JPH0992593A - Projection exposure system - Google Patents

Projection exposure system

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JPH0992593A
JPH0992593A JP7243132A JP24313295A JPH0992593A JP H0992593 A JPH0992593 A JP H0992593A JP 7243132 A JP7243132 A JP 7243132A JP 24313295 A JP24313295 A JP 24313295A JP H0992593 A JPH0992593 A JP H0992593A
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exposure
direction
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optical system
alignment
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JP7243132A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Wakamoto
信二 若本
Original Assignee
Nikon Corp
株式会社ニコン
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Exposure apparatus for microlithography
    • G03F7/70216Systems for imaging mask onto workpiece
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a projection exposure system, wherein a focal point is accurately detected or aligned in a scanning direction, and various sensors to provide are lessened in number. SOLUTION: Either of illumination fields 21a and 21b is selectively formed at a prescribed interval in a scanning direction in an effective exposure field of a projection optical system by a reticule blind provided between a light source system and a reticule. An AF beam of a focal point detecting system is so set as to irradiate a pre-read region 22 located nearly at a middle point between the illuminating fields 21a and 21b as a slit light. The alignment illuminating lights of two alignment sensors are so set as to irradiate alignment regions 23a and 23b located at the ends of the pre-read region 22. When a shot region 25a is scanned in a -X direction, the illuminating field 21a located on a -X direction side is used, and when a shot region 25b is scanned in a +X direction, the illuminating field 21b located on a +X direction side is used.

Description

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

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素子、液晶表示素子、撮像素子(CCD等)、又は薄膜磁気ヘッド等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される投影露光装置に関し、特に矩形又は円弧状等の照明領域に対してマスク及び感光性の基板を同期して走査することにより、マスク上のパターンを投影光学系を介して逐次その基板上に露光する所謂スリットスキャン方式、又はステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の投影露光装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to, for example semiconductor devices, liquid crystal display devices, imaging devices (CCD, etc.), or a thin-film magnetic heads, etc. relates projection exposure apparatus used in fabricating a photolithography process, in particular rectangular or by synchronously scanning the mask and photosensitive substrate relative to the illumination area of ​​the arc-shaped, etc., so-called slit scan type exposing sequentially on the substrate through a pattern the projection optical system on the mask, or steps - a scanning exposure type such as and-scan method applied to a projection exposure apparatus is suitable.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来、半導体素子等を製造する際に使用されていた露光装置は、主にレチクル(又はフォトマスク等)のパターンを投影光学系を介してステップ・アンド・リピート方式でフォトレジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)上の各ショット領域に露光する一括露光方式の投影露光装置(ステッパー等)であった。 Conventionally, an exposure apparatus has been used in the manufacture of semiconductor devices or the like, mainly photoresist pattern of a reticle (or photomask, etc.) in a step-and-repeat method via the projection optical system there was a projection exposure apparatus of the batch exposure type for exposing the respective shot areas on a wafer coated (or a glass plate or the like) (such as a stepper). これに対して最近、半導体素子等の1個のチップパターンが大型化する傾向にあり、投影露光装置においては、より大きな面積のパターンを効率的にウエハ上の各ショット領域に露光する大面積化が求められている。 Recently contrary, tends to one chip pattern of a semiconductor device is increased in size, in a projection exposure apparatus, a large area for exposing a pattern of a larger area on each shot area on the efficient wafer there is a demand. このような大面積化を行う場合でも、特に投影像のディストーションを各ショット領域の全面で所定量以下に収める必要がある。 Even when performing such a large area, it is necessary to fit below a predetermined amount, especially the distortion of the projection image on the entire surface of each shot area. そこで、ディストーションを各ショット領域の全面で小さくし、且つ大面積化に応えるために、 Therefore, in order to reduce the distortion in the entire surface of each shot area, and respond to a large area,
ウエハ上の各ショット領域を走査開始位置にステッピングした後、例えば矩形、円弧状又は複数の台形等からなる照明領域(これを「スリット状の照明領域」という) After stepping each shot area on the wafer to the scanning start position, for example, a rectangular illumination area consisting of arcuate or trapezoidal, etc. (this is called "slit-shaped illumination area")
に対してレチクル及びウエハを同期して走査することにより、レチクル上のパターンを各ショット領域に逐次露光する所謂ステップ・アンド・スキャン方式等の走査露光型の露光装置が注目されている。 By synchronously scanning the reticle and the wafer with respect to a scanning exposure type exposure apparatus such as a so-called step-and-scan method that sequentially exposes the pattern on the reticle in each shot area has been attracting attention.

【0003】このような走査露光型の露光装置でも、通常、ウエハの焦点位置(投影光学系の光軸方向の位置) [0003] Even in such a scanning exposure type exposure apparatus, usually, the focus position of the wafer (the optical axis direction of the position of the projection optical system)
を検出するための焦点位置検出系、及びレチクルとウエハとの各ショット領域の位置合わせに使用されるアライメントセンサが備えられている。 Focus position detecting system for detecting, and an alignment sensor which is used for alignment of each shot area of ​​the reticle and wafer are provided with. そして、焦点位置検出系及びアライメントセンサから、それぞれ焦点位置検出用光ビーム(以下、「AFビーム」という)及びアライメント照明光をウエハ上に照射して、ウエハの各ショット領域のオートフォーカス及び位置合わせを行っていた。 Then, the focus position detecting system and the alignment sensor, respectively focal position detection light beam (hereinafter, "AF beam" hereinafter) is irradiated with and alignment illumination light on the wafer, autofocus and alignment of each shot area of ​​the wafer the had done.

