JP3381258B2 - Projection exposure apparatus, projection exposure method, and device manufacturing method - Google Patents

Projection exposure apparatus, projection exposure method, and device manufacturing method

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JP3381258B2 JP2001374133A JP2001374133A JP3381258B2 JP 3381258 B2 JP3381258 B2 JP 3381258B2 JP 2001374133 A JP2001374133 A JP 2001374133A JP 2001374133 A JP2001374133 A JP 2001374133A JP 3381258 B2 JP3381258 B2 JP 3381258B2
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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
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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又は
オートレベリング機構に適用して好適な投影露光方法及
び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure method and apparatus suitable for application to, for example, an autofocus mechanism or an autoleveling mechanism of a slit scan exposure type projection exposure apparatus.

【0002】[0002]

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

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

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

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

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

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

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

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

【0010】[0010]

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

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

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

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

【0014】本発明は斯かる点に鑑み、スリットスキャ
ン露光方式の投影露光装置において、感光基板の露光面
を投影光学系の像面に対して高精度に合わせ込むことが
できるようにすることを目的とする。
In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a slit-scan exposure type projection exposure apparatus that enables the exposure surface of a photosensitive substrate to be accurately aligned with the image plane of a projection optical system. To aim.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、露光ビームに対してマスク(12)を第1方向へ走
査移動するのに同期して、投影光学系(8)を通過した
露光ビームに対して基板(5)を第2方向へ走査移動す
ることにより、前記基板を走査露光する投影露光装置に
おいて、前記基板上の部分領域に関するフォーカス位置
情報を計測する計測手段(62A,69A)と、該計測
手段により計測されたフォーカス位置情報に基づいて前
記基板の面位置設定を行う面設定手段(22,28)と
を備え、前記面設定手段は、前記基板上の部分領域が前
記投影光学系を通過した露光ビームの照射領域に達した
ときに合焦状態で露光されるよう、前記部分領域が前記
照射領域に達する前に、前記計測されたフォーカス位置
情報に基づいて前記基板の面位置を次第に移動するよう
にした。
A projection exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus which passes through a projection optical system (8) in synchronization with scanning movement of a mask (12) in a first direction with respect to an exposure beam. Measuring means (62A, 69A) for measuring focus position information regarding a partial area on the substrate in a projection exposure apparatus for scanning and exposing the substrate by scanningly moving the substrate (5) with respect to the beam. And surface setting means (22, 28) for setting the surface position of the substrate based on the focus position information measured by the measuring means, wherein the surface setting means projects the partial area on the substrate by the projection. Based on the measured focus position information before the partial area reaches the irradiation area, the exposure is performed in a focused state when reaching the irradiation area of the exposure beam that has passed through the optical system. The surface position of the plate were to move gradually.

【0016】この場合、前記計測手段は、前記照射領域
から離れた領域上に、前記フォーカス位置情報を検出す
る検出点を有することとした。また、この場合、前記計
測手段は、前記照射領域から走査方向に離れた領域上
に、前記検出点を有することとした。また、この場合、
前記計測手段は、前記照射領域から走査方向に離れた複
数の領域上に前記検出点を有することとした。また、こ
の場合、前記検出点は、前記走査方向と交差する方向に
離れて複数点配置されていることとした。また、この場
合、前記検出点は、前記照射領域内にも設けられている
こととした。また、この場合、前記検出点は、二次元的
に配置されることとした。
In this case, the measuring means has a detection point for detecting the focus position information on an area apart from the irradiation area. Further, in this case, the measuring unit has the detection point on an area distant from the irradiation area in the scanning direction. Also in this case,
The measuring unit has the detection points on a plurality of areas that are apart from the irradiation area in the scanning direction. Further, in this case, the detection points are arranged at a plurality of points separated in a direction intersecting the scanning direction. Further, in this case, the detection points are also provided in the irradiation area. Further, in this case, the detection points are arranged two-dimensionally.

