JPH09115820A - Scanning projection aligner and aligning method - Google Patents

Scanning projection aligner and aligning method

Info

Publication number
JPH09115820A
JPH09115820A JP7292091A JP29209195A JPH09115820A JP H09115820 A JPH09115820 A JP H09115820A JP 7292091 A JP7292091 A JP 7292091A JP 29209195 A JP29209195 A JP 29209195A JP H09115820 A JPH09115820 A JP H09115820A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scanning
image
mask
mark
optical system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7292091A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Taniguchi
哲夫 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP7292091A priority Critical patent/JPH09115820A/en
Priority to US08/691,377 priority patent/US5841520A/en
Priority to KR1019960033727A priority patent/KR970012020A/en
Publication of JPH09115820A publication Critical patent/JPH09115820A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

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 predict the focus characteristics of projection optical system or the focus state of mask pattern image accurately by operating the focus state of mark pattern image, obtained through synchronous scanning, from the synchronism error between a mark pattern corresponding to each position in scanning direction, a photosensitive substrate and a mask. SOLUTION: While moving a reticle stage RST and a wafer stage WST mounting a wafer W, the synchronism error of moving speed between both stages, i.e., the positional error between the measured position and design position of each stage, is detected by means of a stage controller 13. Based on the synchronism error and the shift of focus position of mark image or the variation of focus characteristics, a focus characteristics operating unit 14 corrects the output waveform of mark image obtained at each position of illuminating area thus determining the shift of focus position at the time of scanning exposure based on the focus position of a reticle R obtained as the central position of waveform. Dynamic characteristics of projection optical system PL are then predicted based on the focus position of each mark of the reticle R.

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、回路パターンが形
成されたマスクを照明しながらマスク上の照明領域に対
してマスクと感光性の基板とを同期して走査することに
よってその回路パターンを逐次感光性基板上に露光する
走査型露光装置に関し、さらに詳細には、実際の露光の
前に、マスクと基板との同期走査により形成されるであ
ろうマスクのパターン像の結像状態を予測できる走査型
露光装置及び露光方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention sequentially scans a circuit pattern by illuminating the mask on which the circuit pattern is formed and scanning the mask and a photosensitive substrate in synchronization with an illuminated area on the mask. More specifically, the present invention relates to a scanning exposure apparatus that exposes a photosensitive substrate, and more specifically, predicts the image formation state of a pattern image of a mask that will be formed by synchronous scanning of the mask and the substrate before actual exposure. The present invention relates to a scanning type exposure apparatus and an exposure method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より半導体集積回路や液晶基板の回
路パターンをフォトリソグラフィー技術により半導体ウ
エハ上に形成するための装置として投影露光装置が使用
されている。かかる投影露光装置は、照明系により均一
にされた照明光をレチクル(マスク)に照射してレチク
ルパターン像を投影光学系を介して感光性基板上に結像
する。この種の装置は、微細な回路パターンを形成する
ために、高精度な結像特性が要求され、さらに、基板上
の同一領域に複数のパターンを重ね合わせて露光するた
めに、露光処理しようとする層と前回露光処理した層と
の間で高い重ね合わせ精度が要求される。このため、重
ね合わせ露光を実行する前に、投影光学系による結像特
性を予め評価しておき、適正な結像特性が得られるよう
に投影光学系のレンズエレメントを光軸方向に相対移動
したり、レチクルと投影光学系の主点との間隔を変更す
る等の補正が行われてきた。投影光学系による結像特性
を予め評価する方法として、実際の露光に先立ち、複数
のマークが描かれたテストレチクルのパターンを用いて
ウエハ上のフォトレジストを露光し、現像されたテスト
パターン像からのマーク座標とレチクル上のマーク座標
とを比較する方法が従来より行われていた。しかしなが
ら、かかる評価法は、予備的な露光及び現像工程を必要
とするために時間と労力を要し、像を測定するための特
別な装置も必要となるという欠点があった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a projection exposure apparatus has been used as an apparatus for forming a circuit pattern of a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal substrate on a semiconductor wafer by a photolithography technique. Such a projection exposure apparatus irradiates a reticle (mask) with illumination light made uniform by an illumination system to form a reticle pattern image on a photosensitive substrate via a projection optical system. This type of apparatus requires high-precision image forming characteristics to form a fine circuit pattern, and further, to expose a plurality of patterns in the same area on the substrate in an overlapping manner, an exposure process is performed. A high overlay accuracy is required between the layer to be exposed and the layer subjected to the previous exposure processing. For this reason, the image forming characteristics of the projection optical system are evaluated in advance before performing the overlay exposure, and the lens elements of the projection optical system are moved relative to each other in the optical axis direction so as to obtain appropriate image forming characteristics. Corrections such as changing the distance between the reticle and the principal point of the projection optical system have been made. As a method of pre-evaluating the imaging characteristics of the projection optical system, prior to the actual exposure, the photoresist on the wafer is exposed using the pattern of the test reticle with multiple marks, and the developed test pattern image is used. Conventionally, a method of comparing the mark coordinates of the mark and the mark coordinates on the reticle has been performed. However, such an evaluation method is disadvantageous in that it requires time and labor because it requires preliminary exposure and development steps, and also requires a special device for measuring an image.

【0003】本出願人は、特開昭59−94032号に
おいて、感光基板が載置されるステージ上に光電センサ
を設けて、センサ出力から投影光学系を介して形成され
るレチクルのテストパターンの位置情報を直接観察する
方法を開示した。この方法によれば、装置の初期調整だ
けではなく、装置の経時変化や大気圧、温度等の外部環
境の変化、結像光学系による照明光の吸収特性の変化、
あるいはレチクルの照明条件(立体角等)等の装置条件
の変化等で発生する結像特性の変化を簡単に観察するこ
とができ、観察結果に基づいて結像特性を補正すること
もできる。近年の投影露光装置には、この方法を実行す
るための投影光学系の結像特性測定機構が装備されてい
る。図7に、かかる投影光学系の結像特性測定機構及び
観測結果の一例を示す。図7(a) は、投影光学系PLを
介してレチクルR上のマークパターン(テストパター
ン)を感光基板であるウエハW上に露光する投影露光装
置の概略構造を示す。同図に示したように、ウエハW
は、ウエハステージWSTのウエハホルダ5上に載置さ
れ、ウエハステージWST面上には、ウエハホルダ5と
異なるX方向位置であって且つウエハWの表面と同じ高
さとなるように基準板201が配置されている。投影光
学系PLの結像特性を測定するときには、ウエハステー
ジWSTを、投影光学系PLの真下に基準板201が位
置するように移動し、レチクルRを照明光ILで照明し
てそのマークパターン像を基準板201上に結像させ
る。基準板201には照明光ILが透過するスリット2
02が一つあるいは複数形成されている。基準板201
の下方にはスリット202を透過した光を受光する光電
センサ203が設置されている。ウエハステージWST
を水平方向(X方向)に移動することによって、レチク
ルR上のマークパターン204の像を光電センサ203
で受光することができる。図7(b) は、レチクルRの上
方から見た、レチクルRのマークパターン204と基準
板201上の一つのスリット202の位置関係を概念的
に示した図であり、レチクルRのマークパターン204
が一つのスリット202に対して矢印方向に相対的に移
動する様子を示す。また、図7(c) に、前記移動方向
(X方向)に対する光電センサ203の出力、すなわ
ち、スリット202を透過したマークパターン204の
像を示す。この出力波形より投影光学系PLの種々の結
像特性を求めることができる。例えば、信号波形を適当
なスライスレベルでスライスして得られた線幅aを基準
線幅(設計値)と比較することにより像のコントラスト
を求めることができる。像のコントラストはピークbの
大きさから所定の演算により求めてもよい。また、基準
板201を投影光学系PLの光軸AX方向に移動しつつ
コントラストを求め、最良のコントラストが得られる位
置より焦点位置や像面湾曲等を求めることもできる。さ
らに、マークパターン204の方向を変えて測定すれば
非点収差を求めることもできる。また、光電センサ20
3によりマークパターン204の像を検出しながらウエ
ハステージWSTの座標を記録することにより、マーク
パターンの中心位置cをウエハステージ座標系で求め、
これより、ディストーション等の像の歪みを求めること
もできる。
The applicant of the present invention, in Japanese Patent Laid-Open No. 59-94032, provides a photoelectric sensor on a stage on which a photosensitive substrate is placed, and a test pattern of a reticle formed from a sensor output through a projection optical system. A method for directly observing position information has been disclosed. According to this method, not only the initial adjustment of the device, but also changes over time of the device, changes in the external environment such as atmospheric pressure and temperature, changes in the absorption characteristics of the illumination light by the imaging optical system,
Alternatively, it is possible to easily observe a change in the image forming characteristic caused by a change in the device condition such as the reticle illumination condition (solid angle, etc.), and it is also possible to correct the image forming characteristic based on the observation result. Recent projection exposure apparatuses are equipped with an image forming characteristic measuring mechanism of a projection optical system for performing this method. FIG. 7 shows an example of an imaging characteristic measuring mechanism of the projection optical system and an observation result. FIG. 7A shows a schematic structure of a projection exposure apparatus that exposes a mark pattern (test pattern) on the reticle R onto the wafer W, which is a photosensitive substrate, via the projection optical system PL. As shown in FIG.
Is placed on the wafer holder 5 of the wafer stage WST, and the reference plate 201 is arranged on the surface of the wafer stage WST at a position different from the wafer holder 5 in the X direction and at the same height as the surface of the wafer W. ing. When measuring the imaging characteristics of the projection optical system PL, the wafer stage WST is moved so that the reference plate 201 is located directly below the projection optical system PL, and the reticle R is illuminated with the illumination light IL to form the mark pattern image. Is imaged on the reference plate 201. The reference plate 201 has a slit 2 through which the illumination light IL passes.
One or a plurality of 02 are formed. Reference plate 201
A photoelectric sensor 203 that receives the light transmitted through the slit 202 is installed below the. Wafer stage WST
By moving the image in the horizontal direction (X direction), the image of the mark pattern 204 on the reticle R is transferred to the photoelectric sensor 203.
Can be received. FIG. 7B is a diagram conceptually showing the positional relationship between the mark pattern 204 of the reticle R and one slit 202 on the reference plate 201 when viewed from above the reticle R. The mark pattern 204 of the reticle R is shown in FIG.
Shows a movement relative to one slit 202 in the direction of the arrow. Further, FIG. 7C shows an output of the photoelectric sensor 203 in the moving direction (X direction), that is, an image of the mark pattern 204 transmitted through the slit 202. Various image forming characteristics of the projection optical system PL can be obtained from this output waveform. For example, the image contrast can be obtained by comparing the line width a obtained by slicing the signal waveform at an appropriate slice level with the reference line width (design value). The contrast of the image may be obtained by a predetermined calculation from the size of the peak b. It is also possible to obtain the contrast while moving the reference plate 201 in the optical axis AX direction of the projection optical system PL, and obtain the focus position, the field curvature, etc. from the position where the best contrast is obtained. Further, astigmatism can be obtained by changing the direction of the mark pattern 204 and performing measurement. In addition, the photoelectric sensor 20
By recording the coordinates of the wafer stage WST while detecting the image of the mark pattern 204 by 3, the center position c of the mark pattern is obtained in the wafer stage coordinate system,
From this, image distortion such as distortion can also be obtained.

【0004】図7(a) に示した投影露光装置には、投影
光学系PLに隣接して、ウエハW上に形成された重ね合
わせ露光用の位置合わせマーク(アライメントマーク)
を読み取る位置合わせセンサ(アライメントセンサ)2
05が設けられている。センサ205は、位置合わせマ
ークを照明し、位置合わせマークからの反射光や回折光
を受光することによってマーク位置を検出する。この
際、センサとして撮像素子を用いてマーク像を2次元的
な像として取り込むことも可能である。同じウエハW上
に異なるレチクルパターンを重ね合わせて露光する際
に、投影光学系PLあるいはレチクルRの特定パターン
の像とアライメントセンサ205との検出位置との位置
関係が変動するとウエハW上で露光位置の重ね合わせ誤
差が生じる。投影光学系PLとアライメントセンサの検
出位置との距離dあるいはレチクルRの特定パターンの
像とアライメントセンサの検出位置との距離は、ベース
ラインと呼ばれており、重ね合わせ露光が行われる際の
基準値となる。この距離(ベースライン)は装置の温度
変化等により変動し易いため、定期的に測定して常に設
定した値を維持する必要がある。このため、重合わせ露
光に先立って、レチクルRのマークパターン像の位置を
光電センサ203で測定した後、ウエハステージWST
を移動し、センサ205でスリット202を直接測定す
るか、もしくは基準板201上の予めスリット202と
の位置関係が明らかな位置合わせマーク位置を測定する
ことによって、ベースラインを予め計測することが行わ
れている。
In the projection exposure apparatus shown in FIG. 7 (a), alignment marks (alignment marks) for overlay exposure formed on the wafer W are formed adjacent to the projection optical system PL.
Alignment sensor (alignment sensor) 2 for reading
05 is provided. The sensor 205 detects the mark position by illuminating the alignment mark and receiving reflected light or diffracted light from the alignment mark. At this time, it is possible to capture the mark image as a two-dimensional image by using an image sensor as a sensor. When different reticle patterns are exposed on the same wafer W, if the positional relationship between the image of the specific pattern of the projection optical system PL or the reticle R and the detection position of the alignment sensor 205 changes, the exposure position on the wafer W changes. Overlay error occurs. The distance d between the projection optical system PL and the detection position of the alignment sensor or the distance between the image of the specific pattern of the reticle R and the detection position of the alignment sensor is called a baseline, and is a reference when overlay exposure is performed. It becomes a value. Since this distance (baseline) easily changes due to changes in the temperature of the device, it is necessary to periodically measure and maintain the set value. Therefore, the position of the mark pattern image of the reticle R is measured by the photoelectric sensor 203 prior to the overlay exposure, and then the wafer stage WST
By moving the sensor and measuring the slit 202 directly with the sensor 205, or by measuring the position of the alignment mark on the reference plate 201 where the positional relationship with the slit 202 is clear in advance, the baseline can be measured in advance. It is being appreciated.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のような結像特性
の測定法は、いわゆる、ステップアンドリピート方式に
代表される一括露光方式(フル・フィールド方式)にお
いて用いられてきた。ところが、近年、レチクルのパタ
ーン領域の一部をスリット状あるいは円弧状に照明し、
その照明領域に対してレチクルを走査するとともに、投
影光学系に関してその照明領域と共役関係にある露光領
域に対して感光基板をレチクルの走査と同期して走査す
ることにより、レチクルのパターンを逐次感光基板上に
露光する方式である、所謂スリットスキャン露光方式の
露光装置(以下、走査型露光装置という)が開発されて
いる。このスリットスキャン露光方式では、レチクル上
の照明領域が一括露光方式に比べて小さく、投影光学系
のイメージフィールドの一部分しか露光に使用されない
ために投影像の歪みが比較的少なく、照度を均一にし易
いという利点がある。また、半導体基板等の大面積化に
ともない露光面積の拡大が要求されているが、この方式
では投影光学系自体を拡大したり投影光学系のイメージ
フィールドを拡大することなく、走査方向の露光面積を
大きくできるという利点もある。
The above-mentioned method of measuring the image forming characteristic has been used in a collective exposure method (full field method) represented by a so-called step-and-repeat method. However, recently, a part of the pattern area of the reticle is illuminated in a slit shape or an arc shape,
The reticle pattern is sequentially exposed by scanning the reticle with respect to the illumination area and by scanning the photosensitive substrate with respect to the exposure area, which has a conjugate relationship with the illumination area with respect to the projection optical system, in synchronization with the scanning of the reticle. An exposure apparatus of a so-called slit scan exposure method (hereinafter referred to as a scanning exposure apparatus), which is a method of exposing on a substrate, has been developed. In this slit scan exposure method, the illumination area on the reticle is smaller than in the batch exposure method, and since only a part of the image field of the projection optical system is used for exposure, the distortion of the projected image is relatively small and the illuminance is easy to be uniform. There is an advantage. In addition, it is required to increase the exposure area in accordance with the increase in the area of semiconductor substrates, etc., but with this method, the exposure area in the scanning direction can be increased without enlarging the projection optical system itself or the image field of the projection optical system. There is also an advantage that can be increased.

【0006】しかしながら、このスリットスキャン露光
方式では一括露光方式と異なり、一つの像を形成する間
に照明領域上をレチクルが移動するため、一つの像でも
投影光学系の異なる部分を通過してきた光線によって像
が形成されることになる。すなわち、照明領域に対する
レチクルの走査により、レチクルパターン上のある点が
照明領域を通過する間に、その像を形成する光路は投影
光学系内を連続的に移動している。これに対して、従来
の結像特性の測定法では、レチクルパターン(物点)は
照明領域に対して移動しないため、その像を形成する光
線は結像光学系中の一つの光路しか通らない。従って、
スリットスキャン方式においては、従来の結像特性測定
法を用いて結像特性を求めても、実際の露光における結
像特性を反映していることにはならない。例えば、投影
光学系の複数の部分を通じて形成された像のディストー
ションがそれぞれ異なれば、走査露光で得られた像はそ
の影響で広がり、従来の結像特性測定法で計測された像
よりも低いコントラストを示すことになる。
However, unlike the batch exposure method, the slit scan exposure method moves the reticle over the illumination area while forming one image, so that even one image passes through different portions of the projection optical system. Will form an image. That is, by scanning the reticle with respect to the illumination area, while a certain point on the reticle pattern passes through the illumination area, the optical path forming the image thereof continuously moves in the projection optical system. On the other hand, in the conventional method of measuring the image forming characteristic, the reticle pattern (object point) does not move with respect to the illumination area, so that the light rays forming the image pass only one optical path in the image forming optical system. . Therefore,
In the slit scan method, even if the image forming characteristic is obtained by using the conventional image forming characteristic measuring method, it does not reflect the image forming characteristic in the actual exposure. For example, if the distortion of the image formed through multiple parts of the projection optical system is different, the image obtained by scanning exposure spreads due to that effect, and the contrast is lower than that of the image measured by the conventional imaging characteristic measurement method. Will be shown.

