JPH09115814A - Exposure method - Google Patents

Exposure method

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JPH09115814A
JPH09115814A JP7274191A JP27419195A JPH09115814A JP H09115814 A JPH09115814 A JP H09115814A JP 7274191 A JP7274191 A JP 7274191A JP 27419195 A JP27419195 A JP 27419195A JP H09115814 A JPH09115814 A JP H09115814A
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JP
Japan
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exposure
wafer
stage
shot area
scanning
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7274191A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Miyaji
敬 宮地
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH09115814A publication Critical patent/JPH09115814A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To expose all shot regions while focusing the pattern even on the peripheral shot regions in the wafer scanning direction with high precision, without decreasing the throughput. SOLUTION: In a scanning projection exposure apparatus, the exposure order is obtained so as to provide the shortest scanning path and shortest moving path for exposing all shot regions S1.1 through S6.4 on a wafer W. Thereafter, on conditions that the entire exposure time is little changed, the exposure order is changed as indicated by arrows B1, B2 to B32. A slit-like field is scanned on a coordinate system wherein the wafer is at rest from inside and outside of the wafer W to the periphery thereof in the peripheral shot regions S1.1 , S1.2 , S1.3 and the like. Autofocus is conducted based on the focal point detected near the field 6.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程で
使用される露光装置において、マスク上のパターンを感
光性の基板上の複数のショット領域に露光するための露
光方法に関し、特に、投影光学系に対してマスク及び感
光性の基板を同期して走査することにより、マスク上の
パターンをその基板上の各ショット領域に逐次露光す
る、所謂ステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光
型の投影露光装置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 an exposure apparatus used in a photolithography process for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device, an image pickup device (CCD, etc.), a thin film magnetic head, etc. More specifically, the present invention relates to an exposure method for exposing a pattern to a plurality of shot areas on a photosensitive substrate, and particularly, by scanning the mask and the photosensitive substrate in synchronization with a projection optical system, It is suitable for application to a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a so-called step-and-scan method, which sequentially exposes each shot area on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子等をフォトリソグ
ラフィ技術を用いて製造する際に、レチクル(又はフォ
トマスク等)のパターンの像を投影光学系を介して、フ
ォトレジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレー
ト)上の各ショット領域に一括露光するステッパ等の投
影露光装置が多用されていた。これに対して、最近で
は、半導体素子のチップが大型化する傾向にあり、より
大きな面積のパターンをウエハ上に露光する必要から、
レチクルとウエハとを投影光学系に対して同期して走査
することで投影光学系の有効照野フィールドより広い範
囲を露光することが可能な、所謂ステップ・アンド・ス
キャン方式等の走査露光型の投影露光装置が注目されて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a semiconductor device or the like is manufactured by using a photolithography technique, an image of a pattern of a reticle (or a photomask or the like) is applied to a wafer coated with a photoresist (via a projection optical system). Alternatively, a projection exposure apparatus such as a stepper that collectively exposes each shot area on a glass plate) has been widely used. On the other hand, recently, the chip of the semiconductor element tends to be large, and it is necessary to expose a pattern of a larger area on the wafer,
By scanning the reticle and the wafer in synchronization with the projection optical system, it is possible to expose a wider area than the effective illumination field of the projection optical system. Projection exposure apparatuses are receiving attention.

【0003】これらの投影露光装置には、一般に、ウエ
ハの表面(ウエハ面)を投影光学系の結像面に対してそ
の焦点深度の範囲内に合わせこむための合焦動作(オー
トフォーカス機構)を行う合焦機構が備えられている。
この合焦機構は、投影光学系の光軸方向のウエハ面の高
さ(フォーカス位置)及び傾きを検出するフォーカス及
びレベリング検出系と、検出された高さ及び傾きに基づ
いてウエハ面の位置及び傾斜角を調整するためのステー
ジ機構とから構成されている。
In these projection exposure apparatuses, generally, a focusing operation (autofocus mechanism) for focusing the surface of the wafer (wafer surface) within the range of the depth of focus with respect to the image plane of the projection optical system. There is a focusing mechanism for performing.
This focusing mechanism includes a focus and leveling detection system that detects the height (focus position) and tilt of the wafer surface in the optical axis direction of the projection optical system, and the position and position of the wafer surface based on the detected height and tilt. And a stage mechanism for adjusting the inclination angle.

【0004】ところで、走査露光型の投影露光装置で
は、ウエハ上のあるショット領域を露光するためには、
このショット領域を目標露光量で定まる一定の速度で走
査するのと同期して、投影倍率の逆数の速度比でレチク
ルを走査する必要がある。このため、露光を行う場合に
は、ウエハを載せたステージは露光対象のショット領域
の手前から助走を開始し、助走中にレチクルを載せたス
テージとの同期が取られ、その後にそのショット領域が
投影光学系のスリット状の照野フィールドに達した時点
で露光光が照射され、露光が行われるというシーケンス
が繰り返される。この場合、前述の合焦機構により、助
走開始時にウエハ面のフォーカス位置の検出とそのウエ
ハ面の合焦位置への移動が行われ、その後移動するウエ
ハ面に追従する形で合焦動作が継続されていた。
By the way, in the scanning exposure type projection exposure apparatus, in order to expose a certain shot area on the wafer,
It is necessary to scan the reticle at a speed ratio that is the reciprocal of the projection magnification in synchronism with scanning the shot area at a constant speed determined by the target exposure amount. Therefore, when performing exposure, the stage on which the wafer is placed starts the run before the shot area to be exposed and is synchronized with the stage on which the reticle is placed during the run, and then that shot area When the slit-shaped illumination field of the projection optical system is reached, the exposure light is emitted, and the sequence of performing the exposure is repeated. In this case, the focusing mechanism described above detects the focus position of the wafer surface at the start of running and moves the wafer surface to the focusing position, and the focusing operation continues in a manner to follow the moving wafer surface. It had been.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の走査
露光型の投影露光装置においては、スループット(生産
性)を上げるために、1露光動作毎にウエハの走査方向
を反転する方式が採用されていた。これによって、1つ
のショット領域への露光動作上にレチクルを交互に逆方
向に走査することができ、レチクルの空戻し(非露光走
査)を無くせるからである。この際に、ウエハの周縁部
のショット領域において、ウエハの走査方向がウエハの
外側から内側へ向かう場合には、助走開始位置ではフォ
ーカス及びレベリング検出系によりウエハ面を検出でき
ないため、そのショット領域のフォーカス位置及び傾斜
角が検出できない。このため、従来はウエハの周縁部に
おいて走査方向が外側から内側へ向かう場合にはフォー
カス位置の検出を行わず、近傍のフォーカス位置の検出
が可能なショット領域のウエハ面の位置を目安に高さ調
整機構を制御して露光を行ったり、あるいは走査方向を
変更して、ウエハの外側から内側へ走査することにより
対処していた。
In the conventional scanning exposure type projection exposure apparatus as described above, in order to increase the throughput (productivity), a method of reversing the scanning direction of the wafer every exposure operation is adopted. Was there. This is because the reticle can be alternately scanned in the opposite direction during the exposure operation for one shot area, and reticle idle return (non-exposure scanning) can be eliminated. At this time, in the shot area at the peripheral portion of the wafer, if the wafer scanning direction is from the outer side to the inner side of the wafer, the wafer surface cannot be detected by the focus and leveling detection system at the run-up start position. The focus position and tilt angle cannot be detected. For this reason, conventionally, when the scanning direction goes from the outer side to the inner side at the peripheral edge of the wafer, the focus position is not detected, and the height of the wafer surface in the shot area that can detect the focus position in the vicinity is used as a guide. The adjustment mechanism is controlled to perform exposure, or the scanning direction is changed to scan the wafer from the outside to the inside.

【0006】しかしながら、例えば、前者の近傍のフォ
ーカス位置の検出が可能な領域でのウエハ面の位置に基
づいてフォーカス位置を調整する方法では、ウエハ面の
凹凸等によっては近傍のショット領域とのフォーカス位
置の差が残存し、精密に合焦できない場合があるという
不都合がある。また、後者の走査方向を変更する方法
は、ステージ機構上の制約から、レチクルの空戻しを行
うことなく同一方向に連続してウエハを走査して露光す
ることはできないため、走査方向を合わせるためのレチ
クルの空戻し動作が必要となり、スループットが低下す
るという不都合があった。
However, for example, in the former method of adjusting the focus position based on the position of the wafer surface in the area where the focus position can be detected, the focus area with the near shot area may be adjusted depending on the unevenness of the wafer surface. There is an inconvenience that the position difference may remain and precise focusing may not be possible. In the latter method of changing the scanning direction, it is not possible to scan and expose the wafer continuously in the same direction without performing the reticle idle return because of the limitation of the stage mechanism. However, there is a problem in that the reticle of FIG.