【0017】また、本発明の投影露光方法では、露光ビ
ームに対してマスク(12)を第1方向へ走査移動する
のに同期して、投影光学系(8)を通過した露光ビーム
に対して基板(5)を第2方向へ走査移動することによ
り、前記基板を走査露光する投影露光方法において、前
記基板上の部分領域に関するフォーカス位置情報を計測
し、前記基板上の部分領域が前記投影光学系を通過した
露光ビームの照射領域に達したときに合焦状態で露光さ
れるよう、前記部分領域が前記照射領域に達する前に、
前記計測されたフォーカス位置情報に基づいて前記基板
の面位置を次第に移動することとした。
In the projection exposure method of the present invention, the exposure beam that has passed through the projection optical system (8) is synchronized with the scanning movement of the mask (12) in the first direction with respect to the exposure beam. In a projection exposure method of scanning and exposing the substrate by scanningly moving the substrate (5) in a second direction, focus position information regarding a partial region on the substrate is measured, and the partial region on the substrate is the projection optical system. Before the partial area reaches the irradiation area, the focused area is exposed when the irradiation area of the exposure beam that has passed through the system is reached.
The surface position of the substrate is gradually moved based on the measured focus position information.

【0018】この場合、前記照射領域から離れた領域上
の検出点において前記フォーカス位置情報を検出するこ
ととした。また、この場合、前記検出点は、前記照射領
域から走査方向に離れた領域上に設けられていることと
した。また、この場合、前記検出点は、前記照射領域か
ら走査方向に離れた複数の領域上に設けられていること
とした。また、この場合、前記検出点は、前記走査方向
と交差する方向に離れて複数点配置されていることとし
た。
In this case, the focus position information is detected at a detection point on an area apart from the irradiation area. Further, in this case, the detection point is provided on an area distant from the irradiation area in the scanning direction. Further, in this case, the detection points are provided on a plurality of areas that are apart from the irradiation area in the scanning direction. Further, in this case, the detection points are arranged at a plurality of points separated in a direction intersecting the scanning direction.

【0019】[0019]

【作用】本発明によれば、スリットスキャン露光方式の
投影露光装置において、感光基板の露光面を投影光学系
の像面に対して高精度に合わせ込むことができる。
According to the present invention, in the projection exposure apparatus of the slit scan exposure system, the exposure surface of the photosensitive substrate can be accurately aligned with the image plane of the projection optical system.

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

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

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

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

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

【0025】感光基板の露光面の凸凹による誤差 この誤差は、投影光学系による露光フィールドが2次元
的な面単位であり、感光基板の露光面でのフォーカス位
置の計測を有限個の計測点で且つスリットスキャン露光
時に行うことに起因する誤差であり、以下の2つの誤差
に分類できる。(1) 例えば図15(a)及び(b)に示
すように、感光基板の露光面5a上の多点でフォーカス
位置を計測して位置合わせ対象面(フォーカス面)36
A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。
Error due to unevenness of the exposed surface of the photosensitive substrate This error is because the exposure field by the projection optical system is a two-dimensional surface unit, and the measurement of the focus position on the exposed surface of the photosensitive substrate is performed at a finite number of measurement points. Moreover, it is an error caused by performing the slit scan exposure, and can be classified into the following two errors. (1) For example, as shown in FIGS. 15A and 15B, the focus position is measured at multiple points on the exposure surface 5a of the photosensitive substrate, and the alignment target surface (focus surface) 36
The error of the deviation between the focus surface 36A and the ideal focus surface due to the calculation method for the position of the measurement point when obtaining A and 36B, Error due to difference, response speed of focus position detection system, etc.

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

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

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

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

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

【0031】一方、図17(b)は、スキャン方向のレ
ベリングの応答周波数fmが非スキャン方向のレベリン
グの応答周波数fnより大きく、且つ両応答周波数fm
及びfnが小さい場合の曲がりパラメータFに対する誤
差パラメータSを表し、曲線A3は非スキャン方向での
誤差パラメータS、曲線B3は非スキャン方向の通常の
フォーカス誤差の平均値の絶対値、曲線A4はスキャン
方向での誤差パラメータS、曲線B4はスキャン方向で
の通常のフォーカス誤差の平均値の絶対値を示す。図1
7(a)と図17(b)との比較より、ほぼ完全応答
(図17(a))の場合よりも応答周波数が小さい(図
17(b))場合の方が、誤差パラメータSが0.5に
近くなっており、フォーカス誤差は小さいことが分か
る。これは、感光基板上の細かい凸凹にオートレベリン
グ機構が追従すると、スリット状の露光フィールド24
内で精度が悪化する点が発生するためである。但し、応
答周波数を小さくし過ぎると、低周波の凸凹部まで追従
できなくなるため、応答周波数は適当な値に設定する必
要がある。
On the other hand, in FIG. 17B, the leveling response frequency fm in the scanning direction is higher than the leveling response frequency fn in the non-scanning direction, and both response frequencies fm.
And fn are small, they represent the error parameter S with respect to the bending parameter F, the curve A3 is the error parameter S in the non-scan direction, the curve B3 is the absolute value of the average value of the normal focus error in the non-scan direction, and the curve A4 is the scan. The error parameter S in the direction and the curve B4 show the absolute value of the average value of the normal focus error in the scanning direction. Figure 1
7 (a) and FIG. 17 (b), the error parameter S is 0 when the response frequency is smaller (FIG. 17 (b)) than when the response is almost perfect (FIG. 17 (a)). It is close to 0.5 and it can be seen that the focus error is small. This is because when the auto-leveling mechanism follows fine irregularities on the photosensitive substrate, the slit-shaped exposure field 24
This is because there is a point where the accuracy deteriorates. However, if the response frequency is made too small, it becomes impossible to follow even the low frequency unevenness, so the response frequency must be set to an appropriate value.

