JP5137879B2 - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Description

本発明は、露光装置及びデバイス製造法に係り、感光剤が塗布された基板の複数のショット領域を投影光学系を介して順に露光する露光装置及びそれを利用したデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method, and more particularly to an exposure apparatus that sequentially exposes a plurality of shot areas of a substrate coated with a photosensitive agent via a projection optical system and a device manufacturing method using the exposure apparatus.

半導体デバイス、液晶表示デバイス、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをリソグラフィー工程で製造する際に、原版のパターンを投影光学系を介して感光基板上に転写する露光装置が使用される。露光装置には、デバイスの微細化、高密度化に伴ってより高い解像力が要求されている。   When a device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, or a thin film magnetic head is manufactured by a lithography process, an exposure apparatus that transfers an original pattern onto a photosensitive substrate via a projection optical system is used. The exposure apparatus is required to have higher resolving power as the device becomes finer and higher in density.

パターンの投影解像力は、投影光学系の開口数(NA)と露光波長とに依存し、投影光学系のNAを大きくすることや、露光波長を短くすることによって高められる。露光波長については、例えば、g線、i線、エキシマレーザー光という順に短波長化が進んでいる。エキシマレーザー光は、248nm、193nm、更には157nmというように短波長化が進んでいる。   The projection resolution of the pattern depends on the numerical aperture (NA) of the projection optical system and the exposure wavelength, and can be enhanced by increasing the NA of the projection optical system or shortening the exposure wavelength. As for the exposure wavelength, for example, the shorter wavelength is progressing in the order of g-line, i-line, and excimer laser light. Excimer laser light has been shortened to 248 nm, 193 nm, and further 157 nm.

露光装置の方式としては、周知のとおり、ステップ・アンド・リピート方式とステップ・アンド・スキャン方式とがある。ステップ・アンド・スキャン方式は、走査型露光装置と呼ばれる。特に、ステップ・アンド・スキャン方式では、走査露光しながら基板の表面を最適露光像面位置に合わせ込むことができるために、基板の平面度の悪さに起因する露光精度の低下を低減することができる。   As is well known, exposure apparatus methods include a step-and-repeat method and a step-and-scan method. The step-and-scan method is called a scanning exposure apparatus. In particular, in the step-and-scan method, the surface of the substrate can be adjusted to the optimum exposure image plane position while performing scanning exposure, so that a reduction in exposure accuracy due to poor flatness of the substrate can be reduced. it can.

走査型露光装置では、露光対象領域(ショット領域)がスリット状の露光光(以下、スリット光)の照射領域に差し掛かる前に当該露光対象領域の面位置が計測され像面位置に補正されうる。なお、面位置は、投影光学系の光軸方向の位置を意味する。   In the scanning exposure apparatus, the surface position of the exposure target area can be measured and corrected to the image plane position before the exposure target area (shot area) reaches the irradiation area of the slit-shaped exposure light (hereinafter referred to as slit light). . The surface position means a position in the optical axis direction of the projection optical system.

面位置は、例えば、光斜入射系の面位置検出装置、或いは、エアーマイクロセンサーや静電容量センサ等のギャップセンサーを用いて計測することができる。更に、高さ位置のみならず、表面の傾きを計測すべく複数の計測点が配置或いは定義されうる。   The surface position can be measured using, for example, a light oblique incident surface position detection device or a gap sensor such as an air microsensor or a capacitance sensor. Furthermore, not only the height position but also a plurality of measurement points can be arranged or defined to measure the surface inclination.

図9、図10は、計測点の配置例を示す図である。図9に示す例では、スリット光900の走査駆動方向(Y方向)における前方、後方に面位置検出装置の計測点が3点ずつ配置されている。図10に示す例では、スリット光900の走査駆動方向(Y方向)における前方、後方に面位置検出装置の計測点が5点ずつ配置されている。計測点をスリット方向の前方、後方にそれぞれ配置するのは、露光のための走査が+Y方向と−Y方向の両方向になされ、いずれの方向においても露光の直前において基板の面位置を計測するためである。特許文献1には、走査露光におけるフォーカス、チルト計測の方法が開示されている。   9 and 10 are diagrams illustrating examples of arrangement of measurement points. In the example shown in FIG. 9, three measurement points of the surface position detection device are arranged in front and rear in the scanning drive direction (Y direction) of the slit light 900. In the example shown in FIG. 10, five measurement points of the surface position detection device are arranged forward and backward in the scanning drive direction (Y direction) of the slit light 900. The reason why the measurement points are arranged in front and rear in the slit direction is that the scanning for exposure is performed in both the + Y direction and the −Y direction, and the surface position of the substrate is measured immediately before the exposure in either direction. It is. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 discloses a focus and tilt measurement method in scanning exposure.

特許文献2には、露光装置とは別に設けられたフォーカス検出系によってウエハの平面情報を事前に求めておき、該平面情報を使用して、フォーカス、チルトを制御・駆動する方法が開示されている。   Patent Document 2 discloses a method for obtaining wafer plane information in advance by a focus detection system provided separately from the exposure apparatus, and controlling and driving focus and tilt using the plane information. Yes.

微細化トレンドにしたがって焦点深度がきわめて小さくなり、露光すべき基板の表面を最良結像面に合わせ込む精度、いわゆるフォーカス精度に対する要求がますます厳しくなってきている。   The depth of focus has become extremely small in accordance with the trend toward miniaturization, and the demand for the accuracy of aligning the surface of the substrate to be exposed with the best imaging plane, the so-called focus accuracy, has become increasingly severe.

特に表面形状精度が悪い基板においては、露光対象領域のフォーカス検出精度が問題となることが判明している。数値例を挙げると、露光装置の焦点深度に対する基板の平面度の制御要求は、一般的に焦点深度の1/10〜1/5であり、焦点深度が0.4μmの場合では、0.04μm〜0.08μmである。図7に例示するように、等間隔で配置された計測点FP1、FP2、FP3の情報に基づいて基板の面位置を補正する場合、計測点間における基板の面位置情報が存在しない。したがって、FP1、FP2、FP3の面位置情報から得られる平面と基板の実際の面位置とのズレ量Δだけデフォーカスが発生する。このようなデフォーカス要因は、フォーカスサンプリング誤差と呼ばれる。   In particular, it has been found that the focus detection accuracy of the exposure target region becomes a problem for a substrate having a poor surface shape accuracy. As a numerical example, the control requirement of the flatness of the substrate with respect to the depth of focus of the exposure apparatus is generally 1/10 to 1/5 of the depth of focus, and 0.04 μm when the depth of focus is 0.4 μm. ~ 0.08 μm. As illustrated in FIG. 7, when the substrate surface position is corrected based on the information of the measurement points FP1, FP2, and FP3 arranged at equal intervals, there is no substrate surface position information between the measurement points. Accordingly, defocusing occurs by the amount of deviation Δ between the plane obtained from the surface position information of FP1, FP2, and FP3 and the actual surface position of the substrate. Such a defocus factor is called a focus sampling error.