【0004】図4は、従来の走査露光型の露光装置におけるウエハ上のAFビーム及びアライメント照明光の照射領域を示している。 [0004] Figure 4 shows an irradiation area of ​​the AF beam and the alignment illumination light on the wafer in a conventional scanning exposure type exposure apparatus. この場合、アライメントセンサとしては、例えばレーザ光をウエハ上のドット列状のウエハマークに照射し、そのマークにより回折又は散乱された光を用いてそのマークの位置を検出するLSA(Lase In this case, as the alignment sensor irradiates example a laser beam to the dot rows of the wafer mark on the wafer, it detects the position of the mark with light diffracted or scattered by the mark LSA (Lase
r Step Alignment)方式等のアライメントセンサが使用される。 r Step Alignment) alignment sensor such as a scheme is used. この図4において、ウエハ上の走査方向(X方向)に所定幅で形成されたスリット状の照野フィールド31の走査方向の手前側の先読み領域32a及び32b In FIG. 4, the front side of the scanning direction of the slit-shaped illumination field field 31 formed with a predetermined width in the scanning direction (X direction) on the wafer lookahead regions 32a and 32b
に、2個の焦点位置検出系からのAFビームがそれぞれ複数のスリット光(不図示)として照射されている。 To, AF beams from the two focal position detection system is irradiated as a plurality of slit light (not shown). また、照野フィールド31の−X方向の先読み領域32a Further, -X direction prefetching region 32a of the illumination field field 31
の非走査方向(±Y方向)の近傍のアライメント領域3 Alignment region 3 in the vicinity of the non-scanning direction (± Y direction)
3a,34aにアライメントセンサからのアライメント照明光がそれぞれ照射されるように設定され、同様に照野フィールド31の+X方向の先読み領域32bの非走査方向の近傍のアライメント領域33b,34bに1対のアライメントセンサからのアライメント照明光が照射されるように設定されている。 3a, 34a alignment illumination light from the alignment sensor is set so as to be irradiated respectively, similarly illumination field field 31 in the + X direction lookahead region 32b in the non-scanning direction in the vicinity of the alignment region 33b, a pair of the 34b alignment illumination light from the alignment sensor is configured to be irradiated.

【0005】そして、例えばショット領域30aを照野フィールド31に対して矢印Bで示す+X方向に走査して露光を行う際には、−X方向側の先読み領域32aで検出されるウエハの焦点位置に基づいてオートフォーカスが行われると共に、アライメント領域33a及び34 [0005] Then, when the exposure is performed by scanning in the + X direction indicated by the arrow B such as shot region 30a with respect to the illumination field field 31, the focal position of the wafer detected by the -X direction side of the read-ahead region 32a with autofocus is carried out based on the alignment regions 33a and 34
aで検出されるウエハマークの位置情報に基づいてアライメントが行われていた。 Alignment was done on the basis of the positional information of wafer marks detected by a. 一方、ショット領域30bを照野フィールド31に対して矢印Aで示す−X方向に走査して露光を行う際には、+X方向側の先読み領域32 On the other hand, when performing scanning and exposure in the -X direction indicated by arrow A shot region 30b with respect to the illumination field field 31, + X direction side of the look-ahead region 32
b及びアライメント領域33b,34bで検出される情報に基づいてオートフォーカス及びアライメントが行われていた。 b and alignment area 33b, autofocus and alignment based on the information detected by 34b was done.

【0006】 [0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の技術においては、走査方向の切り換えに対応するために、2 In THE INVENTION It is an object of the such prior art, to accommodate switching of the scanning direction, 2
つの焦点位置検出系及び2対のアライメントセンサを用いていたため、焦点位置検出系同士及びアライメントセンサ同士の検出結果の間にオフセットが発生していると、走査方向によりデフォーカス及びアライメント誤差が発生する不都合があった。 One of the focal position detection system and to have used two pairs alignment sensor, the offset between the focus position detecting system and between the alignment sensor between the detection result is generated, defocus and the alignment error is generated by a scanning direction there is an inconvenience. また、照野フィールド31 In addition, the illumination field field 31
の走査方向の両側に2つの焦点位置検出系及び2対のアライメントセンサを必要とするため、焦点位置検出系及びアライメントセンサを含む機構が大型化し、且つ複雑化するという不都合もあった。 To the required alignment sensor in the scanning direction of the two focal position detection system and two pairs on each side, the mechanism comprising a focus position detecting system and the alignment sensor is large in size, it was also inconvenience and complicated.

【0007】本発明は斯かる点に鑑み、走査方向による焦点位置の検出誤差又はアライメント誤差が発生せず、 [0007] The present invention has been made in consideration of the point mow 斯 detection error or an alignment error of the focal position does not occur by the scanning direction,
走査方向に依らずに正確にオートフォーカス又はアライメントを行うことができると共に、焦点位置検出系又はアライメントセンサ等のセンサの設置数の少ない投影露光装置を提供することを目的とする。 Accurately regardless of the scanning direction it is possible to perform autofocus or alignment, and to provide an installation with fewer projection exposure apparatus of a sensor, such as a focus position detecting system or the alignment sensor.

【0008】 [0008]