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

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

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

【0035】次に、本実施例におけるオートフォーカス
制御について検討する。上述の良好なフィールド(Good
Field)の概念を取り入れると、図16に示すように、
露光フィールド24の中央部24a内の各計測点のフォ
ーカス位置の平均化処理を行って、そのフォーカス位置
の平均値で示される面を投影光学系の像面に合わせるの
では、精度が悪化する可能性がある。即ち、図18
(a)は、感光基板の深さHの凹部のある露光面5aの
各計測点のフォーカス位置の平均値に対応する面34A
を示し、その面34Aと凹部とのフォーカス方向の差Δ
Z3は、H/2より大きくなっている。
Next, the autofocus control in this embodiment will be examined. The above good fields (Good
Incorporating the concept of (Field), as shown in FIG.
Accuracy may be deteriorated by performing the averaging process of the focus positions of the measurement points in the central portion 24a of the exposure field 24 and aligning the surface indicated by the average value of the focus positions with the image plane of the projection optical system. There is a nature. That is, FIG.
(A) is a surface 34A corresponding to the average value of the focus positions of the respective measurement points on the exposure surface 5a having a recess of the depth H of the photosensitive substrate.
And the difference Δ in the focus direction between the surface 34A and the concave portion.
Z3 is larger than H / 2.

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

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

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

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

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

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

【0042】[0042]

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

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

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

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

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

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

【0048】図2(a)は、本例の投影光学系8の下方
のウエハ5の露光面を示し、この図2(a)において、
投影光学系8の円形の照明視野23に内接するX方向に
長い矩形の露光フィールド24内に図1のレチクル12
のパターンが露光され、この露光フィールド24に対し
てY方向にウエハ5が走査(スキャン)される。本例の
多点フォーカス位置検出系により、露光フィールド24
のY方向の上側のX方向に伸びた第1列の9個の計測点
AF11〜AF19、第2列の計測点AF21〜AF2
9、露光フィールド24内の第3列の計測点AF31〜
AF39、露光フィールド24のY方向の下側の第4列
の計測点AF41〜AF49及び第5列の計測点AF5
1〜AF59にそれぞれスリット状の開口パターンの像
が投影される。
FIG. 2A shows the exposure surface of the wafer 5 below the projection optical system 8 of this example, and in FIG.
The reticle 12 of FIG. 1 is placed in a rectangular exposure field 24 that is long in the X direction and that is inscribed in the circular illumination field 23 of the projection optical system 8.
Pattern is exposed, and the wafer 5 is scanned in the Y direction with respect to the exposure field 24. With the multi-point focus position detection system of this example, the exposure field 24
Measurement points AF11 to AF19 in the first row and measurement points AF21 to AF2 in the second row extending in the X direction on the upper side in the Y direction of
9, the measurement points AF31 to AF31 of the third column in the exposure field 24
AF39, measurement points AF41 to AF49 in the fourth row and measurement points AF5 in the fifth row on the lower side of the exposure field 24 in the Y direction.
Images of slit-shaped opening patterns are projected on the first to the AF 59, respectively.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0071】その後の制定(整定)期間TW2の間に、ウ
エハの走査速度がほぼV/βに達し、それに続く露光期
間TW3の間にショット領域SA12へのレチクルのパター
ンの露光が行われる。この場合の、ウエハ側での加減速
期間TW1、制定期間TW2及び露光期間TW3を図8(c)
に示し、レチクル側での加減速期間TR1、制定期間T R2
及び露光期間TR3を図8(b)に示す。なお、レチクル
側では図8(a)のように隣りのショット領域へ移動す
る必要がないため、レチクル側のステージの移動はY軸
に沿う往復運動である。また、ウエハ側では、図8
(c)に示すように、加減速期間TW1から制定期間TW2
へ移行する程度の時点ts から、多点フォーカス位置検
出系によるフォーカス位置のサンプリングが開始され
る。
Subsequent establishment (settlement) period TW2In between
The scanning speed of the stack reaches almost V / β, and the exposure period that follows
Interval TW3Shot area SA between12Reticle putter to
Exposure is performed. Acceleration / deceleration on the wafer side in this case
Period TW1, Enactment period TW2And exposure period TW3Figure 8 (c)
Shows the acceleration / deceleration period T on the reticle side.R1, Enactment period T R2
And exposure period TR3Is shown in FIG. Note that the reticle
On the side, it moves to the adjacent shot area as shown in FIG.
Since there is no need to move the stage, the stage movement on the reticle side is Y
It is a reciprocating motion along. On the wafer side, as shown in FIG.
As shown in (c), the acceleration / deceleration period TW1From enactment period TW2
Time point at which the transition tosFrom the multi-point focus position detection
Sampling of the focus position by the output system is started
It

