JPH08162382A - Projection exposure device and method - Google Patents

Projection exposure device and method

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Publication number
JPH08162382A
JPH08162382A JP6305925A JP30592594A JPH08162382A JP H08162382 A JPH08162382 A JP H08162382A JP 6305925 A JP6305925 A JP 6305925A JP 30592594 A JP30592594 A JP 30592594A JP H08162382 A JPH08162382 A JP H08162382A
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JP
Japan
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image
pattern image
stage
photosensitive substrate
optical axis
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Application number
JP6305925A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuji Imai
裕二 今井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; 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
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
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    • G03F9/7026Focusing

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

Abstract

PURPOSE: To enable a slit image to be optimally focused by a method wherein a reflected light from a pattern image projected on a stage is photoelectrically detected to find an imaging state of the pattern image, and the pattern image is focused on a photosensitive substrate basing on the imaging state. CONSTITUTION: A main control system MCS arranges an area sensor 201 at a point where its center intersects with an optical axis AX and projects a slit image SP onto a sensor 201. Then, the main control system MCS moves a stage ST2 by a very small distance in a direction of Z, and the width of the slit image SP in the direction of Z is obtained through an image processing device 202. A height Z0 is obtained at a point where the slit image SP becomes minimum in width, and a height difference ΔZ between a height Z0 and a height Z1 at the detection of a focal point is obtained. The picture image processing device 202 stores the detection signals of the slit image corresponding to the position of the picture elements of the sensor 201, and the detection signals are processed to calculate the position and width of the slit image SP and inputted into the main control system MCS.

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、半導体素子や液晶表示
素子等を製造する投影露光装置及び方法に関し、特に感
光基板の焦点合わせを行なうことが可能な投影露光装置
及び方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure apparatus and method for manufacturing semiconductor elements, liquid crystal display elements and the like, and more particularly to a projection exposure apparatus and method capable of focusing a photosensitive substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の投影露光装置において、マスク
(レチクル)のパターンを投影光学系を介して感光基板
(ウェハ)上に結像する際、パターンの結像面にウェハ
表面を正確に合致させること、即ち焦点合わせが必須の
こととなっている。近年投影光学系の焦点深度は狭くな
る一方で、露光用照明として波長365nmのi線を用
いたものでも、±0.7μm程度の焦点深度しか得られ
ないのが現状である。従ってこの種の投影露光装置に備
えられる焦点検出系は、投影光学系の結像面とウェハ表
面との投影光学系の光軸方向における偏差量を高精度に
検出することが要求されている。
2. Description of the Related Art In a conventional projection exposure apparatus, when a mask (reticle) pattern is imaged on a photosensitive substrate (wafer) via a projection optical system, the wafer surface is accurately aligned with the image plane of the pattern. That is, focusing is essential. In recent years, the depth of focus of the projection optical system has become narrower, but even with the i-line having a wavelength of 365 nm as the illumination for exposure, only the depth of focus of about ± 0.7 μm can be obtained. Therefore, the focus detection system provided in this type of projection exposure apparatus is required to detect the deviation amount between the image plane of the projection optical system and the wafer surface in the optical axis direction of the projection optical system with high accuracy.

【0003】このように投影光学系の結像面とウェハ表
面との投影光学系の光軸方向における偏差量を高精度に
検出して焦点合わせを行う手法として、例えば特開昭5
8−113706号公報等に開示された技術が知られて
いる。これは、ウェハ上にレーザビーム(ウェハ上のレ
ジストに対して非感光性のビーム)をパターン像として
照射し、その反射光を同期検波方式によって光電検出し
て投影光学系の結像面とウェハ表面との投影光学系の光
軸方向における偏差量を高精度に検出するものである。
As a method for detecting the deviation amount between the image plane of the projection optical system and the wafer surface in the direction of the optical axis of the projection optical system with high accuracy and focusing, as described above, for example, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
The technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-113706 is known. This is because a laser beam (a beam that is non-photosensitive to the resist on the wafer) is projected onto the wafer as a pattern image, and the reflected light is photoelectrically detected by the synchronous detection method and the image formation surface of the projection optical system and the wafer. The amount of deviation from the surface in the optical axis direction of the projection optical system is detected with high accuracy.

【0004】ここで、投影光学系の光軸方向をZ方向と
し、Z方向に垂直な平面内におけるステージの移動位置
を規定する座標系をXY座標系とすると、ウェハ表面の
高さ位置を検出する際、焦点検出系がウェハ上に投射す
るパターン像(以下、「スリット像」と記す)の形成位
置(XY座標位置)は、投影光学系の結像面内において
投影光学系の光軸位置を設定位置として予め調整され
る。従って、焦点検出系はウェハ上に既に露光された各
ショット領域の中心点にスリット像を投射して焦点検出
を行う。
If the optical axis direction of the projection optical system is the Z direction and the coordinate system that defines the moving position of the stage in the plane perpendicular to the Z direction is the XY coordinate system, the height position of the wafer surface is detected. At this time, the formation position (XY coordinate position) of the pattern image (hereinafter referred to as “slit image”) projected on the wafer by the focus detection system is the optical axis position of the projection optical system in the image plane of the projection optical system. Is set in advance as a set position. Therefore, the focus detection system performs focus detection by projecting a slit image at the center point of each shot area that has already been exposed on the wafer.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の投
影露光装置においては、スリット像が投影光学系の光軸
位置に投射されていたとしても、ウェハ上におけるスリ
ット像の結像状態(合焦状態)が投影露光装置毎にばら
ついており、必ずしもスリット像のピントがウェハ上で
最良となっているわけではない。このスリット像のピン
トずれによって焦点検出に誤差が生じてしまうという問
題が生じる。
However, in the conventional projection exposure apparatus, even if the slit image is projected at the optical axis position of the projection optical system, the slit image is formed on the wafer (focused state). Varies depending on the projection exposure apparatus, and the focus of the slit image is not always the best on the wafer. The focus shift of the slit image causes an error in focus detection.

【0006】また、スリット像の投射位置が装置毎にば
らついていると、ウェハ上のショット領域内に存在する
凹凸によって、基板上のスリット像が照射される点の高
さ位置にばらつきが生じてしまう。このことによっても
焦点検出の結果に誤差が生じる。このような露光装置で
は±0.7μmもの狭い焦点深度内にウェハ表面を配置
することが困難になる。
Further, when the projection position of the slit image varies from device to device, unevenness existing in the shot area on the wafer causes variations in the height position of the point where the slit image is irradiated on the substrate. I will end up. This also causes an error in the result of focus detection. In such an exposure apparatus, it becomes difficult to arrange the wafer surface within a focal depth as narrow as ± 0.7 μm.

【0007】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、ウェハ上に投射されるスリット像のピントを最
良にするとともに、常に高精度な焦点検出を行うことが
可能な投影露光装置及び方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and provides a projection exposure apparatus which can optimize the focus of a slit image projected on a wafer and can always perform highly accurate focus detection. The purpose is to provide a method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の一実施例を示す
図1に対応付けて説明する。上述の問題点を解決するた
め本発明の装置は、マスク(R)のパターンの像を感光
基板(W)上に投影する投影光学系(PL)と、感光基
板(W)を保持して投影光学系(PL)の光軸方向、及
び該光軸に垂直な方向に移動可能なステージ(ST)
と、感光基板(W)上にパターン像(SP)を投射する
とともに、感光基板(W)からの反射光を光電検出する
ことによって、投影光学系(PL)の結像面と感光基板
(W)の表面との投影光学系の光軸(AX)方向の偏差
に対応した検出信号を出力する焦点検出手段(15〜2
1)と、焦点検出手段(15〜21)からの検出信号
(Sa)に基づいて、ステージ(ST)の光軸(AX)
方向への移動とを制御する制御手段(MCS、2)とを
備えた投影露光装置であって、ステージ(ST)の一部
に受光面が配置される受光手段(201)と、パターン
像(SP)を受光面に投射したときに受光手段(20
1)から出力される光電信号に基づいて、受光面上にお
けるパターン像(SP)の結像状態を検出する検出手段
(202、MCS)と、検出手段(202、MCS)に
よって求められたパターン像の結像状態に基づいて、感
光基板(W)上におけるパターン像(SP)のピントを
調整する調整手段(18c、17)とを有する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In order to solve the above-mentioned problems, the apparatus of the present invention is a projection optical system (PL) for projecting an image of a pattern of a mask (R) onto a photosensitive substrate (W), and a projection optical system (PL) holding and projecting. A stage (ST) movable in the optical axis direction of the optical system (PL) and in a direction perpendicular to the optical axis.
By projecting the pattern image (SP) on the photosensitive substrate (W) and photoelectrically detecting the reflected light from the photosensitive substrate (W), the image plane of the projection optical system (PL) and the photosensitive substrate (W) are detected. Focus detection means (15-2) for outputting a detection signal corresponding to the deviation of the projection optical system from the surface in the optical axis (AX) direction.
1) and the detection signal (Sa) from the focus detection means (15-21), the optical axis (AX) of the stage (ST).
A projection exposure apparatus including control means (MCS, 2) for controlling movement in a direction, the light receiving means (201) having a light receiving surface arranged on a part of a stage (ST), and a pattern image ( When the SP is projected onto the light receiving surface, the light receiving means (20
1) A detection means (202, MCS) for detecting the image formation state of the pattern image (SP) on the light receiving surface based on the photoelectric signal output from the light receiving surface, and a pattern image obtained by the detection means (202, MCS). Adjusting means (18c, 17) for adjusting the focus of the pattern image (SP) on the photosensitive substrate (W) on the basis of the image formation state.

【0009】ここで、焦点検出手段(15〜21)は、
パターン像を基板上に投射する投光系(15〜18)を
有し、調整手段(18c、17)は投光系を構成する複
数の光学部材のうちの少なくとも1つを投光系の光軸方
向に駆動する駆動手段(18c)を有することが望まし
い。また、受光手段(201)はパターン像を撮像する
撮像手段を有することが望ましい。
Here, the focus detection means (15-21) are
It has a light projecting system (15-18) for projecting a pattern image on the substrate, and the adjusting means (18c, 17) controls at least one of a plurality of optical members constituting the light projecting system to emit light from the light projecting system. It is desirable to have a drive means (18c) that drives in the axial direction. Further, it is desirable that the light receiving means (201) has an image pickup means for picking up a pattern image.

