JPH10209030A - Method and apparatus for projection exposure - Google Patents

Method and apparatus for projection exposure

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JPH10209030A
JPH10209030A JP9021025A JP2102597A JPH10209030A JP H10209030 A JPH10209030 A JP H10209030A JP 9021025 A JP9021025 A JP 9021025A JP 2102597 A JP2102597 A JP 2102597A JP H10209030 A JPH10209030 A JP H10209030A
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JP
Japan
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optical system
projection optical
photosensitive substrate
wafer
projection
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JP9021025A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsuneo Miyai
恒夫 宮井
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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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
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7007Alignment other than original with workpiece
    • G03F9/7015Reference, i.e. alignment of original or workpiece with respect to a reference not on the original or workpiece

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To always ensure a high-accuracy exposure, without influence of partial irregularity of exposing regions on a photosensitive substrate surface. SOLUTION: Before exposure, a wafer W is moved in a two-dimensional plane, the positions at measuring points e.g. P4-P6 on the optical axis (Z) of the wafer surface are measured to see the irregularity, and the best imaging plane Fo of a projection optical system is measured. Face elements 62 of a wafer holder 25 for vacuum chucking the back side of the wafer W are driven by specified lengths along the optical axis to align the wafer surface with the best imaging plane Fo of the optical system, thus always ensuring a high- accuracy exposure.

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】本発明は投影露光方法及び投
影露光装置に係り、更に詳しくは露光光によりパターン
が形成されたマスクを照明し、該マスクに形成されたパ
ターンの像を投影光学系を介して感光基板上に露光する
投影露光方法及びこの露光方法が適用される投影露光装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection exposure method and a projection exposure apparatus, and more particularly, to a projection optical system which illuminates a mask on which a pattern is formed by exposure light and projects an image of the pattern formed on the mask. And a projection exposure apparatus to which the exposure method is applied.

【0002】[0002]

【従来の技術】紫外線等の露光光を用いてマスクのパタ
ーンの像を投影光学系を介してステージ上の感光基板に
露光する投影露光装置は、半導体素子の製造を始めとす
る種々の精密加工の分野で実用化されている。
2. Description of the Related Art A projection exposure apparatus for exposing an image of a mask pattern on a photosensitive substrate on a stage through a projection optical system using exposure light such as ultraviolet light is used for various precision processing such as manufacturing of semiconductor elements. Has been put to practical use.

【0003】これらの投影露光装置では、投影光学系の
結像面の焦点深度の幅内に感光基板の現在の被露光領域
(ショット領域)を設定する機構である合焦機構、即ち
オートフォーカス機構が必要である。
In these projection exposure apparatuses, a focusing mechanism that sets a current exposure area (shot area) of a photosensitive substrate within a range of a depth of focus of an imaging surface of a projection optical system, that is, an autofocus mechanism is required.

【0004】そのような合焦機構は一般的には、直接
方式と間接方式とに分類される。の直接方式では、
ステージ上に設けた基準面におけるマスクパターンの像
の合焦点が露光光を用いて直接に検出される。具体的に
は、例えば特開平1−286418号公報に開示されて
いるように、マスクパターン面に形成された特殊なマー
クの像がその基準面上に投影される。そして、その基準
面に形成されたマークの投影像を投影光学系及びマーク
を介して観察し、マークにより絞られた投影像の光量の
ピークを検出することにより合焦点が判別される。
[0004] Such focusing mechanisms are generally classified into a direct system and an indirect system. In the direct method of
The focal point of the image of the mask pattern on the reference surface provided on the stage is directly detected using the exposure light. Specifically, as disclosed in, for example, JP-A-1-286418, an image of a special mark formed on the mask pattern surface is projected on the reference surface. Then, the projected image of the mark formed on the reference plane is observed through the projection optical system and the mark, and the focal point is determined by detecting the peak of the light amount of the projected image narrowed down by the mark.

