JPH0837150A - Scanning exposure - Google Patents

Scanning exposure

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JPH0837150A
JPH0837150A JP7114196A JP11419695A JPH0837150A JP H0837150 A JPH0837150 A JP H0837150A JP 7114196 A JP7114196 A JP 7114196A JP 11419695 A JP11419695 A JP 11419695A JP H0837150 A JPH0837150 A JP H0837150A
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    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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

Abstract

PURPOSE:To realize accurate automatic focusing without lowering the scanning speed at the time of exposure by the scanning exposing system and improve total tracking accuracy in the automatic focusing even when height of wafer surface is changed to a large extent. CONSTITUTION:Automatic focusing is performed to a wafer 5 via a Z leveling stage 4 based on a measuring region 25C in the exposing field 24 and focusing position measured in the pre-reading region 25D at the front side of the measuring direction. In this case, when an absolute value of the difference DELTAZ between the pre-read focusing position and focusing position of the focusing surface 39 exceeds the allowable value, height of wafer 5 is fixed to the preset height, neglecting the pre-read data.

Description

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

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスリットスキャ
ン方式、又はステップ・アンド・スキャン方式等でマス
クパターンを感光性の基板上に逐次露光する走査露光方
法に関し、特にオートフォーカス又はオートレベリング
を行いながら走査露光方式で露光を行う場合に適用して
好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning exposure method for sequentially exposing a mask pattern on a photosensitive substrate by, for example, a slit scan method, a step-and-scan method, or the like, and particularly autofocus or autoleveling is performed. However, it is suitable for application when exposure is performed by a scanning exposure method.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子、撮像素子
（ＣＣＤ等）、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、レチクル（又はフォトマスク
等）のパターンを感光材が塗布されたウエハ（又はガラ
スプレート等）上に転写する投影露光装置が使用されて
いる。従来の投影露光装置としては、ウエハの各ショッ
ト領域を順次投影光学系の露光フィールド内に移動させ
て、各ショット領域にそれぞれレチクルのパターン像を
一括露光するというステップ・アンド・リピート方式の
縮小投影型露光装置（ステッパー）が多く使用されてい
た。2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, an image pickup element (CCD or the like), a thin film magnetic head or the like by a photolithography process, a reticle (or a photomask or the like) pattern is coated with a photosensitive material. A projection exposure apparatus that transfers images onto a wafer (or a glass plate or the like) is used. A conventional projection exposure apparatus is a step-and-repeat reduction projection in which each shot area on the wafer is sequentially moved into the exposure field of the projection optical system to collectively expose the pattern image of the reticle on each shot area. The mold exposure device (stepper) was often used.

【０００３】このようなステッパー方式の投影露光装置
においては、ウエハの各ショット領域を投影光学系の結
像面に合わせ込むためのオートフォーカス機構、及びオ
ートレベリング機構が設けられている。これらオートフ
ォーカス機構、及びオートレベリング機構は、投影光学
系の露光フィールド内の所定の計測点（又は計測領域）
でのフォーカス位置（又は傾斜角）を計測し、この計測
結果に基づいて例えばサーボ系によりウエハのフォーカ
ス位置（又は傾斜角）を補正するものである。この場
合、ウエハは露光中静止しているため、オートフォーカ
ス機構、及びオートレベリング機構の応答速度が遅くと
も、特に不都合はなかった。Such a stepper type projection exposure apparatus is provided with an autofocus mechanism and an autoleveling mechanism for aligning each shot area of the wafer with the image plane of the projection optical system. These auto focus mechanism and auto leveling mechanism are provided at predetermined measurement points (or measurement areas) in the exposure field of the projection optical system.
The focus position (or tilt angle) of the wafer is measured, and the focus position (or tilt angle) of the wafer is corrected by, for example, a servo system based on the measurement result. In this case, since the wafer is stationary during the exposure, there is no particular inconvenience even if the response speeds of the autofocus mechanism and the autoleveling mechanism are slow.

【０００４】これに対して、最近の半導体素子等におい
てはパターンが益々微細化しているため、投影光学系の
解像力を高めることが求められている。解像力を高める
ための手法には、露光光の波長の短波長化、又は投影光
学系の開口数の増大等の手法があるが、何れの手法を用
いる場合でも、従来例と同じ程度の露光フィールドを確
保しようとすると、露光フィールドの全面で結像性能
（ディストーション、像面湾曲等）を所定の精度に維持
することが困難になってきている。そこで最近見直され
ているのが、所謂スリットスキャン方式、又はステップ
・アンド・スキャン方式等の走査露光方式の投影露光装
置である。On the other hand, in recent semiconductor devices and the like, patterns are becoming finer and finer, so that it is required to enhance the resolution of the projection optical system. Methods for increasing the resolution include methods such as shortening the wavelength of exposure light or increasing the numerical aperture of the projection optical system. However, it is becoming difficult to maintain the imaging performance (distortion, curvature of field, etc.) at a predetermined accuracy over the entire exposure field. Therefore, what has been recently reviewed is a projection exposure apparatus of a scanning exposure system such as a so-called slit scan system or a step-and-scan system.

【０００５】この走査露光方式の投影露光装置では、矩
形状、円弧状、又は２次元的に配置された複数の台形状
等の照明領域（以下、「スリット状の照明領域」とい
う）に対してレチクル及びウエハを相対的に同期して走
査しながら、そのレチクルのパターンがウエハ上に露光
される。従って、ステッパー方式と同じ面積のパターン
をウエハ上に露光する場合、走査露光方式では、ステッ
パー方式に比べて投影光学系の露光フィールドを小さく
することができ、露光フィールド内での結像性能が向上
する可能性がある。In this scanning exposure type projection exposure apparatus, an illumination area having a rectangular shape, an arc shape, or a plurality of trapezoidal shapes arranged two-dimensionally (hereinafter referred to as "slit-shaped illumination area") is used. While scanning the reticle and the wafer relatively synchronously, the pattern of the reticle is exposed on the wafer. Therefore, when a pattern of the same area as the stepper method is exposed on the wafer, the scanning exposure method can make the exposure field of the projection optical system smaller than that of the stepper method, improving the imaging performance in the exposure field. there's a possibility that.

【０００６】また、従来レチクルの大きさの主流は６イ
ンチサイズであり、投影光学系の投影倍率の主流は１／
５倍であったが、半導体素子等の回路パターンの大面積
化により、倍率１／５倍のもとでのレチクルの大きさは
６インチサイズでは間に合わなくなっている。そのた
め、投影光学系の投影倍率を例えば１／４倍に変更した
投影露光装置を設計する必要がある。そして、このよう
な被転写パターンの大面積化に応えるためにも、走査露
光方式が有利である。Further, the conventional mainstream size of a reticle is a 6-inch size, and the mainstream scale ratio of a projection optical system is 1 /.
The size of the reticle was 5 times, but the size of the reticle under the magnification of ⅕ is not enough for the 6 inch size due to the increase in the area of the circuit pattern of the semiconductor element or the like. Therefore, it is necessary to design the projection exposure apparatus in which the projection magnification of the projection optical system is changed to, for example, 1/4. The scanning exposure method is also advantageous in order to meet such a large area of the transferred pattern.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】斯かる走査露光方式の
投影露光装置においても、走査露光中にウエハの各ショ
ット領域を結像面に合わせ込む機構が必要である。とこ
ろが、走査露光方式でステッパー方式と同様に、実際の
露光領域内でウエハのフォーカス位置（又は傾斜角）を
計測し、この計測結果に基づいて補正を行うものとして
も、ウエハが走査されていると共に、オートフォーカス
機構（又はオートレベリング機構）の応答速度が所定の
値であるために、実際の露光領域を結像面に合わせ込む
のが困難であるという不都合がある。Even in such a scanning exposure type projection exposure apparatus, a mechanism for aligning each shot area of the wafer with the image plane during the scanning exposure is required. However, as in the stepper method using the scanning exposure method, the wafer is scanned even if the focus position (or tilt angle) of the wafer is measured in the actual exposure area and correction is performed based on this measurement result. At the same time, since the response speed of the autofocus mechanism (or the autoleveling mechanism) has a predetermined value, it is difficult to align the actual exposure area with the image plane.

【０００８】また、その応答速度を考慮して、実際の露
光領域に対して走査方向に手前側の計測点でウエハのフ
ォーカス位置を先読みし、この先読みした結果に基づい
て露光領域でのフォーカス位置（又は傾斜角）を補正す
る方法も考えられる。しかしながら、このような先読み
方式をそのまま採用した場合、ウエハの周辺部等におい
てウエハの表面の高さが大きく変化する領域があると、
オートフォーカス機構（又はオートレベリング機構）で
の補正量が大きくなり過ぎて、実際の露光領域が結像面
に追従できない恐れがある。これを避けるためには、ウ
エハの走査速度を低くすればよいが、それでは露光工程
のスループットが低下してしまう。In consideration of the response speed, the focus position of the wafer is pre-read at the measurement point on the front side in the scanning direction with respect to the actual exposure region, and the focus position in the exposure region is based on the result of this pre-reading. A method of correcting (or inclination angle) is also conceivable. However, if such a pre-reading method is adopted as it is, if there is a region where the height of the surface of the wafer greatly changes, such as in the peripheral portion of the wafer,
The correction amount of the autofocus mechanism (or the autoleveling mechanism) may become too large, and the actual exposure area may not follow the image plane. In order to avoid this, the scanning speed of the wafer may be lowered, but this lowers the throughput of the exposure process.

【０００９】更に、例えばウエハとウエハホルダとの間
にレジスト残屑等の大きな異物が挟まれている場合に
も、ウエハの表面の高さが大きく変化する。従って、異
物が存在する領域での先読み情報をそのまま使用する
と、フォーカス位置又は傾斜角の補正量が大きくなり過
ぎて、実際の露光面が結像面に追従できない恐れがあ
る。更に、異物が存在する領域では高さが部分的に大き
く変化するため、その異物が存在する領域での先読み情
報をそのまま使用すると、他の領域でのフォーカス位置
又は傾斜角が実際の値から大きく外れてしまう恐れがあ
る。Further, even when a large foreign substance such as resist debris is sandwiched between the wafer and the wafer holder, the height of the surface of the wafer changes greatly. Therefore, if the pre-reading information in the area where the foreign matter exists is used as it is, the correction amount of the focus position or the tilt angle becomes too large, and the actual exposure surface may not follow the imaging surface. In addition, since the height of the area in which foreign matter is present changes significantly, if the prefetch information in the area in which the foreign matter is present is used as it is, the focus position or tilt angle in other areas will be larger than the actual value. It may come off.

【００１０】本発明は斯かる点に鑑み、走査露光方式で
露光する際に、走査速度を低くすることなく、ウエハ等
の感光性の基板上の実際の露光領域を投影光学系の結像
面に対して正確に合わせ込むと共に、感光性の基板表面
の高さが大きく変化するような場合にも、全体としてオ
ートフォーカス又はオートレベリングの追従精度を悪化
させないようにすることを目的とする。In view of the above point, the present invention takes an actual exposure region on a photosensitive substrate such as a wafer as an image forming plane of a projection optical system without lowering the scanning speed when performing exposure by the scanning exposure method. It is an object of the present invention to perform accurate matching with respect to the above, and also to prevent the tracking accuracy of autofocus or autoleveling from being deteriorated as a whole even when the height of the photosensitive substrate surface changes greatly.

【００１１】更に、本発明は、例えばその基板の裏面等
に大きな異物が存在して、その基板の表面の高さが部分
的に大きく変化しているような場合でも、それ以外の部
分をその結像面にほぼ正確に合わせ込むことができる走
査露光方法を提供することを目的とする。Further, according to the present invention, for example, even when a large foreign substance is present on the back surface of the substrate or the like and the height of the front surface of the substrate is largely changed, the other portion is not changed. It is an object of the present invention to provide a scanning exposure method which can be almost exactly adjusted to an image plane.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の走査露光方法
は、例えば図１〜図３に示すように、転写用のパターン
が形成されたマスク（１２）上の所定形状の照明領域を
照明し、この照明領域内のパターンを投影光学系（８）
を介して感光性の基板（５）上に投影し、その照明領域
に対してマスク（１２）を所定方向に走査するのと同期
して基板（５）をその照明領域と共役な露光領域（２
４）に対して所定方向（±Ｙ方向）に走査することによ
り、マスク（１２）上のパターンを逐次基板（８）上に
露光する方法において、例えば図７及び図８に示すよう
に、その照明領域と共役な露光領域（２４）に対して走
査方向に手前側の計測点（２５Ｄ）で基板（５）の投影
光学系（８）の光軸方向の高さを先読みし、このように
先読みされた高さに基づいてその照明領域と共役な露光
領域（２４）内の基板（５）の高さ（フォーカス位置）
を制御するに際して、そのように先読みされた高さが投
影光学系（８）の結像面に対して所定の許容範囲を超え
て外れたときに、基板（８）の高さをそれまでに設定さ
れていた高さに固定するものである。A scanning exposure method of the present invention illuminates an illumination area of a predetermined shape on a mask (12) on which a transfer pattern is formed, as shown in FIGS. 1 to 3, for example. , Projecting the pattern in this illumination area (8)
Through the photo-sensitive substrate (5) and scanning the mask (12) with respect to the illumination area in a predetermined direction in synchronization with the exposure area (the exposure area ( Two
4) In a method of sequentially exposing the pattern on the mask (12) onto the substrate (8) by scanning in a predetermined direction (± Y direction), as shown in FIGS. The height in the optical axis direction of the projection optical system (8) of the substrate (5) is pre-read at the measurement point (25D) on the front side in the scanning direction with respect to the exposure area (24) conjugate with the illumination area. Height (focus position) of the substrate (5) in the exposure area (24) conjugate with the illumination area based on the pre-read height
When the pre-read height deviates from the image plane of the projection optical system (8) by more than a predetermined permissible range, the height of the substrate (8) is adjusted by that time. It is fixed at the set height.