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0083】なお、先読み制御法のみならず、通常の露
光位置制御法も備えておき、2つの制御法を選択可能な
システムにすることが望ましい。本例のオートフォーカ
ス及びオートレベリング機構には、上述のような機能が
あるので、実際にウエハの露光面の制御を行うには、
露光位置制御、完全先読み制御、分割先読み制御よ
りなる3種類の制御法が考えられる。以下ではこれら3
種類の制御法につき詳細に説明する。 (F)露光位置制御法 この方式ではオートフォーカス及びオートレベリング機
構の応答性能を一切考慮せず、露光時に計測して得られ
たフォーカス位置の値を用いて、ウエハの露光面のフォ
ーカス位置及びレベリング角の制御を行う。即ち、図1
2(a)に示すように、露光フィールド24に対して走
査方向(Y方向)に手前側の第2列25Bの偶数番目の
計測点をサンプル点41として、露光フィールド24内
の第3列25Cの奇数番目の計測点をもサンプル点とす
る。そして、第2列25Bのサンプル点でのフォーカス
位置の計測値と第3列25Cのサンプル点でのフォーカ
ス位置の計測値とから、ウエハの露光面のスキャン方向
のレベリング制御を行う。
It is desirable to provide a normal exposure position control method in addition to the pre-reading control method and to make the system selectable from the two control methods. Since the auto focus and auto leveling mechanism of this example has the functions as described above, in order to actually control the exposure surface of the wafer,
Three types of control methods are conceivable: exposure position control, complete prefetch control, and division prefetch control. Below these 3
The type of control method will be described in detail. (F) Exposure position control method In this method, the focus position and leveling of the exposure surface of the wafer are used by using the value of the focus position obtained by measurement at the time of exposure without considering the response performance of the autofocus and autoleveling mechanism. Control the corners. That is, FIG.
As shown in FIG. 2A, the even-numbered measurement points of the second row 25B on the front side in the scanning direction (Y direction) with respect to the exposure field 24 are set as sample points 41 and the third row 25C in the exposure field 24 is used. The odd-numbered measurement points of are also sample points. Then, the leveling control in the scan direction of the exposure surface of the wafer is performed based on the measured value of the focus position at the sample point of the second row 25B and the measured value of the focus position at the sample point of the third row 25C.