【0005】一方、の間接方式においては、投影光学
系に対するステージの高さを計測する計測手段を別途設
け、上述の直接方式を用いて予め求めた合焦点にその計
測手段の原点を合わせ、その計測手段を用いて感光基板
の露光面の高さを検出して、間接的にその露光面を合焦
点まで誘導するようにしている。例えば特開平1−41
962号公報または特開昭60−168112号公報に
は、そのステージの高さの計測手段の例として、投影光
学系の外側に固定された斜入射方式の光学系を用いてそ
の投影光学系の直下の露光面の高さを計測する機構が開
示されている。
On the other hand, in the indirect method, a measuring means for measuring the height of the stage with respect to the projection optical system is separately provided, and the origin of the measuring means is adjusted to the focal point determined in advance using the direct method described above. The height of the exposed surface of the photosensitive substrate is detected using a measuring unit, and the exposed surface is indirectly guided to the focal point. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-41
Japanese Patent Application Laid-Open No. 962 or Japanese Patent Application Laid-Open No. S60-168112 discloses an example of a means for measuring the height of a stage using an oblique incidence type optical system fixed outside the projection optical system. A mechanism for measuring the height of the exposure surface immediately below is disclosed.

【0006】また、合焦機構の特別な例としては、例え
ば特開昭57−212406号公報において、マスクの
パターン面に形成した特殊なマークを直接感光基板の露
光面に投影し、この投影像を投影光学系及びマークを介
して検出することにより直接的に合焦点を判別する方式
が開示されている。
A special example of a focusing mechanism is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-212406, in which a special mark formed on a pattern surface of a mask is directly projected on an exposure surface of a photosensitive substrate. Is detected directly through the projection optical system and the mark to directly determine the focal point.

【0007】従来の投影露光装置では、被露光パターン
の線幅がそれほど微細でなかったため、投影光学系の焦
点深度にある程度の余裕があることから、感光基板表面
の反りや凹凸等による表面形状についてはあまり考慮す
る必要はなかった。
In the conventional projection exposure apparatus, the line width of the pattern to be exposed is not very fine, and there is a certain margin in the depth of focus of the projection optical system. Did not have to consider much.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、集積回路は
年々高集積化し、これに伴ってパターン線幅はますます
微細化し、投影露光装置にあっても、近年益々高い加工
精度が求められるようになってきた。このため、露光光
の短波長化とともに投影光学系の開口数(N.A.)を
大きくすることで投影露光装置の解像度を向上させるこ
とがなされてきたが、投影光学系の開口数(N.A.)
を大きくすることは、一方では焦点深度が浅くなるとい
う面を持っている。
By the way, integrated circuits are becoming more and more integrated year by year, and pattern line widths are becoming finer and finer. Accordingly, even in a projection exposure apparatus, an increasingly higher processing accuracy is required in recent years. It has become. For this reason, the resolution of the projection exposure apparatus has been improved by shortening the wavelength of the exposure light and increasing the numerical aperture (NA) of the projection optical system. .A.)
Increasing the value has a surface on the other hand that the depth of focus becomes shallower.

【0009】例えば、最近の加工精度が特に高い半導体
メモリデバイスの製造には、露光光として波長365n
mのi線を使用する、焦点深度1μm以下の投影光学系
を備えた投影露光装置が用いられている。この場合に
は、合焦点の位置決め精度として通常でも0.1μm以
下の精度が要求され、例えば、特公昭62−50811
号公報に開示されている露光光の干渉現象を利用した特
殊な投影露光方式では、0.05μm以下の極めて高い
精度が求められている。
For example, in recent manufacture of a semiconductor memory device having particularly high processing accuracy, a wavelength of 365 nm is used as exposure light.
A projection exposure apparatus using a projection optical system that uses m i-lines and has a focal depth of 1 μm or less is used. In this case, an accuracy of 0.1 μm or less is usually required as the focusing accuracy of the focal point. For example, Japanese Patent Publication No. Sho 62-50811
In a special projection exposure system using the interference phenomenon of exposure light disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. HEI 7-303, extremely high accuracy of 0.05 μm or less is required.

