JP3391470B2 - Projection exposure apparatus and projection exposure method - Google Patents

Projection exposure apparatus and projection exposure method

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JP3391470B2
JP3391470B2 JP00640792A JP640792A JP3391470B2 JP 3391470 B2 JP3391470 B2 JP 3391470B2 JP 00640792 A JP00640792 A JP 00640792A JP 640792 A JP640792 A JP 640792A JP 3391470 B2 JP3391470 B2 JP 3391470B2
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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
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7026Focusing

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は感光基板上に回路パター
ン等の像を投影露光する装置に関し、特に感光基板の焦
点合わせのための焦点検出装置を備えた投影露光装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for projecting and exposing an image such as a circuit pattern on a photosensitive substrate, and more particularly to a projection exposure apparatus having a focus detection device for focusing the photosensitive substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の投影露光装置では、レチクル(マ
スク)のパターンを高解像力の投影光学系を介して感光
基板(レジスト層を塗布したウェハやガラスプレート)
上に投影露光する際、レチクルのパターンの結像面に正
確に感光基板の表面を合致させる作業、すなわち焦点合
わせが必須のこととなっている。近年、投影光学系の焦
点深度は狭くなる一方で、露光用照明光として波長36
5nmのi線を用いたものでも、±0.7μm程度の深度し
か得られないのが現状である。さらに投影光学系の投影
視野は年々増大する傾向にあり、広い露光視野(例えば
22mm角)全面に渡って極力大きな焦点深度を確保した
投影光学系の設計、製造は困難なものになってきてい
る。このため、焦点深度拡大のためのいくつかの方法が
提案されている。
2. Description of the Related Art In a conventional projection exposure apparatus, a reticle (mask) pattern is exposed to a photosensitive substrate (a wafer or a glass plate coated with a resist layer) through a projection optical system having a high resolution.
When the projection exposure is performed on the surface, the work of accurately matching the surface of the photosensitive substrate with the image plane of the reticle pattern, that is, focusing is essential. In recent years, the depth of focus of the projection optical system has become narrower, while the exposure illumination light has a wavelength
Even with the 5 nm i-line, only a depth of about ± 0.7 μm can be obtained at present. Furthermore, the projection field of view of the projection optical system tends to increase year by year, and it is becoming difficult to design and manufacture a projection optical system that secures a maximum depth of focus over the entire wide exposure field (for example, 22 mm square). . For this reason, several methods have been proposed for increasing the depth of focus.

【0003】しかしながら、広い露光視野全面で良好な
焦点合わせを達成するためには、いずれにしろその露光
視野内に入る感光基板上の部分領域の平坦性と、結像面
の平坦性、いわゆる像面湾曲、像面傾斜とがともに良好
であることが要求される。このうち像面湾曲と像面傾斜
に関しては投影光学系自体の光学性能に依存するところ
が多いが、その他にレチクルの平面度、平行度が要因に
なることもある。一方、感光基板上の部分領域、すなわ
ち1回の投影露光領域(ショット領域)毎の平坦度は、
感光基板によってその程度に差異があるが、感光基板を
保持するホルダーを微小量だけ傾けることによって感光
基板上のショット領域の表面と結像面とを平行に設定す
ることが可能である。
However, in order to achieve good focusing over the entire wide exposure field, the flatness of the partial area on the photosensitive substrate within the field of exposure and the flatness of the image plane, the so-called image, are in any case. It is required that both the surface curvature and the image plane inclination are good. Of these, the curvature of field and the inclination of the field often depend on the optical performance of the projection optical system itself, but in addition, the flatness and parallelism of the reticle may be a factor. On the other hand, the flatness for each partial area on the photosensitive substrate, that is, for each projection exposure area (shot area) is
Although there is a difference in the degree depending on the photosensitive substrate, it is possible to set the surface of the shot area on the photosensitive substrate and the image plane in parallel by inclining the holder holding the photosensitive substrate by a minute amount.

【0004】このように感光基板上の1つのショット領
域の表面の傾きも考慮して焦点合わせを行なう手法とし
て、特開昭58−113706号公報、特開昭55−1
34812号公報等に開示された技術が知られている。
特に特開昭55−134812号では投影光学系を介し
て感光基板上の4点に光ビームのスポットを投射し、そ
の反射光によるスポット像を光電検出して感光基板の焦
点合わせ、傾き補正(レベリング)を行なうことが開示
されている。
As a method for focusing in consideration of the inclination of the surface of one shot area on the photosensitive substrate as described above, Japanese Patent Laid-Open Nos. 58-113706 and 55-1 are available.
The technique disclosed in Japanese Patent No. 34812 is known.
Particularly, in JP-A-55-134812, spots of a light beam are projected onto four points on a photosensitive substrate through a projection optical system, and a spot image resulting from the reflected light is photoelectrically detected to focus the photosensitive substrate and correct the inclination ( Leveling) is disclosed.

【0005】ところが、上記2つの従来技術では、感光
基板の表面が予め仮想的に設定した基準平面(極力結像
面と一致してはいる)からどれぐらい投影光軸の方向に
ずれているかを検出するのみで、直接、結像面と感光基
板表面とのずれを検出する方式ではなかった。そのた
め、感光基板の光軸方向の位置ずれ計測の基準となる仮
想的な基準面がドリフト等によって投影光学系の結像面
からずれると、そのずれ分は感光基板上へパターンを投
影露光するときの残留フォーカスオフセットとなってい
た。
However, in the above-mentioned two conventional techniques, it is determined how much the surface of the photosensitive substrate deviates in the direction of the projection optical axis from a reference plane (which coincides with the image plane as much as possible) which is virtually set in advance. Only the detection is performed, and the method of directly detecting the deviation between the image forming surface and the surface of the photosensitive substrate is not used. Therefore, if a virtual reference plane that serves as a reference for measuring the positional deviation of the photosensitive substrate in the optical axis direction deviates from the image plane of the projection optical system due to drift or the like, the deviation is caused when the pattern is projected and exposed on the photosensitive substrate. Was the residual focus offset.

【0006】そこでこのような残留フォーカスオフセッ
トを低減させる手法が特開昭60−168112号公
報、または特開昭59−94032号公報に開示されて
いる。このうち特開昭60−168112号公報では、
感光基板を載置するステージ(ホルダー)上に基準パタ
ーンを設け、この基準パターンを投影光学系を介してレ
チクル上の特定パーンタ上に逆投影し、特定パターン上
に形成される基準パターンの像のコントラストが最大と
なるようにステージの高さ位置を調整した後、その基準
パターンの形成されている面が、感光基板の焦点合わせ
用の焦点検出系(斜入射光式)よってベストフォーカス
面(最良結像面)として検出されるように焦点検出系を
較正している。また特開昭59−94032号公報で
は、ステージ上の基準パターンをスリット状の受光セン
サーとし、レチクル上のスリットパターンを投影光学系
によって投影したときのパターン像のコントラストを検
出することでベストフォーカス面を特定している。
Therefore, a method for reducing such residual focus offset is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-168112 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-94032. Among them, in Japanese Patent Laid-Open No. 60-168112,
A reference pattern is provided on the stage (holder) on which the photosensitive substrate is placed, and the reference pattern is back-projected onto a specific pattern on the reticle via a projection optical system, and an image of the reference pattern formed on the specific pattern is displayed. After adjusting the height position of the stage to maximize the contrast, the surface on which the reference pattern is formed is the best focus surface (the best focus surface) due to the focus detection system (oblique incidence light type) for focusing the photosensitive substrate. The focus detection system is calibrated so that it is detected as the image plane). Further, in Japanese Patent Laid-Open No. 59-94032, a best focus plane is obtained by using a slit-shaped light receiving sensor as a reference pattern on a stage and detecting the contrast of a pattern image when a slit pattern on a reticle is projected by a projection optical system. Has been identified.

【0007】また他の手法として、特開平1−2626
24号公報に開示されているように、ステージ上にスリ
ット状に発光する発光マークを設け、この発光マークの
像をレチクル上の特定マークへ逆投影し、ステージをX
Y方向に移動させてレチクルマークを発光マーク像で走
査したときにレチクル上方へ透過する光を光電検出する
ことでベストフォーカス面を検出する方法も知られてい
る。
Another method is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 1-2626.
As disclosed in Japanese Patent No. 24, a slit-shaped light emitting mark is provided on the stage, and the image of the light emitting mark is back-projected onto a specific mark on the reticle, and the stage is moved to X-axis.
A method is also known in which the best focus plane is detected by photoelectrically detecting the light transmitted above the reticle when the reticle mark is moved in the Y direction and scanned with the light emission mark image.

【0008】また、先に掲げた特開昭58−11370
6号公報に開示された斜入射式焦点検出系を発展させた
ものとして、感光基板上のショット領域内の複数点(例
えば5点)の夫々に、投影光学系を介することなくピン
ホール像を斜入射方式で投射し、その各反射像を2次元
位置検出素子(CCD)で一括に受光する方式の多点斜
入射光式焦点検出系も、特開平2−102518号公報
等で知られている。この従来例に開示された方式は、俗
に斜入射方式の多点AF系と呼ばれ、焦点検出と傾斜検
出とを高精度に実行できる。ただし、この従来例には、
投影露光時のベストフォーカス面に対するフォーカスオ
フセットの較正についての開示、あるいは示唆はない。
The above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 58-11370.
As a development of the oblique incidence focus detection system disclosed in Japanese Patent No. 6, a pinhole image is formed on each of a plurality of points (for example, 5 points) in a shot area on a photosensitive substrate without passing through a projection optical system. A multi-point grazing incidence optical focus detection system of a type in which a two-dimensional position detecting element (CCD) receives all the reflected images by the grazing incidence system is also known from JP-A-2-102518. There is. The method disclosed in this conventional example is generally called an oblique incidence type multipoint AF system, and can perform focus detection and tilt detection with high accuracy. However, in this conventional example,
There is no disclosure or suggestion of calibration of the focus offset with respect to the best focus plane during projection exposure.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上述の各従来技術にお
いて、実際のパターン露光時に感光基板表面の投影光軸
方向の位置ずれ(焦点ずれ)を検出する系は、いずれも
レチクルパターンと感光基板との合焦状態を直接検出す
るのではなく、専ら感光基板のみの光軸方向の位置ずれ
を検出するだけである。このため、装置上のドリフト等
を考慮して時々較正を行うのが理想的である。さらに感
光基板の平坦度、平行度を考えると、ショット領域内の
複数点を個別にほぼ同時に焦点検出する多点AF系方式
の方が優れている。
In each of the above-mentioned conventional techniques, the system for detecting the positional deviation (focal point deviation) of the surface of the photosensitive substrate in the projection optical axis direction during the actual pattern exposure is not limited to the reticle pattern and the photosensitive substrate. Instead of directly detecting the in-focus state, the positional deviation in the optical axis direction of only the photosensitive substrate is detected. Therefore, it is ideal to calibrate from time to time considering the drift on the device. Further, considering the flatness and parallelism of the photosensitive substrate, the multi-point AF system method, in which a plurality of points in the shot area are individually and substantially simultaneously focus-detected, is superior.

【0010】そこで多点AF系を採用した場合に、その
AF系を較正するとなると、従来の較正方式をそのまま
適用することが難しいことがわかった。すなわち、上述
の従来の較正方式では、必ず何らかの検出系でレチクル
上の特定パターンを検出する必要があったため、常にレ
チクルの回路パターン領域の周辺部またはストリートラ
イン領域内に、その特定パターンを刻設する必要があっ
たからである。このため、多点AF系で決められている
投影視野内での複数の計測点位置と、較正時に検出すべ
きレチクル上の特定パターンの位置とが全く異なること
になり、その位置の差を考慮せずにそのまま較正してし
まっても、投影光学系の持つ収差、レチクルのたわみ等
による影響で、正確な較正(キャリブレーション)にな
らないといった問題点があった。
Therefore, when a multi-point AF system is adopted and it is necessary to calibrate the AF system, it is difficult to apply the conventional calibration method as it is. That is, in the above-mentioned conventional calibration method, since it was necessary to detect a specific pattern on the reticle by some detection system, the specific pattern was always engraved in the peripheral portion of the circuit pattern area of the reticle or in the street line area. It was necessary to do so. For this reason, the positions of a plurality of measurement points within the projection field determined by the multipoint AF system and the position of the specific pattern on the reticle to be detected during calibration are completely different, and the difference in the positions is taken into consideration. Even if it is calibrated as it is, there is a problem in that accurate calibration cannot be performed due to the influence of the aberration of the projection optical system, the deflection of the reticle, and the like.

【0011】また多点AF系でなくても、斜入射光式の
感光基板上でのフォーカス計測点が投影視野の中央、す
なわちショット領域の中央のみにしか設定されていない
定点AF系であっても同様の問題が生じていた。本発明
はこの様な問題点に鑑みてなされたもので、投影視野内
の任意の位置にAF系の計測点が設定されても、その計
測点での正確な較正(フォーカスキャリブレーション)
を可能とし、これによって特に多点AF系の精度、再現
性、安定性等を向上させることを目的とする。
Further, even if it is not a multi-point AF system, it is a fixed-point AF system in which the focus measurement point on the oblique incident light type photosensitive substrate is set only in the center of the projection visual field, that is, in the center of the shot area. Had the same problem. The present invention has been made in view of these problems, and even if a measurement point of the AF system is set at an arbitrary position within the projection visual field, accurate calibration at that measurement point (focus calibration)
It is possible to improve the accuracy, reproducibility, stability and the like of a multipoint AF system.

【0012】[0012]

【課題を解決する為の手段】 本発明の投影露光装置
は、マスク(R)のパターンの像を所定の結像面内に結
像投影する投影光学系(PL)と、その結像面とほぼ平
行に感光基板(W)を保持してその結像面と平行な面内
で2次元移動するXYステージ(21)と、その感光基
板をその投影光学系の光軸方向に移動させるZステージ
(20)と、その投影光学系の投影視野(If)内の予
め定められた複数の位置に計測点を有し、該複数の計測
点の夫々でその感光基板の表面のその光軸方向の位置情
報を検出する第1の焦点検出手段(1〜17)とを備え
た投影露光装置であって、投影視野内の任意の点におい
てその投影光学系の結像面を検出可能な第2の焦点検出
手段(40〜45)と、その第1の焦点検出手段による
複数の計測点の位置、もしくはその極く近傍の位置の夫
々においてその投影光学系の結像面を検出するようにそ
の第2の焦点検出手段の検出点を指定する指定手段(3
10)と、該指定された各位置でその第2の焦点検出手
段を作動させて検出した信号と、そのときに得られるそ
の各位置もしくはその極く近傍の計測点におけるその第
1の焦点検出手段の検出信号とに基づいて、その第1の
焦点検出手段によるその複数の計測点の夫々での検出誤
差を個別に、もしくは平均的に較正する較正手段(3
0)とを備えたことを特徴とするものである。 また、
本発明の投影露光方法は、マスクのパターンの像を投影
光学系を介して基板上に投影することによりその基板を
露光する投影露光方法において、その投影光学系の投影
視野内の予め定められた複数の位置に計測点を有し、該
複数の計測点の夫々でその基板の表面のその光軸方向の
位置情報を検出する第1の焦点検出手段と、その第1の
焦点検出手段による複数の計測点、もしくはその極く近
傍の各位置においてその投影光学系の結像面を検出する
第2の焦点検出手段と、を有し、その第2の焦点検出手
段をその各位置で作動させて検出した信号と、そのとき
に得られるそのその各位置もしくはその極く近傍の計測
点におけるその第1の焦点検出手段の検出信号とに基づ
いて、その第1の焦点検出手段によるその複数の計測点
の夫々での検出誤差を個別に、もしくは平均的に較正す
ることを特徴とするものである。
Projection exposure apparatus of the present invention
Forms an image of the mask (R) pattern on a predetermined image plane.
The projection optical system (PL) for projecting an image and its image plane are almost flat
Hold the photosensitive substrate (W) in a row and in the plane parallel to the image plane
XY stage (21) that moves two-dimensionally with
Z stage that moves the plate in the optical axis direction of the projection optical system
(20) and the projection within the projection visual field (If) of the projection optical system.
Measurement points at a plurality of predetermined positions,
The position of each point on the surface of the photosensitive substrate in the direction of its optical axis.
And a first focus detecting means (1 to 17) for detecting information
A projection exposure apparatus that is located at any point within the projection field of view.
Second focus detection capable of detecting the image plane of the projection optical system
Means (40-45) and its first focus detection means
Humidity of positions of multiple measurement points or positions in their immediate vicinity
In order to detect the image plane of the projection optical system,
Specifying means (3 for specifying the detection point of the second focus detecting means)
10) and the second focus detection hand at each of the designated positions.
The signal detected by operating the stage and the signal obtained at that time
At each measurement point at or near its position
1 of the focus detection means and the first
The detection error by the focus detection means at each of the plurality of measurement points
Calibration means for calibrating the differences individually or on average (3
0) and are provided. Also,
The projection exposure method of the present invention projects an image of a mask pattern.
By projecting onto the substrate through the optical system,
In the projection exposure method of exposing, the projection of the projection optical system
Having measurement points at a plurality of predetermined positions in the visual field,
At each of the multiple measurement points, the surface of the substrate
First focus detecting means for detecting position information, and the first focus detecting means
Multiple measurement points by the focus detection means, or very close to them
Detects the image plane of the projection optical system at each nearby position
A second focus detecting means, and a second focus detecting means
The signal detected by operating the stage at each position and at that time
Measurement of each of its positions or its immediate vicinity
Based on the detection signal of the first focus detection means at the point
And the plurality of measurement points by the first focus detection means.
Calibrate the detection error for each of the
It is characterized by that.