【0007】本発明は斯かる点に鑑み、スループットを
殆ど低下させることなく、正確に合焦を行いつつレチク
ルのパターンをウエハ周縁部のショット領域に露光でき
る露光方法を提供することを目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an exposure method capable of exposing a reticle pattern onto a shot area at the peripheral edge of a wafer while accurately performing focusing with almost no reduction in throughput. .

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による露光方法
は、転写用パターンの形成されたマスク(R)を交互に
逆方向に走査するのに同期して、感光性の基板(W)を
走査することにより、その基板(W)上の複数のショッ
ト領域(S1,1 〜S6,4 )をその転写パターンの像で順
次露光する露光方法において、その基板の周縁部の全て
のショット領域の露光時の走査がその基板(W)の内側
から外側へ行われるように、そのマスク(R)の反転時
間内にその基板(W)が移動可能な距離に基づいてそれ
ら複数のショット領域(S1,1 〜S6,4 )の露光順序を
設定するものである。
An exposure method according to the present invention scans a photosensitive substrate (W) in synchronism with alternately scanning a mask (R) on which a transfer pattern is formed in the opposite direction. By doing so, in the exposure method of sequentially exposing the plurality of shot areas (S 1,1 to S 6,4 ) on the substrate (W) with the image of the transfer pattern, all the shot areas at the peripheral edge of the substrate So that the scanning at the time of exposure of the substrate (W) is performed from the inside to the outside of the substrate (W) based on the distance that the substrate (W) can move within the reversal time of the mask (R). The exposure order of S 1,1 to S 6,4 ) is set.

【0009】斯かる本発明の露光方法によれば、基板
(W)の周縁部のショット領域については、基板を固定
した座標系上でスリット上の露光領域を基板(W)の内
側から外側に向けて走査することにより露光が行われる
ので、それらの周縁部の高さが高精度で検出できる。従
って、正確に合焦を行いつつマスク(R)のパターンが
周縁部のショット領域にも高精度に転写される。この場
合、次に露光が行われるショット領域として、マスク
(R)の反転する時間内に移動可能な領域が選択され
る。通常、マスク(R)の走査方向の反転に要する時間
が基板側のステージのステッピング時間に比べて長くな
っており、本発明において露光順序の変更に伴う露光時
間に変更はなく、スループットが低下することはない。
According to such an exposure method of the present invention, for the shot area at the peripheral edge of the substrate (W), the exposure area on the slit is moved from the inside of the substrate (W) to the outside on the coordinate system in which the substrate is fixed. Since the exposure is performed by scanning toward, the heights of those peripheral portions can be detected with high accuracy. Therefore, the pattern of the mask (R) is transferred to the shot area in the peripheral portion with high accuracy while performing the focusing accurately. In this case, an area that can be moved within the time when the mask (R) is reversed is selected as the shot area to be exposed next. Generally, the time required for reversing the scanning direction of the mask (R) is longer than the stepping time of the stage on the substrate side, and in the present invention, there is no change in the exposure time due to the change in the exposure sequence, and the throughput decreases. There is no such thing.

【0010】この場合、その基板(W)上の全ショット
領域を順次露光するときのその基板(W)の非走査方向
(X方向)への移動量が最小となるようにその露光順序
を設定することが好ましい。これにより、非走査方向へ
基板を移動する時間が短くなり、全体の露光時間が短縮
される。また、その露光順序は、当該ショット領域に隣
接する8個のショット領域から次に露光されるショット
領域を選択することによって設定することが好ましい。
これにより、容易にその露光順序が設定される。
In this case, the exposure order is set so that the amount of movement of the substrate (W) in the non-scanning direction (X direction) when sequentially exposing all shot areas on the substrate (W) is minimized. Preferably. As a result, the time for moving the substrate in the non-scanning direction is shortened, and the overall exposure time is shortened. The exposure order is preferably set by selecting the next shot area from the eight shot areas adjacent to the shot area.
Thereby, the exposure order is easily set.

【0011】また、その露光順序は、そのマスク(R)
の非露光走査(露光を伴わない空の走査)なしに設定す
ることが好ましい。これにより、マスク(R)の無駄な
動きが無くなり、全体の露光時間が更に短縮される。
Further, the exposure order is the mask (R).
It is preferable to set without the non-exposure scanning (scanning of the sky without exposure). This eliminates unnecessary movement of the mask (R) and further shortens the entire exposure time.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例は、レチクル及び
ウエハを同期して走査することにより、レチクル上のパ
ターンをそのウエハ上の各ショット領域に逐次露光す
る、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置で
露光する場合に本発明を適用したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this example, the pattern on the reticle is sequentially exposed to each shot area on the wafer by scanning the reticle and the wafer in synchronization, and the exposure is performed by a step-and-scan projection exposure apparatus. Is applied.

【0013】図1は、本例の投影露光装置の概略構成を
示し、この図1において、露光時には露光照明系LEか
らの露光用の照明光ILがレチクルR上のスリット上の
照明領域1を均一な照度分布で照明し、その照明光IL
のもとでその照明領域1内のパターンが投影光学系PL
を介して投影倍率β(βは例えば1/4)で縮小され
て、フォトレジストが塗布されたウエハW上の照野フィ
ールド6上に転写される。以下、投影光学系PLの光軸
AXに平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面で図1の紙
面に垂直にX軸を、図1の紙面に平行にY軸を取って説
明する。
FIG. 1 shows a schematic configuration of the projection exposure apparatus of this example. In FIG. 1, the exposure illumination light IL from the exposure illumination system LE at the time of exposure covers the illumination area 1 on the slit on the reticle R. Illuminates with a uniform illuminance distribution and its illumination light IL
The pattern in the illumination area 1 under the projection optical system PL
Via the projection magnification β (β is, for example, ¼), and transferred onto the illumination field 6 on the wafer W coated with the photoresist. In the following description, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X axis is taken perpendicular to the plane of FIG. 1 and the Y axis is taken parallel to the plane of FIG. .

【0014】レチクルRは、レチクルホルダ2を介して
レチクルステージ3上に載置されている。レチクルステ
ージ3は光軸AXに垂直な平面(XY平面)内で2次元
的に微動してレチクルRを位置決めする。また、レチク
ルステージ3は、レチクルステージガイド4の案内面に
沿って走査方向(Y方向)に所定の走査速度で移動可能
となっている。また、レチクルステージ3はY方向にレ
チクルRの全面が少なくとも光軸AXを横切ることがで
きるだけのストロークを有している。レチクルステージ
3の−Y方向の端部には、外部のレチクル干渉計13か
らのレーザビームLBR を反射する移動鏡5が固定され
ており、レチクルステージ3の位置は、移動鏡5及びレ
チクル干渉計13により常時モニタされている。レチク
ル干渉計13からのレチクルステージ3の位置情報は主
制御系20に送られ、主制御系20はその情報に基づい
てレチクルステージ駆動部14を介してレチクルステー
ジ3の位置及び速度を制御している。
The reticle R is placed on the reticle stage 3 via the reticle holder 2. The reticle stage 3 finely moves two-dimensionally in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis AX to position the reticle R. Further, the reticle stage 3 is movable along the guide surface of the reticle stage guide 4 in the scanning direction (Y direction) at a predetermined scanning speed. The reticle stage 3 has a stroke in the Y direction that allows the entire surface of the reticle R to cross at least the optical axis AX. At the end of the -Y direction of the reticle stage 3, the laser beam moving mirror 5 for reflecting the LB R is fixed, the position of the reticle stage 3 from an external reticle interferometer 13, the movable mirror 5 and reticle interferometer It is constantly monitored by a total of 13. The position information of the reticle stage 3 from the reticle interferometer 13 is sent to the main control system 20, and the main control system 20 controls the position and speed of the reticle stage 3 via the reticle stage drive unit 14 based on the information. There is.

【0015】一方、ウエハWはウエハホルダ8上に真空
吸着され、ウエハホルダ8はZチルトステージ10上に
載置されている。Zチルトステージ10は内部の駆動系
により光軸AXに平行な方向への移動、及びXY平面に
対する傾斜自在に構成されていると共に、ウエハホルダ
8は光軸AXの回りでの回転も可能に構成されている。
Zチルトステージ10はウエハステージ駆動部16によ
りX方向に駆動されるXステージ11X上に載置され、
Xステージ11Xは、ウエハステージ駆動部16により
走査方向(Y方向)に駆動されるYステージ11Y上に
載置されている。Xステージ11X及びYステージ11
YによりウエハW上の各ショット領域をスキャン露光す
る動作と、次の露光開始位置までステッピング移動する
動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が行
われる。Zチルトステージ10の端部には外部のウエハ
干渉計15からのレーザビームLBW を反射する移動鏡
12が固定されており、Zチルトステージ10(ウエハ
W)の位置はウエハ干渉計15及び移動鏡12により、
常時例えば0.01μmの分解能でモニタされている。
ウエハ干渉計15からのZチルトステージ10の位置情
報は主制御系20に送られ、主制御系20はその位置情
報に基づいてウエハステージ駆動部16を介してウエハ
Wの位置及び速度を制御している。また、主制御系20
に付随して入出力装置18が設けられており、この入出
力装置18を介して各種情報の入力及び出力が行われ
る。
On the other hand, the wafer W is vacuum-sucked on the wafer holder 8, and the wafer holder 8 is placed on the Z tilt stage 10. The Z tilt stage 10 is configured to be movable in a direction parallel to the optical axis AX and tiltable with respect to the XY plane by an internal drive system, and the wafer holder 8 is also configured to be rotatable around the optical axis AX. ing.
The Z tilt stage 10 is mounted on the X stage 11X which is driven in the X direction by the wafer stage drive unit 16,
The X stage 11X is mounted on the Y stage 11Y driven in the scanning direction (Y direction) by the wafer stage driving unit 16. X stage 11X and Y stage 11
A step-and-scan operation is performed in which the operation of scanning and exposing each shot area on the wafer W with Y and the operation of stepping to the next exposure start position are repeated. A movable mirror 12 that reflects a laser beam LB W from an external wafer interferometer 15 is fixed to an end portion of the Z tilt stage 10, and the position of the Z tilt stage 10 (wafer W) is moved relative to the wafer interferometer 15 and the movement. With the mirror 12,
It is constantly monitored with a resolution of 0.01 μm, for example.
The position information of the Z tilt stage 10 from the wafer interferometer 15 is sent to the main control system 20, and the main control system 20 controls the position and speed of the wafer W via the wafer stage drive unit 16 based on the position information. ing. In addition, the main control system 20
Is provided with an input / output device 18, and various information is input and output via the input / output device 18.

【0016】なお、本例では走査露光時にレチクルRが
+Y方向(又は−Y方向)へ例えば速度VR でスキャン
されるのと同期して、ウエハWが−Y方向(又は+Y方
向)に速度VW でスキャンされる。走査速度VR と走査
速度VW との比(VW /VR)は投影光学系PLの投影
倍率βに正確に一致したものになっており、これにより
レチクルR上のパターンがウエハWの各ショット領域に
正確に転写される。
[0016] Incidentally, the speed on the reticle R in the scanning exposure in the present example is the + Y direction (or the -Y direction) to the example in synchronism with the scanning at a velocity V R, the wafer W is -Y direction (or the + Y direction) Scan at V W. The ratio (V W / V R ) between the scanning speed V R and the scanning speed V W exactly matches the projection magnification β of the projection optical system PL, so that the pattern on the reticle R becomes the wafer W. It is accurately transferred to each shot area.

【0017】また、図1の装置にはウエハWのフォーカ
ス位置及び傾斜角を検出するための斜入射方式の多点の
焦点位置検出系が配置されている。この斜入射方式の多
点の焦点位置検出系は、ウエハの表面に向けて複数のス
リット像を形成するための検出光ALを光軸AXに対し
て斜め方向に供給する照射光学系7aと、その検出光A
LのウエハWの表面での反射光束より複数の振動スリッ
ト上に対応するスリット像を再結像し、その振動スリッ
トを通過した光束を受光する受光光学系7bとから構成
されている。それら振動スリットを通過して受光された
光束の光電変換信号を、対応する振動スリットの駆動信
号で同期整流して得られる複数のフォーカス信号が出力
される。この多点の焦点位置検出系を、以下、「焦点位
置検出系7a,7b」と呼ぶ。
Further, the apparatus of FIG. 1 is provided with an oblique incidence type multi-point focus position detection system for detecting the focus position and tilt angle of the wafer W. The oblique incidence type multi-point focus position detection system includes an irradiation optical system 7a that supplies detection light AL for forming a plurality of slit images toward the surface of the wafer in an oblique direction with respect to the optical axis AX. The detection light A
It is composed of a light receiving optical system 7b which re-images a slit image corresponding to a plurality of oscillating slits from the light beam reflected by the surface of the wafer W of L and receives the light beam passing through the oscillating slits. A plurality of focus signals obtained by synchronously rectifying the photoelectric conversion signal of the light flux received through the vibrating slits with the drive signal of the corresponding vibrating slits are output. The multi-point focus position detection system is hereinafter referred to as "focus position detection system 7a, 7b".

【0018】焦点位置検出系7a,7bは、ウエハWの
表面の投影光学系PLの結像面に対するZ方向の位置
(フォーカス位置)の偏差及び傾斜角の偏差を検出し、
ウエハWの表面と投影光学系PLの結像面とが合致した
状態を保つようにZチルトステージ10を駆動するため
に用いられる。焦点位置検出系7a,7bからのウエハ
位置情報は、主制御系20に送られ、主制御系20はこ
のウエハ位置情報に基づいてZチルトステージ10のフ
ォーカス位置及び傾斜角を設定する。なお、本例では結
像面が零点基準となるように、各フォーカス信号のキャ
リブレーションが行われ、受光光学系7bからの複数の
フォーカス信号がそれぞれ0になるようにオートフォー
カス及びオートレベリング動作が行われる。
The focus position detection systems 7a and 7b detect the deviation of the position (focus position) in the Z direction and the deviation of the tilt angle with respect to the image plane of the projection optical system PL on the surface of the wafer W,
It is used to drive the Z tilt stage 10 so that the surface of the wafer W and the image plane of the projection optical system PL are kept in a matched state. The wafer position information from the focus position detection systems 7a and 7b is sent to the main control system 20, and the main control system 20 sets the focus position and tilt angle of the Z tilt stage 10 based on this wafer position information. In this example, each focus signal is calibrated so that the image plane becomes the zero-point reference, and the autofocus and autoleveling operations are performed so that the plurality of focus signals from the light receiving optical system 7b become zero. Done.

【0019】ここで、多点の焦点位置検出系の構成及び
動作につき簡単に説明する。図5(a)は、焦点位置検
出系の1つの計測点における動作を説明するための模式
図を示し、この図5(a)において、ウエハWの表面が
結像面に合致している状態で、照射光学系7aからウエ
ハW上の位置P1 にスリット像が投影され、その位置P
1 からの反射光が受光光学系7b内で、対物レンズ24
aによって振動スリット24bの振動中心Q1 上にスリ
ット像を再結像しているものとする。その状態からウエ
ハWの表面がΔZだけ下方に変位した場合、受光光学系
7b内で再結像されるスリット像の位置がΔFだけシフ
トする。ウエハWのZ方向の変位量ΔZと振動板スリッ
ト24b上での再結像位置のシフト量ΔFとは比例関係
にあり、シフト量ΔFを測定することによりウエハWの
Z方向の変位量ΔZが検出される。
Here, the structure and operation of the multi-point focus position detection system will be briefly described. FIG. 5A is a schematic diagram for explaining the operation at one measurement point of the focus position detection system. In FIG. 5A, the state in which the surface of the wafer W matches the image plane Then, a slit image is projected from the irradiation optical system 7a to a position P 1 on the wafer W, and the position P 1
The reflected light from 1 is transferred to the objective lens 24 in the light receiving optical system 7b.
It is assumed that the slit image is re-formed on the vibration center Q 1 of the vibration slit 24b by a. When the surface of the wafer W is displaced downward by ΔZ from that state, the position of the slit image re-formed in the light receiving optical system 7b is shifted by ΔF. The displacement amount ΔZ of the wafer W in the Z direction is proportional to the shift amount ΔF of the re-imaging position on the diaphragm slit 24b, and the displacement amount ΔZ of the wafer W in the Z direction is measured by measuring the shift amount ΔF. To be detected.