【００１３】この場合、その先読みされた高さに基づい
て基板（５）の傾斜角の制御（レベリング）をも行い、
その先読みされた高さが投影光学系（８）の結像面に対
して所定の許容範囲を超えて外れたときに、基板（５）
の高さ及び傾斜角をそれぞれそれまでに設定されていた
高さ及び傾斜角に固定することが望ましい。また、その
照明領域と共役な露光領域（２４）に対して走査方向に
手前側で走査方向に交差する方向に配列された一列の計
測点（２５Ｄ）で基板（５）の高さを計測するのと並行
して、露光領域（２４）内で走査方向に交差する方向に
配列された一列の計測点（２５Ｃ）でも基板（５）の高
さを計測し、露光領域（２４）に対して走査方向に手前
側の一列の計測点（２５Ｄ）で計測された高さが投影光
学系（８）の結像面に対して所定の許容範囲を超えて外
れたときに、基板（５）の高さをそれまでに設定されて
いた高さに固定するようにしてもよい。In this case, the inclination angle of the substrate (5) is also controlled (leveling) based on the preread height,
When the pre-read height deviates from the image plane of the projection optical system (8) beyond a predetermined allowable range, the substrate (5)
It is desirable to fix the height and the inclination angle of each to the height and the inclination angle that have been set so far. Further, the height of the substrate (5) is measured at a row of measurement points (25D) arranged in a direction intersecting the scanning direction on the front side in the scanning direction with respect to the exposure area (24) conjugate with the illumination area. At the same time, the height of the substrate (5) is measured at one line of measurement points (25C) arranged in the exposure region (24) in a direction intersecting the scanning direction, and the height of the substrate (5) is measured. When the height measured at the measurement point (25D) on the front side in the scanning direction deviates from the image plane of the projection optical system (8) by more than a predetermined permissible range, the substrate (5) The height may be fixed to the height set up to that point.

【００１４】更に、例えば図１０に示すように、露光領
域（２４）に対して走査方向に手前側で走査方向に交差
する方向に配列された複数の計測点（ＡＦ２１〜ＡＦ２
９）で基板（５）の高さを計測し、このように計測され
た複数の計測点（ＡＦ２１〜ＡＦ２９）での高さの一部
が投影光学系（８）の結像面に対して所定の許容範囲を
超えて外れたときに（例えば区間ΔＹ１，ΔＹ３）、こ
の許容範囲を外れた高さのデータを除外して基板（５）
の高さの制御を行うことが望ましい。Further, for example, as shown in FIG. 10, a plurality of measurement points (AF21 to AF2) arranged in a direction intersecting the scanning direction on the front side in the scanning direction with respect to the exposure area (24).
The height of the substrate (5) is measured at 9), and a part of the height at the plurality of measurement points (AF21 to AF29) measured in this way is measured with respect to the image plane of the projection optical system (8). When the value exceeds the predetermined allowable range (for example, the sections ΔY1, ΔY3), the data of the height outside the allowable range is excluded and the substrate (5)
It is desirable to control the height of the.

【００１５】次に、本発明においては、そのように先読
みされた高さを所定の記憶部（２２Ａ）中の所定のサン
プリング周波数で定まるアドレスで指定される領域に順
次格納し、その所定の記憶部中で基板（５）の走査速度
に応じて定まるアドレスで指定される領域から順次高さ
を読み出し、このように読み出された高さがその所定の
許容範囲内であるときに、このように読み出された高さ
に基づいて基板（５）の高さを投影光学系（８）の結像
面に合焦させるようにしてもよい。Next, in the present invention, the preread height is sequentially stored in an area designated by an address determined by a predetermined sampling frequency in a predetermined storage section (22A), and the predetermined storage is performed. The height is sequentially read from the area designated by the address determined according to the scanning speed of the substrate (5) in the set, and when the height thus read is within the predetermined allowable range, The height of the substrate (5) may be focused on the image plane of the projection optical system (8) based on the height read out.

【００１６】また、そのように先読みされた高さより基
板（５）の表面の高さ分布を求め、この高さ分布より基
板（５）の表面又は底面に付着している異物の検出を行
うことが望ましい。更に、基板（５）の表面又は底面に
所定の大きさを超える異物が付着していると判定された
ときに、その異物の付着位置で先読みされた高さの情報
を基板（５）の高さ又は傾斜角の制御情報として使用し
ないことが望ましい。Further, the height distribution of the surface of the substrate (5) is obtained from the height thus read in advance, and the foreign matter adhering to the surface or the bottom surface of the substrate (5) is detected from this height distribution. Is desirable. Further, when it is determined that a foreign substance having a size larger than a predetermined size is attached to the front surface or the bottom surface of the substrate (5), the height information pre-read at the foreign substance attachment position is used as the height of the substrate (5). It is desirable not to use it as the control information for the pitch or the tilt angle.

【００１７】[0017]

【作用】斯かる本発明の走査露光方法によれば、マスク
（１２）及び基板（５）を同期して走査して基板（５）
上にマスク（１２）のパターン像を露光する際に、基板
（５）上で走査方向に対して手前側の計測点（２５Ｄ）
で基板（５）の高さを計測する。その後、先読み方式で
高さが計測された領域がマスク（１２）のパターン像の
露光領域（２４）に達した際に、先読みした高さに基づ
いてその領域の高さを設定する。これにより、走査露光
方式でも走査速度を低くすることなく、基板（５）の露
光面が投影光学系（８）の結像面にほぼ正確に合わせ込
まれる。即ち、オートフォーカスが行われる。According to such a scanning exposure method of the present invention, the mask (12) and the substrate (5) are synchronously scanned to scan the substrate (5).
When the pattern image of the mask (12) is exposed on the upper surface, the measurement point (25D) on the front side with respect to the scanning direction on the substrate (5)
Measure the height of the substrate (5). After that, when the area whose height is measured by the pre-reading method reaches the exposure area (24) of the pattern image of the mask (12), the height of the area is set based on the pre-reading height. Thereby, even in the scanning exposure method, the exposure surface of the substrate (5) is almost exactly aligned with the image formation surface of the projection optical system (8) without lowering the scanning speed. That is, autofocus is performed.

【００１８】また、例えば図８（ａ）に示すように、計
測点（２５Ｄ）で先読みされた高さが結像面（３９）に
対して所定の許容範囲を超えた外れた場合には、その計
測結果を無視する。即ち、その計測された領域が露光領
域（２４）に達したときの基板（５）の高さをそれまで
に設定されていた高さに設定することにより、オートフ
ォーカスの制御量が急激に大きくなり全体として追従精
度が悪化することがなくなる。また、一般に基板（５）
上で高さが急激に変化する部分は、基板（５）の周辺部
の露光に適さない部分であることが多いため、その部分
での計測データを無視しても影響は少ない。Further, for example, as shown in FIG. 8A, when the preread height at the measurement point (25D) is out of the predetermined allowable range with respect to the image plane (39), Ignore the measurement result. That is, by setting the height of the substrate (5) when the measured area reaches the exposure area (24) to the height that has been set so far, the control amount of the autofocus is drastically increased. Therefore, the tracking accuracy does not deteriorate as a whole. Also generally the substrate (5)
Since the portion where the height changes abruptly is often not suitable for exposure of the peripheral portion of the substrate (5), even if the measurement data in that portion is ignored, the influence is small.

【００１９】次に、そのように基板（５）を走査しなが
ら所定の計測点で高さを先読みすることにより、その基
板（５）上の走査方向の傾斜角が検出できる。更に、所
定の計測点が走査方向に交差する方向に複数ある場合に
は、基板（５）上での非走査方向の傾斜角も検出でき
る。そこで、検出された傾斜角に基づいて基板（５）の
傾斜角の制御（レベリング）をも行うことができる。こ
の際にも、その先読みされた高さが投影光学系（８）の
結像面に対して所定の許容範囲を超えて外れたときに、
基板（５）の傾斜角をそれまでに設定されていた傾斜角
に固定することにより、オートレベリングを行うときの
追従精度が全体として悪化することがなくなる。Then, by pre-reading the height at a predetermined measuring point while scanning the substrate (5) in this way, the inclination angle in the scanning direction on the substrate (5) can be detected. Furthermore, when there are a plurality of predetermined measurement points in the direction intersecting the scanning direction, the tilt angle in the non-scanning direction on the substrate (5) can also be detected. Therefore, the tilt angle of the substrate (5) can be controlled (leveling) based on the detected tilt angle. Also at this time, when the pre-read height deviates from the image plane of the projection optical system (8) by more than a predetermined allowable range,
By fixing the inclination angle of the substrate (5) to the inclination angle that has been set so far, the tracking accuracy when performing auto-leveling does not deteriorate as a whole.

【００２０】また、その照明領域と共役な露光領域（２
４）に対して走査方向に手前側で走査方向に交差する方
向に配列された一列の計測点（２５Ｄ）で基板（５）の
高さを計測するのと並行して、露光領域（２４）内で走
査方向に交差する方向に配列された一列の計測点（２５
Ｃ）でも基板（５）の高さを計測する場合には、露光領
域（２４）内の計測データと先読みされた計測データと
を用いて、より高精度にオートフォーカスが行われる。
この際にも、先読みされた高さが投影光学系（８）の結
像面に対して所定の許容範囲を超えて外れたときに、基
板（５）の高さをそれまでに設定されていた高さに固定
することにより、オートフォーカスを行う際の追従精度
が全体として悪化することがない。Also, the exposure area (2
4) In parallel with the measurement of the height of the substrate (5) at a row of measurement points (25D) arranged in the direction crossing the scanning direction on the front side in the scanning direction, the exposure area (24) A row of measuring points (25
Even in C), when measuring the height of the substrate (5), the autofocus is performed with higher accuracy using the measurement data in the exposure area (24) and the preread measurement data.
Also at this time, when the pre-read height deviates from the image plane of the projection optical system (8) by more than a predetermined allowable range, the height of the substrate (5) is set up to that point. By fixing the height to a high level, the tracking accuracy when performing autofocus does not deteriorate as a whole.

【００２１】更に、露光領域（２４）に対して走査方向
に手前側で走査方向に交差する方向に配列された複数の
計測点（ＡＦ２１〜ＡＦ２９）で基板（５）の高さを計
測し、このように計測された複数の計測点（ＡＦ２１〜
ＡＦ２９）での高さの一部が投影光学系（８）の結像面
に対して所定の許容範囲を超えて外れたときには（例え
ば区間ΔＹ１，ΔＹ３）、この許容範囲を外れた高さの
計測データは例えば基板（５）のエッジ部のパターンの
露光に適さない領域のデータである。従って、このよう
な計測データを除外することにより、その他の部分での
オートフォーカス及びオートレベリングの追従精度が高
まる。Further, the height of the substrate (5) is measured at a plurality of measurement points (AF21 to AF29) arranged in a direction intersecting the scanning direction on the front side in the scanning direction with respect to the exposure area (24), A plurality of measurement points (AF21-
When a part of the height in AF29) deviates from the image plane of the projection optical system (8) beyond a predetermined permissible range (for example, sections ΔY1, ΔY3), the height outside the permissible range is set. The measurement data is, for example, data of a region unsuitable for exposure of the pattern of the edge portion of the substrate (5). Therefore, by excluding such measurement data, the tracking accuracy of autofocus and autoleveling in other parts is improved.

【００２２】次に、本発明においては、上述のように先
読みされた高さデータは、所定の記憶部（２２Ａ）中で
例えば所定のサンプリング周波数で順次連続するアドレ
スで指定される領域に格納される。そこで、実際の露光
領域での高さ又は傾斜角の制御を行うための高さデータ
を読み出すとき、走査速度が常に一定である場合には、
現在格納中のアドレスから所定量だけ離れたアドレスの
高さデータを読み出せばよい。しかしながら、実際には
走査速度は基板上の感光材料の感度等に応じて変化する
ため、正確に制御を行うには、現在格納中のアドレスか
ら基板（５）の走査速度に応じて定まるアドレスで指定
される領域から高さデータを読み出すことが望ましい。Next, in the present invention, the height data prefetched as described above is stored in a predetermined storage section (22A), for example, in an area designated by consecutive addresses at a predetermined sampling frequency. It Therefore, when reading the height data for controlling the height or the inclination angle in the actual exposure area, if the scanning speed is always constant,
It is sufficient to read the height data of the address which is apart from the address currently stored by a predetermined amount. However, since the scanning speed actually changes according to the sensitivity of the photosensitive material on the substrate, in order to perform accurate control, an address determined according to the scanning speed of the substrate (5) from the address currently stored. It is desirable to read the height data from the designated area.

【００２３】また、そのように先読みされた高さより基
板（５）の表面の高さ分布を求めると、基板（５）の表
面又は底面に異物が付着していると、その部分の高さが
周辺部に対して大きく例えば凸状に変化している。従っ
て、その高さ分布から異物の付着領域が検出できる。更
に、このように基板（５）の表面又は底面に所定の大き
さを超える異物が付着していると判定されたときに、そ
の異物の付着位置で先読みされた高さの情報を基板
（５）の高さ又は傾斜角の制御情報として使用しないこ
とにより、周辺部が正確に結像面に合焦される。この場
合、検出された異物が小さく、オートフォーカス又はオ
ートレベリング機構で追従可能なときには、その異物に
起因する凹凸情報を用いた方が合焦精度は高まることが
予想される。そこで、追従可能な範囲の最大の大きさを
その所定の大きさとして、追従できない大きさの異物の
高さ情報を無視することにより、不要な合焦動作が防止
できる。Further, when the height distribution of the surface of the substrate (5) is obtained from the pre-read height as described above, if foreign matter adheres to the surface or the bottom surface of the substrate (5), the height of that portion is determined. For example, it changes to a convex shape with respect to the peripheral portion. Therefore, the foreign matter adhesion region can be detected from the height distribution. Further, when it is determined that a foreign matter having a size larger than a predetermined size is attached to the surface or the bottom surface of the substrate (5) in this way, the height information pre-read at the foreign matter attachment position is provided to the substrate (5). ) Is not used as control information for height or inclination angle, the peripheral portion is accurately focused on the image plane. In this case, when the detected foreign matter is small and can be followed by the autofocus or the auto-leveling mechanism, it is expected that the focusing accuracy is improved by using the unevenness information caused by the foreign matter. Therefore, by setting the maximum size of the followable range as the predetermined size and ignoring the height information of the foreign matter having a size that cannot be followed, an unnecessary focusing operation can be prevented.