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

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

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

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

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

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

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

【0091】また、完全先読み制御法では、図13
(a)〜(d)に示すように、露光開始、露光中及び露
光終了間際のフォーカス位置のサンプル点を変えること
によって、より正確なオートフォーカス及びオートレベ
リング制御を行っている。即ち、図13(a)に示すよ
うに、露光すべきショット領域SAが露光フィールド2
4に対して間隔D(露光フィールド24のスキャン方向
の幅と同じ)の位置に達したときに、露光フィールド2
4から間隔Dのサンプル領域42で多点フォーカス位置
検出系によるフォーカス位置の計測が開始される。幅
D、即ち露光フィールド24のスキャン方向の幅の一例
は8mmである。その後、図13(b)に示すように、
ショット領域SAの先端部が露光フィールド24に接触
したときに、ウエハ上の2個のサンプル点間の検出域4
4でのフォーカス位置の計測値に基づいてスキャン方向
のレベリング制御が行われ、1個のサンプル点よりなる
検出域45でのフォーカス位置の計測値に基づいてオー
トフォーカス制御が行われる。
Further, in the complete prefetch control method, as shown in FIG.
As shown in (a) to (d), more accurate autofocus and autoleveling control are performed by changing the sample points of the focus position at the start of exposure, during exposure, and just before the end of exposure. That is, as shown in FIG. 13A, the shot area SA to be exposed is the exposure field 2
4 when the distance D (the same as the width of the exposure field 24 in the scanning direction) is reached.
The measurement of the focus position by the multi-point focus position detection system is started in the sample area 42 at the interval D from 4. An example of the width D, that is, the width of the exposure field 24 in the scanning direction is 8 mm. After that, as shown in FIG.
When the tip of the shot area SA contacts the exposure field 24, the detection area 4 between two sample points on the wafer
The leveling control in the scanning direction is performed based on the measured value of the focus position in No. 4, and the autofocus control is performed based on the measured value of the focus position in the detection area 45 formed of one sample point.

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

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

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

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

【0096】なお、本発明は上述実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る
ことは勿論である。
The present invention is not limited to the above embodiment,
Of course, various configurations can be adopted without departing from the scope of the present invention.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明によれば、スリットスキャン露光
方式の投影露光装置において、感光基板の露光面を投影
光学系の像面に対して高精度に合わせ込むことができ
る。また、実施例のようにすれば、スリットスキャン露
光方式の投影露光装置において、感光基板の表面の凹
凸、多点計測手段の計測精度、空気揺らぎ等による誤差
を補正して、感光基板の露光面を投影光学系の像面に対
して高精度に平行に合わせることができる利点がある。
According to the present invention, in the slit scan exposure type projection exposure apparatus, the exposure surface of the photosensitive substrate can be accurately aligned with the image plane of the projection optical system. Further, according to the embodiment, in the slit scan exposure type projection exposure apparatus, the exposure surface of the photosensitive substrate is corrected by correcting the unevenness of the surface of the photosensitive substrate, the measurement accuracy of the multipoint measuring means, the error due to air fluctuation, etc. Has the advantage that it can be aligned in parallel with the image plane of the projection optical system with high accuracy.

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

【0099】また、多点計測手段が、感光基板の1つの
ショット領域へ順次マスクのパターンを露光する過程に
おいて、順次複数の計測点の位置を変化させる場合に
は、例えば分割先読みと完全先読みとを併用することに
より、レベリング精度及びスループットを共に改善する
ことができる。また、実施例のようにすれば、スリット
スキャン露光方式の投影露光装置において、感光基板の
表面の凹凸、多点計測手段の計測精度、空気揺らぎ等に
よる誤差を補正して、感光基板の露光面のフォーカス位
置を投影光学系の像面に対して正確に合わせることがで
きる利点がある。
When the multipoint measuring means sequentially changes the positions of a plurality of measuring points in the process of sequentially exposing the pattern of the mask onto one shot area of the photosensitive substrate, for example, division pre-reading and complete pre-reading are performed. By using together, it is possible to improve both the leveling accuracy and the throughput. Further, according to the embodiment, in the slit scan exposure type projection exposure apparatus, the exposure surface of the photosensitive substrate is corrected by correcting the unevenness of the surface of the photosensitive substrate, the measurement accuracy of the multipoint measuring means, the error due to air fluctuation, etc. There is an advantage that the focus position of can be accurately aligned with the image plane of the projection optical system.

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

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

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

【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。
FIG. 4A is a diagram showing a case where a focus position is read ahead, and FIG. 4B is a diagram showing a case where exposure is performed using the read focus position.