【0007】また、スリットスキャン露光方式において
は、上記投影光学系の問題だけではなく、レチクルと感
光基板の走査速度の同期ずれ、レチクルの走査中のレチ
クルの回転誤差や上下移動も投影光学系の結像特性を悪
化させる。さらに、走査動作による装置の振動によるレ
チクルと感光基板の位置関係のずれ等も結像特性を悪化
させる。特に、投影露光装置では、前述のように、基板
の同一領域に複数のパターンを重ね合わせて露光するた
めに、感光基板上に予め形成された位置合わせマークを
照明し、該マークからの回折光等を受光してその位置を
検出するためのアライメント系を備えている。このアラ
イメント系のベースラインは、ウエハ上のアライメント
マーク検出時にウエハステージ及びレチクルステージが
静止された状態で測定されているが、走査型露光装置で
は、実際の露光時にはレチクルパターンはウエハステー
ジ及びレチクルステージが共に移動することによってウ
エハ上に投影露光されるため、静止時に測定されたベー
スラインと走査時に得られるベースラインとが異なる可
能性がある。これらのことは、走査型露光装置に特有の
問題であり、従来の結像特性の測定法では解決できな
い。
Further, in the slit scan exposure system, not only the problem of the projection optical system but also the synchronization deviation of the scanning speed of the reticle and the photosensitive substrate, the rotation error and the vertical movement of the reticle during the scanning of the reticle are caused by the projection optical system. Deteriorates imaging characteristics. Further, a deviation of the positional relationship between the reticle and the photosensitive substrate due to the vibration of the apparatus due to the scanning operation also deteriorates the image forming characteristics. Particularly, in the projection exposure apparatus, as described above, in order to superimpose and expose a plurality of patterns on the same region of the substrate, the alignment mark formed in advance on the photosensitive substrate is illuminated, and the diffracted light from the mark is radiated. It is equipped with an alignment system for receiving the light and detecting the position thereof. The baseline of this alignment system is measured with the wafer stage and reticle stage being stationary when detecting the alignment mark on the wafer.However, in the scanning exposure apparatus, the reticle pattern is measured during actual exposure in the wafer stage and reticle stage. Are projected and exposed on the wafer by moving together, there is a possibility that the baseline measured at rest and the baseline obtained during scanning may be different. These are problems peculiar to the scanning type exposure apparatus and cannot be solved by the conventional measuring method of the image forming characteristics.

【0008】本発明の目的は、走査型露光方式におい
て、実際の露光に前に、投影光学系の結像特性又はマス
クのパターン像の結像状態を正確に予測できる機構を備
えた走査型露光装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a scanning type exposure system with a mechanism capable of accurately predicting the image forming characteristics of the projection optical system or the image forming state of the pattern image of the mask before the actual exposure in the scanning type exposure system. To provide a device.

【0009】本発明の別の目的は、走査型露光方式にお
けるアライメント系のベースラインを正確に測定するこ
とができる機構を備えた走査型露光装置を提供すること
にある。
Another object of the present invention is to provide a scanning type exposure apparatus provided with a mechanism capable of accurately measuring the baseline of an alignment system in a scanning type exposure system.

【0010】本発明のさらに別の目的は、実際の露光工
程に先立ち、マスクと感光基板とがマスク上の照明領域
に対して同期走査されることによって形成されるマーク
パターン像の結像状態または投影光学系の結像特性を正
確に予測することができる走査型露光方法を提供するこ
とにある。
Still another object of the present invention is to form a mark pattern image formed by synchronously scanning the mask and the photosensitive substrate with respect to the illumination area on the mask prior to the actual exposure process. It is an object of the present invention to provide a scanning type exposure method capable of accurately predicting the image forming characteristic of a projection optical system.

【0011】本発明のさらに別の目的は、アライメント
系のベースラインを正確に測定することができる走査型
露光方法を提供することにある
Still another object of the present invention is to provide a scanning exposure method capable of accurately measuring the baseline of an alignment system.

【0012】本文中、用語「照明領域」とは、照明光が
照射されることによって画定されるマスク(レチクル)
上の領域をいい、通常、照明光学系に配置された視野絞
り等によりその大きさは制限される。また、用語「露光
領域」とは、照明光が投影光学系を通じて照射されるこ
とによって露光される感光基板上の領域をいい、露光領
域は前記照明領域と投影光学系に関して共役関係(結像
関係)にある。走査型露光装置においては、通常、上記
照明領域に対して1次元方向にマスクが移動し且つそれ
に同期して感光基板が上記1次元方向と逆方向に上記露
光領域に対して移動することによって走査が行われる。
In the text, the term "illumination region" means a mask (reticle) defined by being illuminated with illumination light.
The upper region, which is usually limited in size by a field stop or the like arranged in the illumination optical system. The term "exposure area" refers to an area on a photosensitive substrate that is exposed by irradiation of illumination light through a projection optical system. The exposure area is a conjugate relationship (imaging relationship) between the illumination area and the projection optical system. )It is in. In a scanning type exposure apparatus, a mask normally moves in a one-dimensional direction with respect to the illumination area, and in synchronization therewith, a photosensitive substrate moves in a direction opposite to the one-dimensional direction with respect to the exposure area to perform scanning. Is done.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様に従
えば、マスク上の照明領域に対して該マスクを走査する
マスクステージと、前記マスク上のパターンの像を感光
基板上に投影する投影光学系と、前記照明領域と前記投
影光学系に関して共役な露光領域に対して前記感光基板
を前記マスクの走査と同期して走査する基板ステージと
を備えた走査型露光装置において、前記マスク上のマー
クパターンの像を前記基板ステージ上で光電検出する光
電検出手段と、前記感光基板と前記マスクとの同期走査
により生じる同期誤差を例えば前記マスクまたは感光基
板の位置毎に(またはその平均的な値で)検出する同期
誤差検出手段と、前記マークパターンが前記照明領域内
の走査方向の種々の位置に位置するときに前記光電検出
手段によりそれぞれ検出された各走査方向位置に対応す
る前記マークパターンの像と前記同期誤差検出手段から
検出された同期誤差とから同期走査により得られる前記
マークパターン像の結像状態を演算する結像状態演算手
段とを備え、該結像状態演算手段の演算結果から前記感
光基板と前記マスクとの同期走査により得られる前記マ
スクパターンの像の結像状態を予測することを特徴とす
る上記走査型露光装置が提供される。
According to a first aspect of the present invention, a mask stage for scanning an illumination area on a mask and the image of the pattern on the mask is projected on a photosensitive substrate. In the scanning exposure apparatus, the mask is provided with a projection optical system, and a substrate stage that scans the photosensitive substrate with respect to an exposure region conjugate with the illumination region and the projection optical system in synchronization with scanning of the mask. Photoelectric detection means for photoelectrically detecting the image of the upper mark pattern on the substrate stage, and a synchronization error caused by synchronous scanning of the photosensitive substrate and the mask, for example, for each position of the mask or the photosensitive substrate (or its average). Different values) and the photoelectric detection means respectively when the mark pattern is located at various positions in the scanning direction in the illumination area. Image formation state calculation means for calculating the image formation state of the mark pattern image obtained by the synchronous scanning from the image of the mark pattern corresponding to each detected position in the scanning direction and the synchronization error detected by the synchronization error detection means. And the image forming state of the mask pattern obtained by the synchronous scanning of the photosensitive substrate and the mask from the calculation result of the image forming state calculating means. Provided.

【0014】本発明の走査型露光装置において、マスク
ステージは、マスクのマークパターンを照明領域内の種
々の位置に移動し、各位置において光電検出手段がマー
クパターンの投影光学系による像(静止画像)を測定す
る。それらの像は、それぞれ、投影光学系内の異なる光
路を通過することにより形成された像である。さらに、
同期誤差検出手段は、実際の走査露光時のマスクステー
ジ及び基板ステージの移動に伴う、ステージ速度の同期
ずれ、感光基板のZ方向の位置ずれ及び投影光学系の振
動による結像状態のずれを同期誤差として検出する。結
像状態演算手段は、検出された同期誤差を用いて、マー
クパターンが照明領域内の各点に位置するときに検出さ
れた前記のマークパターンの像の結像状態を補正し、そ
れらの修正された像を重ね合わせることによって、実際
の走査露光の条件下で形成されるであろうマークパター
ンの像の結像状態を演算することができる。
In the scanning type exposure apparatus of the present invention, the mask stage moves the mark pattern of the mask to various positions within the illumination area, and at each position, the photoelectric detection means produces an image (still image) of the mark pattern by the projection optical system. ) Is measured. The respective images are images formed by passing through different optical paths in the projection optical system. further,
The synchronization error detecting means synchronizes a stage velocity synchronization shift, a Z direction position shift of the photosensitive substrate, and a shift of the image forming state due to the vibration of the projection optical system with the movement of the mask stage and the substrate stage during the actual scanning exposure. Detect as an error. The image formation state calculation means corrects the image formation state of the image of the mark pattern detected when the mark pattern is located at each point in the illumination area by using the detected synchronization error, and corrects them. By superimposing the formed images, the image formation state of the image of the mark pattern that will be formed under the conditions of the actual scanning exposure can be calculated.

【0015】上記走査型露光装置において、前記結像状
態演算手段の演算結果に応じて結像状態を補正するため
の補正手段を更に備えることが好ましい。上記演算され
た結像状態が、従来行われていたような静的な条件で測
定された結像状態や設計値と異なる時に、この補正手段
により結像特性を実際の露光に先立って補正することが
可能となる。この補正は、ステージコントローラにより
マスクステージと基板ステージとの走査速度または走査
方向を制御することによって実行することができる。
It is preferable that the scanning type exposure apparatus further comprises a correction means for correcting the image formation state according to the calculation result of the image formation state calculation means. When the calculated image forming state is different from the image forming state or the design value measured under the static condition as conventionally used, the image forming characteristic is corrected by the correcting means prior to the actual exposure. It becomes possible. This correction can be performed by controlling the scanning speed or the scanning direction between the mask stage and the substrate stage by the stage controller.

【0016】本発明の第2の態様に従えば、マスク上の
照明領域に対して該マスクを走査するマスクステージ
と、前記マスク上のパターンの像を感光基板上に投影す
る投影光学系と、前記照明領域と前記投影光学系に関し
て共役な露光領域に対して前記感光基板を前記マスクの
走査に同期して走査する基板ステージとを備えた走査型
露光装置において、前記基板ステージ上で前記マスク上
のマークパターンの像を光電検出する光電検出手段と、
前記感光基板と前記マスクとの同期走査により生じる同
期誤差を、例えば、前記マスクまたは感光基板の位置毎
に検出する同期誤差検出手段と、前記マークパターンが
前記照明領域内の走査方向の種々の位置に位置するとき
に前記光電検出手段によりそれぞれ検出された各走査方
向位置に対応する前記マークパターンの像と前記同期誤
差検出手段から検出された同期誤差とから前記マークパ
ターンの像の位置を演算する像位置演算手段と、前記感
光基板上に形成された位置合わせマークを照明し、該位
置合わせマークからの光を光電検出する位置合わせマー
ク検出手段とを備え、前記演算されたマークパターン像
の位置と前記位置合わせマーク検出手段の検出位置とか
ら位置合わせマーク検出手段のベースラインを定めるこ
とを特徴とする上記走査型露光装置が提供される。上記
演算されたマークパターンの像位置は、本発明の第1の
態様の走査型露光装置の場合と同様の原理により、実際
の走査型露光と同等の条件下で形成される像であるた
め、この像の像位置を基準にして位置合わせマーク検出
手段のベースラインを定めることができる。このように
実際の走査型露光により形成されるであろう像の位置を
基準としてベースラインを定めることにより、マスクス
テージ及び基板ステージが移動することによって発生す
る投影光学系の振動等による露光重ね合わせ誤差を低減
することができ、走査型露光の重ね合わせ精度を向上す
ることができる。
According to a second aspect of the present invention, a mask stage for scanning the mask with respect to an illumination area on the mask, a projection optical system for projecting an image of the pattern on the mask onto a photosensitive substrate, A scanning exposure apparatus comprising: a substrate stage that scans the photosensitive substrate with respect to an exposure region that is conjugate with the illumination region and the projection optical system in synchronization with the scanning of the mask. Photoelectric detection means for photoelectrically detecting the image of the mark pattern of,
A synchronization error detection unit that detects a synchronization error caused by the synchronous scanning of the photosensitive substrate and the mask, for example, for each position of the mask or the photosensitive substrate, and the mark pattern at various positions in the scanning direction in the illumination region. Position, the position of the image of the mark pattern is calculated from the image of the mark pattern corresponding to each position in the scanning direction detected by the photoelectric detection means and the synchronization error detected by the synchronization error detection means. The position of the calculated mark pattern image is provided with image position calculating means and position adjusting mark detecting means for illuminating the position adjusting mark formed on the photosensitive substrate and photoelectrically detecting light from the position adjusting mark. And a detection position of the alignment mark detection means, a baseline of the alignment mark detection means is determined. Scanning exposure apparatus is provided. Since the calculated image position of the mark pattern is an image formed under the same conditions as the actual scanning type exposure according to the same principle as in the scanning type exposure apparatus of the first aspect of the present invention, The baseline of the alignment mark detecting means can be determined on the basis of the image position of this image. By thus setting the baseline with the position of the image that will be formed by the actual scanning exposure as a reference, the exposure overlay due to the vibration of the projection optical system caused by the movement of the mask stage and the substrate stage. The error can be reduced, and the overlay accuracy of scanning exposure can be improved.

【0017】上記走査型露光装置において、上記光電検
出手段が、スリットが形成された受光部と該スリットを
透過した光を光電検出するセンサを含み、前記マスクの
マークパターン像と該受光部のスリットとを走査方向と
平行な方向に相対移動させることにより前記マークパタ
ーンの像を光電検出することができる。前記同期誤差
は、前記基板ステージ及び前記マスクステージの同期移
動により生ずる各ステージの位置ずれ並びに投影光学系
の振動による結像特性のずれを含み得る。
In the above scanning type exposure apparatus, the photoelectric detecting means includes a light receiving portion having a slit and a sensor for photoelectrically detecting the light transmitted through the slit, and the mark pattern image of the mask and the slit of the light receiving portion. By relatively moving and in the direction parallel to the scanning direction, the image of the mark pattern can be photoelectrically detected. The synchronization error may include a positional shift of each stage caused by the synchronous movement of the substrate stage and the mask stage, and a shift of the imaging characteristic due to the vibration of the projection optical system.

【0018】本発明の第3の態様に従えば、マスク上の
照明領域に対して該マスクを走査するマスクステージ
と、前記マスク上のパターンの像を感光基板上に投影す
る投影光学系と、前記照明領域と前記投影光学系に関し
て共役な露光領域に対して前記感光基板を前記マスクの
走査と同期して走査する基板ステージとを備えた走査型
露光装置において、前記投影光学系の物体面または像面
に設置されたマークパターンを照明し且つ、該マークパ
ターンの前記投影光学系による像を前記像面または前記
物体面で検出する検出系と、前記感光基板と前記マスク
との同期走査により生じる同期誤差を、例えば、前記マ
スクまたは感光基板の位置毎に検出する同期誤差検出手
段と、前記マークパターンが前記走査の方向の種々の位
置に位置するときに前記検出系によりそれぞれ検出され
た各走査方向位置に対応する前記マークパターンの像と
前記同期誤差検出手段から検出された同期誤差とから同
期走査により得られるマークパターン像の結像状態を演
算する結像状態演算手段とを備え、該結像状態演算手段
の演算結果から前記感光基板と前記マスクとの同期走査
により得られる前記マスクパターンの像の結像状態を予
測することを特徴とする上記走査型露光装置が提供され
る。この装置では、投影光学系の物体面または像面に設
置されたマークパターン、例えば、マスク上または感光
基板上のいずれかに形成されたマークパターンの投影光
学系による像を、像面または前記物体面、例えば、マス
クステージまたは基板ステージ上に設置された検出装置
で検出する。前記第1の態様の走査型露光装置と同様の
原理により実際の走査露光において形成されるであろう
マスクパターンの像の結像状態を予測することができ
る。
According to a third aspect of the present invention, a mask stage for scanning the mask with respect to an illumination area on the mask, a projection optical system for projecting an image of the pattern on the mask onto a photosensitive substrate, A scanning exposure apparatus comprising: a substrate stage that scans the photosensitive substrate with respect to an exposure region that is conjugate with respect to the illumination region and the projection optical system in synchronization with scanning of the mask. A detection system that illuminates a mark pattern installed on the image plane and detects an image of the mark pattern by the projection optical system on the image plane or the object plane, and is generated by synchronous scanning of the photosensitive substrate and the mask. For example, a synchronization error detecting unit that detects a synchronization error for each position of the mask or the photosensitive substrate, and when the mark pattern is located at various positions in the scanning direction. The image forming state of the mark pattern image obtained by the synchronous scanning is calculated from the image of the mark pattern corresponding to each position in the scanning direction detected by the detection system and the synchronization error detected by the synchronization error detecting means. Image state calculating means, and predicting the image forming state of the image of the mask pattern obtained by the synchronous scanning of the photosensitive substrate and the mask from the calculation result of the image forming state calculating means. A mold exposure apparatus is provided. In this device, a mark pattern provided on the object plane or image plane of the projection optical system, for example, an image of the mark pattern formed on either the mask or the photosensitive substrate by the projection optical system is displayed on the image plane or the object. Detection is performed by a detection device installed on the surface, for example, the mask stage or the substrate stage. According to the same principle as that of the scanning type exposure apparatus of the first aspect, it is possible to predict the image formation state of the image of the mask pattern which will be formed in the actual scanning exposure.