【課題を解決するための手段】本発明による投影露光装置は、マスク(1)上の転写用のパターンの一部を投影光学系(3)を介して基板(2)上に投影した状態で、 The projection exposure apparatus according to the present invention SUMMARY OF THE INVENTION, the mask (1) on a portion of the projection optical system of a pattern to be transferred (3) in a state projected on the substrate (2) through ,
そのマスク(1)をその投影光学系に対して所定方向(+X方向又は−X方向)に走査するのと同期して、その基板(2)をその投影光学系(3)に対してその所定方向に対応する方向(−X方向又は+X方向)に走査することにより、そのマスク(1)の転写用のパターンの像を逐次その基板(2)上に転写する投影露光装置において、その投影光学系(3)の有効露光フィールド(2 The mask (1) in synchronism with scanning in a predetermined direction (+ X direction or -X direction) with respect to the projection optical system, the predetermined the substrate (2) with respect to the projection optical system (3) by scanning in a direction (-X direction or the + X direction) corresponding to the direction, in a projection exposure apparatus for transferring an image of a pattern to be transferred of the mask (1) sequentially thereon a substrate (2), the projection optical effective exposure field of the system (3) (2
0)内でその基板(2)の走査方向に離れた位置又は連続した位置に切り換え自在に複数個の露光領域(21 0) in a plurality of exposure areas freely switched to the substrate (2) spaced in the scanning direction position or successive positions (21
a,21b)を設定する露光領域切り換え手段(10, a, 21b) exposed area switching means for setting (10,
11)と、それら複数個の露光領域(21a,21b) And 11), a plurality of exposure regions thereof (21a, 21b)
の間のその基板(2)のその投影光学系(3)の光軸(AX)方向の位置を検出し、この検出結果に基づいてその基板(2)の高さ又は傾斜角を制御する面位置制御手段(8a,8b,5,7,17)と、その基板(2) The optical axis (AX) to detect the direction of the position to control the height or tilt angle of the substrate (2) on the basis of the detection result surface of the substrate (2) of the projection optical system (3) between the position control means (8a, 8b, 5,7,17) and its substrate (2)
のその投影光学系(3)に対する走査方向に応じてその露光領域切り換え手段(10,11)を介してその投影光学系(3)による露光領域を切り換える制御手段(1 The projection optical system (3) control means for switching the exposure area by the projection optical system through the exposure area switching means (10, 11) in accordance with the scanning direction (3) with respect to the (1
7)と、を有するものである。 7), and it has a.

【0009】斯かる本発明の投影露光装置によれば、例えば図3に示すように、ショット領域(25a)を矢印Aの方向に走査するときには、一方の露光領域(21 According to the projection exposure apparatus of the present invention, for example as shown in FIG. 3, when scanning the shot area (25a) in the direction of the arrow A, one of the exposure area (21
a)を使用し、ショット領域(25b)を矢印Bの方向に走査するときには、他方の露光領域(21b)を使用する。 Using a), a time of scanning the shot area (25b) in the direction of arrow B uses the other exposure region (21b). また、走査方向に依らずに、共通にその面位置制御手段を用いてオートフォーカス又はオートレベリングが行われる。 Further, regardless of the scanning direction, autofocus or auto-leveling is performed using the surface position control means in common. 従って、走査方向に依らずに共通の検出位置での検出値を使用するため、走査方向に依る検出値の誤差が発生することもなく、常に面位置の検出が高精度に行える。 Therefore, in order to use the detection value at the common detection position irrespective of the scanning direction, it no error in the detected value due to the scanning direction is generated, it is always of the surface position detecting performed with high accuracy. また、焦点位置検出系等のセンサを露光領域の両側に備える必要がなく、センサの設置数を少なくできる。 Further, there is no need to provide a sensor of the focal position detection system or the like on both sides of the exposure region can reduce the number of installed sensors.

【0010】この場合、それら複数個の露光領域(21 [0010] In this case, their multiple exposure area (21
a,21b)の間の近傍の領域でその基板(2)上の位置合わせ用マークの位置を検出するアライメントセンサ(9a)を設け、このアライメントセンサの検出結果よりその基板(2)とそのマスク(4)との位置合わせを行うことが好ましい。 a, 21b that substrate (2) the alignment sensor (9a) for detecting the position of the alignment mark on the provided, and the mask that substrate than the detection result of the alignment sensor (2) in the region near the between) it is preferable to align the (4). これにより、走査方向に依らずに共通のアライメントセンサ(9a)により基板(2)上の位置合わせマークの位置を検出して、位置合わせを行う。 Thus, by detecting the position of the alignment mark on the substrate (2) by a common alignment sensor (9a) irrespective of the scanning direction to perform alignment.

【0011】また、その露光領域切り換え手段(10, [0011] In addition, the exposure area switching means (10,
11)は、その投影光学系(3)の有効露光フィールド内でそれら複数個の露光領域(21a,21b)の全部を含む一括露光領域(21e)を選択的に設定し、この一括露光領域(21e)が設定されたときにそのマスク(1)とその基板(2)とを静止させた状態で露光を行ってもよい。 11), the effective exposure field at a plurality of exposure regions thereof (21a of the projection optical system (3), 21b) of selectively setting one-shot exposure region comprising all (21e), the shot exposure region ( 21e) is the mask (1) and its substrate (2) and may be carried out exposure are kept stationary when it is set.

【0012】これにより、本発明の投影露光装置は走査露光型としてのみならず、ステッパーのような一括露光型としても兼用できることになる。 [0012] Thus, the projection exposure apparatus of the present invention not only as a scanning exposure type, also becomes possible to also as batch exposure type such as steppers.

【0013】 [0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明による投影露光装置の実施の形態の一例につき図1〜図3を参照して説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, will be explained with reference to FIGS per an embodiment of the projection exposure apparatus according to the present invention. 本例は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものである。 This example is an application of the present invention to a projection exposure apparatus by a step-and-scan method. 図1は、本例の投影露光装置の概略構成を示し、この図1において、露光用の水銀ランプ及びオプティカル・インテグレータ等を含む光源系13から射出された照明光ILは、第1リレーレンズ12aを透過した後、後述のレチクル1とほぼ共役な面に配置されたレチクルブラインド(可変視野絞り)10に入射する。 Figure 1 shows a schematic arrangement of a projection exposure apparatus of this embodiment, in FIG. 1, the illumination light IL emitted from the light source system 13 including a mercury lamp and an optical integrator and the like for exposure, the first relay lens 12a after passing through the (stop variable field) reticle blind disposed in substantially conjugate plane with reticle 1 below incident on 10. レチクルブラインド10は、照明光ILの通過領域の位置及び形状を所望の状態に設定するための4枚の可動ブレードから構成されており、ブラインド駆動装置11によりそれらの4枚の可動ブレードの位置が制御できるようになっている。 Reticle blind 10, the position and shape of the passage area of ​​the illumination light IL is composed of four movable blades for setting to a desired state, the positions of the four movable blades by blind drive 11 It has to be able to control. レチクルブラインド10は、ブラインド駆動装置11を介して、主制御系17により制御される。 Reticle blind 10 via a blind driving device 11 is controlled by the main control system 17. なお、露光用の照明光としては、水銀ランプのi線(波長:365nm)等の他、 As the illumination light for exposure, a mercury lamp i line (wavelength: 365 nm) other such,
エキシマレーザ光(波長:248nm,193nm等) Excimer laser light (wavelength: 248 nm, 193 nm, etc.)
等も使用できる。 Etc. can also be used. また、光源系13内にはシャッターが設置され、このシャッターによって所望の期間だけ照明光ILを照射できるようになっている。 Further, the light source system 13 is installed the shutter is adapted to be irradiated with the illumination light IL by a desired time period by the shutter.