【作用】本発明によれば、投影光学系の投影視野内の多
点数に測定点をもつ多点AF系を第1の焦点検出手段と
すると、各測定点毎に最良結像面を基準とした較正(キ
ャリブレーション)が可能となる。このようなキャリブ
レーションが行なわれると、多点AF系の各測定点から
得られる位置偏差量に対して較正時のオフセット(誤
差)分を補正してやれば、常に感光基板の表面が最良結
像面と合致するような焦点合わせが達成できる。
According to the present invention, when a multi-point AF system having a large number of measurement points in the projection field of the projection optical system is used as the first focus detecting means, the best image forming plane is used as a reference for each measurement point. It is possible to perform the calibration. When such a calibration is performed, if the offset (error) at the time of calibration is corrected for the position deviation amount obtained from each measurement point of the multipoint AF system, the surface of the photosensitive substrate is always the best image plane. Focusing that is consistent with can be achieved.

【実施例】図1は本発明の実施例による投影露光装置の
うち、投影光学系のベストフォーカス面を検出するTT
L方式の焦点検出系を示す図である。図1において、実
デバイス製造用の回路パターン領域PAが下面に形成さ
れたレチクルRは、不図示のレチクルホルダーに保持さ
れる。絞り面(瞳面)EPを挟んで前群、後群に分けて
模式的に表わした投影レンズPLの光軸AXはレチクル
Rの中心、すなわちパターン領域PAの中心を、レチク
ルパターン面に対して垂直に通る。投影レンズPLの下
方には、ウェハWを載置して光軸AX方向に微少量(例
えば±100μm以内)だけ移動するZステージ
20が、XYステージ21上に設けられている。このX
Yステージ21はウェハWを光軸AXと垂直なXY平面
内で2次元移動させるものである。さらに、Zステージ
20の一部には、ウェハWの表面とほぼ等しい高さ位置
で基準板FMが固定されている。この基準板FMには、
図2に示すようにX方向に延びた透過形スリットの複数
本がY方向に一定ピッチで配置されたマークISyと、
Y方向に延びた透過形スリットの複数本がX方向に一定
ピッチで配置されたマークISxと、さらにX、Y方向
の夫々に対して45°となる斜めスリットISaと
が形成されている。これらスリットマークISx、IS
y、ISaは、石英製の基準板FMの表面全面にクロム
層(遮光層)を蒸着し、そこに透明部として刻設したも
のである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a TT for detecting the best focus plane of a projection optical system in a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the focus detection system of L type. In FIG. 1, a reticle R having a circuit pattern area PA for manufacturing an actual device formed on its lower surface is held by a reticle holder (not shown). The optical axis AX of the projection lens PL, which is schematically shown by dividing the diaphragm surface (pupil surface) EP into a front group and a rear group, has the center of the reticle R, that is, the center of the pattern area PA, with respect to the reticle pattern surface. Pass vertically. Below the projection lens PL, a Z stage 20 on which the wafer W is placed and which moves in the optical axis AX direction by a very small amount (for example, within ± 100 μm) is provided on an XY stage 21. This X
The Y stage 21 moves the wafer W two-dimensionally in the XY plane perpendicular to the optical axis AX. Further, a reference plate FM is fixed to a part of the Z stage 20 at a height position substantially equal to the surface of the wafer W. This reference plate FM has
As shown in FIG. 2, a plurality of transmissive slits extending in the X direction are arranged in the Y direction at a constant pitch, and a mark ISy,
A mark ISx in which a plurality of transmissive slits extending in the Y direction are arranged at a constant pitch in the X direction, and an oblique slit ISa having 45 ° in each of the X and Y directions are formed. These slit marks ISx, IS
In y and ISa, a chromium layer (light-shielding layer) is vapor-deposited on the entire surface of the quartz reference plate FM, and a transparent portion is engraved therein.

【0013】さて図1において、基準板FMの下方(Z
ステージ20の内部)には、ミラーM1、照明用対物レ
ンズ40、及び光ファイバー41が設けられ、光ファイ
バー41の射出端からの照明光が対物レンズ40によっ
て集光されて、基準板FMのスリットマークISx、I
Sy、ISaをともに裏側から照射する。光ファイバー
41の入射端側にはビームスプリッタ42が設けられ、
レンズ系43を介して露光用照明光IEが光ファイバー
41に導入される。その照明光IEはレチクルR照明用
の光源(水銀ランプ、エキシマレーザ等)から得るのが
望ましいが、別に専用の光源を用意してもよい。ただし
別光源にするときは、露光用照明光と同一波長、又はそ
れに極めて近似した波長の照明光にする必要がある。
Now, in FIG. 1, below the reference plate FM (Z
Inside the stage 20), a mirror M1, an illumination objective lens 40, and an optical fiber 41 are provided, and the illumination light from the exit end of the optical fiber 41 is condensed by the objective lens 40 to form a slit mark ISx on the reference plate FM. , I
Both Sy and ISa are irradiated from the back side. A beam splitter 42 is provided on the incident end side of the optical fiber 41,
The exposure illumination light IE is introduced into the optical fiber 41 via the lens system 43. The illumination light IE is preferably obtained from a light source for reticle R illumination (a mercury lamp, an excimer laser, etc.), but a dedicated light source may be prepared separately. However, when using a different light source, it is necessary to use illumination light having the same wavelength as the exposure illumination light or a wavelength very similar thereto.

【0014】また、対物レンズ40による基準板FMの
照明条件は、パターン投影時の投影レンズPLでの照明
条件と極力合わせられる。すなわち投影レンズPLの像
側の照明光の開口数(N.A.)と対物レンズ40から
基準板FMへの照明光の開口数(N.A.)とをほぼ一
致させるのである。さて、このような構成で、照明光I
Eを光ファイバー41に導入すると、基準板FM上のマ
ークISx、ISy、ISaからは投影レンズPLへ送
進する像光束が発生する。図1において、Zステージ2
0は投影レンズPLの最良結像面(レチクル共役面)F
oからわずかに下方に基準板FMが位置するようにセッ
トされていものとする。このとき基準板FM上の一点か
ら発生した像光束L1は投影レンズPLの瞳面EPの中
心を通り、レチクルRのパターン面からわずかに下方へ
ずれた面Fr内で集光した後に発散し、レチクルRのパ
ターン面で反射してから元の光路を戻る。ここで面Fr
は、投影レンズPLに関して基準板FMと共益な位置に
ある。投影レンズPLが両側テレセントリック系である
と、基準板FM上の発光マークISx、ISy、ISa
からの像光束は、レチクルRの下面(パターン面)で正
規反射して再びマークISx、ISy、ISaと重畳す
るように戻ってくる。ただし、図1のように基準板FM
が結像面Foからずれていると、基準面FM上には各マ
ークISx、ISy、ISaのぼけた反射像が形成さ
れ、基準板FMが結像面Foと一致しているときは、面
FrもレチクルRのパターン面と一致することになり、
基準板FM上には各マークISx、ISy、ISaのシ
ャープな反射像がそれぞれのマークに重畳して形成され
ることになる。図3は基準板FMがデフォーカスしてい
るときの発光マークISxとその反射像IMxとの関係
を模式的に表わしたものである。両側テレセントリック
な投影レンズPLでは、このように反射像IMxは自身
の源である発光マークISx上に投射される。そして基
準板FMがデフォーカスしていると、反射像IMxは、
マークISxの形状寸法よりも大きくなり、かつ単位面
積あたりの照度も低下する。
The illumination condition of the reference plate FM by the objective lens 40 is matched as much as possible with the illumination condition of the projection lens PL at the time of pattern projection. That is, the numerical aperture (NA) of the illumination light on the image side of the projection lens PL and the numerical aperture (NA) of the illumination light from the objective lens 40 to the reference plate FM are substantially matched. Now, with such a configuration, the illumination light I
When E is introduced into the optical fiber 41, the image light fluxes propagating to the projection lens PL are generated from the marks ISx, ISy, ISa on the reference plate FM. In FIG. 1, the Z stage 2
0 is the best image plane (reticle conjugate plane) F of the projection lens PL
It is assumed that the reference plate FM is set slightly downward from o. At this time, the image light flux L1 generated from one point on the reference plate FM passes through the center of the pupil plane EP of the projection lens PL, is condensed within a plane Fr slightly displaced downward from the pattern surface of the reticle R, and then diverges. After being reflected by the pattern surface of the reticle R, the original optical path is returned. Where surface Fr
Are in a common position with the reference plate FM with respect to the projection lens PL. If the projection lens PL is a telecentric system on both sides, the emission marks ISx, ISy, ISa on the reference plate FM
The image light flux from is normally reflected on the lower surface (pattern surface) of the reticle R and returns so as to be superimposed on the marks ISx, ISy, ISa again. However, as shown in FIG. 1, the reference plate FM
Is deviated from the image plane Fo, a blurred reflection image of each mark ISx, ISy, ISa is formed on the reference plane FM, and when the reference plate FM is coincident with the image plane Fo, Fr also matches the pattern surface of the reticle R,
On the reference plate FM, sharp reflection images of the marks ISx, ISy, ISa are formed so as to be superimposed on the respective marks. FIG. 3 schematically shows the relationship between the emission mark ISx and the reflected image IMx when the reference plate FM is defocused. In the projection lens PL that is telecentric on both sides, the reflected image IMx is thus projected on the light emission mark ISx that is its own source. When the reference plate FM is defocused, the reflected image IMx is
The size is larger than the shape size of the mark ISx, and the illuminance per unit area is also reduced.

【0015】そこで基準板FM上にできる反射像のう
ち、元のマークISx、ISy、ISaで遮光されなか
った像部分の光束をミラーM1 、対物レンズ40を介し
て光ファイバー41で受光し、ビームスプリッタ42、
レンズ系44を介して光電センサー45で受光するよう
にする。光電センサ45の受光面は投影レンズPLの瞳
面(フーリエ変換面)EPとほぼ共役に配置される。
Then, of the reflected image formed on the reference plate FM, the light flux of the image portion which is not shielded by the original marks ISx, ISy, ISa is received by the optical fiber 41 via the mirror M 1 and the objective lens 40, and the beam Splitter 42,
The photoelectric sensor 45 receives light through the lens system 44. The light receiving surface of the photoelectric sensor 45 is arranged substantially conjugate with the pupil surface (Fourier transform surface) EP of the projection lens PL.

【0016】先に従来技術で述べた種々の公知例では、
発光型マーク、受光型マーク、あるいは単なる反射型の
基準マークを投影レンズの像面側に配置し、XY平面内
でレチクルマークを光学的又は電気的に走査することで
コントラスト検出用の電気信号を得ていた。ところが、
図1の構成においては従来のようにXY平面内で基準板
FMを走査してコントラスト変化を表わす電気信号を得
る必要はなく、Zステージ20を上下方向(Z方向)に
移動させるだけでコントラスト信号を得ることができ
る。
In the various known examples described above in the prior art,
A light emitting type mark, a light receiving type mark, or a simple reflection type reference mark is arranged on the image plane side of the projection lens, and an electrical signal for contrast detection is generated by optically or electrically scanning the reticle mark in the XY plane. I was getting. However,
In the configuration of FIG. 1, it is not necessary to scan the reference plate FM in the XY plane to obtain an electric signal indicating a contrast change as in the conventional case, and the contrast signal can be obtained only by moving the Z stage 20 in the vertical direction (Z direction). Can be obtained.

【0017】図4は光電センサ45の出力信号KSの信
号レベル特性を表わし、横軸はZステージ20のZ方向
の位置、すなわち基準板FMの光軸AX方向の高さ位置
を表わす。この図4で図4(A)は発光マークISx、
ISy、ISaがレチクルRのパターン面内のクロム部
分に逆投影されたときの信号レベルを示し、図4(B)
はパターン面内のガラス部分(透明部分)に逆投影され
たときの信号レベルを示す。通常、レチクルのクロム部
分は0.3〜0.5μm程度の厚みでガラス(石英)板に蒸
着されており、クロム部分の反射率は当然のことながら
ガラス部分の反射率よりは格段に大きい。しかしなが
ら、ガラス部分での反射率は完全に零ということはない
ので、図4(B)のようにレベルとしてはかなり小さく
なるが、検出は可能である。また一般に実デバイス製造
用のレチクルは、パターン密度が高いために、発光マー
クISx、ISy、ISaの全ての逆投影像がレチクル
パターン中のガラス部分(透明部分)に同時にかかる確
率は極めて少ないと考えられる。
FIG. 4 shows the signal level characteristic of the output signal KS of the photoelectric sensor 45, and the horizontal axis shows the position of the Z stage 20 in the Z direction, that is, the height position of the reference plate FM in the optical axis AX direction. In FIG. 4, FIG. 4A shows the emission mark ISx,
FIG. 4B shows the signal levels when ISy and ISa are back projected onto the chrome portion in the pattern surface of the reticle R.
Indicates the signal level when back projected onto the glass portion (transparent portion) in the pattern surface. Usually, the chrome portion of the reticle is vapor-deposited on a glass (quartz) plate with a thickness of about 0.3 to 0.5 μm, and the reflectance of the chrome portion is naturally much higher than that of the glass portion. However, since the reflectance at the glass portion is not completely zero, the level is considerably small as shown in FIG. 4B, but detection is possible. Generally, since the reticle for manufacturing an actual device has a high pattern density, it is considered that the probability that all the back projected images of the emission marks ISx, ISy, ISa are simultaneously applied to the glass part (transparent part) in the reticle pattern is extremely small. To be

【0018】いずれの場合にしろ、基準板FMの表面が
最良結像面Foを横切るように光軸方向に移動される
と、Z方向の位置Zoで信号レベルが極大値となる。従
って、Zステージ20のZ方向位置と出力信号KSとを
同時に計測し、信号レベルが極大となったときのZ方向
位置を検出することで、最良結像面Foの位置が求ま
り、しかもこの検出方式ではレチクルR内の任意の位置
で結像面Foの検出が可能となる。すなわち、従来技術
のようにレチクルR内の特定位置に形成されたパターン
(マーク)を使う必要がなく、レチクルRが投影レンズ
PLの物体側にセットされてさえいれば、いつでも投影
視野内の任意の位置で絶対フォーカス位置(最良結像面
Fo)が計測できる。また先に述べたようにレチクルR
のクロム層は0.3〜0.5μm厚であり、この厚みによっ
て生じる最良結像面Foの検出誤差は、投影レンズPL
の投影倍率を1/5縮小とすると、(0.3〜0.5)×
(1/5)2 =0.012〜0.02μmとなり、これはほ
とんど無視できる値である。
In any case, when the surface of the reference plate FM is moved in the optical axis direction so as to traverse the best image plane Fo, the signal level becomes the maximum value at the position Zo in the Z direction. Therefore, by measuring the Z direction position of the Z stage 20 and the output signal KS at the same time and detecting the Z direction position when the signal level becomes maximum, the position of the best imaging plane Fo can be obtained, and this detection is performed. In the method, the image plane Fo can be detected at any position in the reticle R. That is, it is not necessary to use a pattern (mark) formed at a specific position in the reticle R as in the conventional technique, and as long as the reticle R is set on the object side of the projection lens PL, it is always possible to select an arbitrary position in the projection field of view. The absolute focus position (best imaging plane Fo) can be measured at the position. Also, as mentioned above, the reticle R
Has a thickness of 0.3 to 0.5 μm, and the detection error of the best imaging plane Fo caused by this thickness is caused by the projection lens PL.
If the projection magnification of is reduced to 1/5, (0.3 to 0.5) ×
(1/5) 2 = 0.012 to 0.02 μm, which is almost negligible.

