JP3316845B2 - Scanning exposure method, the scanning type exposure apparatus, and device manufacturing method using the method - Google Patents

Scanning exposure method, the scanning type exposure apparatus, and device manufacturing method using the method

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JP3316845B2 JP16615299A JP16615299A JP3316845B2 JP 3316845 B2 JP3316845 B2 JP 3316845B2 JP 16615299 A JP16615299 A JP 16615299A JP 16615299 A JP16615299 A JP 16615299A JP 3316845 B2 JP3316845 B2 JP 3316845B2
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Exposure apparatus for microlithography
    • G03F7/70216Systems for imaging mask onto workpiece
    • 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、走査型露光装置、及びその方法を使用するデバイス製造方法に関する。 The present invention relates, for example, a suitable scanning exposure method using the projection exposure apparatus of the slit scanning exposure scheme with an autofocus mechanism or auto-leveling mechanism, the scanning type exposure apparatus, and using the method device manufacturing method to be about.

【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。 BACKGROUND OF THE INVENTION Semiconductor devices, a liquid crystal display device or a thin film magnetic head or the like in manufacturing a photolithography process, a photomask or reticle (hereinafter generally referred to as "reticle") substrate with a photosensitive material is applied a pattern of (wafer or glass plate) projection exposure apparatus is used to transfer onto. 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。 The conventional projection exposure apparatus, each shot area of ​​the wafer is moved sequentially in the exposure field of the projection optical system, reduction projection type of the step-and-repeat method that exposes a pattern image of the sequentially reticle in each shot area exposure apparatus (stepper) has been much used.

【0003】図20は従来のステッパーの要部を示し、 [0003] Figure 20 shows a main part of a conventional stepper,
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。 In this Figure 20, Under the exposure light EL from the illumination optical system which is not shown, each of the shot areas on the wafer 53 coated with a photoresist image of the pattern on the reticle 51 via the projection optical system 52 It is projected exposure to. 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。 Wafer 53 is held on the Z-leveling stage 54, the Z-leveling stage 54 is placed on the wafer-side XY stage 55. 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 Wafer-side XY stage 55 performs positioning of the wafer 53 in a plane perpendicular (XY plane) to the optical axis AX1 of the projection optical system 52, Z-leveling stage 5
4は、ウエハ53の露光面のフォーカス位置(光軸AX 4, the focus position of the exposure surface of the wafer 53 (the optical axis 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。 Set to the state specified inclination angle in a direction parallel position) and the exposure surface 1.

【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。 Further, on the Z-leveling stage 54, movable mirror 56 is fixed. 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。 The laser beam from an external laser interferometer 57 is reflected by the movable mirror 56, the X coordinate and Y coordinate of the wafer-side XY stage 55 is always detected by the laser interferometer 57, these X and Y coordinates are the main control system It is supplied to the 58. 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。 The main control system 58, by controlling the operation of the wafer-side XY stage 55 and Z-leveling stage 54 via the drive device 59, successively the reticle 51 in each shot area on the wafer 53 by the step-and-repeat method pattern to 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 [0005] In this case, the pattern formation surface of the reticle 51 (reticle plane) and the exposure surface of the wafer 53 the projection optical system 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。 There must be in the conjugate with respect to 2, but the projection magnification is high, the reticle surface for a large depth of focus is not so much change. 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 Therefore, generally the conventional, whether exposure surface of the wafer 53 is whether (focusing meets within the depth of focus on the image plane of the projection optical system 52 by the focus position detection system of the oblique incident type multi-point ) only to detect, wafer 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。 3 of the control of the focus position and inclination angle of the exposed surface has been 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。 [0006] In the focus position detection system of a conventional multi-point, the exposure light EL illumination light which does not expose the photoresist on different wafers 53 is guided through the optical fiber bundle 60 from the illumination light sources (not shown) there. 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。 The illumination light emitted from the optical fiber bundle 60 illuminates the pattern forming plate 62 through the condensing lens 61. 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。 Illumination light transmitted through the pattern forming plate 62, a lens 63, is projected via a mirror 64 and irradiated objective lens 65 on the exposure surface of the wafer 53, the pattern image of the pattern forming plate 62 on the exposure surface of the wafer 53 is light It is projected imaged obliquely relative to the axis AX1. 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 The illumination light reflected by the wafer 53, focusing objective lens 66, the rotational direction vibration plate 67 and the light receiver 69 through the imaging lens 68
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。 Is reprojected on the light receiving surface, the receiving surface of the photodetector 69, the image of the pattern on the pattern forming plate 62 is re-imaged. 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 this case, the main control system 58 gives vibration as described later in the rotational direction vibration plate 67 via the vibrating device 70, is supplied to the detection signal is the signal processing device 71 from a number of light receiving elements of the photodetector 69, the signal processing unit 71 supplies a large number of focus signals obtained by synchronously detecting the detection signal in the drive signal of vibrating apparatus 70 to the main control system 58.

【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。 [0007] FIG. 21 (b) shows an aperture pattern formed on the pattern forming plate 62, as shown in FIG. 21 (b), 9 pieces of slit-shaped in a cross shape is formed on the pattern forming plate 62 opening pattern 72-1~72-9 is provided for. 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° Their opening pattern 72-1~72-9 is 45 ° to the X axis and Y axis with respect to the exposure surface of the wafer 53
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 In order to be irradiated from a direction intersecting, at the exposure field of the projection optical system 52 on the exposure surface of the wafer 53, the projected image of their opening pattern 72-1~72-9 AF1~A
F9は図21(a)に示すような配置になる。 F9 is the arrangement as shown in FIG. 21 (a). 図21 Figure 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 (A), the projection optical system 52 of the inscribed circular illumination field maximum exposure field 74 is formed, the central part and the measurement point on the two diagonals A maximum exposure field 74
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。 The projected image of the slit-shaped opening patterns respectively are projected to F1~AF9.

【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 [0008] FIG. 21 (c) shows a state of the light-receiving surface of the photodetector 69, as shown in FIG. 21 (c), the light receiver 69
の受光面には十字型に9個の受光素子75−1〜75− Nine in a cross shape on the light-receiving surface of the light-receiving element 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。 9 is arranged, the light shielding plate (not shown) is disposed on the respective light receiving elements 75-1~75-9 having a slit-shaped opening. そして、図21(a)の各計測点AF1〜A Then, each of the measurement points in FIG. 21 (a) AF1~A
F9上の像がそれぞれ受光器69の各受光素子75−1 Each light-receiving elements of the image on the F9 each light receiver 69 75-1
〜75−9の上に再結像されている。 It is reimaged onto ~75-9. この場合、図20 In this case, as shown in FIG. 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 2 with the illumination light reflected by the exposure surface (wafer surface) of the wafer 53 is present at the pupil position of the focusing objective lens 66
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 Vibration around an axis substantially perpendicular to the plane of 0 to be reflected in the rotational direction vibration plate 67 (rotational vibration) to, as shown in FIG. 21 (c), the respective light receiving elements 75-1~ is on the photodetector 69 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。 Position of the projected image to be re-imaged on a 5-9 vibrates the RD direction is the width direction of the slit-shaped opening.

【0009】また、図21(a)の各計測点AF1〜A Further, each of the measurement points in FIG. 21 (a) 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。 Image of the slit-shaped openings on F9, because they are projected obliquely with respect to the optical axis of the projection optical system 52, the focus position of the exposure surface of the wafer 53 is changed, on the light receiving device 69 thereof projected image reimaging position of changes in the RD direction. 従って、信号処理装置71内で、各受光素子75−1〜75 Accordingly, in the signal processing device 71, the light receiving elements 75-1 to 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。 -9 detection signal by synchronous detection at the respective excitation signal from the rotational direction vibration plate 67, the nine focus signals corresponding respectively to the focus position of the measurement point AF1~AF9 is obtained. 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。 Then, nine from the focus position, the average inclination angle of the surface and the focus position of the average plane of the exposure field 74 is supplied to the main control system 58 is determined, the main control system 58, drive unit 59 and via a Z-leveling stage 54 to set the focus position and the inclination angle of the shot area of ​​the wafer 53 (the leveling angle) to a predetermined value. 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。 Thus, in the stepper, in each shot area on the wafer 53 in a state where the focus position and inclination angle were incorporated mating the image plane of the projection optical system 52, the pattern image of the reticle 51 has been exposed, respectively.

【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。 [0005] Recently, in order to have finer patterns in semiconductor devices and the like, it is required to increase the resolution of the projection optical system. 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。 The technique for increasing the resolution, shortening of the wavelength of the wavelength of the exposure light, or there is a method such as increase of the numerical aperture of the projection optical system, even in the case of using any of the techniques, the exposure field of the same level as the conventional example When you try to ensure, imaging performance (distortion, curvature of field, etc.) in the entire surface of the exposure field to maintain the a predetermined accuracy has been difficult. 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。 So that being reviewed currently the projection exposure apparatus of a so-called slit scan exposure type.

【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。 [0011] The projection exposure apparatus of the slit scanning exposure scheme, a rectangular shape or an arc shape or the like illumination region (hereinafter, referred to as "slit-shaped illumination area") of the reticle and the wafer relatively synchronously scanned with respect to while, the pattern of the reticle is exposed onto the wafer. 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。 Accordingly, an image in the slit-shaped illumination area and conjugate area are averaged, there is an advantage of improving the distortion accuracy.

【0012】また、従来のレチクルの大きさの主流は6 [0012] In addition, the mainstream of the size of the conventional reticle 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 An inch, the mainstream of the projection magnification of the projection optical system 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。 / 5-fold the had been, but by a large area of ​​the circuit pattern such as semiconductor devices, the size of the reticle under magnification 1/5 are gone in time a six inch. 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。 Therefore, it is necessary to design a projection exposure apparatus for changing the projection magnification of the projection optical system, for example, in 1/4. 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。 Then, a slit scanning exposure scheme that can reduce the exposure field size of the projection optical system with respect to a large area of ​​such a transfer pattern is advantageous even in a 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。 [0013] In the projection exposure apparatus of such slit scanning exposure type, by applying the conventional multi-point type which has been used in stepper focus position detecting system as it is, measured focus position and inclination angle of the exposure surface of the wafer even the, since the wafer is scanned in a predetermined direction, there is a disadvantage that it is difficult is intended to adjust the actual exposure surface on the image plane of the projection optical system. 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。 That is, conventionally the projection exposure apparatus of the slit scanning exposure type, techniques for intended to adjust the focus position and the inclination angle of the wafer to the image plane of the projection optical system has not been probability.

【0014】本発明は斯かる点に鑑み、走査露光方式で露光を行う際に、感光基板上の表面(露光面)と投影光学系の像面との位置合わせを高精度に行うことができる走査露光方法を提供することを第1の目的とする。 [0014] The present invention has been made in view of the points mow 斯, when performing exposure with a scanning exposure method, it is possible to align the surface (exposure surface) and the image plane of the projection optical system on the photosensitive substrate with high precision providing a scanning exposure method for a first object. 更に本発明は、その走査露光方法を実施できる走査型露光装置、及び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第2の目的とする。 The present invention is to provide a device manufacturing method capable of manufacturing a device with high accuracy by using a scanning type exposure apparatus, and the scanning exposure method capable of performing the scanning exposure method with the second object.

【0015】 [0015]

【課題を解決するための手段】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 First scanning exposure method according to the present invention, in order to solve the problem] is synchronized to move the first object relative to the exposure beam, the second relative to the exposure beam passing through the projection system
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、その投影系の光軸方向に関するその第2物体の位置に関す By moving the object, in a scanning exposure method of scanning exposing the second object, during movement of the second object, about the position of the second object relative to the optical axis of the projection system
情報を検出するために、 その投影系を通過した露光ビ To detect that information, exposure bi passing through the projection system
ームの照射領域の外で且つその第2物体の移動方向と交差する方向に離れて配置された複数の検出点の一部を、 A portion of the plurality of detection points which are spaced apart in a direction intersecting and a moving direction of the second object outside of the irradiation area of the over-time,
その投影系の像面とその第2物体との位置関係の調整に使用する検出点として選択するものである。 And it selects as the detection point to be used for adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and its second object. また、本発 In addition, the present onset
明による第2の走査露光方法は、露光ビームに対して第 Second scanning exposure method according to Ming, the relative exposure beam
1物体を移動するのに同期して、投影系を通過した露光 Synchronously to move the first object, and passes through the projection system exposure
ビームに対して第2物体を移動することにより、その第 By moving the second object with respect to the beam, the first
2物体を走査露光する走査露光方法において、その第2 In the scanning exposure method of scanning exposure of the second object, the second
物体の移動中に、その投影系の光軸方向に関するその第 During movement of the object, the its associated with the direction of the optical axis of the projection system
2物体の位置に関する情報を検出するために、その第2 In order to detect information about the position of the two objects, the second
物体の移動方向と交差する方向に離れて配置された複数 Multiple disposed apart in the direction intersecting the movement direction of the object
の検出点の一部を、その投影系の像面とその第2物体と A part of the detection point, the image plane of the projection system and its second object
の位置関係の調整に使用する検出点として、その位置情 As a detection point used for adjusting the positional relationship, the position information
報の検出前に選択するものである。 It is intended to be selected prior to detection of the broadcast.