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

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

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

【図8】(a)は隣接するショット領域へ露光を行う場
合のウエハの軌跡を示す図、(b)はレチクルの走査時
のタイミングチャート、(c)はウエハの走査時のタイ
ミングチャートである。
8A is a diagram showing a trajectory of a wafer when exposing adjacent shot areas, FIG. 8B is a timing chart at the time of scanning a reticle, and FIG. 8C is a timing chart at the time of scanning a 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。
FIG. 9A is a diagram showing tracking accuracy when performing leveling and focusing by the exposure position control method, and FIG. 9B is a diagram showing tracking accuracy when performing leveling and focusing by the look-ahead control method.

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

【図11】(a)及び(b)は先読み制御法における平
均化効果の説明図、(c)及び(d)は露光位置制御を
行う場合のフォーカス面を示す図、(e)及び(f)は
先読み制御を行う場合のフォーカス面を示す図である。
11A and 11B are explanatory diagrams of an averaging effect in the prefetch control method, FIGS. 11C and 11D are diagrams showing a focus surface when exposure position control is performed, and FIGS. 8A is a diagram showing a focus surface in the case of performing prefetch control. FIG.

【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。
12A and 12B are plan views showing sample points of a focus position when performing exposure position control, and FIGS. 12C and 12D show sample points of a focus position when performing complete prefetch control. FIGS. 6E and 6F are plan views showing sample points at the focus position when division prefetch control is performed.

【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。
13A to 13D are explanatory diagrams of a control method in the case of performing exposure by the complete prefetch control method, and FIGS. 13A to 13H are explanatory views of a control method in the case of performing exposure by the divided prefetch control method. It is a figure.

【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。
FIG. 14A is a diagram showing a focus error when performing a batch exposure, and FIG. 14B is a diagram showing a focus error when performing exposure by a slit scan exposure method.

【図15】(a)は計測値の最大値と最小値とを用いて
オートフォーカス制御を行う場合のフォーカス誤差を示
す図、(b)は計測値の平均値を用いてオートフォーカ
スを行う場合のフォーカス誤差を示す図、(c)は時間
遅れ誤差を示す図、(d)はサーボゲインの変化を示す
図である。
FIG. 15A is a diagram showing a focus error in the case of performing the autofocus control by using the maximum value and the minimum value of the measurement values, and FIG. 15B is a case in which the autofocus is performed by using the average value of the measurement values. Is a diagram showing the focus error of FIG. 6, (c) is a diagram showing a time delay error, and (d) is a diagram showing a change in servo gain.