【0019】本発明の第4の態様に従えば、マスクを照
明しながら、該マスク上の照明領域に対して該マスクを
走査するとともに、上記照明領域と投影光学系に関して
共役な露光領域に対して感光基板を前記マスクの走査に
同期して走査することにより上記マスクのパターンを投
影光学系を介して感光基板上に露光する走査型露光方法
において、前記露光に先立って、前記マスク上のマーク
パターンを照明領域内の走査方向の種々の位置に配置
し、各位置での前記マークパターンの前記投影光学系に
よる像をそれぞれ光電検出し、前記感光基板と前記マス
クとを実際の走査露光と同じ走査速度で同期走査して同
期走査により生じる同期誤差をマスクまたは感光基板の
位置毎に検出し、前記光電検出された走査方向各位置に
対応する前記マークパターンの像と前記検出された同期
誤差とから同期走査により得られる前記マークパターン
の像の結像状態を演算することを含み、それによってマ
スクと感光基板との同期走査によって得られる前記マス
クパターンの像の結像特性を予測することを特徴とする
前記走査型露光方法が提供される。
According to a fourth aspect of the present invention, while illuminating the mask, the illumination area on the mask is scanned with the mask, and an exposure area conjugate with the illumination area and the projection optical system is exposed. In the scanning exposure method, in which the pattern of the mask is exposed on the photosensitive substrate via the projection optical system by scanning the photosensitive substrate in synchronization with the scanning of the mask, a mark on the mask is exposed before the exposure. Patterns are arranged at various positions in the scanning direction within the illumination area, and the image of the mark pattern at each position by the projection optical system is photoelectrically detected, and the photosensitive substrate and the mask are the same as in actual scanning exposure. The marks corresponding to the respective positions in the scanning direction photoelectrically detected by detecting the synchronization error generated by the synchronous scanning at the scanning speed at each position of the mask or the photosensitive substrate. Calculating the image formation state of the image of the mark pattern obtained by the synchronous scanning from the image of the turn and the detected synchronization error, whereby the mask pattern of the mask pattern obtained by the synchronous scanning of the mask and the photosensitive substrate. The scanning exposure method is provided, which is characterized by predicting an image formation characteristic of an image.

【0020】本発明の走査型露光方法において、マスク
上のマークパターンを照明領域内の種々の位置に移動
し、各位置においてマスクステージを固定したまま、マ
ークパターンの投影光学系による像(静止画像)を光電
検出する。それらの像は、それぞれ、投影光学系内の異
なる光路を通過することによって形成された像である。
さらに、感光基板と前記マスクとを予め同期走査するこ
とによって、実際の走査露光時のマスクステージ及び感
光基板の移動に伴う、ステージ速度の同期ずれ、基板ス
テージのZ方向の位置ずれ及び投影光学系の振動による
結像特性のずれを同期誤差として検出しておく。検出さ
れた同期誤差を用いて、マークパターンが照明領域内の
各点に位置するときに検出された前記のマークパターン
の像の結像状態を補正し、それらの補正された像を重ね
合わせることによって、実際の走査型露光と同等の条件
下で形成されるマークパターンの像を計測することがで
きる。
In the scanning type exposure method of the present invention, the mark pattern on the mask is moved to various positions within the illumination area, and the image of the mark pattern by the projection optical system (still image) is maintained with the mask stage fixed at each position. ) Is detected photoelectrically. The images are images formed by passing through different optical paths in the projection optical system.
Further, by synchronously scanning the photosensitive substrate and the mask in advance, the stage speed is not synchronized with the movement of the mask stage and the photosensitive substrate during the actual scanning exposure, the substrate stage is displaced in the Z direction, and the projection optical system. The deviation of the imaging characteristic due to the vibration of is detected as a synchronization error. Correcting the image formation state of the image of the mark pattern detected when the mark pattern is located at each point in the illumination area by using the detected synchronization error, and superimposing the corrected images. Thus, it is possible to measure an image of a mark pattern formed under the same conditions as in actual scanning exposure.

【0021】本発明の第5の態様に従えば、感光基板上
に形成された位置合わせマークを検出する手段を備えた
投影露光装置を用いて、マスクを照明しながら、該マス
ク上の照明領域に対して該マスクを走査するとともに、
上記照明領域と投影光学系に関して共役な露光領域に対
して前記感光基板を前記マスクの走査に同期して走査す
ることにより上記マスクのパターンを投影光学系を介し
て感光基板上に露光する走査型露光方法において、前記
露光に先立って、前記マスク上のマークパターンを照明
領域内の走査方向の種々の位置に配置し、各位置での前
記マークパターンの前記投影光学系による像をそれぞれ
光電検出し、前記感光基板と前記マスクとを同期走査し
て、同期走査により生じる同期誤差を前記マスクまたは
感光基板の位置毎に検出し、前記光電検出された走査方
向各位置での前記マークパターンの像と前記検出された
同期誤差とから前記マスク上のマークパターンの像の位
置を演算し、前記演算されたマークパターン像の位置と
前記感光基板の位置合わせマークを検出する手段の検出
位置とから該位置合わせマーク検出手段のベースライン
を定めることを特徴とする上記走査型露光方法が提供さ
れる。上記演算されたマークパターンの像は、本発明の
第4の態様の走査型露光方法の場合と同様の原理で、実
際の走査型露光と同等の条件下で形成される像であるた
め、この像の像位置を基準にして位置合わせマーク検出
手段のベースラインを定めることができる。これによ
り、マスクステージ及び基板ステージが移動することに
よって発生する投影光学系の振動等による露光重ね合わ
せ誤差を低減することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, a projection exposure apparatus having means for detecting an alignment mark formed on a photosensitive substrate is used to illuminate a mask while illuminating an area on the mask. Scan the mask against
A scanning type which exposes the pattern of the mask on the photosensitive substrate via the projection optical system by scanning the photosensitive substrate with respect to an exposure region conjugate with the illumination region and the projection optical system in synchronization with the scanning of the mask. In the exposure method, prior to the exposure, the mark pattern on the mask is arranged at various positions in the scanning direction within the illumination area, and the image of the mark pattern at each position by the projection optical system is photoelectrically detected. , Synchronously scanning the photosensitive substrate and the mask, detecting a synchronization error caused by the synchronous scanning for each position of the mask or the photosensitive substrate, and the image of the mark pattern at each position in the scanning direction photoelectrically detected The position of the image of the mark pattern on the mask is calculated from the detected synchronization error, and the position of the calculated mark pattern image and the position of the photosensitive substrate are calculated. The scanning exposure method and a detecting position of the means for detecting the alignment mark, characterized in that to determine the baseline of the alignment mark detection means. Since the image of the calculated mark pattern is an image formed under the same conditions as the actual scanning type exposure on the same principle as in the scanning type exposure method of the fourth aspect of the present invention, The baseline of the alignment mark detecting means can be determined on the basis of the image position of the image. As a result, it is possible to reduce the exposure overlay error due to the vibration of the projection optical system or the like that occurs due to the movement of the mask stage and the substrate stage.

【0022】本発明の走査型露光方法において、前記マ
ークパターン像と光電検出手段の受光部とを前記走査の
方向と平行な方向に相対移動することによって前記マー
クパターンの前記投影光学系による像を光電検出するこ
とができる。
In the scanning exposure method of the present invention, an image of the mark pattern formed by the projection optical system is obtained by relatively moving the mark pattern image and the light receiving portion of the photoelectric detecting means in a direction parallel to the scanning direction. It can be detected photoelectrically.

【0023】本発明の第6の態様に従えば、本発明の走
査型露光装置を用いてマイクロデバイスを製造する方法
が提供される。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a microdevice using the scanning exposure apparatus of the present invention.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明による走査型露光装置の一実施
例を図面を参照しながら説明する。図1に、レチクルR
とウエハWとをレチクルRの照明領域に対して同期して
走査しながら露光する走査型の投影露光装置の一例を示
す。この投影露光装置は、光源及び照明光学系(共に図
示しない)、レチクルRを走査方向に移動するレチクル
ステージRST、レチクルRに形成されたパターン像を
ウエハW上に投影する投影光学系PL、ウエハWをレチ
クルRの走査と同期して移動するウエハステージWS
T、ウエハの位置合わせ用のウエハアライメント系30
〜35、結像特性を予め評価するための感光体3から主
に構成されている。光源及び照明光学系は、一般に、図
1においてレチクルステージRSTの上方に配置されて
いる。照明光源は、例えば、超高圧水銀ランプの輝線で
あるi線やg線、KrF,ArFエキシマレーザ光、あ
るいは金属蒸気レーザ光等の紫外域の光源が用いられ
る。照明光学系は均一な照度を達成するためのフライア
イレンズ、光路を開閉するためのシャッター、照明領域
を制限するための可変ブラインド及びリレーレンズ等に
より構成されており、光源及び照明光学系からの照明光
ILで、回路パターン等が描かれたレチクルRをほぼ照
度均一且つ所定の立体角で照明する。近年では、解像力
を増すために、照明光学系は輪帯照明あるいは傾斜照明
等が可能な機構を備える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a scanning type exposure apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Figure 1 shows the reticle R
An example of a scanning-type projection exposure apparatus that exposes the wafer W and the wafer W while scanning the illumination area of the reticle R in synchronization with each other. This projection exposure apparatus includes a light source and an illumination optical system (both not shown), a reticle stage RST that moves a reticle R in the scanning direction, a projection optical system PL that projects a pattern image formed on the reticle R onto a wafer W, a wafer. Wafer stage WS that moves W in synchronization with scanning of reticle R
Wafer alignment system 30 for aligning T and wafers
˜35, it is mainly composed of the photoconductor 3 for evaluating the imaging characteristics in advance. The light source and the illumination optical system are generally arranged above the reticle stage RST in FIG. As the illumination light source, an ultraviolet light source such as i-line or g-line which is a bright line of an ultra-high pressure mercury lamp, KrF or ArF excimer laser light, or metal vapor laser light is used. The illumination optical system is composed of a fly-eye lens for achieving uniform illuminance, a shutter for opening and closing the optical path, a variable blind and a relay lens for limiting the illumination area, and the like from the light source and the illumination optical system. The reticle R on which a circuit pattern or the like is drawn is illuminated with the illumination light IL at a substantially uniform illuminance and at a predetermined solid angle. In recent years, in order to increase the resolving power, the illumination optical system has a mechanism capable of zonal illumination, inclined illumination, or the like.

【0025】レチクルステージRSTは、投影光学系P
Lの上方に設置されており、リニアモータ等で構成され
たレチクル駆動部(図示しない)により走査方向(X方
向)に所定の走査速度で移動可能である。レチクルステ
ージRSTは、そのX方向端部に、干渉計7からのレー
ザビームを反射する移動鏡6を固定して備え、レチクル
ステージRSTの走査方向の位置は干渉計7によって例
えば0.01μm単位で測定される。干渉計7による測
定結果は、ステージコントローラ13に送られ、常時レ
チクルステージRSTの高精度な位置決めが行われる。
レチクルステージRST上には、レチクルホルダ(図示
しない)が設置され、レチクルRがレチクルホルダ上に
真空チャック等により吸着されて保持されている。ま
た、レチクルステージRSTの上方には、光軸AXを挟
んで対向するレチクルアライメント系(図示しない)が
装着され、このレチクルアライメント系によりレチクル
Rに形成された基準マークを観測して、レチクルRが所
定の基準位置に精度良く位置決められるようにレチクル
ステージRSTの初期位置を決定する。従って、移動鏡
6と干渉計7によりレチクルステージRSTの位置を測
定するだけでレチクルRの位置を十分高精度に調整でき
る。レチクルステージRSTの駆動部はステージコント
ローラ13により制御される。
The reticle stage RST has a projection optical system P.
It is installed above L and can be moved at a predetermined scanning speed in the scanning direction (X direction) by a reticle drive unit (not shown) composed of a linear motor or the like. The reticle stage RST is provided with a movable mirror 6 that reflects the laser beam from the interferometer 7 fixed to the end in the X direction, and the position of the reticle stage RST in the scanning direction is determined by the interferometer 7 in units of 0.01 μm, for example. To be measured. The measurement result by the interferometer 7 is sent to the stage controller 13, and the reticle stage RST is always positioned with high accuracy.
A reticle holder (not shown) is installed on the reticle stage RST, and the reticle R is adsorbed and held on the reticle holder by a vacuum chuck or the like. Further, a reticle alignment system (not shown) facing the optical axis AX is mounted above the reticle stage RST, and the reference mark formed on the reticle R by this reticle alignment system is observed to detect the reticle R. The initial position of reticle stage RST is determined so that it can be accurately positioned at a predetermined reference position. Therefore, the position of the reticle R can be adjusted with sufficiently high accuracy simply by measuring the position of the reticle stage RST with the movable mirror 6 and the interferometer 7. The drive unit of reticle stage RST is controlled by stage controller 13.

【0026】レチクルステージRST上では、レチクル
RはレチクルRの走査方向(X方向)に対して垂直な方
向(Y方向)を長手とする長方形(スリット状)の照明
領域で照明される。この照明領域は、図示しない視野絞
りにより画定され、視野絞りは、通常、レチクルステー
ジの上方であって且つレチクルRと共役な面またはその
近傍に配置されている。
On reticle stage RST, reticle R is illuminated by a rectangular (slit-shaped) illumination area having a length in a direction (Y direction) perpendicular to the scanning direction (X direction) of reticle R. This illumination region is defined by a field stop (not shown), and the field stop is usually arranged above the reticle stage and on a plane conjugate with the reticle R or in the vicinity thereof.

【0027】レチクルRを通過した照明光は投影光学系
PLに入射し、投影光学系PLによるレチクルRの回路
パターン像は、実露光時に、感光剤(フォトレジスト)
が塗布されたウエハW上に形成される。投影光学系PL
には、複数のレンズエレメントが光軸AXを共通の光軸
とするように収容されている。投影光学系PLは、その
外周部(鏡筒)上であって光軸方向の中央部にフランジ
部24を備え、フランジ部24により露光装置本体の架
台50に固定される。ウエハW上に投影されるレチクル
Rのパターン像の投影倍率は投影光学系PLのレンズエ
レメントの倍率及び配置により決定され、通常、投影光
学系PLにより1/5または1/4に縮小される。
The illumination light passing through the reticle R is incident on the projection optical system PL, and the circuit pattern image of the reticle R by the projection optical system PL is a photosensitizer (photoresist) at the time of actual exposure.
Is formed on the wafer W coated with. Projection optical system PL
, A plurality of lens elements are accommodated such that the optical axis AX is a common optical axis. The projection optical system PL is provided with a flange portion 24 on its outer peripheral portion (lens barrel) and in the central portion in the optical axis direction, and is fixed to the mount 50 of the exposure apparatus main body by the flange portion 24. The projection magnification of the pattern image of the reticle R projected on the wafer W is determined by the magnification and arrangement of the lens elements of the projection optical system PL, and is usually reduced to 1/5 or 1/4 by the projection optical system PL.

【0028】レチクルR上のスリット状の照明領域(中
心は光軸AXにほぼ一致)内のレチクルパターンは、投
影光学系PLを介してウエハW上に投影される。ウエハ
W上の投影像は投影光学系PLを介してレチクルRのパ
ターンとは倒立像関係にあるため、レチクルRが露光時
に−X方向(または+X方向)に速度Vrで走査される
と、ウエハWはレチクルRとは逆の+X方向(または−
X方向)にレチクルRに同期して速度Vwで走査され、
ウエハW上のショット領域の全面にレチクルRのパター
ンが逐次露光される。走査速度の比(Vr/Vw)は前
述の投影光学系PLの縮小倍率で決定される。
The reticle pattern in the slit-shaped illumination area (the center substantially coincides with the optical axis AX) on the reticle R is projected onto the wafer W via the projection optical system PL. Since the projection image on the wafer W has an inverted image relationship with the pattern of the reticle R via the projection optical system PL, when the reticle R is scanned at the speed Vr in the −X direction (or + X direction) during exposure, the wafer W W is in the + X direction (or −) opposite to the reticle R.
In the X direction), scanning is performed at a speed Vw in synchronization with the reticle R,
The pattern of the reticle R is sequentially exposed on the entire surface of the shot area on the wafer W. The scanning speed ratio (Vr / Vw) is determined by the reduction ratio of the projection optical system PL described above.