【0016】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可能な複数の検出点のうち、その投影系の像面とその第2物体との位置関係の調整に使用する検出点を、 その Further, the third scanning exposure method according to the invention, synchronization to move the first object relative to the exposure beam, moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system Accordingly, in the scanning exposure method of scanning exposure of the second object, of the information detectable plurality of detection points related to the position of the second object relative to the optical axis of the projection system during movement of the second object, the detection point used for adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and its second object, the
位置情報の検出前で且つその第2物体の移動中に変更するものである。 And before detection of the position information is to change during movement of the second object. また、本発明による第4の走査露光方法 The fourth scanning exposure method according to the invention
は、露光ビームに対して第1物体を移動するのに同期し It is synchronized to move the first object relative to the exposure beam
て、投影系を通過した露光ビームに対して第2物体を移 Te, move the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system
動することにより、その第2物体を走査露光する走査露 By moving the scanning exposure for scanning exposing the second object
光方法において、その第2物体の移動中にその投影系の The optical method, the projection system during movement of the second object
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 It detects the information about the position of the second object relative to the optical axis
出可能な複数の検出点のうち、その投影系の像面とその Among the plurality of detection points that can be output, the image plane of the projection system and its
第2物体との位置関係の調整に使用する検出点を、その The detection point used for adjusting the positional relationship between the second object, the
投影系を通過した露光ビームの照射領域に対するそのシ Its sheet with respect to the irradiation area of the exposure beam passes through the projection system
ョット領域の位置に応じてその第2物体の移動中に変更 Changed during movement of the second object according to the position of-shot region
するものである。 It is intended to. また、本発明による第5の走査露光方 The scanning exposure direction of the fifth according to the invention
法は、露光ビームに対して第1物体を移動するのに同期 Law, synchronized to move the first object relative to the exposure beam
して、投影系を通過した露光ビームに対して第2物体を And, the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system
移動することにより、その第2物体を走査露光する走査 By moving the scanning for scanning exposing the second object
露光方法において、その第2物体の移動中にその投影系 The exposure method, the projection system during movement of the second object
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 The information regarding the position of the second object relative to the optical axis
検出可能で且つその投影系を通過した露光ビームの照射 Irradiation has passed the detectable and and the projection system exposing beam
領域の外に配置された複数の検出点のうち、その投影系 Among the plurality of detection points that are located outside the area, the projection system
の像面とその第2物体との位置関係の調整に使用する検 Detection of the image plane of the use to adjust the positional relationship of the second object
出点をその第2物体の移動中に変更するものである。 Outlet point is to change during movement of the second object to.

【0017】また、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ために、 その投影系を通過した露光ビームの照 Further, the first scanning type exposure apparatus according to the present invention, in synchronism to move the first object relative to the exposure beam, to move the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system by, in the scanning type exposure apparatus that scans and exposes the second object, in order to detect the information about the position of the second object relative to the optical axis of the projection system during movement of the second object, the projection system the irradiation of the exposure beam which has passed through the
射領域の外で且つその第2物体の移動方向と交差する方向に離れて配置された複数の検出点を有する検出手段と、その複数の検出点のうちの一部の検出点の検出結果に基づいて、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。 A detecting means having a plurality of detection points which are spaced apart in a direction intersecting the elevation and direction of movement of the second object outside of the area, the detection result of the part of the detection points among the plurality of detection points based on, in which an adjusting means for adjusting the positional relationship between the image plane of the projection system and its second object. また、 Also,
本発明による第2の走査型露光装置は、露光ビームに対 Second scanning type exposure apparatus according to the present invention, versus the exposure beam
して第1物体を移動するのに同期して、投影系を通過し The first object in synchronism to move, passes through the projection system
た露光ビームに対して第2物体を移動することにより、 By moving the second object with respect to an exposure beam,
その第2物体を走査露光する走査型露光装置において、 In scanning exposure device for scanning exposing the second object,
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 An optical axis of the projection system during movement of the second object
その第2物体の位置に関する情報を検出するために、そ In order to detect the information about the position of the second object, its
の第2物体の移動方向と交差する方向に離れて配置され They are spaced apart in the direction intersecting the movement direction of the second object
た複数の検出点を有する検出手段と、その複数の検出点 A detecting means having a plurality of detection points, the plurality of detection points
のうち、その位置情報の検出前に選択された一部の検出 Of, detection of a selected portion prior to detection of the position information
点の検出結果に基づいて、その投影系の像面とその第2 Based on the detection result of the points, the image surface of the projection system and its second
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 Which was an adjustment means for adjusting the positional relationship between the object
ある。 is there.

【0018】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可能な複数の検出点を有する検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて、その投影系の像面とその第2 Further, the third scanning type exposure apparatus according to the present invention, in synchronism to move the first object relative to the exposure beam, to move the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system it makes a scanning exposure apparatus that scans and exposes the second object, a detectable plurality of detection points information regarding the position of the second object relative to the optical axis of the projection system during movement of the second object detection means having, on the basis of the detection result of the detection means, the image plane of the projection system and its second
物体との位置関係を調整する調整手段とを備え、その複数の検出点のうちその投影系の像面とその第2物体との位置関係の調整に使用する検出点を、 その位置情報の検 And an adjustment means for adjusting the positional relationship between the object, the detection points to be used for adjusting the positional relationship among the plurality of detection points and the image plane of the projection system and its second object, detection of the position information
出前で且つその第2物体の移動中に変更するものである。 It is and which changes during the movement of the second object in catering. また、本発明による第4の走査型露光装置は、露光 The fourth scan type exposure apparatus according to the present invention, exposure
ビームに対して第1物体を移動するのに同期して、投影 Synchronously to move the first object with respect to the beam, the projection
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 Moving child the second object with respect to the exposure beam passing through the system
とにより、その第2物体を走査露光する走査型露光装置 And a scanning exposure apparatus that scans and exposes the second object
において、その第2物体の移動中にその投影系の光軸方 In the optical axis direction of the projection system during movement of the second object
向に関するその第2物体の位置に関する情報を検出可能 It can detect information about the position of the second object relative to direction
な複数の検出点を有する検出手段と、該検出手段の検出 A detecting means having a plurality of detection points such, detection of the detection means
結果に基づいて、その投影系の像面とその第2物体との Based on the results, the image plane of the projection system and its second object
位置関係を調整する調整手段とを備え、その複数の検出 And an adjustment means for adjusting the positional relationship, the plurality of detection
点のうちその投影系の像面とその第2物体との位置関係 Positional relationship of the image plane of the projection system of the point and its second object
の調整に使用する検出点を、その投影系を通過した露光 The detection points to be used for the adjustment, exposure through the projection system
ビームの照射領域に対するそのショット領域の位置に応 Response to the position of the shot area with respect to the irradiation area of the beam
じてその第2物体の移動中に変更するものである。 Flip and is intended to change during movement of the second object. Or
た、本発明による第5の走査型露光装置は、露光ビーム And, fifth scan type exposure apparatus according to the present invention, the exposure beam
に対して第1物体を移動するのに同期して、投影系を通 The first object in synchronism to move relative to, through the projection system
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 To move the second object with respect to spent exposure beam
り、その第2物体を走査露光する走査型露光装置におい Ri, scanning exposure apparatus odor for scanning exposing the second object
て、その第2物体の移動中にその投影系の光軸方向に関 Te, regarding the optical axis of the projection system during movement of the second object
するその第2物体の位置に関する情報を検出可能で且つ To and can detect information about the position of the second object
その投影系を通過した露光ビームの照射領域の外に配置 Arranged outside the irradiation area of the exposure beam passing through the projection system
された複数の検出点を有する検出手段と、該検出手段の A detecting means having a plurality of detection points that are, of the detection means
検出結果に基づいて、その投影系の像面とその第2物体 Based on the detection result, the image plane of the projection system and its second object
との位置関係を調整する調整手段とを備え、その複数の And an adjustment means for adjusting the positional relationship between, of the plurality
検出点のうちその投影系の像面とその第2物体との位置 The position of the image plane of the projection system and its second object of detection points
関係の調整に使用する検出点をその第2物体の移動中に The detection point used to adjust the relationship during movement of the second object
変更するものである。 It is intended to change.

【0019】次に、本発明による第1のデバイス製造方法は、本発明の走査露光方法を用いるものである。 Next, the first device manufacturing method according to the present invention uses a scanning exposure method of the present invention. また、本発明による第2のデバイス製造方法は、本発明の走査型露光装置を用いるものである。 The second device manufacturing method according to the present invention uses a scanning exposure apparatus of the present invention.

【0020】 [0020]

【作用】斯かる本発明によれば、走査露光時にその第2 SUMMARY OF] According to such present invention, the second to the time of scanning exposure
物体の走査方向と交差する方向で、投影系の光軸方向の位置情報(フォーカス位置)の検出点を選択可能としているため、その第2物体の表面を高精度に像面に合わせ込むことができる。 In a direction intersecting the scanning direction of the object, since the detection point positional information of the optical axis of the projection system (focus position) can be selected, it is intended to adjust the image plane of the surface of the second object with high precision it can. 更に、本発明においては、一例として第1物体としてのマスク(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。 Further, in the present invention, the pattern image of the mask (12) on the mask (12) and the photosensitive substrate by scanning in synchronization with the photosensitive substrate (5) as a second object (5) as the first object as an example when exposing the measures the height of the photosensitive substrate (5) using the multi-point measurement means at a plurality of measurement points, including, for example, before the measurement point in the direction of the scanning. 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。 By obtaining a plurality of times height information along the direction of scanning, respectively the plurality of measurement points to obtain the inclination angle of the photosensitive substrate (5). 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。 Thereafter, when exposing the pattern image of the mask (12) in a region where such inclination angle is determined, to set the inclination angle of the region based on the inclination angle determined in advance. 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。 Thus, the exposure surface of the photosensitive substrate (5) is set parallel to the image plane of the projection optical system (8) in a slit scanning exposure scheme.

【0021】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。 Further, when performing such leveling in the present invention, the response speed of the scanning direction of leveling, and a response speed of the non-scanning direction leveling are different.
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。 To explained function and effect of this will be described error factors focusing and leveling during slit scan exposure. 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。 In the exposure apparatus of the slit scanning exposure type, it is considered the following error. 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。 The focus offset errors and vibration error focus offset error is the difference of the focus position of the average plane and the image plane of the projection optical system of the exposure surface, the focusing direction of the substrate side stage at the time of scanning exposure and vibration error it is the error due to the vibration or the like. 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。 This will, as performing only autofocus control, and if the shot exposure as a stepper, is divided into a case of exposure by slit scan exposure method will be described in more detail.

【0022】図14(a)は一括露光する場合、図14 [0022] FIG. 14 (a) If you want to one-shot exposure, as shown in FIG. 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。 (B) shows a case of exposure by slit scan exposure method. 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、 In FIG. 14 (a), the but average plane 34 of the exposure surface 5a of the photosensitive substrate meets the image plane of the projection optical system,
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 Position Ya, for each focus position of Yb and Yc constant average plane 34, -ΔZ1,0 and ΔZ2
だけ異なっている。 It is different only. 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 Therefore, each focus offset errors in the position Ya and Yb are -ΔZ1 and ΔZ
2である。 2.

【0023】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 On the other hand, in the case of FIG. 14 (b), a series of partial average surface 35 on the exposure surface 5a with respect to the scanning direction
A,35B,35C,‥‥が順次投影光学系の像面に合わせ込まれる。 A, 35B, 35C, ‥‥ is incorporated suit sequential image plane of the projection optical system. 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。 Thus, the 0 in each averaging effect focus offset error at each position Ya, Yb and Yc. 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。 However, to form the image on the position Yb, the focus position between the height ΔZB from the average surface 35B until the average surface 35D is moved, the image on the position Yb may have a variation only in the focusing direction ΔZB It has become the image. 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。 Similarly, the image having a variation only ΔZA and ΔZB each image on the positions Ya and Yc in the focusing direction.

【0024】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。 [0024] That is, in the slit scan exposure method, a focus offset error becomes substantially zero with respect to the unevenness of the constant frequency following photosensitive substrate surface with, the substrate stage rolling, pitching, focus direction (Z axis direction) vibration, low frequency air autofocus mechanism fluctuation error and error components due to the auto leveling mechanism would follow, wavelength fluctuations of short-term exposure light (KrF excimer laser light or the like) is a new error (vibration error) arise.

【0025】フォーカス追従誤差、空気揺らぎ誤差、 [0025] The focus tracking error, air fluctuation error,
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。 Is a typical example of the vibration error mentioned in stage vibration error, they are dependent on the response frequency of the auto-focus mechanism and auto-leveling mechanism can be classified further into the following error. (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。 (1) RF stage vibration error which can not be controlled by the control system, short wavelength variation error of the exposure light (KrF excimer laser light or the like), (2) in the air fluctuation error, low substrate stage will to follow frequency air fluctuation error and the like, (3) is included in the focus position detecting system or the inclination angle detection system of the measuring result, since the substrate side stage does not follow, the measurement error or the like does not become a focus error.

【0026】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。 [0026] Error This error due to unevenness of the exposure surface of the photosensitive substrate is two-dimensional plane unit exposure field of the projection optical system, the measurement of the focus position at the exposure surface of the photosensitive substrate in a finite number of measurement points and a error due to be performed during slit scan exposure, can be classified into the following two error. (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。 (1) For example, as shown in FIG. 15 (a) and (b), the case of obtaining the focus position is measured at multiple points aligned object plane (focal plane) 36A and 36B on the exposure surface 5a of the photosensitive substrate due to the calculation method for the position of the measurement point, the deviation between the focal plane 36A and the ideal focal plane errors, (2) the difference between the follow-up speed of the scanning speed and the auto-focus mechanism and auto-leveling mechanism, the focus position detection system error due to the response speed, and the like.