【0014】レチクルブラインド10で成形された照明光ILは、第2リレーレンズ12bを通過して、ダイクロイックミラー14に入射する。 [0014] The illumination light IL molded by the reticle blind 10 passes through the second relay lens 12b, is incident on the dichroic mirror 14. ダイクロイックミラー14で下方に折り曲げられた照明光ILは、コンデンサーレンズ15を介してレチクル1上に照射され、レチクル1上の照明領域内のパターンの像が、投影光学系3を介して投影倍率β(βは例えば1/4、又は1/5等) Dichroic illumination light IL by dichroic mirror 14 is bent downward, is irradiated on the reticle 1 through the condenser lens 15, the image of the pattern in the illumination area on the reticle 1, the projection magnification β via the projection optical system 3 (beta, for example 1/4 or 1/5, etc.)
でウエハ2上の照野フィールドに投影される。 In is projected onto the illumination field fields on the wafer 2. ここで、 here,
投影光学系PLの光軸に平行にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で走査露光時のレチクル1及びウエハ2の走査方向に平行(図1の紙面に平行な方向)にX軸を取り、 Parallel to the optical axis of the projection optical system PL takes Z-axis, parallel to the scan direction of the reticle 1 and the wafer 2 at the time of scanning exposure in the plane perpendicular to the Z-axis X-axis (direction parallel to the plane of FIG. 1) is taken up,
Z軸に垂直な平面内でX軸に垂直な方向(非走査方向) Z-axis direction perpendicular to the X-axis in a plane perpendicular to the (non-scanning direction)
にY軸を取る。 And the Y-axis to. 本例では、レチクル1は、不図示のレチクルベース上でX方向に摺動自在なレチクルステージ1 In this example, the reticle 1 is slidable reticle stage 1 in the X direction on the reticle base (not shown)
6上に載置され、ウエハ2は、ウエハホルダ4を介してウエハホルダ4を投影光学系3の光軸AX方向に駆動するためのZステージ5上に載置され、Zステージ5は、 6 is mounted on the wafer 2 is mounted on the Z stage 5 for driving the wafer holder 4 via a wafer holder 4 in the direction of the optical axis AX of the projection optical system 3, Z stage 5,
ウエハ2をX方向に走査すると共にY方向に位置決めするXYステージ18上に保持されている。 It is held on the XY stage 18 for positioning in the Y direction while scanning the wafer 2 in the X direction. また、Zステージ5及びXYステージ18は、それぞれZステージ駆動系7及びウエハステージ駆動系19を介して主制御系17により制御されている。 Further, the Z stage 5 and the XY stage 18, respectively via the Z stage drive system 7 and the wafer stage drive system 19 is controlled by the main control system 17.

【0015】レチクルステージ16及びXYステージ1 [0015] The reticle stage 16 and the XY stage 1
8よりステージ駆動機構が構成され、走査露光時には主制御系17は、レチクルステージ16を介して+X方向(又は−X方向)に所定速度V RでレチクルRを走査するのと同期して、XYステージ18を介してウエハ2上の所定のショット領域を照野フィールドに対して−X方向(又は+X方向)に速度V W (=β・V R )で走査する。 8 stage driving mechanism is composed of the main control system 17 during scanning exposure, in synchronism with scanning the reticle R via the reticle stage 16 + X direction (or -X direction) at a predetermined speed V R, XY through the stage 18 is scanned in the -X direction a predetermined shot area on the wafer 2 with respect to the illumination field field (or + X direction) velocity V W (= β · V R ). これにより、そのショット領域上にレチクル1のパターンが逐次転写露光される。 Thus, the pattern of the reticle 1 is sequentially transferred and exposed onto the shot area.

【0016】また、図1の装置には、ウエハ2の露光面に向けて斜めにスリット像24a〜24c(図2(a) Further, in the apparatus of FIG. 1, a slit image obliquely toward the exposure surface of the wafer 2 24a-24c (FIGS. 2 (a)
参照)を形成するための複数の計測ビーム(以下、「A A plurality of measurement beams for forming a reference) (hereinafter, "A
Fビーム」という)LFを照射する照射光学系8aと、 An irradiation optical system 8a for irradiating a F beam "hereinafter) LF,
そのフォーカスビームLFのウエハ2の露光面での反射光束を受光して各スリット像を再結像する受光光学系8 Receiving optical system that focus beam reimaging each slit image by receiving the light beam reflected by the exposure surface of the wafer 2 of LF 8
bとからなる斜入射方式の焦点位置検出系(以下、「焦点位置検出系8a,8b」という)が備えられている。 Focus position detecting system of the oblique incidence type comprising a and b (hereinafter, referred to as "focus position detecting system 8a, 8b ') are provided.