【0029】ウエハWは、ウエハステージWST上に保
持されたウエハホルダ5に真空吸着されている。ウエハ
ステージWSTは前述の走査方向(X方向)の移動のみ
ならず、ウエハ上の複数のショット領域をそれぞれ走査
露光できるように走査方向と垂直な方向(Y方向)にも
移動可能に構成されており、ウエハW上の各ショット領
域を走査する動作と、次のショット領域の露光開始位置
まで移動する動作を繰り返す。ウエハステージWSTは
投影光学系PLの光軸AX方向(Z方向)にも微動が可
能である。また、ウエハステージWSTは、図示しない
レベリングステージにより光軸AXに対して傾斜するこ
とも可能である。ウエハステージWSTは、モータ等の
ウエハステージ駆動部(図示しない)により駆動され、
前記比(Vr/Vw)に従って移動速度が調節される。
ウエハステージWSTの端部には移動鏡8が固定され、
干渉計9からのレーザビームを移動鏡8により反射し、
反射光を干渉計9によって検出することによってウエハ
ステージWSTのXY平面内での座標(以下、ウエハス
テージ座標系という)位置が常時モニタされる。移動鏡
8からの反射光は干渉計9により、例えば0.01μm
程度の分解能で検出される。ウエハステージ駆動部はス
テージコントローラ13により制御されて、レチクルス
テージRSTと同期するようにウエハステージWSTを
移動する。各ステージの走査及びそれに伴う投影光学系
PLの調整等はステージコントローラ13で一括して管
理される。
The wafer W is vacuum-sucked to the wafer holder 5 held on the wafer stage WST. Wafer stage WST is configured not only to move in the scanning direction (X direction) described above, but also to move in a direction (Y direction) perpendicular to the scanning direction so that each of a plurality of shot areas on the wafer can be scanned and exposed. Therefore, the operation of scanning each shot area on the wafer W and the operation of moving to the exposure start position of the next shot area are repeated. Wafer stage WST can also be finely moved in the optical axis AX direction (Z direction) of projection optical system PL. Further, wafer stage WST can be tilted with respect to optical axis AX by a leveling stage (not shown). Wafer stage WST is driven by a wafer stage drive unit (not shown) such as a motor,
The moving speed is adjusted according to the ratio (Vr / Vw).
The movable mirror 8 is fixed to the end of the wafer stage WST,
The laser beam from the interferometer 9 is reflected by the moving mirror 8,
By detecting the reflected light with the interferometer 9, the position of the wafer stage WST in the XY plane (hereinafter referred to as the wafer stage coordinate system) is constantly monitored. The reflected light from the movable mirror 8 is, for example, 0.01 μm
It is detected with about the same resolution. The wafer stage drive unit is controlled by the stage controller 13 to move the wafer stage WST in synchronization with the reticle stage RST. The stage controller 13 collectively manages the scanning of each stage and the adjustment of the projection optical system PL accompanying it.

【0030】図1に示した走査型露光装置は、投影光学
系PLに隣接するウエハアライメント系30〜35を備
える。ウエハアライメント系は、ウエハW上に前のプロ
セスで露光し且つ加工、例えば、エッチング、蒸着等が
なされた層に対して、新たなパターンを精度よく重ねて
露光するため、ウエハW上に形成されている位置合わせ
マーク(アライメントマーク)を検出するための光学式
検出系である。ウエハアライメント系の光源30とし
て、ウエハW上のフォトレジスト膜に対して非感光性の
波長の光を発生するレーザ、ハロゲンランプ等が用いら
れる。光源30から照射された照明光は、ハーフミラー
33、ミラー34を介して、ミラー35によりウエハW
上の位置合わせマークを照明する。ウエハWの位置合わ
せマークからの反射光あるいは回折光は、照明光と逆の
経路を通り、ハーフミラー33を通って受光部31にお
いて光電変換される。受光部31からの信号は、アンプ
32で十分な出力に増幅されて、アライメント制御系と
しても機能するステージコントローラ13に信号が送ら
れる。投影光学系PLの光軸AXとアライメント系の光
軸AX2は、出来るだけ近くに設定され、一定の間隔で
隔てられている。この間隔を安定に維持することによ
り、重ね合わせ露光が行われる際に、レチクルRのパタ
ーンとウエハWのショット領域との正確な位置関係が保
たれる。上記光軸AXと光軸AX2とは通常アライメン
ト系のベースラインと呼ばれるが、本発明においては、
後述するようにレチクルR上に形成されているマークの
投影像を基準にしてベースラインを規定している。ウエ
ハアライメント系の受光部31の代わりに、CCD等の
2次元の撮像素子を用いることもできる。
The scanning type exposure apparatus shown in FIG. 1 includes wafer alignment systems 30 to 35 adjacent to the projection optical system PL. The wafer alignment system is formed on the wafer W in order to expose a new pattern on a layer which has been exposed and processed, for example, etched, vapor-deposited, etc., on the wafer W in the previous process with high precision. It is an optical detection system for detecting the alignment mark (alignment mark) that is present. As the light source 30 of the wafer alignment system, a laser, a halogen lamp, or the like that emits light having a wavelength that is non-photosensitive to the photoresist film on the wafer W is used. The illumination light emitted from the light source 30 passes through the half mirror 33, the mirror 34, and the wafer W by the mirror 35.
Illuminate the top alignment mark. Reflected light or diffracted light from the alignment mark on the wafer W passes through a path opposite to the illumination light, passes through the half mirror 33, and is photoelectrically converted in the light receiving unit 31. The signal from the light receiving unit 31 is amplified to a sufficient output by the amplifier 32, and the signal is sent to the stage controller 13 that also functions as an alignment control system. The optical axis AX of the projection optical system PL and the optical axis AX2 of the alignment system are set as close to each other as possible and are separated by a constant interval. By maintaining this distance stable, an accurate positional relationship between the pattern of the reticle R and the shot area of the wafer W is maintained when overlay exposure is performed. The optical axis AX and the optical axis AX2 are usually called the baseline of the alignment system, but in the present invention,
As will be described later, the baseline is defined based on the projected image of the mark formed on the reticle R. Instead of the light receiving unit 31 of the wafer alignment system, a two-dimensional image pickup device such as CCD may be used.

【0031】図1に示した投影露光装置は、さらに、投
影光学系PLの像面に斜め方向から光線を照射する投光
器10とその像面からの反射光を受光する受光器11よ
り構成されるZ方向位置センサを備える。このZ方向位
置センサは、例えば投光器10より、スリット像あるい
はピンホール像をウエハWに投射し、その反射光をスリ
ットあるいはピンホールを介して受光するように構成す
ることができ、投影光学系PLの最適像面にウエハWが
位置したときに、スリットもしくはピンホールに反射光
が入射するように調整される。これらのセンサを複数備
えることによって、ウエハWの面の傾きを検出した後、
投影光学系PLの最適像面にウエハW上の露光領域全域
が一致するように前述のレベリングステージによりウエ
ハステージWSTを傾けて補正を行うことも可能であ
る。投光器から照射される光は感光剤を感光させない波
長の光が選ばれる。
The projection exposure apparatus shown in FIG. 1 further comprises a light projector 10 for irradiating the image plane of the projection optical system PL with light rays in an oblique direction and a light receiver 11 for receiving the reflected light from the image plane. A Z direction position sensor is provided. The Z-direction position sensor can be configured, for example, to project a slit image or a pinhole image from the projector 10 onto the wafer W and receive the reflected light through the slit or the pinhole, and the projection optical system PL. When the wafer W is positioned on the optimum image plane of, the reflected light is adjusted to enter the slit or the pinhole. By providing a plurality of these sensors, after detecting the inclination of the surface of the wafer W,
It is also possible to perform the correction by inclining the wafer stage WST by the above-described leveling stage so that the entire exposure area on the wafer W matches the optimum image plane of the projection optical system PL. The light emitted from the projector is selected to have a wavelength that does not expose the photosensitizer.

【0032】ここで、図2を用いて、上記構造の走査露
光装置の走査露光動作について説明する。図2(a) は、
レチクルRを上方より見た概念図であり、投影光学系P
Lのイメージフィールドを示す円内に前記の長方形の照
明領域IAが画定されている。この照明領域IAに対し
てレチクルRが走査方向(X方向)に移動することによ
り、レチクルR上のパターンが順次照明されて、一回の
走査によりレチクルRの走査方向に存在するすべてのパ
ターンが照明される。照明時間は、各パターンが照明領
域IAを横切るのに要する時間、すなわちパターンの大
きさと走査速度により決定される。また、走査速度は感
光剤の感度、照明光の強度等から決定される。図2(a)
は、レチクルRが速度VrでX方向に走査されている場
合を示す。照明領域IA内で照射されているレチクルパ
ターンは、ウエハW上の露光領域EAに投影光学系PL
の縮小倍率で結像される。この様子をウエハWを上方よ
り見た図2(b) に示した。前述のようにウエハWの速度
VwはレチクルRの速度Vr×投影光学系PLの縮小倍
率で決定され、ウエハW上の像はレチクルRのパターン
と鏡像関係にあるためウエハWはレチクルRと反対の−
X方向に移動する。そして、レチクルRの1回の走査が
終わると、ウエハW上にレチクルR全面の像が領域SH
に形成される。この操作を繰り返すことにより、ウエハ
W上のほぼ全面にレチクルRのパターンを複数個露光す
る、いわゆるステップアンドスキャン露光を行う。
The scanning exposure operation of the scanning exposure apparatus having the above structure will be described with reference to FIG. FIG. 2 (a)
FIG. 3 is a conceptual view of the reticle R as seen from above, showing a projection optical system P
The rectangular illumination area IA is defined within a circle representing the L image field. The pattern on the reticle R is sequentially illuminated by moving the reticle R in the scanning direction (X direction) with respect to the illumination area IA, and all the patterns existing in the scanning direction of the reticle R are scanned by one time. Illuminated. The illumination time is determined by the time required for each pattern to cross the illumination area IA, that is, the size of the pattern and the scanning speed. The scanning speed is determined by the sensitivity of the photosensitive agent, the intensity of illumination light, and the like. Fig. 2 (a)
Shows the case where the reticle R is scanned in the X direction at the velocity Vr. The reticle pattern irradiated in the illumination area IA is projected onto the exposure area EA on the wafer W by the projection optical system PL.
An image is formed at a reduction magnification of. This state is shown in FIG. 2B when the wafer W is viewed from above. As described above, the speed Vw of the wafer W is determined by the speed Vr of the reticle R times the reduction magnification of the projection optical system PL, and the image on the wafer W has a mirror image relationship with the pattern of the reticle R, so that the wafer W is opposite to the reticle R. -
Move in the X direction. Then, when the scanning of the reticle R is completed once, the image of the entire surface of the reticle R is formed on the wafer W in the area SH.
Formed. By repeating this operation, a so-called step-and-scan exposure is performed in which a plurality of patterns of the reticle R are exposed on almost the entire surface of the wafer W.

【0033】図1に戻って、ウエハステージWST面上
には、ウエハホルダ5と異なるX方向位置に、ウエハW
の上面とほぼ一致する高さの結像特性測定用のパターン
板2が設置されている。パターン板2は、Z方向位置セ
ンサ(10,11)及びウエハステージWSTにより、
パターン板2の上面が投影光学系PLの像面と一致する
ように位置調整される。投影光学系PLの結像特性を予
め測定する際には、パターン板2が投影光学系PLの真
下に位置するようにウエハステージWSTをX方向に移
動する。これにより、照明光ILで照明されたレチクル
Rのパターンは投影光学系PLを介してパターン板2上
で結像する。パターン板2の中央部にはスリット状の開
口部1が形成されおり、ウエハステージWST内部であ
ってパターン板2の下方には開口部1を通過した照明光
強度を測定する光電センサ4が設置されている。光電セ
ンサ4は開口部1を通過するすべての光線を受光するの
に十分な面積を有する。かかるパターン板2(光電セン
サ4の受光部として機能する)及び光電センサ4を用い
た結像特性測定系の構成は、図7に示したような従前の
一括露光型の投影露光装置で用いられる静的な結像特性
測定系と同様な構成である。このため、前記従来技術の
欄において説明したように、投影光学系PLの固定され
た一つの光路を通過することにより形成されるレチクル
Rのマークパターンの静止投影像は、パターン板2を投
影光学系PLの結像位置に移動した後、ウエハステージ
WST及びレチクルステージRSTを静止させ、次い
で、テスト用マークを照明しながら、ウエハステージW
STを微動することにより測定することができる。走査
型露光装置においてはウエハステージWST及びレチク
ルステージRSTが可動であるため、ウエハステージW
STの代わりにレチクルステージRSTを微動して静止
画を測定してもよい。このように静止状態での結像特
性、すなわち、レチクルR及びウエハWが走査されてい
ない状態での結像特性を、実際の露光に先立って最適に
調整しておくことは走査型露光装置においても必要であ
り、得られた結像特性に対して適当な補正手段を用いて
補正しておくことが望ましい。例えば、演算で求めた倍
率が目標とする倍率からずれていると、走査してできた
像の非走査方向の倍率ずれを生じることになり、走査方
向の像質の劣化になる。このため、例えば、レチクルR
と投影光学系PLの光路長を変更したり、投影光学系P
Lのレンズエレメントの一部を光軸AX方向に駆動した
り、光軸AXに対して傾斜させたりして倍率やディスト
ーションの補正を行う公知の方法を用いることができ
る。また、焦点位置のずれ、像面の傾斜等はZ方向の位
置センサ(10,11)にオフセットを与えて補正を行
う。本発明はこの静止状態の結像特性は最適化されてい
ることを前提にして、実際の走査露光により生じるであ
ろうレチクルRのパターンの像の結像状態を測定する方
法とそれを補正する方法を提供する。
Returning to FIG. 1, the wafer W is placed on the surface of the wafer stage WST at a position different from the wafer holder 5 in the X direction.
The pattern plate 2 for measuring the image-forming characteristics is installed at a height substantially matching the upper surface of the. The pattern plate 2 is formed by the Z-direction position sensor (10, 11) and the wafer stage WST.
The position of the upper surface of the pattern plate 2 is adjusted so as to coincide with the image plane of the projection optical system PL. When measuring the imaging characteristics of projection optical system PL in advance, wafer stage WST is moved in the X direction so that pattern plate 2 is located directly below projection optical system PL. As a result, the pattern of the reticle R illuminated with the illumination light IL is imaged on the pattern plate 2 via the projection optical system PL. A slit-shaped opening 1 is formed in the center of the pattern plate 2, and a photoelectric sensor 4 for measuring the intensity of illumination light passing through the opening 1 is installed inside the wafer stage WST and below the pattern plate 2. Has been done. The photoelectric sensor 4 has an area sufficient to receive all light rays passing through the opening 1. The configuration of the image formation characteristic measuring system using the pattern plate 2 (which functions as a light receiving portion of the photoelectric sensor 4) and the photoelectric sensor 4 is used in the conventional collective exposure type projection exposure apparatus as shown in FIG. The configuration is similar to that of a static imaging characteristic measurement system. Therefore, as described in the section of the prior art, the static projection image of the mark pattern of the reticle R formed by passing through one fixed optical path of the projection optical system PL is projected onto the pattern plate 2 by the projection optical system. After moving to the imaging position of the system PL, the wafer stage WST and the reticle stage RST are stopped, and then the wafer stage W is illuminated while illuminating the test mark.
It can be measured by slightly moving ST. Since the wafer stage WST and the reticle stage RST are movable in the scanning exposure apparatus, the wafer stage WST
Instead of ST, reticle stage RST may be slightly moved to measure a still image. As described above, in the scanning exposure apparatus, it is necessary to optimally adjust the imaging characteristics in a stationary state, that is, the imaging characteristics when the reticle R and the wafer W are not scanned, prior to actual exposure. Is also necessary, and it is desirable to correct the obtained image-forming characteristics by using an appropriate correction means. For example, if the calculated magnification deviates from the target magnification, a deviation of the magnification of the image formed by scanning will occur in the non-scanning direction, and the image quality in the scanning direction will deteriorate. Therefore, for example, the reticle R
And change the optical path length of the projection optical system PL,
It is possible to use a known method in which a part of the L lens element is driven in the optical axis AX direction or is tilted with respect to the optical axis AX to correct the magnification and distortion. Further, the shift of the focal position, the inclination of the image plane, etc. are corrected by giving an offset to the Z-direction position sensor (10, 11). The present invention is based on the premise that the image forming characteristic in the stationary state is optimized, and a method for measuring the image forming state of the image of the pattern of the reticle R which may be generated by the actual scanning exposure and the correction thereof. Provide a way.