【0010】このように投影露光装置の投影光学系の焦
点深度は、ますます浅くなり、前述したオートフォーカ
ス機構によりウエハ等の感光基板上のショット領域の全
面を当該ショット領域の光軸方向の平均平面に位置合わ
せするという従来の手法では、露光ショット内に部分的
な凹凸等がある場合に、ショット領域の全面を投影光学
系の焦点深度の幅内に収めることは、現時点では困難に
なりつつある。
As described above, the depth of focus of the projection optical system of the projection exposure apparatus becomes increasingly shallow, and the above-described autofocus mechanism makes the entire surface of a shot area on a photosensitive substrate such as a wafer average in the optical axis direction of the shot area. With the conventional method of aligning with a plane, it is becoming difficult at present to fit the entire shot area within the depth of focus of the projection optical system when there is partial unevenness or the like in an exposure shot. is there.

【0011】また、投影光学系には、少なからず像面湾
曲等が存在し、厳密に言えば、結像面は平面ではないこ
とから、焦点深度が浅くなるに伴って、像面湾曲等の結
像特性が、合焦精度に及ぼす影響も無視できなくなりつ
つある。
Further, the projection optical system has a considerable amount of curvature of field and the like. Strictly speaking, since the imaging surface is not a plane, the curvature of field and the like are reduced as the depth of focus becomes shallower. The influence of the imaging characteristics on the focusing accuracy is becoming increasingly negligible.

【0012】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、本願発明の目的は、感光基板表面の被露光領域の部
分的な凹凸等に影響されることなく、常に高精度な露光
を行なうことができる投影露光方法を提供することにあ
る。
The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to always perform high-precision exposure without being affected by partial unevenness of a region to be exposed on the surface of a photosensitive substrate. And a projection exposure method.

【0013】また、本願発明の目的は、感光基板表面の
被露光領域の部分的な凹凸等に影響されることなく、常
に高精度な露光を行なうことができる投影露光装置を提
供することにある。
It is another object of the present invention to provide a projection exposure apparatus capable of always performing high-precision exposure without being affected by partial unevenness or the like of a region to be exposed on the surface of a photosensitive substrate. .

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、マスク(R)に形成されたパターン(PA)の像を
投影光学系(PL)を介して感光基板(W)上に露光す
る投影露光方法であって、露光に先立って、前記感光基
板(W)を2次元面内で移動しつつ、前記感光基板
(W)表面の前記投影光学系(PL)の光軸方向の位置
の変化を光電検出することにより、前記感光基板(W)
表面の凹凸を計測する第1工程と;前記投影光学系(P
L)の結像特性を測定する第2工程と;前記第1工程及
び第2工程の結果に基づいて、前記感光基板(W)上の
被露光領域(SE)が前記投影光学系(PL)の最良結
像面に一致するように前記感光基板(W)表面の形状を
設定する第3工程とを含む。
According to the first aspect of the present invention, an image of a pattern (PA) formed on a mask (R) is exposed on a photosensitive substrate (W) via a projection optical system (PL). Prior to exposure, the photosensitive substrate (W) is moved in a two-dimensional plane while the position of the surface of the photosensitive substrate (W) in the direction of the optical axis of the projection optical system (PL) is exposed. The photoelectric substrate detects the change in the photosensitive substrate (W)
A first step of measuring surface irregularities; and the projection optical system (P
L) a second step of measuring the imaging characteristic; and, based on the results of the first step and the second step, the area to be exposed (SE) on the photosensitive substrate (W) is changed to the projection optical system (PL). A third step of setting the shape of the surface of the photosensitive substrate (W) so as to coincide with the best image forming plane.

【0015】これによれば、露光に先立って、第1工程
において感光基板を2次元面内で移動しつつ、感光基板
表面の投影光学系の光軸方向の位置の変化を光電検出す
ることにより、感光基板表面の凹凸が計測され、第2工
程において投影光学系の結像特性が測定される。ここ
で、第2工程における測定の対象である投影光学系の結
像特性とは、感光基板上の被露光領域を投影光学系の最
良結像面に一致させるのに用いられる結像特性を意味
し、例えば投影光学系の視野内の光軸方向の最良結像点
の2次元分布に関連する結像特性、例えば像面湾曲等を
意味する。
According to this, prior to exposure, the change in the position of the surface of the photosensitive substrate in the optical axis direction of the projection optical system is photoelectrically detected while moving the photosensitive substrate in a two-dimensional plane in the first step. Then, the irregularities on the surface of the photosensitive substrate are measured, and the imaging characteristics of the projection optical system are measured in the second step. Here, the image forming characteristic of the projection optical system to be measured in the second step means the image forming characteristic used to match the exposed area on the photosensitive substrate with the best image forming plane of the projection optical system. This means, for example, an imaging characteristic related to the two-dimensional distribution of the best imaging point in the optical axis direction in the field of view of the projection optical system, such as field curvature.