【0017】図2(a)〜(e)はそれぞれ本例の投影光学系3の有効露光フィールド20を示し、それらの内の図2(a)に示すように、有効露光フィールド20の中央部をY方向(非走査方向)に横切るように設定されたスリット状の先読み領域22内に、Y方向に等間隔に図1の焦点位置検出系8a,8bからのAFビームLF FIG. 2 (a) ~ (e) respectively show the effectiveness exposure field 20 of the projection optical system 3 of the present embodiment, as shown in Figure 2 of them (a), the central portion of the effective exposure field 20 to set slit-like read-ahead region 22 so as to cross the Y direction (non-scanning direction), the focus position detection system 8a in Fig. 1 at equal intervals in the Y direction, AF beam LF from 8b
がスリット像24a〜24cとして照射されている。 There has been irradiated as a slit image 24a-24c. そして、図1の受光光学系8bからはスリット像24a〜 The slit image 24a~ from the light receiving optical system 8b in FIG. 1
24cの再結像された像の横ずれ量に対応する3個のフォーカス信号が主制御系17に供給され、主制御系17 Three focus signal corresponding to a lateral deviation amount of the re-imaging is image of 24c is supplied to the main control system 17, the main control system 17
では供給されたフォーカス信号よりウエハ2の先読み領域22内の平均的な焦点位置を求める。 In obtaining the average focus position of the read-ahead region 22 of the wafer 2 from the supplied focus signal. そして、主制御系17はこの焦点位置が投影光学系3の結像面の焦点位置に常に合致するように、Zステージ駆動系7を介してウエハの先読みオートフォーカス制御を行う。 Then, always to meet the main control system 17 is the focal position of the focal position imaging plane of the projection optical system 3, read ahead autofocus control of the wafer through the Z stage drive system 7. 更に、先読み領域22の非走査方向(Y方向)の両端部の近傍には、それぞれ後述のアライメントセンサからのアライメント照明光が照射されるアライメント領域23a,23 Further, in the vicinity of both end portions in the non-scanning direction of the read-ahead region 22 (Y direction), the alignment area 23a, 23 of the alignment illumination light from the alignment sensor to be described later, respectively irradiated
bが設定されている。 b has been set.

【0018】ここで、図1のレチクルブラインド10の制御によって所望の状態に設定できる本例の照野フィールドの例につき、図2(a)〜(e)を参照して説明する。 [0018] Here, every example of the illumination field field of this example can be set to a desired state by controlling the reticle blind 10 in FIG. 1, it will be described with reference to FIG. 2 (a) ~ (e). 先ず、照野フィールドとは、図1のレチクルブラインド10によってレチクル1のパターン形成面に設定される照明領域と、投影光学系3に関して共役なウエハ2 First, the illumination field field, the illumination area set in the pattern formation surface of the reticle 1 by the reticle blind 10 of Figure 1, conjugated with respect to the projection optical system 3 of the wafer 2
上の露光領域、即ち、或る時点でのウエハ2上へのレチクル1のパターンの投影領域を指す。 Exposed areas of the upper, i.e., refers to the projected area of ​​the pattern of the reticle 1 on the wafer 2 on at some point.

【0019】そして、本例ではレチクルブラインド10 [0019] In the present example reticle blind 10
の制御によって、図2(a)に示すように、有効露光フィールド20内で先読み領域22に対して−X方向(走査方向)に所定間隔離してスリット状の照野フィールド21aを設定できる。 The control of, as shown in FIG. 2 (a), in isolation between predetermined in the -X direction (scanning direction) with respect to prefetch region 22 in the effective exposure field within 20 can set a slit-shaped illumination field field 21a. また、図2(b)に示すように、 Further, as shown in FIG. 2 (b),
先読み領域22に対して+X方向に所定間隔離して、照野フィールド21aと対称にスリット状の照野フィールド21bを設定することもできる。 By a predetermined distance apart in the + X direction with respect to the read-ahead region 22, it is also possible to set a slit-shaped illumination field field 21b in the illumination field field 21a and symmetrical. 更に、レチクルブラインド10の制御によって、図2(c)及び(d)に示すように、先読み領域22を含むように照野フィールド21c及び21dを設定することもでき、図2(e)に示すように、図2(a)及び(b)の照野フィールド2 Furthermore, the control of the reticle blind 10, as shown in FIG. 2 (c) and (d), can also set the illumination field fields 21c and 21d so as to include a read-ahead region 22, shown in FIG. 2 (e) as such, the illumination field field 2 of FIG. 2 (a) and (b)
1a,21bを覆う大きさの照野フィールド21eを設定することもできる。 1a, it is also possible to set the size of the illumination field field 21e covering the 21b. 最後の大面積の照野フィールド2 Illumination field Field 2 of the last large area
1eを用いれば、通常の静止状態での一括露光方式での露光を行うことができる。 The use of 1e, it is possible to perform the exposure at bundle exposure in normal quiescent.

【0020】また、投影光学系6の上部側面付近で且つレチクルステージ16の下方には、一例としてTTL Further, the and below the reticle stage 16 in the vicinity of the top side of the projection optical system 6, TTL as an example
(スルー・ザ・レンズ)方式で且つLSA(Laser Step And LSA (Laser Step in (through-the-lens) method
Alignment)方式のアライメントセンサ9aが設置されている。 Alignment) method of the alignment sensor 9a is installed. このアライメントセンサ9aは、レチクル1とウエハ2の各ショット領域との最終的な位置合わせ(アライメント)に使用される。 The alignment sensor 9a is used reticle 1 and the final alignment between each shot area of ​​the wafer 2 (alignment). このため、図3(a)に示すように、ウエハ2上のショット領域25aの側面にはドット列状のウエハマーク27a,27bよりなるウエハマーク28a〜28dが所定間隔で配列されている。 Therefore, as shown in FIG. 3 (a), the side of the shot areas 25a on the wafer 2 dot rows of wafer marks 27a, is wafer mark 28a~28d consisting 27b are arranged at predetermined intervals.
また、ショット領域25aの反対側の側面にも対称にウエハマーク29a〜29dが配列されている。 The wafer mark 29a~29d are arranged symmetrically to the opposite side of the shot region 25a.