【0019】次に図5を参照して斜入射光式のAF系に
ついて説明するが、ここでは多点AFを採用するものと
する。多点AFとは投影レンズPLの投影視野内の複数
ケ所に、ウェハWの光軸方向の位置ずれ(いわゆる焦点
ずれ)を計測する測定点を設けたものである。図5にお
いて、ウェハWのレジストに対して非感光性の照明光I
Lはスリット板1を照明する。そしてスリット板1のス
リットを通った光は、レンズ系2、ミラー3、絞り4、
投光用対物レンズ6、及びミラー6を介してウェハWを
斜めに照射する。このとき、ウェハWの表面が最良結像
面Foにあると、スリット板1のスリットの像がレンズ
系2、対物レンズ5によってウェハWの表面に結像され
る。また対物レンズ5の光軸とウェハ表面との角度は5
〜12度位に設定され、スリット板1のスリット像の中
心は、投影レンズPLの光軸AXがウェハWと交差する
点に位置する。
Next, an oblique incident light type AF system will be described with reference to FIG. 5, but here, multipoint AF is adopted. The multi-point AF is one in which measurement points for measuring the positional deviation of the wafer W in the optical axis direction (so-called focal point deviation) are provided at a plurality of positions within the projection visual field of the projection lens PL. In FIG. 5, the illumination light I, which is non-photosensitive to the resist on the wafer W, is used.
L illuminates the slit plate 1. The light that has passed through the slits of the slit plate 1 has a lens system 2, a mirror 3, a diaphragm 4,
The wafer W is obliquely irradiated via the projection objective lens 6 and the mirror 6. At this time, when the surface of the wafer W is on the best imaging plane Fo, the image of the slit of the slit plate 1 is imaged on the surface of the wafer W by the lens system 2 and the objective lens 5. The angle between the optical axis of the objective lens 5 and the wafer surface is 5
It is set to about -12 degrees, and the center of the slit image of the slit plate 1 is located at the point where the optical axis AX of the projection lens PL intersects the wafer W.

【0020】さてウェハWで反射したスリット像光束
は、ミラー7、受光用対物レンズ8、レンズ系9、振動
ミラー10、及び平行平面板(プレーンパラレル)12
を介して受光用スリット板14上に再結像される。振動
ミラー10は受光用スリット板14にできるスリット像
を、その長手方向と直交する方向に微小振動させるもの
であり、プレーンパラレル12はスリット板14上のス
リットと、ウェハWからの反射スリット像の振動中心と
の相対関係を、スリット長手方向と直交する方向にシフ
トさせるものである。そして振動ミラー10は、発振器
(OSC.)16からの駆動信号でドライブされるミラ
ー駆動部(M−DRV)11により振動される。
The slit image light flux reflected by the wafer W is reflected by the mirror 7, the objective lens 8 for receiving light, the lens system 9, the vibrating mirror 10, and the plane parallel plate 12.
An image is re-formed on the light-receiving slit plate 14 via. The vibrating mirror 10 microvibrates the slit image formed on the light-receiving slit plate 14 in the direction orthogonal to the longitudinal direction thereof, and the plane parallel 12 forms the slit on the slit plate 14 and the reflected slit image from the wafer W. The relative relationship with the vibration center is shifted in the direction orthogonal to the slit longitudinal direction. The vibrating mirror 10 is vibrated by a mirror drive unit (M-DRV) 11 driven by a drive signal from an oscillator (OSC.) 16.

【0021】こうして、スリット像が受光用スリット板
14上で振動すると、スリット板14のスリットを透過
した光束はアレイセンサー15で受光される。このアレ
イセンサー15はスリット板14のスリットの長手方向
を複数の微小領域に分割し、各微小領域毎に個別の光電
セルを配列したものであり、ここではシリコンフォトダ
イオード、又はフォトトランジスタのアレイセンサーを
使うものとする。そしてアレイセンサー15の各受光セ
ルからの信号はセレクター回路13を介してセレクト、
又はグループ化されて、同期検波回路(PSD)17に
入力する。このPSD17にはOSC.16からの駆動
信号と同じ位相の交流信号が入力し、この交流信号の位
相を基準として同期整流が行なわれる。このときPSD
17は、アレイセンサー15の中から選ばれた複数の受
光セルの各出力信号を個別に同期検波するために、複数
の検波回路を備え、その各検波出力信号FSは主制御ユ
ニット(MCU)30に出力される。検波出力信号FS
は、いわゆるSカーブ信号と呼ばれ、受光用スリット板
14のスリット中心とウェハWからの反射スリット像の
振動中心とが一致したときに零レベルとなり、ウェハW
がその状態から上方に変位しているときは正のレベル、
ウェハWが下方に変位しているときは負のレベルにな
る。したがって出力信号FSが零レベルになるウェハW
の高さ位置が合焦点として検出される。ただし、このよ
うな斜入射光方式では合焦点(出力信号FSが零レベ
ル)となったウェハWの高さ位置が、いつでも最良結像
面Foと必ず一致しているという保証はない。すなわち
斜入射光方式では、その系自体で決まる仮想的な基準面
を有し、その基準面にウェハ表面が一致したときにPS
D出力信号FSが零レベルになるのであって、基準面と
最良結像面Foとは装置製造時等に極力一致するように
設定されてはいるが、長期間に渡って一致しているとい
う保証はない。そこで図5中のプレーンパラレル12を
傾けることによって仮想的な基準面を光軸AX方向に変
位させることで、基準面と最良結像面Foとの一致(又
は位置関係の規定)をはかることができる。
When the slit image vibrates on the light-receiving slit plate 14 in this manner, the light flux transmitted through the slit of the slit plate 14 is received by the array sensor 15. The array sensor 15 is one in which the longitudinal direction of the slit of the slit plate 14 is divided into a plurality of minute regions, and individual photocells are arranged in each of the minute regions. Here, an array sensor of a silicon photodiode or a phototransistor is used. Shall be used. The signals from the respective light receiving cells of the array sensor 15 are selected via the selector circuit 13,
Alternatively, they are grouped and input to the synchronous detection circuit (PSD) 17. This PSD 17 has an OSC. An AC signal having the same phase as the drive signal from 16 is input, and synchronous rectification is performed with the phase of this AC signal as a reference. At this time PSD
Reference numeral 17 includes a plurality of detection circuits for individually synchronously detecting the respective output signals of the plurality of light receiving cells selected from the array sensor 15, and the respective detection output signals FS are provided in the main control unit (MCU) 30. Is output to. Detection output signal FS
Is a so-called S-curve signal, and becomes zero level when the slit center of the light-receiving slit plate 14 and the vibration center of the reflection slit image from the wafer W coincide with each other.
Is a positive level when is displaced upwards from that state,
It is at a negative level when the wafer W is displaced downward. Therefore, the wafer W whose output signal FS becomes zero level
The height position of is detected as the focal point. However, in such an oblique incident light method, there is no guarantee that the height position of the wafer W at the focused point (the output signal FS is at the zero level) always matches the best image plane Fo. That is, in the oblique incident light system, the system has a virtual reference plane determined by the system itself, and when the wafer surface matches the reference plane, PS
Since the D output signal FS becomes zero level, the reference surface and the best image forming surface Fo are set so as to match as much as possible at the time of manufacturing the device, but they match each other for a long period of time. There is no guarantee. Therefore, by tilting the plane parallel 12 in FIG. 5 to displace the virtual reference plane in the optical axis AX direction, the reference plane and the best image formation plane Fo can be matched (or the positional relationship can be defined). it can.

【0022】また図5においてMCU30は光電センサ
ー45からの出力信号KSを入力して、斜入射光式の多
点AF系をキャリブレーションする機能、プレーンパラ
レル12の傾きを設定する機能、多点AF系の各出力信
号FSに基づいて、Zステージ20の駆動用モータ19
をドライブする回路(Z−DRV)18へ指令信号DS
を出力する機能、及びXYステージ21を駆動する駆動
部(モータとその制御回路とを含む)22へ指令を出力
する機能等を備えている。
In FIG. 5, the MCU 30 inputs the output signal KS from the photoelectric sensor 45 to calibrate the oblique incident light type multipoint AF system, the function to set the inclination of the plane parallel 12, and the multipoint AF. Based on each output signal FS of the system, the motor 19 for driving the Z stage 20
Signal DS to the circuit (Z-DRV) 18 that drives the
And a function of outputting a command to a drive unit (including a motor and its control circuit) 22 that drives the XY stage 21.

【0023】図6は投影レンズPLの投影視野Ifと、
AF系の投光スリット像STとの位置関係をウェハ面上
でみた図である。投影視野Ifは一般に円形であり、レ
チクルRのパターン領域PAはその円内に包含される矩
形をしている。スリット像STはXYステージ21の移
動座標軸X、Yの夫々に対して45°程度だけ傾けてウ
ェハ上に形成される。従って投光用対物レンズ5と受光
用対物レンズ8の両光軸AFxはウェハ面ではスリット
像STと直交した方向に延びている。さらにスリット像
STの中心は光軸AXとほぼ一致するように定められ
る。このような構成で、スリット像STはパターン領域
PAの投影領域内で出来るだけ長く延びるように設定さ
れる。一般にパターン領域PAが投影されるウェハ表面
上には、それと重ね合わせされるショット領域がすでに
形成されている。ショット領域内には、デバイス製造の
プロセスをへるたびに凹凸部分の変化が増大し、スリッ
ト像STの長手方向においても、大きな凹凸変化が存在
し得る。特に1つのショット領域内に複数のチップを配
置する場合、各チップを分離するためのスクライブライ
ンがショット領域内にX方向、又はY方向に延びて形成
されることになり、スクライブライン上の点とチップ上
の点とでは極端な場合、2μm以上の段差が生じること
もある。スリット像ST内のどの部分にスクライブライ
ンが位置するかは、設計上のショット配置やショット内
チップサイズ等によって予めわかるので、スリット像S
Tの長手方向のどの部分からの反射光をアレイセンサー
15上で選択すればよいかも自ずとわかる。
FIG. 6 shows the projection visual field If of the projection lens PL,
It is the figure which looked at the positional relationship with the projection slit image ST of AF system on the wafer surface. The projection field If is generally circular, and the pattern area PA of the reticle R is rectangular included in the circle. The slit image ST is formed on the wafer with an inclination of about 45 ° with respect to each of the moving coordinate axes X and Y of the XY stage 21. Therefore, both optical axes AFx of the light projecting objective lens 5 and the light receiving objective lens 8 extend in the direction orthogonal to the slit image ST on the wafer surface. Further, the center of the slit image ST is set so as to substantially coincide with the optical axis AX. With such a configuration, the slit image ST is set to extend as long as possible within the projection area of the pattern area PA. Generally, on the surface of the wafer onto which the pattern area PA is projected, a shot area to be superposed thereon is already formed. Within the shot region, the variation of the uneven portion increases every time the device manufacturing process progresses, and a large uneven change may exist also in the longitudinal direction of the slit image ST. Especially when a plurality of chips are arranged in one shot area, a scribe line for separating each chip is formed in the shot area so as to extend in the X direction or the Y direction. In the extreme case, a step difference of 2 μm or more may occur between the point on the chip and the point on the chip. Since which part in the slit image ST the scribe line is located in is known in advance from the design shot arrangement, the chip size in the shot, etc., the slit image S
It is naturally understood from which part of the longitudinal direction of T the reflected light should be selected on the array sensor 15.

【0024】図7は受光用スリット板14とアレイセン
サー15との具体的な構成の一例を示し、スリット板1
4はガラス基板上にクロム層(遮光)を全面に蒸着し、
その一部にエッチングにより透明スリットを形成したも
のである。このスリット板14は保持金物14Aに固定
され、この金物14Aはアレイセンサー15を保持する
セラミックス等のプリント基板15Aに固定される。こ
れによって、スリット板14のスリットはアレイセンサ
ー15の一次元の受光セルの配列と平行になって密着さ
れる。このようにスリット板14とアレイセンサー15
とは極力密着又は近接させた方がよいが、スリット板1
4とアレイセンサー15との間に結像レンズ系を設け、
スリット板14とアレイセンサー15とを光学的に共役
にしてもよい。尚、先の図6で示したスリット像STの
ウェハ上での長さは、投影視野Ifの直径によっても異
なるが、1/5縮小投影レンズで視野Ifの直径が32
mm前後である場合、その直径に対して1倍〜1/3倍程
度にするのが望ましい。
FIG. 7 shows an example of a concrete structure of the light-receiving slit plate 14 and the array sensor 15.
4 is a chrome layer (light shielding) deposited on the entire surface of the glass substrate,
A transparent slit is formed in a part of it by etching. The slit plate 14 is fixed to a holding metal piece 14A, and the metal piece 14A is fixed to a printed circuit board 15A such as ceramics holding the array sensor 15. As a result, the slits of the slit plate 14 are parallel to the one-dimensional array of the light receiving cells of the array sensor 15 and are in close contact therewith. Thus, the slit plate 14 and the array sensor 15
It is better to contact with or as close as possible to the slit plate 1
An imaging lens system is provided between 4 and the array sensor 15,
The slit plate 14 and the array sensor 15 may be optically conjugated. Although the length of the slit image ST shown in FIG. 6 on the wafer varies depending on the diameter of the projection visual field If, the diameter of the visual field If is 32 with the 1/5 reduction projection lens.
When it is around mm, it is desirable to make it about 1 to 1/3 times the diameter.