【0027】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、 [0027] In this case, the response speed when aligning the focus position on the image plane of the projection optical system (focus response),
図15(c)に示すような時間遅れ誤差と、図15 Figure 15 Time and delay error, such as shown in (c), FIG. 15
(d)に示すようなサーボゲインとにより決定される。 It is determined by the servo gain as shown in (d).
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 That is, in FIG. 15 (c), the curve 37A shows the driving signal for the focus direction to match the image plane of the sequential projection optical system a series of partial areas of the exposure surface 5a of the photosensitive substrate (target focus position signal) , curve 38A is, the exposure surface 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) A series of terms to the signal obtained movement amount on a drive signal to the focus direction of the partial region of the (follow-up focus position signal)
を示す。 It is shown. 曲線37Aに対して曲線38Aは一定の時間だけ遅れている。 Curve 38A is delayed by a fixed time for the curve 37A. 同様に、図15(d)において、曲線3 Similarly, in FIG. 15 (d), the curve 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 7B, the target focus position signal of a series of partial areas of the exposure surface 5a of the light-sensitive substrate, curve 38B is a follow-up focus position signal of a series of partial areas of the exposure surface 5a, curve 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。 The amplitude of the curve 38B (servo gain) is smaller by a predetermined amount relative to B.

【0028】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。 [0028] In the present invention, in order to eliminate these errors, it is changing the response of the responsive and non-scanning direction of the scanning direction of the leveling mechanism. 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。 The multi-point measuring means for auto-leveling mechanism in the present invention, assume a focus position detecting system of the multi-point oblique incidence type. 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。 The projection optical system rather than considering average plane of the exposure surface of the photosensitive substrate in a predetermined area of ​​the exposure field of the image plane at each point and the projection optical system of the exposure surface at its predetermined area the goal is to minimize the maximum value of the deviation between. 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。 Thus, in a predetermined area of ​​the exposure field of the projection optical system, the exposure field when the maximum value of the deviation between almost all respects to the image plane of the projection optical system of an exposure surface of the photosensitive substrate is minimum " good field is referred to as a (good field) ".

【0029】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。 [0029] First, it is assumed that as shown in FIG. 16, there are a number of measurement points of the focus position in a conjugate slit-like exposure area 24 with respect to the slit-shaped illumination area and the projection optical system (not shown). 図16において、感光基板上の1つのショット領域SA ij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SA ijのスキャン方向の幅をWY、 WY 16, one shot area SA ij on the photosensitive substrate as being scanned at a speed V / beta in the Y direction with respect to the slit-like exposure area 24, the scanning direction of the width of the shot area SA ij,
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。 The width of the non-scanning direction WX, the scanning direction of the width of the exposure area 24 and D. 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 Further, by averaging the focus position of a number of measurement points in the central region 24a of the exposure field 24, seek a focus position of the average plane of the center point of the exposure field 24, scans the exposure area 24 opposite ends of the measurement area 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θ Y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 Based from the focus position at the measurement point of the inner to the least square approximation calculated inclination angle theta Y scanning direction average plane, in the non-scanning direction of the both ends of the exposure field 24 measurement area 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θ Xを求めるものとする。 4b, and request the inclination angle theta X in the non-scanning direction average plane based on the least square approximation from the focus position of the measurement point in 24c. 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。 Further, the response frequency of the scanning direction of the leveling fm [Hz], the response frequency of the non-scanning direction of the leveling as fn [Hz], is set independently the values ​​of fm and fn.

【0030】そして、感光基板上のショット領域SA ij [0030] Then, on the photosensitive substrate shot area SA ij
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。 Of a periodic bending cycle of the scanning direction, the width WY in the scanning direction (non-scanning direction is also set to the same bending cycle) expressed in bend parameter F as the value of the ratio of the, when there is the periodic bending the focus error at each measurement point in the exposure field 24, represented by the sum of the absolute value of the average value of the focus error when scanned, 1/3 of the amplitude of the focus error when scanned. 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。 Further, normalized to 1 the amplitude of the periodic bending of bending parameters F, bending parameters when a F, the error parameter S indicating the maximum value of those focus error at each measurement point, bending parameter F It expressed as a percentage of.
即ち、次式が成立している。 In other words, the following equation is established. F=曲がりの周期/WY (1) S=フォーカス誤差の最大値/F (2) F = bending cycle / WY (1) S = maximum value of the focus error / F (2)

【0031】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。 [0031] FIG. 17 (a) represents the error parameter S response frequency fm of the scanning direction of leveling, and the response frequency fn in the non-scanning direction of the leveling for the bending parameter F if equal and large, the curve A1 non-scanning error parameters S in the direction, the absolute value of the curve B1 is the mean value of a normal focus error in the error parameter S in the non-scanning direction, error parameters S of the curve A2 is the scanning direction, the curve B2 is the error parameters in the scanning direction S It shows the typical average value of the focus error during. 曲線A Curve 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。 1 and curve A2 is Genwa realistic focusing error from each. 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。 When the period of the unevenness value is small exposed surface of the meter F is small, tracking of the scanning direction of the leveling control is poor (curve A2), as the period of the irregularities is large, so that the leveling control in the scanning direction to follow the curvature it can be seen to be. 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)。 In addition, in order to successively focus position as in the scanning direction with respect to the non-scanning direction does not change, even if the period of the bend is increased, worse than the scan direction of follow-up (curve 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。 As described above, it is desirable that the parameter S is the focus error to 0.5 or less, the focusing error is large as a whole scanning direction and the non-scanning direction together.

【0032】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 On the other hand, FIG. 17 (b), the response frequency fm of the scanning direction of the leveling is greater than the response frequency fn in the non-scanning direction of the leveling, and both response frequency 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。 And represents the error parameter S for bending parameter F if fn is small, error parameters S of the curve A3 in the non-scanning direction, curve B3 is the absolute value of the average value of the normal focus error in the non-scanning direction, curve A4 is scanned error parameters S in the direction, curve B4 indicates the absolute value of the average value of the normal focus error in the scanning direction. 図1 Figure 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。 7 from a comparison of (a) and FIG. 17 and (b), smaller response frequency than in the case of almost complete responses (FIG. 17 (a)) (FIG. 17 (b)) found the following cases, error parameter S is 0 has become close to .5, it can be seen that the focus error is small. 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 This is the auto-leveling mechanism to fine irregularities on the photosensitive substrate to follow, a slit-shaped exposure area 24
内で精度が悪化する点が発生するためである。 This is because the point at which the accuracy is deteriorated occurs within. 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。 However, too small a response frequency, since not follow up unevenness of the low frequency, the response frequency should be set to an appropriate value.

【0033】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。 Further, in the example of FIG. 17 (b), the response frequency fm of the scanning direction of the leveling is set higher than the response frequency fn in the non-scanning direction of the leveling. 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。 This is because even the unevenness of the same bending parameter F, for substantially periodic becomes shorter depending on the slit width in the scan direction, the response frequency for favorably follow the unevenness of the exposure plane, from the non-scanning direction This is because it is necessary to increase in the scanning direction.

【0034】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。 Further, multi-point measurement means for auto-leveling mechanism, to the predetermined shape illumination area and the projection optical system (8) with respect to conjugate exposure region (24) a plurality of points and its conjugate exposure region in a plurality of measurement points photosensitive substrate (5) is formed of a plurality of points in the region in front as it is scanned for, when measuring the height of the photosensitive substrate (5), respectively, in front of the measuring points partially pre-read of the focus position is performed. これを「分割先読み」と呼ぶ。 This is referred to as a "split-ahead". 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。 Therefore, in comparison with a method of performing prefetching total measurement points (completely pre-read), the length of time of reading the focus position in multipoint measurement means (approach distance) is shortened by exposure.

【0035】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。 Further, the multi-point measurement unit, in the process of exposing a pattern of sequential mask one shot area on the photosensitive substrate (5) (12), when changing the sequential positions of the plurality of measurement points , for example, performs a split prefetching at the end of the shot area, perform a complete look-ahead in the central portion after the shot area, to check the open control at the exposure position detection unit. 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。 Thus, the leveling accuracy while maintaining a high accuracy, it is possible to increase the throughput of the exposure by shortening the approach distance at the end of the shot area.

【0036】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。 Next, consider the autofocus control in the present invention. 上述の良好なフィールド(Good F Good field of the above-mentioned (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。 Incorporating the concept of Ield), as shown in FIG. 16, by performing the averaging processing of the focus position of each measurement point in the central portion 24a of the exposure field 24, projecting the plane indicated by the average value of the focus position than match the image plane of the optical system, there is a possibility that the precision is deteriorated. 即ち、図18(a) In other words, FIG. 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 Shows the surface 34A corresponding to the average value of the focus position of each measurement point in the exposure surface 5a with a recess depth H of the photosensitive substrate, the difference in the focusing direction between the surface 34A and the recess ΔZ3
は、H/2より大きくなっている。 Is larger than H / 2.

【0037】これに対して本発明においては、露光面5 [0037] In the present invention, on the other hand, the exposure surface 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。 Seeking the maximum and minimum values ​​of the focus position of each measurement point in the predetermined measurement area on a, combined intermediate corresponding surface to the focus position of those maximum and minimum values ​​in the image plane of the projection optical system writing as to. 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Z maxと最小値Z minとの中間のフォーカス位置に対応する面34Bを示し、面34B 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 It shows the 34B, surface 34B
のフォーカス位置Z 34Bは次のように表すことができる。 The focus position Z 34B can be expressed as follows. 34B =(Z max +Z min )/2 (3) Z 34B = (Z max + Z min) / 2 (3)

【0038】その後、その面34Bが投影光学系の像面に合わせ込まれる。 [0038] Thereafter, the surface 34B is incorporated fit the image plane of the projection optical system. 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/ Further, the focusing direction of the difference ΔZ4 the surface of the face 34B and the exposure surface 5a, and the focus direction of the difference ΔZ5 surface 34B and the concave portion, substantially each H /
2になっている。 It has a two. 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。 That is, since the direction of the surface 34B shown in FIG. 18 (b) compared to the plane 34A shown in FIG. 18 (a) is the maximum value of the error in focus position at each point on the exposure surface 5a is reduced, good field (Good in the conceptual Field), it can be intended to adjust the image plane of the projection optical system exposure surface of the photosensitive substrate with higher accuracy by the present invention.

【0039】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 [0039] Further, as shown in FIG. 17 (a), the when performing auto leveling control and response frequency fn of the response frequency fm and the non-scanning direction of the leveling scanning direction leveling equal and largely simultaneously, FIG. 18 ( auto-focus control or 18 based on the averaging process a)
(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。 When subjected to autofocus control based on the average value between the maximum value and the minimum value of (b), shows a characteristic of the error parameters S for bending parameter F in FIGS 19 (a) and (b). 即ち、平均化処理に基づく図19(a) That is, FIG. 19 based on the averaging process (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。 In, curves A5 and B5 are error parameters S of the respective non-scanning direction, curves A6 and B6 represent the error parameters S of the respective scanning directions. 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 Further, in FIG. 19 based on the average value between the maximum value and the minimum value (b), curve 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。 7 and B7 are error parameters S of the respective non-scanning direction, curves A8 and B8 represents the error parameter S in the respective scanning directions.

【0040】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。 [0040] Figure 19 (b) from apparent as, when subjected to autofocus control based on the average value between the maximum value and the minimum value, all the bending parameters F, in other words all the frequency bands, the error parameter with the value of S becomes closer to 0.5, the maximum value of the focus error as compared with the case of applying the autofocus control based on the averaging process is reduced.

【0041】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、 Further, returning to FIG. 15 (a) and 15 (b), facilities only autofocus control based on the average value of the maximum value and the minimum value of the focus position obtained by the measurement points in a predetermined measurement region when, as shown in FIG. 15 (a),
振幅2・ΔZaの曲がりを有する露光面5aに対して、 The exposure surface 5a having a bend amplitude 2 · Za,
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。 The difference of the focus position with the maximum surface 36A of ΔZa is incorporated fit the image plane of the projection optical system. 一方、振幅2・ΔZ On the other hand, the amplitude 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・ The exposure surface 5a having a bend of a, simply performs autofocus control based on the average value of the obtained focus positions at their measurement point, auto-leveling control on the basis of the least squares approximation of the obtained focus position Doing, as shown in FIG. 15 (b), the amplitude 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。 The difference of the focus position from the maximum value in the range of Za) is sometimes surface 36B of .DELTA.Zb (> Za) is incorporated fit the image plane of the projection optical system. 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。 Therefore, even if you do not use even when using the auto-leveling mechanism, who performs autofocus control focus error is reduced on the basis of the average value between the maximum value and the minimum value of the obtained focus positions.