【００２４】[0024]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき図面を参照し
て説明する。本実施例は、ステップ・アンド・スキャン
方式の投影露光装置で露光を行う際に本発明を適用した
ものである。図１は本実施例で使用される投影露光装置
を示し、この図１において、図示省略された照明光学系
からの露光光ＥＬによる矩形の照明領域（以下、「スリ
ット状の照明領域」という）によりレチクル１２上のパ
ターンが照明され、そのパターンの像が投影光学系８を
介してウエハ５上に投影露光される。この際、図１の紙
面に垂直な方向にＹ軸を取ると、露光光ＥＬのスリット
状の照明領域に対して、レチクル１２が＋Ｙ方向（又は
−Ｙ方向）に一定速度Ｖで走査されるのに同期して、ウ
エハ５は−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に一定速度Ｖ・β
（βは投影光学系８の投影倍率）で走査される。投影倍
率βは例えば１／４、又は１／５である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present embodiment applies the present invention when performing exposure with a step-and-scan type projection exposure apparatus. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus used in this embodiment. In FIG. 1, a rectangular illumination area (hereinafter, referred to as “slit-shaped illumination area”) is formed by exposure light EL from an illumination optical system (not shown). The pattern on the reticle 12 is illuminated by this, and the image of the pattern is projected and exposed on the wafer 5 via the projection optical system 8. At this time, when the Y axis is taken in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1, the reticle 12 is scanned in the + Y direction (or −Y direction) at a constant speed V with respect to the slit-shaped illumination area of the exposure light EL. In synchronism with, the wafer 5 has a constant velocity V · β in the −Y direction (or + Y direction).
(Β is the projection magnification of the projection optical system 8). The projection magnification β is, for example, 1/4 or 1/5.

【００２５】レチクル１２及びウエハ５の駆動系につい
て説明するに、レチクル支持台９上にＹ軸方向に移動自
在にレチクルＹ駆動ステージ１０が載置され、このレチ
クルＹ駆動ステージ１０上にレチクル微小駆動ステージ
１１が載置され、レチクル微小駆動ステージ１１上にレ
チクル１２が真空チャック等により保持されている。レ
チクル微小駆動ステージ１１は、投影光学系８の光軸に
垂直な面内で図１の紙面に平行なＸ方向、Ｙ方向及び回
転方向（θ方向）にそれぞれ微小量だけ且つ高精度にレ
チクル１２の位置制御を行う。レチクル微小駆動ステー
ジ１１上には移動鏡２１が配置され、レチクル支持台９
上に配置された干渉計１４によって、常時レチクル微小
駆動ステージ１１のＸ方向、Ｙ方向及びθ方向の位置が
モニターされている。干渉計１４により得られた位置情
報Ｓ１が主制御系２２Ａに供給されている。To explain the drive system for the reticle 12 and the wafer 5, the reticle Y drive stage 10 is mounted on the reticle support 9 so as to be movable in the Y-axis direction. The stage 11 is mounted, and the reticle 12 is held on the reticle micro-driving stage 11 by a vacuum chuck or the like. The reticle micro-driving stage 11 is a reticle 12 with a small amount and high accuracy in the X direction, the Y direction, and the rotation direction (θ direction) parallel to the paper surface of FIG. 1 in the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 8. Position control. A movable mirror 21 is arranged on the reticle micro-driving stage 11, and the reticle support 9
The position of the reticle micro-driving stage 11 in the X direction, the Y direction, and the θ direction is constantly monitored by the interferometer 14 arranged above. The position information S1 obtained by the interferometer 14 is supplied to the main control system 22A.

【００２６】一方、ウエハ支持台１上には、Ｙ軸方向に
移動自在にウエハＹ軸駆動ステージ２が載置され、その
上にＸ軸方向に移動自在にウエハＸ軸駆動ステージ３が
載置され、その上にＺレベリングステージ４が設けら
れ、このＺレベリングステージ４上にウエハ５が真空吸
着によって保持されている。Ｚレベリングステージ４上
にも移動鏡７が固定され、外部に配置された干渉計１３
により、Ｚレベリングステージ４のＸ方向、Ｙ方向及び
θ方向の位置がモニターされ、干渉計１３により得られ
た位置情報も主制御系２２Ａに供給されている。主制御
系２２Ａは、ウエハ駆動装置２２Ｂ等を介してウエハＹ
軸駆動ステージ２、ウエハＸ軸駆動ステージ３及びＺレ
ベリングステージ４の位置決め動作を制御すると共に、
装置全体の動作を制御する。On the other hand, a wafer Y-axis drive stage 2 is mounted on the wafer support base 1 so as to be movable in the Y-axis direction, and a wafer X-axis drive stage 3 is mounted thereon so as to be movable in the X-axis direction. The Z leveling stage 4 is provided on the Z leveling stage 4, and the wafer 5 is held on the Z leveling stage 4 by vacuum suction. The movable mirror 7 is also fixed on the Z leveling stage 4, and the interferometer 13 is arranged outside.
The position of the Z leveling stage 4 in the X direction, the Y direction, and the θ direction is monitored, and the position information obtained by the interferometer 13 is also supplied to the main control system 22A. The main control system 22A uses the wafer drive device 22B and the like to move the wafer Y.
While controlling the positioning operation of the axis drive stage 2, the wafer X-axis drive stage 3 and the Z leveling stage 4,
Controls the operation of the entire device.

【００２７】また、ウエハ側の干渉計１３によって計測
される座標により規定されるウエハ座標系と、レチクル
側の干渉計１４によって計測される座標により規定され
るレチクル座標系の対応をとるために、Ｚレベリングス
テージ４上のウエハ５の近傍に基準マーク板６が固定さ
れている。この基準マーク板６上には各種基準マークが
形成されている。これらの基準マークの中にはＺレベリ
ングステージ４側に導かれた照明光により裏側から照明
されている基準マーク、即ち発光性の基準マークも設け
られている。In order to establish correspondence between the wafer coordinate system defined by the coordinates measured by the wafer interferometer 13 and the reticle coordinate system defined by the coordinates measured by the reticle interferometer 14, A reference mark plate 6 is fixed near the wafer 5 on the Z leveling stage 4. Various reference marks are formed on the reference mark plate 6. Among these reference marks, a reference mark illuminated from the back side by the illumination light guided to the Z leveling stage 4 side, that is, a luminescent reference mark is also provided.

【００２８】本例のレチクル１２の上方には、基準マー
ク板６上の基準マークとレチクル１２上のマークとを同
時に観察するためのレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０が装備されている。この場合、レチクル１２から
の検出光をそれぞれレチクルアライメント顕微鏡１９及
び２０に導くための偏向ミラー１５及び１６が移動自在
に配置され、露光シーケンスが開始されると、主制御系
２２Ａからの指令のもとで、ミラー駆動装置１７及び１
８によりそれぞれ偏向ミラー１５及び１６は露光光ＥＬ
の光路外に退避される。Above the reticle 12 of this example, reticle alignment microscopes 19 and 20 for simultaneously observing the reference mark on the reference mark plate 6 and the mark on the reticle 12 are provided. In this case, the deflection mirrors 15 and 16 for guiding the detection light from the reticle 12 to the reticle alignment microscopes 19 and 20, respectively, are movably arranged, and when the exposure sequence is started, a command from the main control system 22A is also issued. And the mirror drive devices 17 and 1
Deflection mirrors 15 and 16 are exposed to the exposure light EL.
Are evacuated outside the optical path.

【００２９】図１の走査露光方式の投影露光装置には、
斜め入射型の多点フォーカス位置検出系が装着されてい
る。本例の多点フォーカス位置検出系は、露光領域内、
及び露光領域に対して走査方向に手前側でそれぞれウエ
ハのフォーカス位置（投影光学系８の光軸方向の位置）
を検出する先読み方式である。図２は本実施例の多点フ
ォーカス位置検出系の光学系を示し、この図２におい
て、レチクル１２上のパターン形成面（レチクル面）と
ウエハ５の露光面とは投影光学系８に関して共役になっ
ている必要があるが、レチクル面はあまり変動しない。
そこで、斜め入射型の多点のフォーカス位置検出系によ
ってウエハ５の露光面が投影光学系８の結像面に焦点深
度の範囲内で合致しているかどうか（合焦しているかど
うか）のみを検出し、この検出結果に基づいてウエハ５
の露光面のフォーカス位置及び傾斜角の制御を行う。The scanning exposure type projection exposure apparatus of FIG.
An oblique incidence type multi-point focus position detection system is installed. The multi-point focus position detection system of this example is
And the focus position of the wafer on the front side in the scanning direction with respect to the exposure area (position in the optical axis direction of the projection optical system 8)
Is a pre-reading method for detecting. FIG. 2 shows an optical system of the multi-point focus position detection system of the present embodiment. In FIG. 2, the pattern formation surface (reticle surface) on the reticle 12 and the exposure surface of the wafer 5 are conjugated with respect to the projection optical system 8. However, the reticle surface does not change much.
Therefore, it is only determined whether or not the exposure surface of the wafer 5 is aligned with the image formation surface of the projection optical system 8 within the range of the depth of focus (is in focus) by the oblique incidence type multi-point focus position detection system. The wafer 5 is detected based on the detection result.
The focus position and tilt angle of the exposure surface of are controlled.

【００３０】多点のフォーカス位置検出系において、露
光光ＥＬとは異なりウエハ５上のフォトレジストを感光
させない照明光が、図示省略された照明光源から光ファ
イバ束６０を介して導かれている。光ファイバ束６０か
ら射出された照明光は、集光レンズ６１を経てパターン
形成板６２Ａを照明する。パターン形成板６２Ａを透過
した照明光は、レンズ６３、ミラー６４及び照射対物レ
ンズ６５を経てウエハ５の露光面に投影され、ウエハ５
の露光面にはパターン形成板６２Ａ上のパターンの像が
投影光学系８の光軸ＡＸ１に対して斜めに投影結像され
る。ウエハ５で反射された照明光は、集光対物レンズ６
６、回転方向振動板６７及び結像レンズ６８を経て受光
器６９Ａの受光面に再投影され、受光器６９Ａの受光面
には、パターン形成板６２Ａ上のパターンの像が再結像
される。この場合、主制御系２２Ａは加振装置７０を介
して回転方向振動板６７に後述のような振動を与え、受
光器６９Ａの多数の受光素子からの検出信号が信号処理
装置７１Ａに供給され、信号処理装置７１Ａは、各検出
信号を加振装置７０の駆動信号で同期検波して得た多数
のフォーカス信号を主制御系２２Ａに供給する。In the multi-point focus position detection system, illumination light that does not expose the photoresist on the wafer 5 to the exposure light EL is guided through an optical fiber bundle 60 from an illumination light source (not shown). The illumination light emitted from the optical fiber bundle 60 passes through the condenser lens 61 and illuminates the pattern forming plate 62A. The illumination light transmitted through the pattern forming plate 62A is projected onto the exposure surface of the wafer 5 via the lens 63, the mirror 64 and the irradiation objective lens 65,
An image of the pattern on the pattern forming plate 62A is projected and imaged on the exposure surface of the device obliquely with respect to the optical axis AX1 of the projection optical system 8. The illumination light reflected by the wafer 5 is collected by the condenser objective lens 6
6. The image of the pattern on the pattern forming plate 62A is re-imaged on the light-receiving surface of the light-receiver 69A via the rotation direction vibration plate 67 and the imaging lens 68. In this case, the main control system 22A gives the vibration in the rotation direction diaphragm 67 via the vibration exciter 70 as described later, and the detection signals from the large number of light receiving elements of the light receiver 69A are supplied to the signal processing device 71A. The signal processing device 71A supplies to the main control system 22A a large number of focus signals obtained by synchronously detecting each detection signal with the drive signal of the vibration device 70.

【００３１】図３（ｂ）は、図２の本例のパターン形成
板６２Ａを示し、図３（ｂ）に示すように、パターン形
成板６２Ａの第１列目には９個のスリット状の開口パタ
ーン７２−１１〜７２−１９が形成され、第２列目〜第
５列目にもそれぞれ９個の開口パターン７２−２１〜７
２−５９が形成されている。即ち、パターン形成板６２
Ａには、合計で４５個のスリット状の開口パターンが形
成されており、これらのスリット状の開口パターンの像
が図２のウエハ５の露光面上にＸ軸及びＹ軸に対して斜
めに投影される。FIG. 3B shows the pattern forming plate 62A of this example shown in FIG. 2. As shown in FIG. 3B, the first row of the pattern forming plate 62A has nine slits. Opening patterns 72-11 to 72-19 are formed, and nine opening patterns 72-21 to 7 are formed in the second to fifth columns, respectively.
2-59 is formed. That is, the pattern forming plate 62
A total of 45 slit-shaped opening patterns are formed in A, and images of these slit-shaped opening patterns are obliquely formed on the exposure surface of the wafer 5 in FIG. 2 with respect to the X axis and the Y axis. Projected.

【００３２】図３（ａ）は、本例の投影光学系８の下方
のウエハ５の露光面を示し、この図３（ａ）において、
投影光学系８の円形の照明視野２３に内接するＸ方向に
長い矩形の露光フィールド２４内に図２のレチクル１２
のパターンが露光され、この露光フィールド２４に対し
てＹ方向にウエハ５が走査（スキャン）される。本例の
多点フォーカス位置検出系により、露光フィールド２４
のＹ方向の上側のＸ方向に伸びた第１列の９個の計測点
ＡＦ１１〜ＡＦ１９よりなる先読み領域２５Ａ、第２列
の計測点ＡＦ２１〜ＡＦ２９よりなる先読み領域２５
Ｂ、露光フィールド２４内の第３列の計測点ＡＦ３１〜
ＡＦ３９よりなる計測領域２５Ｃ、露光フィールド２４
のＹ方向の下側の第４列の計測点ＡＦ４１〜ＡＦ４９よ
りなる先読み領域２５Ｄ、及び第５列の計測点ＡＦ５１
〜ＡＦ５９よりなる先読み領域２５Ｅにそれぞれスリッ
ト状の開口パターンの像が投影される。FIG. 3A shows the exposure surface of the wafer 5 below the projection optical system 8 of this example. In FIG. 3A,
The reticle 12 of FIG. 2 is placed in a rectangular exposure field 24 that is long in the X direction and that is inscribed in the circular illumination field 23 of the projection optical system 8.
Pattern is exposed, and the wafer 5 is scanned in the Y direction with respect to the exposure field 24. With the multi-point focus position detection system of this example, the exposure field 24
Of the nine measurement points AF11 to AF19 in the first row extending in the X direction on the upper side of the Y direction of A, and the prefetch area 25 of the measurement points AF21 to AF29 in the second row.
B, the measurement points AF31 to AF31 of the third column in the exposure field 24
Measurement area 25C composed of AF39, exposure field 24
Of the prefetch area 25D including the measurement points AF41 to AF49 in the fourth row on the lower side in the Y direction, and the measurement point AF51 in the fifth row.
The images of the slit-shaped opening patterns are projected on the look-ahead areas 25E formed by AF59.