【0010】また、本発明における投影露光方法は、マ
スクに形成されたパターンを投影光学系を介してステー
ジ上に載置された感光基板(W)上に露光するのに先立
ち、感光基板(W)上にパターン像を投射するとともに
該感光基板(W)からの反射光を光電検出することによ
り、投影光学系の結像面と感光基板(W)の表面との投
影光学系の光軸方向における偏差に対応した検出信号を
得て、その検出信号に基づいて感光基板(W)の表面を
結像面に配置する方法であって、ステージ(ST)上に
照射されるパターン像(SP)、又はステージ(ST)
からの反射光を光電検出することによって、パターン像
の結像状態を検出する第1工程と、検出されたパターン
像の結像状態に基づいて、感光基板上におけるパターン
像(SP)のピントを調整する第2工程とを含む。
Further, in the projection exposure method of the present invention, the photosensitive substrate (W) is exposed before the pattern formed on the mask is exposed on the photosensitive substrate (W) mounted on the stage through the projection optical system. ) By projecting a pattern image onto the photosensitive substrate (W) and photoelectrically detecting reflected light from the photosensitive substrate (W), the optical axis direction of the projection optical system between the image plane of the projection optical system and the surface of the photosensitive substrate (W). Of the pattern image (SP) irradiated on the stage (ST) by obtaining a detection signal corresponding to the deviation in the step (1) and arranging the surface of the photosensitive substrate (W) on the image plane based on the detection signal. , Or stage (ST)
The first step of detecting the image formation state of the pattern image by photoelectrically detecting the reflected light from, and the focus of the pattern image (SP) on the photosensitive substrate based on the detected image formation state of the pattern image. A second step of adjusting.

【0011】[0011]

【作用】本発明は、ステージ上に配置された基準部材が
パターン像(SP)を受光手段(201)が光電検出し
たときの光電信号に基づいて、検出手段(202、MC
S)がパターン像の結像状態を求める。調整手段(18
c、17)は、基準部材上でのパターン像のピントが最
良となるように、パターン像の結像状態を調整する。従
って、常に精度よく焦点検出を行うことができ、装置間
による検出誤差のばらつきも無くなる。
According to the present invention, the detecting means (202, MC) is based on the photoelectric signal when the reference member arranged on the stage photoelectrically detects the pattern image (SP) by the light receiving means (201).
S) determines the image formation state of the pattern image. Adjustment means (18
(c, 17) adjusts the image formation state of the pattern image so that the focus of the pattern image on the reference member becomes the best. Therefore, focus detection can always be performed with high accuracy, and variations in detection error between devices can be eliminated.

【0012】[0012]

【実施例】図1は本発明の第1実施例による投影露光装
置と、それに組み込まれる焦点検出系との概略的な構成
を示す図である。以下図1を用いて説明を行なう。露光
用の照明光(水銀ランプからのg線、i線、あるいはエ
キシマレーザ光源からの紫外線パルス光)ILはフライ
アイレンズFLを通った後、コンデンサーレンズCL、
ミラーMを介してレチクルRのパターン領域PAを均一
な照度で照射する。パターン領域PAを通過した照明光
ILは投影光学系(図1においては両側テレセントリッ
クであるが片側テレセントリックでもよい)PLを介し
てウェハステージST上に載置されているウェハW上に
達する。ウェハステージSTはXYステージST1とZ
ステージST2とから構成されている。そして、XYス
テージST1はXY駆動系1によって投影光学系PLの
光軸AXに垂直な方向(XY方向)に移動可能であり、
ZステージST2はZ駆動系2によって投影光学系PL
の光軸AX方向(Z軸方向)に移動可能である。XYス
テージST1の位置(XY座標値)は、ステージ干渉計
3により逐次計測される。ZステージST2のZ軸方向
における位置(Z座標値)は、Zステージ駆動系2内に
設けられているエンコーダによって求められる。ウェハ
ステージコントローラWSCはステージ干渉計3からの
XY座標値、Z駆動系2からのZ座標値、及び主制御系
MCSからの指令等に基づいて、XY駆動系1とZ駆動
系2を介してXYステージST1とZステージST2の
移動や位置決めを制御する。
1 is a view showing the schematic arrangement of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention and a focus detection system incorporated therein. A description will be given below with reference to FIG. Illumination light for exposure (g-line, i-line from a mercury lamp, or ultraviolet pulsed light from an excimer laser light source) IL passes through a fly-eye lens FL, then a condenser lens CL,
The pattern area PA of the reticle R is illuminated with a uniform illuminance via the mirror M. The illumination light IL that has passed through the pattern area PA reaches the wafer W placed on the wafer stage ST via the projection optical system (both-side telecentric in FIG. 1, but may be one-side telecentric) PL. Wafer stage ST is XY stage ST1 and Z
The stage ST2. The XY stage ST1 can be moved by the XY drive system 1 in a direction (XY direction) perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL,
The Z stage ST2 is a projection optical system PL driven by the Z drive system 2.
Can be moved in the optical axis AX direction (Z-axis direction). The position (XY coordinate value) of the XY stage ST1 is sequentially measured by the stage interferometer 3. The position (Z coordinate value) of the Z stage ST2 in the Z axis direction is obtained by an encoder provided in the Z stage drive system 2. The wafer stage controller WSC receives the XY coordinate values from the stage interferometer 3, the Z coordinate values from the Z drive system 2, the commands from the main control system MCS, and the like via the XY drive system 1 and the Z drive system 2. It controls the movement and positioning of the XY stage ST1 and the Z stage ST2.

【0013】レチクルRはレチクルホルダーRHによっ
て保持されており、このレチクルホルダーRHはレチク
ルステージRST上に設けられている。レチクルステー
ジRSTはレチクル駆動系4によってXY方向に移動可
能であり、レチクルRの座標値はレチクル干渉計5によ
って逐次計測されている。レチクルステージコントロー
ラRSCはレチクル干渉計5からの座標値や主制御系M
CSからの指令等に基づいて、レチクル駆動系4を介し
てレチクルステージRSTの移動や位置決めを制御す
る。
The reticle R is held by a reticle holder RH, and this reticle holder RH is provided on the reticle stage RST. The reticle stage RST is movable in the XY directions by the reticle drive system 4, and the coordinate value of the reticle R is sequentially measured by the reticle interferometer 5. The reticle stage controller RSC has coordinate values from the reticle interferometer 5 and the main control system M.
The movement and positioning of reticle stage RST is controlled via reticle drive system 4 based on commands from CS and the like.

【0014】ここで、レチクルRをミラーM側(図1に
おける上側)から見た図を図2に示す。レチクルRの内
部の回路パターン領域PAには半導体素子製造用の回路
パターンが形成されている。パターン領域PAはほぼ正
方形であり、この正方形のとなりあう2辺の外側(パタ
ーン領域の外側)にはパターン領域PAに隣接して夫々
アライメントマークRMx、RMyが設けられている。
アライメントマークRMxはX方向に延びた矩形状のマ
ーク部を有し、アライメントマークRMyはY方向に延
びた矩形状のマーク部を有する。そして夫々のマーク部
の両側(各マーク部の長手方向に垂直な方向)には開口
部が設けられている。そして夫々のマークの長手方向に
おける中心線の延長線上にレチクルRの中心点(パター
ン領域の中心点)RCが存在する。このアライメントマ
ークRMx、RMyはレチクルRの位置を計測するとき
に用いられるものであるまた図2に示すようにレチクル
Rには、レチクルRの外周(正方形)の向かい合う2辺
(図2ではY方向に平行な2辺)に隣接してレチクルマ
ークRMa、RMbが設けられている。レチクルマーク
RMa、RMbは夫々X方向とY方向とに延びる十字の
形状をしたマーク部を有し、夫々のマーク部の中心点M
Ca、MCbは、レチクルRの中心点RCを通りY方向
に延びる直線上に夫々存在する。このレチクルマークR
Ma、RMbはレチクルRを所定の位置に位置決めする
際に、後述するレチクルアライメント系によって読み取
られるものである。
FIG. 2 shows the reticle R viewed from the mirror M side (upper side in FIG. 1). In the circuit pattern area PA inside the reticle R, a circuit pattern for manufacturing a semiconductor element is formed. The pattern area PA is substantially square, and alignment marks RMx and RMy are provided adjacent to the pattern area PA on the outside of the two sides (outside of the pattern area) that are adjacent to the square.
The alignment mark RMx has a rectangular mark portion extending in the X direction, and the alignment mark RMy has a rectangular mark portion extending in the Y direction. Openings are provided on both sides of each mark portion (direction perpendicular to the longitudinal direction of each mark portion). Then, the center point (center point of the pattern area) RC of the reticle R exists on the extension of the center line in the longitudinal direction of each mark. These alignment marks RMx and RMy are used when measuring the position of the reticle R. Also, as shown in FIG. 2, the reticle R has two opposite sides (the Y direction in FIG. Reticle marks RMa and RMb are provided adjacent to (two sides parallel to). The reticle marks RMa and RMb each have a cross-shaped mark portion extending in the X direction and the Y direction, and a center point M of each mark portion.
Ca and MCb are respectively present on the straight lines that pass through the center point RC of the reticle R and extend in the Y direction. This reticle mark R
Ma and RMb are read by a reticle alignment system described later when positioning the reticle R at a predetermined position.

【0015】さて、図1においてレチクルRの上部には
マーク検出系6、ミラー7から成るレチクルアライメン
ト系(6、7)が設けられている。このレチクルアライ
メント系(6、7)は、図2に示したレチクルマークR
Mbを検出する。また、本実施例の投影露光装置には、
レチクルアライメント系(6、7)と同一の構成からな
り、レチクルマークRMaを検出するアライメント系が
設けられている(不図示)。レチクルアライメント系
(6、7)は例えばHe−Neレーザ等のレーザビーム
をレチクルマークRMb上に照射して、その反射光を検
出する。主制御系MCSはレチクルマークRMbの像が
マーク検出系6中の指標に合うようにレチクルステージ
コントローラRSCを介してレチクルRの位置を制御す
る。レチクルマークRMaも不図示のアライメント系に
よって同様に検出され、これらのレチクルアライメント
系によってレチクルRは中心点RCが光軸AXと一致す
るように位置決めされる。
In FIG. 1, a reticle alignment system (6, 7) including a mark detection system 6 and a mirror 7 is provided above the reticle R. The reticle alignment system (6, 7) is used for the reticle mark R shown in FIG.
Detect Mb. In addition, the projection exposure apparatus of the present embodiment,
An alignment system having the same configuration as the reticle alignment system (6, 7) and detecting the reticle mark RMa is provided (not shown). The reticle alignment system (6, 7) irradiates the reticle mark RMb with a laser beam such as a He-Ne laser and detects the reflected light. The main control system MCS controls the position of the reticle R via the reticle stage controller RSC so that the image of the reticle mark RMb matches the index in the mark detection system 6. The reticle mark RMa is similarly detected by an alignment system (not shown), and the reticle R is positioned by these reticle alignment systems so that the center point RC coincides with the optical axis AX.