【0016】そして、第3工程において感光基板表面の
凹凸の計測結果と投影光学系の結像特性の測定結果とに
基づいて、感光基板の被露光領域(ショット領域)の表
面形状が投影光学系の最良結像面に一致するように感光
基板の表面形状が設定される。ここで、最良結像面に一
致するとは、被露光領域の全面が投影光学系の焦点深度
の幅内に含まれるようにすることをいい、感光基板の被
露光領域の全面を合焦させることを意味する。
In the third step, the surface shape of the exposed area (shot area) of the photosensitive substrate is changed based on the measurement result of the unevenness on the surface of the photosensitive substrate and the measurement result of the imaging characteristics of the projection optical system. The surface shape of the photosensitive substrate is set so as to coincide with the best image forming plane. Here, "matching with the best imaging plane" means that the entire surface of the exposure region is included within the width of the depth of focus of the projection optical system, and that the entire surface of the exposure region of the photosensitive substrate is focused. Means

【0017】この感光基板上の被露光領域の全面を投影
光学系の最良結像面に一致させた状態で露光が開始され
ると、マスクのパターン像が投影光学系を介してその全
面が合焦状態にある感光基板上の被露光領域に投影露光
される。従って、感光基板表面の部分的な凹凸等に影響
されることなく、常に高精度な露光を行なうことが可能
となる。
When exposure is started in a state where the entire surface of the region to be exposed on the photosensitive substrate coincides with the best image forming plane of the projection optical system, the pattern image of the mask is integrated through the projection optical system. The area to be exposed on the photosensitive substrate in the focused state is projected and exposed. Therefore, high-precision exposure can always be performed without being affected by partial irregularities on the surface of the photosensitive substrate.

【0018】請求項2に記載の発明は、マスク(R)に
形成されたパターン(PA)の像を投影光学系(PL)
を介して2次元方向に移動可能なステージ(18)上に
保持された感光基板(W)上に露光する投影露光装置で
あって、前記ステージ(18)上で感光基板(W)を保
持するとともに、その感光基板(W)との接触面の形状
が変更可能な基板保持機構(25)と;前記感光基板
(W)表面の所定の計測点(P1 〜P9 )における前記
投影光学系(PL)の光軸(AX)方向の位置を光電検
出する検出手段(40,42)と;前記投影光学系(P
L)の投影視野内の任意の点における最良結像面(Fo
)位置を測定する結像特性測定手段(30)と;前記
検出手段(40,42)及び結像特性測定手段(30)
の計測結果に基づいて、前記感光基板(W)上の被露光
領域(SE)が前記投影光学系(PL)の最良結像面に
一致するように前記基板保持機構(25)の感光基板
(W)との接触面の形状を変更する制御手段(44)と
を有する。
According to a second aspect of the present invention, an image of a pattern (PA) formed on a mask (R) is projected onto a projection optical system (PL).
A projection exposure apparatus for exposing a photosensitive substrate (W) held on a stage (18) movable in a two-dimensional direction through the stage, and holding the photosensitive substrate (W) on the stage (18). A substrate holding mechanism (25) capable of changing the shape of the contact surface with the photosensitive substrate (W); and the projection optical system (PL) at predetermined measurement points (P1 to P9) on the surface of the photosensitive substrate (W). ), A detecting means (40, 42) for photoelectrically detecting the position of the projection optical system (P) in the direction of the optical axis (AX).
L), the best image plane (Fo) at any point in the projection field of view.
A) imaging characteristic measuring means (30) for measuring a position; said detecting means (40, 42) and imaging characteristic measuring means (30).
Based on the measurement result, the exposure area (SE) on the photosensitive substrate (W) coincides with the best imaging plane of the projection optical system (PL). Control means (44) for changing the shape of the contact surface with W).