【0025】さて、図8はアレイセンサー15、セレク
ター13、PSD17及びMCU30の具体的な処理回
路の一例を示し、ここではアレイセンサー15内の受光
セルを3つのグループGa、Gb、Gcに分け、各グル
ープ内で受光セルの選択、統合を行なうものとする。グ
ループGbは、スリット像STの中央部を検出するもの
で、グループGa、Gcはそれぞれスリット像STの両
端側を検出するものである。まず、グループGa内には
アレイセンサー15内の複数個の受光セルが含まれてい
るので、セレクター13Aによってその受光セルのうち
少なくとも1つを選択してその出力信号をPSD17A
へ出力する。尚、セレクター13Aは、グループGa内
の受光セルのうち任意の1つを選んでその出力信号をP
SD17Aへ送る機能の他に、グループGa内の隣接す
る2つ、又は3つの受光セルを任意に選び、それらの出
力信号を加算した信号をPSD17Aへ送る機能も備え
ている。また、グループGb、Gc中の各受光セルから
の出力信号も、同様にしてセレクター13B、13Cで
処理され、選択された信号がPSD17B、17Cへ送
られる。PSD17A、17B、17CはそれぞれOS
C.16からの基本波交流信号を入力して検波出力FS
a、FSb、FScを出力する。これらの検波出力FS
a、FSb、FScはMCU30内のアナログ−デジタ
ル変換器(ADC)30Aでそれぞれデジタルに変換さ
れ、補正演算部30Bへ送られる。補正演算部30Bは
3つの検波出力の値、すなわち3点でのフォーカスずれ
量に基づいて、Zステージ20のZ方向の目標とすべき
位置に対応した値を算出して、その値を、偏差検出回路
30Cに出力する。この検出回路30CはADC30A
からの検波出力値との差を指令信号DSとしてZ−DR
V18へ出力する。このとき、補正演算部30Bは、記
憶部30Dに予め記憶されている各検波出力FSa、F
Sb、FScの夫々に対するオフセット値を導入して各
種の演算を行なう。このオフセット値は、較正値決定部
30Eによって計測、算出されるものであり、決定部3
0Eは3つの検波出力FSa、FSb、FScと光電セ
ンサー45の出力信号KSとを入力して、多点AF系自
体の基準面とベストフォーカス面Foとの偏差を、検波
出力上の零レベルからの偏差電圧として求める。
FIG. 8 shows an example of a concrete processing circuit of the array sensor 15, the selector 13, the PSD 17, and the MCU 30. Here, the light receiving cells in the array sensor 15 are divided into three groups Ga, Gb, Gc, It is assumed that the light receiving cells are selected and integrated in each group. The group Gb is for detecting the central portion of the slit image ST, and the groups Ga and Gc are for detecting both end sides of the slit image ST. First, since a plurality of light receiving cells in the array sensor 15 are included in the group Ga, at least one of the light receiving cells is selected by the selector 13A and its output signal is output to the PSD 17A.
Output to. The selector 13A selects an arbitrary one of the light receiving cells in the group Ga and outputs its output signal to P
In addition to the function of sending to the SD17A, it also has a function of arbitrarily selecting two or three adjacent light receiving cells in the group Ga and sending a signal obtained by adding their output signals to the PSD17A. The output signals from the light receiving cells in the groups Gb and Gc are similarly processed by the selectors 13B and 13C, and the selected signals are sent to the PSDs 17B and 17C. PSD 17A, 17B, 17C are OS respectively
C. Detection output FS by inputting the fundamental wave AC signal from 16
It outputs a, FSb, and FSc. These detection outputs FS
Each of a, FSb, and FSc is converted into a digital signal by an analog-digital converter (ADC) 30A in the MCU 30, and sent to the correction calculation unit 30B. The correction calculator 30B calculates a value corresponding to the target position in the Z direction of the Z stage 20 based on the values of the three detection outputs, that is, the focus shift amounts at the three points, and calculates the value as the deviation. Output to the detection circuit 30C. This detection circuit 30C is an ADC 30A
Z-DR as the command signal DS with the difference from the detection output value from
Output to V18. At this time, the correction calculation unit 30B causes the detection outputs FSa, F stored in advance in the storage unit 30D.
Various calculations are performed by introducing offset values for Sb and FSc, respectively. This offset value is measured and calculated by the calibration value determination unit 30E, and the determination unit 3
0E inputs the three detection outputs FSa, FSb, FSc and the output signal KS of the photoelectric sensor 45, and calculates the deviation between the reference surface of the multipoint AF system itself and the best focus surface Fo from the zero level on the detection output. The deviation voltage is calculated as

【0026】尚、偏差検出回路30CはADC30Aか
らの3つの検波出力の値のうち、いずれか1つを選んで
演算部30Bからの目標値と比較するので、その差が零
又は所定値になるようなサーボ系が組まれる。また較正
値決定部30E内には、3つの検波出力の夫々のレベル
と信号KS(図4)のレベルとを同時にデジタルサンプ
リングするためのA−Dコンバータ、波形メモリ等も含
まれている。
Since the deviation detection circuit 30C selects any one of the three detection output values from the ADC 30A and compares it with the target value from the arithmetic unit 30B, the difference becomes zero or a predetermined value. A servo system like this is assembled. The calibration value determination unit 30E also includes an A-D converter, a waveform memory, etc. for simultaneously digitally sampling the respective levels of the three detection outputs and the level of the signal KS (FIG. 4).

【0027】ここで図9を参照して較正値決定部30E
の構成の具体例を説明する。まずTTL(スルーザレン
ズ)方式の絶対フォーカス検出系の光電センサー45か
らの出力信号KSは、アナログ−デジタル変換器(AD
C)300に入力し、その信号レベルに対応したデジタ
ル値に変換され、メモリ(RAM)301に記憶され
る。このRAM301のアドレス指定はカウンタ304
によって行なわれるが、カウンタ304のインクリメン
ト、及びADC300の変換タイミングはいずれもクロ
ックジェネレータ(CLK)303からのクロックパル
スに応答している。同様に3つの検波出力信号FSa、
FSb、FScは選択スイッチを介して、そのうち1つ
がADC305に入力され、変換されたデジタル値はカ
ウンタ307によってアドレス指定されるRAM306
に記憶される。従ってRAM301、306にはそれぞ
れ出力信号KSと1つの検波出力との各波形の時間的な
変化が取り込まれる。このRAM301、306内の波
形は演算処理部310でスムージング、極大値検出等の
処理データとして使われる。尚、演算処理部310内に
は、RAM301、306へ信号波形を取り込むため
に、Zステージ20の等速移動を指令するための信号を
Z−DRV18へ出力するとともに、多点AF系の各測
定点の位置に発光マークの中心を移動させるための信号
をXY−DRV22へ出力する。
Here, referring to FIG. 9, a calibration value determination unit 30E
A specific example of the configuration will be described. First, the output signal KS from the photoelectric sensor 45 of the absolute focus detection system of the TTL (through the lens) system is an analog-digital converter (AD).
C) Input to 300, converted into a digital value corresponding to the signal level, and stored in the memory (RAM) 301. This RAM 301 is addressed by the counter 304
The increment of the counter 304 and the conversion timing of the ADC 300 are both in response to the clock pulse from the clock generator (CLK) 303. Similarly, three detection output signals FSa,
One of FSb and FSc is input to the ADC 305 via the selection switch, and the converted digital value is addressed by the counter 307 RAM 306.
Memorized in. Therefore, the RAMs 301 and 306 respectively capture the temporal changes of the waveforms of the output signal KS and one detection output. The waveforms in the RAMs 301 and 306 are used by the arithmetic processing unit 310 as processing data such as smoothing and maximum value detection. In the arithmetic processing unit 310, a signal for instructing the Z stage 20 to move at a constant speed is output to the Z-DRV 18 in order to capture the signal waveforms in the RAMs 301 and 306, and each measurement of the multipoint AF system is performed. A signal for moving the center of the light emitting mark to the point position is output to the XY-DRV 22.

【0028】図10(A)は1つの検波出力信号の時間
変化特性を示し、Zステージ20をベストフォーカス面
を含む一定範囲内で等速移動させたときのRAM306
内の波形を表わし、図10(B)はそのときにRAM3
01内で得られる信号KSの波形を表わす。同期検波信
号は零点を中心にほぼ点対称な波形になるため、零点よ
りも小さな負レベルのデータについては、負レベルも考
慮してA−D変換される。
FIG. 10A shows the time change characteristic of one detection output signal, and RAM 306 when the Z stage 20 is moved at a constant speed within a certain range including the best focus plane.
FIG. 10B shows the waveform inside the RAM 3 at that time.
01 represents the waveform of the signal KS obtained in 01. Since the synchronous detection signal has a waveform that is substantially point-symmetric with respect to the zero point, negative level data smaller than the zero point is AD converted in consideration of the negative level.

【0029】さて、RAM301内には信号KSの極大
値波形が時間軸をアドレスとして記憶されているので、
演算処理部310は、図10(B)の波形を解析して極
大点が得られた時刻T1 を求める。この時刻T1 はRA
M301内の特定のアドレスポイントと一義的に対応し
ている。次に演算処理部310は、RAM306内の対
応するアドレスポイントを求め、そのアドレスポイント
に記憶されている検波出力信号のレベル値ΔFSを求め
る。このレベル値ΔFSは検波信号上の零点からのオフ
セット電圧であり、この図10(A)のような検波出力
を発生する多点AF系の測定点では、検波出力が+ΔF
Sになるように、その測定点でのウェハ表面をZ方向に
移動させると、ウェハ表面とベストフォーカス面Foと
が合致することになる。
Since the maximum value waveform of the signal KS is stored in the RAM 301 with the time axis as an address,
The arithmetic processing unit 310 analyzes the waveform of FIG. 10B to obtain the time T 1 when the maximum point is obtained. This time T 1 is RA
It uniquely corresponds to a specific address point in M301. Next, the arithmetic processing unit 310 obtains the corresponding address point in the RAM 306, and obtains the level value ΔFS of the detection output signal stored at that address point. This level value ΔFS is an offset voltage from the zero point on the detection signal, and the detection output is + ΔF at the measurement point of the multipoint AF system that generates the detection output as shown in FIG. 10 (A).
When the wafer surface at the measurement point is moved in the Z direction so as to be S, the wafer surface and the best focus surface Fo coincide with each other.

【0030】ところで、図9の回路を使うときは、XY
ステージ21を移動させて、基準板FM上の発光マーク
の中心が多点AF系の各測定点のいずれか1つの位置に
くるように位置決めされる。その位置決めはそれ程厳密
である必要はなく、多点AF系の測定点と発光マーク群
の中心とが、X、Y方向に100μm前後ずれていても
よい。従って、多点AF系の測定点、すなわち図6に示
したスリット像ST内の点が決まったら、その点を中心
に±100μm程度の範囲で発光マーク群の位置をX、
Y方向にずらすとともにZ方向に振って、信号KSのピ
ークがある程度大きくなる座標位置を求めてもよい。こ
れは、確率的には極めて小さいが、発光マーク群の全て
がレチクルRの透明部に一致してしまう不都合(信号K
SのS/N比の低下)をなるべくさけるためである。た
だし、較正動作を高速に行なうときは、ことさら信号の
ピークが大きくなる座標位置をサーチしなくても、ほぼ
同等の精度でオフセット値ΔFSを求めることは可能で
ある。
By the way, when using the circuit of FIG.
The stage 21 is moved so that the center of the light emission mark on the reference plate FM is positioned at any one of the measurement points of the multipoint AF system. The positioning does not have to be so strict, and the measurement point of the multipoint AF system and the center of the light emitting mark group may be deviated by about 100 μm in the X and Y directions. Therefore, when the measurement point of the multi-point AF system, that is, the point in the slit image ST shown in FIG. 6 is determined, the position of the light emission mark group is set to X, within a range of about ± 100 μm around the point.
A coordinate position where the peak of the signal KS becomes large to some extent may be obtained by shifting in the Y direction and shaking in the Z direction. Although this is extremely small in probability, it is a disadvantage that the entire emission mark group coincides with the transparent portion of the reticle R (signal K).
This is to prevent the S / N ratio of S from decreasing as much as possible. However, when the calibration operation is performed at high speed, it is possible to obtain the offset value ΔFS with substantially the same accuracy without searching for the coordinate position where the peak of the signal is particularly large.

【0031】図11は、多点AF系の3つの測定点MP
a、MPb、MPcと発光マーク群の中心点の存在範囲
CAa、CAb、CAcとの関係を模式的に表わしたも
ので、X軸とY軸の交点には投影レンズPLの光軸AX
が通るものとする。各測定点MPa〜MPcはアレイセ
ンサー15上の受光セルの位置に対応したものである。
またPAはレチクルRのパターン領域を投影したときの
範囲、すなわちウェハ上の1つのショット領域の範囲を
示す。本実施例ではスリット像ST上の3点を測定点と
し、中央の測定点MPbはショット中心点近傍に設定さ
れ、他の測定点MPa、MPcはスリット像STの両端
近傍に設定されているものとする。さらに以下の説明を
簡単にするため、図11中のX軸、Y軸上にはスクライ
ブラインはなく、範囲PAが1チップ分であるものとす
る。
FIG. 11 shows three measurement points MP of the multipoint AF system.
a, MPb, MPc and the existing range CAa, CAb, CAc of the center point of the light emission mark group are schematically shown. The optical axis AX of the projection lens PL is located at the intersection of the X axis and the Y axis.
Shall pass. Each measurement point MPa to MPc corresponds to the position of the light receiving cell on the array sensor 15.
Further, PA indicates the range when the pattern area of the reticle R is projected, that is, the range of one shot area on the wafer. In the present embodiment, three points on the slit image ST are set as measurement points, the central measurement point MPb is set near the shot center point, and the other measurement points MPa and MPc are set near both ends of the slit image ST. And Further, in order to simplify the following description, it is assumed that there are no scribe lines on the X axis and the Y axis in FIG. 11 and the range PA is one chip.

【0032】そこで図11の3ケ所の測定点MPa〜M
Pcの夫々に発光マーク群の中心を位置決めしては、Z
ステージ20(基準板FM)をほぼ等速でZ方向に上か
ら下(又は下から上)へ一度だけ移動させ、図10で説
明したように、TTL方式の絶対フォーカス検出系と斜
入射光式の多点AF系とを同時に使って各測定点でのオ
フセット量ΔFSa、ΔFSb、ΔFScを個別に求
め、図8中の記憶部30Dに記憶する。尚、このキャリ
ブレーションのための動作の際は、基準板FMの表面が
斜入射光式の多点AF系で検出されるので、発光マーク
群ISx、ISy、ISa等が丁度スリット像ST上に
位置して各測定点での検波出力FSに影響が出るような
ときは、図11中の存在範囲CAa〜CAc内で発光マ
ーク群の位置をずらし、スリット像STが発光マーク群
からわずかにずれた基準板FMの反射面部分に投光され
るようにしてもよい。
Therefore, three measuring points MPa to M shown in FIG.
Aligning the centers of the emission marks with Pc
As shown in FIG. 10, the stage 20 (reference plate FM) is moved from top to bottom (or bottom to top) in the Z direction at a substantially constant speed only once, and the TTL absolute focus detection system and oblique incidence light system are used. The offset amounts ΔFSa, ΔFSb, and ΔFSc at each measurement point are individually obtained by simultaneously using the multipoint AF system of (1) and stored in the storage unit 30D in FIG. During the operation for this calibration, the surface of the reference plate FM is detected by the oblique incident light type multi-point AF system, so that the emission mark groups ISx, ISy, ISa, etc. are exactly on the slit image ST. When it is located and the detection output FS at each measurement point is affected, the position of the light emission mark group is shifted within the existing range CAa to CAc in FIG. 11, and the slit image ST is slightly displaced from the light emission mark group. The light may be projected onto the reflection surface portion of the reference plate FM.