【0034】次に、図1に示した走査型露光装置を用い
て、本発明の走査型露光方法に従って、走査型露光によ
り生じるレチクルRのパターンの像の結像特性の測定
(予測)法について説明する。レチクルRとして、複数
のマークによりテストパターンが描かれた専用のテスト
レチクルもしくは、図3に示したような製造用のレチク
ルの周辺部にテスト用のマークを複数含むレチクルパタ
ーンを使用できる。あるいは、レチクルステージRST
上に設置した、専用の結像特性測定用パターンでもよ
い。通常は、照明エリア内をカバーすればよいので、周
辺部のパターンだけで充分であるが、レチクルRの走行
速度や傾斜がレチクルステージRST上の位置により異
なるときは、レチクルステージRSTのほぼ全面で測定
可能なテストレチクルが有利である。しかし、かかる専
用のレチクルRを用いるとレチクル交換操作が煩雑とな
るため、適宜、レチクルを使い分けるのが望ましい。本
発明では図3に示したような、回路パターン製造用のレ
チクルRであって、レチクルパターン領域40の外側の
対向する2辺にそれぞれ4つテスト用のマークM1 〜M
8 を含むレチクルパターンを使用した。
Next, using the scanning exposure apparatus shown in FIG. 1, according to the scanning exposure method of the present invention, a method of measuring (predicting) the image forming characteristics of the image of the pattern of the reticle R generated by the scanning exposure. explain. As the reticle R, a dedicated test reticle in which a test pattern is drawn with a plurality of marks, or a reticle pattern including a plurality of test marks around the manufacturing reticle as shown in FIG. 3 can be used. Or reticle stage RST
It is also possible to use a dedicated image-forming characteristic measurement pattern installed above. Normally, it is sufficient to cover the inside of the illumination area, so only the peripheral pattern is sufficient. However, when the traveling speed and inclination of the reticle R differ depending on the position on the reticle stage RST, almost all of the reticle stage RST is covered. A measurable test reticle is advantageous. However, if such a dedicated reticle R is used, the reticle exchange operation becomes complicated, so it is desirable to properly use the reticle. In the present invention, a reticle R for manufacturing a circuit pattern, as shown in FIG. 3, is provided with four test marks M 1 to M on each of two opposite sides of the reticle pattern region 40.
A reticle pattern containing 8 was used.

【0035】本発明の走査露光方法に従って結像特性を
測定するために、パターン板2が投影光学系PLの下方
の結像位置に位置するようにウエハステージWSTを移
動する。そして、図4(a) に示したように、レチクルR
のマークM1 を、照明領域IA内の走査方向(矢印
(X)方向)における種々の位置xR =x1 、x2 、x
3・・・xn に順次移動して、各xR 位置においてマー
クM1 の像を測定する。最初に、レチクルステージRS
Tを移動してマークM1 を走査方向におけるx1 に位置
させる。この際、マークM1 の像はパターン板2上のい
ずれかの位置に結像されている。次いで、レチクルステ
ージRSTを停止したままで、ウエハステージWSTを
走査方向(X方向または−X方向)に微小量移動してマ
ークM1 の投影光学系PLによる投影像に対してパター
ン板2を走査する。ウエハステージWSTの移動は、ス
テージの振動等によるマークの結像特性に悪影響がでな
いようにできるだけゆっくりと行うことが望ましい。上
記走査によりパターン板2の開口部1を通じてマークM
1 の像が光電センサ4により検出される。光電センサ4
によって検出された信号波形を図4(b) のxR =x1
おけるグラフに示す。グラフの横軸Xp は光電センサ4
上の走査方向(X方向)の座標(光電センサ4上のX座
標Xp )位置を示し、信号波形の中心がXP1で検出され
たとする。信号波形の中心位置をウエハステージX座標
系、すなわち、ウエハステージWST用の干渉計9から
測定されるウエハステージのX方向位置を用いて表すこ
ともできるが、ここでは照明領域内のマーク位置に応じ
て形成される像の中心位置を比較するために光電センサ
4上のXp 座標系を用いて表示している。但し、後の処
理のために信号波形の中心位置XP1をウエハステージ座
標系に変換して結像特性検出系12に記憶しておく。縦
軸は受光した光の強度(任意スケール)である。マーク
1 が照明領域内の最初の位置(xR =x1 )に位置す
る場合におけるマークM1 の投影像の検出が終了した
後、レチクルステージRSTを移動してマークM1 を照
明領域内の次の走査方向位置(xR =x2 )に移動させ
る。そして、その位置で、xR =x1 の場合と同様にし
て、レチクルステージRSTを停止したままで、ウエハ
ステージWSTを走査方向に移動することによってマー
クM1 の投影光学系PLによる投影像に対してパターン
板2を走査する。センサ4により出力された信号波形を
図4(b) のxR =x2 のグラフに示した。マークM1
x=x1 に位置した場合の出力波形とxR =x2 に位置
した場合の出力波形を比較してみると、信号波形の中心
位置XP2がΔX12=XP2−XP1だけ異なる。これは、マ
ークM1 がxR =x1 とxR =x2 に位置する場合に、
それらの像を形成する光が投影光学系PL内の異なる光
路を通り、投影光学系PLのレンズエレメントの収差等
の原因で、得られる像のディストーションの影響がそれ
ぞれ異なるからである。次いで、レチクルステージRS
Tを移動してマークM1 を照明領域内の次の走査方向位
置(xR =x3 )に移動させて、xR =x1 及びxR
2 の場合と同様にしてその投影像を検出する。マーク
1 がxR =x3 に位置した場合の出力波形とxR =x
2 に位置した場合の出力波形は、やはりディストーショ
ンの影響の相違により、中心位置がΔX23=XP2−XP3
だけ異なる。このようにして、レチクルステージRST
により、マークM1 を照明領域内の次の走査方向位置に
順次移動させて、xR =xn すなわち、照明領域IA内
の走査終了側に最も近いxR 位置に到るまで、各xR
置で投影像の検出をそれぞれ実行する。x=xn での投
影像の測定後、照明領域IA内の走査方向(図4(a) の
矢印方向)における各位置x1 、x2 、x3 ・・・xn
でのマークM1 の投影像の出力波形がn個求められる。
これらの出力波形及びウエハステージX座標系での中心
位置をそれぞれ結像特性検出系12に記憶させておく。
上記出力波形は、それぞれ、投影光学系PLの異なる部
分を光が通過することによって形成された像であること
からすれば、同様の原理で像が形成される走査露光時の
像の結像特性を反映している。上記得られた出力波形及
びウエハステージ座標系での中心位置から、結像特性検
出系12にてそれらの像の結像特性、例えば、倍率、デ
ィストーション等を求め、マークパターンxR の位置毎
に結像特性検出系12に記憶させておいてもよい。上記
光電センサ4による検出において、照明光ILがレーザ
のパルス発振等により一定でない場合には、光電センサ
の出力も影響を受けるために、例えば、パワーメータ等
でパルス毎のレーザパワーを測定し、レーザパワーで光
電センサ4の出力を正規化することが必要となる。
In order to measure the image forming characteristic according to the scanning exposure method of the present invention, wafer stage WST is moved so that pattern plate 2 is located at the image forming position below projection optical system PL. Then, as shown in FIG. 4 (a), the reticle R
Marks M 1 of various positions x R = x 1 , x 2 , x in the scanning direction (arrow (X) direction) in the illumination area IA.
3 are sequentially moved to · · · x n, to measure the image of the mark M 1 in the x R position. First, the reticle stage RS
By moving T, the mark M 1 is positioned at x 1 in the scanning direction. At this time, the image of the mark M 1 is formed at any position on the pattern plate 2. Then, with the reticle stage RST stopped, the wafer stage WST is moved by a small amount in the scanning direction (X direction or −X direction) to scan the pattern plate 2 with respect to the projection image of the mark M 1 by the projection optical system PL. To do. It is desirable to move wafer stage WST as slowly as possible so as not to adversely affect the image forming characteristics of the mark due to the vibration of the stage. The mark M passes through the opening 1 of the pattern plate 2 by the above scanning.
The image 1 is detected by the photoelectric sensor 4. Photoelectric sensor 4
The signal waveform detected by is shown in the graph at x R = x 1 in FIG. 4 (b). The horizontal axis X p of the graph is the photoelectric sensor 4
It is assumed that the position in the upper scanning direction (X direction) (X coordinate X p on the photoelectric sensor 4) is indicated and the center of the signal waveform is detected by X P1 . The center position of the signal waveform can also be expressed by using the wafer stage X coordinate system, that is, the position in the X direction of the wafer stage measured by the interferometer 9 for the wafer stage WST. The X p coordinate system on the photoelectric sensor 4 is used for comparison in order to compare the center positions of the images formed accordingly. However, the center position X P1 of the signal waveform is converted to the wafer stage coordinate system and stored in the imaging characteristic detection system 12 for later processing. The vertical axis represents the intensity of received light (arbitrary scale). After the detection of the projected image of the mark M 1 in the case where the mark M 1 is positioned in the first position of the illumination area (x R = x 1) has been completed, the mark M 1 by moving the reticle stage RST illumination area To the next scanning direction position (x R = x 2 ). Then, at that position, as in the case of x R = x 1 , the wafer stage WST is moved in the scanning direction while the reticle stage RST is stopped to form a projection image of the mark M 1 by the projection optical system PL. The pattern plate 2 is scanned. The signal waveform output by the sensor 4 is shown in the graph of x R = x 2 in FIG. 4 (b). Comparing the output waveform when the mark M 1 is located at x = x 1 and the output waveform when it is located at x R = x 2 , the center position X P2 of the signal waveform is ΔX 12 = X P2- X Only P1 is different. This means that if the mark M 1 is located at x R = x 1 and x R = x 2 ,
The light forming these images passes through different optical paths in the projection optical system PL, and the influence of the distortion of the obtained image is different due to the aberration of the lens element of the projection optical system PL. Next, reticle stage RS
By moving T to move the mark M 1 to the next scanning direction position (x R = x 3 ) in the illuminated area, x R = x 1 and x R =
The projected image is detected in the same manner as in the case of x 2 . Output waveform when mark M 1 is located at x R = x 3 and x R = x
The output waveform when located at position 2 has a center position of ΔX 23 = X P2 −X P3 due to the difference in the influence of distortion.
Only different. In this way, the reticle stage RST
Thus, the mark M 1 is sequentially moved to the next scanning direction position in the illumination area, and x R = x n, that is, each x R is reached until the x R position closest to the scanning end side in the illumination area IA is reached. The detection of the projected image is performed at each position. After measuring the projected image at x = x n , the respective positions x 1 , x 2 , x 3 ... x n in the scanning direction (the arrow direction in FIG. 4A) in the illumination area IA.
The n output waveforms of the projected image of the mark M 1 in FIG.
These output waveforms and the center position in the wafer stage X coordinate system are stored in the imaging characteristic detection system 12, respectively.
Since the output waveforms are images formed by light passing through different portions of the projection optical system PL, respectively, the image forming characteristics of the images at the time of scanning exposure in which the images are formed on the same principle. Reflects. From the obtained output waveform and the center position in the wafer stage coordinate system, the image formation characteristic detection system 12 obtains the image formation characteristics of those images, for example, magnification, distortion, etc., and for each position of the mark pattern x R. It may be stored in the imaging characteristic detection system 12. In the detection by the photoelectric sensor 4, when the illumination light IL is not constant due to the pulse oscillation of the laser or the like, the output of the photoelectric sensor is also affected. Therefore, for example, the laser power for each pulse is measured by a power meter or the like, It is necessary to normalize the output of the photoelectric sensor 4 with the laser power.

【0036】さらに、本発明では、投影光学系PLのそ
れぞれ異なる光路を通過してきた光により形成された像
の結像特性を、レチクルステージRSTとウエハステー
ジWSTの同期移動により発生するであろう同期誤差に
基づく結像特性の変化量により補正する。かかる補正は
結像特性演算器14(結像特性演算手段及び像位置演算
手段に相当する)により行われ、補正することにより走
査型露光方式での実際の露光によって生じる像の結像特
性を予測することができる。最初に、同期誤差に基づく
位置ずれや結像特性の変化量を求める方法を以下に説明
する。ウエハステージWST上にウエハWを載置し、実
際の露光の場合と同一の走査速度でレチクルステージR
STとウエハステージWSTを移動しながら、各ステー
ジ用の干渉計7,9の信号をモニターすることによって
両ステージの移動速度の同期誤差、すなわち所定の時刻
におけるレチクルステージRST及びウエハステージW
STの測定位置と予定されたそれぞれの設計位置とのず
れを検出する。この際、干渉計によりX,Y方向の位置
誤差のみならず、ウエハの回転誤差も検出することがで
きる。これらの位置ずれ等の計算はステージコントロー
ラ13で行われる。これらの位置ずれや回転誤差の値は
レチクルステージRST及びウエハステージWSTの位
置毎に、例えば、レチクルステージRSTが所定の位置
にあるときに、レチクルステージRSTとの同期速度か
ら予定されたウエハステージ位置に対してどの程度ウエ
ハステージ位置がずれているかが観測され、ウエハステ
ージWSTの位置(ウエハステージ座標系で表される)
毎のデータとしてステージコントローラ13に記憶され
る。
Further, according to the present invention, the image forming characteristics of the image formed by the light passing through the different optical paths of the projection optical system PL will be generated by the synchronous movement of the reticle stage RST and the wafer stage WST. It is corrected by the amount of change in the image forming characteristic based on the error. Such correction is performed by the image forming characteristic calculator 14 (corresponding to the image forming characteristic calculating means and the image position calculating means), and the image forming characteristic of the image generated by the actual exposure in the scanning type exposure method is predicted by the correction. can do. First, a method for obtaining the positional deviation and the amount of change in the imaging characteristic based on the synchronization error will be described below. The wafer W is placed on the wafer stage WST, and the reticle stage R is moved at the same scanning speed as in the actual exposure.
By monitoring the signals of the interferometers 7 and 9 for each stage while moving ST and wafer stage WST, a synchronization error of the moving speed of both stages, that is, reticle stage RST and wafer stage W at a predetermined time.
The deviation between the ST measurement position and each planned design position is detected. At this time, the interferometer can detect not only the positional error in the X and Y directions but also the rotational error of the wafer. The stage controller 13 calculates these positional deviations. The values of these positional deviations and rotation errors are determined for each position of the reticle stage RST and the wafer stage WST, for example, when the reticle stage RST is at a predetermined position, the wafer stage position scheduled from the synchronous speed with the reticle stage RST. It is observed how much the wafer stage position is deviated with respect to the position of the wafer stage WST (represented by the wafer stage coordinate system).
It is stored in the stage controller 13 as data for each.

【0037】レチクルステージRSTとウエハステージ
WSTの同期移動により、レチクルRのパターン像の結
像特性に悪影響を及ぼす原因には、レチクルステージR
STとウエハステージWSTの移動速度の同期ずれのみ
ならず、ウエハステージWST上に載置された感光基板
(感光基板の凹凸による)のZ方向の位置ずれ、並びに
両ステージの移動の際の投影光学系PLの振動による投
影光学系PLの結像特性のずれが考えられる。これらの
原因は、レチクルステージRSTとウエハステージWS
Tを実際の露光に先立って同期走査することにより計測
することができるため、本明細書では同期誤差に含め得
る。従って、ステージコントローラ13のみならず、Z
方向位置センサ10,11及び加速度センサ15も同期
誤差検出手段として機能する。感光基板のZ方向の位置
ずれは、同期移動の間、Z方向センサ11の出力を検出
し、実験または計算により予め求められたウエハWのZ
方向の位置ずれと結像特性、例えば、ウエハWのZ方向
の位置ずれと焦点位置の変化量との関係式を用いて計算
することができる。投影光学系PLの振動による投影光
学系PLの結像特性のずれは、例えば、図1に示したよ
うに投影光学系PLの鏡筒部分に装着した加速度計15
からの検出信号を観測し、計算又は実験により予め求め
ておいた投影光学系PLのX、Y及びZ方向の各移動量
と結像特性の変化との関係式を用いて求めることができ
る。これらの同期誤差及びそれから生じる結像特性の変
化量を、ウエハステージWSTの位置毎に、または一回
の走査における平均値としてステージコントローラ13
に記憶させる。
The reason why the synchronous movement of reticle stage RST and wafer stage WST adversely affects the image forming characteristics of the pattern image of reticle R is caused by reticle stage R.
Not only the synchronous deviation between the moving speeds of ST and wafer stage WST, but also the positional deviation in the Z direction of the photosensitive substrate (due to the unevenness of the photosensitive substrate) mounted on wafer stage WST, and the projection optics during the movement of both stages. A deviation of the imaging characteristics of the projection optical system PL due to the vibration of the system PL can be considered. These causes are caused by the reticle stage RST and the wafer stage WS.
Since T can be measured by performing synchronous scanning before actual exposure, it can be included in the synchronous error in this specification. Therefore, not only the stage controller 13 but also Z
The direction position sensors 10 and 11 and the acceleration sensor 15 also function as synchronization error detecting means. The misalignment of the photosensitive substrate in the Z direction is detected by detecting the output of the Z direction sensor 11 during the synchronous movement, and determining the Z of the wafer W obtained in advance by experiment or calculation.
It can be calculated by using a relational expression between the positional deviation in the direction and the imaging characteristics, for example, the positional deviation in the Z direction of the wafer W and the amount of change in the focus position. The deviation of the imaging characteristics of the projection optical system PL due to the vibration of the projection optical system PL is, for example, as shown in FIG. 1, the accelerometer 15 mounted on the lens barrel portion of the projection optical system PL.
It can be obtained by observing the detection signal from and the relational expression between the movement amount of each of the projection optical system PL in the X, Y and Z directions and the change of the imaging characteristic, which is obtained in advance by calculation or experiment. The stage controller 13 determines the synchronization error and the amount of change in the imaging characteristic caused by the synchronization error for each position of the wafer stage WST or as an average value in one scan.
To memorize.