【0016】さらに、ステージST(図1ではZステー
ジST2)上には基準板FMが設けられている。この基
準板FMの表面とウェハWの表面とはほぼ同一平面内に
ある。基準板FM上にはX方向、及びY方向を長手方向
とする光透過性の発光マーク31と、ベースライン計測
用のマークとが形成されている。そして、これらのマー
クは、夫々基準板FM上の予め決められた位置に配置さ
れており、主制御系MCSは夫々のマーク間の距離(マ
ークの中心点の間隔)を予め記憶している。
Further, a reference plate FM is provided on the stage ST (Z stage ST2 in FIG. 1). The surface of the reference plate FM and the surface of the wafer W are substantially in the same plane. On the reference plate FM, a light-transmissive light emitting mark 31 having longitudinal directions in the X direction and the Y direction and a mark for baseline measurement are formed. Each of these marks is arranged at a predetermined position on the reference plate FM, and the main control system MCS stores in advance the distance between the marks (interval between the center points of the marks).

【0017】次にこの基準板FMに関して投影光学系P
Lと反対側(図1における下側)から、基準板FMに設
けられた発光マーク31に対して光を照射する照明系、
及び発光マークを透過した光を受光する受光系について
図1を用いて説明する。この検出系(以下、「ISS
系」と記す)はレチクルRの位置を計測するためのもの
である。構成の詳細については、例えば特開昭64−1
0105号公報に開示されているため、ここでは簡単に
説明する。
Next, with respect to this reference plate FM, the projection optical system P
An illumination system that irradiates the light emitting mark 31 provided on the reference plate FM with light from the side opposite to L (the lower side in FIG. 1),
Also, a light receiving system for receiving the light transmitted through the light emitting mark will be described with reference to FIG. This detection system (hereinafter referred to as "ISS
System)) is for measuring the position of the reticle R. For details of the configuration, see, for example, Japanese Patent Laid-Open No.
Since it is disclosed in Japanese Patent No. 0105, a brief description will be given here.

【0018】図1において光源8は露光用の照明光IL
の波長と同一か、又はその近傍の波長の照明光IEを発
生する。この照明光IEはレンズ9、ファイバー10を
介してステージSTの内部(基準板FMの下方)に送ら
れる。ファイバー10を射出した照明光IEはレンズ1
1によって集光され、ミラー12を介して発光マーク3
1を下側から照射する。発光マーク31の像はレチクル
Rに設けられたアライメントマークRMy上で結像す
る。このとき、主制御系MCSはウェハステージWSを
Y方向に走査することによって、アライメントマークR
Myと発光マーク31とを相対走査させる。アライメン
トマークRMyを透過した光はミラーM、コンデンサー
レンズCL、ビームスプリッタ13等を介して光電検出
器14に受光される。ここで、発光マークの像がアライ
メントマークRMyのマーク部と重なったとき、光電検
出器14は照明光IEをほとんど受光しないため、光電
信号のレベルはボトムとなる。信号処理装置101はス
テージ干渉計3からの信号S 2 に基づいてこのボトムの
中心位置Yrmを検出する。
In FIG. 1, a light source 8 is an illumination light IL for exposure.
Of the illumination light IE with a wavelength equal to or near
To live. This illumination light IE has a lens 9 and a fiber 10.
Sent to the inside of the stage ST (below the reference plate FM)
Be done. The illumination light IE emitted from the fiber 10 is the lens 1
The light-emission mark 3 is condensed by 1 and passes through the mirror 12
Irradiate 1 from below. The image of the emission mark 31 is a reticle
Form an image on the alignment mark RMy provided on R
It At this time, the main control system MCS moves the wafer stage WS
By scanning in the Y direction, the alignment mark R
The My and the emission mark 31 are relatively scanned. Align Men
The light transmitted through the Tomark RMy is mirror M, condenser
Photoelectric detection via lens CL, beam splitter 13, etc.
The light is received by the container 14. Here, the image of the emission mark is aligned.
When the measurement mark RMy overlaps with the mark part,
Since the transmitter 14 hardly receives the illumination light IE,
The signal level is bottom. The signal processing device 101 is
Signal S from the tage interferometer 3 2Based on this bottom
The center position Yrm is detected.

【0019】これと同様に主制御系MCSは、レチクル
Rのパターン面上に結像される発光マーク31の像をア
ライメントマークRMx上で走査させる。そして、信号
処理装置101はこのとき光電検出器14から得られる
検出信号がボトムとなる位置Xrmを検出する。そして
主制御系MCSはこれらの計測値(Xrm、Yrm)を
信号処理装置101から入力する。
Similarly, the main control system MCS scans the alignment mark RMx with the image of the light emitting mark 31 formed on the pattern surface of the reticle R. Then, the signal processing device 101 detects the position Xrm at which the detection signal obtained from the photoelectric detector 14 at this time is the bottom. Then, the main control system MCS inputs these measured values (Xrm, Yrm) from the signal processing device 101.

【0020】主制御系MCSは予めアライメントマーク
RMx、RMyとレチクルRの中心点RCとの位置関係
を記憶しているため、上述した2つの計測値(Xrm、
Yrm)に基づいて、レチクルRの中心点RCの位置を
検出することができる。再び図1に戻り、本装置に組み
込まれている焦点検出系の構成について説明する。本実
施例に於ける焦点検出系は、送光系(15、16、1
7)と受光系(19、20、21)とから構成される。
Since the main control system MCS stores in advance the positional relationship between the alignment marks RMx, RMy and the center point RC of the reticle R, the above-mentioned two measured values (Xrm,
The position of the center point RC of the reticle R can be detected based on Yrm). Returning to FIG. 1 again, the configuration of the focus detection system incorporated in this apparatus will be described. The focus detection system in this embodiment is a light transmission system (15, 16, 1).
7) and a light receiving system (19, 20, 21).

【0021】投光器15はウェハWに塗布されている感
光剤を感光させない波長の光(例えば赤外光等)を射出
する。この投光器15中には送光用のスリット板が設け
られているため、このスリット板を透過した光が投光器
15から射出する。そしてこの光は平行平板ガラス(プ
レーンパラレルガラス)16、集光レンズ17を通っ
て、ウェハW上にスリット像SPとなって照射される。
このスリット像SPの中心点は、投影光学系の結像面と
投影光学系PLの光軸AXとが交差する点に位置する。
図1において、ウェハ表面は投影光学系PLの結像面に
配置されている。また、平行平板ガラス16は送光用の
スリット板の近傍に配置されている。さらに平行平板ガ
ラス16は図1の紙面と垂直な方向(Y方向)、及び紙
面に平行な方向に回転軸を有し、これらの回転軸を中心
に微小量回転することができる。駆動部18aは平行平
板ガラス16を夫々の回転軸の回りに所定の角度範囲内
で回転させる。この回転によってスリット像SPの結像
位置はウェハWの表面とほぼ平行な方向(XY方向)に
変位する。また、駆動部18cは、レンズ17を送光系
の光軸方向移動させることによって、ウェハWの表面上
におけるスリット像の合焦状態を調整する。
The light projector 15 emits light (for example, infrared light) having a wavelength that does not sensitize the photosensitive agent applied to the wafer W. Since a slit plate for light transmission is provided in the projector 15, light transmitted through the slit plate is emitted from the projector 15. Then, this light passes through a parallel plate glass (plane parallel glass) 16 and a condenser lens 17, and is irradiated onto the wafer W as a slit image SP.
The center point of this slit image SP is located at the point where the image plane of the projection optical system and the optical axis AX of the projection optical system PL intersect.
In FIG. 1, the wafer surface is arranged on the image plane of the projection optical system PL. The parallel plate glass 16 is arranged near the slit plate for light transmission. Further, the parallel flat plate glass 16 has rotation axes in a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1 (Y direction) and in a direction parallel to the paper surface, and can rotate a minute amount about these rotation axes. The driving unit 18a rotates the parallel flat plate glass 16 around each rotation axis within a predetermined angle range. Due to this rotation, the image forming position of the slit image SP is displaced in a direction (XY direction) substantially parallel to the surface of the wafer W. Further, the driving unit 18c adjusts the focus state of the slit image on the surface of the wafer W by moving the lens 17 in the optical axis direction of the light sending system.

【0022】ウェハWで反射した光束(反射光)はレン
ズ19、平行平板ガラス20を通って受光器21に受光
される。この受光器21中には受光用のスリット板が設
けられており、この受光用スリット板を通過した光を光
電検出する。また平行平板ガラス20もY方向に回転軸
を有する。駆動部18bは、所定の角度範囲内で平行平
板ガラス20を回転させることにより、受光器21中に
配置されているスリット板に対する反射光の照射位置を
調整する。受光器21からの検出信号Saは信号処理装
置103に出力される。信号処理装置103は、ウェハ
Wの表面と焦点検出系によって規定されている基準面と
の光軸AX方向の偏差量を検出する。この偏差量は主制
御系MCSに出力される。尚、本実施例において焦点検
出系の基準面は投影光学系PLの結像面と一致するよう
にキャリブレーションされている。
The light beam (reflected light) reflected by the wafer W passes through the lens 19 and the parallel plate glass 20 and is received by the light receiver 21. A slit plate for receiving light is provided in the light receiver 21, and light passing through the slit plate for receiving light is photoelectrically detected. The parallel flat plate glass 20 also has a rotation axis in the Y direction. The drive unit 18b adjusts the irradiation position of the reflected light on the slit plate arranged in the light receiver 21 by rotating the parallel flat plate glass 20 within a predetermined angle range. The detection signal Sa from the light receiver 21 is output to the signal processing device 103. The signal processing device 103 detects the deviation amount in the optical axis AX direction between the surface of the wafer W and the reference plane defined by the focus detection system. This deviation amount is output to the main control system MCS. In this embodiment, the reference plane of the focus detection system is calibrated so as to coincide with the image plane of the projection optical system PL.