【0033】さて、求められた各測定点でのオフセット
量ΔFSa、ΔFSb、ΔFSc(単位は電圧V)はい
ずれも多点AF系の3点の各々が合焦点(零点)として
いる光軸AX方向の高さ位置が、ベストフォーカス面F
o内の対応する点に対して一定の距離オフセットΔZ
a、ΔZb、ΔZcを持っていることを意味し、図10
(A)に示した検波出力信号の波形上の零点を含む直線
部分の傾きk(単位V/μm)がわかっていれば、次式
によってZ方向の距離としてのオフセットΔZa〜ΔZ
cが求まる。
The offset amounts ΔFSa, ΔFSb, and ΔFSc (unit: voltage V) at the respective measurement points thus obtained are all in the optical axis AX in which the three points of the multipoint AF system are the in-focus points (zero points). The height position of is the best focus plane F
a constant distance offset ΔZ with respect to the corresponding point in o
It means that it has a, ΔZb, and ΔZc.
If the slope k (unit V / μm) of the straight line portion including the zero point on the waveform of the detection output signal shown in (A) is known, the offsets ΔZa to ΔZ as the distance in the Z direction are calculated by the following equation.
c is obtained.

【0034】ΔZa=ΔFSa/k1 、ΔZb=ΔFS
b/k2 、ΔZc=ΔFSc/k3 ここでk1 、k2 、k3 は本来同一の値をとるが、厳密
には個々に異なるので、各測定点毎に予め求めておくの
が望ましい。図12はオフセット量ΔFSの出現の様子
を模式的に示す例であり、図12(A)は3点MPa、
MPb、MPcの夫々のオフセット量ΔFSa、ΔFS
b、ΔFScがともに正の値を取り、しかもスリット像
STの延びる方向にほぼ一定の傾斜が存在している場合
を示す。このようなオフセットの傾向を表わす要因とし
ては、様々のことが考えられるが、多点AF系側の問題
とレチクルR側の問題との2つに分けられる。まず多点
AF系側での問題点としては、投光用スリット板1から
のスリット像STが受光用スリット板14上に再結像し
たとき、スリット板14のスリットとの平行度がわずか
に狂っていること等が考えられる。またレチクルR側で
の問題点としては、少なくともスリット像STの長手方
向に関してレチクルパターン面が傾斜していること、あ
るいは投影レンズPL自体の像面傾斜が考えられる。
ΔZa = ΔFSa / k 1 , ΔZb = ΔFS
b / k 2 , ΔZc = ΔFSc / k 3 Here, k 1 , k 2 and k 3 originally have the same value, but strictly speaking, they are individually different, so it is desirable to obtain them in advance for each measurement point. . FIG. 12 is an example schematically showing how the offset amount ΔFS appears, and FIG. 12 (A) shows 3 points MPa,
Offset amounts ΔFSa and ΔFS of MPb and MPc, respectively
This shows a case where both b and ΔFSc have positive values and there is a substantially constant inclination in the direction in which the slit image ST extends. Various factors can be considered as the factors representing the tendency of the offset, but they are divided into two problems, a problem on the multipoint AF system side and a problem on the reticle R side. First, as a problem on the side of the multi-point AF system, when the slit image ST from the light-projecting slit plate 1 is re-imaged on the light-receiving slit plate 14, the parallelism with the slit of the slit plate 14 is slightly increased. It may be crazy. Further, the problem on the reticle R side is that the reticle pattern surface is inclined at least in the longitudinal direction of the slit image ST, or the image surface inclination of the projection lens PL itself is considered.

【0035】いずれにしろ、それら両者の問題点は複合
してまうので互いに独立に特定することは難しい。また
図12(B)は中央の測定点MPbのオフセット量ΔF
Sbが負値で両端の測定点MPa、MPcでのオフセッ
ト量ΔFSa、ΔFScがともに正値でほぼ同じ大きさ
の場合を示す。このような特性を取る要因としては、主
にレチクルR側の問題点が考えられ、レチクルパターン
面の湾曲と投影レンズPL自体の像面湾曲とが考えられ
る。ただし投影レンズPLの像面湾曲は装置製造時の検
査、調整によって十分に小さく押え込まれており、仮に
わずかに残留しているとしても、その像面湾曲の度合は
定量的に予め求められているので、その分を図12
(B)の特性から差し引いて考えれば、専らレチクルR
の湾曲が主要因になっているか否かがわかる。
In any case, since the problems of both of them are compounded, it is difficult to specify them independently of each other. Further, FIG. 12B shows the offset amount ΔF of the central measurement point MPb.
It shows a case where Sb is a negative value and offset amounts ΔFSa and ΔFSc at the measurement points MPa and MPc at both ends are positive values and have substantially the same magnitude. The main cause of such characteristics is the problem on the reticle R side, and the curvature of the reticle pattern surface and the curvature of field of the projection lens PL itself are considered. However, the curvature of field of the projection lens PL is suppressed sufficiently small by inspection and adjustment during manufacturing of the apparatus, and even if it remains slightly, the degree of curvature of field is quantitatively obtained in advance. Figure 12
If you deduct it from the characteristics of (B), you will get a reticle R exclusively.
It can be seen whether or not the curvature is the main factor.

【0036】さらに図12(C)は、図12(A)の傾
斜傾向と湾曲傾向とが複合したような場合を示す。そこ
で図12のような各測定点でのオフセットの傾向を考慮
した一連のキャリブレーション・シーケンスの具体例を
説明する。ただし、原則的には各測定点MPa〜MPc
で求めたオフセット量ΔFSa〜ΔFScは、その測定
点での較正値になるのであって、例えば測定点MPaで
ウェハWの表面を検出するときは、その検波出力信号F
SaがΔFSaになるようにZステージ20を駆動すれ
ば、測定点MPaにおいてウェハ表面とベストフォーカ
ス面Foとを一致させることができる。
Further, FIG. 12C shows a case where the inclination tendency and the bending tendency of FIG. 12A are combined. Therefore, a specific example of a series of calibration sequences in consideration of the tendency of offset at each measurement point as shown in FIG. 12 will be described. However, in principle, each measurement point MPa to MPc
Since the offset amounts ΔFSa to ΔFSc obtained in step 1 become calibration values at the measurement points, for example, when the surface of the wafer W is detected at the measurement points MPa, the detection output signal F
If the Z stage 20 is driven so that Sa becomes ΔFSa, the wafer surface and the best focus surface Fo can be matched at the measurement point MPa.

【0037】ところが実際のフォーカス合わせは、かな
らずしも1点のみで行なわれるとは限らず、面と面を考
慮して決めなければならないこともある。またこのこと
に加えて、投影レンズPLの焦点深度も考えておく必要
がある。図13はキャリブレーション・シーケンスのう
ちの測定動作のフローチャートを示し、ここでは多点A
F系の測定点を一般化してn個とし、図11に示した測
定点をMPi(ただしi=1〜n)、発光マーク群の中
心を位置決めすべき領域をCAi(ただしi=1〜
n)、各測定点での同期検波出力信号をFSi(i=1
〜n)、オフセット量をΔFSi(i=1〜n)とす
る。
However, the actual focusing is not always performed with only one point, and it may be necessary to determine it in consideration of the surfaces. In addition to this, it is necessary to consider the depth of focus of the projection lens PL. FIG. 13 shows a flowchart of the measurement operation in the calibration sequence, in which multipoint A
The F system measurement points are generalized to n points, the measurement points shown in FIG. 11 are MPi (where i = 1 to n), and the area where the center of the emission mark group is to be positioned is CAi (where i = 1 to 1).
n), the synchronous detection output signal at each measurement point is FSi (i = 1
˜n) and the offset amount is ΔFSi (i = 1 to n).

【0038】まずステップ100でi=1にセットし、
ステップ101でXYステージ21を移動させて領域C
Ai内に発光マーク群の中心を位置決めする。次にステ
ップ102で測定点MPiでの検波出力信号FSiに基
づいて、図9のRAM301、306に記憶すべき信号
波形の取り込み開始点近傍にZステージ20を位置決め
する。この場合、RAM301、306には図10のよ
うな波形を取り込む必要があるので、検波出力信号FS
iが図10(A)のように極大値、又は極小値の外側に
なるような位置にZステージ20が設定される。またこ
れを簡単に行なうためには、検波出力FSiの零点を含
む直線部分でフォーカスサーボ系を働かせ、直線部分の
外側ではサーボ系へのフィードバックを禁止するサーボ
イネーブル信号を作り、そのサーボイネーブル信号に基
づいてZステージ20を位置決めするとよい。
First, in step 100, i = 1 is set,
In step 101, the XY stage 21 is moved to move to the area C.
The center of the emission mark group is positioned within Ai. Next, at step 102, the Z stage 20 is positioned in the vicinity of the starting point of the signal waveform to be stored in the RAMs 301 and 306 of FIG. 9 based on the detection output signal FSi at the measurement point MPi. In this case, since it is necessary to load the waveforms shown in FIG. 10 into the RAMs 301 and 306, the detection output signal FS
The Z stage 20 is set at a position where i is outside the maximum value or the minimum value as shown in FIG. In order to do this easily, the focus servo system is operated in the straight line portion including the zero point of the detection output FSi, and the servo enable signal that prohibits the feedback to the servo system is made outside the straight line portion, and the servo enable signal is set to the servo enable signal. The Z stage 20 may be positioned based on this.

【0039】次にステップ103で発光マーク群を露光
光と同一波長の光で点灯させ、Zステージ20を一方向
にほぼ等速で移動させつつ、図9の回路中のRAM30
1、306の夫々に検波出力信号FSiと信号KSとの
各波形をデジタルサンプリングする。波形の取り込みが
終了したら、ステップ104でオフセット量ΔFSiを
算出して記憶部30Dへ記憶する。その後、ステップ1
05でi=nか否かを判定し、iがn番目に達していな
いときはステップ106でiを1だけ増加してステップ
101へ戻り、他の測定点について同様のシーケンスを
取り返す。またステップ105でi=nが真と判断され
ると、図14のシーケンスを実行する。尚、図13のシ
ーケンス中、ステップ102は必らずしも全ての測定点
に対して実行する必要はなく、例えばステップ101の
直前に多点AF系の視野If内の中心付近の測定点のみ
で1回だけ実行し、その時に記憶した波形取り込み開始
点(Zステージ20の高さ位置)を、他の測定点での計
測時に適用してもよい。
Next, in step 103, the light emitting mark group is turned on by the light having the same wavelength as the exposure light, and the Z stage 20 is moved in one direction at a substantially constant speed, while the RAM 30 in the circuit of FIG.
Waveforms of the detection output signal FSi and the signal KS are digitally sampled for each of 1 and 306. When the waveform acquisition is completed, the offset amount ΔFSi is calculated in step 104 and stored in the storage unit 30D. Then step 1
In 05, it is determined whether or not i = n. If i has not reached the n-th value, i is incremented by 1 in step 106, the process returns to step 101, and the same sequence is repeated for other measurement points. If i = n is determined to be true in step 105, the sequence of FIG. 14 is executed. Note that in the sequence of FIG. 13, step 102 does not necessarily have to be executed for all measurement points. For example, just before step 101, only measurement points near the center in the visual field If of the multipoint AF system are measured. Alternatively, the waveform acquisition start point (the height position of the Z stage 20) stored at that time may be applied at the time of measurement at another measurement point.

【0040】さて、図14は、多点AF系での独特なキ
ャリブレーション手法を示し、先の図12で説明した種
々の要因を加味してキャリブレーションを行なう例を示
したものである。まず、ステップ110で多点AF系の
複数の測定点の全体を考慮した平均化較正を行なうか否
かを判断する。この場合、各測定点毎のオフセット量Δ
FSiのみが求められればよいとき(例えば各測定点で
独立にフォーカスを合わせるピンポイントAFを前提と
するとき)は、一連のキャリブレーション処理は終了す
る。また平均化較正を行なうときは、次のステップ11
1で各オフセット量ΔFSiのレンジをチェックする。
そのチェックのアルゴリズムとしては、互いに隣り合う
2つの測定点でのオフセット量の差が極端に大きいか否
か、あるいは各測定点でのオフセット量の絶対値が検波
信号FSの直線範囲の上限又は下限に近いところにきて
いるか否か等が採用できる。
Now, FIG. 14 shows a unique calibration method in the multipoint AF system, and shows an example of performing the calibration in consideration of various factors described in FIG. 12 above. First, in step 110, it is determined whether or not the averaging calibration considering all the plurality of measurement points of the multipoint AF system is performed. In this case, the offset amount Δ at each measurement point
When only FSi needs to be obtained (for example, when it is assumed that the pinpoint AF is to focus independently at each measurement point), the series of calibration processes ends. When performing averaging calibration, the following step 11
At 1, the range of each offset amount ΔFSi is checked.
The algorithm for the check is whether the difference between the offset amounts at two measurement points adjacent to each other is extremely large, or the absolute value of the offset amount at each measurement point is the upper limit or the lower limit of the linear range of the detection signal FS. It is possible to adopt whether or not you are close to.

【0041】次のステップ112ではステップ111で
のチェックの結果、異常値になったオフセット量が存在
するか否かを判断し、異常値が存在する場合はステップ
113へ進む。この際、異常値となる測定点の数や、そ
の位置をどこまで許すかは、装着されているレチクルR
のパターンが重ね合わされるウェハW上のショット領域
内の表面構造に起因して決められる。
In the next step 112, as a result of the check in step 111, it is judged whether or not there is an offset amount that has become an abnormal value. If an abnormal value exists, the process proceeds to step 113. At this time, the number of measurement points that become an abnormal value and how far to allow the positions are determined by the reticle R that is mounted.
Pattern is determined due to the surface structure in the shot area on the wafer W on which the pattern of FIG.

【0042】さて、ステップ113では図13の計測動
作を再度行なうか否かが判断される。その再計測を行な
うか否かは、予め装置稼動条件のパラメータ設定時にオ
ペレータによりセットされている。そしてステップ11
3で再計測の実行(リトライ)が判断されると、次のス
テップ114で再計測の回数が予め設定された回数分だ
け実行したか否かが判断される。ステップ114で回数
オーバーではないと判断されると、先の図13中のステ
ップ100からのシーケンスが繰り返し実行される。ま
たステップ113で再計測を1度も実行しない旨の設定
が行なわれているときは、ステップ118へ進み、異常
値が存在する旨のエラー表示と警告とを発生し、一連の
シーケンスを終了する。
Now, in step 113, it is judged whether or not the measurement operation of FIG. 13 is to be performed again. Whether or not to perform the remeasurement is set in advance by the operator when setting the parameters of the device operating conditions. And step 11
When it is determined in 3 that re-measurement is to be performed (retry), it is determined in the next step 114 whether or not the number of re-measurements has been performed a preset number of times. If it is determined in step 114 that the number of times is not exceeded, the sequence from step 100 in FIG. 13 is repeatedly executed. If it is set in step 113 that the remeasurement is not executed even once, the process proceeds to step 118, an error display and warning indicating that an abnormal value exists is generated, and the series of sequences is ended. .

【0043】さらにステップ114で回数オーバーのと
きは、次のステップ115に進み、レチクルを再アライ
メントする旨の設定がなされているか否かを判断する。
先にも述べたように、各オフセット量ΔFSi毎に大き
なばらつきがあるとき、1つの要因としてレチクルRで
の問題があった。例えば、レチクルRをホルダー上に吸
着するときに、吸着面とレチクルRとの間に比較的大き
な異物等をはさみ込んでいる場合もある。あるいはその
吸着によってレチクルRがたわむ場合もある。そこでレ
チクルRをホルダー上から一度はずし、再度アライメン
トすることによって、レチクルRのパターン面の傾き、
たわみ等を所望のものに変化させるのである。
When the number of times is further exceeded in step 114, the process proceeds to the next step 115, and it is determined whether or not the setting for realigning the reticle is set.
As described above, when there is a large variation for each offset amount ΔFSi, there is a problem with the reticle R as one factor. For example, when the reticle R is sucked onto the holder, a relatively large foreign substance or the like may be sandwiched between the suction surface and the reticle R. Alternatively, the adsorption may cause the reticle R to bend. Therefore, once the reticle R is removed from the holder and realigned, the inclination of the pattern surface of the reticle R
The deflection is changed to the desired one.