【0038】こうして得られた同期誤差及びそれに基づ
くマークM1 の像の結像位置のずれや結像特性の変化分
を用いて、結像特性演算器14にて、照明領域IAの各
位置で求められたマークM1 の像の出力波形(図4)を
補正する。ここでは、マークM1 の像の走査方向(X方
向)の結像位置を補正する場合を例に挙げて説明する。
前記ステージコントローラ13に記憶されたステージW
STの移動速度の同期ずれ及び投影光学系PLの振動か
ら生じる走査方向(X方向)の位置ずれ量の合計量ΔX
b をウエハステージWSTのX方向の位置毎に求める。
次いで、照明領域IA内の各xR 位置で観測された像の
出力波形の中心位置(ウエハステージ座標系で表されて
記憶されている)での走査方向(X方向)の位置ずれ量
の合計量ΔXb1、ΔXb2、ΔXb3・・ΔXbn(照明領域
IA内の走査方向各x位置に対応する同期誤差)を結像
特性検出系12から抽出し、それらの値ΔXb1、Δ
b2、ΔXb3・・ΔXbnで照明領域IA内の各x位置で
観測された像の出力波形(図4(b) )を補正する。その
様子を図5(a) に示す。例えば、マークM1 が照明領域
IA内のxR =x1 に位置したときに形成された像の出
力波形は、その中心位置がXP1+ΔXb1となるように修
正される。同様にマークM1 が照明領域IA内のxR
2 、x3 ・・xn に位置したときにそれぞれ形成され
た像の出力波形を、中心位置をそれぞれΔXb2、ΔXb3
・・ΔXbnだけシフトさせることによって修正する。こ
うして得られたマークM1 の像の出力波形は、それぞ
れ、実際の走査型露光において、マークM1 が照明領域
の走査方向各位置に位置した瞬間に、投影光学系PLに
より感光基板上に結像されるであろう像を表している。
次いで、図5(a) に示した修正されたx1 〜xn におけ
る各推定像形状Pm (xp ) をm=1〜nを加算すること
により各出力波形を重ね合わせて、図5(b) に示したよ
うな出力波形を得る。図5(b) の出力波形の中心位置X
0 ’は、レチクルRのマークM1 の結像位置を表す。こ
の結像位置は、実際の走査型露光において、一回の走査
が行われたことによって形成されるであろう像の結像位
置に相当する。
By using the thus obtained synchronization error and the deviation of the image forming position of the image of the mark M 1 and the change of the image forming characteristic based on the synchronization error, the image forming characteristic calculator 14 is used for each position of the illumination area IA. The obtained output waveform of the image of the mark M 1 (FIG. 4) is corrected. Here, a case where the image forming position of the image of the mark M 1 in the scanning direction (X direction) is corrected will be described as an example.
The stage W stored in the stage controller 13
The total amount ΔX of the positional deviation amount in the scanning direction (X direction) caused by the synchronous deviation of the moving speed of ST and the vibration of the projection optical system PL.
b is calculated for each position in the X direction of wafer stage WST.
Next, the total amount of positional deviation in the scanning direction (X direction) at the center position (represented and stored in the wafer stage coordinate system) of the output waveform of the image observed at each x R position in the illumination area IA. The quantities ΔX b1 , ΔX b2 , ΔX b3 ... ΔX bn (synchronization error corresponding to each x position in the scanning direction in the illumination area IA) are extracted from the imaging characteristic detection system 12, and their values ΔX b1 , Δ
The output waveform (FIG. 4 (b)) of the image observed at each x position in the illumination area IA is corrected by X b2 , ΔX b3 ... ΔX bn . This is shown in Fig. 5 (a). For example, the output waveform of the image formed when the mark M 1 is located at x R = x 1 in the illumination area IA is modified so that its center position is X P1 + ΔX b1 . Similarly, the mark M 1 is x R = within the illumination area IA.
The output waveforms of the images respectively formed at x 2 , x 3 ··· x n , the center position is ΔX b2 , ΔX b3
・ ・ Correct by shifting by ΔX bn . The output waveform of the image of the mark M 1 thus obtained is formed on the photosensitive substrate by the projection optical system PL at the moment when the mark M 1 is located at each position in the scanning direction of the illumination area in the actual scanning exposure. It represents an image that will be imaged.
Next, by adding m = 1 to n to the respective estimated image shapes P m (x p ) in the modified x 1 to x n shown in FIG. Obtain the output waveform as shown in (b). Center position X of the output waveform in Fig. 5 (b)
0 'represents the imaging position of the mark M 1 of the reticle R. This image forming position corresponds to the image forming position of an image that would be formed by performing one scan in the actual scanning exposure.

【0039】上記説明では、同期誤差として走査方向
(X方向)の位置ずれ量のみを考慮して、照明領域内の
走査方向の各位置に位置するマークM1 の結像状態(結
像位置)を補正したが、同期誤差としてZ方向のウエハ
Wの位置ずれ量から出力波形の強度Pを修正したり、Y
方向の位置ずれ量からY方向における像の出力波形を修
正することもできる。これらの同期誤差は、照明領域内
の走査方向の各位置毎に記憶された値の代わりに、一回
の走査によって生じるであろう平均化された同期誤差の
値を用いることもできる。この場合には、照明領域内の
走査方向の各位置に位置するマークM1 の結像状態(結
像位置)を、すべて同じ値(同期誤差平均値)により補
正する。
In the above description, only the positional deviation amount in the scanning direction (X direction) is taken into consideration as the synchronization error, and the image forming state (image forming position) of the mark M 1 located at each position in the scanning direction within the illumination area. However, as a synchronization error, the intensity P of the output waveform is corrected from the amount of positional deviation of the wafer W in the Z direction, or Y
It is also possible to correct the output waveform of the image in the Y direction from the amount of positional deviation in the direction. For these synchronization errors, the averaged synchronization error value that would be generated by one scan can be used instead of the value stored for each position in the scanning direction in the illumination area. In this case, the image forming state (image forming position) of the mark M 1 located at each position in the scanning direction within the illumination area is corrected by the same value (synchronization error average value).

【0040】また、上記の説明では、レチクルR上のマ
ークとしてM1 のみを用いて説明したが、M1 のみなら
ず全てのマークM1 〜M8 について、それぞれ、前記同
様の動作により静止画を照明領域の各位置で検出し、照
明領域内の各点に対応する同期誤差により補正すること
ができる。それらのマークM1 〜M8 の補正前後の出力
波形及びウエハステージ座標系での中心位置も結像特性
検出系12に記憶する。
Further, in the above description, only M 1 is used as the mark on the reticle R, but not only M 1 but all the marks M 1 to M 8 are still imaged by the same operation as described above. Can be detected at each position in the illumination area and corrected by the synchronization error corresponding to each point in the illumination area. The output waveforms of the marks M 1 to M 8 before and after correction and the center position in the wafer stage coordinate system are also stored in the imaging characteristic detection system 12.

【0041】次に、図5(b) の出力波形の中心位置
0 ’として得られたレチクルRのマークM1 の結像位
置から、実際の走査型露光により生じるであろう結像位
置ずれを求める。レチクルR上のマークM1 の位置座標
及び投影光学系PLの倍率より、マークM1 が光電セン
サ4上で結像されるべき位置(設計値)X01を計算によ
り求めることができる。従って、ΔX=X0 ’−X01
算出することによって、レチクルステージRSTとウエ
ハステージWSTとの同期移動を含めた種々の原因で生
じるレチクルRのマークM1 のX方向の結像位置ずれ
(設計値と実露光位置の差)を予測することができる。
同様にして、他のマークM2 〜M8 の結像位置及び位置
ずれも求めることができる。
Next, from the image forming position of the mark M 1 of the reticle R obtained as the center position X 0 ′ of the output waveform of FIG. Ask for. From the position coordinates of the mark M 1 on the reticle R and the magnification of the projection optical system PL, the position (design value) X 01 where the mark M 1 should be imaged on the photoelectric sensor 4 can be calculated. Therefore, by calculating ΔX = X 0 ′ −X 01 , the X-direction imaging position shift of the mark M 1 of the reticle R caused by various causes including the synchronous movement of the reticle stage RST and wafer stage WST ( The difference between the design value and the actual exposure position) can be predicted.
Similarly, the image forming positions and the positional shifts of the other marks M 2 to M 8 can be obtained.

【0042】次いで、得られたレチクルRの各マークの
1次元または2次元の結像位置から実際の走査型露光に
おける投影光学系PLの動的な結像特性を予測する方法
を説明する。例えば、結像特性として像のコントラスト
を求めるとき、図5(b) のように演算により求められた
マークパターンの出力波形を適当なスライスレベルでス
ライスしてそれぞれの線幅lを求め、それらを基準値と
比較すればよい。あるいは、各マークの出力波形の両端
のエッジの立ち上がりの角度により求めることもでき
る。
Next, a method of predicting the dynamic image forming characteristic of the projection optical system PL in the actual scanning type exposure from the obtained one-dimensional or two-dimensional image forming position of each mark of the reticle R will be described. For example, when obtaining the contrast of an image as the image forming characteristic, the output waveform of the mark pattern obtained by the calculation as shown in FIG. 5B is sliced at an appropriate slice level to obtain each line width l Compare with a reference value. Alternatively, it can be obtained from the rising angles of the edges at both ends of the output waveform of each mark.

【0043】結像特性として像倍率を求めるには次のよ
うな方法を採用することができる。レチクルR上の複数
のマーク、例えば、マークM1 とM5 の光電センサ4上
の結像位置をウエハステージWSTでのX座標系(例え
ばX1 ,X5 )で求め、そのウエハステージWSTの座
標系におけるX1 とX5 との間隔とレチクルR上でのマ
ークM1 とM5 のX方向の間隔から倍率を算出すること
ができる。
To obtain the image magnification as the image forming characteristic, the following method can be adopted. Imaging positions of a plurality of marks on the reticle R, for example, marks M 1 and M 5 on the photoelectric sensor 4 are determined by the X coordinate system (for example, X 1 , X 5 ) of the wafer stage WST, and the wafer stage WST of the wafer stage WST. The magnification can be calculated from the distance between X 1 and X 5 in the coordinate system and the distance between the marks M 1 and M 5 on the reticle R in the X direction.

【0044】また、結像特性としてディストーションを
求めるには次のような方法を採用することができる。例
えば、レチクルRのパターン領域40内の比較的内側と
比較的外側に2点の組A1 ,A2 及びB1 ,B2 をそれ
らの間隔A1 2 と間隔B12 が等しくなるように選
び、それらの光電センサ4上の結像位置を上記と同様に
してウエハステージWSTの座標系にて求める。次い
で、ウエハステージWSTの座標系における2点の組の
結像位置間隔A1 2 ’と間隔B1 2 ’をそれぞれ求
めて、前記レチクルR上での間隔との差(A1 2 ’−
1 2 )及び(B1 2 ’−B1 2 )をそれぞれ算
出して倍率を考慮して比較することによりディストーシ
ョンを求めることができる。
Further, the following method can be adopted to obtain the distortion as the image forming characteristic. For example, a set of two points A 1 , A 2 and B 1 , B 2 on the relatively inner side and the relatively outer side in the pattern area 40 of the reticle R has the same spacing A 1 A 2 and spacing B 1 B 2. Thus, the image forming positions on the photoelectric sensor 4 are obtained in the coordinate system of wafer stage WST in the same manner as above. Next, the image forming position interval A 1 A 2 ′ and the interval B 1 B 2 ′ of the set of two points in the coordinate system of wafer stage WST are respectively obtained, and the difference (A 1 A 2 '-
The distortion can be obtained by calculating A 1 A 2 ) and (B 1 B 2 '-B 1 B 2 ) respectively and comparing them in consideration of the magnification.

【0045】また、上記のようなレチクルRのマークの
結像位置の測定から、レチクルRの走査により生じる、
レチクルRのレチクルステージRST上での回転量を求
めることができる。この場合、レチクルRのマークのう
ち、例えば、マークM1 とM5 の光電センサ4上でのY
方向の結像位置Y1 とY5 を上記と同様にしてウエハス
テージWSTのY座標系でそれぞれ求めて差ΔYを求め
ることによってレチクルRのパターンがY方向にどの程
度ずれて結像されるかがわかる。また、このΔYとM1
及びM5 のX方向距離等からレチクルRの回転量θを算
出することができる。
In addition, from the measurement of the image forming position of the mark of the reticle R as described above, the scanning of the reticle R causes
The rotation amount of reticle R on reticle stage RST can be obtained. In this case, among the marks of the reticle R, for example, the marks M 1 and M 5 of Y on the photoelectric sensor 4
In the same manner as above, the image forming positions Y 1 and Y 5 in the direction are obtained respectively in the Y coordinate system of the wafer stage WST to obtain the difference ΔY, and how much the pattern of the reticle R is imaged in the Y direction. I understand. Also, this ΔY and M 1
And the rotation amount θ of the reticle R can be calculated from the distance of M 5 in the X direction and the like.

【0046】さらに、レチクルRのパターン全体の位置
ずれを以下のようにして求めることもできる。例えば、
投影光学系PLの光軸上にレチクルRの中心が位置する
ようにレチクルRをレチクルステージRST上に配置し
て、上記のようにして光電センサ4により各マークの2
次元的な結像位置をウエハステージ座標系で求めた後、
光電センサ4上の基準点(ウエハステージ座標系)と各
マークの結像位置との距離をそれぞれ求める。そして、
それらの距離と、レチクルRの中心からのレチクルRの
各マークM1 〜M8 の距離L1 〜L8 とを倍率を考慮し
て比較することによって、レチクルRの走査におけるレ
チクルRのパターンのオフセット量がわかる。この場
合、一つのマークについてレチクルRの中心からの距離
と、その結像位置と基準点の距離とを比較してもレチク
ルRのパターンのオフセット量は求められるが、再現性
等の点から8つのマークM1 〜M8 についてそれぞれ距
離の差を求めて平均値よりオフセット量を算出する方が
望ましい。
Further, the positional deviation of the entire pattern of the reticle R can be obtained as follows. For example,
The reticle R is arranged on the reticle stage RST so that the center of the reticle R is located on the optical axis of the projection optical system PL, and the photoelectric sensor 4 detects 2 of each mark as described above.
After obtaining the three-dimensional image formation position in the wafer stage coordinate system,
The distance between the reference point (wafer stage coordinate system) on the photoelectric sensor 4 and the image forming position of each mark is obtained. And
By comparing those distances and the distances L 1 to L 8 of the marks M 1 to M 8 of the reticle R from the center of the reticle R in consideration of the magnification, the pattern of the reticle R in the scanning of the reticle R can be determined. Know the offset amount. In this case, the offset amount of the pattern of the reticle R can be obtained by comparing the distance from the center of the reticle R with respect to one mark and the distance between the image forming position and the reference point, but from the viewpoint of reproducibility, etc. It is preferable to calculate the offset amount from the average value by calculating the distance difference between the two marks M 1 to M 8 .

【0047】上記のようにして得られた結像特性が所望
の範囲でないときは結像特性を補正するための所定の操
作を行うことができる。ただし、前提として、ステージ
が静止している状態で測定された結像特性(静止像の結
像特性)は最適に調整されているため、これ以上の調整
は困難である。この段階での調整法として、走査露光に
よって悪化するレチクルRとウエハWの同期ずれ、振動
等の軽減することが考えられる。一般に走査速度を低下
すると、制御系の負荷が減るため、同期精度は向上す
る。また、振動も低減すると考えられる。このため、前
記のようにして求められたマークの結像位置の位置ずれ
等において所望の精度が達成されないとき、ステージコ
ントローラ13に信号を送り、走査速度を低下する方法
が考えられる。走査速度を低下すると、製品の生産性
(スループット)が低下するため、所望の精度が得られ
る範囲内で速度を低下するのが最適である。このため、
走査速度を変化させて結像特性を測定して最適速度を選
ぶこともできる。
When the image forming characteristic obtained as described above is not within the desired range, a predetermined operation for correcting the image forming characteristic can be performed. However, as a premise, the image forming characteristic (image forming characteristic of a still image) measured in a state where the stage is stationary is optimally adjusted, and further adjustment is difficult. As an adjustment method at this stage, it is possible to reduce synchronization deviation, vibration, and the like between the reticle R and the wafer W, which are deteriorated by scanning exposure. Generally, when the scanning speed is reduced, the load on the control system is reduced, and thus the synchronization accuracy is improved. It is also considered that vibration is reduced. Therefore, when the desired accuracy is not achieved in the displacement of the image forming position of the mark obtained as described above, a method of sending a signal to the stage controller 13 to reduce the scanning speed can be considered. When the scanning speed is decreased, the productivity (throughput) of the product is decreased, so it is optimal to decrease the speed within the range where the desired accuracy is obtained. For this reason,
The optimum speed can be selected by changing the scanning speed and measuring the imaging characteristics.