【0020】図5(b)は、受光光学系7bからのフォ
ーカス信号IとウエハWのZ方向の位置の変化量ΔZと
の関係を示し、横軸はウエハWのZ方向の位置の変化量
ΔZ、縦軸は受光光学系7bからのフォーカス信号Iを
表す。この図5(b)に示すように、フォーカス信号I
は所定範囲内で変化量ΔZに対してほぼリニアに変化す
るため、そのフォーカス信号Iから変化量ΔZ、即ち結
像面に対するフォーカス位置のずれ量が検出できるよう
になっている。
FIG. 5B shows the relationship between the focus signal I from the light receiving optical system 7b and the change amount ΔZ of the position of the wafer W in the Z direction, and the horizontal axis represents the change amount of the position of the wafer W in the Z direction. ΔZ, the vertical axis represents the focus signal I from the light receiving optical system 7b. As shown in FIG. 5B, the focus signal I
Changes substantially linearly with the change amount ΔZ within a predetermined range, so that the change amount ΔZ, that is, the shift amount of the focus position with respect to the image plane can be detected from the focus signal I.

【0021】図6(a)は、本例における焦点位置検出
系7a,7bの多点の計測点の配置を示し、この図6
(a)に示すように、ウエハW上のスリット状の照野フ
ィールド6上の3行×3列の9個の計測点f1 〜f9
それぞれスリット像が投影されている。計測点f1 〜f
9 は、投影光学系PLの光軸AXを中心にX軸及びY軸
に平行にそれぞれ3個ずつ等間隔で配置されている。本
例では、このように焦点位置検出系7a,7bによる計
測点f1 〜f9 を2次元的に配置して、各計測点f1
9 で検出されるそれぞれのフォーカス位置のずれ量を
最小二乗法を用いて平面近似することで、その照野フィ
ールド6の平均的な面のフォーカス位置のずれ量、X軸
の回りの傾斜角、及びY軸の回りの傾斜角を検出してい
る。即ち、照野フィールド6がフォーカス位置の検出領
域となっている。但し、照野フィールド6が露光対象の
ショット領域にかかっている期間のみに、照野フィール
ド6に露光用の照明光が照射される。主制御系20はこ
の焦点位置検出系7a,7bの計測値を用いてZチルト
ステージ10を制御し、ウエハWの表面を投影光学系の
結像面に一致させるようにする。
FIG. 6A shows the arrangement of multiple measurement points of the focus position detection systems 7a and 7b in this example.
As shown in (a), a slit image is projected on each of nine measurement points f 1 to f 9 in 3 rows × 3 columns on the slit-shaped illumination field 6 on the wafer W. Measurement points f 1 to f
9 are arranged at equal intervals in triplicate respectively parallel to the X-axis and Y-axis around the optical axis AX of the projection optical system PL. In the present example, thus the focus position detection system 7a, place the measuring point f 1 ~f 9 two-dimensionally by 7b, the measurement points f 1 ~
By approximating the shift amount of each focus position detected at f 9 using the least square method in a plane approximation, the shift amount of the focus position of the average surface of the illumination field 6 and the tilt angle around the X-axis , And the tilt angle around the Y axis is detected. That is, the illumination field 6 is a focus position detection area. However, the illumination light for exposure is applied to the illumination field 6 only during the period in which the illumination field 6 covers the shot area to be exposed. The main control system 20 controls the Z tilt stage 10 using the measurement values of the focus position detection systems 7a and 7b so that the surface of the wafer W coincides with the image plane of the projection optical system.

【0022】次に、本例の露光方法における各ショット
領域の露光順序を決定する方法について説明する。本例
では、一般的に露光装置のステージ、即ちレチクルステ
ージ3、ウエハ側のXステージ11X、及びYステージ
11Yが有するそれぞれの駆動特性を生かして、スルー
プットを低下させることなく、ウエハWの周縁部のショ
ット領域を正確に合焦させて露光するものである。この
場合、主制御系20はウエハWへの露光を行う前に各シ
ョット領域の露光順序を決定する。露光順序の決定に際
しては、先ず移動経路が最短となる露光順序を求める。
次に、この露光順序をベースとして、全部のショット領
域の露光に要する処理時間が増加しない条件のもとで露
光順序を求める。但し、処理時間が増加しない条件のも
とでは解が得られない場合は、処理時間の増加を最小に
するという制限のもとで、露光順序を変更していく。
Next, a method of determining the exposure order of each shot area in the exposure method of this example will be described. In this example, generally, the driving characteristics of the stages of the exposure apparatus, that is, the reticle stage 3, the X stage 11X on the wafer side, and the Y stage 11Y are utilized to reduce the throughput and reduce the peripheral portion of the wafer W. The exposure is performed by accurately focusing the shot area. In this case, the main control system 20 determines the exposure order of each shot area before exposing the wafer W. In determining the exposure order, first, the exposure order with the shortest movement path is obtained.
Next, based on this exposure order, the exposure order is obtained under the condition that the processing time required for exposing all the shot areas does not increase. However, when the solution cannot be obtained under the condition that the processing time does not increase, the exposure order is changed under the limitation that the increase in the processing time is minimized.

【0023】ここで、本例において、ショット領域の露
光順序を決定する際の基本的な考え方について説明す
る。図2(a)〜図2(c)は、それぞれレチクルステ
ージ3、Yステージ11Y、及びXステージ11Xの速
度と時間との関係を示し、それぞれの図において、横軸
は時間t、縦軸は速度Vを表している。なお、これらの
図2(a)〜図2(c)では、あるショット領域の露光
が終了した時点TiEを基準として、それぞれのステージ
の加減速時の加速度を一定とし、速度が時間tに対して
台形状に変化するように設定している。この場合、レチ
クルステージ3は機構上、1ショット領域の露光毎に走
査方向の反転を繰り返す必要があり、それに対応して、
ウエハ側の走査用ステージであるYステージ11Yも1
ショット領域の露光毎に走査方向が反転する。この図2
(a)において、レチクルステージ3は露光中一定の速
度VR (又は−VR )で制御される。折れ線21に示す
ように、あるショット領域の露光が時点TiEで終了する
と、同じ速度VR で整定時間td の間空走した後、時点
R1から減速を開始し、時間ta1後の時点TR2において
速度が0になると逆方向に加速を開始し、速度が−VR
になるまで加速する。更に時間ta1が経過した時点TR3
で加速が終了すると、整定時間td1(≒td )の間にY
ステージ11Yとの同期を実現して時点TjSから次のシ
ョット領域の露光に入る。この場合、ある露光が終了し
た時点TiEから次のショット領域の露光のための整定開
始時点TR3までのレチクルステージ3の駆動時間T1
次式で計算される。
Here, in this example, a basic concept for determining the exposure order of the shot areas will be described. 2A to 2C show the relationship between the speed and time of the reticle stage 3, the Y stage 11Y, and the X stage 11X, respectively, and in each of these figures, the horizontal axis represents time t and the vertical axis represents. The speed V is shown. 2 (a) to 2 (c), the acceleration at the time of acceleration / deceleration of each stage is set to be constant at a time t with reference to the time T iE at which exposure of a certain shot area is completed. On the other hand, it is set to change into a trapezoid. In this case, the reticle stage 3 is mechanically required to repeat the reversal of the scanning direction every exposure of one shot area.
The Y stage 11Y, which is the scanning stage on the wafer side, is also 1
The scanning direction is reversed each time the shot area is exposed. This figure 2
(A), the reticle stage 3 is controlled at a constant speed V R in the exposure (or -V R). As shown by the polygonal line 21, when the exposure of a certain shot area ends at the time point T iE , the vehicle runs for the settling time t d at the same speed V R , then starts deceleration from the time point T R1, and after the time t a1 . acceleration starts in the reverse direction when the speed becomes zero at time T R2, speed -V R
Accelerate until. When time t a1 has further elapsed T R3
When the acceleration is completed at, Y during the settling time t d1 (≈t d ).
After the synchronization with the stage 11Y is realized, the exposure of the next shot area starts from time T jS . In this case, the driving time T 1 of the reticle stage 3 from the time T iE at which a certain exposure ends to the settling start time T R3 for the exposure of the next shot area is calculated by the following equation.

【0024】 T1 =td +2・ta1 (1) 一方、図2(c)の折れ線23に示すように、Xステー
ジ11Xはあるショット領域の露光終了時点TiEから直
ちに次のショット領域へ移動を開始する。時点TiEから
時点TX1までの時間ta2の間、速度0から加速して最高
速度Vm2に達した後、時点TX1から時点TX2までの時間
b2の間最高速度Vm2で定速駆動され、時点TX2から減
速して時間ta2後の時点TX3に次のショット領域の助走
開始位置へと到達する。そして、Xステージ11Xの速
度がほぼ0となり、アライメントを開始した時点TX3
ら走査開始時点TjSまでの整定時間td2の間に微動を繰
り返しながら完全に静止する。この場合、ある露光が終
了した時点TiEから次のショット領域の露光のための助
走開始位置へ到達する時点TX3までのXステージ11X
の駆動時間T2 は次式で与えられる。
T 1 = t d + 2 · t a1 (1) On the other hand, as shown by the broken line 23 in FIG. 2C, the X stage 11X immediately moves from the exposure end time T iE of a shot area to the next shot area. Start moving. During the time t a2 from time T iE to time T X1, after reaching the maximum speed V m2 accelerating from zero velocity, the constant maximum speed V m2 for a time t b2 from time T X1 to time T X2 It is driven at high speed, decelerates from the time point T X2 , and reaches the approach start position of the next shot area at the time point T X3 after the time t a2 . Then, the speed of the X stage 11X becomes almost 0, and the X stage 11X completely stops while repeating fine movement during the settling time t d2 from the time T X3 when the alignment is started to the time T jS when the scanning is started. In this case, the X stage 11X from a time T iE at which a certain exposure is finished to a time T X3 at which the approaching position for exposure of the next shot area is reached.
The driving time T 2 of is given by the following equation.

【0025】 T2 =2・ta2+tb2 (2) 他方、Yステージ11Yは、露光中一定の速度VW (又
は−VW )で走査される。前述のように、Yステージ1
1Xの走査速度VW と、レチクルステージ3の走査速度
R との間には、VW =βVR の関係が成立している。
但し、βは投影光学系PLの投影倍率である。図2
(b)の折れ線22に示すように、Yステージ11Y
は、あるショット領域の露光で速度−VW の走査速度で
走査され、露光終了時点TiE後、直ちに次のショット領
域へ移動を開始するが、Xステージ11Xと異なり、次
のショット領域への移動終了後直ちにレチクルステージ
3との同期準備に入らなければならない。従って、次の
ショット領域の露光開始時点TjSまでに走査速度VW
定速駆動されている必要がある。そのため、Yステージ
11Yは、あるショット領域の露光終了時点TiEから時
点TY1までの時間ta3の間に、速度−VW から減速して
速度0になった後、方向を反転して加速し、最高速度V
m3に達する。そして、時点TY1から時点TY2までの時間
b3の間、最高速度Vm3で定速駆動された後、時点TY2
から減速が開始され、時間tc3経過した時点TY3におい
て走査速度VW に達する。そして、その走査速度VW
一定の整定時間td3で整定された後の時点TjSから次の
露光が行われる。従って、ある領域の露光が終了した時
点TiEから次の領域の露光のための整定が開始される時
点TY3までのYステージ11Yの駆動時間T3 は次式で
表される。
T 2 = 2 · t a2 + t b2 (2) On the other hand, the Y stage 11Y is scanned at a constant speed V W (or −V W ) during exposure. As mentioned above, the Y stage 1
The relationship of V W = βV R is established between the scanning speed V W of 1 × and the scanning speed V R of the reticle stage 3.
However, β is the projection magnification of the projection optical system PL. FIG.
As shown by the polygonal line 22 in (b), the Y stage 11Y
Is scanned at a scanning speed of −V W in the exposure of a certain shot area and immediately starts moving to the next shot area after the exposure end time T iE. However, unlike the X stage 11X, is moved to the next shot area. Immediately after the movement is completed, preparation for synchronization with the reticle stage 3 must be started. Therefore, it is necessary to be driven at a constant speed at the scanning speed V W by the exposure start time T jS of the next shot area. Therefore, the Y stage 11Y reverses the direction and accelerates after decelerating from the velocity -V W to 0 during the time t a3 from the exposure end time T iE of a certain shot area to the time T Y1. And the maximum speed V
reach m3 Then, during the time t b3 from the time T Y1 to the time T Y2 , after being driven at a constant speed at the maximum speed V m3 , the time T Y2.
The deceleration is started from, and the scanning speed V W is reached at the time T Y3 when the time t c3 has elapsed. Then, the next exposure is performed from the time point T jS after being settled at the scanning speed V W for a certain settling time t d3 . Therefore, the driving time T 3 of the Y stage 11Y from the time T iE at which the exposure of a certain area ends to the time T Y3 at which the settling for the exposure of the next area starts is expressed by the following equation.

【0026】 T3 =ta3+tb3+tc3 (3) 通常、投影光学系PLの投影倍率βは縮小倍率(例えば
1/4等)であり、レチクルステージ3の走査速度がY
ステージ11Yの走査速度よりかなり速くなるため、レ
チクルステージ3の反転に要する駆動時間T1 が露光装
置の処理時間を決定している。そのため、レチクルステ
ージ3、Xステージ11X、及びYステージ11Yに同
等の駆動能力があると仮定して、レチクルステージ3、
Xステージ11X、及びYステージ11Yのそれぞれの
駆動時間T1 ,T2 ,T3 の間に次の条件が成立する範
囲で、次のショット領域を選択すれば、1枚のウエハの
露光に要する処理時間に影響を与えることがない。
T 3 = t a3 + t b3 + t c3 (3) Usually, the projection magnification β of the projection optical system PL is a reduction magnification (for example, 1/4), and the scanning speed of the reticle stage 3 is Y.
Since the scanning speed of the stage 11Y is considerably higher than that of the stage 11Y, the driving time T 1 required for reversing the reticle stage 3 determines the processing time of the exposure apparatus. Therefore, assuming that the reticle stage 3, the X stage 11X, and the Y stage 11Y have equivalent driving capabilities, the reticle stage 3,
If the next shot area is selected within the range where the following conditions are satisfied during the driving times T 1 , T 2 , and T 3 of the X stage 11X and the Y stage 11Y, exposure of one wafer is required. It does not affect the processing time.

【0027】T1 ≧T2 (4a) T1 ≧T3 (4b) 以上が本例において各ショット領域の露光順序を決定す
る際の基本的な考え方である。これは、この場合の走査
型の投影露光装置における露光時間を決定するレチクル
ステージ3の動作時間に対して、ウエハW側のXステー
ジ11X及びYステージ11Yの動作時間に十分余裕が
ある点、即ち露光装置における冗長さをうまく利用する
ものである。この結果、本例ではスループットを低下さ
せることなく各ショット領域の露光順序及び走査方向を
決定し、ウエハWの周縁部の各ショット領域を正確に合
焦させてレチクルRのパターンをそれらの周縁部の各シ
ョット領域に高精度に転写することができる。以下、具
体的な数値例を挙げて説明する。
T 1 ≧ T 2 (4a) T 1 ≧ T 3 (4b) The above is the basic idea when determining the exposure order of each shot area in this example. This is because the operating time of the X stage 11X and the Y stage 11Y on the wafer W side has a sufficient margin with respect to the operating time of the reticle stage 3 which determines the exposure time in the scanning projection exposure apparatus in this case, that is, This makes good use of the redundancy in the exposure apparatus. As a result, in this example, the exposure order and the scanning direction of each shot area are determined without reducing the throughput, each shot area on the peripheral portion of the wafer W is accurately focused, and the pattern of the reticle R is formed on the peripheral portion. Can be transferred to each shot area with high precision. Hereinafter, a specific example of numerical values will be described.

【0028】この場合、レチクルステージ3、Xステー
ジ11X、及びYステージ11Yの駆動能力等として以
下の仕様を仮定する。 (イ)レチクルステージ3の最高速度及び平均加速度を
それぞれ、0.32m/sec、及び3m/sec2
する。 (ロ)Xステージ11Xの最高速度及び平均加速度をそ
れぞれ、0.25m/sec、及び3m/sec2 とす
る。
In this case, the following specifications are assumed as the driving capability of the reticle stage 3, the X stage 11X, and the Y stage 11Y. (A) The maximum velocity and the average acceleration of the reticle stage 3 are 0.32 m / sec and 3 m / sec 2 , respectively. (B) The maximum velocity and average acceleration of the X stage 11X are set to 0.25 m / sec and 3 m / sec 2 , respectively.

【0029】(ハ)Yステージ11Yの最高速度及び平
均加速度をそれぞれ、0.25m/sec、及び3m/
sec2 とする。 (ニ)同期整定時間を0.1secとする。 (ホ)投影倍率βを1/4とし、Yステージ11Y及び
レチクルステージ3の走査速度をそれぞれ、0.08m
/sec及び0.32m/secとする。
(C) The maximum velocity and average acceleration of the Y stage 11Y are 0.25 m / sec and 3 m / sec, respectively.
Set to sec 2 . (D) The synchronous settling time is 0.1 sec. (E) The projection magnification β is set to 1/4, and the scanning speeds of the Y stage 11Y and the reticle stage 3 are each 0.08 m.
/ Sec and 0.32 m / sec.

【0030】(へ)各ショット領域は、スクライブライ
ン領域を含めてX方向に27mm、Y方向に35mmの
サイズを有する長方形の領域とする。 以上の数値例の場合、(1)式から計算されるレチクル
ステージ3の折り返し(反転)に要する駆動時間T1
0.314secとなる。また、Xステージ11X,Y
ステージ11Yが次のショット領域の露光のための移動
に要する駆動時間T2 ,T3 は、(2)式及び(3)式
から次のようになる。
(F) Each shot area is a rectangular area having a size of 27 mm in the X direction and 35 mm in the Y direction including the scribe line area. In the case of the above numerical example, the driving time T 1 required for folding (reversing) of the reticle stage 3 calculated from the equation (1) is 0.314 sec. Also, the X stage 11X, Y
The driving times T 2 and T 3 required for the stage 11Y to move for exposure of the next shot area are as follows from the expressions (2) and (3).

【0031】先ず、隣りのショット領域(Xステージ1
1Xの場合はX方向に隣接するショット領域、Yステー
ジ11Yの場合はY方向に隣接するショット領域)への
移動時間は、Xステージ11Xの場合は0.191se
c、Yステージ11Yの場合は0.246secとな
る。また、隣りのショット領域を飛び越えた次のショッ
ト領域への移動時間は、Xステージ11Xの場合は0.
299sec、Yステージ11Yの場合は0.386s
ecとなる。
First, the adjacent shot area (X stage 1
In the case of 1X, the movement time to the shot area adjacent to the X direction and to the shot area adjacent to the Y direction in the case of Y stage 11Y) is 0.191 sec in the case of X stage 11X.
In the case of c and Y stage 11Y, it is 0.246 sec. In the case of the X stage 11X, the movement time to the next shot area that has jumped over the adjacent shot area is 0.
299sec, 0.386s for Y stage 11Y
ec.

【0032】以上の計算値から分かるように、レチクル
ステージ3があるショット領域の露光の終了後、折り返
して次のショット領域の露光のための助走開始位置に達
するまでに、Xステージ11Xは隣りのショット領域を
飛び越えた次のショット領域までの移動が可能となる。
また、Yステージ11Yは隣りのショット領域への移動
を完了できることになる。従って本例では、X方向には
直前に露光されたショット領域に対して2つ目のショッ
ト領域まで、Y方向には直前に露光されたショット領域
に隣接するショット領域までの範囲で露光順序を変更で
きることになる。
As can be seen from the above calculated values, after the reticle stage 3 has finished the exposure of a certain shot area, the reticle stage 3 turns back and reaches the run-up start position for the exposure of the next shot area. It is possible to move to the next shot area that jumps over the shot area.
Further, the Y stage 11Y can complete the movement to the adjacent shot area. Therefore, in this example, in the X direction, the exposure order is within a range up to the second shot area with respect to the shot area exposed immediately before, and up to the shot area adjacent to the shot area exposed immediately before in the Y direction. It can be changed.

【0033】次に、本例における各ショット領域の露光
順序の決定方法につき説明する。この場合の各ステージ
の速度、加速度及びウエハWの各ショット領域のサイズ
等の条件は上記の数値例に基づく。前述のように、先ず
ウエハWの移動経路が最も短くなる順序を求める。図3
は、単にウエハWの移動経路が最短となるように定めた
露光順序の一例を示し、この図3において、実線の矢印
A1〜A32はそれぞれウエハWの走査経路を示し、そ
の矢印の起点は矢印A1の起点E1で示すように、スリ
ット状の照野フィールド6に対するウエハWの走査露光
の助走の開始点を示している。また、点線の曲線は曲線
PAに示すように、Xステージ11X及びYステージ1
1Yのステッピング駆動によるウエハWの移動経路を示
している。
Next, a method of determining the exposure order of each shot area in this example will be described. In this case, the conditions such as the speed and acceleration of each stage and the size of each shot area of the wafer W are based on the above numerical examples. As described above, first, the order in which the movement path of the wafer W is the shortest is obtained. FIG.
Shows an example of an exposure order that is determined so that the movement path of the wafer W is the shortest. In FIG. 3, solid arrows A1 to A32 indicate the scanning paths of the wafer W, and the starting point of the arrow is the arrow. As indicated by the starting point E1 of A1, the starting point of the run-up of the scanning exposure of the wafer W with respect to the slit-shaped illumination field 6 is shown. Also, the dotted curve is as shown by the curve PA, as shown in the X stage 11X and the Y stage 1.
The movement path of the wafer W by the stepping drive of 1Y is shown.

【0034】なお、実際には固定しているスリット状の
照野フィールド6に対してウエハWが移動するが、図3
及び図4ではウエハWが静止しており、その上を照野フ
ィールド6が相対的に移動するものとして走査経路及び
移動経路を表している。また、露光照明系LE中の可動
シャッターの作用によって、照野フィールド6には照野
フィールド6がショット領域中を走査している期間中の
み照明光が照射される。露光は、ウエハWの−X方向及
びY方向の端部の1列目のショット領域S1,1から開始
される。この場合、ショット領域S1,1 の下部のショッ
ト領域S2,2 のY方向の端部に照野フィールド6が位置
する状態をウエハWの助走開始点として、矢印A1で示
す走査経路に沿って走査露光が行われる。ショット領域
1,1 の走査終了後、点線PAで示す移動経路に沿って
ウエハWは次の助走開始点まで移動する。この場合、次
の助走開始点は次に露光されるショット領域S1,2 のY
方向の外側に照野フィールド6が位置する状態となり、
ショット領域の外側から内側に向けて照野フィールド6
の走査が行われる。但し、実際にはウエハWは内側から
外側に向けて走査される。1列目の右端部のショット領
域S1,4 まで同様の動作で露光が行われた後、ショット
領域S1,4 からショット領域S1,4 の右下方の2列目の
ショット領域S2,6 に移動し、ショット領域S2,6 から
−X方向の端部のショット領域S2,1 に向けて同様な動
作で露光が行われる。同様にX方向に並んだ3〜6列目
のショット領域に対しても同様な動作で露光が行われ、
32個のショット領域S1,1 〜S6,4 に対して矢印A
1,A2,A3,…,A31,A32に示す順序及び走
査方向で露光が行われる。
Although the wafer W actually moves with respect to the fixed slit-shaped illumination field 6 as shown in FIG.
Further, in FIG. 4, the wafer W is stationary, and the scanning field and the moving path are shown as the illumination field 6 relatively moving on the wafer W. Further, due to the action of the movable shutter in the exposure illumination system LE, the illumination field 6 is irradiated with the illumination light only while the illumination field 6 scans the shot area. The exposure starts from the shot region S 1,1 in the first row at the end of the wafer W in the −X direction and the Y direction. In this case, the state in which the illumination field 6 is located at the end of the shot area S 2,2 below the shot area S 1,1 in the Y direction is used as the approach start point of the wafer W and along the scanning path indicated by the arrow A1. Scanning exposure is performed. After the scanning of the shot area S 1,1 is completed, the wafer W moves to the next approach start point along the movement path indicated by the dotted line PA. In this case, the next run-up start point is Y of the shot area S 1,2 to be exposed next.
Teruno field 6 is located outside the direction,
Teruno field 6 from the outside to the inside of the shot area
Is performed. However, in reality, the wafer W is scanned from the inside to the outside. After exposure is performed in the same operation until the shot area S l, 4 at the right end of the first column, the second column of the shot area right below the shot area S l, 4 from the shot area S l, 4 S 2 , 6 and the exposure is performed by the same operation from the shot area S 2,6 toward the shot area S 2,1 at the end portion in the −X direction. Similarly, the exposure is performed by the same operation for the shot areas in the 3rd to 6th rows arranged in the X direction.
Arrow A for 32 shot areas S 1,1 to S 6,4
Exposure is performed in the order and the scanning direction indicated by 1, A2, A3, ..., A31, A32.

【0035】しかしながら、この場合、ウエハWの走査
方向(Y方向)の周縁部に位置するショット領域
1,2 ,S1,4 ,S2,1 ,S5,1 ,S6,2 ,S6,4 はシ
ョット領域外に助走開始点があり、これらのショット領
域については、特に走査露光の始めの期間でフォーカス
位置の検出が正確にできない。即ち、図6(b)に示す
ように、ウエハWの走査方向の周縁部に位置して照野フ
ィールド6に対して外周方向に走査されるショット領域
では、照野フィールド(フォーカス位置の検出領域)6
で検出されるフォーカス位置の値が階段状に急激に変化
する。そのため、ステージによるウエハWのフォーカス
位置の補正動作が完全に追従できずに、フォーカス位置
の誤差量が残存することになる。
However, in this case, the shot areas S 1,2 , S 1,4 , S 2,1 , S 5,1 , S 6,2 , located at the peripheral portion of the wafer W in the scanning direction (Y direction), In S6 and S4, there is an approach start point outside the shot area, and for these shot areas, the focus position cannot be accurately detected especially in the beginning period of the scanning exposure. That is, as shown in FIG. 6B, in the shot area located on the peripheral portion of the wafer W in the scanning direction and scanned in the outer peripheral direction with respect to the illumination field 6, the illumination field (focus position detection area) is detected. ) 6
The value of the focus position detected in step abruptly changes stepwise. Therefore, the correction operation of the focus position of the wafer W by the stage cannot be completely followed, and the error amount of the focus position remains.

【0036】そこで、以上のウエハWの移動経路が最短
となる露光順序をもとに、ウエハWの走査方向の周縁部
のショット領域についてもフォーカス位置が正確に検出
されるように各ショット領域の露光の順序を変更する。
この場合、前述のように、レチクルステージ3が次のシ
ョット領域の助走開始位置に移動するまでに、非走査方
向への移動を行うXステージ11Xは隣りのショット領
域を跳び越えた次のショット領域まで移動することがで
き、走査方向への移動を行うYステージ11Yは隣りの
ショット領域まで移動できることが前提となる。従っ
て、X方向には2つ隣りのショット領域まで、Y方向に
は1つ隣りのショット領域まで露光順序を入れ替える自
由度が与えられるが、本例ではX方向及びY方向に1つ
隣りのショット領域まで露光順序を入れ換える自由度を
与えて露光順序を再構成する。例えばウエハWの下部中
央近傍のショット領域S5,4 からは次の露光ショット領
域として周囲の8個のショット領域S4,3 〜S4,5 ,S
5,3 ,S5,5 ,S6,2 〜S6, 4 から最適なショット領域
を選択することができる。
Therefore, based on the above-described exposure sequence in which the movement path of the wafer W is the shortest, the focus position of each shot area is accurately detected even in the shot area at the peripheral portion of the wafer W in the scanning direction. Change the exposure order.
In this case, as described above, the X stage 11X, which moves in the non-scanning direction before the reticle stage 3 moves to the approach start position of the next shot area, has the next shot area that jumps over the adjacent shot area. It is premised that the Y stage 11Y that can move to the adjacent shot area can move to the adjacent shot area. Therefore, the degree of freedom for changing the exposure order is given up to two adjacent shot areas in the X direction and up to one adjacent shot area in the Y direction. The exposure order is reconfigured by giving the degree of freedom to change the exposure order up to the region. For example, from the shot area S 5,4 near the center of the lower part of the wafer W, the eight shot areas S 4,3 to S 4,5 , S around the next exposure shot area are provided.
5,3, S 5,5, it is possible to select an optimum shot area from the S 6,2 ~S 6, 4.

【0037】図4は、再構成された各ショット領域の露
光順序を示し、この図4において、図3と同様に、実線
の矢印B1〜B32はウエハWの走査経路を示し、その
矢印の起点は、矢印B1の起点F1に示すように、スリ
ット状の照野フィールド6に対するウエハWの走査露光
の助走の開始点を示している。また、点線の曲線は曲線
PBに示すように、Xステージ11X及びYステージ1
1Yのステッピング駆動に伴うウエハWの移動経路を示
している。図4でも、静止しているウエハW上を照野フ
ィールド6が移動するように表しているが、実際には照
野フィールド6に対してウエハWが移動する。露光は、
図3の場合と同様に、ウエハWの1列目のショット領域
1,1 から開始される。この場合、ショット領域S1,1
の下部のショット領域S2,2 のY方向の端部に照野フィ
ールド6が位置する状態をウエハWの助走開始点とし
て、矢印B1で示す走査経路に沿って走査露光が行われ
る。走査露光の間は、図1の焦点位置検出系7a,7b
の検出結果に基づいて、Zチルトステージ10を駆動す
ることによりオートフォーカス及びオートレベリングが
行われている。ショット領域S1,1 の走査終了後、点線
PBで示す移動経路に沿ってウエハWは次のショット領
域の助走開始点まで移動する。
FIG. 4 shows the exposure sequence of each reconstructed shot area. In FIG. 4, solid line arrows B1 to B32 show the scanning path of the wafer W, and the starting point of the arrow, as in FIG. Indicates the starting point of the run-up of the scanning exposure of the wafer W with respect to the slit-shaped illumination field 6 as indicated by the starting point F1 of the arrow B1. In addition, the dotted curve is the X stage 11X and the Y stage 1 as shown by the curve PB.
The movement path of the wafer W accompanying the stepping drive of 1Y is shown. In FIG. 4 as well, although the illumination field 6 is shown moving on the stationary wafer W, the wafer W actually moves with respect to the illumination field 6. Exposure is
Similar to the case of FIG. 3, the shot area S 1,1 on the first row of the wafer W is started. In this case, the shot area S 1,1
Scan exposure is performed along the scanning path indicated by arrow B1 with the state where the illumination field 6 is located at the end of the lower shot area S 2,2 in the Y direction as the starting point for the wafer W. During scanning exposure, the focus position detection systems 7a and 7b shown in FIG.
By driving the Z tilt stage 10 based on the detection result of, the auto focus and the auto leveling are performed. After the scanning of the shot area S 1,1 is completed, the wafer W moves to the approach start point of the next shot area along the movement path indicated by the dotted line PB.

【0038】この場合、次のショット領域は図3の場合
と異なり、ショット領域S1,1 の真下の2列目のショッ
ト領域S2,2 に順序が変更される。即ち、ショット領域
1, 1 の露光が終了後、Yステージ11Yを反転し、シ
ョット領域S1,1 の下端部を助走区間としてショット領
域S2,2 を走査露光する。次に、Yステージ11Yを反
転させると同時にXステージ11Xをステッピング駆動
して点線PCで示す移動経路に沿ってウエハWを移動
し、2列目のショット領域S2,2 の右隣りのショット領
域S2,3 の上端部を走査開始点として、1列目のショッ
ト領域S1,1 の右隣りのショット領域S1,2 を露光す
る。1列目の右端部のショット領域S1,4 まで同様の動
作で露光が行われた後、ショット領域S1,4 からショッ
ト領域S1,4の真下の2列目のショット領域S2,5 を露
光する。次に、3列目の右端部のショット領域S3,6
上端部を助走の開始点として2列目の右端部のショット
領域S 2,6 を露光する。同様に3〜6列めのショット領
域に対しても同様な走査が行われ、32個のショット領
域S1,1 〜S6,4 に対して矢印B1,B2,B3,…,
B31,B32に示す順序及び走査方向で露光が行われ
る。
In this case, the next shot area is the case of FIG.
Unlike shot area S1,1In the second row underneath
Area S2,2The order is changed to. That is, the shot area
S1, 1After the exposure of the
Shot area S1,1Shot area with the lower end of the
Area S2,2Is exposed by scanning. Next, reverse the Y stage 11Y.
Rotate the X stage 11X at the same time
And move the wafer W along the movement path indicated by the dotted line PC.
The shot area S in the second row2,2Right next to the shot area
Area S2,3The scanning start point is the upper end of the
Area S1,1Right next to shot area S1,2Expose
You. Shot area S at the right end of the first row1,4Up to similar movements
After the exposure is performed, the shot area S1,4From
Area S1,4Shot area S in the second column directly below2,5Dew
Glow. Next, the shot area S at the right end of the third row3,6of
Shot at the right end of the second row with the upper end as the starting point
Area S 2,6To expose. Similarly, shot area in the 3rd to 6th rows
Similar scanning is performed on the area, and 32 shot areas
Area S1,1~ S6,4Against arrows B1, B2, B3, ...
Exposure is performed in the order and scanning direction shown in B31 and B32.
You.

【0039】この露光順序及び走査方向を選択すること
により、図3でウエハWの外周部から内側に向けて相対
的に照野フィールド6の走査が行われたショット領域S
1,2,S1,4 ,S2,1 ,S5,1 ,S6,2 ,S6,4 につい
ても、ウエハWの内側から外周部に向けて走査方向が変
えられ、走査方向の周縁部の全てのショット領域におい
て照野フィールド6が相対的にウエハWの内側から外周
部方向へ走査露光されるので、それらの周縁部のショッ
ト領域についても、周縁部以外のショット領域と同等の
精密なフォーカス位置に基づいて合焦された状態で露光
が行われる。しかも、図3の最短経路による露光順で露
光する場合の処理時間と同じ時間内に全てのショット領
域の露光が終了する。
By selecting the exposure order and scanning direction, the shot area S in which the illumination field 6 is relatively scanned from the outer peripheral portion of the wafer W toward the inner side in FIG.
With respect to 1,2 , S 1,4 , S 2,1 , S 5,1 , S 6,2 and S 6,4 , the scanning direction is changed from the inner side of the wafer W toward the outer peripheral portion, Since the illumination field 6 is relatively scanned and exposed from the inner side of the wafer W toward the outer peripheral portion in all the shot areas in the peripheral portion, the shot areas in those peripheral portions are also equivalent to the shot areas other than the peripheral portion. Exposure is performed in a focused state based on a precise focus position. In addition, exposure of all shot areas is completed within the same processing time as when processing is performed in the order of exposure by the shortest path in FIG.

【0040】なお、処理時間を増大させない露光順が決
定できない場合においては、例えば上記の数値例におい
て、Yステージ11Yに2つ隣りのショット領域まで移
動する自由度を与えれば、処理時間の増大を最小限に抑
制して所望の露光順序が得られる場合も生ずる。このよ
うに、最初の条件で解が得られない場合は、条件をゆる
めながら同様に探索を行っていく。
If the exposure order that does not increase the processing time cannot be determined, for example, in the above numerical example, if the Y stage 11Y is given a degree of freedom to move to the next two shot areas, the processing time will be increased. There are also cases where the desired exposure sequence is obtained with minimal suppression. In this way, when the solution cannot be obtained under the first condition, the search is similarly performed while loosening the condition.

【0041】このように、本発明は上述の実施の形態に
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。
As described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の露光方法によれば、基板の周縁
部のショット領域でも正確に合焦を行いつつ露光を行う
ことができるため、マスク上のパターンが基板上の全部
のショット領域に高精度に転写され、その基板から切り
出される素子の歩留りが向上する。この場合、基板上の
全てのショット領域を最短経路の露光順で露光したのと
ほぼ同一の処理時間で基板全体への露光を行うことが可
能となるので、最短経路の露光順で露光した場合に比較
しても、スループット(生産性)が殆ど低下しないとい
う利点がある。
According to the exposure method of the present invention, since it is possible to perform the exposure while accurately focusing even in the shot area at the peripheral portion of the substrate, the pattern on the mask covers the entire shot area on the substrate. The yield of devices transferred with high precision and cut out from the substrate is improved. In this case, it is possible to expose the entire substrate in almost the same processing time as when exposing all shot areas on the substrate in the exposure order of the shortest path. There is an advantage in that the throughput (productivity) is hardly reduced even when compared to.

【0043】また、基板上の全ショット領域を順次露光
するときの基板の非走査方向への移動量が最小となるよ
うにその露光順序を設定する場合には、非走査方向へ基
板を移動する時間が短くなり、全体の露光時間が短縮さ
れる利点がある。また、露光順序が、当該ショット領域
に隣接する8個のショット領域から次に露光されるショ
ット領域を選択することによって設定する場合には、露
光順序の選択が容易であり、露光時間も殆ど変わらない
利点がある。
When the exposure order is set so that the amount of movement of the substrate in the non-scanning direction when sequentially exposing all shot areas on the substrate is set, the substrate is moved in the non-scanning direction. There is an advantage that the time is shortened and the total exposure time is shortened. Further, when the exposure order is set by selecting the shot area to be exposed next from the eight shot areas adjacent to the shot area, the selection of the exposure order is easy and the exposure time is almost the same. There are no advantages.

【0044】また、露光順序を、マスクの非露光走査な
しに設定する場合には、全体の露光時間が短縮され、ス
ループットが向上する利点がある。
Further, when the exposure order is set without the non-exposure scanning of the mask, there is an advantage that the whole exposure time is shortened and the throughput is improved.

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

【図1】本発明の実施の形態の一例で使用される投影露
光装置の全体を示す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an entire projection exposure apparatus used in an example of an embodiment of the present invention.

【図2】(a)はレチクルステージの速度変化を示す
図、(b)はウエハ側のYステージの速度変化を示す
図、(c)はウエハ側のXステージの速度変化を示す図
である。
2A is a diagram showing a velocity change of a reticle stage, FIG. 2B is a diagram showing a velocity change of a Y stage on a wafer side, and FIG. 2C is a diagram showing a velocity change of an X stage on a wafer side. .

【図3】単にウエハを最短経路で走査する条件の下で決
定した各ショット領域の露光順序の一例を示す平面図で
ある。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the exposure order of each shot area determined under the condition of simply scanning the wafer along the shortest path.

【図4】本発明の実施の形態の一例で最終的に得られる
各ショット領域の露光順序を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing an exposure order of each shot area finally obtained in the example of the embodiment of the present invention.

【図5】図1の投影露光装置に使用される焦点位置検出
系の動作の説明に供する図である。
5 is a diagram for explaining the operation of a focus position detection system used in the projection exposure apparatus of FIG.

【図6】(a)は図1の投影露光装置に使用される焦点
位置検出系の計測点のウエハ上での配置を示す図、
(b)はウエハを内側から外周部に向けて走査する場合
を示す概念図である。
6A is a diagram showing an arrangement on a wafer of measurement points of a focus position detection system used in the projection exposure apparatus of FIG.
(B) is a conceptual diagram showing a case where the wafer is scanned from the inner side toward the outer peripheral portion.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル W ウエハ PL 投影光学系 3 レチクルステージ 5 移動鏡(レチクル用) 6 ウエハ上の照野フィールド 7a 送光光学系(焦点位置検出系) 7b 受光光学系(焦点位置検出系) 10 Zチルトステージ 11X Xステージ 11Y Yステージ 12 移動鏡(ウエハステージ用) 13 レチクル干渉計 15 ウエハ干渉計 20 主制御系 R reticle W Wafer PL Projection optical system 3 Reticle stage 5 Moving mirror (for reticle) 6 Illumination field on wafer 7a Light transmitting optical system (focus position detection system) 7b Light receiving optical system (focus position detection system) 10 Z tilt stage 11X X stage 11Y Y stage 12 Moving mirror (for wafer stage) 13 Reticle interferometer 15 Wafer interferometer 20 Main control system

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 転写用パターンの形成されたマスクを交
互に逆方向に走査するのに同期して、感光性の基板を走
査することにより、前記基板上の複数のショット領域を
前記転写パターンの像で順次露光する露光方法におい
て、 前記基板の周縁部の全てのショット領域の露光時の走査
が前記基板の内側から外側へ行われるように、前記マス
クの反転時間内に前記基板が移動可能な距離に基づいて
前記複数のショット領域の露光順序を設定することを特
徴とする露光方法。
1. A photosensitive substrate is scanned in synchronism with alternating scanning of a mask on which a transfer pattern is formed in the opposite direction, so that a plurality of shot areas on the substrate are transferred to the transfer pattern. In the exposure method of sequentially exposing with an image, the substrate can be moved within the reversal time of the mask so that the scanning at the time of exposure of all shot areas of the peripheral portion of the substrate is performed from the inside of the substrate to the outside. An exposure method, wherein an exposure order of the plurality of shot areas is set based on a distance.
【請求項2】 請求項1記載の露光方法であって、 前記基板上の全てのショット領域を順次露光するときの
前記基板の非走査方向への移動量が最小となるように前
記露光順序を設定されることを特徴とする露光方法。
2. The exposure method according to claim 1, wherein the exposure order is set so that a movement amount of the substrate in the non-scanning direction is minimized when sequentially exposing all shot areas on the substrate. An exposure method characterized by being set.
【請求項3】 請求項1、又は2記載の露光方法であっ
て、 前記露光順序は、当該ショット領域に隣接する8個のシ
ョット領域から次に露光されるショット領域を選択する
ことによって設定されることを特徴とする露光方法。
3. The exposure method according to claim 1 or 2, wherein the exposure order is set by selecting a shot area to be exposed next from eight shot areas adjacent to the shot area. An exposure method comprising:
【請求項4】 請求項1、2、又は3記載の露光方法で
あって、 前記露光順序は、前記マスクの非露光走査なしに設定さ
れることを特徴とする露光方法。
4. The exposure method according to claim 1, 2, or 3, wherein the exposure order is set without non-exposure scanning of the mask.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100585108B1 (en) * 2003-11-14 2006-06-01 삼성전자주식회사 Method for exposing wafer using scan type exposure apparatus
JP2020052075A (en) * 2018-09-21 2020-04-02 株式会社Screenホールディングス Drawing device and drawing method

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