フォーカスサンプリング誤差を小さくするためには、フォーカスサンプリング間隔を小さくすべきである。ここで、フォーカスサンプリング間隔は、例えば、計測センサの検出領域や、計測スキャンスピード、及び露光装置の構造体の残留振動モードに対応したサンプリング周期と、制御系の制御周波数等に基づいて決定されうる。例えば、スキャン方向に1mm間隔で計測点を配置し、スキャン方向と直交する方向に光斜入射系の計測点を1mm間隔で配置する場合を考える。この場合、基板の全範囲の平面情報は、スキャン方向に1mm間隔、スキャン方向と直交する方向に1mm間隔の格子にマッピングされた情報として得られる。   In order to reduce the focus sampling error, the focus sampling interval should be reduced. Here, the focus sampling interval can be determined based on, for example, the detection region of the measurement sensor, the measurement scan speed, the sampling period corresponding to the residual vibration mode of the exposure apparatus structure, the control frequency of the control system, and the like. . For example, consider a case in which measurement points are arranged at intervals of 1 mm in the scan direction, and measurement points of an oblique incidence system are arranged at intervals of 1 mm in a direction orthogonal to the scan direction. In this case, the plane information of the entire range of the substrate is obtained as information mapped to a grid having a 1 mm interval in the scanning direction and a 1 mm interval in a direction orthogonal to the scanning direction.

しかしながら、生産現場においては、チップの多様化、微細化のトレンドに従ったシュリンク版、カットダウン版等の投入により、様々なチップサイズの製品の生産が行われる。したがって、上記のような装置の性能或いは構成に依存した計測点の配置では、ショットを跨ぐ毎にショットと計測点との位置関係が変化することになる。その結果、ショットの周辺部位、特に露光開始位置及び露光終了位置と計測点との距離が大きくなると、局所デフォーカスが発生する。なお、ショット領域は、1又は複数のチップ領域を含んで構成される領域である。   However, at the production site, products of various chip sizes are produced by introducing shrink plates, cut-down plates, etc. according to the diversification and miniaturization trend of chips. Therefore, in the arrangement of the measurement points depending on the performance or configuration of the apparatus as described above, the positional relationship between the shots and the measurement points changes every time the shots are straddled. As a result, local defocusing occurs when the distance between the measurement area and the peripheral portion of the shot, particularly the exposure start position and the exposure end position, increases. Note that the shot region is a region including one or a plurality of chip regions.

特開平09−045609号公報JP 09-045609 A 特開2004−071851号公報JP 2004-071851 A

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、ショット領域と計測点との位置関係が複数のショット領域間で異なることによる不利益、例えば局所デフォーカスを低減することを目的とする。   The present invention has been made with the above problem recognition as an opportunity.For example, it is possible to reduce a disadvantage, for example, local defocus, caused by a difference in positional relationship between a shot area and a measurement point among a plurality of shot areas. Objective.

本発明の露光装置は、感光剤が塗布された基板の複数のショット領域を投影光学系を介して順に露光するように構成され、基板が走査駆動された状態で、連続する複数のショット領域内に定義された計測点の面位置を計測する計測器と、前記計測器による計測結果に基づいて、基板の被露光領域が前記投影光学系の像面に一致するように基板の面位置を制御する制御部とを備え、ショット領域の端から当該ショット領域内の計測点までの距離Mが複数のショット領域において共通し、ショット領域内の隣接する計測点の間隔が共通の第1距離Pになり、ショット領域内の最後の計測点と次のショット内の最初の計測点との間隔が第2距離Dとなるように、複数のショット領域のそれぞれについて複数の計測点が定義され、前記計測器は、ショット領域毎に加速および減速がされることなく基板が等速度で走査駆動された状態で、走査駆動方向に沿って連続して配列された少なくとも2つのショット領域内の計測点の面位置を計測し、走査方向におけるショット領域の長さをL、前記走査方向におけるショット領域の配置ピッチをYpitchとしたとき、
K=INT((L−M)/P)、
D=Ypitch−K×P
を満たす。
The exposure apparatus of the present invention is configured to sequentially expose a plurality of shot areas of a substrate coated with a photosensitive agent via a projection optical system, and in a plurality of continuous shot areas in a state where the substrate is driven to scan. The surface position of the substrate is controlled so that the exposure area of the substrate matches the image plane of the projection optical system based on the measurement device that measures the surface position of the measurement point defined in A distance M from the edge of the shot area to the measurement point in the shot area is common in the plurality of shot areas, and the interval between the adjacent measurement points in the shot area is a common first distance P Thus, a plurality of measurement points are defined for each of the plurality of shot areas so that the distance between the last measurement point in the shot area and the first measurement point in the next shot is the second distance D, and the measurement The container Measures the surface position of measurement points in at least two shot areas arranged continuously along the scanning drive direction, with the substrate being scanned and driven at a constant speed without acceleration and deceleration for each area. When the length of the shot area in the scanning direction is L and the arrangement pitch of the shot area in the scanning direction is Y pitch ,
K = INT ((LM) / P),
D = Ypitch-K × P
Meet.

本発明の好適な実施形態の露光装置は、感光剤が塗布された基板の複数のショット領域を投影光学系を介して順に露光する露光装置として構成されうる。前記露光装置は、基板が走査駆動された状態で、連続する複数のショット領域内に定義された計測点の面位置を計測する計測器と、前記計測器による計測結果に基づいて、基板の被露光領域が前記投影光学系の像面に一致するように基板の面位置を制御する制御部とを備える。ここで、複数のショット領域のそれぞれについて少なくとも1つの計測点が定義され、複数のショット領域において計測点の配置が共通している。ショット領域の端から当該ショット領域内の計測点までの距離が複数のショット領域において共通していることが好ましい。、ショット領域内の隣接する計測点の間隔が共通の第1距離になり、ショット領域内の最後の計測点と次のショット内の最初の計測点との間隔が第2距離となるように、複数の計測点が定義されることが好ましい。前記計測器は、基板が等速度で走査駆動された状態で、走査駆動方向に沿って連続して配列された少なくとも2つのショット領域内の計測点の高さを計測することが好ましい。前記計測器は、基板が等速度で走査駆動された状態で、走査駆動方向に沿って連続して配列された第1および第2ショット領域内の計測点の高さを計測することが好ましい。前記計測器は、前記第1ショット領域内の隣接する計測点及び前記第2ショット領域内の隣接する計測点を共通の第1時間間隔で計測し、前記第1ショット内の最後の計測点を計測する時刻と前記第2ショット内の最初の計測点を計測する時刻との間に第2時間間隔を確保することが好ましい。前記露光装置は、基板を保持し、かつ基板を露光するための露光ステーションと前記計測器による計測を実施するための計測ステーションとの間を移動する基板ステージを備えることが好ましい。前記基板ステージを複数備え、前記露光ステーションでの基板の露光処理と、前記計測ステーションでの基板の計測処理とが並列に実施されることが好ましい。 An exposure apparatus according to a preferred embodiment of the present invention can be configured as an exposure apparatus that sequentially exposes a plurality of shot regions of a substrate coated with a photosensitive agent via a projection optical system. The exposure apparatus includes a measuring device that measures a surface position of measurement points defined in a plurality of continuous shot regions in a state where the substrate is driven to scan, and a substrate coverage based on a measurement result by the measuring device. Ru and a control unit exposure regions to control the surface position of the substrate to match the image plane of the projection optical system. Here, at least one measurement point is defined for each of the plurality of shot areas, and the arrangement of the measurement points is common in the plurality of shot areas. It is preferable that the distance from the end of the shot area to the measurement point in the shot area is common to the plurality of shot areas. The interval between adjacent measurement points in the shot area is a common first distance, and the interval between the last measurement point in the shot area and the first measurement point in the next shot is the second distance, A plurality of measurement points are preferably defined. The measuring device preferably measures the heights of the measurement points in at least two shot regions arranged continuously along the scanning drive direction in a state where the substrate is scanned and driven at a constant speed. Preferably, the measuring instrument measures the heights of the measurement points in the first and second shot regions arranged continuously along the scanning drive direction in a state where the substrate is scanned and driven at a constant speed. The measuring instrument measures adjacent measurement points in the first shot area and adjacent measurement points in the second shot area at a common first time interval, and determines the last measurement point in the first shot. It is preferable to secure a second time interval between the time to measure and the time to measure the first measurement point in the second shot. The exposure apparatus preferably includes a substrate stage that holds a substrate and moves between an exposure station for exposing the substrate and a measurement station for performing measurement by the measuring instrument. Preferably, a plurality of the substrate stages are provided, and the substrate exposure processing at the exposure station and the substrate measurement processing at the measurement station are performed in parallel.

本発明のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、前記露光された基板を現像する現像工程と、前記現像された基板を処理する処理工程とを含む。   The device manufacturing method of the present invention includes an exposure step of exposing a substrate using the above exposure apparatus, a developing step of developing the exposed substrate, and a processing step of processing the developed substrate.

本発明によれば、例えば、ショット領域と計測点との位置関係が複数のショット領域間で異なることによる不利益、例えば局所デフォーカスを低減することができる。   According to the present invention, for example, it is possible to reduce a disadvantage, for example, local defocus, due to a difference in positional relationship between a shot area and a measurement point between a plurality of shot areas.

本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the exposure apparatus of suitable embodiment of this invention. 第1面位置検出ユニットの面位置検出用の光束を例示する図である。It is a figure which illustrates the light beam for surface position detection of a 1st surface position detection unit. 基板の被露光領域の計測順序を例示する図である。It is a figure which illustrates the measurement order of the to-be-exposed area | region of a board | substrate. 本発明の好適な実施形態の面位置検出方法における計測点の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the measurement point in the surface position detection method of suitable embodiment of this invention. 本発明の好適な実施形態の面位置検出方法における計測点の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of the measurement point in the surface position detection method of suitable embodiment of this invention. 基板の被露光領域の表面状態の評価するためのサンプルショットの選択例を示す平面図である。It is a top view which shows the selection example of the sample shot for evaluating the surface state of the to-be-exposed area | region of a board | substrate. 基板面を粗い間隔でフォーカス計測する様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode that a focus measurement is carried out with a rough space | interval on a substrate surface. 本発明の好適な実施形態の露光装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the exposure apparatus of suitable embodiment of this invention. 計測点の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a measurement point. 計測点の配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of arrangement | positioning of a measurement point. 半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the whole manufacturing process of a semiconductor device. ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。It is a figure which shows the detailed flow of a wafer process.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。本発明は、走査型露光装置への応用に好適であり、以下では、本発明を走査型露光装置に適用した例を説明する。   FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus according to a preferred embodiment of the present invention. The present invention is suitable for application to a scanning exposure apparatus, and an example in which the present invention is applied to a scanning exposure apparatus will be described below.

パターンを有する原版(レチクル)2は、原版ステージ(レチクルステージ)3によって保持されてスキャン駆動される。原版2は、照明光学系8から出射され、スリット部材によって成形して得られたスリット光によって照明される。これにより、原版2のパターンの像は、スリット光によって投影光学系1の像面に形成される。像面には、感光剤(フォトレジスト)が塗布された基板(ウエハ)4が位置決めされる。以下では、感光剤が塗布された基板は、単に基板と記載される。   An original (reticle) 2 having a pattern is held by an original stage (reticle stage) 3 and driven to scan. The original 2 is emitted from the illumination optical system 8 and illuminated by slit light obtained by molding with a slit member. Thereby, an image of the pattern of the original 2 is formed on the image plane of the projection optical system 1 by the slit light. A substrate (wafer) 4 coated with a photosensitive agent (photoresist) is positioned on the image plane. Below, the board | substrate with which the photosensitive agent was apply | coated is only described as a board | substrate.

基板4には、複数のショット領域が配列されている。各ショット領域は、1又は複数のチップ領域を含んで構成される。露光装置は、基板の複数のショット領域を投影光学系1を介して順に露光するように構成される。基板4は、基板チャック5によって保持される。   A plurality of shot areas are arranged on the substrate 4. Each shot area includes one or a plurality of chip areas. The exposure apparatus is configured to sequentially expose a plurality of shot areas on the substrate via the projection optical system 1. The substrate 4 is held by a substrate chuck 5.

基板チャック5は、露光ステージ機構6に搭載されている。露光ステージ機構6は、基板4を6軸駆動することが可能な装置として構成されうる。露光ステージ機構6は、X、Y軸方向の駆動が可能なXYステージ、Z軸方向の駆動、X軸、Y軸回りの駆動が可能なレベリングステージ、Z軸回りの駆動が可能な回転ステージ等を含んで構成される。なお、Z軸は、投影光学系1の光軸AXに一致する。露光ステージ機構6は、定盤7上に配置されている。   The substrate chuck 5 is mounted on the exposure stage mechanism 6. The exposure stage mechanism 6 can be configured as an apparatus capable of driving the substrate 4 in six axes. The exposure stage mechanism 6 includes an XY stage that can be driven in the X and Y axes, a leveling stage that can be driven in the Z axis, driven around the X and Y axes, a rotary stage that can be driven around the Z axis, and the like. It is comprised including. Note that the Z axis coincides with the optical axis AX of the projection optical system 1. The exposure stage mechanism 6 is disposed on the surface plate 7.

基板4の面位置(或いは、高さ位置、Z軸方向位置)及び傾きを検出する第1面位置検出ユニット50は、要素10〜19を含む。光源10は、白色ランプ、又は、相異なる複数のピーク波長を持つ高輝度発光ダイオードを含んで構成されうる。光源10から出射した光束は、コリメータレンズ11によって断面の強度分布が略均一の平行光束にされる。   The first surface position detection unit 50 that detects the surface position (or height position, Z-axis direction position) and inclination of the substrate 4 includes elements 10 to 19. The light source 10 may include a white lamp or a high-intensity light emitting diode having a plurality of different peak wavelengths. The light beam emitted from the light source 10 is collimated by the collimator lens 11 into a parallel light beam having a substantially uniform cross-sectional intensity distribution.

コリメータレンズ11から出射された光束は、スリット部材12、光学系13、ミラー14を経て基板4の表面の複数(ここでは、25個として説明する)の測定点に入射する。スリット部材12は、プリズム形状を有し、一対のプリズムを互いの斜面が相対するように貼り合わせて構成され、貼り合わせ面にクロム等で構成される遮光膜が設けられている。この遮光膜には、測定点の個数分の開口(例えば、ピンホール)が形成されている。   The light beam emitted from the collimator lens 11 passes through the slit member 12, the optical system 13, and the mirror 14 and enters a plurality of measurement points (here, 25 are explained) on the surface of the substrate 4. The slit member 12 has a prism shape, and is configured by bonding a pair of prisms so that their slopes face each other, and a light-shielding film made of chromium or the like is provided on the bonding surface. In this light shielding film, openings (for example, pinholes) corresponding to the number of measurement points are formed.

光学系13は、両テレセントリック系の光学系である。スリット部材12に設けられた25個のピンホールを有する遮光膜の面と、基板4の表面とは、光学系系13に対してシャインプルーフの条件(Scheinmpflug’s condition)を満足する。   The optical system 13 is a bi-telecentric optical system. The surface of the light shielding film having 25 pinholes provided in the slit member 12 and the surface of the substrate 4 satisfy the Scheimpflug's condition for the optical system 13.

基板4の表面への25本の光束の入射角Φ(基板4の表面に垂直な線に対する角度)は、70°以上である。   The incident angle Φ of 25 light beams on the surface of the substrate 4 (an angle with respect to a line perpendicular to the surface of the substrate 4) is 70 ° or more.

基板4の面上には、図3に例示するように、同一パターン構造を有する複数のショット領域が配列或いは定義されている。光学系13を通過した25本の光束は、図2に例示するようにパターン領域の互いに独立した各測定点に入射し結像する。図2における25個の測定点は、X方向に、基板上におけるスリット光の幅(スキャン方向に直交する方向の長さ)をカバーするように配置されている。例えば、基板上におけるスリット光の幅の2倍の領域をカバーするように測定点を配置することにより計測に要する時間を1/2程度に短縮することができる。   On the surface of the substrate 4, a plurality of shot regions having the same pattern structure are arranged or defined as illustrated in FIG. The 25 light fluxes that have passed through the optical system 13 are incident on the measurement points independent of each other in the pattern area, as illustrated in FIG. The 25 measurement points in FIG. 2 are arranged in the X direction so as to cover the width of the slit light on the substrate (the length in the direction perpendicular to the scanning direction). For example, the time required for measurement can be reduced to about ½ by arranging the measurement points so as to cover a region twice the width of the slit light on the substrate.

25個の計測点が基板4の面内で互いに独立して観察されるように、計測用の光束の光軸は、X方向からXY平面内でθ°(例えば、22.5°)回転させた方向に配置されうる。   The optical axis of the measurement light beam is rotated by θ ° (for example, 22.5 °) in the XY plane from the X direction so that 25 measurement points are observed independently from each other in the plane of the substrate 4. Can be arranged in different directions.

次に、基板4からの反射光束は、ミラー15、受光光学系16、補正光学系群18と通して光センサ19の検出面に結像する。受光光学系16は、両テレセントリック系の光学系として構成され、その内部には、ストッパー絞り17が配置されている。ストッパー絞り17は、25個の測定点に対して共通に設けられていて、基板4上に存在する回路パターンによって発生する高次の回折光(ノイズ光)をカットする。   Next, the reflected light beam from the substrate 4 passes through the mirror 15, the light receiving optical system 16, and the correction optical system group 18 and forms an image on the detection surface of the optical sensor 19. The light receiving optical system 16 is configured as a bi-telecentric optical system, and a stopper diaphragm 17 is disposed therein. The stopper diaphragm 17 is provided in common for 25 measurement points, and cuts high-order diffracted light (noise light) generated by the circuit pattern existing on the substrate 4.

受光光学系16を通過した25本の光束は、それらの光軸が互いに平行となっていて、補正光学系群18の25個の個別の補正レンズにより光電センサ19の検出面に再結像して25個のスポットを形成する。   The 25 light beams that have passed through the light receiving optical system 16 have their optical axes parallel to each other, and are re-imaged on the detection surface of the photoelectric sensor 19 by 25 individual correction lenses of the correction optical system group 18. 25 spots are formed.

要素16〜18は、基板4の面上の各計測点と光電センサ19の検出面とが互いに共役となるように倒れ補正がなされている。したがって、各測定点の局所的な傾きによって検出面でのピンホール像の位置が変化することはなく、各測定点の光軸方向AXでの高さ変化に応答して検出面上でピンホール像の位置が変化する。   The elements 16 to 18 are tilted and corrected so that each measurement point on the surface of the substrate 4 and the detection surface of the photoelectric sensor 19 are conjugate to each other. Therefore, the position of the pinhole image on the detection surface does not change due to the local inclination of each measurement point, and the pinhole on the detection surface responds to the height change of each measurement point in the optical axis direction AX. The position of the image changes.

ここで、光電センサ19は、例えば、25個の一次元CCDラインセンサにより構成されうるが、二次元の位置検出素子を複数配置して構成した場合にも同様の効果を得ることができる。   Here, the photoelectric sensor 19 can be composed of, for example, 25 one-dimensional CCD line sensors, but the same effect can be obtained even when a plurality of two-dimensional position detection elements are arranged.

図1に示すように、原版2は、原版ステージ機構3のステージによって保持された後に、投影光学系1の光軸AXと垂直な面内で矢印3a(Y軸方向)方向に一定速度で走査駆動される。この際に、原版2は、矢印3aと直交する方向(x軸方向)における目標座標位置を維持するように補正駆動される。   As shown in FIG. 1, the original 2 is held by the stage of the original stage mechanism 3, and then scanned at a constant speed in the direction of the arrow 3a (Y-axis direction) in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system 1. Driven. At this time, the original 2 is corrected and driven so as to maintain the target coordinate position in the direction orthogonal to the arrow 3a (x-axis direction).

原版ステージ機構3のステージのX方向及びY方向の位置情報は、原版ステージ機構3に固定されたXYバーミラー20に干渉系21からの複数のレーザービームが照射されることにより計測される。   Position information in the X direction and Y direction of the stage of the original stage mechanism 3 is measured by irradiating the XY bar mirror 20 fixed to the original stage mechanism 3 with a plurality of laser beams from the interference system 21.

照明光学系8は、例えば、エキシマレーザー等のパルス光を発生する光源、ビーム整形光学系、オプティカル・インテグレーター、コリメータ及びミラー等で構成されうる。照明光学系8は、遠紫外領域のパルス光を効率的に透過或いは反射する材料で形成されうる。   The illumination optical system 8 can be composed of, for example, a light source that generates pulsed light such as an excimer laser, a beam shaping optical system, an optical integrator, a collimator, and a mirror. The illumination optical system 8 can be formed of a material that efficiently transmits or reflects pulsed light in the far ultraviolet region.

ビーム整形光学系は、入射ビームの断面形状(寸法含む)を整形する。オプティカル・インテグレーターは、光束の配光特性を均一にして原版2を均一照度で照明する。   The beam shaping optical system shapes the cross-sectional shape (including dimensions) of the incident beam. The optical integrator illuminates the original 2 with uniform illuminance with uniform light distribution characteristics of the light flux.

照明光学系8内の不図示のマスキングブレードによりスリット状の照明領域が規定され、パターン情報を含むスリット光が形成される。照明光学系8、投影光学系1、定盤7等の露光に直接関わる要素より露光ステーションが構成されている。   A slit-shaped illumination area is defined by a masking blade (not shown) in the illumination optical system 8, and slit light including pattern information is formed. An exposure station is composed of elements directly related to exposure, such as the illumination optical system 8, the projection optical system 1, and the surface plate 7.

基板チャック5は、その一部に基準面9を有する。定盤7又は別に設けた定盤上には、該定盤上の露光ステージ機構6と同様に6軸方向に自由に移動可能な別の計測ステージ機構22が配置されている。   The substrate chuck 5 has a reference surface 9 in a part thereof. On the surface plate 7 or a surface plate provided separately, another measurement stage mechanism 22 that can be freely moved in the six-axis directions is disposed in the same manner as the exposure stage mechanism 6 on the surface plate.

処理対象の基板4は、まず、計測ステージ機構22上に搭載されている基板チャック機構5上に置かれ、真空吸着又は静電吸着等の手段によって基板チャック5によって保持される。そして、基板4の各ショット領域の面位置は、第1面位置検出ユニット50によって、基板チャック5上の基準面9を基準として計測される。計測結果は、メモリ130に格納される。第1面位置検出ユニット50、計測ステージ機構22等の要素によって計測ステーションが構成されている。   The substrate 4 to be processed is first placed on the substrate chuck mechanism 5 mounted on the measurement stage mechanism 22 and held by the substrate chuck 5 by means such as vacuum suction or electrostatic suction. The surface position of each shot area of the substrate 4 is measured by the first surface position detection unit 50 with reference to the reference surface 9 on the substrate chuck 5. The measurement result is stored in the memory 130. A measurement station is configured by elements such as the first surface position detection unit 50 and the measurement stage mechanism 22.

ここで、基板チャック5上の基準面9は、計測精度を高めるために、基板4の面と略同一高さとなるように、例えば、基板チャック5の表面上に金属薄膜や金属板等を取り付けて構成されうる。   Here, for example, a metal thin film or a metal plate is attached on the surface of the substrate chuck 5 so that the reference surface 9 on the substrate chuck 5 has substantially the same height as the surface of the substrate 4 in order to improve measurement accuracy. Can be configured.

計測ステージ機構22上における計測処理が終了すると、基板4は、基板チャック5に保持された状態で計測ステージ機構22から露光ステージ機構6上に送られる。なお、露光装置は、2つの基板チャック5を備え、それらを露光ステージ機構6及び計測ステージ機構22の間で交換するように構成されうる。或いは、露光装置は、少なくとも1つ(例えば2つ)の基板ステージ機構5を備え、それを露光ステーション及び計測ステーションの間で移動させるように構成されうる。   When the measurement process on the measurement stage mechanism 22 is completed, the substrate 4 is sent from the measurement stage mechanism 22 onto the exposure stage mechanism 6 while being held by the substrate chuck 5. The exposure apparatus may include two substrate chucks 5 and exchange them between the exposure stage mechanism 6 and the measurement stage mechanism 22. Alternatively, the exposure apparatus may be configured to include at least one (for example, two) substrate stage mechanism 5 and move it between the exposure station and the measurement station.

露光ステージ機構6上では、基板チャック5に保持された基板4の表面が投影光学系1の像面に一致するように合焦処理がなされる。大雑把には、合焦処理では、第2面位置検出ユニット100により基準面9を利用して基板4の高さが計測されながら露光ステージ機構6によって基板4の面位置が調整される。   On the exposure stage mechanism 6, focusing processing is performed so that the surface of the substrate 4 held by the substrate chuck 5 coincides with the image plane of the projection optical system 1. Roughly speaking, in the focusing process, the surface position of the substrate 4 is adjusted by the exposure stage mechanism 6 while the height of the substrate 4 is measured by the second surface position detection unit 100 using the reference surface 9.

具体的には、例えば、原版2のパターン領域内又はその境界領域に設けられた合焦用のマーク23と基準面9とを利用して合焦処理がなされうる。マーク23は、例えばピンホールを含み、露光光と同一波長を有する照明光学系8からの光がピンホールを通過し、投影光学系1によって基板チャック5上の基準面9の近傍に結像する。そして、基準面9で反射した光は、再び投影光学系3でマーク23近傍に再結像する。このとき、露光ステージ機構6に組み込まれたZステージを移動させながら合焦状態が検出される。原版2と基準面9が完全に合焦状態となったとき、ピンホール23を通過する光の光量が最大となる。ピンホール23を通過する光は、ハーフミラー24と集光レンズ25を通して検出器26に入射する。よって、ピンホール23を通過する光の光量は、検出器26によって検出される。検出結果は、メイン制御部110に提供される。メイン制御部110は、検出器26によって検出される光量が最大になる位置でZステージを停止させるようにドライバ120aを介して露光ステージ6を制御する。これによって、合焦処理が終了する。   Specifically, for example, focusing processing can be performed using the focusing mark 23 and the reference surface 9 provided in the pattern area of the original 2 or in the boundary area thereof. The mark 23 includes, for example, a pinhole. Light from the illumination optical system 8 having the same wavelength as the exposure light passes through the pinhole, and forms an image near the reference plane 9 on the substrate chuck 5 by the projection optical system 1. . Then, the light reflected by the reference plane 9 is re-imaged in the vicinity of the mark 23 by the projection optical system 3 again. At this time, the in-focus state is detected while moving the Z stage incorporated in the exposure stage mechanism 6. When the original 2 and the reference surface 9 are completely in focus, the amount of light passing through the pinhole 23 is maximized. The light passing through the pinhole 23 enters the detector 26 through the half mirror 24 and the condenser lens 25. Therefore, the amount of light passing through the pinhole 23 is detected by the detector 26. The detection result is provided to the main control unit 110. The main control unit 110 controls the exposure stage 6 via the driver 120a so as to stop the Z stage at a position where the amount of light detected by the detector 26 is maximized. This completes the focusing process.

合焦処理が終了すると、次のような露光処理がなされる。すなわち、メイン制御部110は、ドライバ120aを介して露光ステージ6を制御し、基板チャック4をXY面内で移動させて、基板4の複数のショット領域を順に露光位置に移動させて露光がなされる。この際に、既に計測ステージ機構22上で計測されメモリ130に格納された基板4の面位置情報(基準面9を基準とする位置情報)に基づいてショット領域の面が投影光学系1の像面に一致させられる。これは、メイン制御部110が露光ステージ6のZステージをドライバ120aを介して駆動することによってなされる。   When the focusing process is completed, the following exposure process is performed. That is, the main control unit 110 controls the exposure stage 6 via the driver 120a, moves the substrate chuck 4 in the XY plane, and sequentially moves a plurality of shot areas of the substrate 4 to the exposure position to perform exposure. The At this time, the surface of the shot region is an image of the projection optical system 1 based on the surface position information (position information with reference to the reference surface 9) of the substrate 4 that has already been measured on the measurement stage mechanism 22 and stored in the memory 130. Matched to the face. This is done by the main controller 110 driving the Z stage of the exposure stage 6 via the driver 120a.

次に、図3、図4を参照しながら計測システムにおける計測処理について説明する。   Next, measurement processing in the measurement system will be described with reference to FIGS.

計測システムでは、基板4の全域にわたって面位置を計測する。例えば、図3に例示する順番で、計測ステージ機構22によって基板4を走査駆動しながら、それと同期して基板4の面位置が計測される。   In the measurement system, the surface position is measured over the entire area of the substrate 4. For example, while the substrate 4 is scanned and driven by the measurement stage mechanism 22 in the order illustrated in FIG. 3, the surface position of the substrate 4 is measured in synchronization therewith.

具体的には、ショット領域300の手前で基板を加速して規定速度に達した後は、等速でショット領域300内の計測点を順に計測する。ショット領域300内での計測が完了したら速やかに減速しつつX方向に基板を移動させて隣の列に移る。そして、ショット301の手前で基板を加速して規定速度に達した後は、等速でショット301、ショット302、ショット303のように、Y方向に並んでいる複数ショットの面位置を順に計測する。その後、速やかに減速しつつX方向に移動して隣の列に移り、加速開始ポイントに達したら基板を反対方向に加速して等速でY方向の複数ショットを順に計測する。以上のような手順を最終ショット領域まで繰り返す。このようにすれば、ショット毎にステージを加速/減速する必要がなくなるので、高いスループットを得ることができる。   Specifically, after accelerating the substrate before the shot area 300 and reaching a specified speed, the measurement points in the shot area 300 are sequentially measured at a constant speed. When the measurement in the shot area 300 is completed, the substrate is moved in the X direction while decelerating quickly and moved to the next row. Then, after accelerating the substrate before the shot 301 and reaching the specified speed, the surface positions of a plurality of shots arranged in the Y direction are sequentially measured as the shot 301, the shot 302, and the shot 303 at a constant speed. . After that, it moves in the X direction while quickly decelerating and moves to the next row. When the acceleration start point is reached, the substrate is accelerated in the opposite direction, and a plurality of shots in the Y direction are sequentially measured at a constant speed. The above procedure is repeated until the final shot area. In this way, it is not necessary to accelerate / decelerate the stage for each shot, so that high throughput can be obtained.

次いで、図4を参照しながら等速スキャン中の計測点配置について説明する。   Next, measurement point arrangement during constant speed scanning will be described with reference to FIG.

動作駆動方向の計測点の間隔Pは、例えば、第1面位置検出ユニット50の検出領域(平均化領域)や、計測スキャンスピードなどに応じて決定されうる。ここで、面位置は、基板の検出領域内の面位置を平均した値として検出されうる。よって、検出領域は、平均化領域として理解することができる。   The interval P between the measurement points in the operation drive direction can be determined according to, for example, the detection area (average area) of the first surface position detection unit 50, the measurement scan speed, or the like. Here, the surface position can be detected as an average value of the surface positions in the detection region of the substrate. Therefore, the detection area can be understood as an average area.

ショット領域内において、計測点は、サンプルピッチPにしたがって略等間隔で配置或いは定義される。最初のショット領域401内における最初の計測点は、第1面位置検出ユニット50による検出領域内の面位置の平均効果を考慮した上で必要十分なマージンM分をショット端から確保して配置される。後続のショット領域についても、最初の計測点は、ショット端からマージンM分を確保した位置に配置される。   In the shot area, the measurement points are arranged or defined at substantially equal intervals according to the sample pitch P. The first measurement point in the first shot area 401 is arranged with a necessary and sufficient margin M secured from the shot end in consideration of the average effect of the surface position in the detection area by the first surface position detection unit 50. The Also in the subsequent shot area, the first measurement point is arranged at a position where a margin M is secured from the shot end.

次に、ショット領域401内における最後の計測点と、次のショット領域402内における最初の計測点との間隔Dが決定される。ここで、走査方向における1つのショット領域の長さ(スキャン長)をL、走査方向におけるショット領域の配置ピッチをYpitchとする。 Next, an interval D between the last measurement point in the shot area 401 and the first measurement point in the next shot area 402 is determined. Here, the length of one shot area in the scanning direction (scanning length) L, and Ypitch the arrangement pitch of the shot areas in the scanning direction.

ショット領域内の計測点の間隔の個数をK[個]とすると、
K=INT((L−M)/P)
である。なお、INT( )は、小数点以下を切り捨てる演算記号とする。
If the number of measurement point intervals in the shot area is K [pieces],
K = INT ((LM) / P)
It is. Note that INT () is an arithmetic symbol that rounds off the decimal part.

間隔Dは、
D=Ypitch−K×P
である。
The interval D is
D = Ypitch-K × P
It is.

スキャンスピードをSとすると、ショット領域内において、1つの計測点を計測するタイミングと次の計測点を計測するタイミングとの時間間隔(以下、ショット内計測時間間隔)T1はP/Sである。また、ショット領域内の最後の計測点を計測するタイミングと次のショット領域内の計測点を計測するタイミングとの時間間隔(以下、ショット間計測時間間隔)T2はD/Sである。よって、ショット間計測時間間隔T2とショット内計測時間間隔T1との差(以下、タイミング変化量)ΔTは、
ΔT=T2−T1=(D−P)/S
となる。つまり、ショット領域内の最後の計測点を計測してから次のショット領域の最初の計測点を計測するまでに、ショット内計測時間隔T1にΔTを加えた時間を待つことになる。
Assuming that the scan speed is S, the time interval (hereinafter referred to as the intra-shot measurement time interval) T1 between the timing for measuring one measurement point and the timing for measuring the next measurement point in the shot region is P / S. Further, a time interval (hereinafter referred to as an inter-shot measurement time interval) T2 between a timing for measuring the last measurement point in the shot region and a timing for measuring the measurement point in the next shot region is D / S. Therefore, the difference (hereinafter, timing change amount) ΔT between the measurement time interval T2 between shots and the measurement time interval T1 within shots is
ΔT = T2−T1 = (DP) / S
It becomes. In other words, a time obtained by adding ΔT to the in-shot measurement time interval T1 is waited after the last measurement point in the shot area is measured until the first measurement point in the next shot area is measured.

例えば、隣接ショット間距離Ypitchを33[mm]、スキャン長Lを33[mm]、マージンMを0.3[mm]、サンプルピッチPを0.4[mm]とする。この場合において、ショット内の計測点の個数は、K+1=INT((33−0.3)/0.4)+1=82[個]となり、また、露光終了位置においても0.3[mm]のマージンが確保される。   For example, the distance Ypitch between adjacent shots is 33 [mm], the scan length L is 33 [mm], the margin M is 0.3 [mm], and the sample pitch P is 0.4 [mm]. In this case, the number of measurement points in the shot is K + 1 = INT ((33−0.3) /0.4) + 1 = 82 [pieces], and 0.3 [mm] at the exposure end position. Margin is secured.

しかしながら、基板内の全ての計測点の走査駆動方向の間隔を全て共通の間隔にする方法では、次のショット領域における計測点の位置がその1つ前のショット領域における最後の計測点の位置に依存する。したがって、当該次のショット領域の最初の計測点については、ショット領域端からの十分なマージンが得られずに、計測精度が低下する要因となりうる。   However, in the method in which the intervals in the scanning drive direction of all the measurement points on the substrate are all the same interval, the position of the measurement point in the next shot area is the position of the last measurement point in the previous shot area. Dependent. Therefore, for the first measurement point of the next shot area, a sufficient margin from the end of the shot area cannot be obtained, which may cause a reduction in measurement accuracy.

これに対して、本発明の好適な実施形態では、ショット領域間において、計測の時間間間隔として、ショット内における計測の時間間隔T1にΔTを加算した時間T2を設ける。これは、全てのショットにおいてショット端から最初の計測点までにマージンMを確保することを意味する。これにより、全てのショット領域において計測点の配置が共通化され、全てのショット領域について同一の条件で面位置を計測することができる。   On the other hand, in a preferred embodiment of the present invention, a time T2 obtained by adding ΔT to a measurement time interval T1 in a shot is provided as a measurement time interval between shot regions. This means that a margin M is secured from the shot end to the first measurement point in all shots. Thereby, the arrangement of measurement points is made common in all shot areas, and the surface position can be measured under the same conditions for all shot areas.

ここで、各ショットについて、加速、等速及び減速を伴うスキャン駆動を行うことにより、ショット毎に露光開始位置及び終了位置近傍の計測点を定めることが容易となる。しかしながら、この場合には、ショット毎に加速/減速が必要になるためにスループットが低下しうる。したがって、1つの列に属するショット領域については、等速で基板を走査駆動しながら面位置が計測されることが好ましい。   Here, by performing scan driving with acceleration, constant speed and deceleration for each shot, it becomes easy to determine measurement points near the exposure start position and end position for each shot. However, in this case, since acceleration / deceleration is required for each shot, the throughput can be reduced. Therefore, for shot regions belonging to one row, it is preferable to measure the surface position while scanning the substrate at a constant speed.

図5に例示するように、ショット領域には、完全ショット領域と、不完全ショット領域(欠けショット領域)とが存在しうる。不完全ショット領域は、一部が基板内の有効領域からはみ出したショット領域を意味する。このようなショットレイアウトにおいては、例えば、走査駆動方向に沿って配列されたショット領域のうち最初に計測対象となる完全ショット領域502の任意位置(例えば、端)を基準位置としうる。そして、不完全ショット領域501や以降の完全ショット領域503の計測点の計測タイミングは、基準位置に対する位置関係に基づいて決定すればよい。   As illustrated in FIG. 5, the shot area may include a complete shot area and an incomplete shot area (missing shot area). The incomplete shot area means a shot area that partially protrudes from the effective area in the substrate. In such a shot layout, for example, an arbitrary position (for example, an end) of the complete shot area 502 to be measured first among shot areas arranged along the scanning drive direction can be used as a reference position. Then, the measurement timing of the measurement points of the incomplete shot area 501 and the subsequent complete shot area 503 may be determined based on the positional relationship with respect to the reference position.

各計測点の表面状態の相違によるフォーカス計測値の相違を補正するために、補正用のオフセット値を予め測定によって決定しておくことが好ましい。各ショット領域の露光処理の際は、このオフセット値に基づいて各計測点についての計測値を補正すればよい。   In order to correct the difference in the focus measurement value due to the difference in the surface state at each measurement point, it is preferable to previously determine a correction offset value by measurement. In the exposure process for each shot area, the measurement value for each measurement point may be corrected based on this offset value.

基板4の被露光領域のZ方向の位置(Z)及び傾き(α,β)のずれを検出するためには、照明領域形状と被露光領域のパターン構造(実際の段差)との関係を考慮しなければならない。ここで、基板4のレジスト表面で反射した光と基板4の基板面で反射した光との干渉の影響等による検出誤差の要因が考えられる。その影響は、広い意味でのパターン構造である基板面の材質に依存し、Alなどの高反射の配線材料では無視できない量となる。   In order to detect the deviation of the position (Z) and tilt (α, β) in the Z direction of the exposed area of the substrate 4, the relationship between the illumination area shape and the pattern structure (actual step) of the exposed area is considered. Must. Here, the cause of detection error due to the influence of interference between the light reflected by the resist surface of the substrate 4 and the light reflected by the substrate surface of the substrate 4 can be considered. The influence depends on the material of the substrate surface, which is a pattern structure in a broad sense, and becomes an amount that cannot be ignored with a highly reflective wiring material such as Al.

また、静電容量センサを面位置検出センサとして使用した場合は、高速素子や発光ダイオードの基板として使用するGaAs基板では、Si基板とは異なり大きな計測オフセットを持つことが知られている。   In addition, when a capacitance sensor is used as a surface position detection sensor, it is known that a GaAs substrate used as a substrate for a high-speed element or a light emitting diode has a large measurement offset unlike a Si substrate.

図1に例示する露光装置では、計測点の表面状態の相違によるフォーカス計測値の誤差、すなわち、パターン構造に依存する誤差を補正するためのオフセット値(補正値)が求められる。具体的には、複数のサンプルショット領域601〜608(図6)について基板を走査駆動しながら測定された面位置計測値を用いてオフセット値が算出されうる。メモリ130に格納された各計測点における計測データは、各計測点のパターン構造に対応したオフセット値(補正値)を使って補正される。   In the exposure apparatus illustrated in FIG. 1, an offset value (correction value) for correcting an error of a focus measurement value due to a difference in surface state of a measurement point, that is, an error depending on a pattern structure is obtained. Specifically, the offset value can be calculated using the surface position measurement values measured while scanning the substrate for a plurality of sample shot regions 601 to 608 (FIG. 6). The measurement data at each measurement point stored in the memory 130 is corrected using an offset value (correction value) corresponding to the pattern structure at each measurement point.

図6におけるサンプルショット配置は一例であり、サンプルショット領域の数や配置はこれに限定されるものではない。   The sample shot arrangement in FIG. 6 is an example, and the number and arrangement of the sample shot areas are not limited to this.

以下、図8を参照しながら本発明の好適な実施形態の面位置検出方法及び露光方法を説明する。なお、以下の処理は、メイン制御部110によって制御される。   Hereinafter, a surface position detection method and an exposure method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The following processing is controlled by the main control unit 110.

ここでは、図1に例示する露光装置において、光源10として発光ダイオード(LED)を用い、光センサ19として一次元CCDセンサを用いるものとする。   Here, in the exposure apparatus illustrated in FIG. 1, a light emitting diode (LED) is used as the light source 10, and a one-dimensional CCD sensor is used as the optical sensor 19.

step801でメイン制御部110がスタート指令を受けることによって一連の処理が開始される。step802で、計測ステージ22上のチャック5に基板が置かれ、チャック5によって保持される。   In step 801, when the main control unit 110 receives a start command, a series of processes is started. In step 802, the substrate is placed on the chuck 5 on the measurement stage 22 and held by the chuck 5.

step803で、メイン制御部110は、基準とするスキャン計測領域の大きさ(Lを含む。)と、ショット配置情報(Ypitchを含む。)、及びスキャンスピードSと、CCD蓄積時間に基づいて、ショット内計測時間間隔T1と、タイミング変化量ΔTを求めてメモリ130に記憶する。   In step 803, the main control unit 110 performs shots based on the reference scan measurement area size (including L), shot arrangement information (including Ypitch), scan speed S, and CCD accumulation time. The internal measurement time interval T1 and the timing change amount ΔT are obtained and stored in the memory 130.

step804で、メイン制御部110による制御の下で、図3に例示する順序で列毎に等速スキャンを行いながら基板全面の計測が実施される。計測結果としての面位置情報(基準面9を基準とする位置情報)は、メモリ130に記憶される。   In step 804, under the control of the main control unit 110, measurement of the entire surface of the substrate is performed while performing constant velocity scanning for each column in the order illustrated in FIG. Surface position information (position information with reference to the reference surface 9) as a measurement result is stored in the memory 130.

step805で、メイン制御部110は、パターン構造(露光対象領域内の実際の段差、基板の材質)に依存する計測誤差要因を補正するためのオフセット値(補正値)を計算する。メイン制御部119は、例えば、図6に例示するように、斜線の複数のサンプルショット(601〜608)領域についての面位置計測値(面位置データ)を用いて演算を行う。メイン制御部119は、この演算によって、パターン構造に依存する誤差を補正するためのオフセット値(補正値)を算出する。step806で、メイン制御部110は、算出したオフセット値(補正値)をメモリ130に格納する。   In step 805, the main control unit 110 calculates an offset value (correction value) for correcting a measurement error factor that depends on the pattern structure (actual step in the exposure target region, material of the substrate). For example, as illustrated in FIG. 6, the main control unit 119 performs calculation using surface position measurement values (surface position data) for a plurality of shaded sample shot (601 to 608) regions. By this calculation, the main control unit 119 calculates an offset value (correction value) for correcting an error depending on the pattern structure. In step 806, the main control unit 110 stores the calculated offset value (correction value) in the memory 130.

step807で、基板は、基板チャック5に保持されたまま露光ステージ6上に移送される。   In step 807, the substrate is transferred onto the exposure stage 6 while being held by the substrate chuck 5.

step808で、レチクル合焦用のマーク23と基板チャック上の基準面9とを使って合焦のために露光ステージ6のZステージが駆動される。   In step 808, the Z stage of the exposure stage 6 is driven for focusing using the reticle focusing mark 23 and the reference surface 9 on the substrate chuck.

step809で、メイン制御部110は、基板チャック5上の基準面を基準とする面位置情報を上記補正値を用いて補正しながら、基板4の表面を最適露光像面位置に一致させるための補正駆動量を算出する。そして、メイン制御部110は、その補正駆動量にしたがって基板4の面位置を補正しつつショット領域のスキャン露光を実施する。   In step 809, the main control unit 110 corrects the surface position information with reference to the reference surface on the substrate chuck 5 using the correction value, and corrects the surface of the substrate 4 to match the optimum exposure image surface position. The driving amount is calculated. Then, the main control unit 110 performs scan exposure of the shot area while correcting the surface position of the substrate 4 according to the correction drive amount.

step810では、基板上の全ショットの露光が終了したか否かを判定し、終了していなければstep809へ戻り、全ショットの露光が終了したらstep811に進む。step811では、基板を露光ステージ6から搬出して、step812では、一連の露光シーケンスを終了する。   In step 810, it is determined whether or not the exposure of all shots on the substrate has been completed. If not, the process returns to step 809. If exposure of all shots is completed, the process proceeds to step 811. In step 811, the substrate is unloaded from the exposure stage 6, and in step 812, a series of exposure sequences is completed.

なお、上記の実施形態は、計測ステージと露光ステージとが別個に存在する露光装置を例示するものであるが、これは本発明の1つの応用例に過ぎない。本発明の露光装置は、例えば、1つ又は複数のステージが計測ステージとしても露光ステージとしても使用されるように構成されてもよい。或いは、本発明の露光装置は、1又は複数の計測ステージと、複数の露光ステージとを備えて構成されてもよい。   In addition, although said embodiment illustrates the exposure apparatus in which a measurement stage and an exposure stage exist separately, this is only one application example of this invention. The exposure apparatus of the present invention may be configured such that, for example, one or a plurality of stages are used as both a measurement stage and an exposure stage. Alternatively, the exposure apparatus of the present invention may be configured to include one or a plurality of measurement stages and a plurality of exposure stages.

図8に示す実施形態において、step801〜step811までをその順で実行してもよいし、step807以降のスキャン露光と並行して、次の基板を計測ステージに搬入し、step801からstep806の処理を行ってもよい。この場合、無駄なく連続的に基板を処理することができるので、高効率な露光処理が可能である。   In the embodiment shown in FIG. 8, step 801 to step 811 may be executed in that order, or in parallel with the scan exposure after step 807, the next substrate is carried into the measurement stage, and the processing from step 801 to step 806 is performed. May be. In this case, since the substrate can be continuously processed without waste, highly efficient exposure processing is possible.

次に上記の露光装置を利用したデバイスの製造プロセスを説明する。図11は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2(レチクル作製)では設計した回路パターンに基づいてレチクル(原版またはマスクともいう)を作製する。一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハ(基板ともいう)を製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記のレチクルとウエハを用いて、リソグラフィー技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の組み立て工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷(ステップ7)する。   Next, a device manufacturing process using the above exposure apparatus will be described. FIG. 11 is a diagram showing a flow of an entire manufacturing process of a semiconductor device. In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (reticle fabrication), a reticle (also referred to as an original or a mask) is fabricated based on the designed circuit pattern. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer (also referred to as a substrate) is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the reticle and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and is an assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), etc. Process. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図12は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では上記の露光装置を用いて、回路パターンが形成されたマスクを介し感光剤が塗布されたウエハを露光してレジストに潜像パターンを形成する。ステップ17(現像)ではウエハに転写された潜像パターンを現像してレジストパターンを形成する。ステップ18(エッチング)ではレジストパターンが開口した部分を通してレジストパターンの下にある層又は基板をエッチングする。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。   FIG. 12 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the above exposure apparatus is used to expose a wafer coated with a photosensitive agent through a mask on which a circuit pattern is formed, thereby forming a latent image pattern on the resist. In step 17 (development), the latent image pattern transferred to the wafer is developed to form a resist pattern. In step 18 (etching), the layer or substrate under the resist pattern is etched through the portion where the resist pattern is opened. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

1 投影光学系
2 原版
3 原版ステージ機構
4 基板
5 基板チャック
6 露光ステージ機構
7 定盤
8 照明光学系
9 基準面
10 光源
11 コリメータレンズ
12 スリット部材
13、16 光学系
14、15 ミラー
17 ストッパー絞り
18 補正光学系群
19 光電センサ
20 XYバーミラー
21 干渉計
22 計測ステージ機構
23 合焦用マーク
24 ハーフミラー
25 集光レンズ
26 検出器
27a、27b ステージバーミラー
28a、28b 干渉計
50 第1面位置検出ユニット
100 第2面位置検出ユニット
110 メイン制御部
120a、120b ドライバ
130 メモリ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection optical system 2 Original 3 Original plate stage mechanism 4 Substrate 5 Substrate chuck 6 Exposure stage mechanism 7 Surface plate 8 Illumination optical system 9 Reference surface 10 Light source 11 Collimator lens 12 Slit members 13 and 16 Optical systems 14 and 15 Mirror 17 Stopper stop 18 Correction optical system group 19 Photoelectric sensor 20 XY bar mirror 21 Interferometer 22 Measuring stage mechanism 23 Focusing mark 24 Half mirror 25 Condensing lens 26 Detectors 27a and 27b Stage bar mirrors 28a and 28b Interferometer 50 First surface position detection unit 100 Second surface position detection unit 110 Main control unit 120a, 120b Driver 130 Memory

Claims (4)

感光剤が塗布された基板の複数のショット領域を投影光学系を介して順に露光する露光装置であって、
基板が走査駆動された状態で、連続する複数のショット領域内に定義された計測点の面位置を計測する計測器と、
前記計測器による計測結果に基づいて、基板の被露光領域が前記投影光学系の像面に一致するように基板の面位置を制御する制御部とを備え、
ショット領域の端から当該ショット領域内の計測点までの距離Mが複数のショット領域において共通し、ショット領域内の隣接する計測点の間隔が共通の第1距離Pになり、ショット領域内の最後の計測点と次のショット内の最初の計測点との間隔が第2距離Dとなるように、複数のショット領域のそれぞれについて複数の計測点が定義され、
前記計測器は、ショット領域毎に加速および減速がされることなく基板が等速度で走査駆動された状態で、走査駆動方向に沿って連続して配列された少なくとも2つのショット領域内の計測点の面位置を計測し、
走査方向におけるショット領域の長さをL、前記走査方向におけるショット領域の配置ピッチをYpitchとしたとき、
K=INT((L−M)/P)、
D=Ypitch−K×P
を満たす、ことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that sequentially exposes a plurality of shot areas of a substrate coated with a photosensitive agent via a projection optical system,
A measuring instrument that measures the surface positions of measurement points defined in a plurality of continuous shot areas in a state where the substrate is driven to scan;
A controller for controlling the surface position of the substrate based on the measurement result by the measuring instrument so that the exposed area of the substrate coincides with the image plane of the projection optical system;
The distance M from the end of the shot area to the measurement point in the shot area is common in the plurality of shot areas, and the interval between the adjacent measurement points in the shot area becomes the common first distance P, and the last in the shot area A plurality of measurement points are defined for each of the plurality of shot areas such that the distance between the measurement point of the first measurement point and the first measurement point in the next shot is the second distance D.
The measuring instrument is a measuring point in at least two shot areas arranged continuously along the scanning drive direction in a state where the substrate is scanned and driven at a constant speed without being accelerated and decelerated for each shot area. Measure the surface position of
When the length of the shot area in the scanning direction is L and the arrangement pitch of the shot areas in the scanning direction is Ypitch,
K = INT ((LM) / P),
D = Ypitch-K × P
An exposure apparatus characterized by satisfying:
基板を保持し、かつ基板を露光するための露光ステーションと前記計測器による計測を実施するための計測ステーションとの間を移動する基板ステージを備えることを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a substrate stage that moves between an exposure station that holds the substrate and exposes the substrate and a measurement station that performs measurement by the measuring instrument. . 前記基板ステージを複数備え、前記露光ステーションでの基板の露光処理と、前記計測ステーションでの基板の計測処理とが並列に実施されることを特徴とする請求項2に記載の露光装置。 The exposure apparatus according to claim 2, comprising a plurality of the substrate stages, wherein a substrate exposure process at the exposure station and a substrate measurement process at the measurement station are performed in parallel. デバイス製造方法であって、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、前記露光された基板を現像する現像工程と、
前記現像された基板を処理する処理工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
A device manufacturing method comprising:
An exposure step of exposing a substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, a development step of developing the exposed substrate,
A processing step of processing the developed substrate;
A device manufacturing method comprising:
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