【0048】次に、上記のようにして得られたレチクル
Rの各マークの1次元または2次元の結像位置からウエ
ハアライメント系のベースラインを求める方法を説明す
る。ベースラインの計測は、結像特性演算器14による
レチクルRのマークの結像位置及び結像特性の測定結果
を用いて実行できる。図5(b) の出力波形の中心位置X
0 ’として得られたレチクルRのマークM1 の結像位置
を、ウエハステージ座標系で表して、走査型露光時のベ
ースライン測定の基準点とする。次に、光電センサ4が
ウエハアライメント系の下方に位置するようにウエハス
テージWSTをX方向に移動して、アライメント系の光
源30からパターン板2または光電センサ4に光を照射
しその反射光を受光器31で検出する。この際、パター
ン板2または光電センサ4の特定部分を基準位置として
定めておく。例えば、パターン板2の開口部1を画定す
る一方の端部を基準位置として、その端部を受光器31
で検出してもよい。基準位置をアライメント系の受光器
31で検出したときの干渉計9の信号をステージコント
ローラ13に取り込むことによって、かかる基準位置を
ウエハステージ座標系で知ることができる。そして、前
記ベースライン測定の基準点と、前記ウエハアライメン
ト系で検出された基準位置の差よりアライメント系のベ
ースラインを定めることができる。このようにアライメ
ント系のベースラインを規定することによって、レチク
ルRのマークを基準として重ね合わせ露光されるウエハ
Wの位置を正確に決定することができる。しかも、走査
の間に生じるレチクルRとウエハWの相対的な位置ずれ
を取り込んだ形でベースラインを求めることができるの
で走査型露光における重ね合わせ精度を向上できる。
Next, a method of obtaining the baseline of the wafer alignment system from the one-dimensional or two-dimensional image formation position of each mark of the reticle R obtained as described above will be described. The measurement of the baseline can be performed using the measurement result of the image formation position and the image formation characteristic of the mark of the reticle R by the image formation characteristic calculator 14. Center position X of the output waveform in Fig. 5 (b)
The image forming position of the mark M 1 of the reticle R obtained as 0'is represented by the wafer stage coordinate system and is used as a reference point for baseline measurement during scanning exposure. Next, the wafer stage WST is moved in the X direction so that the photoelectric sensor 4 is located below the wafer alignment system, and the light source 30 of the alignment system irradiates the pattern plate 2 or the photoelectric sensor 4 with light to reflect the reflected light. It is detected by the light receiver 31. At this time, a specific portion of the pattern plate 2 or the photoelectric sensor 4 is set as a reference position. For example, one end defining the opening 1 of the pattern plate 2 is set as a reference position, and the end is defined as the light receiver 31.
May be detected. By taking in the signal of the interferometer 9 when the reference position is detected by the optical receiver 31 of the alignment system to the stage controller 13, the reference position can be known in the wafer stage coordinate system. Then, the baseline of the alignment system can be determined from the difference between the reference point of the baseline measurement and the reference position detected by the wafer alignment system. By thus defining the baseline of the alignment system, it is possible to accurately determine the position of the wafer W to be overlaid and exposed with the mark of the reticle R as a reference. Moreover, since the baseline can be obtained in a manner that takes in the relative positional deviation between the reticle R and the wafer W that occurs during scanning, the overlay accuracy in scanning exposure can be improved.

【0049】上記実施例では、光電センサの受光部とし
てパターン板2に形成されたスリット状の開口部1を設
けたが、図6(a) に示すように、より大きな開口面積を
有する正方形の開口部1’をパターン板2に形成しても
よい。この場合、開口部1’の下方に設置される光電セ
ンサは開口部1’を通過する全ての光を受光できる寸法
を有するものを用いる。例えば、レチクルR上に形成さ
れた矩形のマークM10がこの開口部1’を通過した場合
に、光電センサからは図6(b) に示したような波形信号
が出力され、この信号を微分することにより図6(c) に
示したような波形が得られる。図6(c) の波形におい
て、線幅aまたはピークbより像のコントラストを求
め、波形中心位置cよりディストーションを求めること
ができる。このような大面積の開口部1’を有する光電
センサは、積分された波形を計測するための信号レンジ
が大きくなるため、開口部がスリット状のものに比べて
S/Nが低くなる。しかしながら、信号がスリット幅で
平均化されないために、より実際の像に近い信号が得ら
れるという利点がある。また、レチクル側のパターンの
種類によらず測定が可能であるという利点がある。
In the above embodiment, the slit-shaped opening 1 formed in the pattern plate 2 is provided as the light receiving portion of the photoelectric sensor. However, as shown in FIG. 6 (a), a square opening having a larger opening area is provided. The opening 1 ′ may be formed in the pattern plate 2. In this case, the photoelectric sensor installed below the opening 1 ′ has a size capable of receiving all the light passing through the opening 1 ′. For example, when the rectangular mark M 10 formed on the reticle R passes through the opening 1 ′, the photoelectric sensor outputs a waveform signal as shown in FIG. 6B, and this signal is differentiated. By doing so, the waveform as shown in FIG. 6 (c) is obtained. In the waveform of FIG. 6 (c), the image contrast can be obtained from the line width a or the peak b, and the distortion can be obtained from the waveform center position c. The photoelectric sensor having such a large-area opening 1'has a larger signal range for measuring the integrated waveform, and therefore has a lower S / N than that having a slit-shaped opening. However, since the signals are not averaged by the slit width, there is an advantage that a signal closer to an actual image can be obtained. Further, there is an advantage that the measurement can be performed regardless of the type of the pattern on the reticle side.

【0050】上記実施例ではウエハステージ内部に光電
センサ4を設けたが、光電センサの発熱のよる不具合、
あるいはウエハステージWSTの重量増大による不都合
を回避するために、受光部、例えば、光ファイバの入射
端部のみをウエハステージ上に設置しておき、受光部で
受光した光を光ファイバ等を通じてウエハステージの外
部に設置した光電センサに送ることもできる。
In the above embodiment, the photoelectric sensor 4 is provided inside the wafer stage. However, a problem due to heat generation of the photoelectric sensor,
Alternatively, in order to avoid an inconvenience due to an increase in the weight of wafer stage WST, only a light receiving part, for example, only the incident end of an optical fiber is installed on the wafer stage, and the light received by the light receiving part is passed through the optical fiber or the like to the wafer stage. It can also be sent to a photoelectric sensor installed outside the.

【0051】上記実施例では、投影光学系の物体面側に
設置したマークパターンを、投影光学系の像面側に設置
した光電センサにより検出することによりレチクルパタ
ーンの結像特性を予測したが、これとは逆に、投影光学
系の像面側に設置したマークパターンを、投影光学系の
物体面側に設置した光電センサ等により検出してもよ
い。例えば、光ファイバ等によりウエハ上に形成したマ
ークパターンを照明し、そのマークパターンの投影光学
系による像をレチクルステージまたはその上方に設置し
たセンサ等により検出することができる。
In the above embodiment, the image forming characteristic of the reticle pattern is predicted by detecting the mark pattern installed on the object plane side of the projection optical system by the photoelectric sensor installed on the image plane side of the projection optical system. Conversely, the mark pattern installed on the image plane side of the projection optical system may be detected by a photoelectric sensor or the like installed on the object plane side of the projection optical system. For example, it is possible to illuminate a mark pattern formed on a wafer with an optical fiber or the like, and detect an image of the mark pattern by a projection optical system by a reticle stage or a sensor installed above the reticle stage.

【0052】上記実施例の投影露光装置は、半導体製造
用の投影光学系PLを使用していたが、本発明は投影光
学系を使用する走査型露光装置以外の走査型露光装置、
例えばミラー光学系を使用する走査型露光装置に対して
も同様に有効である。
Although the projection exposure apparatus of the above-described embodiment uses the projection optical system PL for semiconductor manufacturing, the present invention is a scanning exposure apparatus other than the scanning exposure apparatus using the projection optical system,
For example, it is similarly effective for a scanning type exposure apparatus using a mirror optical system.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明の走査型露光装置は、走査露光の
動的な条件、すなわちマスクステージ及び基板ステージ
が移動している状態での結像特性を実際の露光の前に計
測及び演算することができる機構を備えているので、走
査型露光装置に独特の原因で発生する結像特性の誤差等
を予め予測することができ、それにより、結像特性を補
正するように露光条件を変更することができる。本発明
の走査型露光装置は、実際の走査型露光において得られ
るであろうレチクルパターンの像位置を基準としてウエ
ハアライメント系のベースラインを定めることができる
ので、走査型露光装置においても高精度な重ね合わせ露
光を実現することができる。本発明の走査型露光方法
は、走査型露光の動的な条件の下での結像特性及びウエ
ハアライメント系のベースラインを計測及び演算してい
るので、走査型露光方式に独特の原因で発生する結像特
性及びベースラインの誤差等を予め知ることができ、そ
れにより、結像特性及びベースラインを補正するように
露光条件や走査速度を変更することができる。従って、
本発明の走査型露光装置及び走査露光方法を用いること
によって、一層高精度且つ高効率で半導体素子や液晶素
子等のマイクロデバイスを製造することができる。
The scanning type exposure apparatus of the present invention measures and calculates the dynamic conditions of scanning exposure, that is, the image forming characteristics when the mask stage and the substrate stage are moving, before the actual exposure. Since it is equipped with a mechanism capable of adjusting, it is possible to predict in advance an error in the image forming characteristics or the like that occurs due to a unique cause of the scanning type exposure apparatus, thereby changing the exposure condition so as to correct the image forming characteristics. can do. Since the scanning type exposure apparatus of the present invention can determine the baseline of the wafer alignment system with reference to the image position of the reticle pattern that would be obtained in actual scanning type exposure, the scanning type exposure apparatus is highly accurate. Overlay exposure can be realized. Since the scanning type exposure method of the present invention measures and calculates the imaging characteristics and the wafer alignment system baseline under the dynamic conditions of the scanning type exposure, the scanning type exposure method is caused by a unique cause. It is possible to know in advance the image forming characteristic and the error of the baseline, etc., and thereby, the exposure condition and the scanning speed can be changed so as to correct the image forming characteristic and the baseline. Therefore,
By using the scanning exposure apparatus and the scanning exposure method of the present invention, microdevices such as semiconductor elements and liquid crystal elements can be manufactured with higher accuracy and higher efficiency.

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

【図1】走査型露光の間の結像特性を予測することがで
きる機構を含む本発明の走査型露光装置の構成の概要を
示す。
FIG. 1 shows an outline of a configuration of a scanning exposure apparatus of the present invention including a mechanism capable of predicting an imaging characteristic during scanning exposure.

【図2】実施例の走査型露光装置による走査露光方法を
説明する図であり、図2(a) は照明領域IAに対してレ
チクルRが走査される様子を示し、図2(b) は露光領域
EAに対してウエハWがレチクルRの走査方向と逆方向
に走査される様子を示す図である。
2A and 2B are diagrams illustrating a scanning exposure method by a scanning exposure apparatus according to an embodiment, FIG. 2A shows a state in which a reticle R is scanned with respect to an illumination area IA, and FIG. FIG. 7 is a diagram showing a state in which a wafer W is scanned in the opposite direction to the scanning direction of the reticle R with respect to the exposure area EA.

【図3】実施例で用いたテストマークM1 〜M8 を含む
レチクルの平面図である。
FIG. 3 is a plan view of a reticle including test marks M 1 to M 8 used in the examples.

【図4】実施例において、レチクルの基準マークが照明
領域IAの走査方向の種々の位置に位置するときにマー
ク像が形成される様子を示す図であり、図4(a) は照明
領域IAのX方向に沿って基準マークM1 が移動する様
子を示し、図4(b) は基準マークM1 が照明領域IAの
X方向位置x1 ,x2 及びx3 に位置するときに光電セ
ンサにより検出されるマークパターンM1 の像の出力波
形をそれぞれ示す。
FIG. 4 is a diagram showing how mark images are formed when reference marks of a reticle are located at various positions in the scanning direction of an illumination area IA in the embodiment, and FIG. 4 (a) is an illumination area IA. 4B shows that the reference mark M 1 moves along the X direction, and FIG. 4B shows the photoelectric sensor when the reference mark M 1 is located at the X direction positions x 1 , x 2 and x 3 of the illumination area IA. 3A and 3B show output waveforms of the image of the mark pattern M 1 detected by.

【図5】レチクルの基準マークM1 の像の波形出力を、
同期誤差で補正する方法を示す図であり、図5(a) は、
同期誤差で補正された後の、照明領域IA内のx1 ,x
2 ,x3 ・・・xn に対応するマークパターン像の出力
波形を示し、図5(b) は照明領域IAに対して基準マー
クM1 の一回の走査によって形成されるであろうマーク
1 の像を示す。
FIG. 5 shows the waveform output of the image of the reference mark M 1 of the reticle,
It is a figure which shows the method of correcting with a synchronization error, and FIG.
X 1 , x in the illumination area IA after being corrected by the synchronization error
2B shows the output waveform of the mark pattern image corresponding to 2 , x 3 ... X n , and FIG. 5B shows a mark which will be formed by one scan of the reference mark M 1 with respect to the illumination area IA. The image of M 1 is shown.

【図6】大面積の開口部を有する光電センサを用いてマ
ークパターンの像を検出する様子を示し、図6(a) はマ
ークパターンと開口部との位置関係を示し、図6(b) は
センサからの出力を示し、図6(c) は図6(b) の出力波
形を微分した波形を示す。
6A and 6B show a state in which an image of a mark pattern is detected by using a photoelectric sensor having a large area opening, FIG. 6A shows a positional relationship between the mark pattern and the opening, and FIG. Shows the output from the sensor, and FIG. 6 (c) shows the waveform obtained by differentiating the output waveform of FIG. 6 (b).

【図7】結像特性の測定系を備える従来の一括露光型の
投影露光装置の概要を示す図であり、図7(a) は装置構
成の概要を示し、図7(b) はマークパターンと開口部と
の位置関係を示し、図7(c) はセンサからの出力波形を
示す。
FIG. 7 is a diagram showing an outline of a conventional single-exposure projection exposure apparatus equipped with a measurement system for image formation characteristics, FIG. 7 (a) showing an outline of the apparatus configuration, and FIG. 7 (b) showing a mark pattern. Shows the positional relationship between the sensor and the opening, and FIG. 7 (c) shows the output waveform from the sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル、 W ウエハ PL 投影光学系 IA 照明領域 EA 露光領域 RST レチクルステージ WST ウエハステージ M1 レチクルマーク 1 開口部 2 パターン板 4 光電センサ 5 ウエハホルダ 7 レーザ干渉計 10 投光器 12 結像特性検出系 13 ステージコントローラ 14 結像特性演算器 15 加速度センサ 30 アライメント系光源 31 受光部 202 光電センサR reticle, W Wafer PL Projection optical system IA Illumination area EA Exposure area RST Reticle stage WST Wafer stage M 1 Reticle mark 1 Aperture 2 Pattern plate 4 Photoelectric sensor 5 Wafer holder 7 Laser interferometer 10 Projector 12 Imaging characteristic detection system 13 Stage Controller 14 Image formation characteristic calculator 15 Acceleration sensor 30 Alignment system light source 31 Light receiving unit 202 Photoelectric sensor