【0042】なお、本発明では、(フォーカス位置の最大値Z max +フォーカス位置の最小値Z min )/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。 [0042] In the present invention has been controlled so as to go combined surface defined by / 2 (the minimum value Z min of the maximum value Z max + focus position of the focus position) in the image plane, the photosensitive some devices step in some cases one of the focal depth of the projections or recesses of the substrate as the exposure surface 5a is required. 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Z MN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。 Thus, by using a predetermined coefficient M and N, it is preferable to perform control so as align the plane of focus position Z MN determined by proportional distribution as follows in an image plane. MN =(M・Z max +N・Z min )/(M+N) (4) Z MN = (M · Z max + N · Z min) / (M + N) (4)

【0043】 [0043]

【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。 EXAMPLES The following will be described with reference to the accompanying drawings an embodiment of the present invention. 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。 This embodiment is an application of the present invention to autofocus mechanism and auto-leveling mechanism of the projection exposure apparatus of the slit scanning exposure type. 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。 Figure 1 shows the projection exposure apparatus of this embodiment, the reticle 12 in FIG. 1, the illumination area of ​​a rectangle with the exposure light beam EL from the illumination optical system which is not shown (hereinafter, referred to as "slit-shaped illumination area") pattern above is illuminated, an image of the pattern is projected and exposed onto the wafer 5 via the projection optical system 8.
この際、露光光ELのスリット状の照明領域に対して、 At this time, with respect to the slit-shaped illumination area of ​​the exposure light EL,
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。 Reticle 12 is synchronized to be scanned at a constant velocity V in the forward direction (or the other side) to the plane of FIG. 1, the wafer 5 is constant across (or front direction) to the plane of FIG. 1 speed V / β (1 / β is the reduction magnification of the projection optical system 8) is scanned in.

【0044】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。 [0044] By way of explaining the drive system of the reticle 12 and wafer 5, Y-axis direction on the reticle support 9 reticle Y drive stage 10 freely driven (direction perpendicular to the plane of FIG. 1) is mounted, this the reticle fine driving stage 11 on the reticle Y drive stage 10 is placed, the reticle 12 on the reticle fine driving stage 11 is held by a vacuum chuck or the like. レチクル微小駆動ステージ1 Reticle micro-driving stage 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。 1, the paper parallel X direction in FIG. 1 in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 8, in the Y direction, and by each small amount in the rotational direction (theta direction) and accurately control the position of the reticle 12 do. 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 On the reticle fine driving stage 11 is movable mirror 21 is disposed, interferometer 14 disposed on the reticle support 9
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。 By, X-direction always reticle fine driving stage 11, the position of the Y-direction and θ direction is monitored. 干渉計14により得られた位置情報S1が主制御系22A The main control system 22A position information S1 obtained by the interferometer 14
に供給されている。 It is supplied to.

【0045】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。 On the other hand, on the wafer support table 1, the Y-axis direction drive freely wafer Y-axis driving stage 2 is mounted on, is placed X-axis direction drive freely wafer X-axis driving stage 3 thereon is, that on the Z-leveling stage 4 is provided, the wafer 5 is held by vacuum suction on the Z leveling stage 4. 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 Z also on leveling stage 4 moving mirror 7 is fixed, interferometer 13 arranged externally
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。 By, X direction of the Z-leveling stage 4, the position of the Y-direction and θ-direction is monitored, the position information obtained by the interferometer 13 is supplied to the main control system 22A. 主制御系22Aは、ウエハ駆動装置22B等を介してウエハY The main control system 22A via the wafer driving unit 22B like a wafer 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、 Axis driving stage 2, it controls the positioning operation of the wafer X-axis driving stage 3 and Z leveling stage 4,
装置全体の動作を制御する。 It controls the operation of the entire apparatus.

【0046】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。 [0046] Further, in order to take a wafer coordinate system defined by the coordinate measured by the interferometer 13 of the wafer side, the corresponding reticle coordinate system defined by the coordinate measured by the interferometer 14 on the reticle side, reference mark plate 6 is fixed in the vicinity of the wafer 5 on the Z leveling stage 4. 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。 Various reference marks are formed on the reference mark plate 6. 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。 These are in the reference mark is a reference mark, that is, the reference mark of the luminescent also provided are illuminated from the rear side by the illumination light guided to the 4 side Z-leveling stage.

【0047】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。 The above reticle 12 of the present embodiment, reticle alignment microscopes 19 and 20 for observing the marks on the reference mark and reticle 12 on the reference mark plate 6 at the same time are equipped. 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 In this case, the deflection mirror 15 and 16 for guiding detection light from the reticle 12 to the reticle alignment microscopes 19 and 20 respectively are arranged movably, the exposure sequence is started, even the command from the main control system 22A and, the mirror driver 17 and 1
8によりそれぞれ偏向ミラー15及び16は待避される。 Each deflection mirror 15 and 16 by 8 is retracted.

【0048】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。 The projection exposure apparatus of the slit scanning method of FIG. 1, is mounted a multi-point focus position detection system of an oblique incidence type of conventional method described with reference to FIGS. 20 and 21. 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。 However, multi-point focus position detection system of the present embodiment, the number of measurement points with more than the conventional example, arrangement of measurement points have been devised. 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 Figure 2 (b) shows the present embodiment of the pattern forming plate 62A corresponding to the conventional pattern formation plate 62 in FIG. 21 (b), the as shown in FIG. 2 (b), the first column of the pattern forming plate 62A in the eyes nine slit-shaped opening patterns 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。 1~72-19 is formed, the second column, second respective fifth column to be nine opening pattern 72-12~72-59 is formed. 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。 That is, the pattern on the forming plate 62A, a total and 45 of the slit-shaped opening pattern is formed by, X-axis and Y-axis images of these slit-shaped opening pattern onto the exposure surface of the wafer 5 in FIG. 1 It is projected at an angle to the.

【0049】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、 [0049] FIG. 2 (a) shows an exposure surface of the wafer 5 below the projection optical system 8 of the present embodiment. In FIG. 2 (a), the
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 Reticle 12 of Figure 1 in a long rectangular exposure field 24 in the X direction inscribed in a circular illumination field 23 of the projection optical system 8
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。 The pattern of exposure, is the wafer 5 in the Y direction with respect to the exposure field 24 is scanned (scanning). 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 The multi-point focus position detection system of the present embodiment, the exposure field 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 Nine measurement points of the first column extending above the X direction Y direction AF11~AF19, measurement points in the second column AF21~AF2
9、露光フィールド24内の第3列の計測点AF31〜 9, in the third column of the exposure field 24 measurement points 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 AF39, the fourth row of the measurement points AF41~AF49 and fifth columns of the lower Y direction of the exposure area 24 measurement points 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。 Image of the aperture pattern slit-shaped, respectively, are projected to 1~AF59.

【0050】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。 [0050] FIG. 2 (c) shows the light receiver 69A of the multi-point focus position detection system of the present embodiment, the photodetector first row in the nine light receiving elements on the 69A 75-11~75-19 There are disposed, it is arranged each nine light receiving elements 75-12~75-59 in the second row to the fifth row. 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) That is, the light receiver 69A, a total and 45 of the light receiving elements are arranged in and on each light receiving element aperture of the slit (not shown)
が配置されている。 There has been placed. また、それら受光素子75−11〜 In addition, these light-receiving element 75-11~
75−59上にそれぞれ図2(a)の計測点AF11〜 Measurement points respectively shown in FIG. 2 (a) on 75-59 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。 Image of the slit-shaped aperture pattern projected on the AF59 is re-imaged. 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。 Then, the light reflected by the exposure surface of the wafer 5, by rotating vibrating a vibration plate corresponding to the rotational direction vibration plate 67 in FIG. 20, the position of each image is re-imaging the aperture on the light receiver 69A It vibrates in the RD direction, which is the width direction.

【0051】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 [0051] is supplied to the detection signal is the signal processing apparatus 71A of the respective light receiving elements 75-11~75-59, signal treatment device 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 By synchronous detection of the respective detection signals at 1A in signal of the rotational vibration frequency, each measurement point on the wafer 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。 It generates 45 pieces of focus signals corresponding to the focus position of ~AF59, as described below than the predetermined focusing signal of these 45 pieces of focus signal, the inclination angle of the exposure surface of the wafer (leveling angle) and the average to calculate the a focus position. 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。 These measured leveling angle and focus position are supplied to the main control system 22A of FIG. 1, the main control system 22A via the drive unit 22B and the Z-leveling stage 4 on the basis of the supplied leveling angle and focus position the setting of the leveling angle and focus position of the wafer 5 performed.

【0052】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。 [0052] Thus, in the present embodiment can measure the 45 focus positions of all the measurement points AF11~AF59 shown in FIG. 2 (a). 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、 However, in this embodiment, as shown in FIG. 3, a point for measuring the actual focus position thereof in 45 measuring points in response to the scanning direction of the wafer (hereinafter,
「サンプル点」という)の位置を変えている。 And changing the position of the) "sample point". 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 As an example, as shown in FIG. 3 (a), in case of scanning the wafer in the Y direction with respect to the exposure area 24, and in the case of performing the divided read-ahead as described below during the measurement points in the second row 25B odd-numbered measurement points of the 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 Numbered measurement point F29 and the exposure field 24 A
F32,AF34,‥‥,AF38がサンプル点となる。 F32, AF34, ‥‥, AF38 is the sample point. また、図3(b)に示すように、露光フィールド2 Further, as shown in FIG. 3 (b), the exposure field 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 In case of scanning the wafer in the -Y direction with respect to 4, and in the case of performing the divided read-ahead as described later, the fourth column 25
Dの計測点中の奇数番目の計測点AF41,AF43, Odd-numbered measurement point in the measurement point of the D 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。 ‥‥, AF49 and even-numbered measurement points in the exposure field 24 AF32, AF34, ‥‥, AF38 is the sample point.

【0053】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。 [0053] Furthermore, the measurement result of the focus position at the time of slit scan exposure, since will change sequentially in response to the movement coordinates of the wafer side of the stage, the measurement result of their focusing position, the scan direction of the stage coordinates and non is stored in the storage device in the main control system 22A of FIG. 1 as a two-dimensional map consisting of the coordinates of the scanning direction of the measurement point. 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。 Thus by using the stored measurement results, the focus position and the leveling angle of the wafer during exposure is calculated. 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。 Then, when actually set the focus position and the leveling angle of the exposure surface of the wafer by driving the Z-leveling stage 4 in FIG. 1, operation of the Z-leveling stage 4 is controlled by the open loop control in accordance with the measurement result. 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 In this case, the exposure on the basis of the previously measured result field 24
内での露光が行われる。 Exposure of the inner is carried out. 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 That is, as shown in FIG. 4 (a), for example, the measurement of the focus position of the region 26 on the wafer is performed at a predetermined sampling point of the measurement points in the second row 25B, then as shown in Figure 4 (b) area on the wafer 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。 There upon reaching the exposure field 24, based on the measurement results in FIG. 4 (a), the focusing and leveling control region 26 on the wafer is performed.

【0054】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〜 [0054] Figure 5 shows a Z-leveling stage 4 and the control system of the present embodiment. In FIG. 5, the upper surface member of the Z-leveling stage 4 three fulcrum on the lower surface member 28A~
28Cを介して支持されており、各支点28A〜28C It is supported through 28C, each fulcrum 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。 And to be able to stretch each of the focusing direction. 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θ Y及び非スキャン方向の傾斜角θ Xを所望の値に設定することができる。 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 it can be set. 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。 Each of the vicinity of the fulcrum 28A to 28C, the height sensor 29A~29C is attached can be measured with a resolution of displacement, for example about 0.01μm in the focusing direction of the fulcrum. 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。 Incidentally, as a positioning mechanism for the focusing direction (Z-direction), it may be provided separately from a more long stroke precise mechanism.

【0055】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 [0055] To control the leveling operation of the Z-leveling stage 4, the main control system 22A filter unit 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θ X及びスキャン方向の設定すべき傾斜角θ Yを供給する。 And each supplying a tilt angle theta Y to be set in the non-scanning direction of the set tilt angle theta X and the scan direction should be changed every moment to 30B. 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 Coordinate W region filter portion 30A and 30B the tilt angle obtained by filtering with different filter characteristics are supplied to the arithmetic unit 31, the main control system 22A is to be exposed on the wafer 5 in the arithmetic unit 31
(X,Y)を供給する。 (X, Y) to supply a. 演算部31は、座標W(X, Calculating section 31, coordinates W (X,
Y)及び2つの傾斜角に基づいて駆動部32A〜32C Y) and two on the basis of the inclination angle driver 32A~32C
に設定すべき変位量の情報を供給する。 Supplying the displacement amount of information to be set to. 各駆動部32A Each drive unit 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。 Current information of the height of the fulcrum 29A~29C each from the height sensor 29A~29C the ~32C also supplied, the drive units 32A~32C was set in the calculation unit 31 the height of the fulcrum 29A~29C each to set the height.

【0056】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。 [0056] Accordingly, although the inclination angle of the inclined angle and the non-scanning direction of the scanning direction of the exposure surface of the wafer 5 is set to a desired value, respectively, due to the difference of the characteristic of the filter unit 30A and 30B in this scan direction response frequency fm [Hz] of the leveling is set higher than the response speed fn of the non-scanning direction of the leveling [Hz]. 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。 Response frequency fm of the scanning direction of the leveling As an example 10 Hz, the response speed fn of the non-scanning direction of the leveling is 2 Hz.