【００３３】図３（ｃ）は、本例の多点フォーカス位置
検出系の受光器６９Ａを示し、この受光器６９Ａ上の第
１列目には９個の受光素子７５−１１〜７５−１９が配
置され、第２列目〜第５列目にもそれぞれ９個の受光素
子７５−２１〜７５−５９が配置されている。即ち、受
光器６９Ａには、合計で４５個の受光素子が配列されて
おり、各受光素子上にはスリット状の絞り（図示省略）
が配置されている。また、それら受光素子７５−１１〜
７５−５９上にそれぞれ図３（ａ）の計測点ＡＦ１１〜
ＡＦ５９に投影されたスリット状の開口パターンの像が
再結像される。各受光素子７５−１１〜７５−５９の検
出信号は信号処理装置７１Ａに供給されている。そし
て、ウエハ５の露光面で反射された光を、図２の回転方
向振動板６７で振動することで、受光器６９Ａ上では再
結像された各像の位置が絞りの幅方向であるＲＤ方向に
振動する。FIG. 3C shows a photodetector 69A of the multi-point focus position detection system of this example, and nine photodetectors 75-11 to 75-19 are provided in the first column on the photodetector 69A. , And nine light receiving elements 75-21 to 75-59 are also arranged in the second to fifth columns, respectively. That is, a total of 45 light receiving elements are arranged in the light receiver 69A, and a slit-shaped diaphragm (not shown) is provided on each light receiving element.
Is arranged. Also, the light receiving elements 75-11 to 75-11
75-59 on the measuring points AF11 to AF11 of FIG.
The image of the slit-shaped opening pattern projected on the AF 59 is re-formed. Detection signals of the respective light receiving elements 75-11 to 75-59 are supplied to the signal processing device 71A. Then, the light reflected on the exposed surface of the wafer 5 is vibrated by the rotation direction vibrating plate 67 of FIG. 2, so that the position of each image re-imaged on the light receiver 69A is the width direction of the diaphragm RD. Vibrates in the direction.

【００３４】また、図３（ａ）の各計測点ＡＦ１１〜Ａ
Ｆ５９上のスリット状の開口の像は、投影光学系８の光
軸に対して斜めに投影されているため、ウエハ５の露光
面のフォーカス位置が変化すると、それら投影像の受光
器６９Ａ上での再結像位置はＲＤ方向に変化する。従っ
て、信号処理装置７１Ａ内で、各受光素子７５−１１〜
７５−５９の検出信号をそれぞれ回転方向振動板６７の
加振信号で同期検波することで、計測点ＡＦ１１〜ＡＦ
５９のフォーカス位置にそれぞれ対応する４５個のフォ
ーカス信号が得られる。これら４５個のフォーカス信号
の内の所定のフォーカス信号より後述のように、ウエハ
の露光面の傾斜角（レベリング角）及び平均的なフォー
カス位置を算出する。これら計測されたレベリング角及
びフォーカス位置は図２の主制御系２２Ａに供給され、
主制御系２２Ａは、その供給されたレベリング角及びフ
ォーカス位置に基づいて駆動装置２２Ｂ及びＺレベリン
グステージ４を介してウエハ５のレベリング角及びフォ
ーカス位置の設定を行う。Further, the measurement points AF11-A in FIG.
Since the image of the slit-shaped aperture on F59 is projected obliquely with respect to the optical axis of the projection optical system 8, when the focus position of the exposure surface of the wafer 5 changes, those projected images are received on the light receiver 69A. The re-imaging position of is changed in the RD direction. Therefore, in the signal processing device 71A, each of the light receiving elements 75-11 to 75-11.
The detection signals of 75-59 are synchronously detected by the vibration signals of the rotation direction vibration plate 67, so that the measurement points AF11 to AF are detected.
Forty-five focus signals corresponding to 59 focus positions are obtained. From a predetermined focus signal of these 45 focus signals, an inclination angle (leveling angle) of the exposure surface of the wafer and an average focus position are calculated as described later. The measured leveling angle and focus position are supplied to the main control system 22A of FIG.
The main control system 22A sets the leveling angle and the focus position of the wafer 5 via the drive unit 22B and the Z leveling stage 4 based on the supplied leveling angle and focus position.

【００３５】従って、本例では図３（ａ）に示す４５個
の全ての計測点ＡＦ１１〜ＡＦ５９のフォーカス位置を
計測することができる。但し、本例では、図４に示すよ
うに、ウエハのスキャン方向に応じてそれら４５個の計
測点中で実際にフォーカス位置を計測する点（以下、
「サンプル点」という）の位置を変えている。また、本
実施例では、先読み領域２５Ａ若しくは２５Ｂ（又は２
５Ｅ若しくは２５Ｄ）のみでフォーカス位置の先読みを
行う「先読みモード」と、それら先読み領域の他に露光
フィールド２４内の計測領域２５Ｃでもフォーカス位置
を計測する「分割先読みモード」とを有している。先
ず、単純な先読みモードでは、例えばウエハを−Ｙ方向
に走査するときには、先読み領域２５Ｄ内の全ての計測
点ＡＦ４１〜ＡＦ４９をサンプル点として計測を行う。
逆に、ウエハを＋Ｙ方向に走査する際には、先読み領域
２５Ｂ（又は２５Ａ）内の計測点がサンプル点となる。
なお、露光フィールド２４のＹ方向の幅が広く、先読み
領域２５Ｄ（又は２５Ｂ）が露光フィールド２４に近づ
き過ぎた場合や、ウエハの走査速度が速いような場合に
は、それよりも走査方向に手前側の先読み領域２５Ｅ
（又は２５Ａ）内の計測点をサンプル点とすることがあ
る。これは以下の分割先読みモードでも同様である。Therefore, in this example, the focus positions of all 45 measurement points AF11 to AF59 shown in FIG. 3A can be measured. However, in this example, as shown in FIG. 4, the point at which the focus position is actually measured among the 45 measurement points according to the scanning direction of the wafer (hereinafter,
The position of "sample point" is changed. Further, in this embodiment, the prefetch area 25A or 25B (or 2
5E or 25D) has a "pre-reading mode" for pre-reading the focus position and a "divided pre-reading mode" for measuring the focus position in the measurement area 25C in the exposure field 24 in addition to the pre-reading areas. First, in the simple pre-reading mode, for example, when the wafer is scanned in the -Y direction, all the measurement points AF41 to AF49 in the pre-reading area 25D are used as sample points for measurement.
On the contrary, when the wafer is scanned in the + Y direction, the measurement point in the prefetch area 25B (or 25A) becomes the sample point.
When the width of the exposure field 24 in the Y direction is wide and the preread area 25D (or 25B) is too close to the exposure field 24, or when the wafer scanning speed is high, the front side in the scanning direction is further than that. Side prefetch area 25E
The measurement point within (or 25A) may be set as a sample point. This is the same in the following division prefetch mode.

【００３６】次に、分割先読みモードでは、図４（ａ）
に示すように、露光フィールド２４に対して＋Ｙ方向に
ウエハをスキャンする場合には、先読み領域２５Ｂ中の
奇数番目の計測点ＡＦ２１，ＡＦ２３，‥‥，ＡＦ２
９、及び露光フィールド２４内の計測領域２５Ｃ中の偶
数番目の計測点ＡＦ３２，ＡＦ３４，‥‥，ＡＦ３８が
サンプル点となる。逆に、図４（ｂ）に示すように、露
光フィールド２４に対して−Ｙ方向にウエハをスキャン
する場合には、先読み領域２５Ｄ中の奇数番目の計測点
ＡＦ４１，ＡＦ４３，‥‥，ＡＦ４９、及び露光フィー
ルド２４内の計測領域２５Ｃ中の偶数番目の計測点ＡＦ
３２，ＡＦ３４，‥‥，ＡＦ３８がサンプル点となる。Next, in the division prefetch mode, as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, when the wafer is scanned in the + Y direction with respect to the exposure field 24, odd-numbered measurement points AF21, AF23, ..., AF2 in the prefetch area 25B.
9 and even-numbered measurement points AF32, AF34, ..., AF38 in the measurement area 25C in the exposure field 24 are sample points. On the contrary, as shown in FIG. 4B, when the wafer is scanned in the -Y direction with respect to the exposure field 24, odd-numbered measurement points AF41, AF43, ..., AF49 in the prefetch area 25D, And an even-numbered measurement point AF in the measurement area 25C in the exposure field 24
32, AF34, ..., AF38 are sample points.

【００３７】更に、先読みモード、及び分割先読みモー
ドの何れでも、走査露光時のフォーカス位置の計測結果
は、ウエハ側のステージの移動座標に応じて逐次変化し
ていくため、それらフォーカス位置の計測結果は、ステ
ージのスキャン方向（Ｙ方向）の座標及び非スキャン方
向（Ｘ方向）の計測点の座標よりなる２次元のマップと
して図１の主制御系２２内の記憶部に記憶される。この
ように記憶された計測結果を用いて、露光時のウエハの
フォーカス位置及びレベリング角が算出される。そし
て、際に図１のＺレベリングステージ４を駆動してウエ
ハの露光面のフォーカス位置及びレベリング角を設定す
る場合は、計測結果に従ってオープンループ制御により
Ｚレベリングステージ４の動作が制御される。Further, in both the pre-reading mode and the division pre-reading mode, the measurement result of the focus position at the time of scanning exposure changes sequentially according to the moving coordinate of the stage on the wafer side. Is stored in the storage unit in the main control system 22 of FIG. 1 as a two-dimensional map including the coordinates of the scanning direction (Y direction) of the stage and the coordinates of the measurement points in the non-scanning direction (X direction). The focus position and the leveling angle of the wafer at the time of exposure are calculated using the measurement results stored in this way. Then, when the Z leveling stage 4 of FIG. 1 is driven to set the focus position and the leveling angle of the exposure surface of the wafer, the operation of the Z leveling stage 4 is controlled by open loop control according to the measurement result.

【００３８】なお、レチクル及びウエハの走査速度は常
に一定ではなく、ウエハ上のフォトレジストの感度等に
応じて変更される。このように走査速度が変更される場
合には、以下のようなデータ処理を行うことが望まし
い。即ち、先ず、先読みモード、及び分割先読みモード
の何れでも、走査露光時のフォーカス位置の計測結果
（計測データ）は、ウエハ側のステージの移動に同期し
て所定のサンプリング周波数で、主制御系２２Ａ内のバ
ッファメモリ内のアドレスに順次記憶される。また、図
１の主制御系２２Ａ内には、ウエハ側のステージの走査
速度ＶW 、及び先読み領域の中心から露光フィールドの
中心までの走査方向の間隔Ｇscの情報が供給されてい
る。そして、走査露光の開始後に、実際に図１のＺレベ
リングステージ４を駆動してウエハの露光面のフォーカ
ス位置及びレベリング角を設定する場合は、主制御系２
２Ａでは、内部のバッファメモリ内で現在先読みデータ
が格納されるアドレスに対して、（間隔Ｇsc／走査速度
ＶW ）で表される時間だけ前に読み込まれた計測結果を
読み出し、このように読み出した結果を用いてオープン
ループ制御によりＺレベリングステージ４の動作を制御
する。これにより、走査速度が変化しても正確に合焦が
行われる。The scanning speed of the reticle and the wafer is not always constant, but is changed according to the sensitivity of the photoresist on the wafer. When the scanning speed is changed in this way, it is desirable to perform the following data processing. That is, first, in both the pre-reading mode and the division pre-reading mode, the measurement result (measurement data) of the focus position at the time of scanning exposure is synchronized with the movement of the stage on the wafer side at a predetermined sampling frequency and the main control system 22A. Sequentially stored at addresses in the buffer memory therein. Further, the main control system 22A of FIG. 1 is supplied with information on the scanning speed V W of the wafer side stage and the interval G sc in the scanning direction from the center of the prefetch area to the center of the exposure field. When the Z leveling stage 4 of FIG. 1 is actually driven after the scanning exposure is started to set the focus position and the leveling angle of the exposure surface of the wafer, the main control system 2
In 2A, the measurement result read before the time represented by (interval G sc / scanning speed V W ) is read out from the address where the prefetch data is currently stored in the internal buffer memory. The operation of the Z leveling stage 4 is controlled by open loop control using the read result. As a result, accurate focusing is performed even if the scanning speed changes.

【００３９】この場合、先読みモードでは、予め計測さ
れた結果に基づいて露光フィールド２４内での露光が行
われる。即ち、図５（ａ）に示すように、例えばウエハ
を＋Ｙ方向に走査するときには、第２列の先読み領域２
５Ｂ中の所定のサンプル点でウエハ上の領域２６のフォ
ーカス位置の計測が行われ、その後図５（ｂ）に示すよ
うにウエハ上の領域２６が露光フィールド２４内に達し
たときに、図５（ａ）での計測結果に基づいて、ウエハ
上の領域２６のフォーカシング及びレベリング制御が行
われる。一方、分割先読みモードでは、その領域２６の
フォーカシング及びレベリング制御を行う際に、図４
（ａ）及び（ｂ）に示したように、露光フィールド２４
内の計測領域２５Ｃ中のサンプル点、即ちその領域２６
で露光中に計測されるフォーカス位置のデータも合わせ
て使用される。この分割先読みモードでは、露光フィー
ルド２４内の計測領域２５Ｃでの計測データは追従誤差
（ウエハの露光面と投影光学系の結像面との姿勢の差
分）の補正用として使用される。In this case, in the pre-reading mode, the exposure in the exposure field 24 is performed based on the result measured in advance. That is, as shown in FIG. 5A, when the wafer is scanned in the + Y direction, for example, the read-ahead region 2 of the second row is read.
The focus position of the area 26 on the wafer is measured at a predetermined sample point in 5B, and when the area 26 on the wafer reaches the exposure field 24 as shown in FIG. Focusing and leveling control of the region 26 on the wafer is performed based on the measurement result in (a). On the other hand, in the division look-ahead mode, when performing focusing and leveling control of the area 26, FIG.
As shown in (a) and (b), the exposure field 24
Sample points in the measurement area 25C in the inside, that is, the area 26
The focus position data measured during the exposure is also used. In the divided pre-reading mode, the measurement data in the measurement area 25C in the exposure field 24 is used for correcting a tracking error (difference in attitude between the exposure surface of the wafer and the image plane of the projection optical system).

