an error caused by vibration of the device. This will be described in more detail, assuming that only the auto-focus control is performed, for the case of performing batch exposure like a stepper and for the case of performing exposure using a slit scan exposure method.

【0021】図14(a)は一括露光する場合、図14
(b)はスリットスキャン露光方式で露光する場合を示
す。図14(a)においては、感光基板の露光面5aの
平均的な面34が投影光学系の像面に合致しているが、
位置Ya,Yb及びYcのフォーカス位置はそれぞれ一
定の平均的な面34に対して、−ΔZ1,0及びΔZ2
だけ異なっている。従って、位置Ya及びYbにおける
フォーカスオフセット誤差はそれぞれ−ΔZ1及びΔZ
2である。
FIG. 14A shows a case where batch exposure is performed.
(B) shows a case where exposure is performed by a slit scan exposure method. In FIG. 14A, although the average surface 34 of the exposure surface 5a of the photosensitive substrate matches the image surface of the projection optical system,
The focus positions of the positions Ya, Yb and Yc are respectively -ΔZ1, 0 and ΔZ2 with respect to a constant average surface 34.
Only different. Therefore, the focus offset errors at the positions Ya and Yb are -ΔZ1 and ΔZ, respectively.
2.

【0022】一方、図14(b)の場合には、スキャン
方向に対して露光面5a上の一連の部分的な平均面35
A,35B,35C,‥‥が順次投影光学系の像面に合
わせ込まれる。従って、各位置Ya,Yb及びYcでの
フォーカスオフセット誤差はそれぞれ平均化効果で0と
なる。しかし、位置Yb上の像を形成するのに、平均面
35Bから平均面35Dまでの高さΔZBの間をフォー
カス位置が移動するので、位置Yb上の像は、ΔZBだ
けフォーカス方向にばらつきを持った像になってしま
う。同様に、位置Ya及びYc上の像はそれぞれフォー
カス方向にΔZA及びΔZBだけばらつきを持った像に
なる。
On the other hand, in the case of FIG. 14 (b), a series of partial average surfaces 35 on the exposure surface 5a in the scanning direction.
A, 35B, 35C,... Are sequentially adjusted to the image plane of the projection optical system. Therefore, the focus offset error at each of the positions Ya, Yb and Yc becomes zero due to the averaging effect. However, since the focus position moves between the height ΔZB from the average surface 35B to the average surface 35D to form the image on the position Yb, the image on the position Yb has a variation in the focus direction by ΔZB. It becomes an image. Similarly, the images on the positions Ya and Yc are images having variations in the focusing direction by ΔZA and ΔZB, respectively.

【0023】即ち、スリットスキャン露光方式において
は、フォーカスオフセット誤差はある一定周波数以下の
感光基板面の凹凸に対しほぼ0になるが、基板側ステー
ジのローリング、ピッチング、フォーカス方向(Z軸方
向)の振動、低周波空気揺らぎ誤差にオートフォーカス
機構及びオートレベリング機構が追従してしまうことに
よる誤差成分、露光光(KrFエキシマレーザ光等)の
短期の波長変動等が、新たな誤差(振動誤差)を生ず
る。
That is, in the slit scan exposure method, the focus offset error becomes almost zero with respect to the unevenness of the photosensitive substrate surface at a certain frequency or less, but the rolling, pitching, and focusing directions (Z-axis direction) of the substrate-side stage. The error component caused by the auto-focus mechanism and the auto-leveling mechanism following the vibration and the low-frequency air fluctuation error, and the short-term wavelength fluctuation of the exposure light (KrF excimer laser light, etc.) cause a new error (vibration error). Occurs.

【0024】フォーカス追従誤差、空気揺らぎ誤差、
ステージ振動誤差 で言及した振動誤差の内の代表的な例であり、これら
はオートフォーカス機構及びオートレベリング機構の応
答周波数に依存するが、更に以下の誤差に分類できる。 (1) 制御系で制御出来ない高周波ステージ振動誤差、露
光光(KrFエキシマレーザ光等)の短期の波長変動誤
差等、(2) 空気揺らぎ誤差の中で、基板側ステージが追
従してしまう低周波空気揺らぎ誤差等、(3) フォーカス
位置検出系又は傾斜角検出系の測定結果には含まれる
が、基板側ステージが追従しないので、フォーカス誤差
にならない測定誤差等。
Focus following error, air fluctuation error,
This is a typical example of the vibration errors referred to in the stage vibration error, which depends on the response frequency of the autofocus mechanism and the autoleveling mechanism, and can be further classified into the following errors. (1) High frequency stage vibration error that cannot be controlled by the control system, short-term wavelength fluctuation error of exposure light (KrF excimer laser light, etc.), etc. (2) Low air-fluctuation error that the substrate stage follows. (3) Measurement errors that are included in the measurement results of the focus position detection system or the tilt angle detection system, but do not result in focus errors because the substrate side stage does not follow.

【0025】感光基板の露光面の凸凹による誤差 この誤差は、投影光学系による露光フィールドが2次元
的な面単位であり、感光基板の露光面でのフォーカス位
置の計測を有限個の計測点で且つスリットスキャン露光
時に行うことに起因する誤差であり、以下の2つの誤差
に分類できる。 (1) 例えば図15(a)及び(b)に示すように、感光
基板の露光面5a上の多点でフォーカス位置を計測して
位置合わせ対象面(フォーカス面)36A及び36Bを
求める場合の計測点の位置に対する演算方法に起因す
る、そのフォーカス面36Aと理想フォーカス面とのず
れの誤差、(2) スキャン速度とオートフォーカス機構及
びオートレベリング機構の追従速度との差、フォーカス
位置検出系の応答速度等による誤差。
This error is caused by the fact that the exposure field by the projection optical system is a two-dimensional surface unit and the focus position on the exposure surface of the photosensitive substrate is measured by a finite number of measurement points. The error is caused by performing the slit scan exposure, and can be classified into the following two errors. (1) For example, as shown in FIGS. 15A and 15B, a case in which focus positions are measured at multiple points on an exposure surface 5a of a photosensitive substrate to obtain alignment target surfaces (focus surfaces) 36A and 36B (2) Difference between the scanning speed and the following speed of the auto-focus mechanism and the auto-leveling mechanism due to the error of the focus plane 36A and the ideal focus plane due to the calculation method for the position of the measurement point, Error due to response speed etc.

【0026】この場合、フォーカス位置を投影光学系の
像面に合わせる場合の応答速度(フォーカス応答)は、
図15(c)に示すような時間遅れ誤差と、図15
(d)に示すようなサーボゲインとにより決定される。
即ち、図15(c)において、曲線37Aは、感光基板
の露光面5aの一連の部分領域を順次投影光学系の像面
に合わせるためのフォーカス方向用の駆動信号(目標フ
ォーカス位置信号)を示し、曲線38Aは、露光面5a
の一連の部分領域のフォーカス方向への移動量を駆動信
号に換算して得られた信号(追従フォーカス位置信号)
を示す。曲線37Aに対して曲線38Aは一定の時間だ
け遅れている。同様に、図15(d)において、曲線3
7Bは、感光基板の露光面5aの一連の部分領域の目標
フォーカス位置信号、曲線38Bは、露光面5aの一連
の部分領域の追従フォーカス位置信号であり、曲線37
Bに対して曲線38Bの振幅(サーボゲイン)は一定量
だけ小さくなっている。
In this case, the response speed (focus response) when the focus position is adjusted to the image plane of the projection optical system is:
The time delay error as shown in FIG.
It is determined by the servo gain as shown in FIG.
That is, in FIG. 15C, a curve 37A indicates a drive signal (target focus position signal) for a focus direction for sequentially adjusting a series of partial areas of the exposure surface 5a of the photosensitive substrate to the image plane of the projection optical system. , Curve 38A is the exposure surface 5a
Signal obtained by converting the amount of movement of a series of partial areas in the focus direction into a drive signal (following focus position signal)
Is shown. Curve 38A lags curve 37A by a fixed amount of time. Similarly, in FIG.
7B is a target focus position signal of a series of partial regions on the exposure surface 5a of the photosensitive substrate, and a curve 38B is a follow-up focus position signal of a series of partial regions on the exposure surface 5a.
The amplitude (servo gain) of the curve 38B is smaller than B by a certain amount.

【0027】本発明では、これらの誤差を取り除く為
に、レベリング機構のスキャン方向の応答性と非スキャ
ン方向の応答性とを変えている。本発明におけるオート
レベリング機構用の多点計測手段としては、斜入射型の
多点のフォーカス位置検出系を前提とする。また、投影
光学系の露光フィールド内の所定の領域での感光基板の
露光面の平均的な面を考慮するのではなく、その所定の
領域での露光面の各点と投影光学系の像面とのずれの最
大値を最小にすることを目標とする。このように、投影
光学系の露光フィールド内の所定の領域において、感光
基板の露光面のほぼ全ての点と投影光学系の像面とのず
れの最大値が最小である場合の露光フィールドを「良好
なフィールド(Good Field)」と呼ぶ。
In the present invention, in order to eliminate these errors, the responsiveness of the leveling mechanism in the scanning direction and the responsiveness in the non-scanning direction are changed. The multipoint measuring means for the auto-leveling mechanism in the present invention is based on an oblique incidence type multipoint focus position detection system. Also, instead of considering the average surface of the exposure surface of the photosensitive substrate in a predetermined region in the exposure field of the projection optical system, each point of the exposure surface in the predetermined region and the image plane of the projection optical system are considered. The goal is to minimize the maximum value of the deviation from. As described above, in a predetermined region in the exposure field of the projection optical system, the exposure field in the case where the maximum value of the deviation between almost all points on the exposure surface of the photosensitive substrate and the image plane of the projection optical system is minimum It is called "Good Field".

【0028】先ず、図16に示すように、スリット状の
照明領域と投影光学系に関して共役なスリット状の露光
フィールド24内にフォーカス位置の多数の計測点(不
図示)があると仮定する。図16において、感光基板上
の1つのショット領域SAijをスリット状の露光フィー
ルド24に対してY方向に速度V/βで走査するものと
して、ショット領域SAijのスキャン方向の幅をWY、
非スキャン方向の幅をWX、露光フィールド24のスキ
ャン方向の幅をDとする。また、露光フィールド24内
の中心領域24a内の多数の計測点でのフォーカス位置
を平均化することにより、露光フィールド24の中心点
での平均的な面のフォーカス位置を求め、露光フィール
ド24のスキャン方向の両端の計測領域24b,24c
内の計測点でのフォーカス位置より最小自乗近似に基づ
いて平均的な面のスキャン方向の傾斜角θY を求め、露
光フィールド24の非スキャン方向の両端の計測領域2
4b,24c内の計測点でのフォーカス位置より最小自
乗近似に基づいて平均的な面の非スキャン方向の傾斜角
θX を求めるものとする。また、スキャン方向のレベリ
ングの応答周波数をfm[Hz]、非スキャン方向のレ
ベリングの応答周波数をfn[Hz]として、fm及び
fnの値を独立に設定する。
First, as shown in FIG. 16, it is assumed that there are a large number of measurement points (not shown) of the focus position in the slit exposure field 24 conjugate with the slit illumination area and the projection optical system. In FIG. 16, it is assumed that one shot area SA ij on the photosensitive substrate scans the slit-shaped exposure field 24 in the Y direction at a speed V / β, and the width of the shot area SA ij in the scanning direction is WY,
The width in the non-scan direction is WX, and the width of the exposure field 24 in the scan direction is D. Also, by averaging the focus positions at a number of measurement points in the central area 24a in the exposure field 24, the average surface focus position at the center point of the exposure field 24 is determined, and the scanning of the exposure field 24 is performed. Measurement areas 24b, 24c at both ends in the direction
The inclination angle θ Y of the average surface in the scanning direction is calculated based on the least squares approximation from the focus positions at the measurement points in the measurement area 2, and the measurement areas 2 at both ends of the exposure field 24 in the non-scanning direction are obtained.
It is assumed that the average surface inclination angle θ X in the non-scanning direction is obtained from the focus positions at the measurement points in 4b and 24c based on the least squares approximation. Further, the response frequency of leveling in the scanning direction is fm [Hz], and the response frequency of leveling in the non-scanning direction is fm [Hz], and the values of fm and fn are set independently.

【0029】そして、感光基板上のショット領域SAij
のスキャン方向の周期的な曲がりの周期を、スキャン方
向の幅WY(非スキャン方向も同様の曲がり周期に設定
する)との比の値として曲がりパラメータFで表し、そ
の周期的な曲がりがあるときの露光フィールド24内の
各計測点でのフォーカス誤差を、スキャンした場合のフ
ォーカス誤差の平均値の絶対値と、スキャンした場合の
フォーカス誤差の振幅の1/3との和で表す。また、曲
がりパラメータFの周期的な曲がりの振幅を1に規格化
し、曲がりパラメータがFであるときの、それら各計測
点でのフォーカス誤差の内の最大値を示す誤差パラメー
タSを、曲がりパラメータFに対する比率として表す。
即ち、次式が成立している。 F=曲がりの周期/WY (1) S=フォーカス誤差の最大値/F (2)
Then, the shot area SA ij on the photosensitive substrate
The period B of the periodic bending in the scanning direction is represented by a bending parameter F as a value of a ratio with respect to the width WY in the scanning direction (the same bending period is also set in the non-scanning direction). The focus error at each measurement point in the exposure field 24 is expressed by the sum of the absolute value of the average value of the focus error when scanning and 1/3 of the amplitude of the focus error when scanning. Further, the amplitude of the periodic bending of the bending parameter F is normalized to 1, and when the bending parameter is F, an error parameter S indicating the maximum value of the focus errors at each of the measurement points is converted to a bending parameter F. Expressed as a ratio to
That is, the following equation holds. F = Bending period / WY (1) S = Maximum focus error / F (2)

【0030】図17(a)は、スキャン方向のレベリン
グの応答周波数fm、及び非スキャン方向のレベリング
の応答周波数fnが等しく且つ大きい場合の曲がりパラ
メータFに対する誤差パラメータSを表し、曲線A1は
非スキャン方向での誤差パラメータS、曲線B1は非ス
キャン方向の誤差パラメータS中の通常のフォーカス誤
差の平均値の絶対値、曲線A2はスキャン方向での誤差
パラメータS、曲線B2はスキャン方向の誤差パラメー
タS中の通常のフォーカス誤差の平均値を示す。曲線A
1及び曲線A2がそれぞれより現実的なフォーカス誤差
を現わしている。メータFの値が小さく露光面の凹凸の
周期が小さいときには、スキャン方向のレベリング制御
の追従性は悪く(曲線A2)、凹凸の周期が大きくなる
につれて、スキャン方向のレベリング制御が曲がりに追
従するようになることが分かる。また、非スキャン方向
に対してはスキャン方向の様に逐次フォーカス位置が変
わらない為、曲がりの周期が大きくなっても、スキャン
方向の追従性より悪い(曲線A1)。以上のように、パ
ラメータSが0.5以下になるようにフォーカス誤差が
なることが望ましいが、スキャン方向及び非スキャン方
向共に全体としてフォーカス誤差が大きい。
FIG. 17A shows an error parameter S with respect to a bending parameter F when the response frequency fm of leveling in the scanning direction and the response frequency fm of leveling in the non-scanning direction are equal and large. The error parameter S in the direction, the curve B1 is the absolute value of the average value of the normal focus error in the error parameter S in the non-scanning direction, the curve A2 is the error parameter S in the scanning direction, and the curve B2 is the error parameter S in the scanning direction. Shows the average value of the normal focus error in the middle. Curve A
1 and curve A2 each represent a more realistic focus error. When the value of the meter F is small and the period of the unevenness on the exposure surface is small, the followability of the leveling control in the scan direction is poor (curve A2). As the period of the unevenness increases, the leveling control in the scan direction follows the curve. It turns out that it becomes. In addition, since the focus position does not change sequentially in the non-scanning direction as in the scanning direction, even if the period of the bend increases, it is worse than the followability in the scanning direction (curve A1). As described above, it is desirable that the focus error be set so that the parameter S becomes 0.5 or less, but the focus error is large as a whole in both the scan direction and the non-scan direction.

【0031】一方、図17(b)は、スキャン方向のレ
ベリングの応答周波数fmが非スキャン方向のレベリン
グの応答周波数fnより大きく、且つ両応答周波数fm
及びfnが小さい場合の曲がりパラメータFに対する誤
差パラメータSを表し、曲線A3は非スキャン方向での
誤差パラメータS、曲線B3は非スキャン方向の通常の
フォーカス誤差の平均値の絶対値、曲線A4はスキャン
方向での誤差パラメータS、曲線B4はスキャン方向で
の通常のフォーカス誤差の平均値の絶対値を示す。図1
7(a)と図17(b)との比較より、ほぼ完全応答
(図17(a))の場合よりも応答周波数が小さい(図
17(b))場合の方が、誤差パラメータSが0.5に
近くなっており、フォーカス誤差は小さいことが分か
る。これは、感光基板上の細かい凸凹にオートレベリン
グ機構が追従すると、スリット状の露光フィールド24
内で精度が悪化する点が発生するためである。但し、応
答周波数を小さくし過ぎると、低周波の凸凹部まで追従
できなくなるため、応答周波数は適当な値に設定する必
要がある。
On the other hand, FIG. 17B shows that the response frequency fm of leveling in the scanning direction is higher than the response frequency fm of leveling in the non-scanning direction, and both response frequencies fm
, Fn is small, the error parameter S with respect to the bending parameter F, the curve A3 is the error parameter S in the non-scan direction, the curve B3 is the absolute value of the average value of the normal focus error in the non-scan direction, and the curve A4 is the scan. The error parameter S in the direction and the curve B4 indicate the absolute value of the average value of the normal focus error in the scanning direction. FIG.
7 (a) and FIG. 17 (b), the error parameter S is 0 when the response frequency is lower (FIG. 17 (b)) than when the response is almost complete (FIG. 17 (a)). .5, which indicates that the focus error is small. This is because when the auto-leveling mechanism follows fine irregularities on the photosensitive substrate, the slit-like exposure field 24
This is because a point at which the accuracy is deteriorated occurs. However, if the response frequency is too low, it is not possible to follow the low frequency projections and depressions, so the response frequency must be set to an appropriate value.