【0057】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。 [0057] Further, the fulcrum 28A, when referred to as 28B and 28C, respectively the position where is located the driving point TL1, TL2 and TL3, driving points TL1 and TL2 are arranged in one straight line parallel to the Y axis, the driving point TL3 is positioned perpendicular bisector of the drive point TL1 and TL2. 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SA ij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 The slit-like exposure area 24 by the projection optical system, when assumed to be located on the shot area SA ij on the wafer 5, in the present embodiment performs the leveling control of wafer 5 via the fulcrum 28A~28C when, the shot area SA
ijのフォーカス位置は変化しない。 focus position of the ij does not change. 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。 Thus, the leveling control and the focus control is to be carried out in a manner separated. 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。 The setting of the focus position of the exposure surface of the wafer 5 is performed by displacing the same amount three fulcrums 28A to 28C.

【0058】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。 Next, a description in detail leveling operation and focusing operation of the present embodiment. 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。 First, the method for calculating the focus position of the gradient angle and focusing for leveling. (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X m 、スキャン方向のn番目のサンプル点のY座標をY nとして、X座標X m及びY座標Y nのサンプル点で計測されたフォーカス位置の値をAF As shown in the calculation method Figure 4 (A) inclination, the X-coordinate X m of the m-th sample point in the non-scanning direction at the measurement points in each column, the n-th Y-coordinate of the sample point in the scanning direction Y as n, X-coordinate X m and Y coordinate Y n AF value of the focus position measured by sample point
(X m ,Y n )で表す。 (X m, Y n) represented by. 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、 Further, the number of samples in the non-scanning direction M, the number of samples in the scanning direction as N,
次の演算を行う。 Perform the following operation. 但し、和演算Σ mは添字mに関する1 However, 1 relates subscript m is sum operation sigma m
〜Mまでの和を表す。 It represents the sum of up to ~M.

【0059】 SX=Σ mm ,SX2=Σ mm 2 ,SMZ=Σ m AF(X m ,Y n ), SXZ=Σ m (AF(X m ,Y n )・X m ) (5) 同様に、和演算Σ n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。 [0059] 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, as a sum calculation sigma n represents the sum of up to 1~N regarding subscripts n, performs the following operation. SY=Σ nn ,SY2=Σ nn 2 ,SNZ=Σ n AF(X m ,Y n ), SYZ=Σ n (AF(X m ,Y n )・Y n ) (6) 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)

【0060】そして、(5)式及び(6)式を用いて次の演算を行う。 [0060] Then, the following calculation using the equation (5) and (6). An=(SX・SMZ−M・SXZ)/(SX 2 −M・SX2) (7) Am=(SY・SNZ−N・SYZ)/(SY 2 −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) An = (SX · SMZ-M · SXZ) / (SX 2 -M · SX2) (7) Am = (SY · SNZ-N · SYZ) / (SY 2 -N · SY2) (8) Next, each than An, the non-scanning direction in the n-th sample point in the scan direction by the least square approximation (X direction)
の傾斜角AL(Y n )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(X m )を求める。 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. 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θ X及びスキャン方向の傾斜角θ Yを求める。 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) θ X = (Σ n AL ( Y n)) / N (9) θ Y = (Σ m AL (X m)) (10)

【0061】(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。 [0061] (B) is the focus position calculating process calculation method of the focus position has an averaging processing method and maximum and minimum detection method, in the present embodiment calculates the focus position with a maximum minimum detection method. 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(X m ,Y n )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。 For reference, the averaging process method, the value AF (X m, Y n) of the focus position of the above is used to calculate the focus position of the entire exposure surface of the wafer 5 by the following equation <AF>. 〈AF〉=(Σ n Σ m AF(X m ,Y n ))/(M・N) (11) <AF> = (Σ n Σ m AF (X m, Y n)) / (M · N) (11)

【0062】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。 Next, the maximum and minimum detection method, a function representing the maximum value and the minimum value as Max () and Min (), respectively, to calculate the focus position AF 'of the whole exposed surface of the wafer 5 by the following equation . AF′=(Max(AF(X m ,Y n ))+Min(AF(X m ,Y n ))/2 (12) そして、図4(b)に示すように、計測された領域26 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
が露光フィールド24に達したときには、(9)式、 There upon reaching the exposure area 24, (9),
(10)式、(12)式の検出結果θ X ,θ Y及びA (10), (12) of the detection result theta X, theta Y and 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。 Based on the F ', 3 pieces of fulcrum 28A~28C of FIG. 5 is driven in an open loop based on the measurement result of the height sensor 29A~29C, respectively. 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、 Specifically, autofocus control is performed by simultaneously driving three fulcrums 28A to 28C, the auto-leveling control,
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。 Focus position of the exposure field 24 shown in FIG. 5 is executed so as not to be changed.

【0063】即ち、図5において、露光フィールド24 [0063] That is, in FIG. 5, the exposure field 24
の中心点と支点28A,28BのX方向の間隔をX 1 X 1 center point and the fulcrum 28A, 28B interval in the X direction of the,
露光フィールド24の中心点と支点28CのX方向の間隔をX 2 、露光フィールド24の中心点と支点28AのY方向の間隔をY 1 、露光フィールド24の中心点と支点28BのY方向の間隔をY 2として、非スキャン方向の傾斜角θ Xの結果に基づき、支点28A,28Bと支点28CとにそれぞれX 1 :X 2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θ Yの結果に基づき、支点28Aと支点28BとにそれぞれY 1 :Y 2との比で逆方向の変位が与えられる。 X 2 apart in the X direction of the center point and the fulcrum 28C of the exposure field 24, Y 1 a distance in the Y direction of the center point and the fulcrum 28A of the exposure field 24, Y direction between the center point and the fulcrum 28B of the exposure field 24 as the Y 2, based on the result of the inclination angle theta X in the non-scanning direction, the fulcrum 28A, respectively to the 28B and the fulcrum 28C X 1: reverse displacement is given by the ratio of the X 2, the inclination angle of the scan direction based on the results of theta Y, respectively and the fulcrum 28A and the fulcrum 28B Y 1: reverse displacement is given by the ratio of the Y 2.

【0064】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。 [0064] In the above treatment method, the focus position and the inclination angle is required to correct the actual measurement value of the focus position since every moment changes according to the exposure apparatus. 図6 Figure 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) shows a state of measuring the focus position and inclination angle of the whole of a certain focus position of the measuring point region 26 on the wafer exposure surface 5a with (AF point), 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 In the state of (a), the focusing direction of the driving amount of the fulcrum in each driving point TL1~TL3 in FIG 5 <TL1>, <TL
2〉及び〈TL3〉はそれぞれ0(基準位置)であるとする。 2> and <TL3> are each assumed to be 0 (reference position). 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, As the region 26 shown in FIG. 6 (b), when it reaches the exposure point in the exposure field, respectively, they drive amount for exposure <TL1> = a,
〈TL2〉=b,〈TL3〉=c、に設定される。 <TL2> = b, are set <TL3> = c, the. 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、 In this case, the focus position of the region 26A, which is measured by the measuring point of the focus position (AF point) have changed by ΔF in comparison with the case of FIG. 6 (a), the amount of change in ΔF each because it includes the effect of the driving amount of the driving point TL1~TL3, then in the case of performing exposure region 26A is
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。 It is necessary to perform leveling and focusing in a manner that corrects the drive amount of each driving point TL1~TL3 in the state of FIG. 6 (b).

【0065】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F 1 、θ 1X及びθ 1Y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F n ′、θ nX ′及びθ nY ′とする。 [0065] That is, the focus position which is measured with respect to area 26, F 1 tilt angle of the X and Y directions of the tilt angle, respectively, as theta 1X and theta 1Y, focus position measured with respect to the region 26A, the inclination of the X-direction inclination angle of the corner and Y directions F n respectively ', θ nX' and and theta nY '. また、フォーカス位置の計測点(AF点)と露光点とのX Further, X in the measurement point of the focus position and (AF point) and exposure point
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。 When the direction and the Y [Delta] X direction between each and [Delta] Y, the correction amount ΔF1 the focus position is as follows. ΔF1=−F 1 −θ 1X・ΔX−θ 1Y・ΔY (13) ΔF1 = -F 1 -θ 1X · ΔX -θ 1Y · ΔY (13)

【0066】その補正量ΔF1を用いると、領域26A [0066] With the correction amount .DELTA.F1, region 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F n 、θ nX及びθ Measured focus position with respect to the value after each correction of the inclination angle of the inclined angle and the Y-direction in the X direction F n, theta nX and theta nYは次のようになる。 nY is as follows. n =F n ′+ΔF1 (14) θ nX =θ nX ′−θ 1X (15) θ nY =θ nY ′−θ 1Y (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。 F n = F n '+ ΔF1 (14) θ nX = θ nX' -θ 1X (15) The θ nY = θ nY '-θ 1Y (16), with respect to the high frequency of uneven surface of the exposure surface of the wafer 5 so as not to follow it is necessary to manage the response. 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 That is, even if the scanning speed of the wafer 5 has changed, since the response corresponding to the stage position is required, the focus position and the inclination angle which is measured managed by numerical filter for fast Fourier transform (FFT) or, FIG. 5 of the three fulcrum 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。 To the variable can be mechanisms in accordance with the servo gain of the drive unit to the speed. 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。 However, numerical filters for the FFT requires preliminary scan, the servo gain is because there is a phase lag, it is necessary mechanisms in consideration of these.

【0067】(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。 [0067] (C) wherein the servo gain variable method will be described one example of a method for varying according to the speed servo gain of the drive portion of the three fulcrums 28A~28C in FIG. 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、 When the scanning speed of the wafer to the response frequency when the V / β ν,
伝達関数G(s)は以下の様に表される。 Transfer function G (s) is expressed as follows. G(s)=1/(1+Ts) (17) 但し、T=1/(2πν)、s=2πfi、である。 G (s) = 1 / (1 + Ts) (17) where, T = 1 / (2πν), s = 2πfi, it is.

【0068】解析結果より、走査速度V/βが80mm [0068] analysis results, the scanning speed V / β is 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。 For / s, the response frequency ν in the non-scanning direction 2Hz is optimal, the response frequency ν in the scanning direction was found to 10Hz is optimum. 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L 0とすると、(17)式中の周波数fは次のようになる。 However, it represents the unevenness of the exposure surface of the wafer with a sine wave of the pitch p, when the length of the scanning direction of each shot area on the wafer to L 0, the frequency f in equation (17) is as follows. f=(V/β)/L 0・(L 0 /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。 f = Therefore (V / β) / L 0 · (L 0 / p) = (V / β) / p (18), the scanning speed V / beta is also variation frequency f when changes, the optimum response frequency ν it is necessary to obtain the newly. 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。 Thus to determine the servo gain than the response frequency ν found by.

【0069】(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。 [0069] (D) numerical filtering method the pitch p of the irregularities on the exposure surface here wafer, because function that depends on the stage position, when in synchronization with the position relative to the sampling of the focus position to the stage position, the scanning speed control is possible that does not depend on V / β. 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。 That is, in order to provide the same filtering effect as the transfer function G (s) at the location function, the transfer function G (s) is then inverse Fourier transform obtains the position function F (x), the position function F (x ) performing numerical filtering using. 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。 Specific examples of the response frequency ν of the transfer function G (s) shown in FIG. 7 (a), shows the corresponding position function F (x) to it in FIG. 7 (b). 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。 However, when numerical filtering must take approach scan distance, a phase delay occurs if this is not done.

【0070】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。 [0070] In any of the methods of the servo gain variable method and numerical filtering method described above, managing the response in the phase lag and the filtering effect. 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。 The phase lag (time lag) between the signal corresponding to the focus position of a target represented by the curve 37A, a signal corresponding to the actually measured focus position shown by the curve 38A shown in FIG. 15 (c) it is a time lag that exists. フィルタリング効果とは、図15(d)の曲線37B及び38B The filtering effect, curves 37B and 38B in FIG. 15 (d)
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。 As shown in, it is to reduce the amplitude of the actual focus position by a predetermined amount with respect to the focus position of a target.

【0071】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。 [0071] As described above, in the present embodiment when performing the exposure of each shot area of ​​the wafer, there is a case where the approach scan a preliminary scan. 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。 Therefore, the procedure for setting the the approach scan distance. 図8(a)は、ウエハ上のショット領域SA 11の露光を終わってから、順次隣りのショット領域SA 12及びSA 13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。 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. 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SA 11への露光が終わってから、加減速期間T 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SA 12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。 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. 最初のショット領域SA The first shot area SA
11への露光が終わってから、次のショット領域SA 12の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。 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. また、その加減速期間T W1の終期において、ウエハのY方向への移動が開始される。 Further, in the end of the deceleration period T W1, movement in the Y direction of the wafer is started.

【0072】その後の制定(整定)期間T W2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T W3の間にショット領域SA 12へのレチクルのパターンの露光が行われる。 [0072] During the subsequent establishment (settling) period T W2, the scanning speed of the wafer reaches approximately V / beta, row exposure of the pattern of the reticle to the shot area SA 12 during the exposure period T W3 subsequent divide. この場合の、ウエハ側での加減速期間T W1 、制定期間T W2及び露光期間T W3を図8(c) In this case, acceleration or deceleration period T W1 of the wafer side, enacting period T W2 and the exposure period T W3 FIG 8 (c)
に示し、レチクル側での加減速期間T R1 、制定期間T To indicate, acceleration and deceleration period T R1 of the reticle side, establishing the period T R2 R2
及び露光期間T R3を図8(b)に示す。 And exposure period T R3 shown in Figure 8 (b). 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。 In the reticle side because there is no need to move to a shot area adjacent to the FIG. 8 (a), the movement of the reticle side of the stage is a reciprocal motion along the Y axis. また、ウエハ側では、図8 Further, in the wafer side, FIG. 8
(c)に示すように、加減速期間T W1から制定期間T W2 (C), the establishment of acceleration and deceleration time T W1 period T W2
へ移行する程度の時点t s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。 From the time t s of the extent to be migrated to the sampling of the focus position by the multiple focal position detection system is started.