【0023】ZステージST2上には、焦点検出系から
のスリット像を受光するエリアセンサ201が配置され
ている。図3はエリアセンサ201上にスリット像SP
が照射されている様子を示す図である。このとき、エリ
アセンサ201は、その中心点が投影光学系の光軸AX
と一致するように配置される。このエリアセンサ201
は、エリアセンサ201の受光面上に照射されたスリッ
ト像SPを撮像するとともに、その画像信号を画像処理
装置202に出力する。画像処理装置202は、エリア
センサ201からの信号に基づいて、スリット像SPの
位置、及びスリット像の結像状態を検出する。
An area sensor 201 for receiving the slit image from the focus detection system is arranged on the Z stage ST2. FIG. 3 shows the slit image SP on the area sensor 201.
It is a figure which shows a mode that is being irradiated. At this time, the center point of the area sensor 201 is the optical axis AX of the projection optical system.
Will be placed to match. This area sensor 201
Captures the slit image SP irradiated on the light receiving surface of the area sensor 201 and outputs the image signal to the image processing device 202. The image processing device 202 detects the position of the slit image SP and the image formation state of the slit image based on the signal from the area sensor 201.

【0024】さて、さらに本装置はウェハW上のマーク
を検出するためにオフ・アクシス方式のアライメント系
が備えられている。このアライメント系の詳細な構成に
ついては特開昭62−171125号公報に開示されて
いるのでここでは簡単に説明する。図1においてアライ
メント光学系22の光軸lは投影光学系PLの光軸AX
から距離LだけX軸方向に離れている。そしてアライメ
ント光学系22は照明光としてある帯域幅をもつブロー
ドな波長分布の光をウェハW上に照射する。そしてアラ
イメント光学系22のウェハW上における検出中心P2
はステージ干渉計3の測定軸上に一致するように定めら
れる。
Further, the present apparatus further includes an off-axis type alignment system for detecting a mark on the wafer W. The detailed structure of this alignment system is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-171125, and will be briefly described here. In FIG. 1, the optical axis l of the alignment optical system 22 is the optical axis AX of the projection optical system PL.
The distance L is away from in the X-axis direction. Then, the alignment optical system 22 irradiates the wafer W with illumination light having a broad wavelength distribution having a certain bandwidth. Then, the detection center P 2 on the wafer W of the alignment optical system 22
Are determined so as to coincide with the measurement axis of the stage interferometer 3.

【0025】さて、ウェハW上のマークからの反射光は
再びアライメント光学系22に入射し、そのマークの像
はアライメント光学系22中に設けられている指標板の
下面に結像する。そしてウェハW上のマークの像は、指
標板に形成された指標マークの像とともに撮像管23の
撮像面に結像する。撮像管23による画像信号は信号処
理装置102に出力される。信号処理装置102は指標
板によって規定される検出中心点P2 のに対するウェハ
W上のマークの位置ずれ量(Δx、Δy)を検出する。
The reflected light from the mark on the wafer W again enters the alignment optical system 22, and the image of the mark is formed on the lower surface of the index plate provided in the alignment optical system 22. Then, the image of the mark on the wafer W is formed on the image pickup surface of the image pickup tube 23 together with the image of the index mark formed on the index plate. The image signal from the image pickup tube 23 is output to the signal processing device 102. The signal processing device 102 detects the positional deviation amount (Δx, Δy) of the mark on the wafer W with respect to the detection center point P 2 defined by the index plate.

【0026】また、本実施例においては表示装置CRT
が設けられており、例えば本装置での各種計測結果を画
面上に表示して、オペレータに計測結果を知らせる。ま
た、オペレータはこの表示装置CRTから主制御系MC
Sに対して露光動作の条件等を入力することができる。
さらに図1において、主制御系MCSは信号処理装置1
01〜103からの信号に基づいてウェハステージコン
トローラーWSCやレチクルステージコントローラーR
SCに制御信号S1 を出力する他、本装置全体を統括制
御する。
Further, in this embodiment, the display device CRT is used.
Is provided, for example, various measurement results of this device are displayed on the screen to notify the operator of the measurement results. The operator can also use the display device CRT to display the main control system MC.
The condition of the exposure operation or the like can be input to S.
Further, in FIG. 1, the main control system MCS is a signal processing device 1.
Wafer stage controller WSC and reticle stage controller R based on signals from 01 to 103
In addition to outputting the control signal S 1 to the SC, it controls the entire device.

【0027】さて、次に本実施例における動作について
図4に示すフローチャートに沿って説明する。また、本
実施例においては、レチクルRは先に説明したレチクル
アライメント系、又はISS系によって、中心点RCと
光軸(AX)とが一致するように位置決めされているも
のとする。まず、ステップ110において主制御系MC
Sはエリアセンサ201をその中心点が光軸AXと交わ
る位置に配置し、スリット像SPをエリアセンサ201
上に照射させる。次に主制御系MCSは、ZステージS
T2を微小量Z方向に移動させるとともに、画像処理装
置202は各Z方向の位置(高さ位置)におけるスリッ
ト像SPの幅を求める。そして、スリット像SPの幅が
最小値となるときの高さ位置Z0 を求める。そして焦点
検出するときの高さ位置Z1 とのずれ量ΔZ(=Z0
1 )を求める。(ステップ130)。スリット像SP
の幅が最小値となるときは、スリット像のピントが最良
となるときである。従って、スリット像の高さ方向のず
れ量ΔZは、スリット像SPのデフォーカス量に対応し
た値である。ここで画像処理装置202は、エリアセン
サ201の各画素位置に対応してスリット像の検出信号
を記憶し、その信号を処理することによって、上述のス
リット像SPの位置やスリット像SPの幅を算出する。
これらの計測結果は主制御系MCSに入力される。
Now, the operation of this embodiment will be described with reference to the flow chart shown in FIG. Further, in the present embodiment, it is assumed that the reticle R is positioned by the reticle alignment system or the ISS system described above so that the center point RC and the optical axis (AX) coincide with each other. First, in step 110, the main control system MC
In S, the area sensor 201 is arranged at a position where the center point thereof intersects the optical axis AX, and the slit image SP is arranged in the area sensor 201.
Irradiate on top. Next, the main control system MCS is the Z stage S
While moving T2 by a small amount in the Z direction, the image processing apparatus 202 obtains the width of the slit image SP at each Z direction position (height position). Then, the height position Z 0 when the width of the slit image SP has the minimum value is obtained. And the amount of deviation ΔZ (= Z 0 − from the height position Z 1 at the time of focus detection)
Z 1 ) is calculated. (Step 130). Slit image SP
When the width of the slit image becomes the minimum value, the focus of the slit image becomes the best. Therefore, the shift amount ΔZ of the slit image in the height direction is a value corresponding to the defocus amount of the slit image SP. Here, the image processing device 202 stores the detection signal of the slit image corresponding to each pixel position of the area sensor 201, and processes the signal to determine the position of the slit image SP and the width of the slit image SP. calculate.
These measurement results are input to the main control system MCS.

【0028】次に、ステップ140において、表示装置
CRT上にスリット像SPのピントずれの計測結果が表
示される。オペレータはこの表示装置CRTに表示され
たスリット像SPの結像状態に応じて、スリット像SP
のピントを調整するか否かを判断する(ステップ17
0)。ステップ170においてスリット像SPのピント
を調整する必要がある場合、オペレータはスリット像S
Pのピントを調整する指令を表示装置CRTを介して主
制御系MCSに送る。この指令に基づいて主制御系MC
Sは駆動部18cを介してレンズ17を送光系の光軸方
向移動させることによって、ウェハ上におけるスリット
像のピントを調整する(ステップ180)。調整後、再
度ステップ130にもどり、スリット像のピントずれを
確認する。
Next, in step 140, the measurement result of the focus shift of the slit image SP is displayed on the display device CRT. The operator determines the slit image SP according to the image formation state of the slit image SP displayed on the display device CRT.
It is determined whether or not the focus is adjusted (step 17).
0). When it is necessary to adjust the focus of the slit image SP in step 170, the operator determines the slit image S
A command for adjusting the focus of P is sent to the main control system MCS via the display device CRT. Main control system MC based on this command
S adjusts the focus of the slit image on the wafer by moving the lens 17 in the optical axis direction of the light sending system via the drive unit 18c (step 180). After the adjustment, the process returns to step 130 again to check the focus deviation of the slit image.

【0029】ここで、スリット像SPのピントを調整す
るか否かの判断は、主制御系MCSが自動的に行っても
よい。また、スリット像SPのピント調整はオペレータ
がマニュアルで行ってもよい。また、ステップ110、
130、140、170、180は、投影露光装置の製
造時に行ってもよいし、実際に露光動作を行う直前に行
ってもよい。本実施例は後者である。
Here, the main control system MCS may automatically determine whether to adjust the focus of the slit image SP. Further, the operator may manually adjust the focus of the slit image SP. Also, step 110,
Steps 130, 140, 170 and 180 may be performed at the time of manufacturing the projection exposure apparatus, or may be performed immediately before the actual exposure operation. This embodiment is the latter.

【0030】スリット像SPのピント調整が終了する
と、レチクルのパターンを各ショット領域に露光する露
光工程に入る。先ず、ステップ190においてウェハW
をウェハステージST上に配置する。そして露光すべき
最初のショット領域を投影光学系PLの下方に配置し、
ショット領域の焦点検出を行う。そしてそのショット領
域を投影光学系PLの結像面に配置したのち、レチクル
Rのパターンをそのショット領域に重ね合わせて露光す
る(ステップ200)。そして、ウェハW上の全てのシ
ョット領域への露光が終了するまで、ステップ190と
ステップ200とを繰り返し行う(ステップ210)。
When the focus adjustment of the slit image SP is completed, the exposure process of exposing the reticle pattern to each shot area is started. First, in step 190, the wafer W
Are arranged on the wafer stage ST. Then, the first shot area to be exposed is arranged below the projection optical system PL,
The focus of the shot area is detected. Then, after arranging the shot area on the image plane of the projection optical system PL, the pattern of the reticle R is superimposed and exposed on the shot area (step 200). Then, step 190 and step 200 are repeated until exposure to all shot areas on the wafer W is completed (step 210).

【0031】以上の動作によって、各ショット領域の焦
点検出を行う際、投光器15内のスリット板と、ウェハ
表面上のスリット像が投射される点と、受光器内のスリ
ット板との3点をほぼ共役な関係とすることができる。
従って、常に安定して高精度な焦点検出が可能となる。
次に、本発明の第2実施例を図5を用いて説明する。本
実施例は先の第1実施例にスリット像SPの位置を検出
する動作を加えたものである。従って、第1実施例と同
様の動作を行うステップについては同一の番号を付して
おり説明を省略する。以下、第2実施例の動作について
説明する。
By the above operation, when the focus of each shot area is detected, the slit plate in the projector 15, the point on which the slit image on the wafer surface is projected, and the slit plate in the light receiver are three points. The relationship can be almost conjugate.
Therefore, stable and highly accurate focus detection is always possible.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, an operation for detecting the position of the slit image SP is added to the first embodiment. Therefore, the steps for performing the same operations as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. The operation of the second embodiment will be described below.