【0044】そしてステップ115でレチクル再アライ
メントを実行すると判断されると、次のステップ116
でその回数が予め指定された数をオーバーしたか否かが
判断される。ここで、レチクル再アライメント回数が設
定回数をオーバーしたとき(ステップ116)、あるい
はレチクル再アライメント実行が設定されていないとき
(ステップ115)には、いずれもステップ118に進
んでエラー表示や警告を発生する。そしてステップ11
6で回数がオーバーしていないと判断されると、ステッ
プ117でレチクルRを再アライメント(ホルダーから
一度はずし、再度ホルダーに吸着してアライメント)し
た後、図13のステップ100へ進む。この際、ステッ
プ114で判断される再計測回数のカウンターは零にリ
セットされる。
When it is determined in step 115 that reticle realignment is to be performed, the next step 116
Then, it is determined whether or not the number of times exceeds the number designated in advance. Here, when the reticle realignment number exceeds the set number (step 116) or when the reticle realignment execution is not set (step 115), both proceeds to step 118 and an error display or warning is generated. To do. And step 11
If it is determined in 6 that the number of times has not exceeded, in step 117, the reticle R is realigned (remove the reticle R from the holder once, and again suck it to the holder to align it), and then proceed to step 100 in FIG. At this time, the counter for the number of remeasurements determined in step 114 is reset to zero.

【0045】一方、先のステップ112で異常値がない
と判断されると、ステップ120で各オフセット量ΔF
Siを加算平均した平均値ΔFAを算出し、ステップ1
21で平均値ΔFAを中心した各オフセット量ΔFSi
の分散(ΔFSiのΔFAからの偏差量)をチェック
し、分散が所定の値より大きいときはステップ122へ
進み、分散が小さいときはステップ130へ進む。
On the other hand, if it is determined in the previous step 112 that there is no abnormal value, each offset amount ΔF is determined in step 120.
Calculate the average value ΔFA by adding and averaging Si, and
Each offset amount ΔFSi centered on the average value ΔFA at 21
Is checked (the deviation amount of ΔFSi from ΔFA). If the variance is larger than a predetermined value, the process proceeds to step 122. If the variance is small, the process proceeds to step 130.

【0046】ここで平均値ΔFAと分散について図15
を参照して説明する。図15(A)は各測定点(ここで
は5点とした)でのオフセット量ΔFSiがいずれも正
値をとり、しかも一様に傾いた傾向をもつ場合を示す。
このときの平均値ΔFAは、一様な傾斜特性(破線)の
ほぼ中点に現われる。さらに分散に関してはその傾斜特
性の傾きに応じて、周辺側で大きくなったり小さくなっ
たりする。従って分散が小さいということは、多点AF
系自体の有する合焦基準面とベストフォーカス面Foと
の平行性が良好であることを意味し、多点AF系自体の
合焦基準面を平行にシフトさせるだけでベストフォーカ
ス面Foに近似できることになる。
FIG. 15 shows the average value ΔFA and the variance.
Will be described with reference to. FIG. 15A shows a case where the offset amount ΔFSi at each measurement point (here, 5 points) has a positive value and has a tendency to be uniformly inclined.
The average value ΔFA at this time appears at almost the midpoint of the uniform slope characteristic (broken line). Further, the dispersion increases or decreases on the peripheral side depending on the inclination of the inclination characteristic. Therefore, the small variance means that the multipoint AF
It means that the focusing reference plane of the system itself and the best focus surface Fo have good parallelism, and it can be approximated to the best focus plane Fo by simply shifting the focusing reference plane of the multipoint AF system itself in parallel. become.

【0047】また図15(B)は、像面湾曲、レチクル
たわみ等と相対傾斜とが複合した場合の特性であり、平
均値ΔFAは小さくなることがあるが、分散(ΔFSi
のΔFAからの偏差量)は総じて大きくなることがあ
る。もちろん湾曲の程度、相対傾斜の程度が小さければ
分散も小さくなる。そこでステップ121で分散がある
程度小さいと判断されたら、ステップ130で平均値Δ
FAがある程度大きいか否かを判断する。そして平均値
ΔFAが比較的大きいときは、ステップ131で図5に
示したプレーンパラレル(ハービング)12によるオフ
セット補正を行なうか否かが判断される。ハービング1
2は、その傾きを調整することによって、多点AF系自
体が有する合焦基準面(検波出力FSの零点で規定され
る面)を全体的にZ方向へ平行移動させることができ
る。このため、ステップ131でハービング補正を行な
うことが選ばれ、次のステップ132でハービング12
による補正を実行すると、例えば図15(A)に示した
平均値ΔFAを零にするようにオフセット量ΔFSiが
修正されることになる。すなわち、ステップ132で平
均値ΔFAに対応したZ方向の間隔ΔZf分だけハービ
ング12を傾けた後では、各測定点での真のオフセット
量ΔFSiはΔFSi=ΔFSi−ΔFAに修正された
ものとして扱うことができる。
FIG. 15B shows the characteristics when the field curvature, reticle deflection, etc., and the relative tilt are combined, and the average value ΔFA may be small, but the dispersion (ΔFSi
The deviation amount from ΔFA) may increase as a whole. Of course, the smaller the degree of bending and the degree of relative inclination, the smaller the dispersion. Therefore, if it is determined in step 121 that the variance is small to some extent, in step 130, the average value Δ
Judge whether FA is large to some extent. If the average value ΔFA is relatively large, it is determined in step 131 whether or not the offset correction by the plane parallel (harbing) 12 shown in FIG. Harving 1
In No. 2, the focusing reference plane (the plane defined by the zero point of the detection output FS) of the multipoint AF system itself can be translated in the Z direction as a whole by adjusting the inclination. Therefore, in step 131, it is selected to perform the harbing correction, and in the next step 132,
When the correction is performed, the offset amount ΔFSi is corrected so that the average value ΔFA shown in FIG. That is, after the harving 12 is tilted by the interval ΔZf in the Z direction corresponding to the average value ΔFA in step 132, the true offset amount ΔFSi at each measurement point is treated as corrected to ΔFSi = ΔFSi−ΔFA. You can

【0048】ただし、ハービング12による補正量は、
必らずしも平均値ΔFAに正確に一致させる必要はな
く、要はハービング12による補正量が正確に求まって
いればよい。次にステップ133で各測定点でのオフセ
ット量を再度計測するか否かが判断され、再計測すると
きは図13のステップ100へ進む。このステップ13
3での選択はオペレータによって予めセットされている
パラメータに従って実行される。
However, the correction amount by the harving 12 is
It is not always necessary to exactly match the average value ΔFA, and the point is that the correction amount by the harving 12 should be accurately obtained. Next, at step 133, it is judged whether or not the offset amount at each measurement point is to be measured again, and when re-measured, the routine proceeds to step 100 in FIG. This step 13
The selection in 3 is performed according to the parameters preset by the operator.

【0049】そしてステップ133で再計測不要(ハー
ビングによる補正量が正確に求まる場合等)と判断され
たら、次のステップ134で各オフセット量ΔFSiを
ハービング補正量(ΔFA’とする)分だけ計算上で修
正して記憶する。すなわちΔFSi=ΔFSi−ΔF
A’の計算を行なう。以上により、ステップ130で平
均値ΔFAが大きいときの処理が終了し、次のステップ
122に進む。このステップ122は、先のステップ1
21で分散が大きいと判断されたとき、又はステップ1
30で平均値ΔFAが小さいと判断されたときの飛び先
にもなっている。
When it is determined in step 133 that re-measurement is not necessary (when the correction amount due to harving is accurately obtained, etc.), each offset amount ΔFSi is calculated by the harving correction amount (denoted as ΔFA ′) in the next step 134. Correct and memorize. That is, ΔFSi = ΔFSi−ΔF
Calculate A '. As described above, the process when the average value ΔFA is large is completed in step 130, and the process proceeds to the next step 122. This step 122 is the same as the previous step 1.
When it is determined that the variance is large in Step 21, or Step 1
It is also a jump destination when it is determined that the average value ΔFA is small in 30.

【0050】ステップ122では求められた各オフセッ
ト量ΔFSiを使って、最小2乗法により近似平面(又
は近似直線)を特定する。この近似平面(又は直線)
は、図15(A)のように一様な傾斜特性をもつオフセ
ット量ΔFSiのもとでは、その傾斜特性(破線)が近
似平面となり、図15(B)のような湾曲した特性(破
線)をもつオフセット量ΔFSiのとでは図15(B)
中の傾斜線Qのような近似平面(又は直線)になる。
In step 122, an approximate plane (or an approximate straight line) is specified by the least square method using each offset amount ΔFSi thus obtained. This approximate plane (or straight line)
15A, under the offset amount ΔFSi having the uniform inclination characteristic as shown in FIG. 15A, the inclination characteristic (broken line) becomes an approximate plane, and the curved characteristic (broken line) as shown in FIG. 15B. With an offset amount ΔFSi having
It becomes an approximate plane (or a straight line) like the inclined line Q in the inside.

【0051】次にステップ123において、近似平面の
傾き量、すなわち図15(B)の線Qの零レベルに対す
る傾き量を求め、次のステップ124においてその傾き
量が許容値以上か否かが判断される。その傾き量は、多
点AF系の各測定点でのオフセット量ΔFSiに対して
どこでも最も偏差が少なくなるように定めた近似平面と
ベストフォーカス面Foとの相対傾斜である。この傾斜
が大きいと、投影レンズPLの焦点深度とショット領域
の寸法との関係で、ショット領域内の一部分でピントず
れを起す可能性、すなわちショット内フォーカスエラー
を起す可能性がある。従って、近似平面の傾きが極端に
大きいときは、測定時、あるいはレチクルR側に何らか
の問題があると判断して、先に説明したステップ113
〜118を実行する。
Next, in step 123, the amount of inclination of the approximate plane, that is, the amount of inclination of the line Q in FIG. 15B with respect to the zero level is obtained, and in the next step 124, it is judged whether or not the amount of inclination is greater than or equal to the allowable value. To be done. The tilt amount is the relative tilt between the approximate plane and the best focus surface Fo that are determined so that the deviation is smallest everywhere with respect to the offset amount ΔFSi at each measurement point of the multipoint AF system. If this inclination is large, there is a possibility that a part of the shot area may be out of focus due to the relationship between the depth of focus of the projection lens PL and the size of the shot area, that is, an intra-shot focus error may occur. Therefore, when the inclination of the approximate plane is extremely large, it is determined that there is some problem at the time of measurement or on the reticle R side, and step 113 described above is used.
~ 118 are executed.

【0052】またステップ124で近似平面の傾きが許
容値内であると判断されると、最後のステップ125を
実行する。このステップ125では、近似平面を新たな
基準として、各測定点でのオフセット量ΔFSiをΔF
Jiに修正計算する。具体的には、例えば図15(B)
においてオフセット量がΔFS3 の測定点に対しては、
近似平面上の対応する点のオフセット量ΔFJ3 に置き
かえてやるのである。このようにすると、以後各測定点
で得られる検波出力信号FSiがそれぞれオフセット量
ΔFJiになるようにZステージ20を上下動させると
ともに傾斜させることで、ショット領域内の全面で良好
なピント合わせが達成されることになる。そのために
は、Zステージ20にレベリング機構をもたせ、ウェハ
W全体を近似平面の傾き分だけ同一方向に傾けておくの
が望しい。
When it is determined in step 124 that the inclination of the approximate plane is within the allowable value, the final step 125 is executed. In this step 125, the offset amount ΔFSi at each measurement point is set to ΔF using the approximation plane as a new reference.
Calculate the correction to Ji. Specifically, for example, FIG. 15 (B)
At the measurement point where the offset amount is ΔFS 3 ,
The offset amount ΔFJ 3 of the corresponding point on the approximate plane is replaced. In this way, the Z stage 20 is moved up and down and tilted so that the detection output signal FSi obtained at each measurement point will have the offset amount ΔFJi, so that good focusing is achieved on the entire surface within the shot area. Will be done. For that purpose, it is desirable that the Z stage 20 is provided with a leveling mechanism and the entire wafer W is tilted in the same direction by the tilt of the approximate plane.

【0053】以上により、一連のキャリブレーション動
作が終了するが、図13、図14のシーケンスは、原則
としてレチクル変換を行なってレチクルアライメントが
完了した時点に一度実行すれば十分であるが、長時間同
じレチクルを使う露光処理においては、多点AF系のわ
ずかなドリフト、装置内の温度変化、投影レンズPL内
の圧力制御による焦点位置補正時の誤差等によって、当
初のオフセット量ΔFSi、又はΔFJiが狂ったもの
になることもある。そのためウェハ露光処理中のロット
(通常25枚)毎に図13、14のシーケンスを実行す
るようにしてもよい。
Although a series of calibration operations are completed as described above, it is sufficient in principle to execute the sequence of FIGS. 13 and 14 once when reticle conversion is performed and reticle alignment is completed. In the exposure process using the same reticle, the initial offset amount ΔFSi or ΔFJi may be changed due to a slight drift of the multi-point AF system, a temperature change in the apparatus, an error in focus position correction due to pressure control in the projection lens PL, and the like. It can be crazy. Therefore, the sequences of FIGS. 13 and 14 may be executed for each lot (usually 25) during the wafer exposure process.

【0054】さらに本実施例では像面傾斜のような傾向
が現われた場合は、ステップ115、116、117に
よってレチクルの再アライメントを実行したが、他の方
法としてはレチクルRのホルダーを傾けることも可能で
ある。この場合、ベストフォーカス面Foと多点AF系
の合焦基準面(又は近似平面)とは平行にセットされ得
るが、ウェハW上に投影されたパターン領域の像には台
形歪み、又はひし形歪み等が発生することもある。そこ
で投影レンズPL内のレチクル側に近い光学レンズの何
枚かを光軸AXと垂直な面から微少量だけ傾けることで
上記歪みを低減させることもできる。
Further, in the present embodiment, when the tendency like the image plane inclination appears, the reticle realignment is executed in steps 115, 116 and 117. However, as another method, the holder of the reticle R may be inclined. It is possible. In this case, the best focus plane Fo and the focusing reference plane (or approximate plane) of the multi-point AF system can be set parallel to each other, but the image of the pattern area projected on the wafer W is trapezoidal distortion or rhombus distortion. Etc. may occur. Therefore, the distortion can be reduced by inclining some of the optical lenses near the reticle side in the projection lens PL from the plane perpendicular to the optical axis AX by a small amount.

【0055】また像面傾斜のような傾向は、多点AF系
の反射スリット像STと受光用スリット板14とのスリ
ット平行度によっても現われるので、例えば図15
(A)のような傾斜傾向が強く発生し、レチクルの再ア
ライメントによっても変化しないときは、投光用スリッ
ト板1、又は受光用スリット板14を傾斜傾向に応じて
微少量だけ相対的に自動回転させて、スリット平行度を
調整するようにしてもよい。
Further, a tendency such as image plane inclination appears also due to the slit parallelism between the reflection slit image ST of the multipoint AF system and the light-receiving slit plate 14, so that, for example, FIG.
When the inclination tendency as shown in (A) is strongly generated and does not change even by realignment of the reticle, the slit plate 1 for light projection or the slit plate 14 for light reception is relatively automatically moved by a slight amount according to the inclination tendency. The slit parallelism may be adjusted by rotating the slit.