【0073】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。 [0073] In this example in the phase lag and the filtering effect is therefore manages the responsiveness during leveling and focusing, the starting point of time of starting the sampling of the focus position on the wafer becomes different depending on the situation. 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。 For example, as to synchronize the sampling to the stage position, when performing numerical filtering, sampling start position is determined by the following procedure.

【0074】先ず、図7(a)のように伝達関数G [0074] First, the transfer function G as shown in FIG. 7 (a)
(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 (S) is given, a position function obtains the F (x), length to zero-cross point from the origin of the position function F (x) in FIG. 7 by the inverse Fourier transform from the transfer function G (s) (b) ΔL
を求める。 The seek. この長さΔLが、図8(a)に示すように、 This length ΔL is, as shown in FIG. 8 (a),
隣りのショット領域SA 12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。 Equal to the movement amount ΔL in the Y direction when moving diagonally for exposure to the shot area SA 12 next.

【0075】また、レチクルの加減速期間T R1に対して、ウエハの加減速期間T W1が小さいため、時間(T R1 [0075] Further, with respect to acceleration and deceleration period T R1 of the reticle, for acceleration and deceleration time T W1 of the wafer is small, the time (T R1
−T W1 )はウエハ側の待ち時間となる。 -T W1) is the wafer-side latency. この場合、ΔL In this case, ΔL
<(V/β)(T R1 −T W1 )、のときはスループットの低下にならないが、ΔL>(V/β)(T R1 −T W1 )、 <(V / β) (T R1 -T W1), but not a decrease in throughput when, ΔL> (V / β) (T R1 -T W1),
のときはスループットの低下となる。 A decrease in throughput when. なお、ΔY=ΔL It should be noted, ΔY = ΔL
−(V/β)(T R1 −T W1 )、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。 - (V / β) (T R1 -T W1), in length ΔY represented also be treated as a phase delay, as long obtain the same filtering effect and the transfer function G (s), may as a fixed function .
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。 By performing these filtering, and air fluctuation for multi-point focus position detection system, the effect of reducing the influence of the control error of the multiple focal position detection system can be expected.

【0076】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。 [0076] Now consider the projection exposure apparatus of the slit scanning exposure method of the present embodiment, the arrangement of sampling points in the measurement points of the multipoint focal position detection system. 先ず、図2 First, as shown in FIG. 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 (A), the among the measurement points AF11~AF59 by multiple focal position detection system, when using the measurement result of the focus position of the measuring point AF31~AF39 slit-shaped exposure field 24, i.e. the measurement point 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。 39 When the sample point is the control by "exposure position control method" similar to the case of the conventional stepper is performed. 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。 Furthermore, the wafer scans of this embodiment since is performed in the Y direction or -Y direction, by arranging the sample in the measurement point in front of the scanning direction with respect to the exposure area 24, the prefetch control, time division leveling measurement, and allowing the measurement value averaging or the like.

【0077】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, [0077] prefetch control and the FIGS. 2 (a) to scan in the -Y direction relative to the wafer exposure field 24 will Manzanillo, scanning the front of the measurement point 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。 Also it means that you select the sample point from in AF51~AF59. 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 By performing prefetch control, the transmission of the autofocus mechanism and auto-leveling mechanism function 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。 Relative (s), follow-up error for the actual response frequency | 1-G (s) | become. 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。 However, because it contains and the factors phase lag and filtering errors in this follow-up error, by performing look-ahead control, becomes possible to eliminate the phase lag.
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。 This error is 1- | G (s) | So, it is possible to have about four times the transmission capacity.

【0078】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 [0078] Figure 9 (a) is a curve 38B corresponding to the target curve corresponding to the focus position 39A and actually set the focus position when subjected to the same exposure position control and conventional, 9 ( b) the curve corresponds to the curve 40A and actually set the focus position corresponding to the focus position of a target in the case of performing prefetch control 40
Bを示し、露光位置制御では位相がずれている。 It shows the B, and out of phase at the exposure position control. 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 Therefore, the difference F between the track position and the target position when the exposure position control
aは、先読み制御の場合の目標位置と追従位置との差F a is the difference between the follow-up position and the target position when the prefetch control F
bの約4倍となる。 It is about four times the b. 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。 Therefore, it is possible to have about four times the transfer capacity prefetch control.

【0079】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。 [0079] However, as already mentioned, because the response frequency of the automatic leveling is 10Hz about the appropriate scan direction (in the position control method), when the look-ahead control, good filtering response of about 2.5Hz at scanning direction It will be. 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 Doing this filtering by a numerical filter or control gain, the scanning speed of the wafer 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。 As m, 5 (≒ 80 / (2π * 2.5)) approach scan length of approximately mm is required before the exposure. 以下に両制御法による、 By the two control method is described below,
フォーカス誤差を示す。 It shows the focus error.

【0080】そのため、図17の場合と同様に、ウエハ上のショット領域SA ij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。 [0080] Therefore, as in the case of FIG. 17 represents a periodic bending cycle of the scanning direction of the shot area SA ij on the wafer, bending parameter F as the value of the ratio of the scan width, the period the focus error at each measurement point when there is specific bend, expressed by the sum of the absolute value of the average value of the error of the focus position at each measurement point, and 1/3 of the amplitude of the error in focus position. 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。 Further, normalized to 1 the amplitude of the periodic bending of bending parameters F, bending parameters when a F, the error parameter S indicating the maximum value of those focus error at each measurement point, bending parameter F It expressed as a percentage of.

【0081】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 [0081] FIG. 10 (a), in case of performing exposure position control, and the scanning direction of the leveling response frequency 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。 But 10 Hz, the response frequency fn in the non-scanning direction of the leveling represents the error parameter S for bending parameter F in the case of 2 Hz, the error parameters S, curves A10 and B10 are both scanning direction of the curve A9 and B9 are both non-scanning direction It shows the error parameters S in. 一方、 on the other hand
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、 FIG. 17 (b), in case of performing prefetch control, and the response frequency fm of the scanning direction of leveling 2.5 Hz,
非スキャン方向のレベリングの応答周波数fnが0.5 Response frequency fn in the non-scanning direction of the leveling 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。 It represents the error parameter S for bending parameter F in the case of Hz, indicating an error parameter S in error parameters S, curves A12 and B12 are both scanning direction of the curve A11 and B11 are both non-scanning direction.

【0082】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。 [0082] removing the phase delay in the prefetch control as described above is good in order to improve the response, not suitable for the case of reducing the response. 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。 However, look-ahead control many software manner freedom, it is also possible to make predictions set of measurement points of the focus position in the temporal averaging and the exposure start as shown in Figure 11. 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。 That is, in FIG. 11 (a), the in front of the sample points with respect to the scanning direction of the multi-point focus position detection system for a certain area 26B on the exposure surface 5a of the wafer (AF point), the length in the width ΔL focus position is detected by. 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。 Then, as shown in FIG. 11 (b), when the region 26B has reached the exposure point, leveling and focusing are performed information focus position detected by the range of the width ΔL by averaging with high accuracy.

【0083】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) [0083] Further, FIG. 11 as shown in (c), when the measuring point in the exposure position control method and the exposure point is equal, to an exposure surface 5a of the wafer there is a stepped portion 26C, FIG. 11 (d) as shown in, the surface of the focusing target (focal plane)
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。 AFP only gradually increases, the exposure is performed in a state in which the defocused the step portion 26C. 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 In contrast, as shown in FIG. 11 (e), in the case where the measuring point in the prefetch control method and the exposure point is away, when the exposure surface 5a of the wafer there is a step portion 26D, combined in advance in the step Figure Te 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。 (F), the by increasing the focus plane AFP gradually, exposure is performed in a state of being focused at the stepped portion 26D.

【0084】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。 [0084] Incidentally, not prefetch control method only, keep also includes normal exposure position control method, it is desirable to select a system capable of two control methods. 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、 Autofocus and auto-leveling mechanism of the present embodiment, since a function as described above, to actually perform the control of the exposure surface of the wafer,
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。 Exposure position control, full prefetch control, the control methods can be considered three consisting division prefetch control. 以下ではこれら3 In these less than 3
種類の制御法につき詳細に説明する。 It is described in detail the type of control method. (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。 (F) without taking into account any response performance of the autofocus and auto-leveling mechanism is at the exposure position control method this method, using the obtained value of the focus position is measured at the time of exposure, focus position and leveling of the exposure surface of the wafer to control the corner. 即ち、図1 That is, FIG. 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。 2 (a), the as sample points 41 even-numbered measurement points of the front side of the second row 25B in the scan direction (Y direction) with respect to the exposure area 24, third row 25C of the exposure field 24 also a sample point the odd-numbered measurement point. 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。 Then, from the measured value of the focus position of the sample point of the measured value and the third row 25C of the focus positions at the sample points of the second row 25B, it performs the scanning direction of the leveling control of the exposure surface of the wafer.

【0085】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。 [0085] In addition, seeking inclination of the second row 25B and the non-scanning direction in the third column the least square approximation method from the measured values ​​of the focus positions at the sample points of 25C, performs a leveling control in the non-scanning direction. 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。 Further, focus control, it performs focus control by using also measured value of the focus position at the measurement point of the third column of the exposure field 24. なお、図12 It should be noted that, as shown in FIG. 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。 As shown (b), when the scanning direction of the wafer is the -Y direction, the sample points are selected from the measurement point of the third row 25C and fourth row 25D. 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。 In this method, although the most control is simple, there is a disadvantage that follow precision scan speed of the wafer or the like would change. また、第2 In addition, the second
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。 Column 25B and calibration of the focus position at each measurement point of the third column 25C is required.

【0086】(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 [0086] (G) at full prefetch control method This method, as shown in FIG. 12 (c), all measurement points of the first row 25A of the front side as a sample point in the scan direction with respect to the exposure area 24, the first column in advance exposure before 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。 All values ​​of focus positions at the sample points 5A keep measurement. 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。 Then, averaging is performed and filtering, to control the auto-focusing and auto-leveling mechanism in the open at the time of exposure in anticipation of phase delay. 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。 That is, stores the measured value of the focus positions at the respective sample points of the first row 25A, it calculates a scanning direction of inclination from the value of the focus position measured by the time axis, the scanning direction of the leveling control during the exposure It is carried out in the open control.

【0087】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。 [0087] In parallel, obtains the inclination of the non-scanning direction by the least square approximation method from the measured values ​​of the focus positions at the respective sample points of the first row 25A, performs leveling control in the non-scanning direction by open control. 先読みなので、時間軸での平均化も可能である。 Because lookahead such, it is also possible to averaging in the time axis. 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。 Also, stores the measured value of the focus positions at the respective sample points of the first row 25A, it performs the open control focusing during exposure. なお、 It should be noted that,
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。 As shown in FIG. 12 (d), the scanning direction of the wafer in the case of -Y direction, all the measurement points of the fifth column 25E is selected as the sample points.

【0088】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。 [0088] In this method, since the sample points in the first row 25A can be secured 9 points, the amount of information is much accuracy can be expected. 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。 Moreover, since the sample points of one line both calibration is not required, there is an advantage that the management of response. 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。 On the other hand, when the decent measurement for sample points of the first row 25A, the distance to be scanned (approach scan length) is increased in order to perform the exposure of the end of each shot area, throughput is disadvantageous to decrease. 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。 Further, since the open control, there is also a disadvantage that can not be confirmed by the multiple focal position detection system.

【0089】(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。 [0089] (H) divided prefetch control method In this method, as shown in FIG. 12 (e), the odd-numbered measurement points in the second column 25B of the front side in the scanning direction (Y direction) with respect to the exposure area 24 as sample points, and sample point also numbered measurement points in the third column 25C of the exposure field 24. そして、第2列25B及び第3列2 The second column 25B and the third column 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。 In sample points 5C, keep measuring all the values ​​of the focus position in advance prior to exposure. 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。 Thereafter, the averaging processing and filtering processing, and controls the open control at the time of exposure in anticipation of phase delay. 即ち、第2列25B及び第3 That is, the second row 25B and the third
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。 Stores the measured value of the focus position at the sample point of the column 25C, and calculates values ​​from the scan direction inclination of the focus position measured by the time axis is carried out in an open control scanning direction of leveling at the time of exposure.

【0090】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。 [0090] Further, it obtains the inclination of the non-scanning direction by the least square approximation method from the measured values ​​of the focus positions at the sample point of the second row 25B and the third row 25C, performs leveling in the non-scanning direction by open control. 先読みなので、時間軸での平均化も可能である。 Because lookahead such, it is also possible to averaging in the time axis. 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。 Also, it stores the measured value of the focus position at the sample point of the second row 25B and the third row 25C, performed in an open control focusing during exposure. 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。 Incidentally, as shown in FIG. 12 (f), when the scanning direction of the wafer is the -Y direction, the sample points are selected from the measurement point of the third row 25C and fourth row 25D.