【0032】まず、ステップ110においてスリット像
SPがエリアセンサ201上に照射されると、次にステ
ップ120において、画像処理装置202はエリアセン
サ201からの検出信号に基づいて、光軸AXを原点と
したスリット像SPの中心点の座標位置(σx、σy)
を求める。次に画像処理装置202は、ZステージST
2を微小量Z方向に移動させながら、各Z方向の位置
(高さ位置)におけるスリット像SPの幅を求める。そ
して、スリット像SPの幅が最小値となるときの高さ位
置Z0 を求め、座標位置(σx、σy)を計測したとき
の高さ位置Z1 とのずれ量ΔZ(=Z0 −Z1 )を求め
る。(ステップ130)。
First, in step 110, the slit image SP is projected onto the area sensor 201. Then, in step 120, the image processing apparatus 202 sets the optical axis AX as the origin based on the detection signal from the area sensor 201. Coordinate position (σx, σy) of the center point of the formed slit image SP
Ask for. Next, the image processing device 202 displays the Z stage ST.
The width of the slit image SP at each position (height position) in the Z direction is obtained while moving 2 in the small amount in the Z direction. Then, the height position Z 0 when the width of the slit image SP becomes the minimum value is obtained, and the deviation amount ΔZ (= Z 0 −Z) from the height position Z 1 when the coordinate position (σx, σy) is measured. 1 ) ask. (Step 130).

【0033】次に、主制御系MCSはステップ140に
おいて、このスリット像SPの光軸AXからの位置ず
れ、及びスリット像SPの結像状態を表示装置CRTに
表示する。図6はその表示画面の一例を示す図である。
スリット像SPの設定位置は光軸AXの位置(0、0)
であり、この設定位置は図5に示す枠内の中心点であ
る。そしてこの設定位置に対するスリット像SPの位置
をマップ上に“A”で示す。さらに、画像処理装置20
2によって求められたずれ量ΔZを“A”の表示の下側
にμm単位の数字で表示する。
Next, in step 140, the main control system MCS displays the positional deviation of the slit image SP from the optical axis AX and the image formation state of the slit image SP on the display device CRT. FIG. 6 is a diagram showing an example of the display screen.
The set position of the slit image SP is the position (0, 0) of the optical axis AX.
This set position is the center point in the frame shown in FIG. The position of the slit image SP with respect to this set position is indicated by "A" on the map. Further, the image processing device 20
The deviation amount ΔZ obtained by 2 is displayed in the unit of μm below the display of “A”.

【0034】図6の内側の正方形の枠は、スリット像S
Pの設定位置からの位置ずれの許容範囲を示し、この枠
の外に位置しているときは、スリット像SPの位置を調
整する必要がある。この許容範囲は、オペレータが自由
に設定できる。オペレータはこの表示装置CRTに表示
されたスリット像SPの位置ずれの状態、及び結像状態
に応じて、スリット像SPの位置を調整するか否かを判
断する(ステップ150、170)。
The inner square frame in FIG. 6 indicates the slit image S.
The allowable range of positional deviation from the set position of P is shown, and when the position is outside of this frame, it is necessary to adjust the position of the slit image SP. This allowable range can be freely set by the operator. The operator determines whether or not to adjust the position of the slit image SP according to the positional deviation state and the image formation state of the slit image SP displayed on the display device CRT (steps 150 and 170).

【0035】ステップ150においてスリット像SPの
位置を調整する必要がある場合、オペレータはスリット
像SPの位置を調整する指令を表示装置CRTを介して
主制御系MCSに送る。この指令に基づいて主制御系M
CSは駆動部18aを介して平行平板ガラス16の回転
角を調整し、スリット像SPの位置を調整して設定位置
と一致させる(ステップ160)。調整後、再度ステッ
プ120にもどり、スリット像の位置を確認する。
When it is necessary to adjust the position of the slit image SP in step 150, the operator sends a command to adjust the position of the slit image SP to the main control system MCS via the display device CRT. Based on this command, the main control system M
The CS adjusts the rotation angle of the parallel plate glass 16 via the drive unit 18a and adjusts the position of the slit image SP to match the set position (step 160). After the adjustment, the process returns to step 120 and the position of the slit image is confirmed.

【0036】また、ステップ170において、スリット
像SPの結像状態を調整する必要がある場合、オペレー
タは表示装置CRTを介してスリット像のピント調整の
指令を主制御系MCSに送る。主制御系MCSは、この
指令に基づいて駆動装置18cを介してレンズ系17を
駆動して、スリット像のピントが最良となるように調整
する(ステップ180)。調整後、再度ステップ130
にもどり、スリット像のピントを確認する。
When it is necessary to adjust the image formation state of the slit image SP in step 170, the operator sends a command for focus adjustment of the slit image to the main control system MCS via the display device CRT. Based on this command, the main control system MCS drives the lens system 17 via the drive device 18c and adjusts the focus of the slit image to the best focus (step 180). After adjustment, step 130 again
Go back and check the focus of the slit image.

【0037】ここで、スリット像SPの位置を調整する
か否かの判断は、主制御系MCSが自動的に行ってもよ
い。また、スリット像SPの位置及びピント調整はオペ
レータがマニュアルで行ってもよいし、位置ずれが許容
範囲以上のときに主制御系MCSが自動的に行うように
してもよい。スリット像SPの位置及びピント調整が終
了すると、図4のステップ190に進み、レチクルのパ
ターンを各ショット領域に露光する露光工程に入る。こ
の露光工程は先の第1実施例と同様の動作である。
Here, the main control system MCS may automatically determine whether or not to adjust the position of the slit image SP. Further, the position and focus of the slit image SP may be manually adjusted by the operator, or may be automatically adjusted by the main control system MCS when the positional deviation is within the allowable range. When the position of the slit image SP and the focus adjustment are completed, the process proceeds to step 190 of FIG. 4, and the exposure process of exposing the reticle pattern to each shot area is started. This exposure process is the same operation as that of the first embodiment.

【0038】以上の動作によって、各ショット領域の焦
点検出を行う際、ウェハ上におけるスリット像のピント
は最良となり、且つスリット像SPは常に各ショット領
域の中心位置に形成されるため、ショット領域内の凹凸
に関係なく常に安定して高精度な焦点検出が可能とな
る。さて、本実施例ではウェハW上に1つのスリット像
SPを照射してショット領域内の1点の焦点位置を計測
する焦点検出系について説明した。しかし、例えば特開
平5−190423号公報に開示されているような、ウ
ェハ上のショット領域内の複数点の焦点検出を行う焦点
検出系についても同様に本発明を用いることができる。
By the above operation, when the focus of each shot area is detected, the focus of the slit image on the wafer becomes the best and the slit image SP is always formed at the center position of each shot area. It is possible to always perform stable and highly accurate focus detection regardless of the unevenness of. In the present embodiment, the focus detection system for irradiating the single slit image SP on the wafer W and measuring the focus position of one point in the shot area has been described. However, the present invention can be similarly applied to a focus detection system for detecting focus at a plurality of points in a shot area on a wafer, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-190423.

【0039】次に本発明の第3実施例について図7に示
すフローチャートに沿って説明する。本実施例で使用す
る装置は先の第1実施例と全く同じである。本実施例は
レチクルRの位置ずれを考慮してスリット像の位置を調
整することが第1実施例と異なる点である。さて、先の
第2実施例と同様の動作(ステップ110〜130)に
よって、主制御系MCSはスリット像SPのXY座標系
上の位置(σx、σy)、及びスリット像SPの高さ方
向におけるずれ量ΔZを検出する。次に、発光マーク3
1を用いてアライメントマークRMx、RMyを検出
し、レチクルRの中心点の投影光学系PLによる投影位
置(Rx、Ry)を求める(ステップ135)。図8は
ウェハW上におけるスリット像SP、光軸AX、及びレ
チクルRの中心点RCの投影光学系PLによる投影点
(ショット領域の中心点)RC’の位置関係を示した図
である。重ね合わせ露光を行う際、各ショット領域は、
その中心点がレチクルRの中心点の投影位置と一致する
ように配置される。即ち、レチクルの中心点の投影位置
が光軸AXからずれていると、当然にショット領域の中
心点も光軸AXからずれて配置される。従って、焦点検
出系のスリット像が光軸AX上にあっても、ショット領
域の中心点に照射されるとは限らない。このため、主制
御系MCSは先に検出したスリット像SPの座標値(σ
x、σy)と点RC’の座標値(Rx、Ry)とに基づ
いて、スリット像SPの位置とショット領域の中心点R
C’の位置との位置ずれ量(ΔX、ΔY)=(Rx−σ
x、Ry−σy)を計測する。そして、表示装置CRT
はレチクルRの中心点の投影位置を基準として、図6に
示すようにスリット像の形成位置を表示をする(ステッ
プ140)。そして、第1実施例のステップ150以降
の動作と同様の動作によって、スリット像SPの中心点
とショット領域の中心点RC’とを一致させる。このこ
とによって、常に各ショット領域の中心点にスリット像
を形成することができる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The apparatus used in this embodiment is exactly the same as that in the first embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that the position of the slit image is adjusted in consideration of the positional deviation of the reticle R. By the same operation as in the second embodiment (steps 110 to 130), the main control system MCS determines the position (σx, σy) of the slit image SP on the XY coordinate system and the height direction of the slit image SP. The deviation amount ΔZ is detected. Next, the emission mark 3
The alignment marks RMx and RMy are detected by using 1 to obtain the projection position (Rx, Ry) of the center point of the reticle R by the projection optical system PL (step 135). FIG. 8 is a diagram showing the positional relationship of the slit image SP, the optical axis AX, and the projection point (center point of the shot area) RC ′ of the center point RC of the reticle R on the wafer W by the projection optical system PL. When performing overlay exposure, each shot area
The center point of the reticle R is arranged so as to coincide with the projected position of the center point. That is, if the projection position of the center point of the reticle is displaced from the optical axis AX, the center point of the shot area is naturally displaced from the optical axis AX. Therefore, even if the slit image of the focus detection system is on the optical axis AX, it is not always irradiated to the center point of the shot area. Therefore, the main control system MCS determines the coordinate value (σ) of the previously detected slit image SP.
x, σy) and the coordinate value (Rx, Ry) of the point RC ′, the position of the slit image SP and the center point R of the shot area.
Positional shift amount from the position of C ′ (ΔX, ΔY) = (Rx−σ
x, Ry−σy) is measured. And display device CRT
Displays the slit image forming position as shown in FIG. 6 with reference to the projection position of the center point of the reticle R (step 140). Then, the center point of the slit image SP and the center point RC ′ of the shot area are made to coincide with each other by the same operation as the operation after step 150 in the first embodiment. As a result, the slit image can always be formed at the center point of each shot area.

【0040】また、上述の第3実施例においては、スリ
ット像SPの位置を調整したが、レチクルRを移動させ
てレチクルRの中心点の投影位置をスリット像SPの位
置にあわせてもよい。しかし、レチクルRを移動させる
と、ウェハW上のショット領域のアライメント位置と、
そのショット領域の露光位置との間隔(ベースライン
量)が変化してしまう。従って、レチクルRを移動させ
た場合は、このベースライン量を計測する必要がある。
そこで、主制御系MCSはステージST上の発光マーク
31とレチクルR上のアライメントマークRMxとが重
なり合う位置(X座標値)Xb1 を記憶する。次に主制
御系MCSは基準板FMに設けられているベースライン
計測用マークがオフ・アクシス方式のアライメント系
(22、23)によって検出される位置(X座標値)X
2 を記憶する。発光マーク31とベースライン計測用
マークとのX方向におけるずれ量をΔXbとすると、主
制御系MCSはX方向のベースライン量として(Xb1
−Xb2 −ΔXb)を算出して記憶する。またこれと同
様にY方向のベースライン量についても求める。このよ
うにレチクルRを移動させたときは、上述の如くベース
ラインチェック行えばよい。
In the third embodiment described above, the position of the slit image SP is adjusted, but the reticle R may be moved so that the projection position of the center point of the reticle R is aligned with the position of the slit image SP. However, when the reticle R is moved, the alignment position of the shot area on the wafer W,
The interval (baseline amount) between the shot area and the exposure position changes. Therefore, when the reticle R is moved, it is necessary to measure this baseline amount.
Therefore, the main control system MCS stores the position (X coordinate value) Xb 1 where the light emitting mark 31 on the stage ST and the alignment mark RMx on the reticle R overlap. Next, the main control system MCS detects the position (X coordinate value) X where the baseline measurement mark provided on the reference plate FM is detected by the off-axis alignment system (22, 23).
Remember b 2 . Letting ΔXb be the amount of deviation between the emission mark 31 and the baseline measurement mark in the X direction, the main control system MCS determines the amount of the baseline in the X direction as (Xb 1
−Xb 2 −ΔXb) is calculated and stored. Further, similarly to this, the Y-direction baseline amount is also obtained. When the reticle R is moved in this way, the baseline check may be performed as described above.

【0041】次に本発明の第4実施例を説明する。本実
施例も先の第1実施例で説明した装置を用いる。本実施
例は先の第3実施例において計測されたスリット像SP
の位置とショット領域の中心点RC’の位置とのずれ量
(ΔX、ΔY)と、代表的なアライメント方式とを利用
したものである。本実施例では高いスループットと、高
いアライメント精度の両立を計るエンハンスメント・グ
ローバルアライメント(EGA)方式を利用する。この
EGA方式の詳細については特開昭61−44429号
公報に開示されているので、ここでは簡単に説明する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. This embodiment also uses the device described in the first embodiment. The present embodiment is the slit image SP measured in the previous third embodiment.
The amount of deviation (ΔX, ΔY) between the position of and the position of the center point RC ′ of the shot area, and a typical alignment method are used. In the present embodiment, an enhancement global alignment (EGA) method is used which achieves both high throughput and high alignment accuracy. The details of this EGA method are disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429, so a brief description will be given here.

【0042】EGA方式では、ウェハW上の複数(3〜
9)個のショット領域SnのマークMYn、MXnの位
置を計測し、その計測値に基づいてウェハWのステージ
STの走り座標系、すなわちステージ干渉計によって規
定されるXY座標系内での微小回転誤差θ、ウェハ上の
ショット配列(又はステージSTの走り)の直交度w、
ウェハの線形な微小伸縮によるスケーリング誤差Rx、
Ry、そして、ウェハのX、Y方向の微小位置ずれ、す
なわちオフセット誤差Ox、Oyの夫々に関するパラメ
ータを最小二乗近似により求める。そしてそれら各パラ
メータを介在として設計上のショット配列座標を実際の
ショット配列座標に変換して、露光時のステッピング位
置を求める。
In the EGA method, a plurality of (3 to
9) The positions of the marks MYn and MXn of the shot areas Sn are measured, and based on the measured values, a minute rotation in the running coordinate system of the stage ST of the wafer W, that is, the XY coordinate system defined by the stage interferometer. Error θ, orthogonality w of the shot array on the wafer (or the running of the stage ST),
Scaling error Rx due to linear expansion and contraction of the wafer,
Parameters related to Ry and a minute positional deviation of the wafer in the X and Y directions, that is, offset errors Ox and Oy are obtained by least-squares approximation. Then, the designed shot arrangement coordinates are converted into the actual shot arrangement coordinates by using these respective parameters as interpositions, and the stepping position at the time of exposure is obtained.

【0043】さて、本実施例ではウェハW上のサンプル
アライメント用のショット領域として8個のショット領
域S1 〜S8 を有するものとする。そして、各サンプル
ショットS1 〜S8 には、図2に示したアライメントマ
ークRMx、RMyがウェハW上に投影露光されたマー
クMXn、MYn(nは1〜8)が形成されている。ま
た各サンプルショットS1 〜S8 の中心点をRCn(n
は1〜8)とする。主制御系MCSは上述の8つのサン
プルショットS1 〜S8 の各マークMXn、MYnをオ
フ・アクシス方式のアライメント系(22、23)が検
出するようにステージ駆動系1を制御する。主制御系M
CSは各サンプルショットのアライメントマークを検出
し、露光時のステッピング位置(Xn、Yn)を求め
る。
In the present embodiment, it is assumed that there are eight shot areas S 1 to S 8 as shot areas for sample alignment on the wafer W. Then, in each of the sample shots S 1 to S 8 , marks MXn and MYn (n is 1 to 8) are formed by projecting and exposing the alignment marks RMx and RMy shown in FIG. 2 on the wafer W. In addition, the center points of the sample shots S 1 to S 8 are RCn (n
Is 1 to 8). The main control system MCS above each of the eight marks MXn sample shot S 1 to S 8, an off-axis alignment system for MYn (22, 23) controls the stage drive system 1 to detect. Main control system M
The CS detects the alignment mark of each sample shot and obtains the stepping position (Xn, Yn) at the time of exposure.

【0044】さて、ここで主制御系MCSはステッピン
グ位置(Xn、Yn)にステージSTを位置決めする前
に、図1に示す焦点検出系によって焦点検出を行なう。
このときのスリット像SPの座標値は図8に示すように
ショットの中心点RC’からXY方向に(ΔX、ΔY)
だけずれている。これは先の第3実施例でにおけるステ
ップ110〜135によって求められている。主制御系
MCSは駆動装置18cを介してスリット像SPのピン
ト調整を行った後、座標値(Xn+ΔX、Yn+ΔY)
となる位置にステージSTを位置決めして焦点検出を行
う。そして、ウェハ表面を投影光学系PLの結像面に配
置し、ステージSTをステッピング位置(Xn、Yn)
に位置決めした後、露光を行なう。
Now, before the main control system MCS positions the stage ST at the stepping position (Xn, Yn), the focus detection system shown in FIG. 1 performs focus detection.
The coordinate values of the slit image SP at this time are (ΔX, ΔY) from the center point RC ′ of the shot in the XY directions as shown in FIG.
Just shifted. This is obtained by steps 110 to 135 in the third embodiment. The main control system MCS adjusts the focus of the slit image SP via the drive device 18c, and then the coordinate values (Xn + ΔX, Yn + ΔY)
The stage ST is positioned at a position where Then, the wafer surface is placed on the image plane of the projection optical system PL, and the stage ST is moved to the stepping position (Xn, Yn).
After positioning to, exposure is performed.

【0045】以上のシーケンスによって、常にショット
領域内の中心点RC’にスリット像SPを照射して焦点
検出を行うことができる。また、図1に示した平行平板
ガラス16がない場合、即ちスリット像の位置調整がで
きない場合でも、本実施例によって先の第1及び第2実
施例と同様の効果を得ることができる。さて、上述の第
1実施例〜第4実施例において、スリット像SPの形成
位置及びピントずれはエリアセンサ201によって検出
したが、例えば基準板FM上に周辺部に対して反射率の
低い矩形状の基準マークを形成し、そのマークとスリッ
ト像SPとを相対走査させることによって、スリット像
SPの形成位置及びピントずれを計測することができ
る。以下、図9(a)、図9(b)を用いて説明する。
With the above sequence, it is possible to always irradiate the central point RC 'in the shot area with the slit image SP for focus detection. Further, even when the parallel flat plate glass 16 shown in FIG. 1 is not provided, that is, even when the position of the slit image cannot be adjusted, the same effects as those of the first and second embodiments can be obtained by this embodiment. In the first to fourth embodiments described above, the area sensor 201 detects the formation position of the slit image SP and the focus shift. For example, a rectangular shape having a low reflectance with respect to the peripheral portion on the reference plate FM. By forming the reference mark (1) and relatively scanning the mark and the slit image SP, the formation position of the slit image SP and the focus shift can be measured. Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 9A and 9B.

【0046】図9(a)に示すように、基準マーク30
aは例えば石英等からなる低反射領域のマークであり、
クロム層が塗布された高反射領域30b内に形成されて
いる。この基準マーク30aは、図3に示す基準板FM
上に形成されている。主制御系MCSは図11に示すス
テップ110において、スリット像SPを基準マーク上
に照射し、ウェハステージSTをX方向に移動させるこ
とによって、スリット像SPと基準マーク30aとを相
対走査する。図9(a)は便宜上、基準マーク30aを
固定としてスリット像SPが走査している様子を示す。
図9(b)はそのときに受光器21で得られる光電信号
のレベルである。ここで、スリット像SPが周辺部30
bを走査しているときの光電信号のレベルをSh、スリ
ット像SPがマーク部30aを走査しているときの光電
信号のレベルをSlとする。そして図9(b)に示すよ
うに、ShからSlに向かって信号のレベルが小さくな
る点をA1 、Slに達したときの点をA2 、SlからS
hに向かってレベルが大きくなる点をA3 、そして再び
Shに達したときの点をA4 とする。受光器21からの
光電信号は信号処理装置103に出力される。
As shown in FIG. 9A, the reference mark 30
a is a mark in a low reflection region made of, for example, quartz,
It is formed in the high reflection region 30b coated with the chrome layer. The reference mark 30a is a reference plate FM shown in FIG.
Formed on. In step 110 shown in FIG. 11, the main control system MCS irradiates the slit image SP on the reference mark and moves the wafer stage ST in the X direction to relatively scan the slit image SP and the reference mark 30a. For convenience, FIG. 9A shows a state in which the slit mark SP is scanned with the reference mark 30a fixed.
FIG. 9B shows the level of the photoelectric signal obtained by the light receiver 21 at that time. Here, the slit image SP is the peripheral portion 30.
The level of the photoelectric signal when scanning b is Sh, and the level of the photoelectric signal when the slit image SP scans the mark portion 30a is Sl. Then, as shown in FIG. 9B, the point where the signal level decreases from Sh to Sl is A 1 , the point when the signal level reaches Sl is A 2 , and the point from Sl to S is S.
The point where the level increases toward h is A 3 , and the point when the level reaches Sh again is A 4 . The photoelectric signal from the light receiver 21 is output to the signal processing device 103.

【0047】信号処理装置103は、点A1 とA2 との
中点のX座標値Xsa、及び点A3とA4 との中点のX
座標値Xsbを計測し、各々のX座標値Xsa、Xsb
の中心をスリット像SPのX座標位置Xscとして計測
する。同様にスリット像SPと基準マーク30aとをY
方向に相対走査することによってスリット像SPのY座
標値Yspを計測する。これらの座標信号は主制御系M
CSに出力される。そして主制御系MCSはこれらの座
標信号に基づいてスリット像SPのXY座標系における
位置(σx、σy)を求める(ステップ120)。
The signal processing device 103 uses the X coordinate value Xsa of the midpoint between the points A 1 and A 2 and the X coordinate value Xsa of the midpoint between the points A 3 and A 4.
The coordinate value Xsb is measured, and each X coordinate value Xsa, Xsb
Is measured as the X coordinate position Xsc of the slit image SP. Similarly, the slit image SP and the reference mark 30a are set to Y
The Y coordinate value Ysp of the slit image SP is measured by performing relative scanning in the direction. These coordinate signals are sent to the main control system M
It is output to CS. Then, the main control system MCS obtains the position (σx, σy) of the slit image SP in the XY coordinate system based on these coordinate signals (step 120).

【0048】また、信号処理装置103は点A1 とA2
とを結ぶ直線の傾き、及び点A3 とA4 とを結ぶ直線の
傾きに応じて、スリット像SPの幅を求める。そして、
先の第1実施例で説明したようにステージSTの高さ位
置を変化させるとともにスリット像の幅を求めることに
よって、スリット像SPの高さ方向におけるずれ量ΔZ
を求める(ステップ130)。
Further, the signal processing device 103 has points A 1 and A 2
The width of the slit image SP is obtained according to the inclination of the straight line connecting the points and the inclination of the straight line connecting the points A 3 and A 4 . And
As described in the first embodiment, the height position of the stage ST is changed and the width of the slit image is obtained to obtain the shift amount ΔZ of the slit image SP in the height direction.
Is calculated (step 130).

【0049】以上のように、スリット像SPの位置及び
ピントずれは、反射率の異なる2つの領域にスリット像
SPを相対走査させたときの受光器21からの光電信号
の変化に基づいて検出することができる。また、スリッ
ト像SPのXY座標値を算出するアルゴリズムは上述の
実施例に限るものではない。また、平行平板ガラス16
を駆動することにより、基準マークに対してスリット像
SPを走査してもよい。このとき主制御系MCSは、基
準マークの中心点を光軸AX、若しくはレチクルRの中
心点の投影位置に一致させる。そして、スリット像の中
心点が基準マークの中心点を通るときの平行平板ガラス
の回転角を計測し、その後この角度にあわせれば、スリ
ット像は光軸AX、若しくはレチクルRの中心点の投影
位置に形成される。
As described above, the position and focus shift of the slit image SP are detected based on the change in the photoelectric signal from the light receiver 21 when the slit image SP is relatively scanned in two regions having different reflectances. be able to. Further, the algorithm for calculating the XY coordinate values of the slit image SP is not limited to the above embodiment. In addition, parallel plate glass 16
The slit image SP may be scanned with respect to the reference mark by driving. At this time, the main control system MCS matches the center point of the reference mark with the optical axis AX or the projection position of the center point of the reticle R. Then, the rotation angle of the parallel flat glass is measured when the center point of the slit image passes the center point of the reference mark, and if the angle is adjusted to this angle, the slit image is projected onto the optical axis AX or the center point of the reticle R. Is formed.

【0050】また、上述した4つの各実施例では焦点検
出の際、各ショット領域の中心点RC’にスリット像S
Pが形成されるようにスリット像SP、レチクルR、又
はウェハWを移動したが、必ずしも各ショット領域の中
心点RC’にスリット像SPを形成させる必要はない。
例えば主制御系MCSが各ショット領域内の任意の位置
における高さ位置(凹凸)に関する情報を予め記憶して
いれば、中心点RC’における高さ位置と、スリット像
が形成された点における高さ位置とのずれ量に応じて、
焦点検出系による検出結果を補正すればよい。このこと
によって、ショット領域内の任意の位置で焦点検出を行
ことができる。
Further, in each of the above-mentioned four embodiments, at the time of focus detection, the slit image S is formed at the center point RC 'of each shot area.
Although the slit image SP, the reticle R, or the wafer W is moved so that P is formed, it is not always necessary to form the slit image SP at the center point RC ′ of each shot area.
For example, if the main control system MCS stores in advance information about the height position (unevenness) at an arbitrary position in each shot area, the height position at the center point RC ′ and the height at the point where the slit image is formed. Depending on the amount of deviation from the position
The detection result by the focus detection system may be corrected. As a result, focus detection can be performed at any position within the shot area.

【0051】また、ショット領域の中心点RC’ではな
く、中心点RC’と同じ高さ位置の部分にスリット像S
Pを投射してもよい。このときも上述と同様に、主制御
系MCSは各ショット領域内の任意の位置における高さ
位置(凹凸)に関する情報を予め記憶しておく必要があ
る。また、上述の各実施例の焦点検出系は、予めショッ
ト領域の中心点RC’を焦点検出位置として設定してい
たが、当然焦点検出位置の設定はショット領域の中心点
に限らず、ショット領域内のどの位置に設定しても良
い。
The slit image S is not formed at the center point RC 'of the shot area but at the same height position as the center point RC'.
P may be projected. At this time as well, similarly to the above, the main control system MCS needs to store in advance information about the height position (concavo-convex) at an arbitrary position in each shot area. Further, in the focus detection system of each of the above-described embodiments, the center point RC ′ of the shot area is set in advance as the focus detection position, but the setting of the focus detection position is not limited to the center point of the shot area and the shot area is naturally set. It may be set at any position inside.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板上に
投射するパターン像(スリット像)の結像状態を高精度
に検出することができ、ウェハ上におけるスリット像の
ピントが最良となるように調整されるため、常に高精度
な焦点検出を行うことができる。さらに、スリット像の
形成位置を調整することにより、ショット領域内に凹凸
が存在していても、常に高精度な焦点検出を行うことが
できる。また、複数台の露光装置間における焦点検出の
検出誤差をなくすことができる。
As described above, according to the present invention, the image formation state of the pattern image (slit image) projected on the substrate can be detected with high accuracy, and the focus of the slit image on the wafer is optimized. Since it is adjusted so that the focus detection can always be performed with high accuracy. Further, by adjusting the position where the slit image is formed, it is possible to always perform highly accurate focus detection even if unevenness exists in the shot area. Further, it is possible to eliminate a detection error in focus detection between a plurality of exposure apparatuses.

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

【図1】本発明の実施例による投影露光装置の概略的な
構成を示す図である
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】レチクルR上のマークの配置を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an arrangement of marks on a reticle R.

【図3】エリアセンサ201上にスリット像を投射した
様子を示す。
FIG. 3 shows a state in which a slit image is projected on an area sensor 201.

【図4】本発明の第1実施例におけるフローチャート図
である。
FIG. 4 is a flow chart diagram in the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施例におけるフローチャート図
である。
FIG. 5 is a flow chart diagram in the second embodiment of the present invention.

【図6】表示装置CRTによるスリット像SPの形成位
置の表示の一例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of display of a formation position of a slit image SP on a display device CRT.

【図7】本発明の第3実施例におけるフローチャート図
である。
FIG. 7 is a flow chart diagram in the third embodiment of the present invention.

【図8】ウェハW上におけるスリット像SP、光軸A
X、及びレチクルRの中心位置RCの投影位置RC’の
位置関係を示した図である。
FIG. 8: Slit image SP, optical axis A on wafer W
FIG. 6 is a diagram showing a positional relationship between X and a projection position RC ′ of a center position RC of a reticle R.