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク上の照明領域に対して該マスクを
走査するマスクステージと、前記マスク上のパターンの
像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記照明領域
と前記投影光学系に関して共役な露光領域に対して前記
感光基板を前記マスクの走査と同期して走査する基板ス
テージとを備えた走査型露光装置において、 前記マスク上のマークパターンの像を前記基板ステージ
上で光電検出する光電検出手段と、 前記感光基板と前記マスクとの同期走査により生じる同
期誤差を検出する同期誤差検出手段と、 前記マークパターンが前記照明領域内の走査方向の種々
の位置に位置するときに前記光電検出手段によりそれぞ
れ検出された各走査方向位置に対応する前記マークパタ
ーンの像と、前記同期誤差検出手段から検出された同期
誤差とから、同期走査により得られる前記マークパター
ン像の結像状態を演算する結像状態演算手段とを備え、 前記結像状態演算手段の演算結果から前記感光基板と前
記マスクとの同期走査により得られるマスクパターン像
の結像状態が予測されることを特徴とする上記走査型露
光装置。
1. A mask stage for scanning an illumination area on a mask, the projection optical system for projecting an image of a pattern on the mask onto a photosensitive substrate, the illumination area and the projection optical system. In a scanning exposure apparatus including a substrate stage that scans the photosensitive substrate with respect to a conjugate exposure region in synchronization with scanning of the mask, an image of a mark pattern on the mask is photoelectrically detected on the substrate stage. Photoelectric detection means, synchronization error detection means for detecting a synchronization error caused by the synchronous scanning of the photosensitive substrate and the mask, and the photoelectric conversion when the mark pattern is located at various positions in the scanning direction within the illumination area. An image of the mark pattern corresponding to each scanning direction position detected by the detection means, and a synchronization error detected by the synchronization error detection means. Image forming state calculating means for calculating the image forming state of the mark pattern image obtained by synchronous scanning, and is obtained by synchronous scanning of the photosensitive substrate and the mask from the calculation result of the image forming state calculating means. The above-mentioned scanning type exposure apparatus, wherein the image formation state of a mask pattern image is predicted.
【請求項2】 前記予測されたマスクパターン像の結像
状態に応じて結像状態を補正するための補正手段を更に
備えたことを特徴とする請求項1に記載の走査型露光装
置。
2. The scanning exposure apparatus according to claim 1, further comprising a correction unit for correcting the image formation state according to the predicted image formation state of the mask pattern image.
【請求項3】 マスク上の照明領域に対して該マスクを
走査するマスクステージと、前記マスク上のパターンの
像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記照明領域
と前記投影光学系に関して共役な露光領域に対して前記
感光基板を前記マスクの走査に同期して走査する基板ス
テージとを備えた走査型露光装置において、 前記マスク上のマークパターンの像を前記基板ステージ
上で光電検出する光電検出手段と、 前記感光基板と前記マスクとの同期走査により生じる同
期誤差を検出する同期誤差検出手段と、 前記マークパターンが前記照明領域内の走査方向の種々
の位置に位置するときに前記光電検出手段によりそれぞ
れ検出された各走査方向位置に対応する前記マークパタ
ーンの像と、前記同期誤差検出手段から検出された同期
誤差とから、前記マークパターンの像の位置を演算する
像位置演算手段と、 前記感光基板上に形成された位置合わせマークを照明
し、該位置合わせマークからの光を光電検出する位置合
わせマーク検出手段とを備え、 前記演算されたマークパターン像の位置と前記位置合わ
せマーク検出手段の検出位置とから位置合わせマーク検
出手段のベースラインを定めることを特徴とする上記走
査型露光装置。
3. A mask stage for scanning an illumination area on a mask, a projection optical system for projecting an image of a pattern on the mask onto a photosensitive substrate, and the illumination area and the projection optical system. A scanning exposure apparatus comprising a substrate stage that scans the photosensitive substrate with respect to a conjugate exposure region in synchronization with the scanning of the mask, and photoelectrically detects an image of a mark pattern on the mask on the substrate stage. Photoelectric detection means, synchronization error detection means for detecting a synchronization error caused by the synchronous scanning of the photosensitive substrate and the mask, and the photoelectric conversion when the mark pattern is located at various positions in the scanning direction within the illumination area. An image of the mark pattern corresponding to each scanning direction position detected by the detection means, and a synchronization error detected by the synchronization error detection means. Image position calculation means for calculating the position of the image of the mark pattern, and alignment mark detection means for illuminating the alignment mark formed on the photosensitive substrate and photoelectrically detecting light from the alignment mark. The scanning exposure apparatus according to claim 1, further comprising: a baseline of the alignment mark detecting means, which is determined from the calculated position of the mark pattern image and the detection position of the alignment mark detecting means.
【請求項4】 上記光電検出手段が、スリットが形成さ
れた受光部と該スリットを透過した光を光電検出するセ
ンサを含み、前記マスクのマークパターン像と該受光部
とを走査方向と平行な方向に相対移動させることにより
前記マークパターンの像を光電検出することを特徴とす
る請求項1〜3のいずれか一項に記載の走査型露光装
置。
4. The photoelectric detecting means includes a light receiving portion having a slit and a sensor for photoelectrically detecting light transmitted through the slit, and the mark pattern image of the mask and the light receiving portion are parallel to the scanning direction. The scanning exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein an image of the mark pattern is photoelectrically detected by relatively moving in a direction.
【請求項5】 マスク上の照明領域に対して該マスクを
走査するマスクステージと、前記マスク上のパターンの
像を感光基板上に投影する投影光学系と、前記照明領域
と前記投影光学系に関して共役な露光領域に対して前記
感光基板を前記マスクの走査と同期して走査する基板ス
テージとを備えた走査型露光装置において、 前記投影光学系の物体面または像面に設置されたマーク
パターンを照明し且つ該マークパターンの前記投影光学
系による像を前記像面または前記物体面で検出する検出
系と、 前記感光基板と前記マスクとの同期走査により生じる同
期誤差を検出する同期誤差検出手段と、 前記マークパターンが走査方向の種々の位置に位置する
ときに前記検出系によりそれぞれ検出された各走査方向
位置に対応する前記マークパターンの像と前記同期誤差
検出手段から検出された同期誤差とから同期走査により
得られるマークパターン像の結像状態を演算する結像状
態演算手段とを備え、 前記結像状態演算手段の演算結果から前記感光基板と前
記マスクとの同期走査により得られるマスクパターン像
の結像状態が予測されることを特徴とする上記走査型露
光装置。
5. A mask stage for scanning an illumination area on a mask, the projection optical system for projecting an image of a pattern on the mask onto a photosensitive substrate, the illumination area and the projection optical system. In a scanning exposure apparatus including a substrate stage that scans the photosensitive substrate with respect to a conjugate exposure region in synchronization with scanning of the mask, a mark pattern provided on an object plane or an image plane of the projection optical system is provided. A detection system that illuminates and detects an image of the mark pattern by the projection optical system on the image plane or the object plane; and a synchronization error detection unit that detects a synchronization error caused by the synchronous scanning of the photosensitive substrate and the mask. Of the mark pattern corresponding to each scanning direction position detected by the detection system when the mark pattern is located at various positions in the scanning direction. Image forming state calculating means for calculating the image forming state of the mark pattern image obtained by synchronous scanning from the image and the synchronization error detected by the synchronization error detecting means, and the image forming state calculating means calculates the image forming state from the image forming state calculating means. The scanning type exposure apparatus, wherein the image formation state of a mask pattern image obtained by synchronous scanning of a photosensitive substrate and the mask is predicted.
【請求項6】 前記同期誤差が、前記基板ステージ及び
前記マスクステージの同期移動により生ずる各ステージ
の位置ずれ、感光基板のZ方向の位置ずれ並びに投影光
学系の振動による結像特性のずれを含むことを特徴とす
る請求項1〜5のいずれか一項に記載の走査型露光装
置。
6. The synchronization error includes displacement of each stage caused by synchronous movement of the substrate stage and the mask stage, displacement of the photosensitive substrate in the Z direction, and displacement of imaging characteristics due to vibration of the projection optical system. The scanning exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか一項に記載の走
査型露光装置を用いてマイクロデバイスを製造する方
法。
7. A method of manufacturing a microdevice using the scanning exposure apparatus according to claim 1.
【請求項8】 マスクを照明しながら、該マスク上の照
明領域に対して該マスクを走査するとともに、上記照明
領域と投影光学系に関して共役な露光領域に対して感光
基板を前記マスクの走査に同期して走査することにより
上記マスクのパターンを投影光学系を介して感光基板上
に露光する走査型露光方法において、 前記露光に先立って、前記マスク上のマークパターンを
照明領域内の走査方向の種々の位置に配置し、各位置で
の前記マークパターンの前記投影光学系による像をそれ
ぞれ光電検出し、 前記感光基板と前記マスクとを実際の走査露光と同じ走
査速度で同期走査し、同期走査により生じる同期誤差を
マスクまたは感光基板の位置毎に検出し、 前記光電検出された走査方向各位置に対応する前記マー
クパターンの像と、前記検出された同期誤差とから、同
期走査により得られる前記マークパターンの像の結像状
態を演算することを含み、それによってマスクと感光基
板との同期走査によって得られる前記マスクパターンの
像の結像特性を予測することを特徴とする前記走査型露
光方法。
8. While illuminating a mask, the mask is scanned with respect to an illumination area on the mask, and a photosensitive substrate is scanned with respect to an exposure area conjugate with the illumination area and the projection optical system. In a scanning type exposure method of exposing the pattern of the mask on a photosensitive substrate through a projection optical system by scanning in synchronization, prior to the exposure, the mark pattern on the mask is scanned in an illumination area in a scanning direction. Arranged at various positions, photoelectrically detecting an image of the mark pattern at each position by the projection optical system, synchronously scanning the photosensitive substrate and the mask at the same scanning speed as the actual scanning exposure, and synchronously scanning. The synchronization error caused by the above is detected for each position of the mask or the photosensitive substrate, and the image of the mark pattern corresponding to each position in the scanning direction photoelectrically detected and the detected The image formation characteristic of the image of the mark pattern obtained by the synchronous scanning based on the obtained synchronization error, thereby forming the image formation characteristic of the image of the mask pattern obtained by the synchronous scanning of the mask and the photosensitive substrate. The above-mentioned scanning type exposure method.
【請求項9】 前記光電検出された走査方向各位置に対
応する前記マークパターンの像を、前記走査方向各位置
に対応する前記検出された同期誤差で補正して前記走査
方向各位置における補正されたマークパターン像を求
め、補正された各像を重ね合わせることによって、同期
走査により得られる前記マークパターンの像の結像状態
を演算することを特徴とする請求項8に記載の走査型露
光方法。
9. The image of the mark pattern corresponding to each position in the scanning direction which is photoelectrically detected is corrected by the detected synchronization error corresponding to each position in the scanning direction to be corrected at each position in the scanning direction. 9. The scanning type exposure method according to claim 8, wherein the image formation state of the image of the mark pattern obtained by the synchronous scanning is calculated by obtaining a mark pattern image and superimposing the corrected images. .
【請求項10】 感光基板上に形成された位置合わせマ
ークを検出する手段を備えた投影露光装置を用いて、マ
スクを照明しながら、該マスク上の照明領域に対して該
マスクを走査するとともに、上記照明領域と投影光学系
に関して共役な露光領域に対して前記感光基板を前記マ
スクの走査に同期して走査することにより上記マスクの
パターンを投影光学系を介して感光基板上に露光する走
査型露光方法において、 前記露光に先立って、前記マスク上のマークパターンを
照明領域内の走査方向の種々の位置に配置し、各位置で
の前記マークパターンの前記投影光学系による像をそれ
ぞれ光電検出し、 前記感光基板と前記マスクとを実際の走査型露光と同じ
走査速度で同期走査して、同期走査により生じる同期誤
差を前記マスクまたは感光基板の位置毎に検出し、 前記光電検出された走査方向各位置での前記マークパタ
ーンの像と、前記検出された同期誤差とから、前記マス
ク上のマークパターンの像の位置を演算し、 前記演算されたマークパターン像の位置と前記感光基板
の位置合わせマークを検出する手段の検出位置とから該
位置合わせマーク検出手段のベースラインを定めること
を特徴とする上記走査型露光方法。
10. A projection exposure apparatus having means for detecting an alignment mark formed on a photosensitive substrate is used to scan the mask with respect to an illumination area on the mask while illuminating the mask. Scanning for exposing the pattern of the mask onto the photosensitive substrate via the projection optical system by scanning the photosensitive substrate with respect to an exposure region conjugate with the illumination region and the projection optical system in synchronization with the scanning of the mask In the mold exposure method, prior to the exposure, the mark patterns on the mask are arranged at various positions in the scanning direction in the illumination area, and the images of the mark patterns at the respective positions by the projection optical system are photoelectrically detected. Then, the photosensitive substrate and the mask are synchronously scanned at the same scanning speed as the actual scanning type exposure, and a synchronization error caused by the synchronous scanning is caused by the mask or the photosensitive substrate. Each position is detected, the position of the image of the mark pattern on the mask is calculated from the image of the mark pattern at each position in the scanning direction photoelectrically detected, and the detected synchronization error, and the calculation is performed. The above-mentioned scanning exposure method, wherein the baseline of the alignment mark detecting means is determined from the position of the mark pattern image and the detection position of the means for detecting the alignment mark of the photosensitive substrate.
【請求項11】 前記光電検出された走査方向各位置で
の前記マークパターンの像を、前記走査方向各位置に対
応する前記検出された同期誤差で補正し、補正された前
記走査方向各位置におけるそれぞれのマークパターンの
像を重ね合わせることによって得られた像から、同期走
査により得られる前記マークパターンの像の位置を求め
ることを特徴とする請求項10に記載の走査型露光方
法。
11. An image of the mark pattern at each position in the scanning direction that is photoelectrically detected is corrected by the detected synchronization error corresponding to each position in the scanning direction, and the corrected position at each position in the scanning direction is corrected. The scanning exposure method according to claim 10, wherein the position of the image of the mark pattern obtained by synchronous scanning is obtained from the image obtained by superimposing the images of the respective mark patterns.
【請求項12】 前記マークパターン像と光電検出手段
の受光面とを前記走査の方向と平行な方向に相対移動す
ることにより前記マークパターンの前記投影光学系によ
る像を光電検出することを特徴とする請求項10または
11に記載の走査型露光方法。
12. The image of the mark pattern formed by the projection optical system is photoelectrically detected by relatively moving the mark pattern image and the light receiving surface of the photoelectric detection means in a direction parallel to the scanning direction. The scanning exposure method according to claim 10 or 11.
JP7292091A 1995-08-09 1995-10-13 Scanning projection aligner and aligning method Pending JPH09115820A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7292091A JPH09115820A (en) 1995-10-13 1995-10-13 Scanning projection aligner and aligning method
US08/691,377 US5841520A (en) 1995-08-09 1996-08-02 Exposure apparatus and method that use mark patterns to determine image formation characteristics of the apparatus prior to exposure
KR1019960033727A KR970012020A (en) 1995-08-09 1996-08-09 A scanning type exposure apparatus, a scanning type exposure method, and a projection exposure apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7292091A JPH09115820A (en) 1995-10-13 1995-10-13 Scanning projection aligner and aligning method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09115820A true JPH09115820A (en) 1997-05-02

Family

ID=17777439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7292091A Pending JPH09115820A (en) 1995-08-09 1995-10-13 Scanning projection aligner and aligning method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09115820A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001312069A (en) * 2000-04-28 2001-11-09 Canon Inc Scanning exposure system for liquid crystal panel and scanning exposure method
US6522386B1 (en) 1997-07-24 2003-02-18 Nikon Corporation Exposure apparatus having projection optical system with aberration correction element
JP4683232B2 (en) * 2004-07-23 2011-05-18 株式会社ニコン Image plane measuring method, exposure method, device manufacturing method, and exposure apparatus
JP2016027414A (en) * 2006-08-31 2016-02-18 株式会社ニコン Exposure apparatus and exposure method, and method for manufacturing device
JP2016136267A (en) * 2006-09-01 2016-07-28 株式会社ニコン Exposure equipment and exposure method, and device production method
JP2019518233A (en) * 2016-04-26 2019-06-27 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Measurement system, calibration method, lithographic apparatus and positioner

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6522386B1 (en) 1997-07-24 2003-02-18 Nikon Corporation Exposure apparatus having projection optical system with aberration correction element
JP2001312069A (en) * 2000-04-28 2001-11-09 Canon Inc Scanning exposure system for liquid crystal panel and scanning exposure method
JP4683232B2 (en) * 2004-07-23 2011-05-18 株式会社ニコン Image plane measuring method, exposure method, device manufacturing method, and exposure apparatus
US7965387B2 (en) 2004-07-23 2011-06-21 Nikon Corporation Image plane measurement method, exposure method, device manufacturing method, and exposure apparatus
JP2016027414A (en) * 2006-08-31 2016-02-18 株式会社ニコン Exposure apparatus and exposure method, and method for manufacturing device
JP2016128929A (en) * 2006-08-31 2016-07-14 株式会社ニコン Exposure device and exposure method, and method for producing device
JP2017010043A (en) * 2006-08-31 2017-01-12 株式会社ニコン Exposure device and exposure method and device production method
JP2016136267A (en) * 2006-09-01 2016-07-28 株式会社ニコン Exposure equipment and exposure method, and device production method
JP2017010042A (en) * 2006-09-01 2017-01-12 株式会社ニコン Exposure equipment and exposure method and device production method
JP2019518233A (en) * 2016-04-26 2019-06-27 エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. Measurement system, calibration method, lithographic apparatus and positioner

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6992751B2 (en) Scanning exposure apparatus
US6549271B2 (en) Exposure apparatus and method
US6057908A (en) Exposure condition measurement method
KR100365602B1 (en) Exposure Method and Apparatus and Semiconductor Device Manufacturing Method
US6525817B1 (en) Inspection method and apparatus for projection optical systems
KR101963012B1 (en) Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JPH09237752A (en) Adjustment of projection optical system and projection aligner using it
JPH1145846A (en) Scanning type exposure method and aligner
US6169602B1 (en) Inspection method and apparatus for projection optical systems
JPH1097083A (en) Projection aligner and its method
JPH09219354A (en) Position sensing apparatus, and aligner with the same
JP3551570B2 (en) Scanning exposure apparatus and exposure method
JPH09115820A (en) Scanning projection aligner and aligning method
JP2003086492A (en) Aligner, control method and manufacturing method of the aligner
JP2000349014A (en) Registration measuring device, and manufacture of semiconductor device using the device
JPH08227847A (en) Projection aligner
JPH0786136A (en) Plane position setter
JP2000323405A (en) Projection exposure system and aligner, and manufacture for element
JPH09306811A (en) Method for exposure
JPH08227845A (en) Method for inspecting projection optical system and projection exposure apparatus for executing method thereof
JP3104813B2 (en) Alignment apparatus, projection exposure apparatus, and element manufacturing method
JPH09283421A (en) Projection aligner
JP2006013266A (en) Measuring method, exposure method, and aligner
JP3590875B2 (en) Scanning exposure apparatus and exposure method
JPH1126345A (en) Projection aligner

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees