JPH06267824A - Exposure - Google Patents

Exposure

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JPH06267824A
JPH06267824A JP5345193A JP5345193A JPH06267824A JP H06267824 A JPH06267824 A JP H06267824A JP 5345193 A JP5345193 A JP 5345193A JP 5345193 A JP5345193 A JP 5345193A JP H06267824 A JPH06267824 A JP H06267824A
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JP
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exposure
light
wafer
optical system
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Application number
JP5345193A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeyoshi Iwamoto
恵愛 岩本
Original Assignee
Nikon Corp
株式会社ニコン
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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

Abstract

PURPOSE:To obtain the best focal position of a projection optical system, without development using a sesitized substrate which is an actual exposure object. CONSTITUTION:On different measurement shot regions 71A-71I in an unexposed region ND5 on the periphery of a wafer W for exposure use on which resist is spread, latent image patterns 72Y of marks for focal point measurement are exposed while changing focal positions in regard to a projection optical system. The lateral image patterns 72Y are irradiated with two detection beams BM1, BM2 from an LIA system, and the intensity of interference light of a pair of diffraction lights B1 (-1), B2 (+1) generated in parallel from the lateral image pattern 72Y is plotted for each focal position. The focal position where the intensity of the interference light is maximum is the best focal position.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される投影露光装置において、 The present invention relates, for example a semiconductor device, in a projection exposure apparatus used in manufacturing a liquid crystal display device or a thin film magnetic head or the like in the photolithography process,
投影光学系のベストフォーカス位置に感光基板を設定して露光を行う場合に適用して好適な露光方法に関する。 Set the photosensitive substrate to the best focus position of projection optical system relating to the preferred exposure method is applied when performing exposure.

【0002】 [0002]

【従来の技術】例えば半導体素子、液晶表示素子又は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、フォトマスク又はレチクル(以下「レチクル」と総称する)のパターン像を投影光学系を介して感光基板上に露光する投影露光装置が使用されている。 BACKGROUND ART For example a semiconductor device, a liquid crystal display device or a thin film magnetic head or the like in manufacturing a photolithography process, a pattern image of a photomask or reticle (hereinafter collectively referred to as "reticle") through a projection optical system projection exposure apparatus is used to expose on the photosensitive substrate. 斯かる投影露光装置において、レチクルのパターンを高い解像度で感光基板上に露光するには、その感光基板を投影光学系の最良結像面(ベストフォーカス面)に対して焦点深度の範囲内で合致させた状態で露光を行う必要がある。 In such projection exposure apparatus, the exposure on a photosensitive substrate a pattern of a reticle at a high resolution, consistent with the range of focal depth that the photosensitive substrate relative to the best imaging plane of the projection optical system (best focus plane) it is necessary to perform exposure in a state of being. そのためには、何等かの方法で投影光学系のベストフォーカス面の位置、即ちベストフォーカス位置を求める必要がある。 To that end, some kind of methods at the position of the best focus plane of the projection optical system, i.e., it is necessary to obtain the best focus position.

【0003】従来のベストフォーカス位置の計測方法として、パイロットウエハなどを使用して試し焼き(テストプリント)によりフォーカスチェックを行う方法が知られている。 [0003] As a method of measuring the conventional best focus position, a method of performing the focus checked by proofs (test print) by using such as a pilot wafer is known. この方法では、投影光学系の光軸方向のパイロットウエハの位置(以下「フォーカス位置」という)を変化させながら順次そのウエハ上に所定の計測用パターンの像の露光を行った後、そのウエハを現像して露光されたパターン像の形状を計測する。 In this method, after the exposure of the image of a predetermined measurement pattern sequentially the on the wafer while changing the position of the pilot wafer in the optical axis direction of the projection optical system (hereinafter referred to as "focus position"), the wafer the developing the exposed shape of the pattern image is measured. そして、最も微細なパターンが分離して結像されているフォーカス位置がベストフォーカス位置とされる。 Then, the focus position where the finest pattern is imaged by separation is the best focus position. その後、実際に転写対象とする回路パターンの露光を行うには、その試し焼きで求めたベストフォーカス位置に露光対象とするウエハの露光面を設定した状態で露光が行われる。 Thereafter, to perform exposure of a circuit pattern to be actually transfer object, exposure is performed while setting the exposure surface of the wafer to be exposed to the best focus position determined by the test exposure.

【0004】その他に、フォーカス位置を変化させながらパイロットウエハ上に特定のパターンの露光を行い、 [0004] Other, exposure of a specific pattern on the pilot wafer while varying the focus position,
そのウエハの現像後の計測により、露光されたパターンの形状変化が最も少ないフォーカス位置をベストフォーカス位置とする方法も知られている。 The measurement after development of the wafer, the shape change of the exposed pattern is known a method of the best focus position with the smallest focus position.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の計測方法においては、投影光学系のベストフォーカス位置を求めるためには、パイロットウエハのフォーカス位置を変化させて所定のパターンの露光を行った後、そのウエハの現像を行う必要があった。 In the conventional measuring method as described above that [0005], in order to obtain the best focus position of projection optical system, by changing the focus position of the pilot wafer was exposed in a predetermined pattern after, it is necessary to perform development of the wafer. しかしながら、そのウエハを現像して得られるパターンに基づいてベストフォーカス位置を求めるのでは、ベストフォーカス位置を求めるのに時間がかかるという不都合がある。 However, than obtaining the best focus position based on the pattern obtained by developing the wafer, there is a disadvantage that it takes time to determine the best focus position. また、実際の露光対象とするウエハとは異なる試し焼き用のウエハを使用しているため、実際の露光対象とするウエハの下地の影響をも加味して投影光学系のベストフォーカス位置を計測することができず、得られた結果が必ずしも実際の露光対象とするウエハにとってベストフォーカス位置とは限らなかった。 Moreover, due to the use of the wafer for different proofs of the wafer to the actual exposure target, measures the best focus position of projection optical system in consideration also the effects of the underlying wafer to actual exposure target it can not, the results obtained are not necessarily the best focus position for always wafer to actual exposure target.

【0006】本発明は斯かる点に鑑み、実際に露光対象とする感光基板を用いて現像を行うことなく投影光学系のベストフォーカス位置を求め、その感光基板のフォーカス位置をそのベストフォーカス位置に設定した状態で、その感光基板にレチクルのパターンを露光できる露光方法を提供することを目的とする。 [0006] The present invention has been made in view of the points mow 斯 obtains the best focus position of projection optical system without performing development using a photosensitive substrate to be actually exposed subject, the focus position of the photosensitive substrate in the best focus position in the set state, and an object thereof is to provide an exposure method capable exposing a pattern of a reticle onto the photosensitive substrate.

【0007】 [0007]

【課題を解決する為の手段】本発明による露光方法は、 Exposure method according to the present invention means for solving the problem] is,
露光光で照明されたマスク(R)上の被露光パターンの像を投影光学系(13)を介して感光材が塗布された基板(W)上に露光する方法において、露光領域の一部に焦点計測用マーク(70X)が形成された露光用マスク(R)を投影光学系(13)の物体面側に配置する第1 A method of exposing on a substrate an image of the exposed pattern on the illuminated mask (R) with an exposure light via a projection optical system (13) of the photosensitive material is coated (W), a part of the exposure area the placing focus measuring marks (70X) exposure mask is formed a (R) on the object plane side of the projection optical system (13) 1
工程(ステップ101)と、基板(W)に塗布された感光材上の露光領域以外の予備的露光領域(感光基板の周辺の領域又はストリートライン領域等、例えば図9のN Process (step 101), the substrate (W) around the area or street line region of the preliminary exposure region (photosensitive substrate other than the exposure area on the applied photosensitive material in such, for example, N in FIG. 9
5 )において、投影光学系(13)に対するフォーカス位置及び露光位置をそれぞれ変えてその露光光のもとで投影光学系(13)を介してその焦点計測用マークの像を順次露光することにより、その感光材上の複数の位置(71A〜71I)にそれぞれその焦点計測用マークの潜像(72X)を形成する第2工程と(ステップ103 In D 5), by sequentially exposing the image of the mark for the focus measuring via the projection optical system (the focus position and the exposure position with respect to 13) by changing the respective projection optical system under the exposure light (13) , each of a plurality of positions on the photosensitive material (71A~71I) a second step of forming a latent image (72X) of a mark for the focus measuring (step 103
〜108)を有する。 Having to 108).

【0008】更に本発明は、その感光材上の複数の位置に形成された焦点計測用マークの潜像(72Y)のそれぞれに検出光を照射し、焦点計測用マークの潜像(72 [0008] The present invention irradiates a detection light to the respective focus measurement mark formed in a plurality of positions on the photosensitive material latent image (72Y), a mark for focus measurement latent (72
Y)から戻される検出光に基づいて、投影光学系(1 Based on the detected light returned from Y), the projection optical system (1
3)に対するベストフォーカス位置を求める第3工程(ステップ109,110)と、基板(W)のフォーカス位置をその第3工程で求められたベストフォーカス位置に設定し、基板(W)上に塗布されたその感光材上の露光領域に、その露光光のもとで投影光学系(13)を介してその被露光パターンの像を露光する第4工程(ステップ111,112)とを有するものである。 A third step of finding the best focus position (step 109, 110) for 3), sets the focus position of the substrate (W) to the best focus position determined in the third step, is applied onto a substrate (W) and the exposure area on the photosensitive material, in which a fourth step of exposing the image of the object exposure pattern through the projection optical system (13) under the exposure light (step 111, 112) .

【0009】この場合、その焦点計測用マークとして回折格子マークを使用し、その第3工程において、焦点計測用マークの潜像(72Y)に対して2方向から検出光の光ビーム(BM 1 ,BM 2 )を照射し、焦点計測用マークの潜像(72Y)からほぼ同一方向に回折される2つの回折光よりなる干渉光の強度を検出し、焦点計測用マークの潜像(72Y)毎のその干渉光の強度より投影光学系(13)に対するベストフォーカス位置を求めるようにしても良い。 [0009] In this case, by using the diffraction grating mark as a mark for the focus measuring, at its third step, the light beam (BM 1 of the detection light from two directions with respect to the latent image mark for focus measurement (72Y), BM 2) is irradiated with, detects the intensity of the interference light consisting of two diffracted light diffracted substantially the same direction from the latent image mark for focus measurement (72Y), each latent image mark for focus measurement (72Y) the interference light intensity from the projection optical system (13) may be obtained best focus position relative to the.

【0010】また、その焦点計測用マークとして点列状マークを使用し、その第3工程において、例えば図12 Further, by using the point sequence like mark as a mark for the focus measuring, at its third step, for example, FIG. 12
に示すように、焦点計測用マークの潜像(75Y)に対して細長い帯状のスポットに絞られた検出光(76Y) As shown, the detection light focused on an elongated strip of the spot relative to the latent image mark for focus measurement (75Y) (76Y)
を走査し、焦点計測用マークの潜像(75Y)毎に所定の方向に回折される回折光の強度より投影光学系(1 Scanning the latent image mark for focus measurement (75Y) the projection optical system than the intensity of light diffracted in a predetermined direction for each (1
3)のベストフォーカス位置を求めるようにしても良い。 3) may be obtained the best focus position of.

【0011】 [0011]

【作用】斯かる本発明によれば、焦点計測用マークとしては、例えばマスク(R)のパターン領域内に感光基板の各ショット領域のアライメント用に形成されているアライメントマーク又はマスク(R)自体のアライメント用のマーク等が使用される。 In accordance with the such the present invention, as the mark for focus measurement, for example, a mask alignment mark or the mask pattern region of the (R) are formed for alignment of each shot area on the photosensitive substrate (R) itself mark or the like for alignment is used for. そして、基板(W)に塗布された感光材上の露光領域以外の予備的露光領域(ND Then, the substrate (W) to the coated pre-exposure region other than the exposure area on the photosensitive material (ND
5 )において、投影光学系(13)に対するフォーカス位置及び露光位置をそれぞれ変えてその焦点計測用マークの像を順次露光することにより、その感光材上の複数の位置(71A〜71I)にそれぞれ焦点計測用マークの潜像(72Y)が形成される。 In 5), by sequentially exposing the image of the mark for the focus measuring while changing the focus position and the exposure position with respect to the projection optical system (13), respectively, each focusing on a plurality of positions (71A~71I) on the photosensitive material measurement mark of a latent image (72Y) is formed. その後、焦点計測用マークの潜像(72Y)に対して所定の検出光を照射し、その潜像(72Y)から得られる回折光、反射光又は散乱光等よりなる検出光を受光する。 Thereafter, it was irradiated with a predetermined detection light to the latent image mark for focus measurement (72Y), the latent image (72Y) from the resulting diffracted light, receives the detection light consisting of the reflected light or scattered light, and the like.

【0012】この際、本発明者の実験により、その焦点計測用マークの潜像(72Y)が露光されたときのフォーカス位置に応じて、その潜像(72Y)から得られる検出光の強度等が変化することが確かめられた。 [0012] At this time, by the inventors of the experiment, the focus measurement mark of a latent image (72Y) is in accordance with the focus position when it is exposed, its latent (72Y) strength of the resulting detection light from such There it was confirmed that to change. 従って、その潜像(72Y)から得られる検出光の強度が例えば最大又は最小になるときのフォーカス位置を、投影光学系(13)に対するベストフォーカス位置として求めることができる。 Thus, the focus position at which the intensity of the detection light obtained from the latent image (72Y) is maximized or minimized for example, can be determined as the best focus position relative to the projection optical system (13).

【0013】その後、基板(W)をそのベストフォーカス位置に設定することにより、その基板(W)が投影光学系(13)に対して確実に合焦した状態で、その基板(W)上の感光材にマスク(R)のパターン像が露光される。 [0013] Then, by setting the substrate (W) to the best focus position, with its substrate (W) is reliably focused with respect to the projection optical system (13), the substrate (W) on the pattern image of the mask (R) is exposed to the photosensitive material. 従って、基板(W)の現像を行うことなく、且つ基板(W)の下地の影響等を加味した状態で投影光学系(13)に対するベストフォーカス位置が求められる。 Thus, without performing the development of the substrate (W), the best focus position is determined with respect to the projection optical system (13) and while taking into account the underlying influence of the substrate (W).

【0014】また、その焦点計測用マークの潜像の検出系の一例として、2光束干渉方式のアライメント系(L [0014] As an example of the detection system of the latent image mark for the focus measuring, two-beam interference method alignment system (L
IA系)を使用した場合には、その焦点計測用マークとして回折格子マークが使用され、例えば図11(a)に示すように、焦点計測用マークの潜像(72Y)に対して2方向から光ビーム(BM 1 ,BM 2 )が照射され、その潜像(72Y)からほぼ同一方向に回折される2つの回折光よりなる干渉光の強度が検出される。 When using the IA system), the focus diffraction grating mark as measurement marks are used, for example, as shown in FIG. 11 (a), from two directions with respect to the latent image (72Y) of the mark for focus measurement irradiated light beam (BM 1, BM 2) is the intensity of the latent image (72Y) consists of two diffracted lights substantially diffracted in the same direction from the interference light is detected. このとき、その2つの回折光が、−1次回折光B 1 (-1) 及び+1次回折光B 2 (+1) である場合には、その干渉光の強度はベストフォーカス位置で最も強くなることが確かめられている。 In this case, the two diffracted beams, -1 if it is diffracted light B 1 (-1) and + 1st-order diffracted light B 2 (+1) is the strength of the interference light is strongest at the best focus position It has been confirmed. 従って、その干渉光の強度が最大になるときのフォーカス位置をベストフォーカス位置とすることができる。 Therefore, it is possible to make the focus position at which the intensity of the interference light is maximized and the best focus position.

【0015】また、その2つの回折光が、例えば0次回折光B 1 (0)及び+2次回折光B 2 (+2) である場合には、 Further, the two diffracted beams, for example when 0 is diffracted light B 1 (0) and +2 order diffracted light B 2 (+2) is
その干渉光の強度はベストフォーカス位置で最も小さくなることが確かめられている。 The intensity of the interference light has been confirmed that the smallest at the best focus position. 従って、その干渉光の強度が最小になるときのフォーカス位置をベストフォーカス位置とすることができる。 Therefore, it is possible to make the focus position at which the intensity of the interference light is minimized as the best focus position. 次に、その焦点計測用マークの潜像の検出系として、レーザ・ステップ・アライメント系(LSA系)を使用した場合には、その焦点計測用マークとして点列状マークが使用される。 Then, as the detection system of the latent image mark for the focus measuring, when using a laser step alignment system of (LSA system), dot rows mark is used as a mark for the focus measuring. そして、例えば図12に示すように、焦点計測用マークの潜像(7 For example, as shown in FIG. 12, the mark for focus measurement latent (7
5Y)に対して細長い帯状のスポットに絞られた検出光(76Y)を走査し、焦点計測用マークの潜像(75 Scanning detection light focused on an elongated strip of the spot relative to 5Y) a (76Y), a mark for focus measurement latent (75
X)毎に所定の方向に回折される回折光の強度より投影光学系(13)のベストフォーカス位置が求められる。 The best focus position of X) the projection optical system than the intensity of light diffracted in a predetermined direction for each (13) is obtained.

【0016】 [0016]

【実施例】以下、本発明による露光方法の一実施例につき図面を参照して説明する。 EXAMPLES The following will be described with reference to the accompanying drawings an embodiment of an exposure method according to the invention. 本実施例は、フォトレジスト(レジスト)が塗布されたウエハ上の各ショット領域に、ステップ・アンド・リピート方式で順次レチクルのパターン像を露光する投影露光装置の露光方法に本発明を適用したものであり、先ずその投影露光装置の概略構成につき説明する。 This embodiment, which in each shot area on the wafer where the photoresist (resist) is applied, the present invention is applied to an exposure method of a projection exposure apparatus for exposing a pattern image of the sequentially reticle in a step-and-repeat method , and the first will be described a schematic configuration of the projection exposure apparatus.

【0017】図1は本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図1において、超高圧の水銀ランプ1から発生した照明光ILは楕円鏡2で反射してその第2焦点で一度集光した後、コリメータレンズ、干渉フィルター、オプティカルインテグレータ(フライアイレンズ)及び開口絞り(σ絞り)等を含む照明光学系3に入射する。 [0017] Figure 1 shows a schematic arrangement of a projection exposure apparatus of this embodiment, the 1, illumination light IL emitted from the mercury lamp 1 of the ultra-high pressure once current at the second focal point is reflected by the elliptical mirror 2 after light, a collimator lens, an interference filter, enters the optical integrator (fly's eye lens) and an aperture stop illumination optical system 3 comprising (sigma stop) or the like. 図示省略するも、フライアイレンズはそのレチクル側焦点面がレチクルパターンのフーリエ変換面(瞳共役面)とほぼ一致するように、光軸AXに沿って配置する。 Also illustrated is omitted, the fly-eye lens to substantially coincide reticle-side focal plane that is a Fourier transform plane of the reticle pattern (pupil conjugate plane), arranged along the optical axis AX. また、楕円鏡2の第2焦点の近傍には、モータ38によって照明光ILの光路の閉鎖及び開放を行うシャッター(例えば4枚羽根のロータリーシャッター)37を配置する。 In the vicinity of the second focus of the elliptical mirror 2, placing a 37 (rotary shutter, for example, four blades) closed and the shutter to perform opening of the optical path of the illumination light IL by the motor 38. 尚、露光用の照明光ILとしては、水銀ランプ1 As the illumination light IL for exposure, mercury lamp 1
等の輝線(i線等)の他に、KrFエキシマレーザ若しくはArFエキシマレーザ等のレーザ光、又は金属蒸気レーザやYAGレーザの高調波等を用いても構わない。 Other emission lines of equal (i-rays, etc.), may be a KrF excimer laser or laser light such as ArF excimer laser, or a metal vapor laser or YAG laser harmonics like.

【0018】照明光学系3から射出されたウエハのレジスト層を感光させる波長域の照明光ILは、その大部分がビームスプリッター4で反射され、この反射光が第1 The illumination light IL having a wavelength range for sensitizing the resist layer of the injected wafer from the illumination optical system 3, most of which is reflected by the beam splitter 4, the reflected light is first
リレーレンズ5、可変視野絞り(レチクルブラインド) A relay lens 5, a variable field stop (reticle blind)
6及び第2リレーレンズ7を通過してミラー8に至り、 It reaches the mirror 8 passes through the 6 and the second relay lens 7,
ここでほぼ垂直に下方に反射された後、メインコンデンサーレンズ9を介してレチクルRのパターン領域PAをほぼ均一な照度で照明する。 After being reflected downward substantially vertically here, with a substantially uniform illuminance pattern area PA of the reticle R via the main condenser lens 9. レチクルブラインド6の配置面はレチクルRのパターン形成面と共役関係(結像関係)にあるので、駆動系36を介してレチクルブラインド6を構成する複数枚の可動ブレードを開閉させてその中の開口部の大きさ、形状を変えることによって、レチクルRの照明視野を任意に設定することができる。 Since the arrangement surface of the reticle blind 6 is in the pattern formation surface conjugate with the reticle R (imaging relationship), the opening therein by opening and closing a plurality of movable blades constituting the reticle blind 6 via the drive system 36 Department of size, by changing the shape, the illumination field on the reticle R can be set arbitrarily.

【0019】図4(a)はレチクルRの具体的な構成を示す図であり、この図4(a)において、本実施例のレチクルRのパターン領域PAを囲む遮光帯LSBの4辺の各々のほぼ中央部に4つのレチクルマークRM X1 、R FIG. 4 (a) is a diagram showing a specific configuration of the reticle R, in the FIG. 4 (a), the respective four sides of the light-shielding band LSB surrounding the pattern area PA of the reticle R of this embodiment four reticle mark RM X1, R substantially at the center of
X2 、RM Y1 、RM Y2が形成されている。 M X2, RM Y1, RM Y2 are formed. これらレチクルマークは、ウエハ上の各ショット領域とレチクルRとの位置合わせを行う際にアライメントマークとして使用されるものであるが、これらレチクルマークの像をウエハ上のレジスト層に焦点計測用マークの潜像として露光することも可能である。 These reticle marks are, but are intended to be used as an alignment mark when performing alignment between each shot area and the reticle R on the wafer, the image of the mark for focus measurement in the resist layer on the wafer of the reticle mark it is also possible to expose the latent image. それら4つのレチクルマークは同一構成であるので、ここではレチクルマークRM X1についてのみ説明する。 Since these four reticle marks are the same configuration, it will be described here only the reticle mark RM X1. 図4(b)に示すようにレチクルマークRM X1は、Y方向に配置された7個のドットマークからなる回折格子マークを、X方向に所定ピッチで5 Reticle mark RM X1 as shown in FIG. 4 (b), the diffraction grating mark consisting of seven dots marks arranged in the Y direction, the X direction at a predetermined pitch 5
列配列したマルチマークであり、このマルチマークは、 It is a multi-marks column array, this multi-mark,
遮光帯LSBに設けられた透明窓RW内にクロム等の遮光部により形成したものである。 A transparent window in the RW provided shielding band LSB is obtained by forming the light shielding portion of chromium or the like. 更に、図4(a)に示すように、レチクルRの外周付近に2組のアライメントマークRAM 1 ,RAM 2が対向して形成されている。 Furthermore, as shown in FIG. 4 (a), 2 sets of alignment marks RAM 1, RAM 2 are formed to face the vicinity of the outer periphery of the reticle R. アライメントマークRAM 1 ,RAM 2は共に十字状の遮光マークであり、レチクルRのアライメント(光軸AXに対する位置合わせ)に用いられる。 The alignment mark is RAM 1, RAM 2 is a cross-shaped light-shielding marks both used in the alignment of the reticle R (aligned with respect to the optical axis AX).

【0020】また、レチクルRのパターン領域PAのX [0020] In addition, X of the pattern area PA of the reticle R
方向及びY方向の周縁部には、それぞれ今回の露光でウエハW上の各ショット領域に属するウエハマークの打ち換えを行うための、X軸用のLIAパターン70X及びY軸用のLIAパターン70Yが形成されている。 The peripheral portion of the direction and the Y direction, for performing recombination out of the wafer mark belonging to each shot area on the wafer W in the exposure of this each, the LIA pattern 70Y for LIA pattern 70X and the Y-axis of the X-axis It is formed. 「L "L
IAパターン」と呼ぶのは、これらのパターンが露光されて形成されたウエハマークは、2光束干渉方式のアライメント系(LIA系)により検出されるからである。 Call it IA pattern "wafer mark these patterns are formed by exposure, because are detected by two-beam interference method alignment system (LIA system).
X軸用のLIAパターン70Xは、X方向に所定ピッチで暗部と明部とを配列した格子状のパターンであり、Y LIA pattern 70X of the X-axis is a lattice pattern having an array of the dark and bright portions at a predetermined pitch in the X direction, Y
軸用のLIAパターン70Yは、Y方向に所定ピッチで暗部と明部とを配列した格子状のパターンである。 LIA pattern 70Y for the shaft is a lattice pattern having an array of the dark and bright portions at a predetermined pitch in the Y direction. 但し、LIAパターン70X,70Yの代わりに、それぞれレチクルマークRM X1及びRM Y1と同様のパターンを用いて良く、更に他のパターンを使用しても良い。 However, LIA pattern 70X, instead of 70Y, often using the same pattern as the reticle mark RM X1 and RM Y1 respectively, may further use other patterns.

【0021】図1に戻り、レチクルRは、モータ12によって投影光学系13の光軸方向に微動可能で、且つ水平面内で2次元的な移動及び微小回転が可能なレチクルステージRSに載置されている。 [0021] Returning to Figure 1, the reticle R is capable fine movement in the optical axis direction of the projection optical system 13 by the motor 12, and placed on the two-dimensional movement and microspheroidal capable reticle stage RS in a horizontal plane ing. レチクルステージRS Reticle stage RS
の端部にはレーザ光波干渉測長器(干渉計)11からのレーザビームを反射する移動鏡11mが固定されており、レチクルステージRSの2次元的な位置は干渉計1 The end being movable mirror 11m for reflecting a laser beam is fixed from the laser optical interference length measuring device (interferometer) 11, two-dimensional positions of the reticle stage RS interferometer 1
1によって、例えば0.01μm程度の分解能で常時検出される。 By one, it is detected at all times, for example, 0.01μm about resolution. レチクルR上にはレチクルアライメント系(RA Reticle alignment system on the reticle R (RA
系)10A及び10Bが配置され、これらRA系10A Systems) 10A and 10B are arranged, these RA system 10A
及び10Bは、レチクルRの外周付近に形成された2組のアライメントマーク(図4(a)中の十字状のアライメントマークRAM 1 ,RAM 2 )を検出するものである。 And 10B is to detect the two sets of alignment marks formed in the vicinity of the outer periphery of the reticle R (FIG. 4 (a cross-shaped alignment marks RAM 1 in a), RAM 2).
RA系10A,10Bからの検出信号に基づいてレチクルステージRSを微動させることで、レチクルRはパターン領域PAの中心点が光軸AXと一致するように位置決めされる。 RA system 10A, by finely moving the reticle stage RS on the basis of a detection signal from 10B, the reticle R is the central point of the pattern area PA is positioned to coincide with the optical axis AX.

【0022】さて、レチクルRのパターン領域PAを通過した照明光ILは、両側テレセントリックな投影光学系13に入射し、投影光学系13はレチクルRの回路パターンの投影像を1/5に縮小して、表面にレジスト層が形成され、その表面が最良結像面とほぼ一致するように保持されたウエハW上の1つのショット領域に重ね合わせて投影(結像)する。 [0022] Now, the illumination light IL passing through the pattern area PA of the reticle R is incident on both sides telecentric projection optical system 13, the projection optical system 13 reduces the projected image of the circuit pattern of the reticle R to 1/5 Te, the surface resist layer is formed on the surface thereof superimposed on one shot area on the wafer W held so as to be substantially coincident with the best imaging plane projected (focused).