【図9】図9(a)はスリット像SPと基準マーク30
aとを相対走査する様子を示し、図9(b)はそのとき
に受光器21で得られる光電信号の変化を示す図であ
る。
9A is a slit image SP and a reference mark 30. FIG.
FIG. 9B is a diagram showing a change in the photoelectric signal obtained by the light receiver 21 at that time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R・・・レチクル PL・・・投影光学系 W・・・ウェハ FM・・・基準板 MCS・・・主制御系 CRT・・・表示装置 WSC・・・ウェハステージコントローラ RSC・・・レチクルステージコントローラ ST1・・・XYステージ ST2・・・Zステージ SP・・・スリット像 15・・・投光器 16、20・・・平行平板ガラス 18a、18b・・・駆動部 21・・・受光器 101、102、103・・・信号処理装置 R ... Reticle PL ... Projection optical system W ... Wafer FM ... Reference plate MCS ... Main control system CRT ... Display device WSC ... Wafer stage controller RSC ... Reticle stage controller ST1 ... XY stage ST2 ... Z stage SP ... Slit image 15 ... Projector 16, 20 ... Parallel plate glass 18a, 18b ... Drive part 21 ... Photoreceiver 101, 102, 103 ... Signal processing device

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクのパターンの像を感光基板上に投
影する投影光学系と、前記感光基板を保持して前記投影
光学系の光軸方向、及び該光軸に垂直な方向に移動可能
なステージと、前記感光基板上にパターン像を投射する
とともに、前記感光基板からの反射光を光電検出するこ
とによって、前記投影光学系の結像面と前記感光基板の
表面との前記投影光学系の光軸方向の偏差に対応した検
出信号を出力する焦点検出手段と、前記焦点検出手段か
らの検出信号に基づいて、前記ステージの前記光軸方向
への移動を制御する制御手段とを備えた投影露光装置に
おいて、 前記ステージの一部に受光面が配置される受光手段と、 前記パターン像を前記受光面に投射したときに前記受光
手段から出力される光電信号に基づいて、前記受光面上
における前記パターン像の結像状態を検出する検出手段
と、 前記検出手段によって求められた前記パターン像の結像
状態に基づいて、前記感光基板上における前記パターン
像のピントを調整する調整手段とを有することを特徴と
する投影露光装置。
1. A projection optical system for projecting an image of a pattern of a mask onto a photosensitive substrate, and a movable optical system of the projection optical system holding the photosensitive substrate and movable in a direction perpendicular to the optical axis. By projecting a pattern image on the stage and the photosensitive substrate and photoelectrically detecting reflected light from the photosensitive substrate, the image forming surface of the projection optical system and the surface of the photosensitive substrate of the projection optical system. Projection provided with focus detection means for outputting a detection signal corresponding to deviation in the optical axis direction, and control means for controlling movement of the stage in the optical axis direction based on the detection signal from the focus detection means. In the exposure apparatus, a light receiving unit having a light receiving surface arranged on a part of the stage, and a photoelectric signal output from the light receiving unit when the pattern image is projected on the light receiving surface, on the light receiving surface, A detection means for detecting the image formation state of the pattern image, and an adjustment means for adjusting the focus of the pattern image on the photosensitive substrate based on the image formation state of the pattern image obtained by the detection means. A projection exposure apparatus characterized by the above.
【請求項2】 前記焦点検出手段は、前記パターン像を
前記基板上に投射する投光系を有し、 前記調整手段は、前記投光系を構成する複数の光学部材
のうちの少なくとも1つを前記投光系の光軸方向に駆動
する駆動手段を有することを特徴とする請求項1に記載
の装置。
2. The focus detecting means has a light projecting system for projecting the pattern image on the substrate, and the adjusting means is at least one of a plurality of optical members constituting the light projecting system. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising drive means for driving the light source in the optical axis direction of the light projecting system.
【請求項3】 前記受光手段は前記パターン像を撮像す
る撮像手段を有することを特徴とする請求項2に記載の
装置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein the light receiving unit has an image pickup unit that picks up the pattern image.
【請求項4】 前記受光手段からの光電信号に基づい
て、前記ステージの前記光軸に垂直な方向の移動位置を
規定する静止座標系上における前記パターン像の形成位
置を検出する位置検出手段と、 前記位置検出手段で求められた前記パターン像の形成位
置に基づいて、前記パターン像が前記静止座標系上の所
定の設定位置に形成されるように前記パターン像の形成
位置を移動させる移動手段とを有することを特徴とする
請求項1に記載の装置。
4. A position detecting means for detecting a formation position of the pattern image on a stationary coordinate system which defines a moving position of the stage in a direction perpendicular to the optical axis based on a photoelectric signal from the light receiving means. A moving unit that moves the pattern image forming position so that the pattern image is formed at a predetermined setting position on the stationary coordinate system based on the pattern image forming position obtained by the position detecting unit. The device of claim 1, comprising:
【請求項5】 前記焦点検出手段は、前記光軸に垂直な
平面内で前記パターン像の位置をシフトさせる光学部材
を有し、 前記移動手段は、前記光学部材を駆動する駆動手段を有
することを特徴とする請求項4に記載の装置。
5. The focus detecting means includes an optical member that shifts the position of the pattern image in a plane perpendicular to the optical axis, and the moving means includes a driving means that drives the optical member. The device according to claim 4, characterized in that
【請求項6】 マスクのパターンの像を感光基板上に投
影する投影光学系と、前記感光基板を保持して前記投影
光学系の光軸方向、及び該光軸に垂直な方向に移動可能
なステージと、前記感光基板上にパターン像を投射する
とともに、前記感光基板からの反射光を光電検出するこ
とによって、前記投影光学系の結像面と前記感光基板の
表面との前記投影光学系の光軸方向の偏差に対応した検
出信号を出力する焦点検出手段と、前記焦点検出手段か
らの検出信号に基づいて、前記ステージの前記光軸方向
への移動を制御する制御手段とを備えた投影露光装置に
おいて、 前記ステージの一部に配置されるとともに、前記光軸に
垂直な平面内の所定方向に関して互いに反射率が異なる
少なくとも2つの領域を有する基準パターンが設けられ
た基準部材と、 前記基準パターンと前記パターン像とを前記所定方向に
相対移動したときに前記焦点検出系から出力される検出
信号の強度変化に基づいて、前記基準部材上における前
記パターン像の結像状態を検出する検出手段と、 前記検出手段によって求められた前記パターン像の結像
状態に基づいて、前記感光基板上における前記パターン
像のピントを調整する調整手段とを有することを特徴と
する投影露光装置。
6. A projection optical system for projecting an image of a pattern of a mask onto a photosensitive substrate, and holding the photosensitive substrate, movable in the optical axis direction of the projection optical system and in a direction perpendicular to the optical axis. By projecting a pattern image on the stage and the photosensitive substrate and photoelectrically detecting reflected light from the photosensitive substrate, the image forming surface of the projection optical system and the surface of the photosensitive substrate of the projection optical system. Projection provided with focus detection means for outputting a detection signal corresponding to deviation in the optical axis direction, and control means for controlling movement of the stage in the optical axis direction based on the detection signal from the focus detection means. In the exposure apparatus, a reference part provided on a part of the stage and provided with a reference pattern having at least two regions having different reflectances in a predetermined direction in a plane perpendicular to the optical axis. And, based on a change in intensity of a detection signal output from the focus detection system when the reference pattern and the pattern image are relatively moved in the predetermined direction, an image forming state of the pattern image on the reference member is set. A projection exposure apparatus comprising: detection means for detecting; and adjustment means for adjusting the focus of the pattern image on the photosensitive substrate based on the image formation state of the pattern image obtained by the detection means. .
【請求項7】 前記焦点検出手段は、前記パターン像を
前記基板上に投射する投光系を有し、 前記調整手段は、前記投光系を構成する複数の光学部材
のうちの少なくとも1つを前記投光系の光軸方向に駆動
する駆動手段を有することを特徴とする請求項6に記載
の装置。
7. The focus detecting means has a light projecting system for projecting the pattern image on the substrate, and the adjusting means is at least one of a plurality of optical members constituting the light projecting system. 7. The apparatus according to claim 6, further comprising drive means for driving the light source in the optical axis direction of the light projecting system.
【請求項8】 前記焦点検出手段からの前記検出信号の
強度変化に基づいて、前記ステージの前記光軸に垂直な
方向の移動位置を規定する静止座標系上における前記パ
ターン像の形成位置を検出する位置検出手段と、 前記位置検出手段によって求められた前記パターン像の
形成位置に基づいて、前記パターン像が前記静止座標系
上の所定の設定位置に形成されるように前記パターン像
の形成位置を移動させる移動手段とを有することを特徴
とする請求項6に記載の装置。
8. A formation position of the pattern image on a stationary coordinate system that defines a movement position of the stage in a direction perpendicular to the optical axis based on a change in intensity of the detection signal from the focus detection means. Position detecting means, and based on the pattern image forming position obtained by the position detecting means, the pattern image forming position so that the pattern image is formed at a predetermined setting position on the stationary coordinate system. 7. The apparatus according to claim 6, further comprising a moving means for moving the.
【請求項9】 前記焦点検出手段は、前記光軸に垂直な
平面内で前記パターン像の位置をシフトさせる光学部材
を有し、 前記移動手段は、前記光学部材を駆動する駆動手段を有
することを特徴とする請求項8に記載の装置。
9. The focus detection means has an optical member that shifts the position of the pattern image in a plane perpendicular to the optical axis, and the moving means has a drive means that drives the optical member. 9. The device according to claim 8, characterized in that
【請求項10】 マスクに形成されたパターンを投影光
学系を介してステージ上に載置された感光基板上に露光
するのに先立ち、前記感光基板上にパターン像を投射す
るとともに該感光基板からの反射光を光電検出すること
により、前記投影光学系の結像面と前記感光基板の表面
との前記投影光学系の光軸方向における偏差に対応した
検出信号を得、該検出信号に基づいて前記感光基板の表
面を前記結像面に配置する投影露光方法において、 前記ステージ上に形成される前記パターン像、又は前記
ステージからの反射光を光電検出することによって、前
記パターン像の結像状態を検出する第1工程と、 前記検出されたパターン像の結像状態に基づいて、前記
感光基板上における前記パターン像のピントを調整する
第2工程とを含むことを特徴とする投影露光方法。
10. Prior to exposing a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate placed on a stage via a projection optical system, a pattern image is projected onto the photosensitive substrate and the photosensitive substrate is exposed. By photoelectrically detecting the reflected light of, the detection signal corresponding to the deviation in the optical axis direction of the projection optical system between the image plane of the projection optical system and the surface of the photosensitive substrate is obtained, and based on the detection signal In a projection exposure method in which the surface of the photosensitive substrate is arranged on the image plane, the pattern image formed on the stage or the reflected light from the stage is photoelectrically detected to form an image of the pattern image. And a second step of adjusting the focus of the pattern image on the photosensitive substrate based on the detected image formation state of the pattern image. A projection exposure method.
【請求項11】 前記ステージ上に形成される前記パタ
ーン像、又は前記ステージからの反射光を光電検出する
ことによって、前記光軸に垂直な平面内における前記パ
ターン像の形成位置を検出する工程と、 前記検出されたパターン像の形成位置に基づいて、前記
感光基板上の所定の測定点に前記パターン像が形成され
るように、前記パターン像の形成位置を移動する工程と
を含むことを特徴とする請求項10に記載の方法。
11. A step of detecting a position where the pattern image is formed in a plane perpendicular to the optical axis by photoelectrically detecting the pattern image formed on the stage or reflected light from the stage. A step of moving the formation position of the pattern image based on the detected formation position of the pattern image so that the pattern image is formed at a predetermined measurement point on the photosensitive substrate. The method according to claim 10, wherein
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