【0091】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。 [0091] In this method, since the second row 25B (or the fourth row 25D) is close to the exposure area 24, along with the run-up scan distance for performing exposure of the end of each shot area of ​​the wafer can be reduced , there is an advantage that the management of response. 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。 Further, from the measurement value of the focus position of the sample point in the third column 25C at the time of exposure, it is possible to confirm the result of the control of the exposure surface in open control. 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。 On the other hand, it has the disadvantage that it is necessary calibration between the focus position of the focus position and the sample point in the third column of the sample points of the second row 25B.

【0092】また、完全先読み制御法では、図13 [0092] In addition, in the full read-ahead control method, as shown in FIG. 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。 As shown in (a) ~ (d), the exposure start, by changing the sample point of the focus position during exposure and exposure just before the end, is carried out more accurate auto-focusing and auto-leveling control. 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 That is, FIG. 13 (a), the shot area SA to be exposed exposure field 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 When reaching the position of the distance D (the same as the scanning direction of the width of the exposure area 24) relative to 4, exposure field 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。 4 the measurement of the focus position by multi-point focus position detection system in the sample area 42 of the spacing D is started from. 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。 An example of a width D, i.e., the scanning direction of the width of the exposure area 24 is 8 mm. その後、図13(b)に示すように、 Thereafter, as shown in FIG. 13 (b),
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 When the tip portion of the shot area SA is brought into contact with the exposure field 24, the detection zone 4 between the two sample points on the wafer
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。 4 leveling control in the scanning direction based on the measurement value of the focus position in is performed, auto-focus control is performed based on the measurement value of the focus position in the detection zone 45 consisting of one sample point.

【0093】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。 [0093] Next, as shown in FIG. 13 (c), when the tip portion of the shot area SA enters the exposure area 24, the focus position of the detection zone 44 between two sample points on the wafer leveling control in the scanning direction is performed based on the measurement values, autofocus control is performed based on the measurement value of the focus position in the detection zone 45 between two sample points. 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。 Further, as shown in FIG. 13 (d), a shot when a region SA began to cover the exposure area 24, the measurement value scanning direction of the leveling control based on the focus position in the detection area 44 to cover the exposure area 24 It is performed, and autofocus control is performed based on the measurement value of the focus position in the detection area 45 covering the exposure field 24.

【0094】一方、分割先読み制御法でも、図13 [0094] On the other hand, also in the division prefetch control method, FIG. 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。 As shown in (e) ~ (h), the start of exposure by changing the sample point of the focus position during exposure and exposure just before the end, is carried out more accurate auto-focusing and auto-leveling control. 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 That is, FIG. 13 (e), the shot area SA to be exposed exposure field 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。 When reaching the position of the distance D / 2 (1/2 of the scanning direction of the width of the exposure area 24) relative to 4, the inside to the outside from the sample region 43A and the exposure area 24 of the spacing D / 2 from the exposure area 24 measurement of the focus position is started by the multi-point focus position detection system at intervals D / 2 sample areas 43B to. 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。 Thereafter, as shown in FIG. 13 (f), the shot when the tip portion of the region SA is brought into contact with the exposure field 24, the focus position of the measurement value scanning direction of the leveling on the basis of the detection zone 46 which covers the exposed area 24 control is performed, auto-focus control is performed based on the measurement value of the focus position in the detection zone 47 consisting of one sample point.

【0095】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 [0095] Next, FIG. 13 as shown in (g), when the tip portion of the shot area SA entered by a width D / 2 in the exposure area 24, the detection area 46 to cover the exposure area 24
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。 Measured value leveling control in the scanning direction based on the focus position is performed in the autofocus control is performed based on the measurement value of the focus position in the detection zone 47 of a width D / 2. 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 Further, as shown in FIG. 13 (h), the shot when the area SA becomes to cover the exposure area 24, the measurement value scanning direction of the leveling control based on the focus position in the detection area 46 to cover the exposure area 24 It is performed, and the detection area 47 to cover the exposure area 24
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。 Autofocus control is performed on the basis of the measurement value of the focus position. 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/ From FIG. 13, in the divided read-ahead method, compared approach scan length (= D / 2) to complete pre-read method 1 /
2にできることが分かる。 It can be seen that in 2.

【0096】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。 [0096] In the above embodiment, in order to measure the focus position of the multi-point of the exposure surface of the wafer, multiple focal position for projecting the 2-dimensionally arranged slit-shaped opening pattern image on the wafer detection system is being used. 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。 However, instead, the image of the pattern that is a slender slit-shaped in the non-scanning direction is projected onto the wafer, using a one-dimensional focus position detection system for measuring the focus position of the entire of the non-scanning direction it may be. 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。 Further, by using the focal position detection system by an image processing method, even when measuring the two-dimensional distribution of the focus position on the exposure surface of the wafer, by applying the same division prefetch like the above embodiment, the high it is possible to perform accurate focusing and leveling. 更に、本例では図17 Further, in this example 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。 As more apparent with respect to the non-scanning direction of the leveling error, since the scanning direction of the leveling error is small, without performing the scanning direction of the leveling operation, may be performed leveling operation in the non-scanning direction only.

【0097】なお、本発明は上述実施例に限定されず、 [0097] The present invention is not restricted to the above-described embodiments,
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。 It may take various arrangements without departing from the gist of the invention.

【0098】 [0098]

【発明の効果】本発明によれば、走査露光方式で露光を行う場合に、第2物体(感光基板)の走査方向に交差する方向のフォーカス位置の検出点を選択可能としているため、感光基板上の表面を投影系(投影光学系)の像面に対して高精度に位置合わせすることができる利点がある。 According to the present invention, when performing exposure with a scanning exposure method, since the detection point of the direction of the focus position can be selected which intersects the scanning direction of the second object (photosensitive substrate), a photosensitive substrate there is an advantage that can be aligned with high accuracy the surface of the upper with respect to the image plane of the projection system (projection optical system).

【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。 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus of 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。 2 (a) is a plan view showing a two-dimensional slit-shaped opening pattern image projected on the region including the exposure field of the projection optical system in Example, (b) is a multi-point focus position detection system shows an aperture pattern on the pattern forming plate, (c) is a diagram showing the arrangement of light receiving elements on the light receiver.

【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。 3 (a) is a diagram showing the sample points in the case of performing divided prefetching in Example illustrates the sample points in the case of performing (b) is and split prefetching in the case of scanning in the opposite direction.

【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。 4 (a) is a diagram showing a case where prefetching focus position is a diagram showing a case in which exposure is performed using the (b) is a focus position prefetching.

【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。 5 is a block diagram showing an automatic focusing and auto-leveling mechanism and its controller of 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。 6 is an explanatory view of a method of correcting a measurement value of the 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。 7 (a) is a diagram showing a transfer function for the response frequency ν is 10 Hz, is a diagram showing a (b) the position function obtained by inverse Fourier transform of the transfer function of FIG. 7 (a) .

【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。 8 (a) is a diagram showing the trajectory of the wafer in the case of performing the exposure to the adjacent shot area is the (b) is a timing chart at the time of scanning of the reticle, (c) is a timing chart at the time of scanning of the wafer .

【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。 9 (a) is a diagram showing a tracking accuracy when performing leveling and focusing at the exposure position control method, is a diagram showing a tracking accuracy when performing leveling and focusing in (b) is prefetch 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。 [10] (a) is a diagram showing a calculation result of the error parameter S for bending parameter F in the case of using the exposure position control method, (b) the error parameter S for bending parameter F in the case of using the prefetch control method it is a diagram showing a calculation result.

【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。 11 (a) and (b) is an explanatory view of the averaging effect in the prefetch control method, (c) and (d) is a diagram showing the focus plane when performing exposure position control, (e) and (f ) is a diagram showing the focal plane for 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。 [12] (a) and (b) is a plan view showing the sample points of the focus position in the case of performing the exposure position control, the sample point of the focus position in the case of performing (c) and (d) full prefetch control plan view illustrating a plan view showing the sample points of the focus position in the case of performing (e) and (f) is 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) ~ (d) are explanatory views of a control method for performing exposure with full prefetch control method, (e) ~ (h) a description of the control method in the case of performing the exposure by dividing the prefetch control method it is a diagram.

【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。 [14] (a) is a diagram showing a focus error in the case of performing batch exposure, (b) is a diagram showing a focus error in the case of performing the exposure by the 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。 [15] (a) is a diagram showing a focus error in the case of performing AF control by using the maximum value and the minimum value of the measured values, (b) When performing auto focus using the average value of measured values shows a focus error, it shows the error delay (c) time, (d) is a diagram showing variations in the 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。 16 is a plan view showing a state in which the exposure to the shot area on the wafer 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。 17] (a) is a diagram showing a calculation result of the error parameters S for bending parameter F in the case of performing the leveling control with equal to the response frequency of the response frequency and the non-scanning direction of the scanning direction, (b) is the response frequency of the scanning direction to be higher than the response frequency of the non-scanning direction is a diagram showing a calculation result of the error parameter S for bending parameter F in the case of performing the leveling control.

【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。 [18] (a) is a diagram showing a state of performing AF control by using the average value of the focus position, (b) a state for performing autofocus control by using the average value of the maximum value and the minimum value of the focus position is a diagram illustrating a.

【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。 19 (a) is a diagram showing a calculation result of the error parameters S for bending parameter F in the case of performing AF control by further averaging process in the state of FIG. 17 (a), (b) is 17 ( in the state of b) is a diagram further illustrating the calculation result of the error parameters S for bending parameter F in the case of performing AF control by using the average value of the maximum value and the minimum value of the focus position.

【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。 Figure 20 is a block diagram showing a multi-point 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。 [Figure 21] (a) is a plan view showing a two-dimensional slit-shaped opening pattern image projected on the region including the exposure field of the projection optical system in FIG. 20, (b) the multi-point focus position of FIG. 20 shows an aperture pattern on the pattern formation plate detection system, (c) is a diagram showing the arrangement of light receiving elements on the light receiver of FIG. 20.

【符号の説明】 DESCRIPTION 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 driving stage 4 Z leveling stage 5 the wafer 8 projection optical system 10 reticle Y drive stage 12 reticle 22A main control system 24 slit-shaped exposure field 62A the pattern forming plate 69A photodetector 71A signal processor AF11~AF59 measurement point

───────────────────────────────────────────────────── 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2−198130(JP,A) 特開 平4−354320(JP,A) 特開 平2−28312(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) 特開 平3−256317(JP,A) 特開 平1−170022(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl. 7 ,DB名) H01L 21/027 G03F 9/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (56) reference Patent flat 4-277612 (JP, a) JP flat 2-198130 (JP, a) JP flat 4-354320 (JP, a) JP flat 2- 28312 (JP, A) Patent Rights 4-196513 (JP, A) Patent Rights 5-62871 (JP, A) Patent Rights 3-179723 (JP, A) Patent Rights 4-350925 (JP, A) Patent flat 3-256317 (JP, a) JP flat 1-170022 (JP, a) (58 ) investigated the field (Int.Cl. 7, DB name) H01L 21/027 G03F 9/00

Claims (28)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】 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、前記投影系の光軸方向に関する前記第2物体の位置に関する情報を検出するために、 1. A synchronization to move the first object relative to the exposure beam, by moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system, the scanning for scanning exposure the second object the exposure method, during the movement of the second object, in order to detect information about the position of the second object relative to the optical axis of the projection system,
    前記投影系を通過した露光ビームの照射領域の外で且つ And outside of the irradiation area of the exposure beam passing through the projection system
    前記第2物体の移動方向と交差する方向に離れて配置された複数の検出点の一部を、前記投影系の像面と前記第2物体との位置関係の調整に使用する検出点として選択することを特徴とする走査露光方法。 Selecting a portion of the plurality of detection points which are spaced apart in the direction intersecting the movement direction of the second object, as the detection point to be used for adjusting the positional relationship between the image plane and the second object of the projection system scanning exposure method, characterized by.
  2. 【請求項2】 露光ビームに対して第1物体を移動する Wherein moving the first object relative to the exposure beam
    のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第 Synchronization to, the relative exposure beam passing through the projection system
    2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露光 By moving the two objects, the scanning exposing the second object
    する走査露光方法において、 前記第2物体の移動中に、前記投影系の光軸方向に関す In the scanning exposure method of, during the movement of the second object, about the optical axis of said projection system
    る前記第2物体の位置に関する情報を検出するために、 In order to detect information about the position of the second object that,
    前記第2物体の移動方向と交差する方向に離れて配置さ It is spaced apart in the direction intersecting the movement direction of the second object
    れた複数の検出点の一部を、前記投影系の像面と前記第 A portion of the plurality of detection points that are the image surface of the projection system first
    2物体との位置関係の調整に使用する検出点として、前 As a detection point used for adjusting the positional relationship between two objects, before
    記位置情報の検出前に選択することを特徴とする走査露 Scanning dew and selecting prior to detection of the serial position information
    光方法。 Light method.
  3. 【請求項3】 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投影系の光軸方向に関する前記第2物体の位置に関する情報を検出可能な複数の検出点のうち、前記投影系の像面と前記第2物体との位置関係の調整に使用する検出点を、 前記位置情報の検出前 3. A synchronism to move the first object relative to the exposure beam, by moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system, the scanning for scanning exposure the second object the exposure method, one of the second object the projection system detectable plurality of detection points information on a position of the second object relative to the optical axis direction during the movement of the second object and the image plane of the projection system the detection point used for adjusting the positional relationship between the detection before the location information
    で且つ前記第2物体の移動中に変更することを特徴とする走査露光方法。 In and scanning exposure method and changes during the movement of the second object.
  4. 【請求項4】 露光ビームに対して第1物体を移動する Wherein moving the first object relative to the exposure beam
    のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第 Synchronization to, the relative exposure beam passing through the projection system
    2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露光 By moving the two objects, the scanning exposing the second object
    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投影系の光軸方向に関する In the scanning exposure method of, an optical axis of the projection system during movement of the second object
    前記第2物体の位置に関する情報を検出可能な複数の検 Detectable plurality of test information on the position of the second object
    出点のうち、前記投影系の像面と前記第2物体 との位置 Among outlet point, the position of the second object and the image plane of the projection system
    関係の調整に使用する検出点を、前記投影系を通過した The detection points to be used for adjustment of the relationship, has passed the projection system
    露光ビームの照射領域に対する前記ショット領域の位置 The position of the shot area with respect to the irradiation area of the exposure beam
    に応じて前記第2物体の移動中に変更することを特徴と And it means changes during the movement of the second object in accordance with the
    する走査露光方法。 Scanning exposure method for.
  5. 【請求項5】 露光ビームに対して第1物体を移動する 5. moving the first object relative to the exposure beam
    のに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して第 Synchronization to, the relative exposure beam passing through the projection system
    2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露光 By moving the two objects, the scanning exposing the second object
    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投影系の光軸方向に関する In the scanning exposure method of, an optical axis of the projection system during movement of the second object
    前記第2物体の位置に関する情報を検出可能で且つ前記 Detectable and and the information regarding the position of the second object
    投影系を通過した露光ビームの照射領域の外に配置され Located outside the irradiation area of the passes through the projection system exposure beam
    た複数の検出点のうち、前記投影系の像面と前記第2物 More of the detection point, the second object and the image plane of the projection system was
    体との位置関係の調整に使用する検出点を前記第2物体 The second object of detection points to be used for adjusting the positional relationship between the body
    の移動中に変更することを特徴とする走査露光方法。 Scanning exposure method, wherein a change of the moving.
  6. 【請求項6】 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の外に位置する複数の検出点を含むことを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の走査露光方法。 Wherein said plurality of detection points, to any one of claims 2-4, characterized in that it comprises a plurality of detection points located outside the irradiation area of the exposure beam passing through the projection system scanning exposure method according.
  7. 【請求項7】 前記使用する検出点の変更は、前記第2 7. Change detection points to the use, the second
    物体上のショット領域に対する露光状態に応じて行なわれることを特徴とする請求項3〜5の何れか一項に記載の走査露光方法。 Scanning exposure method according to any one of claims 3-5, characterized in that it is performed in accordance with an exposure condition for the shot area on the object.
  8. 【請求項8】 前記使用する検出点の変更は、前記投影系を通過した露光ビームの照射領域に対する前記ショット領域の位置に応じて行なわれることを特徴とする請求項3又は5に記載の走査露光方法。 8. Change detection points to the use, scans of claim 3 or 5, characterized in that is carried out in accordance with the position of the shot area with respect to the irradiation area of the exposure beam passing through the projection system exposure method.
  9. 【請求項9】 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に配置されることを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の走査露光方法。 Wherein said plurality of detection points, scanning exposure method according to any one of claims 1-8, characterized in that arranged in the irradiation area of the exposure beam passing through the projection system.
  10. 【請求項10】 前記検出点での検出結果に基づいて、 10. Based on the detection result of the detection point,
    前記投影系の像面と前記第2物体との傾きの関係を調整することを特徴とする請求項1〜9の何れか一項に記載の走査露光方法。 Scanning exposure method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that for adjusting the inclination of the relationship between the image plane and the second object of the projection system.
  11. 【請求項11】 前記第2物体の移動方向と交差する方向に関して前記投影系の像面と前記第2物体との傾きの関係を調整することを特徴とする請求項10に記載の走査露光方法。 11. A scanning exposure method according to claim 10, characterized in that for adjusting the inclination of the relationship between the image plane and the second object of the projection system with respect to a direction crossing the moving direction of the second object .
  12. 【請求項12】 前記投影系を通過した露光ビームの照射領域はスリット状に規定されることを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載の走査露光方法。 12. The irradiation area of the exposure beam passing through the projection system scanning exposure method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that it is defined in a slit shape.
  13. 【請求項13】 請求項1〜12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。 13. A device manufacturing method using the scanning exposure method according to any of claims 1-12.
  14. 【請求項14】 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の光軸方向に関する前記第2物体の位置に関する情報を検出するために、 14. synchronism to move the first object relative to the exposure beam, by moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system, the scanning for scanning exposure the second object in type exposure apparatus, in order to detect information about the position of the second object relative to the optical axis of the projection system during movement of the second object, before
    記投影系を通過した露光ビームの照射領域の外で且つ前<br>記第2物体の移動方向と交差する方向に離れて配置された複数の検出点を有する検出手段と、 前記複数の検出点のうちの一部の検出点の検出結果に基づいて、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。 A detecting means having a plurality of detection points arranged and pre <br> Symbol apart in the direction intersecting the movement direction of the second object outside of the irradiation area of the exposure beam passing through the serial projection system, the plurality of detection based on the detection result of the part of the detection points of the point, the projection system scanning type exposure apparatus characterized by comprising an adjustment means for adjusting the positional relationship between the image plane and the second object.
  15. 【請求項15】 露光ビームに対して第1物体を移動す 15. Move the first object relative to the exposure beam
    るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して That in synchronism with the relative exposure beam passing through the projection system
    第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露 By moving the second object, dew scanning the second object
    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の光軸方向に関する In the scanning exposure apparatus for optically, an optical axis of the projection system during movement of the second object
    前記第2物体の位置に関する情報を検出するために、前 In order to detect information about the position of the second object, before
    記第2物体の移動方向と交差する方向に離れて配置され They are spaced apart in the direction intersecting the movement direction of the serial second object
    た複数の検出点を有する検出手段と、 前記複数の検出点のうち、前記位置情報の検出前に選択 A detecting means having a plurality of detection points, among the plurality of detection points, selected prior to detection of the position information
    された一部の検出点の検出結果に基づいて、前記投影系 Based on the detection result of the detection point of a part that is, the projection system
    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 Adjusting means for adjusting the positional relationship between the image plane and the second object
    とを備えたことを特徴とする走査型露光装置。 Scanning exposure apparatus characterized by comprising and.
  16. 【請求項16】 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の光軸方向に関する前記第2物体の位置に関する情報を検出可能な複数の検出点を有する検出手段と、 該検出手段の検出結果に基づいて、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、 前記複数の検出点のうち前記投影系の像面と前記第2物体との位置関係の調整に使用する検出点を、 前記位置情 16. synchronism to move the first object relative to the exposure beam, by moving the second object with respect to the exposure beam passing through the projection system, the scanning for scanning exposure the second object in type exposure apparatus, a detection means having a detectable plurality of detection points information on a position of the second object relative to the optical axis of the projection system during movement of the second object, the detection result of the detection means based on, and an adjustment means for adjusting the positional relationship between the image plane and the second object of the projection system, the positional relationship between the second object and the image plane of the projection system of the plurality of detection points the detection point used in the adjustment, the position information
    報の検出前で且つ前記第2物体の移動中に変更することを特徴とする走査型露光装置。 Scanning exposure apparatus and changes and during the movement of the second object in front detection distribution.
  17. 【請求項17】 露光ビームに対して第1物体を移動す 17. Move the first object relative to the exposure beam
    るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して That in synchronism with the relative exposure beam passing through the projection system
    第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露 By moving the second object, dew scanning the second object
    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の光軸方向に関する In the scanning exposure apparatus for optically, an optical axis of the projection system during movement of the second object
    前記第2物体の位置に関する情報を検出可能な複数の検 Detectable plurality of test information on the position of the second object
    出点を有する検出手段と、 該検出手段の検出結果に基づいて、前記投影系の像面と A detecting means having a outlet point, on the basis of the detection result of the detecting means, and the image plane of the projection system
    前記第2物体との位置関係を調整する調整手段とを備 Bei and adjustment means for adjusting the positional relationship between the second object
    え、 前記複数の検出点のうち前記投影系の像面と前記第2物 For example, the second object and the image plane of the projection system of the plurality of detection points
    体との位置関係の調整に使用する検出点を、前記投影系 The detection point used for adjusting the positional relationship between the body, the projection system
    を通過した露光ビームの照射領域に対する前記ショット The shot with respect to the irradiation area of the exposure beam passing through the
    領域の位置に応じて前記第2物体の移動中に変更するこ It is changed during the movement of the second object according to the position of the region
    とを特徴とする走査型露光装置。 Scanning exposure apparatus according to claim and.
  18. 【請求項18】 露光ビームに対して第1物体を移動す 18. Move the first object relative to the exposure beam
    るのに同期して、投影系を通過した露光ビームに対して That in synchronism with the relative exposure beam passing through the projection system
    第2物体を移動することにより、前記第2物体を走査露 By moving the second object, dew scanning the second object
    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の光軸方向に関する In the scanning exposure apparatus for optically, an optical axis of the projection system during movement of the second object
    前記第2物体の位置に関する情報を検出可能で且つ前記 Detectable and and the information regarding the position of the second object
    投影系を通過した露光ビームの照射領域の外に配置され Located outside the irradiation area of the passes through the projection system exposure beam
    た複数の検出点を有する検出手段と、 該検出手段の検出結果に基づいて、前記投影系の像面と A detecting means having a plurality of detection points based on the detection result of the detection means, and the image plane of the projection system
    前記第2物体との位置関係を調整する調整手段とを備 Bei and adjustment means for adjusting the positional relationship between the second object
    え、 前記複数の検出点のうち前記投影系の像面と前記第2物 For example, the second object and the image plane of the projection system of the plurality of detection points
    体との位置関係の調整に使用する検出点を前記第2物体 The second object of detection points to be used for adjusting the positional relationship between the body
    の移動中に変更することを特徴とする走査型露光装置。 Scanning exposure apparatus and changes during the movement of the.
  19. 【請求項19】 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の外に配置されることを特徴とする請求項15〜17の何れか一項に記載に記載の走査型露光装置。 19. The plurality of detection points, scanning according to any one of claims 15 to 17, characterized in that it is arranged outside the irradiation area of the exposure beam passing through the projection system type exposure apparatus.
  20. 【請求項20】 前記使用する検出点の変更は、前記第2物体上のショット領域に対する露光状態に応じて行なわれることを特徴とする請求項16〜18の何れか一項に記載の走査型露光装置。 20. Change detection points to the use, scanning according to any one of claims 16 to 18, characterized in that it is performed in accordance with an exposure condition for the shot area on the second object exposure apparatus.
  21. 【請求項21】 前記使用される検出点の変更は、前記投影系を通過した露光ビームの照射領域に対する前記ショット領域の位置に応じて行なわれることを特徴とする請求項16又は18に記載の走査型露光装置。 21. Changes of detection points to be the use of claim 16 or 18, characterized in that is carried out in accordance with the position of the shot area with respect to the irradiation area of the exposure beam passing through the projection system scanning exposure apparatus.
  22. 【請求項22】 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配置されることを特徴とする請求項16〜21の何れか一項に記載の走査型露光装置。 22. The plurality of detection points, scanning exposure according to any one of claims 16 to 21, characterized in that it is spaced apart in the direction intersecting the movement direction of the second object apparatus.
  23. 【請求項23】 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に配置されることを特徴とする請求項14〜22の何れか一項に記載の走査型露光装置。 23. The plurality of detection points, scanning exposure apparatus according to any one of claims 14 to 22, characterized in that arranged in the irradiation area of the exposure beam passing through the projection system .
  24. 【請求項24】 前記調整手段は、前記投影系の像面と前記第2物体との傾きの関係を調整することを特徴とする請求項14〜23の何れか一項に記載の走査型露光装置。 24. The adjustment means, scanning exposure according to any one of claims 14 to 23, characterized in that for adjusting the inclination of the relationship between the image plane and the second object of the projection system apparatus.
  25. 【請求項25】 前記調整手段は、前記第2物体の移動方向と交差する方向に関して前記投影系の像面と前記第2物体との傾きの関係を調整することを特徴とする請求項24に記載の走査型露光装置。 25. The adjustment means to claim 24, characterized in that for adjusting the inclination of the relationship between the image plane and the second object of the projection system with respect to a direction crossing the moving direction of the second object scanning exposure apparatus according.
  26. 【請求項26】 前記調整手段は、前記第2物体を支持するとともに、それぞれ独立に駆動可能な3つの支持点を有し、該3つの支持点の変位量を調整することにより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請求項14〜25の何れか一項に記載の走査型露光装置。 26. The method of claim 25, wherein adjusting means is configured to support the second object, have each independently of the three drivable support points, of the projection system by adjusting the displacement amount of the three support points scanning exposure apparatus according to any one of claims 14 to 25, characterized in that for adjusting the positional relationship between the image plane and the second object.
  27. 【請求項27】 前記検出手段は、前記投影系を介すことなしに、前記第2物体の位置情報を検出することを特徴とする請求項14〜26の何れか一項に記載の走査型露光装置。 27. The detection means, without intervention of the projection system, the scanning according to any one of claims 14 to 26, characterized in that to detect the position information of the second object exposure apparatus.
  28. 【請求項28】 請求項14〜27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。 28. A device manufacturing method using the scanning exposure apparatus according to any one of claims 14 to 27.
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