【0023】図5は(a)はウエハW上の1つのショット領域SA、X方向用のウエハマークMX及びY方向用のウエハマークMYの配置関係を示し、図5(b)はウエハマークMXの構成を示す。 [0023] Figure 5 (a) shows a one shot area SA, the wafer mark MY positional relationship of wafer marks MX and Y directions for the X direction on the wafer W, FIG. 5 (b) wafer mark MX It shows the configuration. 図5(a)において、ショット領域SAの4辺はストリートライン(スクライブライン)STで囲まれており、互いに直交する2辺のストリートラインSTの各々のほぼ中央部にウエハマークMX,MYが形成されている。 In FIG. 5 (a), 4 sides of the shot area SA is surrounded by street lines (scribe lines) ST, the wafer mark MX a substantially central portion of each of the two sides of the street line ST mutually orthogonal, MY is formed It is. ウエハマークMX,MY Wafer marks MX, MY
は共に1次元の回折格子マークであり、これらウエハマークは下地に凹部又は凸部のパターンとして形成したものである。 Is a diffraction grating mark are both 1-dimensional, these wafer marks are made by forming a pattern of recesses or projections in the base. 図5(b)に示すように、ウエハマークMX As shown in FIG. 5 (b), the wafer mark MX
は、Y方向に延びた5本のバーマークを、X方向(計測方向)に所定ピッチで配列したものである。 It is a 5 bar marks extending in the Y direction, in which are arranged at a predetermined pitch in the X direction (measurement direction).

【0024】図1に戻り、ウエハWは、微小回転可能なウエハホルダ(不図示)に真空吸着され、このホルダを介してウエハステージWS上に保持されている。 [0024] Returning to Figure 1, the wafer W is vacuum-adsorbed to the fine rotatable wafer holder (not shown), is held on a wafer stage WS via the holder. ウエハステージWSは、モータ16によりステップ・アンド・ Wafer stage WS is, step-and-by a motor 16
リピート方式で2次元移動可能なXYステージ、及びウエハWを投影光学系13の光軸に平行なZ方向に位置決めするZステージ等より構成されている。 It is formed of a Z stage, etc. for positioning in Z direction parallel 2D movable XY stage, and a wafer W to the optical axis of the projection optical system 13 in repeat mode. ウエハW上の1つのショット領域に対するレチクルRの転写露光が終了すると、ウエハステージWS内のXYステージによりウエハWは次のショット位置までステッピングされる。 When transfer exposure of the reticle R relative to one shot area on the wafer W is completed, the wafer W by the XY stage in the wafer stage WS is stepped to the next shot position.
ウエハステージWSの端部には干渉計15からのレーザビームを反射する移動鏡15mが固定され、ウエハステージWSの2次元的な位置は干渉計15によって、例えば0.01μm程度の分解能で常時検出される。 The end portion of the wafer stage WS are movable mirror 15m fixed to reflect the laser beam from the interferometer 15, two-dimensional position of the wafer stage WS by interferometer 15, for example, is constantly detected at a resolution of about 0.01μm that. また、ウエハステージWS上にはベースライン計測時等で用いられる基準マークが形成されたガラス基板よりなる基準部材14が、その表面の高さがウエハWの露光面の高さとほぼ一致するように設けられている。 Moreover, as is on a wafer stage WS reference member 14 made from a glass substrate reference mark used in the baseline measurement or the like is formed is substantially coincident with the height of the exposed surface of the height wafer W of the surface It is provided.

【0025】図6は基準部材14上のパターンを示し、 [0025] Figure 6 shows a pattern on the reference member 14,
この図6において、基準部材14上には光透過性の5組のL字状パターンからなるスリットパターンFMaと、 In FIG. 6, a slit pattern FMa made of a light transmissive 5 pairs of L-shaped pattern on the reference member 14,
光反射性のクロムで形成された2組の基準パターン(デューティは1:1)FMx,FMyとが設けられている。 2 set of reference patterns formed by light reflecting chrome (duty 1: 1) FMx, and FMy are provided. 基準パターンFMxは、7個のドットマークをY方向に配列した3本の回折格子マークとY方向に延びた1 Reference pattern FMx is extended seven dot marks the diffraction grating mark and Y-direction of the three arranged in the Y direction 1
2本のバーマークとを、3本の回折格子マークを中心としてX方向に配列したものである。 A bar mark two, in which arranged in the X direction around the diffraction grating mark of three. 他方の基準パターンFMyは、基準パターンFMxを90°回転したものである。 The other reference pattern FMy is a reference pattern FMx is obtained by rotating 90 °.

【0026】さて、スリットパターンFMaは光ファイバー(不図示)等を用いて基準部材14の下へ伝送された照明光(露光光)によって、下方(ウエハステージ内部)から照明されるように構成されている。 [0026] Now, the slit pattern FMa by an optical fiber (not shown) or the like transmitted illumination light to the bottom of the reference member 14 using the (exposure light), is configured to be illuminated from below (inside wafer stage) there. スリットパターンFMaを透過した照明光は、図1の投影光学系1 Illumination light transmitted through the slit pattern FMa is the projection optical system 1 1
3を介してレチクルRの裏面(パターン面)にスリットパターンFMaの投影像を結像する。 3 through imaging a projection image of the slit pattern FMa on the back surface of the reticle R (pattern surface). 図1において、レチクルRの裏面に照射され、レチクルRのレチクルマークRM X1 ,RM X2 ,RM Y1及びRM Y2の何れかを通過した照明光は、コンデンサーレンズ9、第2リレーレンズ7、レチクルブラインド6及び第1リレーレンズ5等を通ってビームスプリッター4に達する。 In Figure 1, it is irradiated to the back surface of the reticle R, illumination light that has passed through one of the reticle mark RM X1, RM X2, RM Y1 and RM Y2 of the reticle R, a condenser lens 9, a second relay lens 7, a reticle blind reach the beam splitter 4 through 6 and the first relay lens 5, and the like. ビームスプリッター4を透過した照明光は、投影光学系13の瞳共役面近傍に配置された光電検出器35により受光され、光電検出器35は照明光の強度に応じた光電信号SSを主制御系18に出力する。 Illumination light transmitted through the beam splitter 4 is projected is received by the photoelectric detector 35 disposed on the pupil conjugate plane near the optical system 13, the photoelectric detector 35 is the main control system of the photoelectric signal SS corresponding to the intensity of the illumination light and outputs it to the 18. 以下では、光ファイバー(不図示)、基準部材14及び光電検出器35をまとめてIS In the following, an optical fiber (not shown), are collectively the reference member 14 and a photoelectric detector 35 IS
S(Imaging Slit Sensor)系と呼ぶ。 Referred to as S (Imaging Slit Sensor) system.

【0027】また、図1中には投影光学系13の結像特性を調整するための結像特性補正部19も設けられている。 Further, also provided imaging characteristic correction unit 19 for adjusting the imaging characteristic of the projection optical system 13 in FIG. 本実施例における補正部19は、投影光学系13を構成する一部のレンズエレメント、特にレチクルRに近い複数のレンズエレメントの各々を、ピエゾ素子等の圧電素子を用いて独立に駆動(光軸AXに対して平行移動又は傾斜)することで、投影光学系13の結像特性、例えば投影倍率、像面湾曲やディストーションを補正するものである。 Correcting unit 19 in the present embodiment, part of the lens elements constituting the projection optical system 13, in particular each of the plurality of lens elements close to the reticle R, independently driven using a piezoelectric element such as a piezoelectric element (the optical axis by translating or tilting) with respect to AX, the imaging characteristics of the projection optical system 13, for example the projection magnification is corrected field curvature and distortion.

【0028】また、本例の投影露光装置には、ウエハW [0028] In addition, the projection exposure apparatus of this embodiment, the wafer W
の露光面を投影光学系13のベストフォーカス位置に維持するためのオートフォーカス系が設けられている。 Autofocus system to maintain the best focus position of projection optical system 13 to the exposure surface of the is provided. そのオートフォーカス系は、ウエハWの露光面のフォーカス位置を検出するための斜入射方式のフォーカス位置検出系(以下、「AFセンサー」という)81(図3参照)と、主制御系18と、ウエハステージWS内のZステージとより構成されている。 Its autofocus system, the focus position detection system of an oblique incidence method for detecting the focus position of the exposure surface of the wafer W (hereinafter, referred to as "AF sensor") and 81 (see FIG. 3), the main control system 18, Z stage in the wafer stage WS and is more configurations. 本例のAFセンサー81 AF sensor 81 of this example
につき図13を参照して説明する。 Be explained with reference to Figure 13. なお、斜入射方式のAFセンサーのより詳細な構成については、例えば特開昭60−168112号公報に開示されている。 Note that the detailed configuration of the AF sensor oblique incidence type is disclosed in JP Sho 60-168112.

【0029】図13は、本例の投影露光装置のAFセンサー81の構成を示し、この図13において、AFセンサー81は送光系81a(照明系82a〜集光対物レンズ82c)と受光系81b(集光対物レンズ82d〜光電検出器82h)とより構成され、送光系81aにおいて、照明系82aの前面にはスリットパターンよりなる開口パターンが形成されている。 FIG. 13 shows the configuration of the AF sensor 81 of the projection exposure apparatus of this embodiment, in FIG. 13, AF sensor 81 and the light receiving system transmitting system 81a (illumination system 82a~ condenser objective lens 82c) 81b be more configuration as (focusing objective lens 82d~ photodetector 82h), the light transmitting system 81a, the front surface of the illumination system 82a opening pattern consisting of a slit pattern is formed. その開口パターンを通過した検出光(例えばウエハW上のレジストに対して非感光性の光)が、ミラー82b及び集光対物レンズ82 The opening pattern detection light that has passed through the (e.g., non-photosensitive light the resist on the wafer W) is, the mirror 82b and the condenser objective lens 82
cを介して投影光学系13の光軸AXに斜めにウエハW Through c wafer W obliquely to the optical axis AX of the projection optical system 13
の露光面(又は基準部材14の表面等)に照射され、その露光面上にスリットパターン像が結像投影される。 Is of irradiating the exposure surface (or the surface and the like of the reference member 14), the slit pattern image is projected imaged on the exposed surface. そして、その露光面で反射された検出光が、受光系81b Then, the detection light reflected by the exposure surface, the light receiving system 81b
の受光対物レンズ82d、平行平板ガラス82e、振動ミラー82f及び結像レンズ82gを経て光電検出器8 The light receiving objective lens 82d, a parallel plate glass 82e, vibrating mirror 82f and a photoelectric detector 8 through the imaging lens 82g
2hの受光面のスリット状の開口上にスリットパターン像を再結像する。 2h reimaging a slit pattern image on the slit-shaped openings of the light-receiving surface of the. その開口を通過した光を光電変換して得た検出信号が振動ミラー82fの駆動信号で同期整流され、この同期整流後の検出信号であるフォーカス信号が、図3のシステムコントローラ65に供給される。 The opening detection signal obtained by photoelectrically converting the light passing through the is rectified synchronized drive signal of the vibration mirror 82f, the focus signal is a detection signal after the synchronous rectifier is supplied to the system controller 65 in FIG. 3 .

【0030】この場合、ウエハWの露光面でのスリットパターン像の長手方向は図13の紙面に垂直な方向であり、ウエハWの露光面がZ方向に変位すると、光電検出器82hの受光面でのスリットパターン像はX方向に変位する。 [0030] In this case, the longitudinal direction of the slit pattern image on the exposure surface of the wafer W is perpendicular to the plane of FIG. 13, when the exposure surface of the wafer W is displaced in the Z direction, the light-receiving face of the photodetector 82h slit pattern image of the displaced in the X direction. 従って、光電検出器82hから出力されるフォーカス信号は、所定の範囲内でウエハWの露光面のフォーカス位置に対してほぼリニアに変化する信号になるため、そのフォーカス信号からウエハWの露光面のフォーカス位置を検出することができる。 Therefore, a focus signal output from the photoelectric detector 82h is to become a signal which varies substantially linearly with respect to the focus position of the exposure surface of the wafer W within a predetermined range, the exposure surface of the wafer W from the focus signal it is possible to detect the focus position. また、受光系81b In addition, the light receiving system 81b
内の平行平板ガラス82eを図13の紙面に垂直な軸を中心に回転することにより、光電検出器82hの受光面でのスリットパターン像の位置がX方向に変位する。 By rotating the parallel plate glass 82e of the inner to the paper around a vertical axis of FIG. 13, the position of the slit pattern images on a light receiving surface of the photoelectric detector 82h is displaced in the X direction. 図3のシステムコントローラ65が、駆動系83を介して平行平板ガラス82eの回転角を設定する。 The system controller 65 of FIG. 3, to set the rotation angle of the parallel plate glass 82e via the drive system 83. 後述のように、投影光学系13のベストフォーカス位置を求めたときに、例えばウエハWの露光面又は基準部材14の表面をそのベストフォーカス位置に設定した状態で、平行平板ガラス82eを回転させて、光電検出器82hの受光面の開口の中心にスリットパターン像の中心を合致させる。 As described later, when the calculated best focus position of projection optical system 13, for example, the exposed surface or the surface of the reference member 14 of the wafer W in a state set to the best focus position, by rotating the parallel plate glass 82e , match the center of the slit pattern image in the center of the opening of the light receiving surface of the photoelectric detector 82h. これはフォーカス信号を例えばゼロクロス点に設定することを意味するが、これによりAFセンサー81のキャリブレーションが行われる。 This means that setting the focus signal, for example the zero crossing point, which by calibration of the AF sensor 81 is performed.

【0031】次に、図1の投影光学系13の側面下方には、オフ・アクシス方式のアライメントセンサー(以下、「FIA系(Field Image Alignment 系)」という)が配置されている。 Next, the side below the projection optical system 13 of FIG. 1, the off-axis type alignment sensor (hereinafter, "FIA system (Field Image Alignment system)" hereinafter) is disposed. このFIA系において、ハロゲンランプ20で発生した光をコンデンサーレンズ21及び光ファイバー22を介して干渉フィルター23に導き、ここでレジスト層の感光波長域と赤外波長域との光をカットする。 In this FIA system guides the light generated by the halogen lamp 20 to the interference filter 23 through a condenser lens 21 and the optical fiber 22, to cut the light in the photosensitive wavelength region and an infrared wavelength region here resist layer. 干渉フィルター23を透過した光は、レンズ系24、ビームスプリッター25、ミラー26及び視野絞りBRを介してテレセントリックな対物レンズ2 Light transmitted through the interference filter 23, lens system 24, a beam splitter 25, a telecentric objective lens via the mirror 26 and the field stop BR 2
7に入射する。 Incident on the 7. 対物レンズ27を透過した光は、投影光学系13の照明視野を遮光しないように鏡筒下部周辺に固定されたプリズム(ミラー)28で反射されて、ウエハWをほぼ垂直に照明する。 The light transmitted through the objective lens 27 is reflected by the prism (mirror) 28 that the illumination field is fixed to the lens barrel lower part near to not shading of the projection optical system 13, it is substantially perpendicular to illuminate the wafer W.

【0032】対物レンズ27からの光は、ウエハW上のウエハマーク(下地マーク)MXを含む部分領域に照射され、当該領域で反射された光は、プリズム28、対物レンズ27、視野絞りBR、ミラー26、ビームスプリッター25及びレンズ系29を介して指標板30に導かれる。 [0032] Light from the objective lens 27 is irradiated to a partial region including the wafer marks (base mark) MX on the wafer W, the light reflected in the region, the prism 28, objective lens 27, field stop BR, mirror 26, is guided to the index plate 30 via the beam splitter 25 and lens system 29. 指標板30は、対物レンズ27及びレンズ系29 Index plate 30, the objective lens 27 and lens system 29
によってウエハWと共役な面内に配置され、ウエハW上のウエハマークMXの像が指標板30の透明窓内に結像される。 By being placed on the wafer W conjugate plane, the image of the wafer mark MX on the wafer W is imaged in the transparent window of the index plate 30. 更に指標板30には、その透明窓内に指標マークとして、Y方向に延びた2本の直線状マークをX方向に所定間隔だけ離して配置したものが形成されている。 More index plate 30, as an index mark on the transparent within the window, that is disposed apart by a predetermined distance two linear marks extending in the Y direction in the X direction is formed.
指標板30を通過した光は、リレーレンズ系31、ミラー32及びリレーレンズ系33を介してCCDカメラ等の撮像素子34へ導かれ、撮像素子34の受光面上にはウエハマークMXの像と指標マークの像とが結像される。 The light passing through the index plate 30, the relay lens system 31 is guided to the image sensor 34 such as a CCD camera through a mirror 32 and a relay lens system 33, an image of the wafer mark MX is on the light receiving surface of the image pickup device 34 and the image of the index mark is imaged. 撮像素子34からの画像信号SVは主制御系18に送られ、主制御系18でウエハマークMXのX方向の位置(座標値)が算出される。 Image signal SV from the imaging element 34 is transmitted to the main control system 18, the position of the X direction of the wafer mark MX (coordinate value) is calculated by the main control system 18. 尚、図1中には示していないが、上記構成のFIA系(X軸用のFIA系)の他に、Y方向のマーク位置を検出するためのもう1組のF Although not shown in Figure 1, in addition to the configuration of the FIA ​​system (FIA system for the X axis), the other set for detecting the mark position in the Y direction F
IA系(Y軸用のFIA系)も設けられている。 (FIA system for the Y-axis) IA system is also provided.

【0033】次に、投影光学系13の側面上方にはTT Next, the side surface above the projection optical system 13 TT
L(スルー・ザ・レンズ)方式のアライメントセンサー17が設けられており、アライメントセンサー17から射出されたアライメント光がミラーM1及びM2を介して投影光学系13に導かれている。 L is alignment sensor 17 (through-the-lens) type are provided, the injected alignment light is guided to the projection optical system 13 via the mirrors M1 and M2 from the alignment sensor 17. そのアライメントセンサー17は、レーザ干渉方式のアライメント系(以下、「LIA系」という)とレーザ・ステップ・アライメント系(以下、「LSA系」という)とをその光学部材を最大限共有させて組み合わせたものである。 Its alignment sensor 17, the alignment system of the laser interference method (hereinafter, "LIA system") and a laser step alignment system (hereinafter, referred to as "LSA system") and the the optical member in combination by maximally shared it is intended. その詳細な構成は特開平2-272305号公報に開示されているので、ここでは簡単に説明する。 Since the detailed structure is disclosed in JP-A-2-272305, it will be described briefly here.

【0034】図2は、そのTTL方式のアライメントセンサー17の詳細な構成を示し、この図2において、光源(He−Neレーザ光源等)40から射出されたレーザビームはビームスプリッター41で分割され、ここで反射されたビームはシャッター42を介して第1ビーム成形光学系(LIA光学系)45に入射する。 [0034] Figure 2 shows a detailed structure of an alignment sensor 17 of the TTL system. In FIG. 2, the laser beam emitted from the light source (the He-Ne laser light source or the like) 40 is split by a beam splitter 41, here reflected beam is incident on the first beam shaping optics (LIA optical system) 45 via the shutter 42. 一方、ビームスプリッター41を透過したビームは、シャッター43及びミラー44を介して第2ビーム成形光学系(L Meanwhile, the beam transmitted through the beam splitter 41, second beam forming optical system through the shutter 43 and mirror 44 (L
SA光学系)46に入射する。 Enters the SA optical system) 46. 従って、シャッター42 Therefore, the shutter 42
及び43を逆位相で駆動することにより、LIA系とL And by driving a 43 in phase opposition, LIA system and L
SA系とを切り換えて使用することが可能となっている。 Switching between SA system it is possible to use.

【0035】さて、LIA光学系45は2組の音響光学変調器等を含み、所定の周波数差Δfが与えられた2本のビームが、その光軸を挟んでほぼ対称となるように射出される。 [0035] Now, LIA optical system 45 includes two pairs of acousto-optic modulator or the like, two beams predetermined frequency difference Δf is given, across the optical axis is emitted to be substantially symmetrical that. 更に、LIA光学系45を射出した2本のビームは、ミラー47及びビームスプリッター48を介してビームスプリッター49に入射し、ビームスプリッター49を透過した2本のビームは、レンズ系(逆フーリエ変換レンズ)53及びミラー54を介して、装置上で固定されている参照用回折格子55に、互いに異なる2 Furthermore, the two beams emerging from the LIA optical system 45, enters a beam splitter 49 via the mirror 47 and the beam splitter 48, two beams transmitted through the beam splitter 49, a lens system (inverse Fourier transform lens ) 53 and via a mirror 54, a reference grating 55 which is fixed on the device, different 2
方向から所定の交差角で入射して結像(交差)する。 Incident at a predetermined crossing angle from the direction imaged (cross). 光電検出器56は、参照用回折格子55を透過してほぼ同一方向に発生する回折光同士の干渉光を受光し、回折光強度に応じた正弦波状の光電信号SRを主制御系18内のLIA演算ユニット58に出力する。 The photoelectric detector 56 is transmitted through the reference grating 55 receives the interference light of diffracted light among generated substantially in the same direction, a sinusoidal photoelectric signals SR corresponding to the diffracted light intensity in the main control system 18 and outputs it to the LIA calculation unit 58.

【0036】一方、ビームスプリッター49で反射された2本のビームは、対物レンズ50によって視野絞り5 On the other hand, the two beams reflected by the beam splitter 49, field stop by the objective lens 50 5
1の開口内で一度交差した後、ミラーM2(図1中のミラーM1は図示省略)を介して投影光学系13に入射する。 After crossing once within one of the openings, the mirror M2 (mirror M1 in Fig. 1 not shown) enters the projection optical system 13 via the. このように入射した光は、投影光学系13の瞳面で光軸AXに関してほぼ対称となって一度スポット状に集光した後、ウエハW上のウエハマークMYのピッチ方向(Y方向)に関して光軸AXを挟んで互いに対照的な角度で傾いた平行光束となって、ウエハマークMY上に異なる2方向から所定の交差角で入射する。 Light incident in this way, after converged once spot becomes substantially symmetrical with respect to the optical axis AX on the pupil plane of the projection optical system 13, the light with respect to the wafer mark MY in the pitch direction on the wafer W (Y-direction) is across the axis AX and parallel beam inclined at contrasting angles, incident from two different directions on the wafer mark MY at a predetermined crossing angle. ウエハマークMY上には周波数差Δfに対応した速度で移動する1次元の干渉縞が形成され、当該マークから同一方向、ここでは光軸方向に発生した±1次回折光(干渉光)は投影光学系13、対物レンズ50等を介して光電検出器52 The on wafer mark MY 1 dimensional interference fringes moving at a speed corresponding to the frequency difference Δf is formed, the same direction from the mark, where ± 1-order diffracted light generated in the optical axis direction (interference light) is the projection optical system 13, a photoelectric detector 52 via the objective lens 50, etc.
で受光され、光電検出器52は干渉縞の明暗変化の周期に応じた正弦波状の光電信号SDwをLIA演算ユニット58に出力する。 In is received, photoelectric detector 52 outputs a sinusoidal photoelectric signals SDw according to the cycle of light and dark change of the interference fringes LIA arithmetic unit 58. LIA演算ユニット58は、2つの光電信号SR、SDwの波形上の位相差からウエハマークMYの位置ずれ量を算出するとともに、図1の干渉計15からの位置信号PDsを用いて、当該位置ずれ量が零となるときのウエハステージWSの座標位置を求め、 LIA arithmetic unit 58, two photoelectric signals SR, to calculate the positional deviation amount of the wafer mark MY from the phase difference on the waveform of SDw, using the position signal PDs from the interferometer 15 of Figure 1, the positional deviation obtains the coordinate position of the wafer stage WS when the amount is zero,
この情報をアライメントデータ記憶部61(図3参照) Alignment data storage unit 61 the information (see FIG. 3)
に出力する。 And outputs it to.

【0037】また、LSA光学系46はビームエクスパンダー、シリンドリカルレンズ等を含み、ここを射出したビームはミラー48及びビームスプリッター49を介して対物レンズ50に入射する。 Further, the LSA optical system 46 includes a beam expander, a cylindrical lens or the like, a beam emitted here is incident on the objective lens 50 via a mirror 48 and a beam splitter 49. そのビームは、対物レンズ50によって視野絞り51の開口内で一度スリット状に収束し、ミラーM2を介して投影光学系13に入射する。 The beam is once converged in a slit form in the aperture of the field stop 51 by the objective lens 50, enters the projection optical system 13 via the mirror M2. このように入射したビームは、投影光学系13の瞳面のほぼ中央を通った後、イメージフィールド内でX Beam incident in this way, after passing through the approximate center of the pupil plane of the projection optical system 13, X in the image field
方向に伸び、且つ光軸AXに向かうような細長い帯状スポット光としてウエハW上に照射される。 Extends in the direction, being and irradiated on the wafer W as an elongate strip spotlight as toward the optical axis AX. その帯状スポット光とウエハマーク(回折格子マーク)とをY方向に相対移動したとき、当該マークから発生する光は、投影光学系13、対物レンズ50等を介して光電検出器52 When the strip-shaped spot light and the wafer mark and (diffraction grating mark) relatively moves in the Y direction, the light, the projection optical system 13, the photoelectric detector 52 via the objective lens 50 or the like generated from the mark
で受光される。 In is received. 光電検出器52は、ウエハマークからの光の内±1〜±3次回折光のみを光電検出し、この光強度に応じた光電信号SDiを主制御系18内のLSA演算ユニット57に出力する。 The photoelectric detector 52, the only inner ±. 1 to ± 3 order diffracted light from the wafer mark photoelectrically detected, and outputs a photoelectric signal SDi corresponding to the light intensity in the LSA calculation unit 57 in the main control system 18. LSA演算ユニット57は干渉計15からの位置信号PDsも入力し、LSA演算ユニット57は、ウエハステージWSの単位移動量毎に発生するアップダウンパルスに同期して光電信号SDi The LSA computing unit 57 inputs the position signal PDs from the interferometer 15, the LSA computing unit 57 includes a photoelectric signal in synchronism with the up-down pulses generated per unit amount of movement of the wafer stage WS SDi
をサンプリングする。 The sampling. 更に各サンプリング値をデジタル値に変換してメモリに番地順に記憶させた後、所定の演算処理によってウエハマークのY方向の位置を算出し、 After further stored at the address order of the memory to convert each sampled values ​​into digital values, and calculates the position in the Y direction of the wafer mark by a predetermined arithmetic processing,
この情報を図3のアライメントデータ記憶部61に出力する。 And outputs this information to the alignment data storage unit 61 of FIG.

【0038】ところで、本実施例では重ね合わせ露光(本露光)に先立ち、露光光の照射により焦点計測用マークをウエハWに露光してレジスト層にその潜像を形成するが、この潜像を検出するためのセンサーとしては主にLIA系及びLSA系を用いる。 By the way, in this embodiment superposed before exposure (main exposure), but to form the latent image in the resist layer by exposing the marks for focus measurement on the wafer W by irradiation of the exposure light, the latent image as a sensor for detecting mainly used LIA system and LSA system. 従って、LIA系及びLIA演算ユニット58はウエハマーク(下地マーク)と全く同様の動作で焦点計測用マークの潜像を検出し、その検出信号の情報をアライメントデータ記憶部6 Therefore, LIA system and LIA arithmetic unit 58 detects the latent image mark for focus measurement by exactly the same operation as the wafer marks (base mark), the alignment data storage unit information of the detection signal 6
1に出力する。 And outputs it to the 1. 同様に、LSA系及びLSA演算ユニット57はウエハマーク(下地マーク)と全く同様の動作で焦点計測用マークの潜像を検出し、その検出信号の情報をアライメントデータ記憶部61に出力する。 Similarly, LSA system and LSA calculation unit 57 detects the latent image mark for focus measurement by exactly the same operation as the wafer marks (base mark), and outputs the information of the detection signal to the alignment data storage unit 61. 尚、図1中には示していないが、上記構成のアライメントセンサー(Y軸用のLIA系、Y軸用のLSA系)の他に、 Although not shown in FIG. 1, the configuration of the alignment sensor (LIA system for the Y-axis, LSA system for the Y-axis) in addition to,
X方向のマーク位置を検出するためのもう1組のTTL Another set of TTL for detecting the mark position in the X direction
方式のアライメントセンサー(X軸用のLIA系、X軸用のLSA系)も設けられている。 Method of alignment sensor (LIA system for the X-axis, LSA system for X-axis) is also provided.

【0039】次に、図3を参照して上記装置を統括制御する主制御系18について説明する。 Next, with reference to FIG. 3 will be described a main control system 18 for generally controlling the apparatus. 本実施例では、L In this working example, L
SA演算ユニット57〜システムコントローラ65までが主制御系18を構成する。 Until SA calculation unit 57 to the system controller 65 constitute a main control system 18. 図3において、FIA演算ユニット59は撮像素子34からの画像信号SVの波形に基づき、所定の演算処理により指標マークに対するウエハマークの像の位置ずれ量を算出する。 In FIG. 3, FIA computation unit 59 based on the waveform of the image signal SV from the image pickup device 34 calculates the position deviation amount of the image of the wafer mark relative to the index mark by a predetermined calculation processing. さらに、干渉計15からの位置信号PDsも入力して、ウエハマークの像が指標マークの中心に正確に位置した(位置ずれ量が零となる)ときのウエハステージWSの座標位置を求め、この情報をアライメントデータ記憶部61に出力する。 Further, by inputting the position signal PDs from the interferometer 15, the image of the wafer mark is positioned exactly at the center of the index mark (positional deviation amount becomes zero) obtains the coordinate position of the wafer stage WS of time, the and it outputs the information to the alignment data storage unit 61. また、ISS演算ユニット60は基準部材14(スリットパターンFMa)とレチクルRとを相対移動させたときに光電検出器35から出力される光電信号SSと共に、干渉計15からの位置信号PDsも入力する。 Further, ISS calculation unit 60 together with the photoelectric signal SS output from the reference member 14 photoelectric detector 35 when moved relative (slit pattern FMa) and the reticle R, is also input position signal PDs from the interferometer 15 . そして、ウエハステージWSの単位移動量毎に発生するアップダウンパルスに同期して光電信号SSをサンプリングし、各サンプリング値をデジタル値に変換してメモリに番地順に記憶させた後、所定の演算処理によってレチクルマークのX方向又はY方向の位置(干渉計15によって規定される直交座標系XY上での座標位置)を算出し、この情報をアライメントデータ記憶部61に出力する。 After sampling the photoelectric signal SS in synchronism with the up-down pulses generated per unit amount of movement of the wafer stage WS, it has been stored in the address order of the memory to convert each sampled values ​​into digital values, predetermined operation processing calculates the position of the X or Y direction of the reticle mark (coordinate position in the interferometer 15 orthogonal coordinate system XY on which is defined by) by, and outputs the information to the alignment data storage unit 61.

【0040】また、アライメントデータ記憶部61は4 [0040] In addition, the alignment data storage unit 61 4
つの演算ユニット57〜60の各々からのマーク位置情報(潜像の検出信号の情報も含む)を入力可能となっている。 One of which is capable input mark position information from each of the arithmetic units 57 to 60 (including information of the detection signal of the latent image). EGA演算ユニット62は、4つの演算ユニット57〜60からの位置情報を用いて後述のエンハーンスト・グローバル・アライメント(EGA)等のための各種演算を行うものであり、その演算結果は記憶部63とシステムコントローラ65とに送られる。 EGA calculation unit 62, which performs various operations such as for Enhansuto global alignment described later (EGA) using the position information from the four arithmetic units 57 to 60, the operation result from the storage unit 63 It is sent to the system controller 65. EGA演算ユニット62は、一例としてアライメントデータ記憶部6 EGA calculation unit 62, alignment data storage unit 6 as an example
1に記憶されたマーク位置情報に基づいて、統計的な演算手法によりウエハW上のショット領域の配列座標値を算出する。 1 based on the stored mark position information, calculates the array coordinate values ​​of shot areas on the wafer W by statistical calculation method. EGA演算ユニット62では、上記の如き配列座標値の算出に先立って演算パラメータ、即ちウエハ中心位置のオフセット(X、Y方向)、ウエハの伸縮度(X、Y方向)、ウエハの残留回転誤差及びウエハステージの直交度、又はショット配列の直交度(後述の変換行列A、O)も算出され、この情報も記憶部63に格納される。 In EGA calculation unit 62, operation parameters prior to calculation of such array coordinate values ​​above, ie the wafer center position of the offset (X, Y-direction), stretching of the wafer (X, Y directions), residual rotational error of the wafer and orthogonality of the wafer stage, or orthogonality of the shot arrangement (described later in the transformation matrix a, O) is also calculated, this information is also stored in the storage unit 63.

【0041】更に、ショットマップデータ部64はウエハ上に露光すべきショット領域の設計上の露光位置(配列座標値D n )、サンプル的にアライメントすべきショット領域(以下「サンプルショット」と称する)の位置や数、及び焦点計測用マークの潜像を形成すべき位置やその数を格納し、これらのデータはEGA演算ユニット6 [0041] Additionally, the shot map data portion 64 is an exposure position in the design of the shot area to be exposed on the wafer (array coordinate values D n), the sample to shots to be aligned region (hereinafter referred to as "sample shots") position and number, and focus stores the position and number thereof should form a latent image of the measurement mark, these data EGA calculation unit 6
2とシステムコントローラ65とに送られる。 It is sent to the 2 and the system controller 65. また、システムコントローラ65は、上記各データに基づいてアライメント時、潜像形成時、ステップ・アンド・リピート方式の露光時等のウエハステージWSの移動を制御するための一連の手順を決定する。 Further, the system controller 65, alignment time, during latent image formation, determines a set of instructions for controlling the movement of the wafer stage WS, such as time of exposure of the step-and-repeat method on the basis of the above data. 更に、図3中にはウエハステージコントローラ66及びレチクルステージコントローラ67も示されている。 Further, the wafer stage controller 66 and the reticle stage controller 67 is also shown in the figure 3.

【0042】なお、サンプルショットの位置及び数と、 [0042] In addition, the position and the number of sample shots,
潜像形成位置及び数とは、アライメント精度や後述の配列オフセット(ΔOx,ΔOy)の算出精度とスループットとの双方を満足するように予め定められており、これらのデータはオペレータが予め入力装置(不図示のキーボード等)を用いてショットマップデータ部64に設定しておく、あるいはシステムコントローラ65が所定のプログラムに従って自動的に選択、設定するようにしておけば良い。 The latent image forming position and number, alignment accuracy and below the array offset (ΔOx, ΔOy) is predetermined so as to satisfy both the calculation accuracy and throughput, these data the operator previously input device ( automatically selecting is set to the shot map data portion 64 using a keyboard or the like) not shown or the system controller 65, is in accordance with a predetermined program, it is sufficient to to set. 更に上記データは、例えばウエハ、下地、レジストの種類(更にはその膜厚)、ウエハ処理プロセスでの処理条件(加熱温度、時間など)、又は下地マークや潜像の検出に使用するアライメントセンサーの種類等に基づいて、経験的にあるいは実験やシミュレーション等によって決定すれば良く、単位枚数のウエハ毎又はロット毎に異ならせるようにしても構わない。 Further the data is, for example a wafer, the base, the type of resist (even its thickness), the processing conditions at the wafer treatment process (heating temperature, time, etc.), or base mark and the alignment sensor used for the detection of latent based on the kind, empirically or may be determined by experiment or simulation or the like, it may be made different for each wafer or each lot unit number.

【0043】また、システムコントローラ65には、A [0043] In addition, the system controller 65, A
Fセンサー81及び駆動系83が接続されている。 F sensor 81 and the drive system 83 is connected. システムコントローラ65は、駆動系83を介してAFセンサー81の図13の示す受光系81b内の平行平板ガラス82eの回転角を設定する。 The system controller 65 sets the rotation angle of the parallel plate glass 82e in the light receiving system 81b indicated by Figure 13 of the AF sensor 81 via the drive system 83. そして、AFセンサー8 Then, AF sensor 8
1のキャリブレーション時には、後述の如く求めた投影光学系13のベストフォーカス位置でその受光系81b 1 During calibration, the receiving system 81b at the best focus position of projection optical system 13 determined as described below
から出力されるフォーカス信号が零点になるように、システムコントローラ65は、駆動系83を介して平行平板ガラス82eの回転角を設定する。 As a focus signal output is zero from the system controller 65 sets the rotation angle of the parallel plate glass 82e via the drive system 83. そして、ウエハW Then, the wafer W
への露光時には、システムコントローラ65は、AFセンサー81からのフォーカス信号に応じてウエハステージWS内のZステージをZ方向に微動して、ウエハWのオートフォーカスを行う。 During exposure to the system controller 65, the Z stage in the wafer stage WS and finely moved in the Z direction in accordance with the focus signal from the AF sensor 81, performs the autofocusing wafer W.

【0044】次に本実施例による露光方法につき説明する。 [0044] Next will be explained the exposure method according to the present embodiment. 本例では、所定の前処理後に、ウエハWのレジスト層に形成した焦点計測マークの潜像に基づいて投影光学系13のベストフォーカス位置を求め、その後の重ね合わせ露光(本露光)時にFIA系を用いてEGA方式のアライメントを行い、そのアライメントの結果に基づいてウエハWの各ショット領域にレチクルRのパターン像を露光する。 In this embodiment, after predetermined pre-processing to obtain the best focus position of projection optical system 13 on the basis of the latent image of the focus measuring mark formed on the resist layer of the wafer W, then the overlay exposure (main exposure) at FIA system perform alignment by the EGA method, to expose a pattern image of the reticle R onto each shot area of ​​the wafer W on the basis of the result of the alignment used. 投影光学系13のベストフォーカス位置を求める際の潜像検出には、LIA系又はLSA系を用いるものとする。 The latent image detection for obtaining the best focus position of projection optical system 13, and those using LIA system or LSA system. この場合、図8に示すようにウエハW上には、既に複数の回路パターン(ショット領域SA ij In this case, on the wafer W as shown in FIG. 8, already plurality of circuit patterns (shot area SA ij)
とウエハマーク(MX ij ,MY ij )とがマトリックス状に形成されており、更にウエハWの表面にはほぼ一定の厚さ(0.5〜2 μm程度)でレジストが塗布されている。 Wafer marks (MX ij, MY ij) and are formed in a matrix, the resist is a further surface in the substantially constant thickness of the wafer W (about 0.5 to 2 [mu] m) is coated with.
図8において、i行(図8の紙面内上からi番目のX方向に配列されたショット列)、j列(図8の紙面内左からj番目のY方向に配列されたショット列)のショット領域及びそのウエハマークを、それぞれショット領域S In FIG. 8, i row (i-th X direction array of the shot sequence from the inside plane of FIG. 8), j column of (shots rows arranged from the plane in the left to j-th Y direction in FIG. 8) shot areas and the wafer mark, respectively shot areas S
ij及びウエハマークMX ij ,MY ijと表す。 A ij and the wafer mark MX ij, expressed as MY ij.

【0045】さて、図1の投影露光装置の露光の前処理において、レチクルR(図4)がレチクルステージRS [0045] Now, in the pretreatment of the exposure of a projection exposure apparatus of FIG. 1, the reticle R (FIG. 4) is a reticle stage RS
にローディングされ、その中心が光軸AXと一致するように2組のRA系10A,10Bによりアライメントが行われた後、レチクルRがレチクルステージRSに真空吸着される。 Loaded on the two sets of RA system 10A so that its center coincides with the optical axis AX, after the alignment is performed by 10B, the reticle R is vacuum adsorbed on the reticle stage RS. 更に、主制御系18は基準部材14を用いてレチクルRのファインアライメントを行う。 Furthermore, performing the fine alignment of the reticle R by using the main control system 18 the reference member 14. 即ち、基準部材14のスリットパターンFMaを用いて4つのレチクルマークRM x1 ,RM x2 ,RM y1 ,RM y2の各々を検出する。 That is, to detect each of the marks four reticle RM x1, RM x2, RM y1 , RM y2 using a slit pattern FMa of the reference member 14. 図3のEGA演算ユニット62は、ISS演算ユニット60で算出された4つの座標値から、干渉計15によって規定される直交座標系XYに対するレチクルRのX方向、Y方向及び回転方向の位置ずれ量を算出する。 EGA calculation unit in FIG. 3 62, four coordinate values ​​calculated by the ISS calculation unit 60, X direction of the reticle R relative to an orthogonal coordinate system XY defined by the interferometer 15, the position displacement amount in the Y direction and the rotational direction It is calculated. そして、システムコントローラ65はこの位置ずれ量がほぼ零となるように、ステージコントローラ67 Then, the system controller 65 so that the amount of the positional deviation is substantially zero, the stage controller 67
により干渉計11の出力をモニターしながらレチクルステージRSを駆動する。 It drives the reticle stage RS while monitoring the output of the interferometer 11 by. この結果、レチクルRが光軸A As a result, the reticle R is the optical axis A
Xに対して正確に位置決めされ、レチクルアライメントが修了する。 Is accurately positioned with respect to the X, reticle alignment is completed.

【0046】次に、主制御系18は基準部材14を用いてX方向用のFIA系(20〜34)のベースライン計測を行う。 [0046] Next, a baseline measurement of the FIA ​​system (20-34) for X direction using the main control system 18 the reference member 14. 即ち、先ずそのFIA系の撮像素子34を用いて、図6の基準部材14の基準パターンFMx内の所定のパターンの位置を観察した状態でウエハステージW That is, first the image pickup device 34 of the FIA ​​system using the wafer stage W in a state where the position was observed in a predetermined pattern in the reference pattern FMx of the reference member 14 of FIG. 6
SのXY座標値を記憶する。 Storing XY coordinate values ​​of the S. その後、その基準パターンFMx内の所定のパターンを投影光学系13の露光フィールド内に移動し、その所定のパターンを例えばRA系10A(又は10B)で観察した状態で、ウエハステージWSのXY座標値を記憶する。 Thereafter, the predetermined pattern in the reference pattern FMx moved into the exposure field of the projection optical system 13, while observing the prescribed pattern for example with RA system 10A (or 10B), XY coordinate values ​​of the wafer stage WS for storing. 両者のXY座標値の差分より、FIA系の光軸と投影光学系13の光軸との間隔(ベースライン量)が求められる。 From the difference of both the XY coordinates, the distance between the optical axes of the projection optical system 13 of the FIA ​​system (base line amount) is obtained. 同様に不図示のY Y likewise not shown
方向用のFIA系のベースライン量も求められ、露光時には、FIA系で検出したウエハマークの座標値にそのベースライン量の補正を行うことにより、ウエハWの各ショット領域を投影光学系13の露光フィールド内に設定するための座標値が求められる。 Baseline amount of the FIA ​​system for direction also required at the time of exposure, by performing the correction of the baseline amount to the coordinate values ​​of the wafer mark detected by the FIA ​​system, each shot area of ​​the wafer W in the projection optical system 13 coordinate values ​​for setting in the exposure field is calculated.

【0047】次に、図7のフローチャートを参照して、 Next, with reference to the flowchart of FIG. 7,
本実施例において投影光学系13のベストフォーカス位置を求めてから露光を行う場合の動作の一例につき説明する。 It will be described an example of the operation in the case of performing exposure from seeking the best focus position of projection optical system 13 in the present embodiment. 先ず図7のステップ101において、図4のレチクルRのパターン領域PA内に焦点計測用マークとして回折格子状のLIAマークを配置する。 First, in step 101 of FIG. 7, placing the diffraction lattice LIA marked focus measuring mark in the pattern area PA of the reticle R in FIG. LIAマークとしては、ウエハマークの打ち換え用として、レチクルR The LIA mark, as for a place out of the wafer mark, reticle R
のパターン領域PA内の周縁部に形成されているY軸用のLIAマーク70Yを使用することができる。 LIA mark 70Y for Y-axis, which is formed on the periphery of the pattern area PA of the may be used. 但し、 However,
焦点計測用マークとしては、レチクルRのパターン領域PAを囲む遮光帯LSB中に形成されたレチクルR自体のアライメント用のレチクルマークRM The mark for focus measurement, the reticle mark RM for alignment of the reticle R itself, which is formed in the light-shielding band LSB surrounding the pattern area PA of the reticle R y1等を使用することもできる。 It is also possible to use y1 like. そして、図1のレチクルブラインド6でそのレチクルR上のそのLIAマーク70Y以外の領域を遮蔽する。 Then, shielding the region other than the LIA mark 70Y on the reticle R with a reticle blind 6 of Figure 1. その後、ウエハステージWM上に次に露光すべきウエハWをロードする(ステップ102)。 Then, then loads the wafer W to be exposed on the wafer stage WM (step 102).

【0048】その後、ステップ103において、図8のウエハW上の露光対象とするショット領域SA ij以外の未露光領域ND 1 〜ND 5の内の未露光領域ND 5を投影光学系13の露光フィールド内に移動する。 [0048] Thereafter, in step 103, the exposure field of the wafer W on exposure target shot region SA ij other than the unexposed regions ND 1 unexposed areas ND 5 the projection optical system 13 of the to ND 5 8 to move within. そして、 And,
ウエハWの投影光学系13の光軸に平行な方向の位置(フォーカス位置)Zを、例えば設計上又は前回の計測時に求めたベストフォーカス位置Z 1からδZだけ下げる(ステップ104)。 Position in a direction parallel to the optical axis of the projection optical system 13 of the wafer W (focus position) Z, lowers only δZ from the best focus position Z 1 obtained on or at the previous measurement design example (step 104). このδZは、正確なベストフォーカス位置が確実に(Z 1 ±δZ)の範囲内に収まっている幅として選択されている。 This .delta.Z is selected as the width accurate best focus position is within the range of reliably (Z 1 ± δZ). そして、ウエハW上の未露光領域ND 5に、レチクルR上のLIAマークの像を露光する(ステップ105)。 Then, the unexposed areas ND 5 on the wafer W, exposing the image of the LIA mark on the reticle R (step 105). このようにLIAマークをウエハW上に転写するときの露光量は、レチクルパターンをウエハ上に転写するときの適正露光量と同程度か又はそれ以上、例えば3倍若しくは4倍程度に設定することが望ましい。 Exposure amount when transferring this way the LIA mark on the wafer W is to set the reticle pattern proper exposure amount comparable to or greater than the time of transfer onto the wafer, for example 3 times or 4 times It is desirable

【0049】その後、ステップ106において、フォーカス位置Zが(Z 1 +δZ)に達したかどうかを調べるが、今回は達していないため、動作はステップ107に移行する。 [0049] Thereafter, in step 106, the focus position Z investigate whether reached (Z 1 + .delta.Z), but since this does not reach, operation proceeds to step 107. ステップ107では、ウエハステージWSを駆動してウエハWのXY平面内で横ずれさせ、それに続くステップ108において、ウエハWのフォーカス位置Zを幅Δ stepだけ上昇させる。 In step 107, by driving the wafer stage WS is lateral within the XY plane of wafer W, in step 108 subsequent to raise the focus position Z of the wafer W by a width delta step. 幅Δ stepは、ベストフォーカス位置を求める際の分解能程度(AFセンサー81 Width delta step is about the resolution in determining the best focus position (AF sensor 81
の検出分解能程度)に選択される。 They are selected in order of detection resolution). なお、このようにウエハWを幅Δ stepだけ上昇させるときには、システムコントローラ65は、AFセンサー81からのフォーカス信号(又はウエハステージWS内のZ方向用のリニアエンコーダの計測値)に応じて、ウエハステージWSのZ Incidentally, when in this manner increases the wafer W by the width delta step, the system controller 65, in response to the focus signal from the AF sensor 81 (or the measurement values of linear encoders for Z direction of the wafer stage in the WS), the wafer Z of the stage WS
方向の位置決めを行う。 Carry out the direction of positioning. その後、ステップ105に戻って、ウエハW上の未露光領域ND Thereafter, the process returns to step 105, the unexposed region ND of the wafer W 5内の別の位置に、レチクルR上のLIAマークの像を露光する。 To another position in the 5, to expose the image of the LIA mark on the reticle R. そして、ステップ106,107,108,105を繰り返すことにより、ウエハW上の未露光領域ND 5内の一連の計測ショット領域にそれぞれLIAマーク像を露光する。 Then, by repeating steps 106,107,108,105, respectively to a series of measurement shot areas unexposed areas of ND 5 on the wafer W to expose the LIA mark images. そして、ステップ106において、フォーカス位置Zが(Z 1 +δZ)に達したときに、動作はステップ109 Then, in step 106, when the focus position Z has reached the (Z 1 + .delta.Z), operation step 109
に移行する。 To migrate to.

【0050】これにより、図9(a)に示すように、ウエハW上のレジスト層上の未露光領域ND 5内の一連の計測ショット領域71A〜71IにそれぞれLIAマークの潜像パターンが形成される。 [0050] Thus, as shown in FIG. 9 (a), a series of measurement shot areas 71A~71I the latent image pattern of the LIA marks within each unexposed areas ND 5 on the resist layer on the wafer W is formed that. そのLIAマークの潜像パターンは、図9(b)に示すように、Y方向にピッチ2Pで形成された回折格子状の潜像パターン72Yである。 Latent image pattern of the LIA marks, as shown in FIG. 9 (b), a diffraction grating-shaped latent image pattern 72Y formed at a pitch 2P in the Y direction. その後、ステップ109において、図2のLIA Thereafter, in step 109, of FIG. 2 LIA
光学系45から射出された2つの検出ビームを、各LI Two detection beam emitted from the optical system 45, the LI
Aマークの潜像パターン上に照射し、それぞれ+1次回折光と−1次回折光との干渉光の強度を検出する。 Irradiated on the latent image pattern of the A mark, detecting the intensity of interference light of the respective order diffracted light and -1 order diffracted light.

【0051】即ち、図9(c)に示すように、各潜像パターン72Y上に等しい入射角で対象に2つの検出光B [0051] That is, as shown in FIG. 9 (c), 2 two detection light B to the subject at an angle of incidence equal to the respective latent image pattern 72Y
1及びBM 2が照射され、検出光BM 1の−1次回折光B M 1 and BM 2 are irradiated, of the detection light BM 1 -1 order diffracted light B 1 (-1) 及び検出光BM 2の+1次回折光B 2 (+1) がウエハWからほぼ垂直に平行に射出され、これら−1次回折光B 1 (-1) 及び+1次回折光B 2 (+1) の干渉光の強度が図2の光電検出器52の光電信号SDwとして検出される。 1 (-1) and the detecting light BM 2 + 1-order diffracted light B 2 (+1) is emitted substantially vertically in parallel from the wafer W, they -1st-order diffracted light B 1 (-1) and + 1st-order diffracted light B 2 ( the intensity of the interference light +1) is detected as a photoelectric signal SDw photoelectric detector 52 of FIG. 言い替えると、潜像パターン72Yのピッチ2 In other words, the pitch of the latent image pattern 72Y 2
Pは、−1次回折光B 1 (-1) 及び+1次回折光B 2 (+) P is -1-order diffracted light B 1 (-1) and + 1st-order diffracted light B 2 (+)
が平行になるような値に設定されている。 It is set to such a value as to be parallel. この場合、光電検出器56からは、検出光BM 1及びBM 2の参照用回折格子55による回折光の干渉光の強度を光電変換して得られた参照用の光電信号SRが出力される。 In this case, from the photoelectric detector 56 photoelectrically signal SR for reference obtained intensity of the interference light of the diffracted light by the reference grating 55 of the detection light BM 1 and BM 2 and photoelectrically converted is outputted.

【0052】そこで、図3のLIA演算ユニット58 [0052] Therefore, LIA arithmetic unit 58 shown in FIG. 3
は、各潜像パターン72Y毎に光電信号SDwの振幅のピーク値〈SDw〉と参照用の光電信号SRの振幅〈S The amplitude of the photoelectric signal SR for reference and the peak value of the amplitude <SDw> photoelectric signal SDw for each latent image pattern 72Y <S
R〉との比の値〈SDw〉/〈SR〉を求め、この比の値をアライメントデータ記憶部61を介してEGA演算ユニット62に供給する。 The value of the ratio of the R> sought <SDw> / <SR>, it supplies the value of this ratio the EGA calculation unit 62 via the alignment data storage unit 61. その比の値を図9(a)の一連の計測ショット領域71A〜71Iに対応するフォーカス位置Zに対してプロットすると、図10の曲線73 It is plotted against the focus position Z corresponding values ​​of the ratio to a series of measurement shot areas 71A~71I in FIG. 9 (a), the curve of FIG. 10 73
のようになる。 become that way. 即ち、±1次回折光を用いた場合には、 In other words, in the case of using the ± 1-order diffracted light,
比の値〈SDw〉/〈SR〉は、フォーカス位置Zが真のベストフォーカス位置Z 0のときに最大となる。 The value of the ratio <SDw> / <SR> becomes the focus position Z is maximum when the true best focus position Z 0. これを利用して、ステップ110においてEGA演算ユニット62は、比の値〈SDw〉/〈SR〉が最大となるとき、即ち干渉光の強度が最大となるときのフォーカス位置Z 0を投影光学系13に対するベストフォーカス位置として求める。 By utilizing this, EGA calculation unit 62 in step 110, when the value of the ratio <SDw> / <SR> is maximum, that is, the focus position Z 0 at which the intensity of the interference light is the maximum projection optical system determined as the best focus position relative to 13. なお、図10の曲線73は実際にはフォーカス位置Zに関して離散的なデータを曲線で近似したものであり、その離散的なデータからベストフォーカス位置を決定する際には、フォーカス位置Z毎の一連の比の値〈SDw〉/〈SR〉を、例えば最小自乗法を用いて所定の次数の曲線(近似曲線)で近似し、この近似曲線の所定の範囲内の最大値に対応するフォーカス位置をベストフォーカス位置として求める。 A curve 73 in FIG. 10 are those in practice approximated by a curve discrete data with respect to the focus position Z, in determining the best focus position from the discrete data sequence for each focus position Z the ratio of the values ​​of <SDw> / <SR> of, for example, using the method of least squares approximated with a predetermined order of the curve (approximate curve), the focus position corresponding to the maximum value within a predetermined range of the approximation curve determined as the best focus position. このベストフォーカス位置Z 0の情報は、システムコントローラ65に供給される。 The information in this best focus position Z 0 is supplied to the system controller 65.

【0053】なお、LIA系を用いてウエハWの各ショット領域のアライメントを行う場合には、ウエハW上のウエハマークとしてのLIAパターンから得られる回折光の干渉光の光電信号SDwと参照用の光電信号SRとの位相差から、そのLIAパターンの計測方向の位置ずれ量が求められる。 [0053] Note that when using the LIA system performing alignment of each shot area of ​​the wafer W, of the resulting diffracted light from LIA pattern as the wafer mark on the wafer W of the interference light for reference photoelectric signal SDw from the phase difference between the photoelectric signal SR, positional displacement amount measuring direction of the LIA pattern is obtained. 次に、ステップ111において、システムコントローラ65は、ウエハステージWS中のZ Next, in step 111, the system controller 65, Z in the wafer stage WS
ステージを駆動して、基準部材14の表面のフォーカス位置をそのベストフォーカス位置Z 0に設定する。 By driving the stage, it sets the focus position of the surface of the reference member 14 to its best focus position Z 0. そして、基準部材14上の反射面にAFセンサー81の送光系81aから結像光束を照射すると共に、図13に示す駆動系83を介して平行平板ガラス82eを傾斜させてAFセンサー81のキャリブレーションを行う。 Then, the reflective surface on the reference member 14 irradiates the imaging light beam from the optical system 81a feeding of AF sensor 81, by tilting the parallel flat glass 82e via the drive system 83 shown in FIG. 13 of the AF sensor 81 calibration perform a Deployment. これにより、ウエハWの現像を行うことなく極めて迅速に、且つ露光対象とするウエハWの下地の影響を加味した上でAFセンサー81により正確に、ウエハWの露光面を投影光学系13に対する真のベストフォーカス位置Z 0に設定することができる。 True Thus, very quickly without the development of the wafer W, and accurately by the AF sensor 81 upon adding the influence of the underlying wafer W to be exposed, the exposure surface of the wafer W with respect to the projection optical system 13 it can be set to the best focus position Z 0 of the.

【0054】その後、ステップ112において、EGA [0054] Then, in step 112, EGA
方式のアライメントを行うことにより、ウエハWの各ショット領域にレチクルRのパターンが露光される。 By performing the alignment method, the pattern of the reticle R is exposed on each shot area of ​​the wafer W. このEGA方式のアライメントは後で簡単に説明することにして、ここでは上述の投影光学系13のベストフォーカス位置を求める方法の変形例につき説明する。 Alignment of the EGA method is to be described shortly, here will be described a modification of the method of obtaining the best focus position of the above-described projection optical system 13. 先ず、上述の例では焦点計測用マークの潜像をウエハWの周辺の未露光領域(ND 5等)に形成していたが、例えば各ショット領域SA ij間のストリートライン領域上にそれら焦点計測用マークの潜像を形成しても良い。 First, although in the above example was to form a latent image mark for focus measurement in the unexposed areas of the periphery of the wafer W (ND 5, etc.), for example, they focus measuring a street line region between each shot area SA ij it may be formed a latent image of use mark.

【0055】次に、上述のようにLIA方式で焦点計測用マークの潜像としての潜像パターン72Yの検出を行う際には、潜像パターン72Yからの±1次回折光が使用されていた。 Next, when performing detection of the latent image pattern 72Y as a latent image mark for focus measurement in LIA method as described above, ± 1-order diffracted light from the latent image pattern 72Y were used. その他に、潜像パターン72Yからの0 Other, 0 from the latent image pattern 72Y
次回折光と+2次回折光との干渉光、0次回折光と−2 Interference light between diffracted light and +2 order diffracted light, 0 order diffracted light and the minus
次回折光との干渉光、又はその他の回折光を組み合わせた干渉光等をも使用することができる。 Interference light between-order diffracted light, or interference light or the like that combine other diffracted lights may be used.

【0056】図11(a)は、潜像パターン72Yから発生する種々の回折光を示し、この図11(a)において、ピッチ2Pの回折格子状の潜像パターン72Yに対して、周波数差Δfの2本のコヒーレントな検出ビームBM 1 ,BM 2が交差角2・φ [0056] FIG. 11 (a) shows the various diffracted light generated from the latent image pattern 72Y, in this FIG. 11 (a), the relative diffraction grating shape of the latent image pattern 72Y of pitch 2P, the frequency difference Δf two coherent detection beam BM 1, BM 2 intersection angle 2 · phi of 0で入射すると、潜像パターン72Y上にはピッチPの1次元の干渉縞IFが生成される。 When incident at 0, the one-dimensional interference fringes IF pitch P is generated on the latent image pattern 72Y. この干渉縞IFは、潜像パターン72Yのピッチ方向に周波数差Δfに応じて移動し、その移動速度V The interference fringes IF is moved in accordance with the frequency difference Δf in the pitch direction of the latent image pattern 72Y, the moving velocity V
は(V=Δf・P)なる関係式で表される。 It is expressed by equation comprising (V = Δf · P). この結果、 As a result,
潜像パターン72Yからは回折光B 1 (-1) ,B 2 (+1) , Latent image pattern from the 72Y diffracted light B 1 (-1), B 2 (+1),
‥‥が発生する。 ‥‥ occurs. この場合、添字1,2はそれぞれ入射する検出ビームBM 1 ,BM 2からの回折光であることを意味し、括弧内の数字は回折次数を表している。 In this case, means that the subscript 1 and 2 is the diffraction light from the detection beam BM 1, BM 2 incident respectively, numbers in parentheses represent the diffraction orders.

【0057】この場合、検出ビームBM 2の0次回折光B 2 (0)と検出ビームBM 1の−2次回折光B 1 (-2) とは平行に射出されるため、それら0次回折光B 2 (0)と−2 [0057] In this case, since it is emitted in parallel to the zero-order diffracted light B 2 of the detection beam BM 2 (0) and the detection beam BM 1 -2 order diffracted light B 1 (-2), their zero-order diffracted light B 2 (0) and -2
次回折光B 1 (-2) との干渉光を用いても、投影光学系1 Even by using the interference light of the diffracted light B 1 (-2), the projection optical system 1
3のベストフォーカス位置を求めることができる。 The best focus position of 3 can be obtained. 同様に、0次回折光B 1 (0)と−2次回折光B 2 (+2) との干渉光を用いても、投影光学系13のベストフォーカス位置を求めることができる。 Similarly, 0 be a interference light of the diffracted light B 1 (0) and -2 order diffracted light B 2 (+2), it is possible to obtain the best focus position of projection optical system 13. また、理想的な明暗分布を持った潜像パターン72Yでは±2次回折光が出力されないため、フォーカス位置Zが真のベストフォーカス位置Z Also, ideal for the brightness distribution having a latent image pattern 72Y ± 2-order diffracted light is not outputted, the focus position Z is true best focus position Z
0 では、±2次回折光は発生しない。 At 0, ± 2 does not occur-order diffracted light. そのため、その0 Therefore, the 0
次回折光及び−2次回折光(又は+2次回折光)よりなる干渉光の光電信号SDwの振幅〈SDw〉と参照用の光電信号SRの振幅〈SR〉との比の値〈SDw〉/ The value of the ratio of the amplitude <SR> order diffracted light and -2 photoelectric signals SR-order diffracted light (or +2 order diffraction light) for reference and the amplitude <SDw> photoelectric signal SDw of the interference light consisting of <SDw> /
〈SR〉は、図10に示すようにフォーカス位置Zが真のベストフォーカス位置Z 0に合致したときに最小になる。 <SR>, the focus position Z as shown in FIG. 10 is minimized when matching the true best focus position Z 0. 従って、その比の値が最小になるときのフォーカス位置から、ベストフォーカス位置Z 0を求めることができる。 Thus, the focus position when the value of the ratio is minimized, it is possible to obtain the best focus position Z 0.

【0058】即ち、ピッチ2Pの潜像パターンをLIA [0058] That is, a latent image pattern of pitch 2P LIA
系で検出してベストフォーカス位置を決定する方法では、±1次回折光B 1 (-1) ,B 2 (+1) を用いる第1モード、0次回折光B 2 (0)と−2次回折光B 1 (-2) と及び0 In the method for determining the best focus position is detected in the system, ± 1-order diffracted light B 1 (-1), the first mode using B 2 (+1), 0-order diffracted light B 2 (0) -2-order diffracted light B 1 (-2) and Oyobi 0
次回折光B 1 (0)と−2次回折光B 2 (+2) とを用いる第2 Order diffracted light B 1 (0) and -2 second using the diffracted light B 2 (+2)
モード、更には第1モード及び第2モードのそれぞれで求めたベストフォーカス位置を平均化する第3モード等の種々の方法がある。 Mode, further there are various methods such as a third mode for averaging the best focus position determined in each of the first and second modes.

【0059】更に、図11(b)に示すように、潜像パターン72YのY方向のピッチをPとしても良い。 [0059] Further, as shown in FIG. 11 (b), the pitch in the Y direction of the latent image pattern 72Y may be P. この場合には、潜像パターン72Yに対して、周波数差Δf In this case, with respect to the latent image pattern 72Y, the frequency difference Δf
の2本のコヒーレントな検出ビームBM 1 ,BM 2が交差角2・φ 0で入射すると、潜像パターン72Y上にはピッチPの1次元の干渉縞IFが生成される。 When two coherent detection beam BM 1, BM 2 is incident at an intersection angle 2 · phi 0 of the one-dimensional interference fringes IF pitch P is generated on the latent image pattern 72Y. そして、潜像パターン72Yからは回折角φ 0及び−φ 0でそれぞれ1次回折光B 2 (+1),B 1 (-1) ,‥‥が発生する。 Then, the latent image pattern 72Y diffraction angle phi 0 and -.phi 0 respectively 1-order diffracted light B 2 (+1), B 1 (-1), ‥‥ occurs. また、1次回折光B 2 (+1) と平行に0次回折光B Further, 1 parallel to zero-order diffracted light B diffracted light B 2 and (+1) 1 (0)が射出され、−1次回折光B 1 (-1) と平行に0次回折光B 1 (0) is emitted, -1 parallel to zero-order diffracted light B diffracted light B 1 and (-1)
2 (0)が射出される。 2 (0) is emitted. 従って、1次回折光B 2 (+1) と0次回折光B 1 (0)との干渉光、又は−1次回折光B 1 (-1) と0次回折光B 2 (0)との干渉光の強度を検出することによっても、投影光学系13のベストフォーカス位置を求めることができる。 Thus, first-order diffracted light B 2 (+1) and 0-order diffracted light B 1 (0) and the interference light, or -1 order diffracted light B 1 (-1) and 0 of interference light of the diffracted light B 2 (0) by detecting a strength, it can be obtained best focus position of projection optical system 13.

【0060】なお、上述実施例のLIA系では、2つの検出ビームの周波数が異なるヘテロダイン方式が使用されているが、2つの検出ビームの周波数が同一のホモダイン方式を使用しても良い。 [0060] In the LIA system described above embodiment, the frequencies of the two detection beams are different heterodyne method is used, the frequency of the two detection beams may be used the same homodyne. 前述のヘテロダイン方式では、マーク上で2光束による干渉縞が流れ正弦波状の光電信号が得られることから、比の値(SDi/SR等) In the above heterodyne scheme, since the photoelectric signal of sinusoidal flow interference fringes due to the two light beams on the mark is obtained, the ratio of the values ​​(SDi / SR, etc.)
を用いるようにしたが、ホモダイン方式ではマーク上に静止した干渉縞が形成される。 It was to use a, in homodyne interference fringes rest on marks are formed. 即ち、ホモダイン方式では、光電信号はマークと干渉縞とを相対走査しない限り強度変化しないことから、フォーカス位置Z毎の信号レベルをグラフ上にプロットして行き、信号レベルが最大(又は最小)となる位置をベストフォーカス位置として決定すれば良い。 That is, in homodyne method, since the photoelectric signal does not change in intensity unless relatively scanning the interference fringes and the mark, continue to plot the signal level for each focus position Z on the graph, the signal level is maximum (or minimum) the a position may be determined as the best focus position.

【0061】また、焦点計測用マークとしてLSA系用のマークを用い、潜像の検出にLSA系を使用しても良い。 [0061] Further, using the marks for LSA system as a mark for focus measurement, it may be used LSA system for the detection of the latent image. この場合、図9(a)の一連の計測ショット領域7 In this case, a series of measurement shot area 7 shown in FIG. 9 (a)
1A〜71Iには、それぞれ図12(a)に示すような、X方向に所定ピッチで配列されたドット列からなるLSAマークの潜像パターン75Yが形成される。 The 1A~71I, respectively, as shown in Figure 12 (a), a latent image pattern 75Y of LSA mark in the X-direction consisting of dot rows arranged at a predetermined pitch is formed. このようにLSAマークをウエハW上に転写するときの露光量は、レチクルパターンをウエハ上に転写するときの適正露光量の3倍程度が良い。 The exposure amount when transferring the LSA mark on the wafer W, as is better about three times the proper exposure amount when transferring a reticle pattern onto the wafer. その潜像パターン75Yの検出を行うには、図1のアライメントセンサー17中のLSA光学系46(図3参照)から射出されたレーザビームを、図12(b)に示すように、その潜像パターン75Yの近傍にX方向に長いスリット状のスポット光7 To perform the detection of the latent image pattern 75Y, a laser beam emitted from the alignment sensor 17 in the LSA optical system 46 1 (see FIG. 3), as shown in FIG. 12 (b), the latent image long slit in the X direction in the vicinity of the pattern 75Y-like spotlight 7
6Yとして照射する。 Irradiated as 6Y. そして、図1のウエハステージW Then, the wafer stage W in FIG. 1
Sを駆動して、潜像パターン75Yをそのスポット光7 Driving the S, the spot light a latent image pattern 75Y 7
6Yに対して走査すると、スポット光76Yが潜像パターン75Y上を走査している範囲では、潜像パターン7 When scanned with respect 6Y, in the range where the spot light 76Y is scanned over the latent image pattern 75Y, a latent image pattern 7
5Yから所定の方向に回折光が射出される。 Diffracted light is emitted from the 5Y in a predetermined direction. この回折光を図2の光電検出器52で光電変換して得られた光電信号SDiがLSA演算ユニット57に供給される。 Photoelectric signal SDi obtained by photoelectrically converting the diffracted light at the photoelectric detector 52 of FIG 2 is supplied to the LSA calculation unit 57.

【0062】図12(c)は、その光電信号SDiをY [0062] FIG. 12 (c), the photoelectric signal SDi Y
方向に対してプロットした特性を示し、この図12 A plot characteristics with respect to the direction, FIG. 12
(c)において、曲線77はフォーカス位置Zがベストフォーカス位置にあるときの光電信号SDiを示す。 (C), the curve 77 shows the photoelectric signal SDi when the focus position Z is in the best focus position. また、フォーカス位置Zがベストフォーカス位置から外れると、光電信号SDiのピーク値は曲線78で示すように小さくなる。 Moreover, the focus position Z deviates from the best focus position, the peak value of the photoelectric signal SDi is reduced as shown by curve 78. 従って、各フォーカス位置での光電信号SDiのピーク値〈SDi〉をフォーカス位置Zに対してプロットすると、図12(d)に示すようなベストフォーカス位置Z 0でピークとなる曲線79が得られる。 Therefore, when plotted peak value of the photoelectric signal SDi the <SDi> the focus position Z at each focus position, the curve 79 reaches a peak at the best focus position Z 0 as shown in FIG. 12 (d) is obtained.
そこで、光電信号SDiのピーク値〈SDi〉が最大になるときのフォーカス位置から、投影光学系13のベストフォーカス位置Z 0を求めることができる。 Therefore, the focus position at which the peak value of the photoelectric signal SDi <SDi> is maximized, it is possible to obtain the best focus position Z 0 of the projection optical system 13.

【0063】なお、潜像の検出にLSA系を用いる場合、レチクルR上に形成する焦点計測用マークは、遮光部内に光透過部で形成すると良い。 [0063] In the case of using the LSA system for detection of latent image mark for focus measurement formed on the reticle R may be formed by the light transmitting unit to the light-shielding portion. 従って、図12 Accordingly, FIG. 12
(a)に示すLSAマークの潜像パターン75Yの各ドットの内部が光の照射領域となることが望ましい。 Within each dot of the latent image pattern 75Y of LSA mark shown in (a) it is desirable that the irradiation region of light. また、図12(a)に示す潜像パターン75Yに対応するLSAマークを、計測方向に複数列設けてマルチマークにすると良い。 Also, the LSA mark corresponding to the latent image pattern 75Y shown in FIG. 12 (a), may be a multi-mark provided a plurality of rows in the measurement direction. このようなマルチマークの像をウエハW An image of such a multi-mark wafer W
のレジスト上に潜像パターンとして形成することにより、検出精度が向上することが実験で確認されている。 By forming on the resist as a latent image pattern, the detection accuracy is improved has been confirmed experimentally.

【0064】次に、図7のステップ112において、E Next, in step 112 of FIG. 7, E
GA方式でアライメントを行う場合の動作の一例につき説明する。 It will be described an example of the operation in the case of performing the alignment in the GA method. この場合、図8に示すように、ウエハW上の各ショット領域SA ijに属するウエハマークMX ij ,M In this case, as shown in FIG. 8, the wafer mark MX ij belonging to each shot area SA ij on the wafer W, M
ijのウエハW上の座標系(x,y)での設計上の座標値が既知である。 Wafer W on the coordinate system Y ij (x, y) coordinate values of the design in are known. そこで、ウエハW上の座標系(x, Therefore, the coordinate system on the wafer W (x,
y)からウエハステージWM上のステージ座標系(X, Stage coordinate system on the wafer stage WM from y) (X,
Y)への座標変換を、6個のパラメータa〜fを用いて次の1次変換式で表す。 The coordinate conversion to Y), expressed by the following linear transformation equation using the six parameters a to f.

【0065】 [0065]

【数1】X=ax+by+e Y=cx+dy+f [Number 1] X = ax + by + e Y = cx + dy + f

【0066】次に、図8のウエハW上のショット領域から11個のサンプルショットSA 11 〜SA 82を選択し、 Next, select the sample shots SA 11 -SA 82 from the shot areas on wafer W 11 pieces of 8,
図1のオフ・アクシスのアライメント系(FIA系)を用いて、それらサンプルショットのウエハマークのステージ座標系(X,Y)上での座標値を計測する。 Using Figure 1 of the off-axis alignment system the (FIA system), the stage coordinate system of the wafer mark their sample shots (X, Y) for measuring the coordinates of the on. この計測された座標値は図3のアライメントデータ記憶部61 The measured coordinate values ​​of FIG. 3 alignment data storage unit 61
を介してEGA演算ユニット62に供給され、EGA演算ユニット62は、ウエハマークの設計上の座標値及び計測された座標値より、(数1)を満足する6個の変換パラメータa〜fの値を最小自乗法を用いて求める。 Through is fed to EGA calculation unit 62, EGA calculation unit 62, from the coordinate values ​​and the measured coordinate values ​​of the design of the wafer mark, the six conversion parameters a~f that satisfies the equation (1) value the determined using the method of least squares. これがEGA計算と呼ばれる計算である。 This is the calculation called the EGA calculation.

【0067】その後、そのEGA計算により求めた6個の変換パラメータa〜fを(数1)に代入し、各ショット領域SA ijのウエハマークの設計上の配列座標値を(数1)の座標(x,y)として代入することにより、 [0067] Then, by substituting the six conversion parameters a~f obtained by the EGA calculation (Equation 1), the coordinates of the array coordinate values of the design of the wafer mark of each shot area SA ij (Equation 1) (x, y) by substituting as,
それらウエハマークの計算上の配列座標値を求める。 Request array coordinate values ​​in computing their wafer mark. その後、システムコントローラ65は、EGA演算ユニット62で算出された配列座標値にベースライン量の補正を行って得られた計算上の座標値に基づいて、順次各ショット領域SA ijの位置決めを行って、それぞれレチクルRのパターン像を露光する。 Thereafter, the system controller 65, based on the coordinate values of the calculation obtained by performing the correction of the baseline amount in array coordinate values calculated by the EGA calculation unit 62 performs the sequential positioning of each shot area SA ij exposes the pattern image of the reticle R, respectively.

【0068】なお、上述実施例においては、投影光学系13のベストフォーカス位置を決定した後、このベストフォーカス位置にウエハWの露光面を設定して露光を行っているが、単に投影光学系13のベストフォーカス位置を求める場合にも上述実施例の決定方法を用いることにより、ベストフォーカス位置の決定を迅速に行うことができる。 [0068] In the above embodiment, after determining the best focus position of projection optical system 13, it is performed and exposure is set to the exposure surface of the wafer W to the best focus position, simply the projection optical system 13 even when obtaining the best focus position of the by using the determination method described above embodiment, it is possible to perform rapid determination of the best focus position.

【0069】また、焦点計測用マークは、露光用レチクル又はテスト用レチクルの何れに形成しても良く、更に、レチクル上での焦点計測用マークの形成位置は任意である。 [0069] Also, the mark for focus measurement may be formed in any of the reticle for exposure or test reticle, further, the formation position of the focus measuring marks on the reticle is arbitrary. 例えばレチクルが複数の回路パターンを有するマルチダイレチクルであるときには、隣り合う回路パターンの境界部(ストリートライン相当領域)に形成しても良い。 For example, when a reticle is a multi-die reticle having a plurality of circuit patterns may be formed at the boundary portion of the adjacent circuit patterns (street line corresponding region). また、焦点計測用マークは、焦点計測用の専用のマークでも、アライメントマークで兼用したマークでも良い。 In addition, the mark for focus measurement, be a dedicated mark for focus measurement, may be a mark that was also used by the alignment mark.

【0070】なお、本発明は上述実施例に限定されず、 [0070] The present invention is not restricted to the above-described embodiments,
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。 It may take various arrangements without departing from the gist of the invention.

【0071】 [0071]

【発明の効果】本発明によれば、焦点計測用マークの潜像パターンを検出することにより、投影光学系に対するベストフォーカス位置を求めることができる。 According to the present invention, by detecting the latent image pattern of marks for the focus measurement, it is possible to obtain the best focus position relative to the projection optical system. 従って、 Therefore,
実際に露光対象とする感光基板を用いて現像を行うことなく投影光学系のベストフォーカス位置を求め、その感光基板のフォーカス位置をそのベストフォーカス位置に設定した状態で、その感光基板にレチクルのパターンを露光できる利点がある。 Obtains the best focus position of projection optical system without performing development using a photosensitive substrate to be actually exposed subject, the focus position of the photosensitive substrate in a state of being set to the best focus position, the pattern of the reticle onto the photosensitive substrate there is an advantage that can be exposed to.

【0072】また、その潜像パターンの検出には、レーザ干渉方式のアライメント系(LIA系)又はレーザ・ [0072] Also, the detection of the latent image pattern, the alignment system of a laser interference method (LIA system) or laser
ステップ・アライメント系(LSA系)等の通常のアライメントマークの位置検出用のアライメント系を使用することができる。 Step alignment system of (LSA system) normal alignment system for detecting the position of the alignment mark or the like can be used. 従って、特別な検出系を付加する必要がないという利点がある。 Therefore, there is an advantage that there is no need to add a special detection system.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明による露光方法の一実施例が適用される投影露光装置を示す構成図である。 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus to which an embodiment is applied in the exposure method according to the invention.

【図2】図1中のTTL方式のアライメントセンサー1 [Figure 2] alignment sensor 1 of the TTL system in FIG. 1
7の詳細な構成を示すブロック図である。 7 is a block diagram showing the detailed structure of the.

【図3】図1中の主制御系18等の詳細な構成を示すブロック図である。 3 is a block diagram showing a detailed configuration of such the main control system 18 in FIG.

【図4】(a)は実施例のレチクルRの全体のパターン構成を示す平面図、(b)は図4(a)中のレチクルマークを示す拡大平面図である。 4 (a) is a plan view showing an entire pattern configuration of the reticle R in the example, is an enlarged plan view showing a reticle mark (b) in FIG. 4 (a).

【図5】(a)はウエハWのショット領域を示す拡大平面図、(b)は図5(a)中のウエハマークMXを示す拡大平面図である。 5 (a) is an enlarged plan view showing a shot area of ​​the wafer W, which is an enlarged plan view showing a wafer mark MX in (b) FIG. 5 (a).

【図6】ウエハステージWS上の基準部材14のパターン構成を示す拡大平面図である。 6 is an enlarged plan view showing a pattern configuration of the reference member 14 on the wafer stage WS.

【図7】実施例で投影光学系のベストフォーカス位置を求めてからウエハ上に露光を行う際の動作の一例を示すフローチャートである。 7 is a flowchart showing an example of operation when performing exposure from seeking the best focus position on the wafer in the projection optical system in Example.

【図8】実施例で露光されるウエハW上のショット領域の配列を示す平面図である。 8 is a plan view showing an arrangement of the shot areas on the wafer W to be exposed in the Examples.

【図9】(a)はウエハW上の焦点計測用マークの露光領域を示す拡大平面図、(b)はウエハW上に露光されたLIAマークの潜像パターンを示す拡大平面図、 9 (a) is an enlarged plan showing the exposure area of ​​the focus measurement mark on the wafer W Figure, (b) is an enlarged plan view showing a latent image pattern of the LIA marks exposed onto the wafer W,
(c)はLIAマークの潜像パターンの検出方法の説明図である。 (C) is an explanatory view illustrating the method for detecting a latent image pattern in the LIA mark.

【図10】LIAマークの潜像パターンから得られた光電信号をフォーカス位置Zに対してプロットして得られた曲線を示す図である。 Shows the resulting curve plotted against [10] LIA mark focus photoelectric signals obtained from the latent image pattern position Z.

【図11】(a)はLIAマークのピッチ2Pの潜像パターン72Yから発生する種々の回折光を示す図、 11 (a) is a diagram showing the various diffracted light generated from the latent image pattern 72Y of pitch 2P in the LIA mark,
(b)はLIAマークのピッチPの潜像パターン72Y (B) the latent image pattern 72Y of the pitch P of the LIA mark
から発生する種々の回折光を示す図である。 Is a diagram showing various diffracted light generated from.

【図12】(a)はウエハW上に露光されたLSAマークの潜像パターン75Yを示す拡大平面図、(b)はその潜像パターン75Y及び検出用のスポット光を示す拡大平面図、(c)は図12(b)のように潜像パターン75Yをスポット光で走査して得られる光電信号SDi [12] (a) is an enlarged plan view showing a latent image pattern 75Y of LSA mark is exposed on the wafer W, (b) is an enlarged plan view showing a spot light for the latent image pattern 75Y and detection, ( c) photoelectric signal SDi obtained by scanning the latent image pattern 75Y in the spotlight as shown in FIG. 12 (b)
を示す波形図、(d)はその光電信号SDiのピーク値をフォーカス位置Zに対してプロットして得られた曲線を示す図である。 The waveform diagram showing a diagram showing a (d) are curves obtained by plotting the peak value of the photoelectric signal SDi to the focus position Z.

【図13】実施例の投影露光装置のフォーカス位置検出系(AFセンサー)を示す構成図である。 13 is a block diagram showing a focus position detection system of the projection exposure apparatus of Example (AF sensor).

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 水銀ランプ 3 照明光学系 9 メインコンデンサーレンズ R レチクル 13 投影光学系 W ウエハ WS ウエハステージ 15 レーザ干渉計 17 TTL方式のアライメントセンサー 18 主制御系 45 第1ビーム成形光学系(LIA光学系) 46 第2ビーム成形光学系(LSA光学系) SA ijショット領域 71A〜71I 計測ショット領域 72Y LIAマークの潜像パターン 75Y LSAマークの潜像パターン 1 mercury lamp 3 illumination optical system 9 main condenser lens R reticle 13 projecting optical system W wafer WS wafer stage 15 laser interferometer 17 TTL scheme alignment sensor 18 main control system 45 first beam shaping optics (LIA optical system) 46 second 2 the beam shaping optical system (LSA optical system) SA ij shot area 71A~71I measurement shot area 72Y LIA mark of the latent image pattern of the latent image pattern 75Y LSA mark

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 5識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G11B 5/31 M 8947−5D ────────────────────────────────────────────────── ─── front page continued (51) Int.Cl. 5 in identification symbol Agency Docket No. FI art display portion G11B 5/31 M 8947-5D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 露光光で照明されたマスク上の被露光パターンの像を投影光学系を介して感光材が塗布された基板上に露光する方法において、 露光領域の一部に焦点計測用マークが形成された露光用マスクを前記投影光学系の物体面側に配置する第1工程と、 前記基板に塗布された前記感光材上の露光領域以外の予備的露光領域において、前記投影光学系に対するフォーカス位置及び露光位置をそれぞれ変えて前記露光光のもとで前記投影光学系を介して前記焦点計測用マークの像を順次露光することにより、前記感光材上の複数の位置にそれぞれ前記焦点計測用マークの潜像を形成する第2 1. A method of image to via the projection optical system photosensitive material to be exposed pattern on the mask illuminated by the exposure light is exposure on a substrate that has been coated, the mark for focus measurement in a part of the exposure area There a first step of placing an exposure mask formed on the object plane side of the projection optical system, the preliminary exposure region other than the exposure area on the photosensitive material applied to the substrate, with respect to the projection optical system by sequentially exposing the image of the mark for the focus measuring via the projection optical system under the exposure light by changing the focus position and the exposure position, respectively, said respective focus measuring a plurality of positions on said photosensitive material second to form a latent image of use mark
    工程と、 前記感光材上の複数の位置に形成された前記焦点計測用マークの潜像のそれぞれに検出光を照射し、前記焦点計測用マークの潜像から戻される前記検出光に基づいて、 A step, wherein said formed plurality of positions on the photosensitive material is irradiated with detection light to each of the latent image mark for focus measurement, based on the detected light that is returned from the latent image mark for the focus measuring,
    前記投影光学系に対するベストフォーカス位置を求める第3工程と、 前記基板のフォーカス位置を前記第3工程で求められたベストフォーカス位置に設定し、前記基板上に塗布された前記感光材上の露光領域に、前記露光光のもとで前記投影光学系を介して前記被露光パターンの像を露光する第4工程とを有することを特徴とする露光方法。 A third step of determining the best focus position relative to the projection optical system, the focus position of the substrate is set to the best focus position obtained in said third step, the exposure area on the photosensitive material applied to the substrate the exposure method characterized by a fourth step of exposing an image of the object exposure pattern through the projection optical system under the exposure light.
  2. 【請求項2】 前記焦点計測用マークとして回折格子マークを使用し、前記第3工程において、前記焦点計測用マークの潜像に対して2方向から前記検出光の光ビームを照射し、前記焦点計測用マークの潜像からほぼ同一方向に回折される2つの回折光よりなる干渉光の強度を検出し、前記焦点計測用マークの潜像毎の前記干渉光の強度より前記投影光学系に対するベストフォーカス位置を求めることを特徴とする請求項1記載の露光方法。 Wherein using the diffraction grating mark as a mark for the focus measuring, in the third step, applying a light beam with the detection light from two directions with respect to the latent image mark for the focus measuring, the focal point detects the intensity of the interference light consisting of two diffracted light diffracted substantially the same direction from the latent image of the measurement mark, best for the projection optical system than the intensity of the interference light of each latent image mark for the focus measuring the exposure method according to claim 1, wherein the determination of the focus position.
  3. 【請求項3】 前記焦点計測用マークとして点列状マークを使用し、前記第3工程において、前記焦点計測用マークの潜像に対して細長い帯状のスポットに絞られた前記検出光を走査し、前記焦点計測用マークの潜像毎に所定の方向に回折される回折光の強度より前記投影光学系のベストフォーカス位置を求めることを特徴とする請求項1記載の露光方法。 3. Use the point sequences like mark as a mark for the focus measuring, in the third step, scanning the narrowed down to an elongated strip of the spot relative to the latent image mark for focus measuring the detection light the exposure method according to claim 1, wherein the determination of the best focus position of the projection optical system than the intensity of light diffracted in a predetermined direction for each latent image of mark the focus measuring.
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