【００４０】図６は本例のＺレベリングステージ４及び
この制御系を示し、この図５において、Ｚレベリングス
テージ４の上面部材は下面部材上に３個の支点２８Ａ〜
２８Ｃを介して支持されており、各支点２８Ａ〜２８Ｃ
はそれぞれフォーカス方向（Ｚ方向）に伸縮自在になっ
ている。各支点２８Ａ〜２８Ｃの伸縮量を調整すること
により、Ｚレベリングステージ４上のウエハ５の露光面
のフォーカス位置、スキャン方向の傾斜角θY 及び非ス
キャン方向の傾斜角θX を所望の値に設定することがで
きる。各支点２８Ａ〜２８Ｃの近傍にはそれぞれ、各支
点のフォーカス方向の変位量を例えば０．０１μｍ程度
の分解能で計測できる高さセンサー２９Ａ〜２９Ｃが取
り付けられている。なお、フォーカス方向（Ｚ方向）へ
の位置決め機構として、よりストロークの長い高精度な
機構を別に設けても良い。FIG. 6 shows the Z leveling stage 4 of this embodiment and its control system. In this FIG. 5, the upper surface member of the Z leveling stage 4 has three fulcrums 28A ...
28C, and each fulcrum 28A-28C.
Are expandable and contractable in the focus direction (Z direction). By adjusting the expansion and contraction amount of each fulcrum 28A to 28C, the focus position of the exposure surface of the wafer 5 on the Z leveling stage 4, the tilt angle θ Y in the scan direction and the tilt angle θ X in the non-scan direction are set to desired values. Can be set. Height sensors 29A to 29C capable of measuring the displacement amount of each fulcrum in the focus direction with a resolution of, for example, about 0.01 μm are attached near each fulcrum 28A to 28C. A high-precision mechanism having a longer stroke may be separately provided as a positioning mechanism in the focus direction (Z direction).

【００４１】Ｚレベリングステージ４のレベリング動作
を制御するために、主制御系２２Ａはフィルタ部３０Ａ
及び３０Ｂにそれぞれ刻々に変化する非スキャン方向の
設定すべき傾斜角θX 及びスキャン方向の設定すべき傾
斜角θY を供給する。フィルタ部３０Ａ及び３０Ｂはそ
れぞれ異なるフィルタ特性でフィルタリングして得られ
た傾斜角を演算部３１に供給し、主制御系２２Ａは演算
部３１にはウエハ５上の露光対象とする領域の座標Ｗ
（Ｘ，Ｙ）を供給する。更に、不図示の信号ラインを介
して主制御系２２Ａは、演算部３１に対してウエハの露
光面の設定すべきフォーカス位置の情報をも供給する。
演算部３１は、座標Ｗ（Ｘ，Ｙ）、フォーカス位置、及
び２つの傾斜角に基づいて駆動部３２Ａ〜３２Ｃに設定
すべき変位量の情報を供給する。各駆動部３２Ａ〜３２
Ｃにはそれぞれ高さセンサー２９Ａ〜２９Ｃから支点２
９Ａ〜２９Ｃの現在の高さの情報も供給され、各駆動部
３２Ａ〜３２Ｃはそれぞれ支点２９Ａ〜２９Ｃの高さを
演算部３１に設定された高さに設定する。In order to control the leveling operation of the Z leveling stage 4, the main control system 22A includes a filter section 30A.
And 30B, the tilt angle θ X to be set in the non-scanning direction and the tilt angle θ Y to be set in the scanning direction are respectively supplied to 30 B. The filter units 30A and 30B supply the inclination angle obtained by filtering with different filter characteristics to the arithmetic unit 31, and the main control system 22A instructs the arithmetic unit 31 to set the coordinate W of the area to be exposed on the wafer 5.
Supply (X, Y). Further, the main control system 22A also supplies the arithmetic unit 31 with information on the focus position to be set on the exposure surface of the wafer through a signal line (not shown).
The calculation unit 31 supplies information on the displacement amount to be set to the drive units 32A to 32C based on the coordinate W (X, Y), the focus position, and the two tilt angles. Each drive unit 32A to 32
C is a fulcrum 2 from the height sensors 29A to 29C, respectively.
Information on the current heights of 9A to 29C is also supplied, and the drive units 32A to 32C set the heights of the fulcrums 29A to 29C to the heights set in the calculation unit 31, respectively.

【００４２】これにより、ウエハ５の露光面のスキャン
方向の傾斜角及び非スキャン方向の傾斜角がそれぞれ所
望の値に設定される。また、支点２８Ａ，２８Ｂ及び２
８Ｃが配置されている位置をそれぞれ駆動点ＴＬ１，Ｔ
Ｌ２及びＴＬ３と呼ぶと、駆動点ＴＬ１及びＴＬ２はＹ
軸に平行な１直線上に配置され、駆動点ＴＬ３は駆動点
ＴＬ１とＴＬ２との垂直２等分線上に位置している。そ
して、投影光学系によるスリット状の露光フィールド２
４が、ウエハ５上のショット領域ＳＡij上に位置してい
るものとすると、本例では、支点２８Ａ〜２８Ｃを介し
てウエハ５のレベリング制御を行う際に、そのショット
領域ＳＡijのフォーカス位置は変化しない。従って、レ
ベリング制御とフォーカス制御とが分離した形で行われ
るようになっている。また、ウエハ５の露光面のフォー
カス位置の設定は、３個の支点２８Ａ〜２８Ｃを同じ量
だけ変位させることにより行われる。As a result, the tilt angle in the scan direction and the tilt angle in the non-scan direction of the exposure surface of the wafer 5 are set to desired values. Also, fulcrums 28A, 28B and 2
8C is located at the driving points TL1 and T, respectively.
Calling L2 and TL3, the driving points TL1 and TL2 are Y
It is arranged on one straight line parallel to the axis, and the driving point TL3 is located on the perpendicular bisector of the driving points TL1 and TL2. Then, the slit-shaped exposure field 2 by the projection optical system
4 is located on the shot area SA ij on the wafer 5, in this example, when the leveling control of the wafer 5 is performed via the fulcrums 28A to 28C, the focus position of the shot area SA ij . Does not change. Therefore, the leveling control and the focus control are performed separately. The focus position of the exposure surface of the wafer 5 is set by displacing the three fulcrums 28A to 28C by the same amount.

【００４３】次に、本例のレベリング動作及びフォーカ
シング動作につき詳細に説明する。先ず、レベリング用
の傾斜角及びフォーカシング用のフォーカス位置の算出
法を示す。 （Ａ）傾斜角の算出法 図５に示すように、各列の計測点において非スキャン方
向のｍ番目のサンプル点のＸ座標をＸm 、スキャン方向
のｎ番目のサンプル点のＹ座標をＹn として、Ｘ座標Ｘ
m 及びＹ座標Ｙn のサンプル点で計測されたフォーカス
位置の値をＡＦ（Ｘm ，Ｙn ）で表す。また、非スキャ
ン方向のサンプル数をＭ、スキャン方向のサンプル数を
Ｎとして、次の演算を行う。但し、和演算Σm は添字ｍ
に関する１〜Ｍまでの和を表す。Next, the leveling operation and focusing operation of this example will be described in detail. First, a method of calculating the tilt angle for leveling and the focus position for focusing will be described. (A) Calculation method of tilt angle As shown in FIG. 5, the X coordinate of the m-th sample point in the non-scan direction is X m , and the Y-coordinate of the n-th sample point in the scan direction is Y, at the measurement points in each column. n is the X coordinate X
The value of the focus position measured at the sample points of the m and Y coordinates Y n is represented by AF (X m , Y n ). Further, the following calculation is performed with the number of samples in the non-scanning direction being M and the number of samples in the scanning direction being N. However, the sum operation Σ m is the subscript m
Represents the sum from 1 to M.

【００４４】 ＳＸ＝Σm Ｘm ，ＳＸ２＝Σm Ｘm 2，ＳＭＺ＝Σm ＡＦ（Ｘm ，Ｙn ）， ＳＸＺ＝Σm （ＡＦ（Ｘm ，Ｙn ）・Ｘm ） （１） 同様に、和演算Σn が添字ｎに関する１〜Ｎまでの和を
表すものとして、次の演算を行う。 ＳＹ＝Σn Ｙn ，ＳＹ２＝Σn Ｙn 2，ＳＮＺ＝Σn ＡＦ（Ｘm ，Ｙn ）， ＳＹＺ＝Σn （ＡＦ（Ｘm ，Ｙn ）・Ｙn ） （２） そして、（１）式及び（２）式を用いて次の演算を行
う。SX = Σ m X m , SX2 = Σ m X m 2 , SMZ = Σ m AF (X m , Y n ), SXZ = Σ m (AF (X m , Y n ) · X m ) (1 Similarly, the following calculation is performed assuming that the sum calculation Σ n represents the sum of 1 to N regarding the subscript n. SY = Σ n Y n , SY2 = Σ n Y n 2 , SNZ = Σ n AF (X m , Y n ), SYZ = Σ n (AF (X m , Y n ) · Y n ) (2) and The following calculation is performed using the expressions (1) and (2).

【００４５】 Ａｎ＝（ＳＸ・ＳＭＺ−Ｍ・ＳＸＺ）／（ＳＸ2−Ｍ・ＳＸ２） （３） Ａｍ＝（ＳＹ・ＳＮＺ−Ｎ・ＳＹＺ）／（ＳＹ2−Ｎ・ＳＹ２） （４） 次に、各Ａｎより、最小自乗近似によりスキャン方向の
ｎ番目のサンプル点における非スキャン方向（Ｘ方向）
の傾斜角ＡＬ（Ｙn ）を求め、各Ａｍより、最小自乗近
似により非スキャン方向のｍ番目のサンプル点における
スキャン方向（Ｙ方向）の傾斜角ＡＬ（Ｘm ）を求め
る。その後、次のような平均化処理により非スキャン方
向の傾斜角θX 及びスキャン方向の傾斜角θY を求め
る。[0045] An = (SX · SMZ-M · SXZ) / (SX 2 -M · SX2) (3) Am = (SY · SNZ-N · SYZ) / (SY 2 -N · SY2) (4) Next From each An, the non-scanning direction (X direction) at the nth sample point in the scanning direction by the least square approximation
The tilt angle determine the AL (Y n), from each Am, obtains the scan direction in the m-th sample point in the non-scanning direction inclination angle (Y-direction) AL (X m) by least squares approximation. Then, the inclination angle θ X in the non-scan direction and the inclination angle θ Y in the scan direction are obtained by the following averaging process.

【００４６】θX ＝（Σn ＡＬ（Ｙn ））／Ｎ （５） θY ＝（Σm ＡＬ（Ｘm ））／Ｍ （６）Θ X = (Σ n AL (Y n )) / N (5) θ Y = (Σ m AL (X m )) / M (6)

【００４７】（Ｂ）フォーカス位置算出法フォーカス位
置の算出法には平均化処理法と最大最小検出法とがあ
り、本例では最大最小検出法でフォーカス位置を算出す
る。参考のため、平均化処理法では、上述のフォーカス
位置の値ＡＦ（Ｘm ，Ｙn ）を用いて、次式よりウエハ
５の露光面の全体としてのフォーカス位置〈ＡＦ〉を計
算する。(B) Focus Position Calculation Method The focus position calculation method includes an averaging processing method and a maximum / minimum detection method. In this example, the focus position is calculated by the maximum / minimum detection method. For reference, in the averaging processing method, the focus position <AF> of the entire exposure surface of the wafer 5 is calculated from the following equation using the above-mentioned focus position value AF (X m , Y n ).

【００４８】 〈ＡＦ〉＝（Σn Σm ＡＦ（Ｘm ，Ｙn ））／（Ｍ・Ｎ） （７） 次に、最大最小検出法では、最大値及び最小値を表す関
数をそれぞれMax( ）及びMin( ）として、次式よりウ
エハ５の露光面の全体としてのフォーカス位置ＡＦ′を
計算する。 ＡＦ′＝（Max(ＡＦ（Ｘm ，Ｙn ))＋Min(ＡＦ（Ｘm ，Ｙn )) （８） そして、図５（ｂ）に示すように、計測された領域２６
が露光フィールド２４に達したときには、（５）式、
（６）式、（８）式の検出結果θX ，θY 及びＡＦ′に
基づいて、図６の３個の支点２８Ａ〜２８Ｃがそれぞれ
高さセンサー２９Ａ〜２９Ｃの計測結果を基準としてオ
ープンループで駆動される。具体的に、オートフォーカ
ス制御は、３個の支点２８Ａ〜２８Ｃを同時に駆動する
ことにより実行され、オートレベリング制御は、図６に
示す露光フィールド２４内のフォーカス位置が変化しな
いように実行される。<AF> = (Σ n Σ m AF (X m , Y n )) / (M · N) (7) Next, in the maximum / minimum detection method, functions representing the maximum value and the minimum value are respectively Max. As () and Min (), the overall focus position AF ′ of the exposure surface of the wafer 5 is calculated by the following equation. AF ′ = (Max (AF (X m , Y n )) + Min (AF (X m , Y n )) (8) Then, as shown in FIG.
When the exposure field 24 is reached, the equation (5),
Based on the detection results θ X , θ Y and AF ′ of the expressions (6) and (8), the three fulcrums 28A to 28C of FIG. 6 are open loop based on the measurement results of the height sensors 29A to 29C, respectively. Driven by. Specifically, the autofocus control is executed by simultaneously driving the three fulcrums 28A to 28C, and the autoleveling control is executed so that the focus position in the exposure field 24 shown in FIG. 6 does not change.

【００４９】即ち、図６において、露光フィールド２４
の中心点と支点２８Ａ，２８ＢのＸ方向の間隔をＸ1 、
露光フィールド２４の中心点と支点２８ＣのＸ方向の間
隔をＸ2 、露光フィールド２４の中心点と支点２８Ａの
Ｙ方向の間隔をＹ1 、露光フィールド２４の中心点と支
点２８ＢのＹ方向の間隔をＹ2 として、非スキャン方向
の傾斜角θX の結果に基づき、支点２８Ａ，２８Ｂと支
点２８ＣとにそれぞれＸ1 ：Ｘ2 の比で逆方向の変位が
与えられ、スキャン方向の傾斜角θY の結果に基づき、
支点２８Ａと支点２８ＢとにそれぞれＹ1 ：Ｙ2 の比で
逆方向の変位が与えられる。That is, in FIG. 6, the exposure field 24
The distance between the center point of X and the fulcrum 28A, 28B in the X direction is X 1 ,
The distance between the center point of the exposure field 24 and the fulcrum 28C in the X direction is X 2 , the distance between the center point of the exposure field 24 and the fulcrum 28A in the Y direction is Y 1 , and the distance between the center point of the exposure field 24 and the fulcrum 28B in the Y direction. Let Y 2 be Y 2 , and based on the result of the inclination angle θ X in the non-scan direction, the fulcrums 28A, 28B and the fulcrum 28C are respectively displaced in the opposite directions at a ratio of X 1 : X 2 , and the inclination angle θ in the scanning direction is given. Based on the result of Y ,
Displacements in the opposite directions are given to the fulcrums 28A and 28B at the ratio of Y 1 : Y 2 .

【００５０】次に、本実施例における露光動作の一例に
つき図７〜図９を参照して説明する。先ず、図７は、本
実施例のウエハ５のショット配列を示し、この図７にお
いて、ウエハ５上にＸ方向及びＹ方向にそれぞれ所定ピ
ッチでショット領域ＳＡ１，ＳＡ２，…，ＳＡ２０が配
列されている。１層目への露光を行う際にはショット領
域ＳＡ１〜ＳＡ２０は仮想的なものであり、２層目への
露光を行う際にはショット領域ＳＡ１〜ＳＡ２０には既
にそれぞれ同一又は異なる回路パターンが形成されてい
る。Next, an example of the exposure operation in this embodiment will be described with reference to FIGS. First, FIG. 7 shows a shot array of the wafer 5 of the present embodiment. In FIG. 7, shot areas SA1, SA2, ..., SA20 are arrayed on the wafer 5 at a predetermined pitch in the X direction and the Y direction. There is. When the first layer is exposed, the shot areas SA1 to SA20 are virtual, and when the second layer is exposed, the shot areas SA1 to SA20 already have the same or different circuit patterns. Has been formed.

【００５１】そして、先ず第１のショット領域ＳＡ１に
露光を行う際には、露光フィールド２４に対してウエハ
５をＹ方向に走査し、それに同期してレチクル１２（図
１参照）を−Ｙ方向に走査する。この結果、ウエハ５に
対して相対的に露光フィールド２４は軌跡３３Ａに沿っ
て移動する。この際に、分割先読みモードでは、先読み
領域２５Ｄ、及び露光フィールド２４内の計測領域２５
Ｃ内の所定の計測点でフォーカス位置が計測され、この
計測結果に基づいてウエハ５のフォーカシング及びレベ
リングが実行される。但し、そのショット領域ＳＡ１
は、ウエハ５の周辺部にあるため、実測されたフォーカ
ス位置のデータをそのまま使用すると、フォーカス位
置、及びレベリング角の補正量が大きくなり過ぎて追従
精度が悪化する。そのため、以下のように実測されたフ
ォーカス位置のデータが所定の許容値から外れたときに
は、そのデータを無視するようにしている。When the first shot area SA1 is exposed, the wafer 5 is scanned in the Y direction with respect to the exposure field 24, and the reticle 12 (see FIG. 1) is moved in the -Y direction in synchronization with the scanning. To scan. As a result, the exposure field 24 moves relative to the wafer 5 along the locus 33A. At this time, in the division pre-reading mode, the pre-reading area 25D and the measurement area 25 in the exposure field 24
The focus position is measured at a predetermined measurement point in C, and the focusing and leveling of the wafer 5 are executed based on the measurement result. However, the shot area SA1
Is in the peripheral portion of the wafer 5, and if the actually measured focus position data is used as it is, the correction amount of the focus position and the leveling angle becomes too large and the tracking accuracy deteriorates. Therefore, when the data of the focus position measured as described below deviates from the predetermined allowable value, the data is ignored.

【００５２】即ち、図８（ａ）は、ショット領域ＳＡ１
への露光を開始するために、ウエハ５のＹ方向への走査
を開始した直後の状態を示し、この図８（ａ）におい
て、露光フィールド２４及び先読み領域２５Ｄは、ウエ
ハ５の周辺部の薄い部分（ウエハ５に塗布されたフォト
レジスト層の膜厚が大きく変化する周辺領域）に位置し
ている。また、本例の多点フォーカス位置検出系では、
予め計測点においてその仮想的な基準面が投影光学系８
の結像面と一致している、すなわちウエハ５の露光面
（例えば表面）が投影光学系８の結像面に合致している
ときに、検出されるフォーカス位置が０になるようにキ
ャリブレーションが行われているものとする。このと
き、先読み領域２５Ｄ（ウエハ５の表面）で計測される
フォーカス位置ΔＺは、そのまま結像面３９のフォーカ
ス位置からの差分を表しており、そのフォーカス位置Δ
Ｚはかなり大きな値となる。そこで、本実施例では、予
め許容値Δｍａｘを定め、その計測されたフォーカス位
置ΔＺの絶対値がその許容値Δｍａｘを超える場合に
は、そのフォーカス位置ΔＺを無視する。具体的に、シ
ョット領域ＳＡ１への露光を行う前に、ショット領域Ｓ
Ａ１の例えば中央部でフォーカス位置を計測しておき、
図８（ａ）の状態では計測されたフォーカス位置ΔＺの
絶対値がその許容値Δｍａｘを超えるものとすると、図
８（ａ）の状態ではその予め計測されたフォーカス位置
のデータに基づいてＺレベリングステージ４のフォーカ
ス位置、及びレベリング角を制御する。That is, FIG. 8A shows the shot area SA1.
8A shows the state immediately after starting the scanning of the wafer 5 in the Y direction in order to start the exposure of the wafer 5. In FIG. 8A, the exposure field 24 and the prefetch area 25D are thin in the peripheral portion of the wafer 5. It is located in a portion (a peripheral region where the film thickness of the photoresist layer applied to the wafer 5 changes greatly). Further, in the multi-point focus position detection system of this example,
The virtual reference plane is previously set to the projection optical system 8 at the measurement point.
Calibration so that the detected focus position becomes 0 when the exposure surface (for example, the surface) of the wafer 5 matches the imaging surface of the projection optical system 8. Shall be performed. At this time, the focus position ΔZ measured in the prefetch area 25D (the surface of the wafer 5) represents the difference from the focus position of the image plane 39 as it is, and the focus position ΔZ.
Z has a considerably large value. Therefore, in the present embodiment, the allowable value Δmax is set in advance, and when the measured absolute value of the focus position ΔZ exceeds the allowable value Δmax, the focus position ΔZ is ignored. Specifically, before the shot area SA1 is exposed, the shot area S
For example, the focus position is measured at the center of A1,
If the absolute value of the measured focus position ΔZ exceeds the allowable value Δmax in the state of FIG. 8A, the Z leveling is performed based on the data of the focus position measured in advance in the state of FIG. 8A. The focus position of the stage 4 and the leveling angle are controlled.

【００５３】その後、ウエハ５を更に＋Ｙ方向に走査し
て図８（ｂ）のように、先読み領域２５Ｄがショット領
域ＳＡ１にかかると、計測されるフォーカス位置の絶対
値は許容値Δｍａｘ以下になるため、その実測されたフ
ォーカス位置に基づいて、Ｚレベリングステージ４のフ
ォーカス位置、及びレベリング角を制御する。これによ
り、図８（ａ）の状態から図８（ｂ）の状態に移行する
過程で、ウエハ５のフォーカス位置又はレベリング角
（傾斜角）が大きく変動することがなくなるため、図８
（ｂ）の状態からショット領域ＳＡ１に露光を開始する
際に、ショット領域ＳＡ１の露光面は正確に結像面に合
わせ込まれる。従って、ウエハ５の走査速度を低くする
ことなく、オートフォーカス及びオートレベリングの追
従精度が良好であり、ショット領域ＳＡ１の全面に高い
解像度でレチクルのパターンが露光される。After that, when the wafer 5 is further scanned in the + Y direction and the preread area 25D reaches the shot area SA1 as shown in FIG. 8B, the absolute value of the measured focus position becomes less than the allowable value Δmax. Therefore, the focus position and the leveling angle of the Z leveling stage 4 are controlled based on the measured focus position. As a result, the focus position or the leveling angle (tilt angle) of the wafer 5 does not significantly change during the transition from the state of FIG. 8A to the state of FIG.
When the exposure of the shot area SA1 is started from the state of (b), the exposure surface of the shot area SA1 is accurately aligned with the image plane. Therefore, the tracking accuracy of autofocus and autoleveling is good without lowering the scanning speed of the wafer 5, and the reticle pattern is exposed on the entire surface of the shot area SA1 with high resolution.

【００５４】次に、図７において、ショット領域ＳＡ１
への露光終了後に隣のショット領域ＳＡ２への露光を行
う際には、図１のウエハＸ軸駆動ステージ３を介してウ
エハ５を−Ｘ方向にステッピングさせる。これにより、
露光フィールド２４はウエハ５に対して＋Ｘ方向に移動
して、ショット領域ＳＡ２への走査開始位置に至る。そ
の状態から、露光フィールド２４に対してウエハ５を−
Ｙ方向に走査し、それに同期してレチクル１２（図１参
照）を＋Ｙ方向に走査する。この結果、ウエハ５に対し
て相対的に露光フィールド２４は軌跡３３Ｂに沿って移
動する。この際に、分割先読みモードでは、先読み領域
２５Ｂ、及び露光フィールド２４内の計測領域２５Ｃ内
の所定の計測点でフォーカス位置が計測され、この計測
結果に基づいてウエハ５のフォーカシング及びレベリン
グが実行される。但し、そのショット領域ＳＡ２も、ウ
エハ５の周辺部にあるため、実測されたフォーカス位置
のデータをそのまま使用すると、フォーカス位置、及び
レベリング角の補正量が大きくなり過ぎて追従精度が悪
化する恐れがある。そのため、以下のようにしている。Next, referring to FIG. 7, the shot area SA1
When the exposure to the adjacent shot area SA2 is performed after the end of the exposure to the wafer 5, the wafer 5 is stepped in the −X direction via the wafer X-axis drive stage 3 in FIG. This allows
The exposure field 24 moves in the + X direction with respect to the wafer 5 and reaches the scan start position for the shot area SA2. From that state, the wafer 5 is exposed to the exposure field 24.
The scanning is performed in the Y direction, and the reticle 12 (see FIG. 1) is scanned in the + Y direction in synchronization with the scanning. As a result, the exposure field 24 moves relative to the wafer 5 along the locus 33B. At this time, in the divided pre-reading mode, the focus position is measured at a predetermined measurement point in the pre-reading area 25B and the measurement area 25C in the exposure field 24, and focusing and leveling of the wafer 5 are executed based on the measurement result. It However, since the shot area SA2 is also in the peripheral portion of the wafer 5, if the actually measured focus position data is used as it is, the correction amount of the focus position and the leveling angle becomes too large, which may deteriorate the tracking accuracy. is there. Therefore, the following is done.

【００５５】即ち、図９（ａ）は、ショット領域ＳＡ２
の中央部への露光を行っている状態を示し、この図９
（ａ）において、先読み領域２５Ｂでのフォーカス位置
の計測結果の結像面からのずれ量は許容値以内であるた
め、計測結果に基づいてオートフォーカス及びオートレ
ベリングが行われる。ところが、その後ウエハ５が更に
−Ｙ方向に走査されて、図９（ｂ）に示すように、先読
み領域２５Ｂがウエハ５の周辺部の薄い部分に移動する
と、先読み領域２５Ｂで計測されるフォーカス位置ΔＺ
（即ち、結像面からのずれ量）の絶対値は上述の許容値
Δｍａｘを超えてしまう。そこで、先読み領域２５Ｂで
計測されたフォーカス位置ΔＺの絶対値が許容値Δｍａ
ｘを超えたときには、そのフォーカス位置ΔＺのデータ
を無視して、Ｚレベリングステージ４のフォーカス位
置、及びレベリング角をそれまでに設定されていた値に
維持して露光を行う。That is, FIG. 9A shows a shot area SA2.
9 shows a state in which the central portion of the
In (a), the amount of deviation of the measurement result of the focus position in the prefetch area 25B from the image plane is within an allowable value, so autofocus and autoleveling are performed based on the measurement result. However, when the wafer 5 is further scanned in the −Y direction thereafter and the preread area 25B moves to a thin portion of the peripheral portion of the wafer 5 as shown in FIG. 9B, the focus position measured in the preread area 25B. ΔZ
The absolute value of (that is, the amount of deviation from the image plane) exceeds the above-mentioned allowable value Δmax. Therefore, the absolute value of the focus position ΔZ measured in the prefetch area 25B is the allowable value Δma.
When it exceeds x, the data of the focus position ΔZ is disregarded, and the exposure is performed while maintaining the focus position and the leveling angle of the Z leveling stage 4 at the values set up to that point.

【００５６】但し、図９（ｂ）の状態で、先読み領域２
５Ｂで計測されたフォーカス位置ΔＺの絶対値が許容値
Δｍａｘを超えるのは、回路パターンが露光されないウ
エハ５の周辺部であると共に、先読みされたデータが実
際に使用されるまでは時間遅れがあるため、ショット領
域ＳＡ２への露光に関しては絶対値が許容値Δｍａｘを
超えるデータを無視しても殆ど影響はない。しかしなが
ら、このように絶対値が許容値Δｍａｘを超えるデータ
を無視することにより、図９（ｂ）の状態からＺレベリ
ングステージ４のフォーカス位置及びレベリング角が大
きく変化することがなくなる。即ち、Ｚレベリングステ
ージ４の無駄な動作がなくなり、制御系の安定性が高ま
る利点がある。However, in the state of FIG. 9B, the prefetch area 2
The absolute value of the focus position ΔZ measured at 5B exceeds the allowable value Δmax in the peripheral portion of the wafer 5 where the circuit pattern is not exposed, and there is a time delay until the preread data is actually used. Therefore, the exposure of the shot area SA2 has almost no effect even if the data whose absolute value exceeds the allowable value Δmax is ignored. However, by ignoring the data whose absolute value exceeds the allowable value Δmax in this way, the focus position and the leveling angle of the Z leveling stage 4 do not change significantly from the state of FIG. 9B. That is, there is an advantage that the useless operation of the Z leveling stage 4 is eliminated and the stability of the control system is enhanced.

【００５７】図７に戻り、その後同様にしてウエハ５上
のショット領域ＳＡ３〜ＳＡ２０への走査露光が行われ
る。また、各ショット領域ＳＡ３〜ＳＡ２０に対する露
光フィールド２４の相対的な走査方向をそれぞれ矢印で
示す。この場合、中央部のショット領域ＳＡ３〜ＳＡ１
８では先読み領域での計測データをそのまま使用してオ
ートフォーカス及びオートレベリングが実行されるが、
周辺部のショット領域ＳＡ１９，ＳＡ２０では、部分的
に先読み領域での計測データが無視される。これによ
り、ウエハ５の各ショット領域をそれぞれ結像面に合わ
せ込んだ状態で、且つＺレベリングステージ４が無駄な
動きをすることなく効率的に走査露光方式での露光が行
われる。Returning to FIG. 7, thereafter, scanning exposure is performed on the shot areas SA3 to SA20 on the wafer 5 in the same manner. The relative scanning direction of the exposure field 24 with respect to each shot area SA3 to SA20 is indicated by an arrow. In this case, the central shot areas SA3 to SA1
In 8, the autofocus and autoleveling are executed using the measurement data in the prefetch area as they are.
In the peripheral shot areas SA19 and SA20, the measurement data in the prefetch area is partially ignored. As a result, the exposure by the scanning exposure method is efficiently performed with each shot area of the wafer 5 aligned with the image plane and without the Z leveling stage 4 making unnecessary movements.

【００５８】なお、図７ではウエハ上の走査方向に対し
て周辺部のショット領域への露光を行う場合について説
明したが、ウエハ上の非走査方向（Ｘ方向）に対して周
辺部のショット領域への露光を行う場合につき、図１０
を参照して説明する。図１０は、ウエハ５上のＸ方向の
エッジ部に近接して配置されたショット領域ＳＡを示
し、この図１０において、ショット領域ＳＡを露光フィ
ールド２４に対して＋Ｙ方向（紙面内右方向）に走査す
ることによりショット領域ＳＡへの露光が行われる。従
って、分割先読みモードでは、露光フィールド２４の手
前側の先読み領域２５Ｂ内の計測点ＡＦ２１，ＡＦ２
３，…，ＡＦ２９で計測されたフォーカス位置のデー
タ、及び露光フィールド２４内の計測領域の計測点で計
測されたフォーカス位置のデータが使用される。In FIG. 7, the case where the shot area in the peripheral portion is exposed in the scanning direction on the wafer has been described, but the shot area in the peripheral portion in the non-scanning direction (X direction) on the wafer is described. FIG. 10 shows the case of performing exposure to
Will be described with reference to. FIG. 10 shows a shot area SA that is arranged close to the edge portion in the X direction on the wafer 5. In FIG. 10, the shot area SA is in the + Y direction (rightward in the drawing) with respect to the exposure field 24. By scanning, the shot area SA is exposed. Therefore, in the division pre-reading mode, the measurement points AF21 and AF2 in the pre-reading area 25B on the front side of the exposure field 24 are measured.
, ..., The focus position data measured by the AF 29 and the focus position data measured at the measurement points in the measurement area in the exposure field 24 are used.

【００５９】また、図１０では、ショット領域ＳＡの走
査方向の両端部がウエハ５からはみ出しているものとす
る。このような場合でも、例えばショット領域ＳＡ内に
２個の同じ回路パターン３４Ａ及び３４Ｂが形成される
ときには、回路パターン３４Ａの部分だけは正常に露光
されるため、ショット領域ＳＡの全体が無駄になること
はない。しかしながら、露光フィールド２４に対してシ
ョット領域ＳＡを＋Ｙ方向に走査すると、先読み領域２
５Ｂ内の端部の計測点ＡＦ２１でのフォーカス位置の絶
対値は、初期位置３５Ａでは許容値Δｍａｘを超え、中
間の位置３５Ｂでは許容値Δｍａｘ以内となり、走査終
了に近い位置３５Ｃでは再び許容値Δｍａｘを超えてし
まう。即ち、計測点ＡＦ２１でのフォーカス位置の絶対
値は、Ｙ方向の両端の区間ΔＹ１及びΔＹ３では許容値
Δｍａｘを超え、中央の区間ΔＹ２では許容値Δｍａｘ
以内となる。Further, in FIG. 10, it is assumed that both ends of the shot area SA in the scanning direction protrude from the wafer 5. Even in such a case, for example, when two identical circuit patterns 34A and 34B are formed in the shot area SA, only the portion of the circuit pattern 34A is normally exposed, and the entire shot area SA is wasted. There is no such thing. However, when the shot area SA is scanned in the + Y direction with respect to the exposure field 24, the prefetch area 2
The absolute value of the focus position at the measurement point AF21 at the end of 5B exceeds the allowable value Δmax at the initial position 35A, is within the allowable value Δmax at the intermediate position 35B, and again at the position 35C near the end of scanning, the allowable value Δmax. Will exceed. That is, the absolute value of the focus position at the measurement point AF21 exceeds the allowable value Δmax in the sections ΔY1 and ΔY3 at both ends in the Y direction, and the allowable value Δmax in the central section ΔY2.
Within

【００６０】そこで、このような場合には、区間ΔＹ１
及びΔＹ３での計測データを使用するときには計測点Ａ
Ｆ２１での計測データを無視し、区間ΔＹ２での計測デ
ータを使用するときには計測点ＡＦ２１での計測データ
も使用するようにする。これにより、ショット領域ＳＡ
のフォーカス位置及び傾斜角が、ウエハ５の周辺部の露
光に適さない領域の計測データによって誤った値に設定
されることが防止され、少なくとも回路パターン３４Ａ
の領域には高い解像度でレチクルのパターンが露光され
る。Therefore, in such a case, the section ΔY1
And when using the measurement data at ΔY3, the measurement point A
The measurement data at F21 is ignored, and the measurement data at the measurement point AF21 is also used when the measurement data at the section ΔY2 is used. As a result, the shot area SA
The focus position and the tilt angle of the circuit pattern 34A are prevented from being set to erroneous values by the measurement data of the peripheral area of the wafer 5 which is not suitable for exposure, and at least the circuit pattern 34A
The reticle pattern is exposed with high resolution in the area.

【００６１】更に、先読み領域の計測点での計測値がウ
エハ周辺部の欠けショット（図１０のショット領域ＳＡ
のようなショット領域）で許容値Δｍａｘを超えた場合
だけでなく、ウエハの内部についても計測値について許
容値（閾値）を設定してもよい。つまり、露光領域中に
はプロセス段差以外に、例えばウエハの裏面のレジスト
残屑のような異物に起因するＺレベリングステージ４で
は追従できないような大きさの凹凸が存在する場合があ
り、このような場合、先読み領域内の計測値の一部にフ
ォーカス位置の特異的な大きな変動として現れる。例え
ば図１０において、ショット領域ＳＡの裏面に異物Ｑが
付着していると、区間ΔＹ１内で先読み領域２５Ｂ内の
計測点ＡＦ２３での計測値が大きく変動し、この計測値
をそのまま使用すると、Ｚレベリングステージ４では追
従できないためにその異物Ｑの付着領域の近くの領域が
合焦されなくなる。そこで、本例では、ウエハの内部に
おいて先読み領域内の１つ又は複数個の計測点でのフォ
ーカス位置の計測値が、所定の許容値を超えたとき、所
定の大きさを超える異物がウエハ裏面にあると認識する
と共に、主制御系２２Ａ内のバッファメモリに、異物が
存在するウエハ上の位置の座標（又は異物が存在するシ
ョット領域の位置）、及びそのときのフォーカス位置の
変動量を記憶する。Further, the measurement value at the measurement point in the prefetch area is the missing shot in the peripheral portion of the wafer (shot area SA in FIG. 10).
The allowable value (threshold value) may be set not only when the allowable value Δmax is exceeded in such a shot area) but also in the inside of the wafer. That is, in addition to the process step, there may be unevenness of a size that cannot be followed by the Z leveling stage 4 due to foreign matter such as resist debris on the back surface of the wafer in the exposure area. In this case, a part of the measured value in the look-ahead area appears as a peculiar large fluctuation of the focus position. For example, in FIG. 10, when the foreign matter Q adheres to the back surface of the shot area SA, the measurement value at the measurement point AF23 in the prefetch area 25B fluctuates greatly within the section ΔY1, and if this measurement value is used as it is, Z Since the leveling stage 4 cannot follow the area, the area near the area where the foreign matter Q is attached is out of focus. Therefore, in this example, when the measurement value of the focus position at one or more measurement points in the prefetch area inside the wafer exceeds a predetermined allowable value, foreign matter that exceeds a predetermined size is detected on the back surface of the wafer. In addition, the coordinates of the position on the wafer where the foreign substance exists (or the position of the shot area where the foreign substance exists) and the amount of change in the focus position at that time are stored in the buffer memory in the main control system 22A. To do.

【００６２】また、この際のフォーカス位置の変動量と
しては、Ｚ方向のみの変位を用いてもよいが、ウエハス
テージの移動に伴うフォーカス位置の変化量を用いても
よい。そして、このフォーカス位置の変動量が局所的な
変化の場合は、一例としてその異物が存在する位置での
フォーカス位置の計測値を、高さ及び傾斜角の制御情報
としては除外する。その局所的な変化とはＺレベリング
ステージ４の追従性能から判断され、Ｚレベリングステ
ージ４の追従応答以上のフォーカス変化量のみを無視す
るのが最もよい。The amount of change in the focus position at this time may be displacement in the Z direction only, or may be the amount of change in the focus position due to the movement of the wafer stage. Then, when the variation amount of the focus position is a local change, as an example, the measurement value of the focus position at the position where the foreign substance exists is excluded as the control information of the height and the inclination angle. The local change is judged from the tracking performance of the Z leveling stage 4, and it is best to ignore only the focus change amount equal to or greater than the tracking response of the Z leveling stage 4.

【００６３】また、主制御系２２Ａ内に格納された異物
情報はウエハの露光終了時に付属のＣＲＴディスプレイ
上に異物マップとして表示してもよい。また、オンライ
ン回線を用いてホストコンピュータ上に異物情報を送
り、異物情報をオンライン回線上のホストコンピュータ
で管理してもよい。なお、上述実施例においては、ウエ
ハの露光面の多点のフォーカス位置を計測するために、
２次元的に配列されたスリット状の開口パターン像をウ
エハ上に投影する多点フォーカス位置検出系が使用され
ている。しかしながら、その代わりに、例えばウエハ上
の１列の先読み領域に対しては、非スキャン方向に細長
いスリット状になっているパターンの像を投影し、その
非スキャン方向の全体のフォーカス位置を計測するフォ
ーカス位置検出系を使用しても良い。また、明暗パター
ンを投影してそのパターン像の横ずれ量を検出する画像
処理方式のフォーカス位置検出系を用いて、ウエハの露
光面上の２次元的なフォーカス位置の分布を計測する場
合でも、上述実施例と同様の分割先読み等を適用するこ
とにより、高精度なフォーカシング及びレベリングを行
うことができる。The foreign substance information stored in the main control system 22A may be displayed as a foreign substance map on the attached CRT display at the end of the exposure of the wafer. Further, the foreign substance information may be sent to the host computer using the online line and the foreign substance information may be managed by the host computer on the online line. In the above-described embodiment, in order to measure the focus positions of multiple points on the exposure surface of the wafer,
A multi-point focus position detection system that projects a two-dimensionally arranged slit-shaped aperture pattern image on a wafer is used. However, instead, for example, for one row of the prefetch area on the wafer, an image of a pattern having a long and narrow slit in the non-scanning direction is projected, and the entire focus position in the non-scanning direction is measured. A focus position detection system may be used. Further, even when the distribution of the two-dimensional focus position on the exposure surface of the wafer is measured by using the focus position detection system of the image processing method that projects the light and dark pattern and detects the lateral shift amount of the pattern image, Highly accurate focusing and leveling can be performed by applying the division prefetch similar to the embodiment.

【００６４】なお、本発明は上述実施例に限定されず、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る
ことは勿論である。The present invention is not limited to the above embodiment,
Of course, various configurations can be adopted without departing from the scope of the present invention.

【００６５】[0065]

【発明の効果】本発明の走査露光方法によれば、基板の
高さを先読みし、先読みされた結果を用いて高さ制御を
行っているため、走査露光方式で露光する際に、走査速
度を低くすることなく、ウエハ等の感光性の基板上の実
際の露光領域の高さを投影光学系の結像面の高さに正確
に合わせ込むことができる。また、先読みされた高さが
所定の許容範囲を外れた場合に、基板の高さをそれまで
に設定されていた高さに固定しているため、基板表面の
高さが大きく変化するような場合にも、全体としてオー
トフォーカスの追従精度が悪化しない利点がある。According to the scanning exposure method of the present invention, the height of the substrate is pre-read, and the height is controlled by using the pre-read result. The height of the actual exposure area on the photosensitive substrate such as a wafer can be accurately adjusted to the height of the image plane of the projection optical system without lowering the height. Also, when the pre-read height is out of the predetermined allowable range, the height of the board is fixed to the height that has been set so far, so that the height of the board surface may change significantly. Also in this case, there is an advantage that the accuracy of autofocus tracking does not deteriorate as a whole.

【００６６】また、このように先読みされた高さが所定
の許容範囲を外れた場合に、基板の高さをそれまでに設
定されていた高さに固定する方法により、基板の周辺部
の露光領域での走査方向をどの方向にしても常に良好な
追従精度が得られる。更に、その先読みされた高さに基
づいて基板の傾斜角の制御をも行い、その先読みされた
高さが投影光学系の結像面に対して所定の許容範囲を超
えて外れたときに、基板の傾斜角をそれまでに設定され
ていた傾斜角に固定することにより、全体としてレベリ
ングの追従精度が悪化しない利点がある。Further, when the pre-read height is out of a predetermined allowable range, the exposure of the peripheral portion of the substrate is performed by the method of fixing the height of the substrate to the height that has been set so far. Regardless of the scanning direction in the area, good tracking accuracy can always be obtained. Furthermore, the inclination angle of the substrate is also controlled based on the pre-read height, and when the pre-read height deviates from the predetermined allowable range with respect to the image plane of the projection optical system, By fixing the inclination angle of the substrate to the inclination angle set up to then, there is an advantage that the tracking accuracy of the leveling is not deteriorated as a whole.

【００６７】更に、ウエハ内の裏面ゴミも高精度に検出
できる利点がある。また、照明領域と共役な露光領域内
に対して走査方向に手前側で走査方向に交差する方向に
配列された一列の計測点で基板の高さを計測するのと並
行して、露光領域内で走査方向に交差する方向に配列さ
れた一列の計測点で前記基板の高さを計測する場合に
は、先読みされた高さと実際の高さとを用いてより高精
度にオートフォーカス、及びオートレベリングを行うこ
とができる。この場合でも、露光領域に対して走査方向
に手前側の一列の計測点で計測された高さが所定の許容
範囲を超えたときに、基板の高さ及び傾斜角をそれまで
に設定されていた値に固定することにより、全体として
オートフォーカス及びオートレベリングの追従精度が悪
化しない。Further, there is an advantage that back surface dust in the wafer can be detected with high accuracy. In addition, the height of the substrate is measured at a row of measurement points arranged in a direction intersecting the scanning direction on the front side in the scanning direction with respect to the exposure area which is conjugate with the illumination area. When measuring the height of the substrate at a row of measurement points arranged in a direction intersecting the scanning direction, the pre-read height and the actual height are used to more accurately perform auto-focusing and auto-leveling. It can be performed. Even in this case, when the height measured at one measurement point on the front side in the scanning direction with respect to the exposure region exceeds a predetermined allowable range, the height and the inclination angle of the substrate are set so far. By fixing the values to different values, the tracking accuracy of autofocus and autoleveling does not deteriorate as a whole.

【００６８】更に、露光領域に対して走査方向に手前側
で走査方向に交差する方向に配列された複数の計測点で
基板の高さを計測し、この計測された複数の計測点での
高さの一部が投影光学系の結像面に対して所定の許容範
囲を超えて外れたときに、この許容範囲を外れた高さの
データを除外して基板の高さの制御を行う場合には、例
えば基板上の非走査方向の周辺部の露光領域に露光を行
うようなときにも、その露光領域内の平坦な部分を結像
面に合わせ込んで露光を行うことができる。Further, the height of the substrate is measured at a plurality of measurement points arranged in a direction intersecting the scanning direction on the front side in the scanning direction with respect to the exposure region, and the heights at the measured plurality of measurement points are measured. When a part of the height is out of a predetermined allowable range with respect to the image plane of the projection optical system and the height data outside the allowable range is excluded, the height of the substrate is controlled. For example, even when the exposure area in the peripheral portion in the non-scanning direction on the substrate is exposed, the exposure can be performed by aligning the flat portion in the exposure area with the image plane.

【００６９】また、先読みされた高さを所定の記憶部中
の所定のサンプリング周波数で定まるアドレスで指定さ
れる領域に順次格納し、その所定の記憶部中で基板の走
査速度に応じて定まるアドレスで指定される領域から順
次高さを読み出し、該読み出された高さがその所定の許
容範囲内であるときに、このように読み出された高さに
基づいて基板の高さを投影光学系の結像面に合焦させる
ときには、基板の走査速度が変更された場合でも、正確
に合焦が行われる。Further, the preread height is sequentially stored in an area designated by an address determined by a predetermined sampling frequency in a predetermined storage unit, and an address determined in accordance with the scanning speed of the substrate in the predetermined storage unit. The heights of the substrate are sequentially read from the area designated by, and when the read height is within the predetermined allowable range, the height of the substrate is projected based on the read height. When focusing on the image plane of the system, accurate focusing is performed even if the scanning speed of the substrate is changed.

【００７０】次に、その先読みされた高さより基板の表
面の高さ分布を求め、この高さ分布より基板の表面又は
底面に付着している異物の検出を行うときには、先読み
されたデータを有効に活用して正確に異物を検出でき
る。また、基板の表面又は底面に所定の大きさを超える
異物が付着していると判定されたときに、異物の付着位
置で先読みされた高さの情報を基板の高さ又は傾斜角の
制御情報として使用しないときには、大きな異物が付着
している領域の周辺が結像面から外れることがなくな
り、全体として合焦精度が高精度に維持される。Next, the height distribution of the surface of the substrate is obtained from the pre-read height, and when the foreign matter adhering to the front surface or the bottom surface of the substrate is detected from this height distribution, the pre-read data is effective. Can be used to accurately detect foreign matter. In addition, when it is determined that a foreign substance that exceeds a predetermined size is attached to the front surface or the bottom surface of the substrate, the height information pre-read at the foreign substance attachment position is used as the control information for the height or inclination angle of the substrate. When it is not used as, the periphery of the area where a large foreign matter is attached does not deviate from the image plane, and the focusing accuracy is maintained as a whole with high accuracy.

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

【図１】本発明による走査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。FIG. 1 is a configuration diagram showing a projection exposure apparatus to which an embodiment of a scanning exposure method according to the present invention is applied.

【図２】図１の投影露光装置の多点フォーカス位置検出
系の光学系を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing an optical system of a multipoint focus position detection system of the projection exposure apparatus of FIG.

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

【図４】（ａ）は実施例で分割先読みを行う場合のサン
プル点を示す図、（ｂ）は逆方向にスキャンする場合で
且つ分割先読みを行う場合のサンプル点を示す図であ
る。FIG. 4A is a diagram showing sample points when division prefetching is performed in the embodiment, and FIG. 4B is a diagram showing sample points when scanning in the reverse direction and division prefetching is performed.

【図５】先読みしたフォーカス位置を用いて露光を行う
場合を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a case where exposure is performed using a pre-read focus position.

【図６】実施例のオートフォーカス及びオートレベリン
グ用の機構並びにその制御部を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram illustrating a mechanism for autofocusing and autoleveling and a control unit thereof according to the embodiment.

【図７】ウエハ上のショット配列の一例を示す平面図で
ある。FIG. 7 is a plan view showing an example of a shot array on a wafer.

【図８】分割先読み方式でショット領域ＳＡ１に露光を
行う場合の動作の説明に供する要部の拡大断面図であ
る。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the main part for explaining the operation when the shot area SA1 is exposed by the division pre-reading method.

【図９】分割先読み方式でショット領域ＳＡ２に露光を
行う場合の動作の説明に供する要部の拡大断面図であ
る。FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of an essential part for explaining the operation when the shot area SA2 is exposed by the division pre-reading method.

【図１０】ウエハ５上の非走査方向のエッジ部に近いシ
ョット領域に露光を行う場合の説明に供するウエハの部
分拡大平面図である。FIG. 10 is a partially enlarged plan view of the wafer for explaining the case where the shot area near the edge portion in the non-scanning direction on the wafer 5 is exposed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２ ウエハＹ軸駆動ステージ ４ Ｚレベリングステージ ５ ウエハ ８ 投影光学系 １０ レチクルＹ駆動ステージ １２ レチクル ２２Ａ 主制御系 ２４ スリット状の露光フィールド ２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｄ，２５Ｅ 先読み領域 ２５Ｃ 計測領域 ６２Ａ パターン形成板 ６９Ａ 受光器 ７１Ａ 信号処理装置 ＡＦ１１〜ＡＦ５９ 計測点 ＳＡ１〜ＳＡ２０ ショット領域 2 Wafer Y-axis drive stage 4 Z leveling stage 5 Wafer 8 Projection optical system 10 Reticle Y drive stage 12 Reticle 22A Main control system 24 Slit-like exposure fields 25A, 25B, 25D, 25E Look-ahead region 25C Measurement region 62A Pattern forming plate 69A Light receiver 71A Signal processing device AF11-AF59 Measurement point SA1-SA20 Shot area

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 マスク上の転写用のパターンの一部を投
影光学系を介して感光性の基板上の所定形状の露光領域
に投影し、前記マスクを前記投影光学系に対して所定方
向に走査するのと同期して前記基板を前記所定方向に対
応する方向に走査することにより、前記マスクのパター
ンを逐次前記基板上に転写露光する走査露光方法におい
て、 前記露光領域に対して走査方向に手前側の計測点で前記
基板の前記投影光学系の光軸方向の高さを先読みし、 該先読みされた高さに基づいて前記露光領域内の前記基
板の高さを制御するに際して、 前記先読みされた高さが前記投影光学系の結像面に対し
て所定の許容範囲を超えて外れたときに、前記基板の高
さをそれまでに設定されていた高さに固定することを特
徴とする走査露光方法。1. A part of a transfer pattern on a mask is projected through a projection optical system onto an exposure region of a predetermined shape on a photosensitive substrate, and the mask is projected in a predetermined direction with respect to the projection optical system. In a scanning exposure method of sequentially exposing the pattern of the mask onto the substrate by scanning the substrate in a direction corresponding to the predetermined direction in synchronization with scanning, in a scanning direction with respect to the exposure region. When pre-reading the height of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system at the measurement point on the front side, and controlling the height of the substrate in the exposure area based on the pre-read height, the pre-reading is performed. The height of the substrate is fixed to a height that has been set so far when the height of the substrate is out of a predetermined allowable range with respect to the image plane of the projection optical system. Scanning exposure method. 【請求項２】 前記先読みされた高さに基づいて前記基
板の傾斜角の制御をも行い、前記先読みされた高さが前
記投影光学系の結像面に対して所定の許容範囲を超えて
外れたときに、前記基板の高さ及び傾斜角をそれぞれそ
れまでに設定されていた高さ及び傾斜角に固定すること
を特徴とする請求項１記載の走査露光方法。2. The tilt angle of the substrate is also controlled based on the pre-read height, and the pre-read height exceeds a predetermined allowable range with respect to the image plane of the projection optical system. 2. The scanning exposure method according to claim 1, wherein the height and the inclination angle of the substrate are fixed to the height and the inclination angle which have been set so far, respectively, when they are dislocated. 【請求項３】 前記露光領域内に対して走査方向に手前
側で走査方向に交差する方向に配列された一列の計測点
で前記基板の高さを計測するのと並行して、前記露光領
域内で走査方向に交差する方向に配列された一列の計測
点で前記基板の高さを計測し、 前記露光領域に対して走査方向に手前側の一列の計測点
で計測された高さが前記投影光学系の結像面に対して所
定の許容範囲を超えて外れたときに、前記基板の高さを
それまでに設定されていた高さに固定することを特徴と
する請求項１記載の走査露光方法。3. The exposure area is parallel with the measurement of the height of the substrate at a row of measurement points arranged in a direction intersecting the scanning direction on the front side of the exposure area in the scanning direction. The height of the substrate is measured at one row of measurement points arranged in a direction intersecting the scanning direction within the height, and the height measured at the one row of measurement points on the front side in the scanning direction with respect to the exposure area is 2. The height of the substrate is fixed to the height that has been set so far when the projection optical system deviates from the image plane of the projection optical system by more than a predetermined allowable range. Scanning exposure method. 【請求項４】 前記露光領域に対して走査方向に手前側
で走査方向に交差する方向に配列された複数の計測点で
前記基板の高さを計測し、 該計測された複数の計測点での高さの一部が前記投影光
学系の結像面に対して所定の許容範囲を超えて外れたと
きに、該許容範囲を外れた高さのデータを除外して前記
基板の高さの制御を行うことを特徴とする請求項１記載
の走査露光方法。4. The height of the substrate is measured at a plurality of measurement points arranged in a direction intersecting the scanning direction on the front side in the scanning direction with respect to the exposure area, and the height of the substrate is measured at the plurality of measured points. When a part of the height of the substrate is out of a predetermined allowable range with respect to the image plane of the projection optical system, the height data outside the allowable range is excluded to determine the height of the substrate. The scanning exposure method according to claim 1, wherein control is performed. 【請求項５】 前記先読みされた高さを所定の記憶部中
の所定のサンプリング周波数で定まるアドレスで指定さ
れる領域に順次格納し、前記所定の記憶部中で前記基板
の走査速度に応じて定まるアドレスで指定される領域か
ら順次高さを読み出し、該読み出された高さが前記所定
の許容範囲内であるときに、該読み出された高さに基づ
いて前記基板の高さを前記投影光学系の結像面に合焦さ
せることを特徴とする請求項１記載の走査露光方法。5. The preread height is sequentially stored in an area designated by an address determined by a predetermined sampling frequency in a predetermined storage unit, and is stored in the predetermined storage unit according to a scanning speed of the substrate. The height is sequentially read from the area designated by the determined address, and when the read height is within the predetermined allowable range, the height of the substrate is calculated based on the read height. The scanning exposure method according to claim 1, wherein the image forming plane of the projection optical system is focused. 【請求項６】 前記先読みされた高さより前記基板の表
面の高さ分布を求め、該高さ分布より前記基板の表面又
は底面に付着している異物の検出を行うことを特徴とす
る請求項１、２、３、４又は５記載の走査露光方法。6. The height distribution of the surface of the substrate is obtained from the pre-read height, and the foreign matter adhering to the front surface or the bottom surface of the substrate is detected from the height distribution. The scanning exposure method according to 1, 2, 3, 4 or 5. 【請求項７】 前記基板の表面又は底面に所定の大きさ
を超える異物が付着していると判定されたときに、前記
異物の付着位置で先読みされた高さの情報を前記基板の
高さ又は傾斜角の制御情報として使用しないことを特徴
とする請求項６記載の走査露光方法。7. When it is determined that a foreign matter having a size larger than a predetermined size is attached to the front surface or the bottom surface of the substrate, the height information pre-read at the foreign matter attachment position is used as the height of the substrate. 7. The scanning exposure method according to claim 6, which is not used as control information of the tilt angle.
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