【0056】ところで先の図6、図11に示したスリッ
ト像STの投光方式では、X−Y座標軸に対して45°
だけ傾いたものであったので、多点AF系としては面を
特定する能力に欠ける。そこでもう1組の多点AF系を
X、Y軸方向に対して135°方向に配置し、図16の
ようなスリット像ST’を同時に投射するとよい。この
ようにするとパターン領域PA(ウェハ上のショット領
域)内の4隅付近、中心等を含め、9点の測定点(図1
6中の丸印)が設定可能となる。そのためには2組のア
レイセンサー上の夫々で5点を選択し、計10個(又は
9個)の同期検波回路が必要となる。
By the way, in the projection method of the slit image ST shown in FIGS. 6 and 11, the angle is 45 ° with respect to the XY coordinate axes.
However, the multi-point AF system lacks the ability to specify a surface. Therefore, another set of multipoint AF systems may be arranged in the 135 ° direction with respect to the X and Y axis directions, and the slit image ST ′ as shown in FIG. 16 may be projected at the same time. In this way, nine measurement points (see FIG. 1) are included in the vicinity of the four corners in the pattern area PA (shot area on the wafer) and the center.
The circles in 6) can be set. For that purpose, 5 points are selected on each of the two sets of array sensors, and a total of 10 (or 9) synchronous detection circuits are required.

【0057】また多点AF系は、投影視野If内の予め
定められた複数の測定点に個別に微小スリット像、又は
スポット像を斜めに投光し、各測定点からの反射スリッ
ト(スポット)像を2次元の撮像素子、例えばCCDで
一括に受光し、受光した複数個の像の夫々のCCD上で
の基準画素位置からのずれ量で焦点ずれを求める方式で
も本発明と同様の効果が得られる。さらに従来技術で述
べたように、投影レンズのみを介してウェハ上の4点に
スポット光を投射する方式の多点AF系でも同様に適用
できる。
Further, the multipoint AF system projects a minute slit image or a spot image obliquely onto a plurality of predetermined measurement points in the projection visual field If, and reflects slits (spots) from the respective measurement points. The same effect as that of the present invention can be obtained by a method in which an image is collectively received by a two-dimensional image pickup device, for example, a CCD, and a focus shift is obtained by a shift amount of a plurality of received images from a reference pixel position on each CCD. can get. Further, as described in the prior art, it can be similarly applied to a multi-point AF system of a system in which spot light is projected onto four points on a wafer through only a projection lens.

【0058】以上、図13、図14では主にキャリブレ
ーションについてのシーケンスを説明したが、さらにキ
ャリブレーションされた後の多点AF系の運用方法のい
くつかを説明する。まず第1に、多点AF系のn個の測
定点での各オフセット量ΔFSiが求まった段階で、そ
れらのオフセット量ΔFSiを用いて図14中のステッ
プ122、123を実行して、多点AF系が有する平均
的な基準合焦面とベストフォーカス面との相対的な傾斜
量と傾き方向とを算出する。先にも述べたように、ここ
で求められる相対的な傾斜はベストフォーカス面を基準
とした相対値であるから、その相対傾斜が零になったと
いうことは、多点AF系の各測定点での基準合焦位置
(検波信号の零点が得られるZ位置)を結んで作られる
仮想的な面(すなわち基準合焦面)は、投影視野内のど
の点でも、ほぼ一定のオフセット量でベストフォーカス
面と平行になったことを意味する。ただし、各測定点で
のオフセット量ΔFSiをほぼ一定にするように装置を
再調整することは実際上は困難なので、n個のオフセッ
ト量ΔFSiで決まる平均的な面が傾斜しているとき
は、多点AF系の運用時にウェハWを全体的にその傾斜
に合うように傾けること、すなわちウェハグローバルレ
ベルによって対処するようにしておくとよい。
Although the sequence for calibration has been mainly described with reference to FIGS. 13 and 14, some methods of operating the multipoint AF system after further calibration will be described. First, when the offset amounts ΔFSi at n measurement points of the multipoint AF system are obtained, the offset amounts ΔFSi are used to execute steps 122 and 123 in FIG. The relative tilt amount and tilt direction between the average reference focus surface and the best focus surface of the AF system are calculated. As described above, the relative tilt obtained here is a relative value with respect to the best focus surface, so the fact that the relative tilt becomes zero means that the measurement points of the multipoint AF system are different. The virtual surface (that is, the reference focusing surface) formed by connecting the reference focusing positions (Z position where the zero point of the detection signal is obtained) in (1) is best with almost constant offset amount at any point in the projection visual field. It means that it became parallel to the focus plane. However, since it is practically difficult to readjust the device so that the offset amount ΔFSi at each measurement point is substantially constant, when the average surface determined by the n offset amounts ΔFSi is inclined, When operating the multi-point AF system, it is preferable to tilt the wafer W so as to entirely match the tilt, that is, deal with the wafer global level.

【0059】そのためには、例えばオフセット特性が図
15(A)のような場合にあっては、その特性の傾き
(破線)と同じ量で、同じ方向にウェハホルダーをレベ
リング機構によって予め傾けておく。このようにする
と、図15(A)のようなオフセット特性の場合、中央
の測定点でオフセット量がΔFS3 になるようにウェハ
WをZ方向に位置決めすると、他の測定点での各オフセ
ット量は、予め記憶された値ΔFS1 、ΔFS2 、ΔF
4 、ΔFS5 の夫々に近似したものとなる。そのため
その直後(又は同時)にウェハホルダーをレベリングさ
せる際、そのレベリングの駆動量は極めて少なくなるの
でステップアンドリピート方式、又はステップアンドス
キャン方式でレチクルのパターンをウェハ上に露光する
ときのスループットが向上するといった利用がある。
To this end, for example, when the offset characteristic is as shown in FIG. 15A, the wafer holder is previously tilted in the same direction by the same amount as the tilt (broken line) of the characteristic by the leveling mechanism. . With this arrangement, in the case of the offset characteristic as shown in FIG. 15A, when the wafer W is positioned in the Z direction so that the offset amount is ΔFS 3 at the central measurement point, the offset amounts at other measurement points are set. Is the values ΔFS 1 , ΔFS 2 , ΔF stored in advance.
It is close to S 4 and ΔFS 5 , respectively. Therefore, when leveling the wafer holder immediately after (or at the same time), the leveling drive amount is extremely small, so the throughput when exposing the reticle pattern on the wafer by the step-and-repeat method or the step-and-scan method is improved. There are uses such as doing.

【0060】また図15(B)のような湾曲を伴ったオ
フセット特性の場合でも、その近似平面を求め、その近
似平面の傾き(Q)と同じ量だけ予めウェハホルダーを
傾けておくとよい。このようにすると、ウェハ上のショ
ット領域を検出するとき、各測定値でのオフセット量
は、いずれも予め記憶されたオフセット量ΔFJiに近
い値になっており、レベリング機構の駆動量は極めて小
さなもので済むことになる。
Further, even in the case of the offset characteristic accompanied by the curvature as shown in FIG. 15B, it is preferable to find the approximate plane and tilt the wafer holder in advance by the same amount as the inclination (Q) of the approximate plane. With this configuration, when the shot area on the wafer is detected, the offset amount at each measurement value is close to the offset amount ΔFJi stored in advance, and the drive amount of the leveling mechanism is extremely small. Will be enough.

【0061】以上のように、キャリブレーション時に求
めたオフセット特性の傾斜に基づいて、ウェハホルダー
全体を予めレベリングさせておくと、ウェハW上の各シ
ョット領域毎の露光時に多点AF系の各測定点での検出
値に基づいてレベリングすべき量は、極めて少なくて済
むことになり、スループットの向上がはかれる。第2の
運用方法としては、各ショット領域毎にレベリング補正
を行なった後、そのショット領域内の特定の測定点のみ
の焦点検出信号(検波出力)に基づいて、ベストフォー
カス面をショット領域内の局所部分に合致させる方法、
いわゆるピンポイントAF法がある。図17はウェハW
上の1つのショット領域の表面の断面構造の一例を示
し、矢印は多点AF系の5つの測定点MPa〜MPeを
表わす。一般にプロセスが進んだウェハ上のショット領
域には、比較的大きな凹凸が生ずる。図17において領
域AS1 、AS3 は凸部となっている領域で、領域AS
2 は凹部となっている領域である。ここで領域AS2
にベストフォーカス面を合焦させて露光を行なうものと
すると、レベリング補正の後、測定点MPcで得られる
検波出力信号FS3 のみに基づいて焦点合わせ(Zステ
ージ微動)を行なう。多点AF系のオフセット特性が図
15(B)のようになっていたとき、レベリング補正に
よってショット領域の表面は図15(B)中の線Qと平
行になっている。先の実施例では直線Qを表わすオフセ
ット量ΔFJ1 〜ΔFJ5 によって焦点合わせを行なっ
たが、ここでは測定点MPcでの検波出力値がオフセッ
ト量ΔFS3 になるようにZステージを微動させること
になる。また測定点MPcのキャリブレーション時に算
出したオフセット量ΔFJ3 に相当する量だけ、ハービ
ング12を補正しておく場合は、測定点MPcでの検波
出力値が(ΔFS3 −ΔFJ3 )に等しくなるようにZ
ステージ20を微動させればよい。
As described above, if the entire wafer holder is pre-leveled based on the inclination of the offset characteristic obtained at the time of calibration, each measurement of the multipoint AF system at the time of exposure for each shot area on the wafer W is performed. The amount to be leveled based on the detection value at the point can be extremely small, and the throughput can be improved. As a second operation method, after performing leveling correction for each shot area, the best focus plane within the shot area is set based on the focus detection signal (detection output) only at a specific measurement point in that shot area. How to match local parts,
There is a so-called pinpoint AF method. FIG. 17 shows a wafer W
An example of the cross-sectional structure of the surface of one shot area above is shown, and the arrows represent the five measurement points MPa to MPe of the multipoint AF system. Generally, relatively large unevenness is generated in the shot area on the wafer where the process is advanced. In FIG. 17, areas AS 1 and AS 3 are convex areas, and
Reference numeral 2 is a recessed area. Here, assuming that the best focus surface is focused on the area AS 2 to perform exposure, after leveling correction, focusing (Z stage fine movement) is performed based only on the detection output signal FS 3 obtained at the measurement point MPc. To do. When the offset characteristic of the multipoint AF system is as shown in FIG. 15 (B), the surface of the shot area is parallel to the line Q in FIG. 15 (B) due to the leveling correction. In the previous embodiment, focusing was performed by the offset amounts ΔFJ 1 to ΔFJ 5 representing the straight line Q, but here, the Z stage is finely moved so that the detection output value at the measurement point MPc becomes the offset amount ΔFS 3. Become. Further, when the harving 12 is corrected by an amount corresponding to the offset amount ΔFJ 3 calculated during the calibration of the measurement point MPc, the detection output value at the measurement point MPc should be equal to (ΔFS 3 −ΔFJ 3 ). To Z
The stage 20 may be slightly moved.

【0062】このようにすると、図17中の領域AS2
に対してベストフォーカスが得られることになり、ショ
ット領域内の選ばれた局所部分の解像力を最大限に高め
ることができる。ところで、以上の各実施例では、一対
の発光マークISx、ISy等を多点AF系の各測定点
の近傍に順次移動させてから、各測定点のキャリブレー
ションを行なったが、図18に示すように、投影レンズ
PLの投影視野Ifをほぼ包含するような大きな基準板
FMがZステージ20上に配置できるときは、基準板F
M上に多点AF系の各測定点の位置に対応してn組の発
光マークを設けてもよい。ただしこの場合、投影レンズ
PLから射出してn組の発光マークを規定する各スリッ
トに戻ってくる光は、各組毎に個別に設けられた光ファ
イバー等でn個の光電センサーの夫々まで導く必要があ
る。
In this way, the area AS 2 in FIG.
Therefore, the best focus can be obtained, and the resolution of the selected local portion in the shot area can be maximized. By the way, in each of the above embodiments, the pair of emission marks ISx, ISy, etc. were sequentially moved to the vicinity of each measurement point of the multipoint AF system, and then each measurement point was calibrated. As described above, when the large reference plate FM that substantially covers the projection visual field If of the projection lens PL can be arranged on the Z stage 20, the reference plate F
On the M, n sets of light emitting marks may be provided corresponding to the positions of the respective measurement points of the multipoint AF system. However, in this case, the light emitted from the projection lens PL and returning to each slit defining the n sets of light emission marks must be guided to each of the n photoelectric sensors by an optical fiber or the like provided individually for each set. There is.

【0063】このように基準板FM上に、各測定点の位
置の夫々に対応して複数組の発光マークを設けると、キ
ャリブレーション動作は極めて簡素化され、基準板FM
の上下動は1回だけで済む。その代りに図9に示したA
DC305、RAM306、カウンタ307等はn組用
意しておく必要がある。尚、図18中で破線で示した小
さな円形は発光マークISx、ISyのスリットを裏側
から照明する領域を表わす。またこのように1つの大き
な基準板FM上の複数ケ所(図18では9ケ所)に発光
マーク群を配置してキャリブレーションを行なう場合、
基準板FMの取り付け誤差として基準板FMの表面と投
影レンズPLの光軸AXとの直交度が影響するように思
われるが、基準板FMのわずかな傾斜によって基準板F
Mの表面とベストフォーカス面とが相対的に傾いたとし
ても、それによる実質的な影響は皆無と言える。 以上
の本実施例によれば、TTL方式の絶対フォーカス検出
系によって、実際の露光に使用されるデバイス用マスク
と、投影光学系とを介して、露光光と同一、又は近傍の
波長の光を用いて投影視野内の任意の複数点で絶対的な
結像面位置を検出することができるので、感光基板の表
面の高さ位置を検出する斜入射方式の焦点検出系の測定
点でフォーカスキャリブレーションが可能となり、キャ
リブレーションの精度向上が期待できる。また斜入射方
式の焦点検出系が複数の測定点を有する多点AF系の場
合、各測定点毎に高精度なキャリブレーションが可能な
ので、感光基板上に段差構造が存在し、そのうち特定の
段差部分に焦点合わせを行ないたい場合でも、複数の測
定点のうちから、その特定の段差部分の位置に応じた測
定点を選らび、その測定点から得られる検出信号を用い
て、特定段差部分のみに正確にマスクパターンの投影像
を合焦させることができる。さらにTTL方式の絶対フ
ォーカス検出系によれば、投影視野内の複数の点で最良
結像面を特定することが可能なので、投影光学系の像面
湾曲、像面傾斜等も正確に求められることになる。この
ため、マスクの上下動、マスクのレベリング(チル
ト)、投影光学系内の一部分の光学素子の移動、又は感
光基板を保持するホルダー(ステージ)のレベリング等
によって、上記像面湾曲、像面傾斜にも対応できるよう
になる。
When a plurality of sets of light emission marks are provided on the reference plate FM in correspondence with the positions of the respective measurement points in this way, the calibration operation is extremely simplified and the reference plate FM is obtained.
The vertical movement of is only required once. Instead, A shown in FIG.
It is necessary to prepare n sets of DC 305, RAM 306, counter 307, etc. The small circle shown by the broken line in FIG. 18 represents a region where the slits of the light emitting marks ISx and ISy are illuminated from the back side. In addition, when the light emitting mark groups are arranged at a plurality of locations (9 locations in FIG. 18) on one large reference plate FM in this way, calibration is performed.
The orthogonality between the surface of the reference plate FM and the optical axis AX of the projection lens PL seems to affect the mounting error of the reference plate FM.
Even if the surface of M and the best focus surface are relatively inclined, it can be said that there is no substantial effect. that's all
According to the present embodiment, the absolute focus detection of the TTL method is performed.
Depending on the system, the mask for the device used for the actual exposure
Through the projection optical system
Absolute at any point in the projection field using
Since the image plane position can be detected, the surface of the photosensitive substrate
Measurement of an oblique incidence type focus detection system that detects the height position of a surface
Focus calibration can be performed at
It can be expected to improve the accuracy of ribulation. Also oblique incidence
Type focus detection system is a multi-point AF system with multiple measurement points.
In this case, highly accurate calibration is possible for each measurement point.
Therefore, there is a step structure on the photosensitive substrate, and
Even if you want to focus on the stepped portion, multiple measurements
From the fixed point, measure according to the position of the specific step
Select a fixed point and use the detection signal obtained from that measurement point
Accurately projected image of the mask pattern only on the specific step
Can be focused. Furthermore, the absolute TTL method
According to the focus detection system, it is best at multiple points in the projected field of view.
Since it is possible to specify the image plane, the image plane of the projection optical system
Curvature, image plane inclination, etc. will also be required accurately. this
Therefore, the vertical movement of the mask, leveling of the mask (chill
G), movement or feeling of a part of the optical element in the projection optical system.
Leveling of the holder (stage) that holds the optical substrate
So that it can handle the above-mentioned field curvature and field tilt
become.