【0021】ウエハのアライメントに際して、アライメントセンサ9aからウエハ2上のフォトレジスト層に対して感光性の弱い波長域のアライメント照明光Laが射出される。 [0021] In the wafer alignment, the alignment illumination light La weak wavelength range photosensitivity is emitted from the alignment sensor 9a the photoresist layer on the wafer 2. アライメントセンサ9aから射出されたアライメント照明光Laは、投影光学系3を介してウエハ2 The emitted alignment illumination light La from the alignment sensor 9a, through the projection optical system 3 wafer 2
上のアライメント領域23a(図3(a)参照)に十字型のスリット光26a,26bとして照射される。 Alignment region 23a of the upper (see FIG. 3 (a)) of the cross-type slit light 26a, are irradiated as 26b. その状態でXYステージ18を駆動して、例えば図3(a) By driving the XY stage 18 in this state, for example, FIGS. 3 (a)
のドット列状のウエハマーク28aがスリット光26 Dot rows of the wafer mark 28a of the slit light 26
a,26bをX方向に横切るようにすると、ウエハマーク28aがスリット光26a,26bにかかるときにウエハマーク28aからの回折光が発生する。 a, when so as to traverse 26b in the X direction, the diffraction light from the wafer mark 28a is generated when the wafer mark 28a is applied to the slit light 26a, 26b. ウエハマーク28aからの回折光は、入射した光路を逆戻りして、 Diffracted light from the wafer mark 28a is to back the optical path incident,
再び投影光学系3を介して、アライメントセンサ9aに戻り、内部の受光センサに入射する。 Through the projection optical system 3 again returns to the alignment sensors 9a, enters the interior of the light receiving sensor. アライメントセンサ9aからは、その受光センサに入射する光量を光電変換した検出信号が発生する。 From the alignment sensor 9a the detection signals obtained by photoelectric conversion of the amount of light incident on the light receiving sensor is generated. その検出信号はアライメント処理系(不図示)に供給され、アライメント処理系において、光量が最も大きくなるときのXYステージ18 The detection signal is supplied to the alignment treatment system (not shown), the alignment process system, XY stage when the light amount is largest 18
のX座標よりそのウエハマーク28aの2次元的な位置が検出される。 Two-dimensional position of the wafer mark 28a than the X coordinate of is detected. なお、本例の投影露光装置にはアライメントセンサ9aと対称に2軸のLSA方式のアライメントセンサ(不図示)が配置されており、このアライメントセンサにより例えば図3(a)のショット領域25a Note that the shot region 25a of the projection exposure apparatus of this embodiment are alignment sensor (not shown) disposed in the LSA system 2 axis alignment sensor 9a and symmetrical, FIG. 3, for example by the alignment sensor (a)
のウエハマーク29a〜29dの2次元的な位置が検出され、これらの検出結果に基づいてウエハ2の走査位置及び回転角が微調整される。 The two-dimensional position of the wafer mark 29a~29d is detected, the scanning position and the rotation angle of the wafer 2 is finely adjusted based on the detection results.

【0022】以上のように構成された本例の投影露光装置の動作について、主に図3を参照して説明する。 [0022] The operation of the above present embodiment configured as a projection exposure apparatus will be described mainly with reference to FIG. 走査型露光装置は、通常両方向(±X方向)の走査が可能な構成となっており、本例では走査方向に応じて例えば図2(a)の照野フィールド21aと図2(b)の照野フィールド21bとを切り換えて使用する。 Scanning exposure apparatus is a normal two-way capable scan (± X direction) configuration, illumination field fields 21a and FIG. 2, for example in accordance with the scanning direction in this example FIGS. 2 (a) of (b) It is used in switching between the illumination field field 21b. そのように照野フィールド21a又は21bが設定された後、図1の主制御系17はウエハステージ駆動系19を介してXY After such illumination field fields 21a or 21b is set, the main control system 17 of FIG. 1 via the wafer stage drive system 19 XY
ステージ18を駆動することによりウエハ2の露光対象のショット領域を走査開始位置に位置決めした後、露光用の照明光ILの照射を開始して、レチクルステージ1 After positioning the shot area subject to exposure of wafer 2 to the scanning start position by driving the stage 18, to start the irradiation of the illumination light IL for exposure, the reticle stage 1
6及びXYステージ18を相対的に走査してレチクル1 6 and reticle 1 the XY stage 18 relative scanning to
のパターン像をそのショット領域に逐次転写する。 Sequentially transferring the pattern image onto the shot area.

【0023】この場合、先ず図3(a)に示すように、 As shown in this case, first, FIG. 3 (a),
ウエハ2上のショット領域25aを矢印Aで示す−X方向に走査して露光を行うときには、先読み領域22に対して−X方向側の照野フィールド21aが使用される。 When the shot area 25a on the wafer 2 by scanning in the -X direction indicated by arrow A exposure is performed, -X direction side of the illumination field field 21a is used for look-ahead region 22.
そして、先読み領域22で検出されるショット領域25 Then, the shot area 25 detected by the read-ahead region 22
aの焦点位置に基づいてウエハのオートフォーカスが行われ、アライメント領域23a,23bで検出されるウエハマーク28a〜28d,29a〜29dの位置に基づいて、レチクル1とショット領域25aとのアライメントが行われる。 Based on the focus position of a performed autofocus wafer, alignment region 23a, the wafer mark 28a~28d detected by 23b, based on the position of 29 a - 29 d, alignment line of the reticle 1 and a shot area 25a divide.