【0032】また、図17(b)の例では、スキャン方
向のレベリングの応答周波数fmが非スキャン方向のレ
ベリングの応答周波数fnより高く設定されている。こ
れは、同じ曲がりパラメータFの凹凸であっても、スキ
ャン方向ではスリット幅に応じて実質的に周期が短くな
るため、良好に露光面の凹凸に追従するための応答周波
数は、非スキャン方向よりもスキャン方向で高くする必
要があるためである。
In the example of FIG. 17B, the response frequency fm of leveling in the scanning direction is set higher than the response frequency fn of leveling in the non-scanning direction. This is because even in the case of unevenness with the same bending parameter F, the response frequency for satisfactorily following the unevenness of the exposed surface is smaller than that in the non-scanning direction because the period is substantially shortened in the scanning direction according to the slit width. Is also required to be higher in the scanning direction.

【0033】また、オートレベリング機構用の多点計測
手段が、その所定形状の照明領域と投影光学系(8)に
関して共役な露光領域(24)内の複数の点及びその共
役な露光領域内に対して感光基板(5)が走査される際
の手前の領域内の複数の点よりなる複数の計測点におい
て、感光基板(5)の高さをそれぞれ計測する場合に
は、手前の計測点において部分的にフォーカス位置の先
読みが行われる。これを「分割先読み」と呼ぶ。従っ
て、全部の計測点で先読みを行う手法(完全先読み)に
比べて、露光までに多点計測手段でフォーカス位置を読
み取る際の長さ(助走距離)が短縮される。
Further, the multi-point measuring means for the auto-leveling mechanism includes a plurality of points in the exposure area (24) conjugate with the illumination area of the predetermined shape and the projection optical system (8) and the conjugate exposure area. On the other hand, when measuring the height of the photosensitive substrate (5) at each of a plurality of measurement points including a plurality of points in an area before the photosensitive substrate (5) is scanned, the measurement is performed at the near measurement point. Pre-reading of the focus position is partially performed. This is called "split look-ahead". Therefore, as compared with the technique of performing pre-reading at all measurement points (complete pre-reading), the length (running distance) when the focus position is read by the multi-point measuring means before exposure is reduced.

【0034】また、その多点計測手段が、感光基板
(5)の1つのショット領域へ順次マスク(12)のパ
ターンを露光する過程において、順次それら複数の計測
点の位置を変化させる場合には、例えばそのショット領
域の端部では分割先読みを行い、そのショット領域の中
央部以降では完全先読みを行い、露光位置検出部でオー
プン制御の確認を行う。これにより、レベリング精度を
高精度に維持した状態で、ショット領域の端部での助走
距離を短縮して露光のスループットを高めることができ
る。
In the case where the multipoint measuring means sequentially changes the positions of the plurality of measurement points in the process of sequentially exposing the pattern of the mask (12) to one shot area of the photosensitive substrate (5), For example, divided pre-reading is performed at the end of the shot area, complete pre-reading is performed after the center of the shot area, and open control is confirmed by the exposure position detecting unit. This makes it possible to increase the exposure throughput by reducing the approach distance at the end of the shot area while maintaining high leveling accuracy.

【0035】次に、本発明におけるオートフォーカス制
御について検討する。上述の良好なフィールド(Good F
ield)の概念を取り入れると、図16に示すように、露
光フィールド24の中央部24a内の各計測点のフォー
カス位置の平均化処理を行って、そのフォーカス位置の
平均値で示される面を投影光学系の像面に合わせるので
は、精度が悪化する可能性がある。即ち、図18(a)
は、感光基板の深さHの凹部のある露光面5aの各計測
点のフォーカス位置の平均値に対応する面34Aを示
し、その面34Aと凹部とのフォーカス方向の差ΔZ3
は、H/2より大きくなっている。
Next, the autofocus control in the present invention will be discussed. Good field mentioned above (Good F
If the concept of “ield) is adopted, as shown in FIG. 16, the focus position of each measurement point in the central portion 24a of the exposure field 24 is averaged, and the plane indicated by the average value of the focus position is projected. Adjusting to the image plane of the optical system may deteriorate accuracy. That is, FIG.
Indicates a surface 34A corresponding to the average value of the focus positions of the respective measurement points on the exposure surface 5a having the concave portion having the depth H of the photosensitive substrate, and the difference ΔZ3 in the focus direction between the surface 34A and the concave portion.
Is larger than H / 2.

【0036】これに対して本発明においては、露光面5
a上の所定の計測領域内の各計測点のフォーカス位置の
最大値と最小値とを求め、それら最大値と最小値との中
間のフォーカス位置に対応する面を投影光学系の像面に
合わせ込むようにする。図18(b)は、感光基板の深
さHの凹部のある露光面5aにおける、各計測点のフォ
ーカス位置の内の最大値Zmax と最小値Zmin との中間
のフォーカス位置に対応する面34Bを示し、面34B
のフォーカス位置Z34B は次のように表すことができ
る。 Z34B =(Zmax +Zmin )/2 (3)
On the other hand, in the present invention, the exposure surface 5
The maximum value and the minimum value of the focus position of each measurement point in the predetermined measurement area on a are obtained, and the surface corresponding to the focus position intermediate between the maximum value and the minimum value is aligned with the image plane of the projection optical system. So that it fits. FIG. 18 (b), the exposure surface 5a with a recess depth H of the photosensitive substrate, corresponding to the intermediate focus position between the maximum value Z max and the minimum value Z min of the focus position of each measurement point surface 34B shows the surface 34B
The focus position Z 34B can be expressed as follows. Z34B = ( Zmax + Zmin ) / 2 (3)

【0037】その後、その面34Bが投影光学系の像面
に合わせ込まれる。また、面34Bと露光面5aの表面
とのフォーカス方向の差ΔZ4と、面34Bとその凹部
とのフォーカス方向の差ΔZ5とは、それぞれほぼH/
2になっている。即ち、図18(a)の面34Aに比べ
て図18(b)の面34Bの方が、露光面5a上の各点
におけるフォーカス位置の誤差の最大値が小さくなるた
め、良好なフィールド(Good Field)の概念上では、本
発明により感光基板の露光面をより高精度に投影光学系
の像面に合わせ込むことができる。
Thereafter, the surface 34B is adjusted to the image plane of the projection optical system. The difference ΔZ4 in the focus direction between the surface 34B and the surface of the exposure surface 5a and the difference ΔZ5 in the focus direction between the surface 34B and the concave portion thereof are substantially H /
It is 2. That is, since the maximum value of the focus position error at each point on the exposure surface 5a is smaller in the surface 34B in FIG. 18B than in the surface 34A in FIG. According to the concept of Field), the present invention makes it possible to adjust the exposure surface of the photosensitive substrate to the image plane of the projection optical system with higher accuracy.

【0038】更に、図17(a)のように、スキャン方
向のレベリングの応答周波数fmと非スキャン方向のレ
ベリングの応答周波数fnとを等しく且つ大きくしてオ
ートレベリング制御を行うと同時に、図18(a)の平
均化処理に基づくオートフォーカス制御又は図18
(b)の最大値と最小値との平均値に基づくオートフォ
ーカス制御を施した場合の、曲がりパラメータFに対す
る誤差パラメータSの特性をそれぞれ図19(a)及び
(b)に示す。即ち、平均化処理に基づく図19(a)
において、曲線A5及びB5はそれぞれ非スキャン方向
の誤差パラメータS、曲線A6及びB6はそれぞれスキ
ャン方向の誤差パラメータSを表す。また、最大値と最
小値との平均値に基づく図19(b)において、曲線A
7及びB7はそれぞれ非スキャン方向の誤差パラメータ
S、曲線A8及びB8はそれぞれスキャン方向の誤差パ
ラメータSを表す。
Further, as shown in FIG. 17A, the leveling response frequency fm in the scanning direction and the leveling response frequency fn in the non-scanning direction are made equal and large to perform the auto-leveling control, and at the same time, FIG. Auto focus control based on the averaging processing of a) or FIG.
FIGS. 19A and 19B show the characteristics of the error parameter S with respect to the bending parameter F when the autofocus control is performed based on the average value of the maximum value and the minimum value in FIG. That is, FIG. 19A based on the averaging process
, Curves A5 and B5 respectively represent error parameters S in the non-scanning direction, and curves A6 and B6 respectively represent error parameters S in the scanning direction. In FIG. 19B based on the average value of the maximum value and the minimum value, a curve A
7 and B7 represent error parameters S in the non-scanning direction, respectively, and curves A8 and B8 represent error parameters S in the scanning direction, respectively.

【0039】図19(b)より明かなように、最大値と
最小値との平均値に基づいてオートフォーカス制御を施
した場合には、全ての曲がりパラメータF、即ちあらゆ
る周波数帯において、誤差パラメータSの値が0.5に
近くなっていると共に、平均化処理に基づいてオートフ
ォーカス制御を施した場合に比べてフォーカス誤差の最
大値が小さくなっている。
As is clear from FIG. 19 (b), when the autofocus control is performed based on the average value of the maximum value and the minimum value, the error parameter is obtained for all the bending parameters F, that is, for all the frequency bands. The value of S is close to 0.5, and the maximum value of the focus error is smaller than in the case where the autofocus control is performed based on the averaging process.

【0040】また、図15(a)及び(b)に戻り、所
定の計測領域内の計測点で得られたフォーカス位置の最
大値と最小値との平均値に基づいてオートフォーカス制
御のみを施した場合には、図15(a)に示すように、
振幅2・ΔZaの曲がりを有する露光面5aに対して、
最大値とのフォーカス位置の差がΔZaの面36Aが投
影光学系の像面に合わせ込まれる。一方、振幅2・ΔZ
aの曲がりを有する露光面5aに対して、単にそれら計
測点で得られたフォーカス位置の平均値に基づいてオー
トフォーカス制御を行うと共に、得られたフォーカス位
置の最小自乗近似に基づいてオートレベリング制御を行
うと、図15(b)に示すように、振幅ΔZc(>2・
ΔZa)の範囲内で最大値からのフォーカス位置の差が
ΔZb(>ΔZa)の面36Bが投影光学系の像面に合
わせ込まれることがある。従って、オートレベリング機
構を使用する場合でも使用しない場合でも、得られたフ
ォーカス位置の最大値と最小値との平均値に基づいてオ
ートフォーカス制御を行う方がフォーカス誤差が小さく
なる。
Returning to FIGS. 15A and 15B, only the auto focus control is performed based on the average of the maximum and minimum values of the focus position obtained at the measurement points in the predetermined measurement area. In this case, as shown in FIG.
With respect to the exposure surface 5a having a bend having an amplitude of 2 · ΔZa,
The surface 36A whose difference between the maximum value and the focus position is ΔZa is adjusted to the image plane of the projection optical system. On the other hand, the amplitude 2 · ΔZ
For the exposure surface 5a having the curvature of a, the autofocus control is simply performed based on the average value of the focus positions obtained at the measurement points, and the autoleveling control is performed based on the least square approximation of the obtained focus position. Is performed, the amplitude ΔZc (> 2 ·
In a range of ΔZa), the surface 36B having a difference of the focus position from the maximum value of ΔZb (> ΔZa) may be adjusted to the image plane of the projection optical system. Therefore, regardless of whether the auto-leveling mechanism is used or not, the focus error is reduced by performing the auto-focus control based on the average value of the obtained maximum and minimum focus positions.

【0041】なお、本発明では、(フォーカス位置の最
大値Zmax +フォーカス位置の最小値Zmin )/2で定
まる面を像面に合わせ込むように制御しているが、デバ
イス工程によっては感光基板の露光面5aの凸部又は凹
部の何れかの焦点深度が要求される場合もある。従っ
て、所定の係数M及びNを用いて、次式のような比例配
分で定まるフォーカス位置ZMNの面を像面に合わせるよ
うな制御を行うことが望ましい。 ZMN=(M・Zmax +N・Zmin )/(M+N) (4)
In the present invention, the surface determined by (maximum value of focus position Z max + minimum value of focus position Z min ) / 2 is controlled so as to match the image plane. In some cases, the depth of focus of either the convex portion or the concave portion of the exposure surface 5a of the substrate is required. Therefore, it is desirable to perform control such that the plane of the focus position Z MN determined by the following proportional distribution is adjusted to the image plane using the predetermined coefficients M and N. ZMN = ( MZmax + NZZmin ) / (M + N) (4)

【0042】[0042]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。本実施例は、スリットスキャン露光方式の
投影露光装置のオートフォーカス機構及びオートレベリ
ング機構に本発明を適用したものである。図1は本実施
例の投影露光装置を示し、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ELによる矩形の照明領
域(以下、「スリット状の照明領域」という)によりレ
チクル12上のパターンが照明され、そのパターンの像
が投影光学系8を介してウエハ5上に投影露光される。
この際、露光光ELのスリット状の照明領域に対して、
レチクル12が図1の紙面に対して手前方向(又は向こ
う側)に一定速度Vで走査されるのに同期して、ウエハ
5は図1の紙面に対して向こう側(又は手前方向)に一
定速度V/β(1/βは投影光学系8の縮小倍率)で走
査される。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to an autofocus mechanism and an autoleveling mechanism of a projection exposure apparatus of a slit scan exposure system. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, a reticle 12 is formed by a rectangular illumination area (hereinafter, referred to as a “slit illumination area”) by exposure light EL from an illumination optical system (not shown). The upper pattern is illuminated, and an image of the pattern is projected and exposed on the wafer 5 via the projection optical system 8.
At this time, with respect to the slit-shaped illumination area of the exposure light EL,
Synchronously with the reticle 12 being scanned at a constant speed V in the forward direction (or the far side) with respect to the plane of FIG. 1, the wafer 5 is kept constant in the far side (or the forward direction) with respect to the plane of FIG. Scanning is performed at a speed V / β (1 / β is a reduction magnification of the projection optical system 8).

【0043】レチクル12及びウエハ5の駆動系につい
て説明するに、レチクル支持台9上にY軸方向(図1の
紙面に垂直な方向)に駆動自在なレチクルY駆動ステー
ジ10が載置され、このレチクルY駆動ステージ10上
にレチクル微小駆動ステージ11が載置され、レチクル
微小駆動ステージ11上にレチクル12が真空チャック
等により保持されている。レチクル微小駆動ステージ1
1は、投影光学系8の光軸に垂直な面内で図1の紙面に
平行なX方向、Y方向及び回転方向(θ方向)にそれぞ
れ微小量だけ且つ高精度にレチクル12の位置制御を行
う。レチクル微小駆動ステージ11上には移動鏡21が
配置され、レチクル支持台9上に配置された干渉計14
によって、常時レチクル微小駆動ステージ11のX方
向、Y方向及びθ方向の位置がモニターされている。干
渉計14により得られた位置情報S1が主制御系22A
に供給されている。
The drive system for the reticle 12 and the wafer 5 will be described. A reticle Y drive stage 10 that can be driven in the Y-axis direction (a direction perpendicular to the plane of FIG. 1) is mounted on the reticle support 9. A reticle minute drive stage 11 is mounted on the reticle Y drive stage 10, and a reticle 12 is held on the reticle minute drive stage 11 by a vacuum chuck or the like. Reticle micro drive stage 1
1 controls the position of the reticle 12 with a very small amount and high precision in the X direction, the Y direction, and the rotation direction (θ direction) parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 8. Do. A movable mirror 21 is disposed on the reticle minute drive stage 11, and an interferometer 14 disposed on the reticle support 9 is provided.
Thus, the positions of the reticle minute drive stage 11 in the X, Y, and θ directions are constantly monitored. The position information S1 obtained by the interferometer 14 is stored in the main control system 22A.
Is supplied to

【0044】一方、ウエハ支持台1上には、Y軸方向に
駆動自在なウエハY軸駆動ステージ2が載置され、その
上にX軸方向に駆動自在なウエハX軸駆動ステージ3が
載置され、その上にZレベリングステージ4が設けら
れ、このZレベリングステージ4上にウエハ5が真空吸
着によって保持されている。Zレベリングステージ4上
にも移動鏡7が固定され、外部に配置された干渉計13
により、Zレベリングステージ4のX方向、Y方向及び
θ方向の位置がモニターされ、干渉計13により得られ
た位置情報も主制御系22Aに供給されている。主制御
系22Aは、ウエハ駆動装置22B等を介してウエハY
軸駆動ステージ2、ウエハX軸駆動ステージ3及びZレ
ベリングステージ4の位置決め動作を制御すると共に、
装置全体の動作を制御する。
On the other hand, a wafer Y-axis drive stage 2 which can be driven in the Y-axis direction is mounted on the wafer support table 1, and a wafer X-axis drive stage 3 which can be driven in the X-axis direction is mounted thereon. A Z leveling stage 4 is provided thereon, and a wafer 5 is held on the Z leveling stage 4 by vacuum suction. The movable mirror 7 is also fixed on the Z-leveling stage 4, and the interferometer 13
Thus, the positions of the Z leveling stage 4 in the X, Y, and θ directions are monitored, and the position information obtained by the interferometer 13 is also supplied to the main control system 22A. The main control system 22A receives the wafer Y via the wafer driving device 22B or the like.
In addition to controlling the positioning operation of the axis driving stage 2, the wafer X-axis driving stage 3, and the Z leveling stage 4,
Controls the operation of the entire device.

【0045】また、ウエハ側の干渉計13によって計測
される座標により規定されるウエハ座標系と、レチクル
側の干渉計14によって計測される座標により規定され
るレチクル座標系の対応をとるために、Zレベリングス
テージ4上のウエハ5の近傍に基準マーク板6が固定さ
れている。この基準マーク板6上には各種基準マークが
形成されている。これらの基準マークの中にはZレベリ
ングステージ4側に導かれた照明光により裏側から照明
されている基準マーク、即ち発光性の基準マークも設け
られている。
In order to establish a correspondence between a wafer coordinate system defined by coordinates measured by the interferometer 13 on the wafer side and a reticle coordinate system defined by coordinates measured by the interferometer 14 on the reticle side, A reference mark plate 6 is fixed near the wafer 5 on the Z leveling stage 4. Various reference marks are formed on the reference mark plate 6. Among these reference marks, reference marks illuminated from the back side by illumination light guided to the Z leveling stage 4 side, that is, luminescent reference marks are also provided.

【0046】本例のレチクル12の上方には、基準マー
ク板6上の基準マークとレチクル12上のマークとを同
時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡19及
び20が装備されている。この場合、レチクル12から
の検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡19及
び20に導くための偏向ミラー15及び16が移動自在
に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御系
22Aからの指令のもとで、ミラー駆動装置17及び1
8によりそれぞれ偏向ミラー15及び16は待避され
る。
Above the reticle 12 of this embodiment, reticle alignment microscopes 19 and 20 for simultaneously observing the reference mark on the reference mark plate 6 and the mark on the reticle 12 are provided. In this case, deflecting mirrors 15 and 16 for guiding the detection light from the reticle 12 to the reticle alignment microscopes 19 and 20, respectively, are movably arranged, and when the exposure sequence is started, a command from the main control system 22A is also issued. And the mirror driving devices 17 and 1
8, the deflection mirrors 15 and 16 are retracted, respectively.

【0047】図1のスリットスキャン方式の投影露光装
置に、図20及び図21を参照して説明した従来方式の
斜め入射型の多点フォーカス位置検出系を装着する。但
し、本例の多点フォーカス位置検出系は、計測点の個数
が従来例よりも多いと共に、計測点の配置が工夫されて
いる。図2(b)は、図21(b)の従来のパターン形
成板62に対応する本例のパターン形成板62Aを示
し、図2(b)に示すように、パターン形成板62Aの
第1列目には9個のスリット状の開口パターン72−1
1〜72−19が形成され、第2列目〜第5列目にもそ
れぞれ9個の開口パターン72−12〜72−59が形
成されている。即ち、パターン形成板62Aには、合計
で45個のスリット状の開口パターンが形成されてお
り、これらのスリット状の開口パターンの像が図1のウ
エハ5の露光面上にX軸及びY軸に対して斜めに投影さ
れる。
The conventional oblique incidence type multi-point focus position detection system described with reference to FIGS. 20 and 21 is mounted on the slit scan type projection exposure apparatus shown in FIG. However, in the multipoint focus position detection system of this example, the number of measurement points is larger than in the conventional example, and the arrangement of the measurement points is devised. FIG. 2B shows a pattern forming plate 62A of the present example corresponding to the conventional pattern forming plate 62 of FIG. 21B, and as shown in FIG. Eye has 9 slit-shaped opening patterns 72-1
1 to 72-19 are formed, and nine opening patterns 72-12 to 72-59 are also formed in the second to fifth columns, respectively. That is, a total of 45 slit-shaped opening patterns are formed on the pattern forming plate 62A, and the images of these slit-shaped opening patterns are displayed on the exposure surface of the wafer 5 in FIG. Are projected obliquely with respect to.

【0048】図2(a)は、本例の投影光学系8の下方
のウエハ5の露光面を示し、この図2(a)において、
投影光学系8の円形の照明視野23に内接するX方向に
長い矩形の露光フィールド24内に図1のレチクル12
のパターンが露光され、この露光フィールド24に対し
てY方向にウエハ5が走査(スキャン)される。本例の
多点フォーカス位置検出系により、露光フィールド24
のY方向の上側のX方向に伸びた第1列の9個の計測点
AF11〜AF19、第2列の計測点AF21〜AF2
9、露光フィールド24内の第3列の計測点AF31〜
AF39、露光フィールド24のY方向の下側の第4列
の計測点AF41〜AF49及び第5列の計測点AF5
1〜AF59にそれぞれスリット状の開口パターンの像
が投影される。
FIG. 2A shows an exposure surface of the wafer 5 below the projection optical system 8 of this embodiment.
The reticle 12 of FIG. 1 is placed in a rectangular exposure field 24 long in the X direction inscribed in the circular illumination field 23 of the projection optical system 8.
Is exposed, and the wafer 5 is scanned (scanned) with respect to the exposure field 24 in the Y direction. With the multipoint focus position detection system of this example, the exposure field 24
, The nine rows of measurement points AF11 to AF19 extending in the X direction above the Y direction, and the measurement points AF21 to AF2 in the second row.
9. Measurement points AF31 to AF3 in the third column in the exposure field 24
AF39, measurement points AF41 to AF49 in the fourth row below the exposure field 24 in the Y direction, and measurement points AF5 in the fifth row
An image of a slit-shaped opening pattern is projected on each of 1 to AF59.

【0049】図2(c)は、本例の多点フォーカス位置
検出系の受光器69Aを示し、この受光器69A上に第
1列目には9個の受光素子75−11〜75−19が配
置され、第2列目〜第5列目にもそれぞれ9個の受光素
子75−12〜75−59が配置されている。即ち、受
光器69Aには、合計で45個の受光素子が配列されて
おり、各受光素子上にはスリット状の絞り(図示省略)
が配置されている。また、それら受光素子75−11〜
75−59上にそれぞれ図2(a)の計測点AF11〜
AF59に投影されたスリット状の開口パターンの像が
再結像される。そして、ウエハ5の露光面で反射された
光を、図20の回転方向振動板67に対応する振動板で
回転振動することで、受光器69A上では再結像された
各像の位置が絞りの幅方向であるRD方向に振動する。
FIG. 2C shows a photodetector 69A of the multi-point focus position detecting system of this embodiment. On the photodetector 69A, nine light receiving elements 75-11 to 75-19 are arranged in the first column. Are arranged, and nine light receiving elements 75-12 to 75-59 are also arranged in the second to fifth columns. That is, a total of 45 light receiving elements are arranged in the light receiver 69A, and a slit-shaped diaphragm (not shown) is provided on each light receiving element.
Is arranged. Further, the light receiving elements 75-11 to 75-1
The measurement points AF11 to AF11 in FIG.
The image of the slit-shaped opening pattern projected on the AF 59 is re-imaged. Then, the light reflected on the exposure surface of the wafer 5 is rotationally vibrated by a vibration plate corresponding to the rotation direction vibration plate 67 in FIG. Vibrates in the RD direction, which is the width direction of.

【0050】各受光素子75−11〜75−59の検出
信号が信号処理装置71Aに供給され、信号処置装置7
1Aではそれぞれの検出信号を回転振動周波数の信号で
同期検波することにより、ウエハ上の各計測点AF11
〜AF59のフォーカス位置に対応する45個のフォー
カス信号を生成し、これら45個のフォーカス信号の内
の所定のフォーカス信号より後述のように、ウエハの露
光面の傾斜角(レベリング角)及び平均的なフォーカス
位置を算出する。これら計測されたレベリング角及びフ
ォーカス位置は図1の主制御系22Aに供給され、主制
御系22Aは、その供給されたレベリング角及びフォー
カス位置に基づいて駆動装置22B及びZレベリングス
テージ4を介してウエハ5のレベリング角及びフォーカ
ス位置の設定を行う。
The detection signals of the respective light receiving elements 75-11 to 75-59 are supplied to a signal processing device 71A, and the signal processing device 7A
In FIG. 1A, each detection signal is synchronously detected with a signal of a rotational vibration frequency, so that each measurement point AF11 on the wafer is detected.
45 focus signals corresponding to the focus positions of AF-59 are generated, and the tilt angle (leveling angle) and the average of the exposure surface of the wafer are determined based on a predetermined focus signal among the 45 focus signals as described later. Calculate a proper focus position. The measured leveling angle and focus position are supplied to the main control system 22A of FIG. 1, and the main control system 22A transmits the measured leveling angle and focus position via the driving device 22B and the Z leveling stage 4 based on the supplied leveling angle and focus position. The leveling angle and the focus position of the wafer 5 are set.

【0051】従って、本例では図2(a)に示す45個
の全ての計測点AF11〜AF59のフォーカス位置を
計測することができる。但し、本例では、図3に示すよ
うに、ウエハのスキャン方向に応じてそれら45個の計
測点中で実際にフォーカス位置を計測する点(以下、
「サンプル点」という)の位置を変えている。一例とし
て、図3(a)に示すように、露光フィールド24に対
してY方向にウエハをスキャンする場合で、且つ後述の
ような分割先読みを行う場合には、第2列25Bの計測
点中の奇数番目の計測点AF21,AF23,‥‥,A
F29及び露光フィールド24内の偶数番目の計測点A
F32,AF34,‥‥,AF38がサンプル点とな
る。また、図3(b)に示すように、露光フィールド2
4に対して−Y方向にウエハをスキャンする場合で、且
つ後述のような分割先読みを行う場合には、第4列25
Dの計測点中の奇数番目の計測点AF41,AF43,
‥‥,AF49及び露光フィールド24内の偶数番目の
計測点AF32,AF34,‥‥,AF38がサンプル
点となる。
Therefore, in this example, the focus positions of all 45 measurement points AF11 to AF59 shown in FIG. 2A can be measured. However, in this example, as shown in FIG. 3, a point (hereinafter, referred to as a focus point) for actually measuring the focus position among the 45 measurement points according to the scanning direction of the wafer.
(Referred to as the "sample point"). As an example, as shown in FIG. 3A, when the wafer is scanned in the Y direction with respect to the exposure field 24, and when divided prefetching as described later is performed, the measurement points in the second column 25B are measured. Odd-numbered measurement points AF21, AF23,.
F29 and even-numbered measurement point A in exposure field 24
F32, AF34,..., AF38 are sample points. Also, as shown in FIG.
In the case where the wafer is scanned in the −Y direction with respect to No. 4 and division pre-reading as described later is performed, the fourth column 25
The odd-numbered measurement points AF41, AF43,
AF, AF49 and even-numbered measurement points AF32, AF34, ‥‥, AF38 in the exposure field 24 are sample points.

【0052】更に、スリットスキャン露光時のフォーカ
ス位置の計測結果は、ウエハ側のステージの移動座標に
応じて逐次変化していくため、それらフォーカス位置の
計測結果は、ステージのスキャン方向の座標及び非スキ
ャン方向の計測点の座標よりなる2次元のマップとして
図1の主制御系22A内の記憶装置に記憶される。この
ように記憶された計測結果を用いて、露光時のウエハの
フォーカス位置及びレベリング角が算出される。そし
て、実際に図1のZレベリングステージ4を駆動してウ
エハの露光面のフォーカス位置及びレベリング角を設定
する場合は、計測結果に従ってオープンループ制御によ
りZレベリングステージ4の動作が制御される。この場
合、予め計測された結果に基づいて露光フィールド24
内での露光が行われる。即ち、図4(a)に示すよう
に、例えば第2列25Bの計測点の所定のサンプリング
点でウエハ上の領域26のフォーカス位置の計測が行わ
れ、その後図4(b)に示すようにウエハ上の領域26
が露光フィールド24内に達したときに、図4(a)で
の計測結果に基づいて、ウエハ上の領域26のフォーカ
シング及びレベリング制御が行われる。
Further, the measurement result of the focus position at the time of the slit scan exposure changes sequentially according to the movement coordinates of the stage on the wafer side. The two-dimensional map including the coordinates of the measurement points in the scanning direction is stored in the storage device in the main control system 22A of FIG. The focus position and the leveling angle of the wafer at the time of exposure are calculated using the measurement results stored in this manner. When the Z leveling stage 4 of FIG. 1 is actually driven to set the focus position and the leveling angle of the exposure surface of the wafer, the operation of the Z leveling stage 4 is controlled by open loop control according to the measurement result. In this case, the exposure field 24 is determined based on a result measured in advance.
Exposure is performed within. That is, as shown in FIG. 4A, for example, the focus position of the region 26 on the wafer is measured at a predetermined sampling point of the measurement points in the second row 25B, and thereafter, as shown in FIG. Area 26 on wafer
Is reached in the exposure field 24, focusing and leveling control of the region 26 on the wafer is performed based on the measurement result in FIG.

【0053】図5は本例のZレベリングステージ4及び
この制御系を示し、この図5において、Zレベリングス
テージ4の上面部材は下面部材上に3個の支点28A〜
28Cを介して支持されており、各支点28A〜28C
はそれぞれフォーカス方向に伸縮できるようになってい
る。各支点28A〜28Cの伸縮量を調整することによ
り、Zレベリングステージ4上のウエハ5の露光面のフ
ォーカス位置、スキャン方向の傾斜角θY 及び非スキャ
ン方向の傾斜角θX を所望の値に設定することができ
る。各支点28A〜28Cの近傍にはそれぞれ、各支点
のフォーカス方向の変位量を例えば0.01μm程度の
分解能で計測できる高さセンサー29A〜29Cが取り
付けられている。なお、フォーカス方向(Z方向)への
位置決め機構として、よりストロークの長い高精度な機
構を別に設けても良い。
FIG. 5 shows the Z leveling stage 4 of this embodiment and its control system. In FIG. 5, the upper surface member of the Z leveling stage 4 has three fulcrums 28A to 28A on the lower surface member.
28C, each fulcrum 28A-28C
Can be expanded and contracted in the focus direction. By adjusting the amount of expansion and contraction of the respective fulcrums 28A to 28C, the focus position of the exposure surface of the wafer 5 on the Z leveling stage 4, the inclination angle of the scan direction theta Y and the inclination angle theta X in the non-scanning direction to a desired value Can be set. Near the fulcrums 28A to 28C, height sensors 29A to 29C capable of measuring the displacement amount of each fulcrum in the focus direction with a resolution of, for example, about 0.01 μm are attached. Note that a high-precision mechanism with a longer stroke may be separately provided as a positioning mechanism in the focus direction (Z direction).

【0054】Zレベリングステージ4のレベリング動作
を制御するために、主制御系22Aはフィルタ部30A
及び30Bにそれぞれ刻々に変化する非スキャン方向の
設定すべき傾斜角θX 及びスキャン方向の設定すべき傾
斜角θY を供給する。フィルタ部30A及び30Bはそ
れぞれ異なるフィルタ特性でフィルタリングして得られ
た傾斜角を演算部31に供給し、主制御系22Aは演算
部31にはウエハ5上の露光対象とする領域の座標W
(X,Y)を供給する。演算部31は、座標W(X,
Y)及び2つの傾斜角に基づいて駆動部32A〜32C
に設定すべき変位量の情報を供給する。各駆動部32A
〜32Cにはそれぞれ高さセンサー29A〜29Cから
支点29A〜29Cの現在の高さの情報も供給され、各
駆動部32A〜32Cはそれぞれ支点29A〜29Cの
高さを演算部31に設定された高さに設定する。
In order to control the leveling operation of the Z leveling stage 4, the main control system 22A includes a filter 30A.
And 30B are supplied with the tilt angle θ X to be set in the non-scan direction and the tilt angle θ Y to be set in the scan direction, which change every moment. The filter units 30A and 30B supply the inclination angles obtained by filtering with different filter characteristics to the operation unit 31, and the main control system 22A sends the operation unit 31 the coordinates W of the region to be exposed on the wafer 5 to be exposed.
(X, Y). The calculation unit 31 calculates the coordinates W (X,
Y) and the drive units 32A to 32C based on the two inclination angles
Is supplied with information on the amount of displacement to be set. Each drive unit 32A
To 32C are also supplied with information on the current height of the fulcrums 29A to 29C from the height sensors 29A to 29C, respectively, and the driving units 32A to 32C set the heights of the fulcrums 29A to 29C in the calculation unit 31 respectively. Set to height.

【0055】これにより、ウエハ5の露光面のスキャン
方向の傾斜角及び非スキャン方向の傾斜角がそれぞれ所
望の値に設定されるが、この際にフィルタ部30A及び
30Bの特性の相違により、スキャン方向のレベリング
の応答周波数fm[Hz]が非スキャン方向のレベリン
グの応答速度fn[Hz]よりも高めに設定されてい
る。一例としてスキャン方向のレベリングの応答周波数
fmは10Hz、非スキャン方向のレベリングの応答速
度fnは2Hzである。
As a result, the inclination angle of the exposure surface of the wafer 5 in the scanning direction and the inclination angle in the non-scanning direction are respectively set to desired values. The response frequency fm [Hz] of the leveling in the direction is set higher than the response speed fn [Hz] of the leveling in the non-scanning direction. As an example, the leveling response frequency fm in the scanning direction is 10 Hz, and the leveling response speed fn in the non-scanning direction is 2 Hz.

【0056】また、支点28A,28B及び28Cが配
置されている位置をそれぞれ駆動点TL1,TL2及び
TL3と呼ぶと、駆動点TL1及びTL2はY軸に平行
な1直線上に配置され、駆動点TL3は駆動点TL1と
TL2との垂直2等分線上に位置している。そして、投
影光学系によるスリット状の露光フィールド24が、ウ
エハ5上のショット領域SAij上に位置しているものと
すると、本例では、支点28A〜28Cを介してウエハ
5のレベリング制御を行う際に、そのショット領域SA
ijのフォーカス位置は変化しない。従って、レベリング
制御とフォーカス制御とが分離した形で行われるように
なっている。また、ウエハ5の露光面のフォーカス位置
の設定は、3個の支点28A〜28Cを同じ量だけ変位
させることにより行われる。
When the positions where the fulcrums 28A, 28B and 28C are arranged are called driving points TL1, TL2 and TL3, the driving points TL1 and TL2 are arranged on one straight line parallel to the Y axis. TL3 is located on a perpendicular bisector between the driving points TL1 and TL2. Assuming that the slit-shaped exposure field 24 by the projection optical system is located on the shot area SAij on the wafer 5, in this example, leveling control of the wafer 5 is performed via the fulcrums 28A to 28C. At that time, the shot area SA
The focus position of ij does not change. Therefore, the leveling control and the focus control are performed separately. The focus position of the exposure surface of the wafer 5 is set by displacing the three fulcrums 28A to 28C by the same amount.

【0057】次に、本例のレベリング動作及びフォーカ
シング動作につき詳細に説明する。先ず、レベリング用
の傾斜角及びフォーカシング用のフォーカス位置の算出
法を示す。 (A)傾斜角の算出法 図4に示すように、各列の計測点において非スキャン方
向のm番目のサンプル点のX座標をXm 、スキャン方向
のn番目のサンプル点のY座標をYn として、X座標X
m 及びY座標Yn のサンプル点で計測されたフォーカス
位置の値をAF(Xm ,Yn )で表す。また、非スキャ
ン方向のサンプル数をM、スキャン方向のサンプリング
数をNとして、次の演算を行う。但し、和演算Σm は添
字mに関する1〜Mまでの和を表す。
Next, the leveling operation and the focusing operation of this embodiment will be described in detail. First, a method of calculating a tilt angle for leveling and a focus position for focusing will be described. (A) Calculation Method of Tilt Angle As shown in FIG. 4, the X coordinate of the m-th sample point in the non-scanning direction is X m , and the Y coordinate of the n-th sample point in the scanning direction is Y at the measurement points in each column. n is the X coordinate X
The value of the focus position measured by sample point m and Y coordinate Y n expressed by AF (X m, Y n) . The following calculation is performed, where M is the number of samples in the non-scan direction and N is the number of samples in the scan direction. However, the sum calculation sigma m represents the sum of up to 1~M about subscript m.

【0058】 SX=Σm m ,SX2=Σm m 2,SMZ=Σm AF(Xm ,Yn ), SXZ=Σm (AF(Xm ,Yn )・Xm ) (5) 同様に、和演算Σn が添字nに関する1〜Nまでの和を
表すものとして、次の演算を行う。 SY=Σn n ,SY2=Σn n 2,SNZ=Σn AF(Xm ,Yn ), SYZ=Σn (AF(Xm ,Yn )・Yn ) (6)
[0058] SX = Σ m X m, SX2 = Σ m X m 2, SMZ = Σ m AF (X m, Y n), SXZ = Σ m (AF (X m, Y n) · X m) (5 Similarly, assuming that the sum operation Σ n represents the sum of 1 to N relating to the subscript n, the following operation is performed. SY = Σ n Y n, SY2 = Σ n Y n 2, SNZ = Σ n AF (X m, Y n), SYZ = Σ n (AF (X m, Y n) · Y n) (6)

【0059】そして、(5)式及び(6)式を用いて次
の演算を行う。 An=(SX・SMZ−M・SXZ)/(SX2−M・SX2) (7) Am=(SY・SNZ−N・SYZ)/(SY2−N・SY2) (8) 次に、各Anより、最小自乗近似によりスキャン方向の
n番目のサンプル点における非スキャン方向(X方向)
の傾斜角AL(Yn )を求め、各Amより、最小自乗近
似により非スキャン方向のm番目のサンプル点における
スキャン方向(Y方向)の傾斜角AL(Xm )を求め
る。その後、次のような平均化処理により非スキャン方
向の傾斜角θX 及びスキャン方向の傾斜角θY を求め
る。 θX =(Σn AL(Yn ))/N (9) θY =(Σm AL(Xm )) (10)
Then, the following calculation is performed using the equations (5) and (6). An = (SX · SMZ-M · SXZ) / (SX 2 -M · SX2) (7) Am = (SY · SNZ-N · SYZ) / (SY 2 -N · SY2) (8) Next, each From An, the non-scan direction (X direction) at the n-th sample point in the scan direction by least square approximation
The tilt angle determine the AL (Y n), from each Am, obtains the scan direction in the m-th sample point in the non-scanning direction inclination angle (Y-direction) AL (X m) by least squares approximation. Then, determine the inclination angle theta Y tilt angle theta X and the scanning direction in the non-scanning direction by the averaging process as follows. θ X = (Σ n AL (Y n )) / N (9) θ Y = (Σ m AL (X m )) (10)

【0060】(B)フォーカス位置算出法 フォーカス位置の算出法には平均化処理法と最大最小検
出法とがあり、本例では最大最小検出法でフォーカス位
置を算出する。参考のため、平均化処理法では、上述の
フォーカス位置の値AF(Xm ,Yn )を用いて、次式
よりウエハ5の露光面の全体としてのフォーカス位置
〈AF〉を計算する。 〈AF〉=(Σn Σm AF(Xm ,Yn ))/(M・N) (11)
(B) Focus Position Calculation Method The focus position can be calculated by an averaging method or a maximum / minimum detection method. In this example, the focus position is calculated by the maximum / minimum detection method. For reference, in the averaging method, the focus position <AF> of the entire exposure surface of the wafer 5 is calculated from the following equation using the focus position value AF (X m , Y n ). <AF> = (Σ n Σ m AF (X m, Y n)) / (M · N) (11)

【0061】次に、最大最小検出法では、最大値及び最
小値を表す関数をそれぞれMax( )及びMin( )とし
て、次式よりウエハ5の露光面の全体としてのフォーカ
ス位置AF′を計算する。 AF′=(Max(AF(Xm ,Yn ))+Min(AF(Xm ,Yn ))/2 (12) そして、図4(b)に示すように、計測された領域26
が露光フィールド24に達したときには、(9)式、
(10)式、(12)式の検出結果θX ,θY 及びA
F′に基づいて、図5の3個の支点28A〜28Cがそ
れぞれ高さセンサー29A〜29Cの計測結果を基準と
してオープンループで駆動される。具体的に、オートフ
ォーカス制御は、3個の支点28A〜28Cを同時に駆
動することにより実行され、オートレベリング制御は、
図5に示す露光フィールド24内のフォーカス位置が変
化しないように実行される。
Next, in the maximum / minimum detection method, the functions representing the maximum value and the minimum value are defined as Max () and Min (), respectively, and the focus position AF ′ of the entire exposure surface of the wafer 5 is calculated from the following equation. . AF '= (Max (AF ( X m, Y n)) + Min (AF (X m, Y n)) / 2 (12) Then, as shown in FIG. 4 (b), measured regions 26
Reaches the exposure field 24, the expression (9)
The detection results θ X , θ Y and A of Expressions (10) and (12)
Based on F ′, the three fulcrums 28A to 28C in FIG. 5 are driven in an open loop based on the measurement results of the height sensors 29A to 29C, respectively. Specifically, the auto focus control is performed by simultaneously driving the three fulcrums 28A to 28C, and the auto leveling control is performed by:
This is performed so that the focus position in the exposure field 24 shown in FIG. 5 does not change.

【0062】即ち、図5において、露光フィールド24
の中心点と支点28A,28BのX方向の間隔をX1
露光フィールド24の中心点と支点28CのX方向の間
隔をX2 、露光フィールド24の中心点と支点28Aの
Y方向の間隔をY1 、露光フィールド24の中心点と支
点28BのY方向の間隔をY2 として、非スキャン方向
の傾斜角θX の結果に基づき、支点28A,28Bと支
点28CとにそれぞれX1 :X2 との比で逆方向の変位
が与えられ、スキャン方向の傾斜角θY の結果に基づ
き、支点28Aと支点28BとにそれぞれY1 :Y2
の比で逆方向の変位が与えられる。
That is, in FIG.
The distance in the X direction between the center point of the lens and the fulcrums 28A and 28B is X 1 ,
The distance between the center point of the exposure field 24 and the fulcrum 28C in the X direction is X 2 , the distance between the center point of the exposure field 24 and the fulcrum 28A in the Y direction is Y 1 , and the distance between the center point of the exposure field 24 and the fulcrum 28B in the Y direction. Is defined as Y 2 , based on the result of the tilt angle θ X in the non-scan direction, displacements in the opposite direction are given to the fulcrums 28 A, 28 B and the fulcrum 28 C at a ratio of X 1 : X 2 respectively, and the tilt angle in the scan direction Based on the result of θ Y , displacements in opposite directions are given to the fulcrum 28A and the fulcrum 28B at a ratio of Y 1 : Y 2 , respectively.

【0063】また、上記処理法では、フォーカス位置及
び傾斜角が露光装置に応じて刻々変化するので実際のフ
ォーカス位置の計測値を補正する必要がある。図6
(a)は、或るフォーカス位置の計測点(AF点)でウ
エハの露光面5a上の領域26の全体としてのフォーカ
ス位置及び傾斜角を計測している状態を示し、図6
(a)の状態では、図5の各駆動点TL1〜TL3にあ
る支点のフォーカス方向の駆動量〈TL1〉,〈TL
2〉及び〈TL3〉はそれぞれ0(基準位置)であると
する。そして、その領域26が図6(b)に示すよう
に、露光フィールド内の露光点に達したときには、露光
のためにそれら駆動量はそれぞれ、〈TL1〉=a,
〈TL2〉=b,〈TL3〉=c、に設定される。この
場合、フォーカス位置の計測点(AF点)で計測されて
いる領域26Aのフォーカス位置は、図6(a)の場合
に比べてΔFだけ変化しているが、このΔFの変化量に
は各駆動点TL1〜TL3における駆動量の影響が含ま
れているため、次に領域26Aの露光を行う場合には、
図6(b)の状態での各駆動点TL1〜TL3の駆動量
を補正する形でレベリング及びフォーカシングを行う必
要がある。
In the above-described processing method, the measured value of the actual focus position needs to be corrected because the focus position and the tilt angle change every time depending on the exposure apparatus. FIG.
FIG. 6A shows a state in which the focus position and the tilt angle of the entire area 26 on the exposure surface 5a of the wafer are measured at a measurement point (AF point) at a certain focus position, and FIG.
In the state of (a), the driving amounts <TL1> and <TL in the focus direction of the fulcrums at the driving points TL1 to TL3 in FIG.
2> and <TL3> are each assumed to be 0 (reference position). When the area 26 reaches the exposure point in the exposure field as shown in FIG. 6B, the driving amounts for the exposure are respectively <TL1> = a,
<TL2> = b and <TL3> = c are set. In this case, the focus position of the area 26A measured at the focus position measurement point (AF point) has changed by ΔF as compared with the case of FIG. Since the influence of the driving amount at the driving points TL1 to TL3 is included, the next time the region 26A is exposed,
Leveling and focusing must be performed in such a manner that the drive amounts of the respective drive points TL1 to TL3 in the state of FIG. 6B are corrected.

【0064】即ち、領域26に関して計測されたフォー
カス位置、X方向の傾斜角及びY方向の傾斜角をそれぞ
れF1 、θ1X及びθ1Yとして、領域26Aに関して計測
されたフォーカス位置、X方向の傾斜角及びY方向の傾
斜角をそれぞれFn ′、θnX′及びθnY′とする。ま
た、フォーカス位置の計測点(AF点)と露光点とのX
方向及びY方向の間隔をそれぞれΔX及びΔYとする
と、フォーカス位置の補正量ΔF1は次のようになる。 ΔF1=−F1 −θ1X・ΔX−θ1Y・ΔY (13)
That is, the focus position, the tilt angle in the X direction, and the tilt angle in the Y direction measured with respect to the region 26A are defined as F 1 , θ 1X and θ 1Y , respectively, and the focus position, the tilt in the X direction measured with respect to the region 26A. The angles and the inclination angles in the Y direction are F n ′, θ nX ′ and θ nY ′, respectively. In addition, X between the measurement point (AF point) of the focus position and the exposure point
Assuming that the intervals in the direction and the Y direction are ΔX and ΔY, respectively, the correction amount ΔF1 of the focus position is as follows. ΔF1 = −F 1 −θ 1X · ΔX−θ 1Y · ΔY (13)

【0065】その補正量ΔF1を用いると、領域26A
に関して計測されたフォーカス位置、X方向の傾斜角及
びY方向の傾斜角のそれぞれの補正後の値Fn 、θnX
びθ nYは次のようになる。 Fn =Fn ′+ΔF1 (14) θnX=θnX′−θ1X (15) θnY=θnY′−θ1Y (16) また、ウエハ5の露光面の高周波の凸凹面に対しては追
従しない様に応答性を管理する必要がある。即ち、ウエ
ハ5の走査速度が変わった場合も、ステージ位置に対応
した応答が要求されるので、計測されたフォーカス位置
及び傾斜角を高速フーリエ変換(FFT)用の数値フィ
ルターで管理するか、図5の3個の支点28A〜28C
の駆動部のサーボゲインを速度に応じて可変できる機構
にする。但し、FFT用の数値フィルターは予備スキャ
ンが必要で、サーボゲインは位相遅れがあるので、これ
らを考慮した機構が必要である。
Using the correction amount ΔF1, the area 26A
Focus position, X-direction tilt angle and
And corrected values F of the inclination angles in the Y directionn, ΘnXPassing
And θ nYIs as follows. Fn= Fn'+ ΔF1 (14) θnX= ΘnX'-Θ1X (15) θnY= ΘnY'-Θ1Y (16) Further, the high-frequency uneven surface of the exposure surface of the wafer 5 is additionally
It is necessary to manage responsiveness so as not to obey. That is,
Corresponds to stage position even when the scanning speed of c5 changes
Response is required, the measured focus position
And the angle of inclination for the fast Fourier transform (FFT)
Or the three fulcrums 28A-28C in FIG.
Mechanism that can change the servo gain of the drive unit according to the speed
To However, the numerical filter for FFT is
Required because the servo gain has a phase delay.
A mechanism that takes these factors into account is required.

【0066】(C)サーボゲイン可変法 ここでは図5の3個の支点28A〜28Cの駆動部のサ
ーボゲインを速度に応じて可変する方法の一例につき説
明する。ウエハの走査速度がV/βのときの応答周波数
をνとすると、伝達関数G(s)は以下の様に表され
る。 G(s)=1/(1+Ts) (17) 但し、T=1/(2πν)、s=2πfi、である。
(C) Variable Servo Gain Method Here, an example of a method of varying the servo gain of the drive units of the three fulcrums 28A to 28C in FIG. 5 according to the speed will be described. Assuming that the response frequency when the scanning speed of the wafer is V / β is ν, the transfer function G (s) is expressed as follows. G (s) = 1 / (1 + Ts) (17) where T = 1 / (2πν) and s = 2πfi.

【0067】解析結果より、走査速度V/βが80mm
/sの場合、非スキャン方向の応答周波数νは2Hzが
最適で、スキャン方向の応答周波数νは10Hzが最適
であることが分かった。但し、ウエハの露光面の凸凹を
ピッチpの正弦波で表し、ウエハ上の各ショット領域の
走査方向の長さをL0 とすると、(17)式中の周波数
fは次のようになる。 f=(V/β)/L0 ・(L0 /p)=(V/β)/p (18) 従って、走査速度V/βが変化すると周波数fも変化す
るので、最適な応答周波数νを新たに求める必要があ
る。このようにして求めた応答周波数νよりサーボゲイ
ンを決定する。
According to the analysis result, the scanning speed V / β was 80 mm
In the case of / s, the response frequency ν in the non-scanning direction is optimally 2 Hz, and the response frequency ν in the scanning direction is optimally 10 Hz. However, if the unevenness of the exposure surface of the wafer is represented by a sine wave with a pitch p and the length of each shot area on the wafer in the scanning direction is L 0 , the frequency f in the expression (17) is as follows. f = (V / β) / L 0 · (L 0 / p) = (V / β) / p (18) Therefore, when the scanning speed V / β changes, the frequency f also changes. Need to be newly sought. The servo gain is determined from the response frequency ν thus obtained.

【0068】(D)数値フィルタリング法 ここでウエハの露光面上の凹凸のピッチpは、ステージ
位置に依存した関数なので、フォーカス位置のサンプリ
ングをステージ位置に同期して位置基準で行うと、走査
速度V/βに依存しない制御が可能になる。即ち、位置
関数で伝達関数G(s)と同等のフィルタリング効果を
持たせるためには、伝達関数G(s)を逆フーリエ変換
して位置関数F(x)を求め、この位置関数F(x)を
用いて数値フィルタリングを行う。具体的に応答周波数
νの伝達関数G(s)の一例を図7(a)に示し、それ
に対応する位置関数F(x)を図7(b)に示す。但
し、数値フィルタリング時は助走スキャン距離をとる必
要があり、これを行わない場合は位相遅れが生じる。
(D) Numerical filtering method Here, the pitch p of the concavities and convexities on the exposure surface of the wafer is a function dependent on the stage position. Control independent of V / β becomes possible. That is, in order to obtain the same filtering effect as the transfer function G (s) in the position function, the transfer function G (s) is subjected to an inverse Fourier transform to obtain a position function F (x). ) Is used to perform numerical filtering. Specifically, an example of the transfer function G (s) of the response frequency ν is shown in FIG. 7A, and the corresponding position function F (x) is shown in FIG. 7B. However, at the time of numerical filtering, it is necessary to keep the approach scan distance, and if this is not performed, a phase delay will occur.

【0069】なお、上述のサーボゲイン可変法及び数値
フィルタリング法の内の何れの方法においても、位相遅
れとフィルタリング効果とで応答性を管理する。位相遅
れ(時間遅れ)とは、図15(c)の曲線37Aで示さ
れる目標とするフォーカス位置に対応する信号と、曲線
38Aで示される実際に計測されたフォーカス位置に対
応する信号との間に存在する時間遅れである。フィルタ
リング効果とは、図15(d)の曲線37B及び38B
で示すように、目標とするフォーカス位置に対して実際
のフォーカス位置の振幅を所定量だけ小さくすることで
ある。
In each of the above-described servo gain variable method and numerical filtering method, the responsiveness is managed by the phase delay and the filtering effect. The phase delay (time delay) is defined between the signal corresponding to the target focus position indicated by the curve 37A in FIG. 15C and the signal corresponding to the actually measured focus position indicated by the curve 38A. Is a time delay that exists. The filtering effect is represented by curves 37B and 38B in FIG.
Is to reduce the amplitude of the actual focus position with respect to the target focus position by a predetermined amount.

【0070】上述のように、本例ではウエハの各ショッ
ト領域への露光を行う際に、予備的な走査である助走ス
キャンを行う場合がある。そこで、その助走スキャン距
離の設定方法について説明する。図8(a)は、ウエハ
上のショット領域SA11の露光を終わってから、順次隣
りのショット領域SA12及びSA13へレチクルのパター
ンを露光する場合の走査方法を示す。この図8(a)に
おいて、ウエハを−Y方向に走査して、ウエハ上のショ
ット領域SA11への露光が終わってから、加減速期間T
W1の間にウエハをX軸及びY軸に対して斜めに移動させ
て、次のショット領域SA12の下端の近傍を投影光学系
の露光フィールドに配置する。最初のショット領域SA
11への露光が終わってから、次のショット領域SA12
下端の近傍へ移動する間にY方向へ間隔ΔLの移動が行
われる。また、その加減速期間TW1の終期において、ウ
エハのY方向への移動が開始される。
As described above, in this example, when exposing each shot area of the wafer, a preliminary scan, which is a preliminary scan, may be performed. Therefore, a method of setting the approach scan distance will be described. 8 (a) is after the end of exposure of the shot area SA 11 on the wafer, showing a scanning method when exposing the reticle pattern to a shot area SA 12 and SA 13 of sequential next. In this FIG. 8 (a), scanning the wafer in the -Y direction, after the end of exposure to the shot area SA 11 on the wafer, acceleration and deceleration period T
W1 wafers between moved obliquely with respect to the X-axis and Y-axis, arranged in the vicinity of the lower end of the next shot area SA 12 in the exposure field of the projection optical system. First shot area SA
After the end of exposure to 11, the Y direction movement distance ΔL is performed while moving to the vicinity of the lower end of the next shot area SA 12. Further, at the end of the acceleration / deceleration period T W1 , the movement of the wafer in the Y direction is started.

【0071】その後の制定(整定)期間TW2の間に、ウ
エハの走査速度がほぼV/βに達し、それに続く露光期
間TW3の間にショット領域SA12へのレチクルのパター
ンの露光が行われる。この場合の、ウエハ側での加減速
期間TW1、制定期間TW2及び露光期間TW3を図8(c)
に示し、レチクル側での加減速期間TR1、制定期間T R2
及び露光期間TR3を図8(b)に示す。なお、レチクル
側では図8(a)のように隣りのショット領域へ移動す
る必要がないため、レチクル側のステージの移動はY軸
に沿う往復運動である。また、ウエハ側では、図8
(c)に示すように、加減速期間TW1から制定期間TW2
へ移行する程度の時点ts から、多点フォーカス位置検
出系によるフォーカス位置のサンプリングが開始され
る。
Subsequent enactment (settling) period TW2During the time
The scanning speed of EHA reaches almost V / β, and the subsequent exposure period
Interval TW3Shot area SA12Reticle putter to
Exposure is performed. In this case, acceleration / deceleration on the wafer side
Period TW1, Enactment period TW2And exposure period TW3From FIG. 8 (c).
And the acceleration / deceleration period T on the reticle sideR1, Enactment period T R2
And exposure period TR3Is shown in FIG. The reticle
On the side, move to the adjacent shot area as shown in FIG.
Stage on the reticle side is Y axis
It is a reciprocating motion along. On the wafer side, FIG.
As shown in (c), the acceleration / deceleration period TW1From the enactment period TW2
Time t for transition tosMulti-focus position detection
The sampling of the focus position by the system is started.
You.

【0072】本例では位相遅れとフィルタリング効果と
で、レベリング及びフォーカシング時の応答性を管理す
るので、ウエハ上でフォーカス位置のサンプリングを開
始するときの開始点が、状況によって異なってくる。例
えば、サンプリングをステージ位置に同期させるものと
して、数値フィルタリングを行うとすると、次の手順で
サンプリング開始位置が決定される。
In this example, the response at the time of leveling and focusing is managed by the phase delay and the filtering effect, so that the starting point when sampling the focus position on the wafer differs depending on the situation. For example, assuming that sampling is synchronized with the stage position and numerical filtering is performed, the sampling start position is determined in the following procedure.

【0073】先ず、図7(a)のように伝達関数G
(s)が与えられ、この伝達関数G(s)より逆フーリ
エ変換で図7(b)の位置関数F(x)を求め、この位
置関数F(x)の原点からゼロクロス点までの長さΔL
を求める。この長さΔLが、図8(a)に示すように、
隣りのショット領域SA12への露光のために斜めに移動
する際のY方向への移動量ΔLと等しい。
First, as shown in FIG.
(S) is given, a position function F (x) of FIG. 7B is obtained from the transfer function G (s) by an inverse Fourier transform, and a length from the origin to the zero cross point of the position function F (x) is obtained. ΔL
Ask for. This length ΔL is, as shown in FIG.
Equal to the movement amount ΔL in the Y direction when moving diagonally for exposure to the shot area SA 12 next.

【0074】また、レチクルの加減速期間TR1に対し
て、ウエハの加減速期間TW1が小さいため、時間(TR1
−TW1)はウエハ側の待ち時間となる。この場合、ΔL
<(V/β)(TR1−TW1)、のときはスループットの
低下にならないが、ΔL>(V/β)(TR1−TW1)、
のときはスループットの低下となる。なお、ΔY=ΔL
−(V/β)(TR1−TW1)、で表される長さΔYは位
相遅れとして処理しても、伝達関数G(s)と同様のフ
ィルタリング効果が得られれば、固定関数として良い。
これらのフィルタリングを行うことにより、多点フォー
カス位置検出系に対する空気揺らぎや、多点フォーカス
位置検出系の制御誤差の影響を低減する効果も期待でき
る。
Since the wafer acceleration / deceleration period T W1 is smaller than the reticle acceleration / deceleration period T R1 , the time (T R1
−T W1 ) is the waiting time on the wafer side. In this case, ΔL
<(V / β) (T R1 −T W1 ), the throughput does not decrease, but ΔL> (V / β) (T R1 −T W1 ),
In the case of, the throughput is reduced. Note that ΔY = ΔL
The length ΔY represented by − (V / β) (T R1 −T W1 ) may be treated as a phase lag, and may be a fixed function if a filtering effect similar to that of the transfer function G (s) is obtained. .
By performing these filterings, an effect of reducing the influence of air fluctuation on the multipoint focus position detection system and the control error of the multipoint focus position detection system can be expected.

【0075】次に、本例のスリットスキャン露光方式の
投影露光装置における、多点フォーカス位置検出系の計
測点中のサンプル点の配置を検討する。先ず、図2
(a)において、多点フォーカス位置検出系による計測
点AF11〜AF59の内で、スリット状の露光フィー
ルド24内の計測点AF31〜AF39のフォーカス位
置の計測結果を用いる場合、即ち計測点AF31〜AF
39をサンプル点とする場合には、従来のステッパーの
場合と同様の「露光位置制御法」による制御が行われ
る。更に、本例のウエハのスキャンはY方向又は−Y方
向へ行われるので、露光フィールド24に対して走査方
向の手前に計測点中のサンプルを配置することで、先読
み制御、時分割レベリング計測、及び計測値平均化等が
可能になる。
Next, the arrangement of sample points among the measurement points of the multi-point focus position detection system in the projection exposure apparatus of the slit scan exposure type of this embodiment will be examined. First, FIG.
In (a), when using the measurement results of the focus positions of the measurement points AF31 to AF39 in the slit-shaped exposure field 24 among the measurement points AF11 to AF59 by the multipoint focus position detection system, that is, the measurement points AF31 to AF
When 39 is used as the sample point, control is performed by the same “exposure position control method” as in the case of the conventional stepper. Further, since the wafer is scanned in the Y direction or the −Y direction in the present example, by arranging the sample at the measurement point in front of the exposure field 24 in the scanning direction, it is possible to perform pre-reading control, time-division leveling measurement, And averaging of measured values.

【0076】先読み制御とは、図2(a)にようのウエ
ハを露光フィールド24に対して−Y方向にスキャンす
る場合には、走査の手前の計測点AF41〜AF49,
AF51〜AF59中からもサンプル点を選択すること
を意味する。先読み制御を行うことにより、オートフォ
ーカス機構及びオートレベリング機構の伝達関数G
(s)に対して、実際の応答周波数に対する追従誤差は
|1−G(s)|となる。但し、この追従誤差には位相
遅れとフィルタリング誤差要因とが入っているので、先
読み制御を行えば、位相遅れを除去できることになる。
この誤差は1−|G(s)|なので、約4倍の伝達能力
を持たせる事が出来る。
The pre-reading control means that when a wafer as shown in FIG. 2A is scanned with respect to the exposure field 24 in the -Y direction, the measurement points AF 41 to AF 49,
This means that a sample point is selected from AF51 to AF59. By performing the look-ahead control, the transfer function G of the auto-focus mechanism and the auto-leveling mechanism is obtained.
For (s), the tracking error with respect to the actual response frequency is | 1−G (s) |. However, since this tracking error includes a phase delay and a filtering error factor, it is possible to remove the phase delay by performing read-ahead control.
Since this error is 1- | G (s) |, it is possible to provide approximately four times the transmission capability.

【0077】図9(a)は従来と同様の露光位置制御を
行った場合の目標とするフォーカス位置に対応する曲線
39A及び実際に設定されたフォーカス位置に対応する
曲線38Bを示し、図9(b)は先読み制御を行った場
合の目標とするフォーカス位置に対応する曲線40A及
び実際に設定されたフォーカス位置に対応する曲線40
Bを示し、露光位置制御では位相がずれている。従っ
て、露光位置制御の場合の目標位置と追従位置との差F
aは、先読み制御の場合の目標位置と追従位置との差F
bの約4倍となる。従って、先読み制御では約4倍の伝
達能力をもたせることができる。
FIG. 9A shows a curve 39A corresponding to a target focus position and a curve 38B corresponding to an actually set focus position when the same exposure position control as in the related art is performed. b) a curve 40A corresponding to the target focus position and a curve 40 corresponding to the actually set focus position when the prefetch control is performed;
B shows a phase shift in the exposure position control. Therefore, the difference F between the target position and the following position in the case of the exposure position control is obtained.
a is the difference F between the target position and the follow-up position in the case of the prefetch control.
It is about four times b. Therefore, in the pre-reading control, it is possible to provide about four times the transmission capacity.

【0078】しかし、既に述べた様に、オートレベリン
グの応答周波数はスキャン方向で10Hz程度が適当
(位置制御法では)なので、先読み制御を行うと、スキ
ャン方向では2.5Hz程度のフィルタリング応答で良
いことになる。このフィルタリングを数値フィルタ又は
制御ゲインによって行うと、ウエハの走査速度を80m
mとして、5(≒80/(2π*2.5))mm程度の助走スキャ
ン長が、露光前に必要になる。以下に両制御法による、
フォーカス誤差を示す。
However, as described above, the response frequency of the auto-leveling is appropriately about 10 Hz in the scanning direction (in the position control method). Therefore, when the pre-reading control is performed, the filtering response of about 2.5 Hz in the scanning direction is sufficient. Will be. When this filtering is performed by a numerical filter or a control gain, the scanning speed of the wafer is reduced to 80 m.
As m, an approach scan length of about 5 ((80 / (2π * 2.5)) mm is required before exposure. Below, by both control methods,
Indicates a focus error.

【0079】そのため、図17の場合と同様に、ウエハ
上のショット領域SAijのスキャン方向の周期的な曲が
りの周期を、スキャン方向の幅との比の値として曲がり
パラメータFで表し、その周期的な曲がりがあるときの
各計測点でのフォーカス誤差を、各計測点でのフォーカ
ス位置の誤差の平均値の絶対値と、フォーカス位置の誤
差の振幅の1/3との和で表す。また、曲がりパラメー
タFの周期的な曲がりの振幅を1に規格化し、曲がりパ
ラメータがFであるときの、それら各計測点でのフォー
カス誤差の内の最大値を示す誤差パラメータSを、曲が
りパラメータFに対する比率として表す。
Therefore, as in the case of FIG. 17, the period of the periodic bending in the scanning direction of the shot area SA ij on the wafer is represented by a bending parameter F as a value of the ratio to the width in the scanning direction. The focus error at each measurement point when there is a typical bend is represented by the sum of the absolute value of the average value of the focus position error at each measurement point and 1 / of the amplitude of the focus position error. Further, the amplitude of the periodic bending of the bending parameter F is normalized to 1, and when the bending parameter is F, an error parameter S indicating the maximum value of the focus errors at each of the measurement points is converted to a bending parameter F. Expressed as a ratio to

【0080】図10(a)は、露光位置制御を行った場
合で、且つスキャン方向のレベリングの応答周波数fm
が10Hz、非スキャン方向のレベリングの応答周波数
fnが2Hzの場合の曲がりパラメータFに対する誤差
パラメータSを表し、曲線A9及びB9は共に非スキャ
ン方向での誤差パラメータS、曲線A10及びB10は
共にスキャン方向での誤差パラメータSを示す。一方、
図17(b)は、先読み制御を行った場合で、且つスキ
ャン方向のレベリングの応答周波数fmが2.5Hz、
非スキャン方向のレベリングの応答周波数fnが0.5
Hzの場合の曲がりパラメータFに対する誤差パラメー
タSを表し、曲線A11及びB11は共に非スキャン方
向での誤差パラメータS、曲線A12及びB12は共に
スキャン方向での誤差パラメータSを示す。
FIG. 10A shows the response frequency fm of the leveling in the scanning direction when the exposure position control is performed.
Represents the error parameter S with respect to the bending parameter F when the response frequency fn of the leveling in the non-scanning direction is 2 Hz. The curves A9 and B9 are both error parameters S in the non-scanning direction, and the curves A10 and B10 are both in the scanning direction. 2 shows the error parameter S at the time. on the other hand,
FIG. 17B shows a case where the pre-read control is performed, and the response frequency fm of the leveling in the scanning direction is 2.5 Hz,
The response frequency fn of the leveling in the non-scan direction is 0.5
Represents the error parameter S with respect to the bending parameter F in the case of Hz. Curves A11 and B11 both show the error parameter S in the non-scanning direction, and curves A12 and B12 both show the error parameter S in the scanning direction.

【0081】以上の様に先読み制御で位相遅れを除去す
ることは、応答を向上するためには良いが、応答を低下
させる場合には適さない。しかし、先読み制御はソフト
ウェア的に自由度が多く、図11で示すような時間的平
均化及び露光開始時でのフォーカス位置の計測点の予測
設定を行うこともできる。即ち、図11(a)におい
て、ウエハの露光面5a上の或る領域26Bに対して多
点フォーカス位置検出系の走査方向に対して手前のサン
プル点(AF点)において、幅ΔLの長さだけフォーカ
ス位置が検出される。そして、図11(b)に示すよう
に、領域26Bが露光点に達したときには、幅ΔLの範
囲で検出されたフォーカス位置の情報を平均化して高精
度にレベリング及びフォーカシングが行われる。
As described above, removing the phase delay by the prefetch control is good for improving the response, but is not suitable for reducing the response. However, the read-ahead control has a high degree of freedom in terms of software, and it is also possible to perform temporal averaging and predictive setting of a measurement point of a focus position at the start of exposure as shown in FIG. That is, in FIG. 11A, at a sample point (AF point) before the scanning direction of the multi-point focus position detection system with respect to a certain area 26B on the exposure surface 5a of the wafer, the length of the width ΔL Only the focus position is detected. Then, as shown in FIG. 11B, when the region 26B reaches the exposure point, leveling and focusing are performed with high accuracy by averaging information of the focus position detected in the range of the width ΔL.

【0082】また、図11(c)に示すように、露光位
置制御法で計測点と露光点とが等しい場合で、ウエハの
露光面5aに段差部26Cがあっても、図11(d)に
示すように、フォーカス対象とする面(フォーカス面)
AFPは次第に上昇するだけで、その段差部26Cでは
デフォーカスされた状態で露光が行われる。これに対し
て、図11(e)に示すように、先読み制御法で計測点
と露光点とが離れている場合で、ウエハの露光面5aに
段差部26Dがあると、予めその段差に合わせて図11
(f)に示すように、フォーカス面AFPを次第に上昇
することにより、その段差部26Dでは合焦された状態
で露光が行われる。
Further, as shown in FIG. 11C, when the measurement point and the exposure point are equal by the exposure position control method, and the step 26C is present on the exposure surface 5a of the wafer, FIG. As shown in the figure, the surface to be focused (focus surface)
The AFP only gradually rises, and exposure is performed in a defocused state at the step 26C. On the other hand, as shown in FIG. 11E, when the measurement point and the exposure point are separated by the look-ahead control method and there is a step 26D on the exposure surface 5a of the wafer, the step is adjusted to the step in advance. FIG.
As shown in (f), the focus surface AFP is gradually raised, so that exposure is performed in a focused state at the step 26D.

【0083】なお、先読み制御法のみならず、通常の露
光位置制御法も備えておき、2つの制御法を選択可能な
システムにすることが望ましい。本例のオートフォーカ
ス及びオートレベリング機構には、上述のような機能が
あるので、実際にウエハの露光面の制御を行うには、
露光位置制御、完全先読み制御、分割先読み制御よ
りなる3種類の制御法が考えられる。以下ではこれら3
種類の制御法につき詳細に説明する。 (F)露光位置制御法 この方式ではオートフォーカス及びオートレベリング機
構の応答性能を一切考慮せず、露光時に計測して得られ
たフォーカス位置の値を用いて、ウエハの露光面のフォ
ーカス位置及びレベリング角の制御を行う。即ち、図1
2(a)に示すように、露光フィールド24に対して走
査方向(Y方向)に手前側の第2列25Bの偶数番目の
計測点をサンプル点41として、露光フィールド24内
の第3列25Cの奇数番目の計測点をもサンプル点とす
る。そして、第2列25Bのサンプル点でのフォーカス
位置の計測値と第3列25Cのサンプル点でのフォーカ
ス位置の計測値とから、ウエハの露光面のスキャン方向
のレベリング制御を行う。
It is desirable to provide not only a pre-reading control method but also a normal exposure position control method so that the system can select one of the two control methods. Since the autofocus and autoleveling mechanism of the present example has the functions described above, in order to actually control the exposure surface of the wafer,
Three types of control methods including exposure position control, complete prefetch control, and divided prefetch control can be considered. Below, these three
The types of control methods will be described in detail. (F) Exposure position control method This method does not consider the response performance of the auto-focus and auto-leveling mechanism at all, and uses the focus position value obtained by measurement during exposure to obtain the focus position and leveling of the exposure surface of the wafer. Control the angle. That is, FIG.
As shown in FIG. 2A, the even-numbered measurement points in the second row 25B on the near side in the scanning direction (Y direction) with respect to the exposure field 24 are set as sample points 41, and the third row 25C in the exposure field 24 is used. The odd-numbered measurement points are also sample points. Then, leveling control in the scanning direction of the exposure surface of the wafer is performed based on the measured value of the focus position at the sample point in the second column 25B and the measured value of the focus position at the sample point in the third column 25C.

【0084】また、第2列25B及び第3列25Cのサ
ンプル点でのフォーカス位置の計測値から最小自乗近似
法で非スキャン方向の傾きを求めて、非スキャン方向の
レベリング制御を行う。また、フォーカス制御は、露光
フィールド24内の第3列の計測点でのフォーカス位置
の計測値も用いてフォーカス制御を行う。なお、図12
(b)に示すように、ウエハのスキャン方向が−Y方向
である場合には、サンプル点は第3列25C及び第4列
25Dの計測点から選択される。この方式では、最も制
御が簡単であるが、ウエハのスキャン速度等により追従
精度が変わってしまうという不都合がある。また、第2
列25B及び第3列25Cの各計測点でのフォーカス位
置のキャリブレーションが必要である。
Further, the inclination in the non-scanning direction is obtained by the least squares approximation from the measured values of the focus positions at the sample points in the second column 25B and the third column 25C, and leveling control in the non-scanning direction is performed. In the focus control, the focus control is performed using the measured value of the focus position at the measurement point in the third column in the exposure field 24. FIG.
As shown in (b), when the scanning direction of the wafer is the −Y direction, the sample points are selected from the measurement points in the third row 25C and the fourth row 25D. This method is the easiest to control, but has the disadvantage that the tracking accuracy varies depending on the wafer scanning speed and the like. Also, the second
It is necessary to calibrate the focus position at each measurement point in the column 25B and the third column 25C.

【0085】(G)完全先読み制御法 この方式では、図12(c)に示すように、露光フィー
ルド24に対して走査方向に手前側の第1列25Aの全
ての計測点をサンプル点として、予め露光前に第1列2
5Aのサンプル点でのフォーカス位置の値を全て計測し
ておく。そして、平均化処理やフィルタリング処理を行
い、位相遅れを見込んで露光時にオープンでオートフォ
ーカス及びオートレベリング機構を制御する。即ち、第
1列25Aの各サンプル点でのフォーカス位置の計測値
を記憶しておき、時間軸上で計測されたフォーカス位置
の値からスキャン方向の傾きを算出し、露光時にスキャ
ン方向のレベリング制御をオープン制御で行う。
(G) Complete look-ahead control method In this method, as shown in FIG. 12C, all measurement points in the first column 25A on the near side in the scanning direction with respect to the exposure field 24 are used as sample points. Before exposure, first row 2
All the values of the focus position at the sample point of 5A are measured. Then, an averaging process and a filtering process are performed, and an open auto focus and an auto leveling mechanism are controlled at the time of exposure in anticipation of a phase delay. That is, the measured value of the focus position at each sample point in the first column 25A is stored, the inclination in the scan direction is calculated from the value of the focus position measured on the time axis, and the leveling control in the scan direction during exposure is performed. Is performed by open control.

【0086】それと並行して、第1列25Aの各サンプ
ル点でのフォーカス位置の計測値から最小自乗近似法で
非スキャン方向の傾きを求め、非スキャン方向のレベリ
ング制御をオープン制御で行う。先読みなので、時間軸
での平均化も可能である。また、第1列25Aの各サン
プル点でのフォーカス位置の計測値を記憶しておき、露
光時にフォーカス合わせをオープン制御で行う。なお、
図12(d)に示すように、ウエハの走査方向が−Y方
向の場合には、第5列25Eの全ての計測点がサンプル
点として選択される。
At the same time, the inclination in the non-scan direction is obtained by the least squares approximation from the measured value of the focus position at each sample point in the first column 25A, and the leveling control in the non-scan direction is performed by open control. Since it is a look-ahead, averaging on the time axis is also possible. Further, a measured value of the focus position at each sample point in the first column 25A is stored, and the focus adjustment is performed by open control at the time of exposure. In addition,
As shown in FIG. 12D, when the scanning direction of the wafer is the −Y direction, all the measurement points in the fifth row 25E are selected as the sample points.

【0087】この方式では、第1列25Aにおいてサン
プル点が9点確保できるため、情報量が多く精度向上が
期待できる。また、サンプル点は1ラインなのでキャリ
ブレーションが不要である共に、応答性の管理ができる
という利点がある。一方、第1列25Aのサンプル点に
関してまともに計測を行うと、各ショット領域の端部の
露光を行うために走査すべき距離(助走スキャン長)が
長くなり、スループットが低下する不都合がある。ま
た、オープン制御なので、多点フォーカス位置検出系に
よる確認ができないという不都合もある。
In this method, nine sample points can be secured in the first column 25A, so that a large amount of information can be expected to improve accuracy. In addition, since the number of sample points is one line, there is an advantage that calibration is unnecessary and responsiveness can be managed. On the other hand, if the measurement is properly performed on the sample points in the first row 25A, the distance to be scanned (the approach scan length) for exposing the end of each shot area becomes longer, and there is a disadvantage that the throughput is reduced. In addition, because of the open control, there is also a disadvantage that confirmation by the multipoint focus position detection system cannot be performed.

【0088】(H)分割先読み制御法 この方式では、図12(e)に示すように、露光フィー
ルド24に対して走査方向(Y方向)に手前側の第2列
25Bの奇数番目の計測点をサンプル点として、露光フ
ィールド24内の第3列25Cの偶数番目の計測点をも
サンプル点とする。そして、第2列25B及び第3列2
5Cのサンプル点において、予め露光前にフォーカス位
置の値を全て計測しておく。その後、平均化処理やフィ
ルタリング処理を行い、位相遅れを見込んで露光時にオ
ープン制御で制御を行う。即ち、第2列25B及び第3
列25Cのサンプル点におけるフォーカス位置の計測値
を記憶しておき、時間軸上で計測されたフォーカス位置
の値からスキャン方向の傾きを算出し、露光時にスキャ
ン方向のレベリングをオープン制御で行う。
(H) Divided look-ahead control method In this method, as shown in FIG. 12E, the odd-numbered measurement points of the second row 25B on the near side in the scanning direction (Y direction) with respect to the exposure field 24. , And the even-numbered measurement points in the third column 25C in the exposure field 24 are also set as sample points. Then, the second row 25B and the third row 2
At the sample point of 5C, all the values of the focus position are measured before exposure. Thereafter, averaging processing and filtering processing are performed, and control is performed by open control at the time of exposure in anticipation of a phase delay. That is, the second row 25B and the third
The measured value of the focus position at the sample point in column 25C is stored, the inclination in the scan direction is calculated from the value of the focus position measured on the time axis, and leveling in the scan direction is performed by open control during exposure.

【0089】また、第2列25B及び第3列25Cのサ
ンプル点におけるフォーカス位置の計測値から最小自乗
近似法で非スキャン方向の傾きを求め、非スキャン方向
のレベリングをオープン制御で行う。先読みなので、時
間軸での平均化も可能である。また、第2列25B及び
第3列25Cのサンプル点におけるフォーカス位置の計
測値を記憶しておき、露光時にフォーカス合わせをオー
プン制御で行う。なお、図12(f)に示すように、ウ
エハのスキャン方向が−Y方向である場合には、サンプ
ル点は第3列25C及び第4列25Dの計測点から選択
される。
Further, the inclination in the non-scan direction is obtained by the least squares approximation from the measured values of the focus positions at the sample points in the second and third columns 25B and 25C, and leveling in the non-scan direction is performed by open control. Since it is a look-ahead, averaging on the time axis is also possible. In addition, the measured values of the focus positions at the sample points in the second column 25B and the third column 25C are stored, and the focus adjustment is performed by the open control during the exposure. In addition, as shown in FIG. 12F, when the scan direction of the wafer is the −Y direction, the sample points are selected from the measurement points in the third row 25C and the fourth row 25D.

【0090】この方式では、第2列25B(又は第4列
25D)が露光フィールド24に近接しているため、ウ
エハの各ショット領域の端部の露光を行うための助走ス
キャン距離を少なくできると共に、応答性の管理ができ
るという利点がある。また、露光時の第3列25Cのサ
ンプル点でのフォーカス位置の計測値から、オープン制
御で露光面の制御を行った結果の確認が可能である。一
方、第2列25Bのサンプル点でのフォーカス位置と第
3列のサンプル点でのフォーカス位置とのキャリブレー
ションが必要であるという不都合がある。
In this method, since the second row 25B (or the fourth row 25D) is close to the exposure field 24, the approach scan distance for exposing the end of each shot area of the wafer can be reduced, and There is an advantage that responsiveness can be managed. Further, it is possible to confirm the result of controlling the exposure surface by the open control from the measured value of the focus position at the sample point in the third column 25C at the time of exposure. On the other hand, there is an inconvenience that it is necessary to calibrate the focus position at the sample point in the second column 25B and the focus position at the sample point in the third column.

【0091】また、完全先読み制御法では、図13
(a)〜(d)に示すように、露光開始、露光中及び露
光終了間際のフォーカス位置のサンプル点を変えること
によって、より正確なオートフォーカス及びオートレベ
リング制御を行っている。即ち、図13(a)に示すよ
うに、露光すべきショット領域SAが露光フィールド2
4に対して間隔D(露光フィールド24のスキャン方向
の幅と同じ)の位置に達したときに、露光フィールド2
4から間隔Dのサンプル領域42で多点フォーカス位置
検出系によるフォーカス位置の計測が開始される。幅
D、即ち露光フィールド24のスキャン方向の幅の一例
は8mmである。その後、図13(b)に示すように、
ショット領域SAの先端部が露光フィールド24に接触
したときに、ウエハ上の2個のサンプル点間の検出域4
4でのフォーカス位置の計測値に基づいてスキャン方向
のレベリング制御が行われ、1個のサンプル点よりなる
検出域45でのフォーカス位置の計測値に基づいてオー
トフォーカス制御が行われる。
In the complete look-ahead control method, FIG.
As shown in (a) to (d), more accurate autofocus and autoleveling control is performed by changing the sample point of the focus position at the start of exposure, during exposure, and immediately before the end of exposure. That is, as shown in FIG. 13A, the shot area SA to be exposed is the exposure field 2
4 reach the position of the interval D (same as the width of the exposure field 24 in the scanning direction).
The measurement of the focus position by the multipoint focus position detection system is started in the sample area 42 at an interval D from 4. An example of the width D, that is, the width of the exposure field 24 in the scanning direction is 8 mm. Then, as shown in FIG.
When the tip of the shot area SA comes into contact with the exposure field 24, the detection area 4 between two sample points on the wafer
Leveling control in the scanning direction is performed based on the measured value of the focus position in 4, and autofocus control is performed based on the measured value of the focus position in the detection area 45 including one sample point.

【0092】次に、図13(c)に示すように、ショッ
ト領域SAの先端部が露光フィールド24に入ったとき
に、ウエハ上の2個のサンプル点間の検出域44でのフ
ォーカス位置の計測値に基づいてスキャン方向のレベリ
ング制御が行われ、2個のサンプル点間の検出域45で
のフォーカス位置の計測値に基づいてオートフォーカス
制御が行われる。また、図13(d)に示すように、シ
ョット領域SAが露光フィールド24を覆うようになっ
たときには、露光フィールド24を覆う検出域44での
フォーカス位置の計測値に基づいてスキャン方向のレベ
リング制御が行われ、露光フィールド24を覆う検出域
45でのフォーカス位置の計測値に基づいてオートフォ
ーカス制御が行われる。
Next, as shown in FIG. 13C, when the leading end of the shot area SA enters the exposure field 24, the focus position in the detection area 44 between two sample points on the wafer is determined. Leveling control in the scanning direction is performed based on the measured value, and autofocus control is performed based on the measured value of the focus position in the detection area 45 between the two sample points. As shown in FIG. 13D, when the shot area SA covers the exposure field 24, the leveling control in the scanning direction is performed based on the measurement value of the focus position in the detection area 44 covering the exposure field 24. Is performed, and autofocus control is performed based on the measured value of the focus position in the detection area 45 covering the exposure field 24.

【0093】一方、分割先読み制御法でも、図13
(e)〜(h)に示すように、露光開始、露光中及び露
光終了間際のフォーカス位置のサンプル点を変えること
によって、より正確なオートフォーカス及びオートレベ
リング制御を行っている。即ち、図13(e)に示すよ
うに、露光すべきショット領域SAが露光フィールド2
4に対して間隔D/2(露光フィールド24のスキャン
方向の幅の1/2)の位置に達したときに、露光フィー
ルド24から外側に間隔D/2のサンプル領域43A及
び露光フィールド24から内側に間隔D/2のサンプル
領域43Bで多点フォーカス位置検出系によるフォーカ
ス位置の計測が開始される。その後、図13(f)に示
すように、ショット領域SAの先端部が露光フィールド
24に接触したときに、露光フィールド24を覆う検出
域46でのフォーカス位置の計測値に基づいてスキャン
方向のレベリング制御が行われ、1個のサンプル点より
なる検出域47でのフォーカス位置の計測値に基づいて
オートフォーカス制御が行われる。
On the other hand, even in the divided look-ahead control method, FIG.
As shown in (e) to (h), more accurate autofocus and autoleveling control is performed by changing the sample point of the focus position at the start of the exposure, during the exposure, and immediately before the end of the exposure. That is, as shown in FIG. 13E, the shot area SA to be exposed is the exposure field 2
When the position reaches the position of the interval D / 2 (1 / of the width of the exposure field 24 in the scanning direction) with respect to 4, the sample area 43A with the interval D / 2 outside the exposure field 24 and the inside from the exposure field 24. The measurement of the focus position by the multipoint focus position detection system is started in the sample area 43B at the interval D / 2. Thereafter, as shown in FIG. 13F, when the tip of the shot area SA comes into contact with the exposure field 24, leveling in the scanning direction is performed based on the measured value of the focus position in the detection area 46 covering the exposure field 24. Control is performed, and autofocus control is performed based on the measured value of the focus position in the detection area 47 including one sample point.

【0094】次に、図13(g)に示すように、ショッ
ト領域SAの先端部が露光フィールド24に幅D/2だ
け入ったときに、露光フィールド24を覆う検出域46
でのフォーカス位置の計測値に基づいてスキャン方向の
レベリング制御が行われ、幅D/2の検出域47でのフ
ォーカス位置の計測値に基づいてオートフォーカス制御
が行われる。また、図13(h)に示すように、ショッ
ト領域SAが露光フィールド24を覆うようになったと
きには、露光フィールド24を覆う検出域46でのフォ
ーカス位置の計測値に基づいてスキャン方向のレベリン
グ制御が行われ、露光フィールド24を覆う検出域47
でのフォーカス位置の計測値に基づいてオートフォーカ
ス制御が行われる。図13より、分割先読み法では、助
走スキャン長(=D/2)を完全先読み法に比べて1/
2にできることが分かる。
Next, as shown in FIG. 13 (g), when the leading end of the shot area SA enters the exposure field 24 by the width D / 2, the detection area 46 covering the exposure field 24.
, Leveling control in the scanning direction is performed based on the measured value of the focus position, and autofocus control is performed based on the measured value of the focus position in the detection area 47 having the width D / 2. Further, as shown in FIG. 13H, when the shot area SA covers the exposure field 24, the leveling control in the scanning direction is performed based on the measurement value of the focus position in the detection area 46 covering the exposure field 24. Is performed, and the detection area 47 covering the exposure field 24 is
The auto focus control is performed based on the measured value of the focus position in. From FIG. 13, in the divided look-ahead method, the approach scan length (= D / 2) is 1 / compared to the complete look-ahead method.
It turns out that it can be made into 2.

【0095】なお、上述実施例においては、ウエハの露
光面の多点のフォーカス位置を計測するために、2次元
的に配列されたスリット状の開口パターン像をウエハ上
に投影する多点フォーカス位置検出系が使用されてい
る。しかしながら、その代わりに、非スキャン方向に細
長いスリット状になっているパターンの像をウエハ上に
投影し、その非スキャン方向の全体のフォーカス位置を
計測する1次元のフォーカス位置検出系を使用しても良
い。また、画像処理方式のフォーカス位置検出系を用い
て、ウエハの露光面上の2次元的なフォーカス位置の分
布を計測する場合でも、上述実施例と同様の分割先読み
等を適用することにより、高精度なフォーカシング及び
レベリングを行うことができる。更に、本例では図17
より分かるように、非スキャン方向のレベリング誤差に
対して、スキャン方向のレベリング誤差が小さいことか
ら、スキャン方向のレベリング動作を行うことなく、非
スキャン方向のみのレベリング動作を行っても良い。
In the above-described embodiment, in order to measure the multi-point focus positions on the exposure surface of the wafer, a multi-point focus position for projecting a two-dimensionally arranged slit-shaped opening pattern image onto the wafer. A detection system is used. However, instead, a one-dimensional focus position detection system that projects an image of a slit-shaped pattern elongated in the non-scan direction on the wafer and measures the entire focus position in the non-scan direction is used. Is also good. Further, even when the two-dimensional distribution of the focus position on the exposure surface of the wafer is measured by using the focus position detection system of the image processing method, the division pre-reading and the like similar to the above-described embodiment are applied. Accurate focusing and leveling can be performed. Further, in this example, FIG.
As can be seen, since the leveling error in the scanning direction is smaller than the leveling error in the non-scanning direction, the leveling operation only in the non-scanning direction may be performed without performing the leveling operation in the scanning direction.

【0096】なお、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
ことは勿論である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment.
It goes without saying that various configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明の第1の面位置設定装置、第1の
走査型露光装置、及び第1の走査露光方法等によれば、
スリットスキャン露光方式の投影露光装置において、感
光基板の表面の凹凸、多点計測手段の計測精度、空気揺
らぎ等による誤差を補正して、感光基板の露光面を投影
光学系の像面に対して高精度に平行に合わせることがで
きる利点がある。
The first surface position setting device of the present invention, the first
According to the scanning exposure apparatus, the first scanning exposure method, and the like ,
In a projection exposure apparatus of the slit scan exposure system, the exposure surface of the photosensitive substrate is corrected with respect to the image plane of the projection optical system by correcting the unevenness of the surface of the photosensitive substrate, the measurement accuracy of the multi-point measuring means, errors due to air fluctuations, etc. There is an advantage that it can be adjusted in parallel with high precision.

【0098】また、多点計測手段が、基板側ステージを
介して感光基板が走査されているときに、基板側ステー
ジの位置基準で複数の計測点における感光基板の高さを
サンプリングする場合には、より高精度に走査方向の傾
斜角を計測できる。また、多点計測手段が、所定形状の
照明領域と投影光学系に関して共役な露光領域内の複数
の点及びその共役な露光領域内に対して感光基板が走査
される際の手前の領域内の複数の点よりなる複数の計測
点において、その感光基板の高さをそれぞれ計測する場
合には、分割先読み制御により、露光の開始時の助走ス
キャン距離を短縮できる利点がある。
In the case where the multi-point measuring means samples the height of the photosensitive substrate at a plurality of measurement points based on the position of the substrate-side stage while the photosensitive substrate is being scanned via the substrate-side stage, The inclination angle in the scanning direction can be measured with higher accuracy. In addition, the multi-point measuring means may include a plurality of points in the exposure area conjugate with respect to the illumination area of the predetermined shape and the projection optical system and an area in the area before the photosensitive substrate is scanned with respect to the conjugate exposure area. When measuring the height of the photosensitive substrate at each of a plurality of measurement points including a plurality of points, there is an advantage that the leading scan distance at the start of exposure can be shortened by divided prefetch control.

【0099】また、多点計測手段が、感光基板の1つの
ショット領域へ順次マスクのパターンを露光する過程に
おいて、順次複数の計測点の位置を変化させる場合に
は、例えば分割先読みと完全先読みとを併用することに
より、レベリング精度及びスループットを共に改善する
ことができる。また、本発明の第2の面位置設定装置、
第2の走査型露光装置、及び第3の走査露光方法等によ
れば、スリットスキャン露光方式の投影露光装置におい
て、感光基板の表面の凹凸、多点計測手段の計測精度、
空気揺らぎ等による誤差を補正して、感光基板の露光面
のフォーカス位置を投影光学系の像面に対して正確に合
わせることができる利点がある。
In the case where the multi-point measuring means sequentially changes the positions of a plurality of measurement points in the process of sequentially exposing the mask pattern to one shot area of the photosensitive substrate, for example, the divided pre-reading and the complete pre-reading may be performed. Can improve both leveling accuracy and throughput. Also, a second surface position setting device of the present invention,
According to the second scanning exposure apparatus, the third scanning exposure method, and the like , in the projection exposure apparatus of the slit scan exposure method, the unevenness of the surface of the photosensitive substrate, the measurement accuracy of the multipoint measuring means,
There is an advantage that the focus position of the exposure surface of the photosensitive substrate can be accurately adjusted to the image plane of the projection optical system by correcting an error due to air fluctuation or the like.

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

【図1】本発明の一実施例の投影露光装置を示す構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention .

【図2】(a)は実施例において投影光学系による露光
フィールドを含む領域に投影された2次元的なスリット
状の開口パターン像を示す平面図、(b)は多点フォー
カス位置検出系のパターン形成板上の開口パターンを示
す図、(c)は受光器上の受光素子の配列を示す図であ
る。
FIG. 2A is a plan view showing a two-dimensional slit-shaped opening pattern image projected on a region including an exposure field by a projection optical system in an embodiment, and FIG. FIG. 3C is a diagram illustrating an opening pattern on a pattern forming plate, and FIG. 3C is a diagram illustrating an arrangement of light receiving elements on a light receiving device.

【図3】(a)は実施例で分割先読みを行う場合のサン
プル点を示す図、(b)は逆方向にスキャンする場合で
且つ分割先読みを行う場合のサンプル点を示す図であ
る。
FIG. 3A is a diagram illustrating sample points when performing divided prefetching in the embodiment, and FIG. 3B is a diagram illustrating sample points when performing reverse scanning and performing divided prefetching.

【図4】(a)はフォーカス位置を先読みする場合を示
す図、(b)は先読みしたフォーカス位置を用いて露光
を行う場合を示す図である。
4A is a diagram illustrating a case where a focus position is pre-read, and FIG. 4B is a diagram illustrating a case where exposure is performed using the pre-read focus position.

【図5】実施例のオートフォーカス及びオートレベリン
グ機構並びにその制御部を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an autofocus and autoleveling mechanism and a control unit thereof according to the embodiment.

【図6】フォーカス位置の計測値の補正方法の説明図で
ある。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a method of correcting a measured value of a focus position.

【図7】(a)は応答周波数νが10Hzの場合の伝達
関数を示す図、(b)は図7(a)の伝達関数を逆フー
リエ変換して得られた位置関数を示す図である。
7A is a diagram illustrating a transfer function when the response frequency ν is 10 Hz, and FIG. 7B is a diagram illustrating a position function obtained by performing an inverse Fourier transform on the transfer function of FIG. 7A; .

【図8】(a)は隣接するショット領域へ露光を行う場
合のウエハの軌跡を示す図、(b)はレチクルの走査時
のタイミングチャート、(c)はウエハの走査時のタイ
ミングチャートである。
8A is a diagram showing a trajectory of a wafer when an adjacent shot area is exposed, FIG. 8B is a timing chart when a reticle is scanned, and FIG. 8C is a timing chart when a wafer is scanned. .

【図9】(a)は露光位置制御法でレベリング及びフォ
ーカシングを行う場合の追従精度を示す図、(b)は先
読み制御法でレベリング及びフォーカシングを行う場合
の追従精度を示す図である。
9A is a diagram illustrating tracking accuracy when performing leveling and focusing by an exposure position control method, and FIG. 9B is a diagram illustrating tracking accuracy when performing leveling and focusing by a look-ahead control method.

【図10】(a)は露光位置制御法を使用した場合の曲
がりパラメータFに対する誤差パラメータSの計算結果
を示す図、(b)は先読み制御法を使用した場合の曲が
りパラメータFに対する誤差パラメータSの計算結果を
示す図である。
10A is a diagram illustrating a calculation result of an error parameter S with respect to a bending parameter F when an exposure position control method is used, and FIG. 10B is a diagram illustrating an error parameter S with respect to the bending parameter F when a look-ahead control method is used. It is a figure showing the calculation result of.

【図11】(a)及び(b)は先読み制御法における平
均化効果の説明図、(c)及び(d)は露光位置制御を
行う場合のフォーカス面を示す図、(e)及び(f)は
先読み制御を行う場合のフォーカス面を示す図である。
11A and 11B are explanatory diagrams of an averaging effect in the prefetch control method, FIGS. 11C and 11D are diagrams illustrating a focus plane when performing exposure position control, and FIGS. () Is a diagram showing a focus surface when performing prefetch control.

【図12】(a)及び(b)は露光位置制御を行う場合
のフォーカス位置のサンプル点を示す平面図、(c)及
び(d)は完全先読み制御を行う場合のフォーカス位置
のサンプル点を示す平面図、(e)及び(f)は分割先
読み制御を行う場合のフォーカス位置のサンプル点を示
す平面図である。
FIGS. 12A and 12B are plan views showing sample points of a focus position when performing exposure position control, and FIGS. 12C and 12D show sample points of a focus position when performing complete read-ahead control; (E) and (f) are plan views showing sample points of a focus position when performing divided prefetch control.

【図13】(a)〜(d)は完全先読み制御法で露光を
行う場合の制御法の説明図、(e)〜(h)は分割先読
み制御法で露光を行う場合の制御法の説明図である。
13 (a) to 13 (d) are explanatory diagrams of a control method in the case of performing exposure by a complete look-ahead control method, and FIGS. 13 (e) to (h) are descriptions of a control method in the case of performing exposure by a divided look-ahead control method. FIG.

【図14】(a)は一括露光を行う場合のフォーカス誤
差を示す図、(b)はスリットスキャン露光方式で露光
を行う場合のフォーカス誤差を示す図である。
14A is a diagram illustrating a focus error when performing batch exposure, and FIG. 14B is a diagram illustrating a focus error when performing exposure by a slit scan exposure method.

【図15】(a)は計測値の最大値と最小値とを用いて
オートフォーカス制御を行う場合のフォーカス誤差を示
す図、(b)は計測値の平均値を用いてオートフォーカ
スを行う場合のフォーカス誤差を示す図、(c)は時間
遅れ誤差を示す図、(d)はサーボゲインの変化を示す
図である。
15A is a diagram illustrating a focus error when performing autofocus control using the maximum value and the minimum value of the measurement values, and FIG. 15B is a diagram illustrating a case where autofocus is performed using the average value of the measurement values. FIG. 3C is a diagram showing a time lag error, and FIG. 3D is a diagram showing a change in servo gain.

【図16】スリット状の露光フィールドでウエハ上のシ
ョット領域への露光を行う状態を示す平面図である。
FIG. 16 is a plan view showing a state where a shot region on a wafer is exposed in a slit-shaped exposure field.

【図17】(a)はスキャン方向の応答周波数と非スキ
ャン方向の応答周波数とを等しくしてレベリング制御を
行った場合の曲がりパラメータFに対する誤差パラメー
タSの計算結果を示す図、(b)はスキャン方向の応答
周波数を非スキャン方向の応答周波数より高くしてレベ
リング制御を行った場合の曲がりパラメータFに対する
誤差パラメータSの計算結果を示す図である。
FIG. 17A is a diagram illustrating a calculation result of an error parameter S with respect to a bending parameter F when leveling control is performed by setting a response frequency in a scanning direction and a response frequency in a non-scanning direction to be equal, and FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating a calculation result of an error parameter S with respect to a bending parameter F when a leveling control is performed with a response frequency in a scanning direction higher than a response frequency in a non-scanning direction.

【図18】(a)はフォーカス位置の平均値を用いてオ
ートフォーカス制御を行う状態を示す図、(b)はフォ
ーカス位置の最大値及び最小値の平均値を用いてオート
フォーカス制御を行う状態を示す図である。
18A is a diagram illustrating a state in which autofocus control is performed using an average value of focus positions, and FIG. 18B is a diagram illustrating a state in which autofocus control is performed using an average value of maximum and minimum values of a focus position. FIG.

【図19】(a)は図17(a)の状態において更に平
均化処理でオートフォーカス制御を行った場合の曲がり
パラメータFに対する誤差パラメータSの計算結果を示
す図、(b)は図17(b)の状態において更にフォー
カス位置の最大値及び最小値の平均値を用いてオートフ
ォーカス制御を行った場合の曲がりパラメータFに対す
る誤差パラメータSの計算結果を示す図である。
19A is a diagram showing a calculation result of an error parameter S with respect to a bending parameter F when autofocus control is further performed by averaging processing in the state of FIG. 17A, and FIG. FIG. 14 is a diagram illustrating a calculation result of an error parameter S with respect to a bending parameter F when autofocus control is further performed using an average value of the maximum value and the minimum value of the focus position in the state b).

【図20】従来のステッパーにおける多点フォーカス位
置検出系を示す構成図である。
FIG. 20 is a configuration diagram showing a multipoint focus position detection system in a conventional stepper.

【図21】(a)は図20において投影光学系による露
光フィールドを含む領域に投影された2次元的なスリッ
ト状の開口パターン像を示す平面図、(b)は図20の
多点フォーカス位置検出系のパターン形成板上の開口パ
ターンを示す図、(c)は図20の受光器上の受光素子
の配列を示す図である。
21A is a plan view showing a two-dimensional slit-shaped opening pattern image projected on a region including an exposure field by the projection optical system in FIG. 20, and FIG. 21B is a multi-point focus position in FIG. FIG. 21C is a diagram illustrating an opening pattern on a pattern forming plate of a detection system, and FIG. 21C is a diagram illustrating an array of light receiving elements on the light receiving device in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 ウエハY軸駆動ステージ 4 Zレベリングステージ 5 ウエハ 8 投影光学系 10 レチクルY駆動ステージ 12 レチクル 22A 主制御系 24 スリット状の露光フィールド 62A パターン形成板 69A 受光器 71A 信号処理装置 AF11〜AF59 計測点 2 Wafer Y axis drive stage 4 Z leveling stage 5 Wafer 8 Projection optical system 10 Reticle Y drive stage 12 Reticle 22A Main control system 24 Slit exposure field 62A Pattern forming plate 69A Light receiver 71A Signal processing device AF11-AF59 Measurement points

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−277612(JP,A) 特開 平4−354320(JP,A) 特開 平3−256317(JP,A) 特開 平1−170022(JP,A) 特開 平2−28312(JP,A) 特開 平2−198130(JP,A) 特開 平4−196513(JP,A) 特開 平5−62871(JP,A) 特開 平3−179723(JP,A) 特開 平4−350925(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 9/00 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-277612 (JP, A) JP-A-4-354320 (JP, A) JP-A-3-256317 (JP, A) JP-A-1-170022 (JP) JP-A-2-28312 (JP, A) JP-A-2-198130 (JP, A) JP-A-4-196513 (JP, A) JP-A-5-62871 (JP, A) 3-179723 (JP, A) JP-A-4-350925 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 9/00

Claims (38)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 露光光で所定形状の照明領域を照明する
照明光学系と、前記照明領域に対して露光用のパターン
が形成されたマスクを走査するマスク側ステージと、前
記照明領域内の前記マスクのパターンを感光基板上に投
影する投影光学系と、前記マスクと同期して前記感光基
板を走査する基板側ステージとを有する露光装置に設け
られ、前記感光基板の露光面を前記投影光学系の像面に
平行に合わせ込むための面位置設定装置であって、 前記感光基板が走査される方向に交差する方向の複数の
点を含む複数の計測点において前記感光基板の前記投影
光学系の光軸に平行な方向の高さをそれぞれ計測する多
点計測手段と、 該多点計測手段の計測結果より前記感光基板の露光面と
前記投影光学系の像面との間の傾斜角の差分を求める演
算手段と、 前記基板側ステージに設けられ、前記演算手段により求
められた前記傾斜角の差分に基づいて、前記感光基板の
前記走査の方向の傾斜角及び前記走査の方向に直交する
方向の傾斜角を設定する傾斜設定ステージとを有し、 該傾斜設定ステージが前記感光基板の前記走査の方向の
傾斜角を設定するときの応答速度と、前記走査の方向に
直交する方向の傾斜角を設定するときの応答速度とを異
ならしめたことを特徴とする面位置設定装置。
An illumination optical system that illuminates an illumination area having a predetermined shape with exposure light; a mask-side stage that scans a mask on which a pattern for exposure is formed with respect to the illumination area; A projection optical system that projects a pattern of a mask onto a photosensitive substrate, and a substrate-side stage that scans the photosensitive substrate in synchronization with the mask are provided in an exposure apparatus, and the projection optical system projects the exposure surface of the photosensitive substrate. A plane position setting device for adjusting the projection optical system of the photosensitive substrate at a plurality of measurement points including a plurality of points in a direction intersecting a direction in which the photosensitive substrate is scanned by the surface position setting apparatus. Multi-point measuring means for measuring the height in a direction parallel to the optical axis, and a difference in the inclination angle between the exposure surface of the photosensitive substrate and the image plane of the projection optical system based on the measurement result of the multi-point measuring means. Arithmetic means for finding Setting an inclination angle of the photosensitive substrate in the scanning direction and an inclination angle of the photosensitive substrate in a direction orthogonal to the scanning direction, based on the difference between the inclination angles obtained by the arithmetic means, provided on the substrate-side stage; A response speed when the tilt setting stage sets the tilt angle of the photosensitive substrate in the scanning direction, and a response speed when setting the tilt angle in a direction orthogonal to the scanning direction. A surface position setting device having a different response speed.
【請求項2】 前記多点計測手段は、前記基板側ステー
ジを介して前記感光基板が走査されているときに、前記
基板側ステージの位置基準で前記複数の計測点における
前記感光基板の高さをサンプリングすることを特徴とす
る請求項1に記載の面位置設定装置。
2. The method according to claim 1, wherein the multi-point measuring unit is configured to detect a height of the photosensitive substrate at the plurality of measurement points based on a position of the substrate-side stage when the photosensitive substrate is being scanned through the substrate-side stage. The surface position setting device according to claim 1, wherein sampling is performed.
【請求項3】 前記多点計測手段は、前記所定形状の照
明領域と前記投影光学系に関して共役な露光領域内の複
数の点及び前記共役な露光領域内に対して前記感光基板
が走査される際の手前の領域内の複数の点よりなる複数
の計測点において、前記感光基板の高さをそれぞれ計測
することを特徴とする請求項1又は2記載の面位置設定
装置。
3. The multi-point measuring means scans the photosensitive substrate with respect to a plurality of points in an exposure area conjugate with respect to the illumination area of the predetermined shape and the projection optical system and in the conjugate exposure area. The surface position setting device according to claim 1, wherein the height of the photosensitive substrate is measured at a plurality of measurement points including a plurality of points in a region in front of the surface.
【請求項4】 前記多点計測手段は、前記感光基板の1
つのショット領域へ順次前記マスクのパターンを露光す
る過程において、順次前記複数の計測点の位置を変化さ
せることを特徴とする請求項1記載の面位置設定装置。
4. The method according to claim 1, wherein the multi-point measuring means is configured to detect one of the photosensitive substrates.
2. The surface position setting device according to claim 1, wherein in the step of sequentially exposing the pattern of the mask to one shot area, the positions of the plurality of measurement points are sequentially changed.
【請求項5】 露光光で所定形状の照明領域を照明する
照明光学系と、前記照明領域に対して露光用のパターン
が形成されたマスクを走査するマスク側ステージと、前
記照明領域内の前記マスクのパターンを感光基板上に投
影する投影光学系と、前記マスクと同期して前記感光基
板を走査する基板側ステージとを有する露光装置に設け
られ、前記感光基板の露光面の高さを前記投影光学系の
像面に合わせ込むための面位置設定装置であって、 前記所定形状の照明領域と前記投影光学系に関して共役
な露光領域及び該露光領域に対して前記感光基板が走査
される際の手前の領域よりなる計測領域内の所定の計測
点において、前記感光基板の前記投影光学系の光軸に平
行な方向の高さを計測する高さ計測手段と、 前記感光基板を走査した際に前記高さ計測手段により得
られる複数の高さ計測結果の内の、最大値及び最小値に
基づいて前記感光基板の露光面の平均的な高さと前記投
影光学系の像面の高さとの差分を求める演算手段と、 前記基板側ステージに設けられ、前記演算手段により求
められた前記高さの差分に基づいて、前記感光基板の高
さを設定する高さ設定ステージとを有することを特徴と
する面位置設定装置。
5. An illumination optical system that illuminates an illumination area having a predetermined shape with exposure light, a mask-side stage that scans a mask on which a pattern for exposure is formed with respect to the illumination area, and A projection optical system that projects a pattern of a mask onto a photosensitive substrate, and a substrate-side stage that scans the photosensitive substrate in synchronization with the mask are provided in an exposure apparatus having a height of an exposed surface of the photosensitive substrate. A surface position setting device for adjusting to an image plane of a projection optical system, the exposure substrate being conjugated with respect to the illumination region having the predetermined shape and the projection optical system and the photosensitive substrate being scanned with respect to the exposure region. At a predetermined measurement point in a measurement region consisting of a region in front of the height measurement means for measuring the height of the photosensitive substrate in a direction parallel to the optical axis of the projection optical system, when scanning the photosensitive substrate Above A difference between an average height of an exposure surface of the photosensitive substrate and a height of an image surface of the projection optical system based on a maximum value and a minimum value among a plurality of height measurement results obtained by the height measurement means. A surface provided on the substrate-side stage, comprising a calculating means, and a height setting stage for setting the height of the photosensitive substrate based on the difference between the heights obtained by the calculating means. Position setting device.
【請求項6】 露光ビームに対して第1物体を移動する
のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第
2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露光
する走査型露光装置において、 前記第2物体の移動中に、複数の計測点において前記投
影系の光軸方向に関する前記第2物体の位置情報を検出
する検出手段と、 前記第2物体の移動中に、前記検出手段の検出結果に基
づいて前記第2物体の傾きを設定する設定手段とを備
え、 該設定手段は、前記第2物体の移動方向の傾きを設定す
るときの応答速度と前記第2物体の移動方向と交差する
方向の傾きを設定するときの応答速度とを異ならせるこ
とを特徴とする走査型露光装置。
6. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In the pattern exposure apparatus, while the second object is moving, detecting means for detecting position information of the second object with respect to an optical axis direction of the projection system at a plurality of measurement points; Setting means for setting an inclination of the second object based on a detection result of the detecting means, wherein the setting means is configured to set a response speed when setting the inclination of the moving direction of the second object and the second object A response speed for setting a tilt in a direction intersecting a moving direction of the scanning exposure apparatus.
【請求項7】 露光ビームに対して第1物体を移動する
のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第
2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露光
する走査型露光装置において、 前記第2物体の移動中に、前記投影系を通過した露光ビ
ームの照射領域から離れて設置された複数の検出点にお
いて、前記投影系の光軸方向における前記第2物体の
置に関する情報を検出する検出手段と、 前記第2物体の移動中に、前記検出手段の複数の検出点
で検出される位置情報のうちの最大値と最小値とに基づ
いて、前記投影系の像面と前記第2物体との位置関係を
調整する調整手段と、 を備えたことを特徴とする走査型露光装置。
7. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with the movement of the first object with respect to the exposure beam. In the pattern exposure apparatus, an exposure camera that has passed through the projection system while the second object is moving.
Position of the second object in the direction of the optical axis of the projection system at a plurality of detection points located away from the irradiation area of the camera.
Detecting means for detecting information about the position, while the second object is moving, based on a maximum value and a minimum value of position information detected at a plurality of detection points of the detecting means, Adjusting means for adjusting a positional relationship between an image plane and the second object.
【請求項8】 前記調整手段は、前記最大値と前記最小
値とに重み付けを行って前記第2物体上の所望の面を前
記投影系の像面と実質的に一致させることを特徴とする
請求項7に記載の走査型露光装置。
8. The method according to claim 1, wherein the adjusting unit weights the maximum value and the minimum value so that a desired surface on the second object substantially matches an image surface of the projection system. A scanning exposure apparatus according to claim 7.
【請求項9】 露光ビームに対して第1物体を移動する
のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第
2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露光
する走査型露光装置において、 前記第2物体の移動中に、前記投影系を通過した露光ビ
ームの照射領域から離れて設置された複数の検出点にお
いて、前記投影系の光軸方向における前記第2物体の
置に関する情報を検出する検出手段と、 前記第2物体の移動中に、前記検出手段の複数の検出点
で検出される位置情報に重み付けを行って、前記第2物
体上の所望の面と前記投影系の像面との位置合わせを行
う位置合わせ手段と、 を備えたことを特徴とする走査型露光装置。
9. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with the movement of the first object with respect to the exposure beam. In the pattern exposure apparatus, an exposure camera that has passed through the projection system while the second object is moving.
A plurality of detection points that are located remotely from the irradiation area of the over arm, the second object position which definitive in the optical axis direction of said projection system
Detection means for detecting information about the position, while the second object is moving, weighting the position information detected at a plurality of detection points of the detection means, the desired surface on the second object and the And a positioning means for performing positioning with respect to an image plane of the projection system.
【請求項10】 前記位置合わせ手段は、前記第2物体
を支持するとともに、それぞれ独立に移動可能な支持点
を有し、該支持点の移動量をそれぞれ調整して、前記投
影系の像面と前記第2物体上の所望の面との位置合わせ
を行うことを特徴とする請求項に記載の走査型露光装
置。
10. An image plane of the projection system, wherein the positioning means supports the second object and has support points that can move independently of each other, and adjusts a movement amount of each of the support points. The scanning exposure apparatus according to claim 9 , wherein a position between the scanning exposure apparatus and a desired surface on the second object is aligned.
【請求項11】 露光ビームに対して第1物体を移動す
るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して
第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露
光する走査型露光装置において、 前記第2物体の移動中に、複数の検出点で前記投影系の
光軸方向に関する前記第2物体の位置情報を検出する検
出手段と、 前記第2物体の移動中に、前記検出手段の検出結果に基
づいて前記投影系の像面に対する前記第2物体の面設定
を行う設定手段とを有し、 前記第2物体の面設定を行うときの応答速度を前記第2
物体の移動速度に応じて変更することを特徴とする走査
型露光装置。
11. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In the pattern exposure apparatus, while the second object is moving, detecting means for detecting position information of the second object in the optical axis direction of the projection system at a plurality of detection points; Setting means for setting the plane of the second object with respect to the image plane of the projection system based on the detection result of the detection means, and setting the response speed when setting the plane of the second object to the second plane.
A scanning exposure apparatus that changes according to a moving speed of an object.
【請求項12】 前記応答速度はフィルターで管理され
ることを特徴とする請求項11に記載の走査型露光装
置。
12. The scanning exposure apparatus according to claim 11 , wherein the response speed is managed by a filter.
【請求項13】 前記応答速度の変更は、前記設定手段
の駆動部のサーボゲインの変更を含むことを特徴とする
請求項11に記載の走査型露光装置。
13. The scanning type exposure apparatus according to claim 11 , wherein the change of the response speed includes a change of a servo gain of a drive unit of the setting unit.
【請求項14】 前記検出手段は、前記投影系を通過し
た露光ビームの照射領域内にも前記検出点を有すること
を特徴とする請求項6から13の何れか一項に記載の走
査型露光装置。
14. The detection means, scanning exposure according to any one of claims 6 to 13, characterized in that it has the detection points in the irradiation area of the exposure beam having passed through the projection system apparatus.
【請求項15】 前記検出手段は、前記投影系を通過し
た露光ビームの照射領域から走査方向に平行な方向に離
れた領域で、且つ前記照射領域の前後の領域上に、前記
検出点を有することを特徴とする請求項6から13の何
れか一項に記載の走査型露光装置。
15. The apparatus according to claim 15, wherein the detecting unit is separated from an irradiation area of the exposure beam passing through the projection system in a direction parallel to a scanning direction.
The scanning exposure apparatus according to any one of claims 6 to 13 , wherein the detection point is provided in a specified area and on areas before and after the irradiation area .
【請求項16】 前記複数の検出点は、前記第2物体の
移動方向と交差する方向に離れて設定されることを特徴
とする請求項6から15の何れか一項に記載の走査型露
光装置。
16. The plurality of detection points, scanning exposure according to any one of 15 claims 6, characterized in that it is set apart in the direction intersecting the movement direction of the second object apparatus.
【請求項17】 前記複数の検出点は、二次元的に配置
されることを特徴とする請求項16に記載の走査型露光
装置。
17. The scanning exposure apparatus according to claim 16 , wherein the plurality of detection points are arranged two-dimensionally.
【請求項18】 露光ビームに対して第1物体を移動す
るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して
第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露
光する走査型露光装置において、 前記第2物体の露光面の凹凸情報を検出する検出手段
と、 前記第2物体の露光面の走査露光中に、前記第2物体の
露光面と前記投影系の像面との位置合わせを行うために
前記検出手段で検出された凹凸情報に基づいて前記露光
面の面設定を行う設定手段とを備え、 該設定手段は、前記像面と前記露光面との位置合わせ精
度を悪化させるような面設定を抑制するように、前記凹
凸情報に基づく前記面設定の応答速度が設定されている
ことを特徴とする走査型露光装置。
18. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In a mold exposure apparatus, a detecting unit that detects unevenness information of an exposure surface of the second object, and during scanning exposure of the exposure surface of the second object, an exposure surface of the second object and an image surface of the projection system. Setting means for performing surface setting of the exposure surface based on the unevenness information detected by the detection means in order to perform the alignment of the image surface and the exposure surface. so to suppress the surface set as exacerbate the concave
A scanning exposure apparatus, wherein a response speed of the surface setting based on convex information is set .
【請求項19】 前記面設定の抑制を行うために、前記
第2物体の走査露光に先立って、前記第2物体を移動し
ながら前記検出手段により前記第2物体の露光面の凹凸
情報を検出することを特徴とする請求項18に記載の走
査型露光装置。
19. In order to suppress the setting of the surface, prior to the scanning exposure of the second object, the unevenness information of the exposure surface of the second object is detected by the detection means while moving the second object. 19. The scanning exposure apparatus according to claim 18 , wherein
【請求項20】 前記検出手段は、前記第2物体の移動
中に複数の計測点で前記投影系の光軸方向に関する前記
第2物体の露光面の位置情報計測することによって、
前記凹凸情報を検出することを特徴とする請求項18又
は19に記載の走査型露光装置。
20. The detection means, by measuring the position information of the exposure surface of the second object relative to the optical axis of the projection system at a plurality of measurement points during the movement of the second object,
19. The method according to claim 18, wherein the unevenness information is detected.
19. A scanning exposure apparatus according to item 19 .
【請求項21】 前記設定手段は、前記面設定を抑制す
るための抑制手段を有することを特徴とする請求項18
〜20の何れか一項に記載の走査型露光装置。
21. the setting means, according to claim characterized in that it has a restraining means for restraining the plane setting 18
21. The scanning exposure apparatus according to any one of claims 20 to 20 .
【請求項22】 前記抑制手段は、前記検出手段で検出
された情報をフィルタリング処理することにより前記面
設定の抑制を行うことを特徴とする請求項21に記載の
走査型露光装置。
22. The scanning exposure apparatus according to claim 21 , wherein the suppression unit performs the suppression of the surface setting by performing a filtering process on the information detected by the detection unit.
【請求項23】 前記設定手段は、前記第2物体の支持
点を前記投影系の光軸方向へ移動するための駆動部を有
し、該駆動部のサーボゲインを調整することで前記面設
定の抑制を行うことを特徴とする請求項18から21
何れか一項に記載の走査型露光装置。
23. The setting means has a drive unit for moving a support point of the second object in the optical axis direction of the projection system, and adjusts the servo gain of the drive unit to set the plane. The scanning exposure apparatus according to any one of claims 18 to 21 , wherein the scanning type exposure apparatus performs the suppression.
【請求項24】 前記サーボゲインは、前記第2物体の
移動速度に応じて可変であることを特徴とする請求項
に記載の走査型露光装置。
24. The servo gain, claim 2, characterized in that is variable according to the moving speed of the second object
Scanning exposure apparatus according to 3.
【請求項25】 前記設定手段は、前記第2物体の露光
面の傾きの設定を抑制することを特徴とする請求項18
から24の何れか一項に記載の走査型露光装置。
25. The apparatus according to claim 18 , wherein the setting unit suppresses setting of the inclination of the exposure surface of the second object.
25. The scanning exposure apparatus according to any one of claims 24 to 24 .
【請求項26】 請求項6から25の何れか一項に記載
の走査型露光装置を用いるデバイス製造方法。
26. A device manufacturing method using the scanning exposure apparatus according to any one of claims 6 25.
【請求項27】 露光ビームに対して第1物体を移動す
るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して
第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露
光する走査露光方法において、 前記第2物体の移動中に前記第2物体の傾きを設定する
際、前記第2物体の移動方向の傾きを設定するときの応
答速度と前記第2物体の移動方向と交差する方向の傾き
を設定するときの応答速度とを異ならせることを特徴と
する走査露光方法。
27. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In the exposure method, when the inclination of the second object is set during the movement of the second object, the response speed when the inclination of the movement direction of the second object is set intersects with the movement direction of the second object. A scanning exposure method, wherein a response speed at the time of setting a direction inclination is made different.
【請求項28】 露光ビームに対して第1物体を移動す
るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して
第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露
光する走査露光方法において、 前記第2物体の移動中に前記第2物体の傾きを設定する
際、前記第2物体の移動方向の傾きを設定するときの応
答速度を、前記第2物体の移動速度に応じて変更するこ
とを特徴とする走査露光方法。
28. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In the exposure method, when setting the inclination of the second object during the movement of the second object, the response speed when setting the inclination of the movement direction of the second object depends on the movement speed of the second object. A scanning exposure method, characterized in that:
【請求項29】 露光ビームに対して第1物体を移動す
るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して
第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露
光する走査露光方法において、前記投影系を通過した露光ビームの照射領域から離れて
設置された 複数の検出点において、前記第2物体の移動
中に前記投影系の光軸方向における前記第2物体の位置
に関する情報を検出するとともに、該複数の検出点で検
出される位置情報のうちの最大値と最小値とに基づい
て、前記投影系の像面と前記第2物体との位置関係を調
整することを特徴とする走査露光方法。
29. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In the exposure method, a distance from an irradiation area of the exposure beam that has passed through the projection system
Movement of the second object at a plurality of installed detection points
The position of the second object definitive in the optical axis direction of the projection system during
And adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and the second object based on the maximum value and the minimum value of the position information detected at the plurality of detection points. A scanning exposure method.
【請求項30】 露光ビームに対して第1物体を移動す
るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して
第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露
光する走査露光方法において、前記投影系を通過した露光ビームの照射領域から離れて
設置された 複数の検出点において、前記第2物体の移動
中に前記投影系の光軸方向における前記第2物体の位置
に関する情報を検出し、該複数の検出点で検出される位
置情報に重み付けを行って、前記第2物体上の所望の面
と前記投影系の像面と位置合わせすることを特徴とす
る走査露光方法。
30. A scan for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam having passed through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In the exposure method, a distance from an irradiation area of the exposure beam that has passed through the projection system
Movement of the second object at a plurality of installed detection points
The position of the second object definitive in the optical axis direction of the projection system during
It relates detects information, by weighting the position information detected by the detection point of the plurality, characterized by aligning the desired surface and the image plane of the projection system on the second object scan Exposure method.
【請求項31】 前記複数の検出点は、前記投影系を通
過した露光ビームの照射領域内の検出点を含むことを特
徴とする請求項29又は30に記載の走査露光方法。
31. The scanning exposure method according to claim 29, wherein the plurality of detection points include detection points in an irradiation area of the exposure beam that has passed through the projection system.
【請求項32】 前記複数の検出点は、前記投影系を通
過した露光ビームの照射領域から走査方向に平行な方向
に離れた領域で、且つ前記照射領域の前後の領域上の
出点を含むことを特徴とする請求項29から31の何れ
か一項に記載の走査露光方法。
32. The plurality of detection points are arranged in a direction parallel to a scanning direction from an irradiation area of the exposure beam having passed through the projection system.
The scanning exposure method according to any one of claims 29 to 31 , comprising a detection point in a region separated from the irradiation region and in a region before and after the irradiation region .
【請求項33】 前記複数の検出点は、前記第2物体の
移動方向と交差する方向に離れた複数の検出点を含むこ
とを特徴とする請求項31又は32に記載の走査露光方
法。
33. The scanning exposure method according to claim 31 , wherein the plurality of detection points include a plurality of detection points separated in a direction intersecting a moving direction of the second object.
【請求項34】 露光ビームに対して第1物体を移動す
るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して
第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露
光する走査露光方法において、 前記第2物体の露光面と前記投影系の像面との位置合わ
せを行うために前記露光面の凹凸情報に基づいて前記露
光面の面設定を行いながら前記露光面を走査露光すると
きに、前記像面と前記露光面との位置合わせ精度を悪化
させるような面設定を抑制するように、前記凹凸情報に
基づいた応答速度で前記面設定を行うことを特徴とする
走査露光方法。
34. Scanning for scanning and exposing the second object by moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system in synchronization with moving the first object with respect to the exposure beam. In the exposure method, the exposure surface is scanned and exposed while setting the surface of the exposure surface based on the unevenness information of the exposure surface in order to align the exposure surface of the second object with the image surface of the projection system. In order to suppress the surface setting that deteriorates the alignment accuracy between the image plane and the exposure plane ,
A scanning exposure method , wherein the surface setting is performed at a response speed based on the scanning speed .
【請求項35】 前記面設定の抑制を行うために、前記
第2物体の走査露光に先立って、前記第2物体を移動し
ながら前記第2物体の露光面の凹凸情報を検出すること
を特徴とする請求項34に記載の走査露光方法。
35. A method according to claim 35, wherein, prior to the scanning exposure of the second object, the unevenness information of the exposure surface of the second object is detected while moving the second object before performing the scanning exposure of the second object. 35. The scanning exposure method according to claim 34 , wherein:
【請求項36】 前記凹凸情報は、前記第2物体を移動
しながら複数の計測点で前記投影系の光軸方向に関する
前記第2物体の露光面の位置情報検出することによっ
て求められることを特徴とする請求項35に記載の走査
露光方法。
36. the uneven information that is determined by detecting the position information of the exposure surface of the second object relative to the optical axis of the projection system at a plurality of measurement points while moving the second object 36. The scanning exposure method according to claim 35 , wherein:
【請求項37】 前記面設定の抑制は、前記第2物体の
露光面の傾き設定の抑制を含むことを特徴とする請求項
34から36の何れか一項に記載の走査露光方法。
37. The method according to claim 37, wherein suppressing the setting of the plane includes suppressing setting of the inclination of the exposure plane of the second object.
The scanning exposure method according to any one of Items 34 to 36 .
【請求項38】 請求項27から37の何れか一項に記
載の走査露光方法を用いるデバイス製造方法。
38. A device manufacturing method using the scanning exposure method according to claim 27 .
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