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

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

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

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

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

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

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−277612(JP,A) 特開 平4−215015(JP,A) 特開 昭63−255917(JP,A) 特開 平5−275313(JP,A) 特開 平4−196513(JP,A) 特開 平2−198130(JP,A) 特開 平2−102518(JP,A) 特開 平1−170022(JP,A) 特開 平5−62871(JP,A) 特開 平4−354320(JP,A) 特開 平4−350925(JP,A) 特開 平3−256317(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 Continuation of the front page (56) Reference JP-A-4-277612 (JP, A) JP-A-4-215015 (JP, A) JP-A-63-255917 (JP, A) JP-A-5-275313 (JP , A) JP 4-196513 (JP, A) JP 2-198130 (JP, A) JP 2-102518 (JP, A) JP 1-170022 (JP, A) JP 5-62871 (JP, A) JP-A-4-354320 (JP, A) JP-A-4-350925 (JP, A) JP-A-3-256317 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 露光ビームに対してマスクを第1方向へ
走査移動するのに同期して、投影光学系を通過した露光
ビームに対して基板を第2方向へ走査移動することによ
り、前記基板を走査露光する投影露光装置において、 前記基板上の部分領域に関するフォーカス位置情報を計
測する計測手段と、 該計測手段により計測されたフォーカス位置情報に基づ
いて前記基板の面位置設定を行う面設定手段とを備え、 前記面設定手段は、前記基板上の部分領域が前記投影光
学系を通過した露光ビームの照射領域に達したときに合
焦状態で露光されるよう、前記部分領域が前記照射領域
に達する前に、前記計測されたフォーカス位置情報に基
づいて前記基板の面位置を次第に移動することを特徴と
する投影露光装置。
1. The substrate is scanned and moved in a second direction with respect to an exposure beam that has passed through a projection optical system in synchronism with scanning and movement of a mask in the first direction with respect to the exposure beam. In a projection exposure apparatus for scanning and exposing a substrate, measuring means for measuring focus position information on a partial area on the substrate, and surface setting means for setting the surface position of the substrate based on the focus position information measured by the measuring means. And the surface setting means is configured such that when the partial area on the substrate reaches the irradiation area of the exposure beam that has passed through the projection optical system, the partial area is exposed in the focused area so that the partial area is exposed. The projection exposure apparatus is characterized in that the surface position of the substrate is gradually moved based on the measured focus position information before reaching.
【請求項2】 前記計測手段は、前記照射領域から離れ
た領域上に、前記フォーカス位置情報を検出する検出点
を有することを特徴とする請求項1に記載の投影露光装
置。
2. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the measuring unit has a detection point for detecting the focus position information on an area apart from the irradiation area.
【請求項3】 前記計測手段は、前記照射領域から走査
方向に離れた領域上に、前記検出点を有することを特徴
とする請求項2に記載の投影露光装置。
3. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein the measuring unit has the detection point on an area distant from the irradiation area in the scanning direction.
【請求項4】 前記計測手段は、前記照射領域から走査
方向に離れた複数の領域上に前記検出点を有することを
特徴とする請求項3に記載の投影露光装置。
4. The projection exposure apparatus according to claim 3, wherein the measuring unit has the detection points on a plurality of areas that are apart from the irradiation area in the scanning direction.
【請求項5】 前記検出点は、前記走査方向と交差する
方向に離れて複数点配置されていることを特徴とする請
求項2〜4の何れか一項に記載の投影露光装置。
5. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein a plurality of the detection points are arranged apart from each other in a direction intersecting with the scanning direction.
【請求項6】 前記検出点は、前記照射領域内にも設け
られていることを特徴とする請求項2〜5の何れか一項
に記載の投影露光装置。
6. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein the detection point is also provided in the irradiation area.
【請求項7】 前記検出点は、二次元的に配置されるこ
とを特徴とする請求項2〜6の何れか一項に記載の投影
露光装置。
7. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein the detection points are arranged two-dimensionally.
【請求項8】 露光ビームに対してマスクを第1方向へ
走査移動するのに同期して、投影光学系を通過した露光
ビームに対して基板を第2方向へ走査移動することによ
り、前記基板を走査露光する投影露光方法において、 前記基板上の部分領域に関するフォーカス位置情報を計
測し、 前記基板上の部分領域が前記投影光学系を通過した露光
ビームの照射領域に達したときに合焦状態で露光される
よう、前記部分領域が前記照射領域に達する前に、前記
計測されたフォーカス位置情報に基づいて前記基板の面
位置を次第に移動することを特徴とする投影露光方法。
8. The substrate is scanned and moved in a second direction with respect to the exposure beam that has passed through the projection optical system in synchronization with the scanning and movement of the mask in the first direction with respect to the exposure beam. In the projection exposure method of scanning exposure, the focus position information about the partial area on the substrate is measured, and when the partial area on the substrate reaches the irradiation area of the exposure beam that has passed through the projection optical system, the focus state is achieved. Projection exposure method, wherein the surface position of the substrate is gradually moved based on the measured focus position information before the partial region reaches the irradiation region.
【請求項9】 前記照射領域から離れた領域上の検出点
において前記フォーカス位置情報を検出することを特徴
とする請求項8に記載の投影露光方法。
9. The projection exposure method according to claim 8, wherein the focus position information is detected at a detection point on an area away from the irradiation area.
【請求項10】 前記検出点は、前記照射領域から走査
方向に離れた領域上に設けられていることを特徴とする
請求項9に記載の投影露光方法。
10. The projection exposure method according to claim 9, wherein the detection point is provided on an area distant from the irradiation area in the scanning direction.
【請求項11】 前記検出点は、前記照射領域から走査
方向に離れた複数の領域上に設けられていることを特徴
とする請求項10に記載の投影露光方法。
11. The projection exposure method according to claim 10, wherein the detection points are provided on a plurality of areas apart from the irradiation area in the scanning direction.
【請求項12】 前記検出点は、前記走査方向と交差す
る方向に離れて複数点配置されていることを特徴とする
請求項9〜11の何れか一項に記載の投影露光方法。
12. The projection exposure method according to claim 9, wherein a plurality of the detection points are arranged apart from each other in a direction intersecting with the scanning direction.
【請求項13】 請求項8〜12の何れか一項に記載の
投影露光方法を用いたデバイス製造方法。
13. A device manufacturing method using the projection exposure method according to claim 8.
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