【0024】一方、図3(b)に示すように、ウエハ2 On the other hand, as shown in FIG. 3 (b), the wafer 2
上の別のショット領域25bを矢印Bで示す+X方向に走査して露光を行うときには、先読み領域22に対して+X方向側の照野フィールド21bが使用される。 When performing the scanning another shot region 25b in the + X direction indicated by an arrow B in exposure above, the + X direction side of the illumination field fields 21b relative to prefetch region 22 is used. この際にも、先読み領域22で検出されるショット領域25 In this case also, the shot area 25 detected by the read-ahead region 22
bの焦点位置に基づいてウエハのオートフォーカスが行われ、アライメント領域23a,23bで検出されるウエハマークの位置に基づいて、レチクル1とショット領域25bとのアライメントが行われる。 Based on the b focal position of the performed autofocus wafer, alignment region 23a, based on the position of the wafer marks detected by 23b, the alignment between the reticle 1 and a shot area 25b is performed.

【0025】以上、本例によれば、走査方向に応じてレチクルブラインド10により2つの照野フィールド21 [0025] According to the present embodiment, the illumination field Field 2 horns by a reticle blind 10 in response to the scanning direction 21
a,21bの一方を切り換えて形成し、これら2つの照野フィールドの中間位置におけるショット領域の焦点位置及びウエハマークの位置情報に基づき、オートフォーカス及びアライメントを行いつつそのショット領域を走査露光するので、走査方向により焦点位置検出系及びアライメントセンサの検出結果のオフセットが生ずることがない。 a, while switching the form of 21b, based on the focus position and the position information of the wafer mark of 2 horns shots in an intermediate position of the illumination field field region, the scanning exposing the shot area while performing the auto-focusing and alignment , never detected result of the offset of the focus position detecting system and the alignment sensor is caused by the scanning direction. また、従来例に比較して半分の数の焦点位置検出系及びアライメントセンサを設置するだけでよい。 Moreover, it is only necessary to install a focus position detecting system and the alignment sensor of the number of half as compared with the conventional example.

【0026】なお、本例では、2つの照野フィールド2 [0026] In the present example, 2 horns illumination field Field 2
1a,21bは走査方向に互いに離れた構成となっているが、図2(c)及び(d)に示すように一部の領域で重なるような2つの照野フィールド21c,21dを切り換えて使用してもよい。 1a, although 21b has a mutually spaced configuration in the scanning direction, use is switched to 2 horns illumination field fields 21c, 21d such as to overlap in some areas as shown in FIG. 2 (c) and (d) it may be. また、レチクルブラインド1 In addition, the reticle blind 1
0は、本例では第2リレーレンズ12bの前に設けられているが、レチクルブラインド10はレチクル面とほぼ共役な面にあればよいので、例えばレチクル1の下方に配置してもよい。 0, in this example and is provided in front of the second relay lens 12b, since the reticle blind 10 may be in substantially conjugate plane and reticle plane, for example may be disposed below the reticle 1.

【0027】また、本例ではアライメントセンサとして、投影光学系3を介したTTL方式且つLSA方式のものを使用しているが、例えば、投影光学系3を介さないオフ・アクシス方式のアライメントセンサ、又は、レチクル1及び投影光学系3を介したTTR方式のアライメントセンサを使用してもよい。 Further, as the alignment sensor in this example, although with the existing TTL method and LSA system through the projection optical system 3, for example, an alignment sensor of the off-axis type without intervention of the projection optical system 3, or it may be used alignment sensor TTR type through the reticle 1 and the projection optical system 3. また、2光束干渉方式(LIA方式)や撮像方式のアライメントセンサを使用してもよい。 It may also be used alignment sensor two-beam interference method (LIA method) and an imaging method.

【0028】更に、図2(e)に示すように2つの照野フィールド21a,21bを覆う広い照野フィールド2 Furthermore, a wide illumination field field 2 covering the 2 horns illumination field fields 21a, 21b as shown in FIG. 2 (e)
1eを設定し、レチクル1とウエハ2とを静止した状態で、レチクル1上のパターンをウエハ2上の各ショット領域に一括露光してもよい。 Set 1e, while still the reticle 1 and the wafer 2, the pattern on the reticle 1 onto each shot area on the wafer 2 may be collectively exposed. 従って、本例の投影露光装置は、走査露光型に限らず、レチクルのパターンをウエハのショット領域に一括して露光するステッパー等の一括露光型の投影露光装置としても兼用できる。 Accordingly, the projection exposure apparatus of this embodiment is not limited to the scanning exposure type, it also used the pattern of the reticle as batch exposure type projection exposure apparatus such as a stepper for exposing collectively the shot area of ​​the wafer.

【0029】なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。 [0029] The present invention is not limited to the above embodiments, it may take various arrangements without departing from the gist of the invention.

【0030】 [0030]

【発明の効果】本発明の投影露光装置によれば、走査方向に応じて露光領域を切り換えるようにして、共通の面位置制御手段を使用しているため、面位置制御手段用の焦点位置検出系等のセンサの設置数が少なくて済む他、 According to the projection exposure apparatus of the present invention, so as to switch the exposure region in accordance with the scanning direction, due to the use of common surface position control means, the focal position detection for surface position control means another requires less number of installed sensors, such as a system,
走査方向によって焦点位置(高さ)等の検出誤差が生ずることがない利点がある。 The advantage never occur detection errors such as focus position (height) by the scanning direction. 従って、面位置制御手段に使用される例えば焦点位置検出系のオフセット補正等を行う必要もなくなり、シンプルな装置構成にできる利点がある。 This eliminates the need to perform the offset correction or the like, for example, focus position detecting system used in the surface position control means has an advantage of a simple device configuration.

【0031】また、複数個の露光領域の間の近傍の領域で基板上の位置合わせ用マークの位置を検出するアライメントセンサを設け、このアライメントセンサの検出結果より基板とマスクとの位置合わせを行う場合には、アライメントセンサの設置数を少なくできる。 Further, the alignment sensor for detecting the position of the alignment mark on the substrate in the region near between the plurality of exposure regions provided, to align the substrate and the mask from the detection result of the alignment sensor in this case, it is possible to reduce the number installation of the alignment sensor. また、面位置制御手段の場合と同様に、走査方向によってアライメントセンサの検出誤差(アライメント誤差)の発生もなく、マスクと基板とを高精度に位置合わせできる利点がある。 Also, as in the case of the surface position control means, without the occurrence of detection error of the alignment sensor (alignment error) by the scanning direction, an advantage of positioning the mask and the substrate with high accuracy.

【0032】また、露光領域切り換え手段が、投影光学系の有効露光フィールド内で複数個の露光領域の全部を含む一括露光領域を選択的に設定し、この一括露光領域が設定されたときにマスクと基板とを静止させた状態で露光を行う場合には、本発明の投影露光装置を一括露光方式の投影露光装置としても兼用できる利点がある。 Further, the mask when the exposure area switching means, selectively setting the collective exposure region comprising all of the plurality of exposure areas in the effective exposure field of the projection optical system, the collective exposure area is set and in the case of performing exposure for the substrate it is kept stationary, there is an advantage that can also double as the projection exposure apparatus of the batch exposure type of projection exposure apparatus of the present invention.

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

【図1】本発明による投影露光装置の実施の形態の一例を示す概略構成図である。 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an embodiment of a projection exposure apparatus according to the present invention.

【図2】図1のレチクルブラインド10の制御によって設定できる照野フィールドの種々の例を示す図である。 Is a diagram showing various examples of the illumination field fields that can be set by the control of the reticle blind 10 in FIG. 1;

【図3】(a)はショット領域を−X方向に走査する場合に使用される照野フィールドを示す平面図、(b)はショット領域を+X方向に走査する場合に使用される照野フィールドを示す平面図である。 3 (a) illumination field field is a plan view showing the illumination field field used when scanning the shot area in the -X direction, which is used to scan (b) is a shot region in the + X direction is a plan view showing a.

【図4】従来の投影露光装置における照野フィールド及び焦点位置の先読み領域等の配置を示す平面図である。 4 is a plan view showing the arrangement of such pre-reading region of the illumination field field and focal position in the conventional projection exposure apparatus.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 レチクル 2 ウエハ 3 投影光学系 5 Zステージ 8a 照射光学系(焦点位置検出系) 8b 受光光学系(焦点位置検出系) 9a アライメントセンサ 10 レチクルブラインド 11 ブラインド駆動装置 16 レチクルステージ 17 主制御系 18 XYステージ 21a〜21e 照野フィールド 22 先読み領域 23a,23b アライメント領域 25a,25b ショット領域 1 reticle 2 wafer 3 projection optical system 5 Z stage 8a irradiation optical system (focus position detecting system) 8b light receiving optical system (focus position detecting system) 9a alignment sensor 10 reticle blind 11 blind drive 16 reticle stage 17 main control system 18 XY stage 21a~21e illumination field field 22 lookahead region 23a, 23b alignment regions 25a, 25b shot area

Claims (3)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 マスク上の転写用のパターンの一部を投影光学系を介して基板上に投影した状態で、前記マスクを前記投影光学系に対して所定方向に走査するのと同期して、前記基板を前記投影光学系に対して前記所定方向に対応する方向に走査することにより、前記マスクの転写用のパターンの像を逐次前記基板上に転写する投影露光装置において、 前記投影光学系の有効露光フィールド内で前記基板の走査方向に離れた位置に切り換え自在に複数個の露光領域を設定する露光領域切り換え手段と、 前記複数個の露光領域の間の前記基板の前記投影光学系の光軸方向の位置を検出し、該検出結果に基づいて前記基板の高さ又は傾斜角を制御する面位置制御手段と、 前記基板の前記投影光学系に対する走査方向に応じて前記露光領域切り換え In a state in which 1. A projected part of the pattern to be transferred on the mask via a projection optical system onto a substrate, in synchronism with the mask to scan in a predetermined direction relative to the projection optical system , by scanning the substrate in a direction corresponding to the predetermined direction with respect to the projection optical system, a projection exposure apparatus for transferring sequential on the substrate an image of the pattern to be transferred of the mask, the projection optical system effective exposure area switching means in the exposure field to set a plurality of exposure regions to be freely switched to the position apart in the scanning direction of the substrate, of the projection optical system of the substrate between the plurality of exposure areas of the detecting the position of the optical axis direction, and the surface position control means for controlling the height or tilt angle of the substrate based on the detection result, the exposure area is switched in accordance with the scanning direction with respect to the projection optical system of the substrate 手段を介して前記投影光学系による露光領域を切り換える制御手段と、を有することを特徴とする投影露光装置。 Projection exposure apparatus characterized by having a control means for switching the exposure area by the projection optical system through the means.
  2. 【請求項2】 請求項1記載の投影露光装置であって、 前記複数個の露光領域の間の近傍の領域で前記基板上の位置合わせ用マークの位置を検出するアライメントセンサを設け、 該アライメントセンサの検出結果より前記基板と前記マスクとの位置合わせを行うことを特徴とする投影露光装置。 2. A projection exposure apparatus according to claim 1, provided the alignment sensor for detecting the position of the alignment mark on the substrate in the region near between the plurality of exposure regions, the alignment projection exposure apparatus and performs positioning between the substrate and the mask from the detection result of the sensor.
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の投影露光装置であって、 前記露光領域切り換え手段は、前記投影光学系の有効露光フィールド内で前記複数個の露光領域の全部を含む一括露光領域を選択的に設定し、 該一括露光領域が設定されたときに前記マスクと前記基板とを静止させた状態で露光を行うことを特徴とする投影露光装置。 3. A projection exposure apparatus according to claim 1 or 2, wherein the exposure area switching means, the collective exposure region comprising all of the plurality of exposure areas in the effective exposure field of the projection optical system projection exposure apparatus selectively set, and wherein the said the said mask substrate to perform the exposure in a stationary state when the one-shot exposure area is set.
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