【0064】[0064]

【発明の効果】 本発明によれば、投影視野内の任意の
位置に第1の焦点検出手段の計測点が設定されても、
影光学系の結像面を基準にした正確な較正(フォーカス
キャリブレーション)が可能となり、特に多点AF系の
精度、再現性、安定性等を向上させることが可能とな
る。
According to the present invention, even when the measurement point of the first focus detection means is set to any position within the projection field, throw
Accurate calibration (focus calibration) based on the image plane of the shadow optical system becomes possible, and in particular, accuracy, reproducibility, stability, etc. of the multipoint AF system can be improved.

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

【図1】本発明の実施例による第2の焦点検出系を有す
る投影露光装置の構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus having a second focus detection system according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1中の基準板FM上のパターン配置を示す平
面図
FIG. 2 is a plan view showing a pattern arrangement on a reference plate FM in FIG.

【図3】発光マークとそれに重畳する反射像との様子を
示す図
FIG. 3 is a diagram showing a state of a light emission mark and a reflection image superimposed on it.

【図4】第2の焦点検出系によって得られる光電信号の
波形を示す図
FIG. 4 is a diagram showing a waveform of a photoelectric signal obtained by a second focus detection system.

【図5】本発明の実施例に好適な第1の焦点検出系の構
成を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a first focus detection system suitable for an embodiment of the present invention.

【図6】投影視野と第1の焦点検出系によるスリット投
影像との配置関係を示す図
FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between a projection visual field and a slit projection image by the first focus detection system.

【図7】第1の焦点検出系の受光系の構成を示す斜視図FIG. 7 is a perspective view showing a configuration of a light receiving system of a first focus detection system.

【図8】第1の焦点検出系の信号処理回路の構成を示す
ブロック図
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a signal processing circuit of a first focus detection system.

【図9】第2の焦点検出系の信号処理回路の構成を示す
ブロック図
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a signal processing circuit of a second focus detection system.

【図10】第1の焦点検出系からの検出信号と第2の焦
点検出系からの検出信号との処理の様子を示す波形図
FIG. 10 is a waveform diagram showing how the detection signal from the first focus detection system and the detection signal from the second focus detection system are processed.

【図11】第1の焦点検出系によるウェハ上のショット
領域内の測定点の配置例を示す図
FIG. 11 is a diagram showing an arrangement example of measurement points in a shot area on a wafer by the first focus detection system.

【図12】各測定点でのオフセット量の傾向を模式的に
表わしたグラフ
FIG. 12 is a graph schematically showing the tendency of the offset amount at each measurement point.

【図13】多点AF系の各測定点をキャリブレーション
する際の計測動作のシーケンスを示すフローチャート図
FIG. 13 is a flowchart showing a sequence of measurement operation when calibrating each measurement point of the multipoint AF system.

【図14】多点AF系のキャリブレーションの演算処理
のシーケンスを示すフローチャート図
FIG. 14 is a flowchart showing a sequence of calculation processing for calibration of a multipoint AF system.

【図15】キャリブレーション時に想定される各測定点
でのオフセット量の傾向を表わすグラフ
FIG. 15 is a graph showing the tendency of the offset amount at each measurement point assumed during calibration.

【図16】多点AF系の各測定点の配置の変形例を示す
FIG. 16 is a diagram showing a modification of the arrangement of measurement points of a multipoint AF system.

【図17】ウェハ上のショット領域の表面の断面構造を
示す図
FIG. 17 is a diagram showing a cross-sectional structure of the surface of a shot area on a wafer.

【図18】基準板上の発光マークの配置の変形例を示す
FIG. 18 is a diagram showing a modification of the arrangement of the light emitting marks on the reference plate.

【主要部分の符号の説明】 R レチクル RL 投影レンズ W ウェハ FM 基準板 20 Zステージ 21 XYステージ 30E 較正値決定部 30D 記憶部 41 光ファイバー 45 光電センサー[Explanation of symbols for main parts] R reticle RL projection lens W wafer FM reference plate 20 Z stage 21 XY stage 30E Calibration value determination unit 30D storage 41 optical fiber 45 photoelectric sensor

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−273318(JP,A) 特開 昭63−306626(JP,A) 特開 昭63−255917(JP,A) 特開 平1−205418(JP,A) 特開 平1−251716(JP,A) 特開 平2−105514(JP,A) 実開 平3−34233(JP,U)Continued front page       (56) References JP-A-1-273318 (JP, A)                 JP 63-306626 (JP, A)                 JP-A-63-255917 (JP, A)                 Japanese Patent Laid-Open No. 1-205418 (JP, A)                 JP-A 1-251716 (JP, A)                 JP-A-2-105514 (JP, A)                 Actual Kaihei 3-34233 (JP, U)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マスクのパターンの像を所定の結像面内
に結像投影する投影光学系と、前記結像面とほぼ平行に
感光基板を保持して前記結像面と平行な面内で2次元移
動するXYステージと、前記感光基板を前記投影光学系
の光軸方向に移動させるZステージと、前記投影光学系
の投影視野内の予め定められた複数の位置に計測点を有
し、該複数の計測点の夫々で前記感光基板の表面の前記
光軸方向の位置情報を検出する第1の焦点検出手段とを
備えた投影露光装置において、 前記投影視野内の任意の点において前記投影光学系の結
像面を検出可能な第2の焦点検出手段と; 前記第1の
焦点検出手段による複数の計測点の位置、もしくはその
極く近傍の位置の夫々において前記投影光学系の結像面
を検出するように前記第2の焦点検出手段の検出点を
定する指定手段と; 該指定された各位置で前記第2の
焦点検出手段を作動させて検出した信号と、そのときに
得られる前記各位置もしくはその極く近傍の計測点にお
ける前記第1の焦点検出手段の検出信号とに基づいて、
前記第1の焦点検出手段による前記複数の計測点の夫々
での検出誤差を個別に、もしくは平均的に較正する較正
手段とを備えたことを特徴とする投影露光装置。
1. A projection optical system for image-forming and projecting an image of a mask pattern on a predetermined image forming plane, and a plane parallel to the image forming plane for holding a photosensitive substrate substantially parallel to the image forming plane. An XY stage that moves two-dimensionally, a Z stage that moves the photosensitive substrate in the optical axis direction of the projection optical system, and measurement points at a plurality of predetermined positions within the projection visual field of the projection optical system. , in a projection exposure apparatus having a first focus detection means for detecting the <br/> positional information of the optical axis direction of the surface of the photosensitive substrate in people each of the plurality of measurement points, an arbitrary in the projection field forming a point of Oite the projection optical system
And second focus detection means which can detect an image plane; positions of a plurality of measurement points by the first focus detection unit, or the image plane of Oite the projection optical system to each of the positions of the close proximity
Specifying means for specifying a detection point of the second focus detecting means so as to detect the signal; and a signal detected by operating the second focus detecting means at each of the specified positions , Then
At each of the above-mentioned positions obtained or at measurement points in the immediate vicinity
Based on the detection signal of the first focus detection means ,
A projection exposure apparatus comprising: a calibration unit that calibrates the detection error of each of the plurality of measurement points by the first focus detection unit individually or on average.
【請求項2】 前記較正手段は、前記第2の焦点検出手
段の検出信号と前記第1の焦点検出手段の検出信号とに
基づいて、前記複数の計測点のそれぞれにおける前記第
1の焦点検出手段のオフセット量を求めることを特徴と
する請求項1に記載の投影露光装置。
2. The calibrating means includes the second focus detecting hand.
The step detection signal and the detection signal of the first focus detection means.
Based on the plurality of measurement points,
It is characterized in that the offset amount of the focus detection unit 1 is obtained.
The projection exposure apparatus according to claim 1.
【請求項3】 前記第1の焦点検出手段は、該第1の焦
点検出手段が有する仮想的な基準面を前記投影光学系の
光軸方向に変位させるための平行平面板を備え、 前記
較正手段は、前記複数の計測点に対応して得られた複数
のオフセット量に基づいて前記平行平面板を駆動し、前
記仮想的な基準面を変位させ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 first focus detecting means is configured to detect the first focus.
The virtual reference plane of the point detecting means is defined by the projection optical system.
A parallel plane plate for displacing in the optical axis direction,
The calibration means includes a plurality of calibration points obtained corresponding to the plurality of measurement points.
The parallel plane plate is driven based on the offset amount of
The imaginary reference plane is displaced.
2. The projection exposure apparatus according to item 2.
【請求項4】 前記較正手段は、前記複数の計測点に対
応して得られた複数のオフセット量に異常値があるか否
かを判断することを特徴とする請求項2又は3に記載の
投影露光装置。
4. The calibration means is provided for the plurality of measurement points.
Whether or not there are abnormal values in the multiple offset values obtained
It is determined whether or not it is according to claim 2 or 3.
Projection exposure device.
【請求項5】 前記第2の焦点検出手段は、前記マスク
を介して前記投影光 学系の結像面を検出し、 前記較正
手段は、前記オフセット量に異常値があった場合、前記
マスクをマスクホルダーから一度はずした後、再度前記
マスクホルダーに保持させることを特徴とする請求項4
に記載の投影露光装置。
5. The second focus detecting means is the mask.
Detecting the image plane of the projection optical science system through the calibration
When the offset amount has an abnormal value, the means is
After removing the mask from the mask holder once,
5. The mask holder holds the mask holder.
The projection exposure apparatus according to.
【請求項6】 前記較正手段は、前記第2の焦点検出手
段の検出信号に基づいて前記投影光学系の結像面の近似
平面を求め、該近似平面を基準として前記オフセット量
を求めることを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項
に記載の投影露光装置。
6. The calibrating means includes the second focus detecting hand.
Approximation of the image plane of the projection optical system based on the step detection signal
A plane is obtained, and the offset amount is based on the approximate plane.
6. The method according to claim 2, wherein
The projection exposure apparatus according to.
【請求項7】 前記XYステージは、前記近似平面の傾
きに応じて前記感光基板を傾けるレベリング機構をさら
に有することを特徴とする請求項6に記載の投影露光装
置。
7. The XY stage comprises a tilt of the approximate plane.
A leveling mechanism that tilts the photosensitive substrate according to
The projection exposure apparatus according to claim 6, characterized in that
Place
【請求項8】 マスクのパターンの像を投影光学系を介
して基板上に投影することにより前記基板を露光する投
影露光方法において、 前記投影光学系の投影視野内の
予め定められた複数の位置に計測点を有し、該複数の計
測点の夫々で前記基板の表面の前記光軸方向の位置情報
を検出する第1の焦点検出手段と、前記第1の焦点検出
手段による複数の計測点、もしくはその極く近傍の各位
置において前記投影光学系の結像面を検出する第2の焦
点検出手段と、を有し、 前記第2の焦点検出手段を前
記各位置で作動させて検出した信号と、そのときに得ら
れる前記各位置もしくはその極く近傍の計測点における
前記第1の焦点検出手段の検出信号とに基づいて、前記
第1の焦点検出手段による前記複数の計測点の夫々での
検出誤差を個別に、もしくは平均的に較正することを特
徴とする投影露光方法。
8. A projection exposure method for exposing a substrate by projecting an image of a pattern of a mask onto the substrate via the projection optical system , wherein:
It has measurement points at a plurality of predetermined positions and
Position information in the optical axis direction on the surface of the substrate at each of the measurement points
Focus detecting means for detecting
Multiple measurement points by means, or each position in its immediate vicinity
Second focus for detecting the image plane of the projection optical system at
Point detection means, and the second focus detection means
The signal detected by operating at each position and the signal obtained at that time
At each of the above-mentioned positions or at measurement points in the immediate vicinity
Based on the detection signal of the first focus detecting means,
At each of the plurality of measurement points by the first focus detection means
Special feature is to calibrate the detection error individually or on average.
Projection exposure method.
【請求項9】 前記較正する工程は、前記第2の焦点検
出手段の検出信号と前記第1の焦点検出手段の検出信号
とに基づいて、前記複数の計測点のそれぞれにおける前
記第1の焦点検出手段のオフセット量を求めることを特
徴とする請求項8に記載の投影露光方法。
9. The calibrating step includes the second focus detection.
Detection signal of output means and detection signal of the first focus detection means
Based on and before each of the plurality of measurement points
Note that the offset amount of the first focus detection means is calculated.
The projection exposure method according to claim 8, wherein the projection exposure method is a characteristic.
【請求項10】 前記第1の焦点検出手段は、該第1の
焦点検出手段が有する仮想的な基準面を前記投影光学系
の光軸方向に変位させるための平行平面板を備え、 前
記較正する工程は、前記複数の計測点に対応して得られ
る複数のオフセット量に基づいて前記平行平面板を駆動
し、前記仮想的な基準面を変位させる ことを特徴とする
請求項9に記載の投影露光方法。
10. The first focus detection means is adapted to
The virtual reference plane of the focus detection means is the projection optical system.
It is equipped with a plane-parallel plate for displacing in the optical axis direction of
The step of calibrating is obtained corresponding to the plurality of measurement points.
Drives the parallel plane plate based on multiple offset amounts
And, wherein the displacing the virtual reference plane
The projection exposure method according to claim 9.
【請求項11】 前記較正する工程は、前記複数の計測
点に対応して得られる複数のオフセット量に異常値があ
るか否かを判断することを特徴とする請求項9又は10
に記載の投影露光方法。
11. The step of calibrating comprises: measuring the plurality of measurements.
There are outliers in the multiple offset amounts that are obtained corresponding to the points.
11. The method according to claim 9, wherein it is determined whether or not
The projection exposure method according to.
【請求項12】 前記第2の焦点検出手段は、前記マス
クを介して前記投影光学系の結像面を検出し、 前記較
正する工程は、前記オフセット量に異常値があった場
合、前記マスクをマスクホルダーから一度はずした後、
再度前記マスクホルダーに保持させることを特徴とする
請求項11に記載の投影露光方法。
12. The second focus detection means is the mass sensor.
The image plane of the projection optical system is detected via the
The corrective step is when there is an abnormal value in the offset amount.
If the mask is removed from the mask holder once,
It is characterized in that the mask holder is held again.
The projection exposure method according to claim 11.
【請求項13】 前記較正する工程は、前記第2の焦点
検出手段の検出信号に基づいて前記投影光学系の結像面
の近似平面を求め、該近似平面を基準として前記オフセ
ット量を求めることを特徴とする請求項9〜12のいず
れか一項に記載の投影露光方法。
13. The step of calibrating comprises using the second focus.
The image plane of the projection optical system based on the detection signal of the detection means
Of the above-mentioned offset plane with reference to the approximate plane.
13. The method according to any one of claims 9 to 12, characterized in that the amount of input is obtained.
The projection exposure method according to any one of them.
【請求項14】 前記近似平面の傾きに応じて前記基板
を傾けることを特徴とする請求項13に記載の投影露光
方法。
14. The projection exposure method according to claim 13, wherein the substrate is tilted according to the tilt of the approximate plane.
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