【0019】これによれば、露光に先立って、感光基板
を保持するステージを2次元面内で移動しつつ、検出手
段により感光基板表面の投影光学系の光軸方向の位置の
変化が光電検出されて感光基板表面の凹凸が計測され
る。同様に、ステージを2次元面内で移動しつつ、結像
特性測定手段により投影光学系の投影視野内の最良結像
面位置の分布が測定される。そして、制御手段では検出
手段及び結像特性測定手段の測定結果に基づいて、感光
基板上の被露光領域(ショット領域)が投影光学系の最
良結像面に一致するように、基板保持機構の基板との接
触面の形状を変更する。ここで、最良結像面に一致する
とは、請求項1に記載の発明の場合と同様に、被露光領
域の全面が投影光学系の焦点深度の幅内に含まれるよう
にすることをいい、感光基板の被露光領域の全面を合焦
させることを意味する。
According to this, prior to exposure, while the stage holding the photosensitive substrate is moved in a two-dimensional plane, the change in the position of the surface of the photosensitive substrate in the optical axis direction of the projection optical system is detected by the detecting means. Then, the unevenness of the photosensitive substrate surface is measured. Similarly, while moving the stage in a two-dimensional plane, the distribution of the best imaging plane position in the projection field of view of the projection optical system is measured by the imaging characteristic measuring means. Then, the control means controls the substrate holding mechanism based on the measurement results of the detection means and the imaging characteristic measuring means so that the exposure area (shot area) on the photosensitive substrate coincides with the best imaging plane of the projection optical system. Change the shape of the contact surface with the substrate. Here, "matching with the best imaging plane" means that the entire surface of the exposure area is included within the width of the depth of focus of the projection optical system, as in the case of the first aspect of the present invention. This means that the entire surface of the region to be exposed on the photosensitive substrate is focused.

【0020】この感光基板上の被露光領域の全面を投影
光学系の最良結像面に一致させた状態で、露光が開始さ
れると、マスクのパターン像が投影光学系を介してその
全面が合焦状態にある感光基板上の被露光領域に投影露
光される。従って、感光基板表面の部分的な凹凸等に影
響されることなく、常に高精度な露光を行なうことが可
能となる。
When exposure is started in a state where the entire surface of the region to be exposed on the photosensitive substrate coincides with the best image forming plane of the projection optical system, the entire pattern image of the mask is projected through the projection optical system. Projection exposure is performed on a region to be exposed on the photosensitive substrate in a focused state. Therefore, high-precision exposure can always be performed without being affected by partial irregularities on the surface of the photosensitive substrate.

【0021】この場合において、ステージ上で感光基板
を保持するとともに、その感光基板との接触面の形状が
変更可能な基板保持機構は、感光基板の被露光領域(シ
ョット領域)を投影光学系の結像面に一致するように感
光基板の表面形状を設定できるものであれば、如何なる
構成のものでも良く、例えば、請求項に3記載の発明の
如く、基板保持機構(25)は、ステージ(18)上に
設けられ、感光基板(W)の保持部材を構成する多数の
面要素(62)と、各面要素(62)を独立に投影光学
系(PL)の光軸(AX)方向に駆動する多数の駆動機
構(68)とを有する構成のものでも良い。このような
構成の基板保持機構によれば、各面要素を駆動機構によ
って独立して駆動することにより、容易に感光基板表面
の形状を所望の形状に変更(設定)することが可能であ
る。
In this case, the substrate holding mechanism that can hold the photosensitive substrate on the stage and change the shape of the contact surface with the photosensitive substrate changes the exposure area (shot area) of the photosensitive substrate to the projection optical system. Any structure may be used as long as the surface shape of the photosensitive substrate can be set so as to match the image forming surface. For example, as described in the third aspect of the present invention, the substrate holding mechanism (25) includes a stage ( 18) A large number of surface elements (62) provided on the photosensitive substrate (W) and constituting a holding member of the photosensitive substrate (W), and each surface element (62) is independently extended in the optical axis (AX) direction of the projection optical system (PL). A configuration having a number of driving mechanisms (68) for driving may be employed. According to the substrate holding mechanism having such a configuration, it is possible to easily change (set) the shape of the photosensitive substrate surface to a desired shape by independently driving each surface element by the driving mechanism.

【0022】また、上記結像特性測定手段は、例えば請
求項4に記載の発明の如く、投影光学系(PL)の像面
湾曲及び非点収差の内の少なくとも一方を計測するもの
であっても良い。
Further, the imaging characteristic measuring means measures at least one of field curvature and astigmatism of the projection optical system (PL) as in the invention according to claim 4. Is also good.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
ないし図10に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0024】図1には、一実施形態に係る投影露光装置
10の概略構成が示されている。この投影露光装置10
は、いわゆるステップ・アンド・リピート方式の縮小投
影型露光装置である。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a projection exposure apparatus 10 according to one embodiment. This projection exposure apparatus 10
Is a so-called step-and-repeat type reduction projection type exposure apparatus.

【0025】この投影露光装置10は、マスクとしての
レチクルRを照明する不図示の照明光学系と、レチクル
Rを保持するレチクルホルダ36と、レチクルRに形成
されたパターンの像を感光基板としてのウエハW上に投
影する投影光学系PLと、ウエハWを載置して移動する
ステージ装置14と、投影露光装置10全体を制御する
主制御装置44とを有している。
The projection exposure apparatus 10 includes an illumination optical system (not shown) for illuminating a reticle R as a mask, a reticle holder 36 for holding the reticle R, and an image of a pattern formed on the reticle R as a photosensitive substrate. It has a projection optical system PL for projecting onto the wafer W, a stage device 14 for mounting and moving the wafer W, and a main controller 44 for controlling the entire projection exposure apparatus 10.

【0026】不図示の照明光学系は、例えば水銀ランプ
等の光源と、この光源から射出された露光光を集光する
楕円鏡と、この集光された露光光をほぼ平行な光束に変
換するインプットレンズと、このインプットレンズから
出力された光束が入射して後側(レチクル側)焦点面に
多数の二次光源を形成するフライアイレンズと、これら
二次光源から射出された露光光を集光してレチクルRを
均一な照度で照明するコンデンサーレンズ系等を含んで
構成することができる。また、本実施形態では、照明光
学系内には、2枚のL字型の可動ブレード45A、45
Bを有する可変視野絞りとしての可動ブラインド(以
下、この可動ブラインドを適宜「可動ブラインド45
A、45B」と呼ぶ)が設けられており、この可動ブラ
インド45A、45Bの配置面はレチクルRのパターン
面と共役となっている。また、この可動ブラインド45
A、45Bの近傍に、開口形状が固定された固定ブライ
ンド46が配置されている。固定ブラインド46は、例
えば4個のナイフエッジにより矩形の開口を囲んだ視野
絞りであり、その矩形開口により投影光学系による露光
可能領域が規定されている。
An illumination optical system (not shown) includes, for example, a light source such as a mercury lamp, an elliptical mirror for condensing exposure light emitted from the light source, and converts the collected exposure light into a substantially parallel light beam. An input lens, a fly-eye lens into which a light beam output from the input lens enters to form a number of secondary light sources on a rear (reticle side) focal plane, and collects exposure light emitted from these secondary light sources. It can be configured to include a condenser lens system or the like that illuminates the reticle R with uniform illuminance by emitting light. In the present embodiment, two L-shaped movable blades 45A and 45 are provided in the illumination optical system.
B. A movable blind as a variable field stop having B (hereinafter referred to as a “movable blind 45
A, 45B "), and the arrangement surface of the movable blinds 45A, 45B is conjugate with the pattern surface of the reticle R. In addition, this movable blind 45
A fixed blind 46 whose opening shape is fixed is arranged near A and 45B. The fixed blind 46 is, for example, a field stop surrounding a rectangular opening with four knife edges, and the rectangular opening defines an area that can be exposed by the projection optical system.

【0027】可動ブラインド45A、45Bは、可動ブ
ラインド駆動機構43A、43BによってXZ平面内で
X、Z軸方向に駆動され、これによって固定ブラインド
46で規定されたレチクルR上の照明領域の一部がマス
クキングされ、照明領域が任意の形状(大きさを含む)
の矩形状に設定され、結果的にレチクルR上の照明領域
と共役なウエハW上の露光領域SE(図7参照)も任意
形状(大きさを含む)の矩形領域に設定される。すなわ
ち、本実施形態では、可動ブラインド45A、45Bに
よってウエハW上の露光領域SEが設定されるようにな
っている。駆動機構43A、43Bの動作が不図示のメ
インコンピュータからのブラインド設定情報(マスキン
グ情報)に応じて主制御装置44によって制御される。
The movable blinds 45A and 45B are driven in the X and Z directions in the XZ plane by the movable blind drive mechanisms 43A and 43B, whereby a part of the illumination area on the reticle R defined by the fixed blind 46 is reduced. Masked, illumination area of any shape (including size)
As a result, the exposure area SE (see FIG. 7) on the wafer W, which is conjugate to the illumination area on the reticle R, is also set to a rectangular area of any shape (including size). That is, in the present embodiment, the exposure area SE on the wafer W is set by the movable blinds 45A and 45B. The operations of the drive mechanisms 43A and 43B are controlled by the main controller 44 in accordance with blind setting information (masking information) from a main computer (not shown).

【0028】この不図示の照明光学系により照明される
レチクルRは、レチクルホルダ36に保持されている。
The reticle R illuminated by the illumination optical system (not shown) is held by a reticle holder 36.

【0029】前記レチクルホルダ36は、その上面の4
つのコーナー部分に真空吸着部34を有し、この真空吸
着部34を介してレチクルRがレチクルホルダ36上に
保持されている。このレチクルホルダ36は、レチクル
R上の回路パターンが形成された領域であるパターン領
域PAに対応した開口(図示省略)を有し、不図示の駆
動機構によりX方向、Y方向、θ方向(Z軸回りの回転
方向)に微動可能となっており、これによって、パター
ン領域PAの中心(レチクルセンタ)が投影光学系PL
の光軸AXを通るようにレチクルRの位置決めが可能な
構成となっている。
The reticle holder 36 has four
A vacuum suction portion 34 is provided at one corner portion, and the reticle R is held on the reticle holder 36 via the vacuum suction portion 34. The reticle holder 36 has an opening (not shown) corresponding to a pattern area PA on the reticle R where a circuit pattern is formed, and is driven by a driving mechanism (not shown) in the X, Y, and θ directions (Z direction). (Rotational direction around the axis), whereby the center (reticle center) of the pattern area PA is aligned with the projection optical system PL.
Of the reticle R so as to pass through the optical axis AX.

【0030】更に、本実施形態では、投影光学系PLに
よるパターンの投影領域内にウエハWが位置したとき、
ウエハW表面のZ方向(光軸AX方向)の位置を検出す
るために、斜入射方式の第1の焦点検出系(40,4
2)が設けられている。この第1の焦点検出系は、光フ
ァイバ束81、集光レンズ82、スリット板83、レン
ズ84、ミラー85及び照射対物レンズ86から成る照
射光学系40と、集光対物レンズ87、回転方向振動板
88、結像レンズ89、受光スリット板93及びシリコ
ンフォトダイオード又はフォトトランジスタ等のフォト
センサ90から成る受光光学系42とから構成されてい
る。
Further, in the present embodiment, when the wafer W is located within the pattern projection area by the projection optical system PL,
In order to detect the position of the surface of the wafer W in the Z direction (the optical axis AX direction), a first focus detection system (40, 4) of the oblique incidence method is used.
2) is provided. The first focus detection system includes an irradiation optical system 40 including an optical fiber bundle 81, a condenser lens 82, a slit plate 83, a lens 84, a mirror 85, and an irradiation objective lens 86; a condenser objective lens 87; The light receiving optical system 42 includes a plate 88, an imaging lens 89, a light receiving slit plate 93, and a photo sensor 90 such as a silicon photodiode or a phototransistor.

【0031】ここで、この第1の焦点検出系(40,4
2)の構成各部の作用を説明すると、露光光ELとは異
なるウエハW上のフォトレジストを感光させない波長の
照明光が、図示しない照明光源から光ファイバ束81を
介して導かれている。光ファイバ束81から射出された
照明光は、集光レンズ82を経てスリット板83を照明
する。スリット板83のスリット(開口)を透過した照
明光は、レンズ84、ミラー85及び照射対物レンズ8
6を介してウエハWを斜めに照射する。このとき、ウエ
ハWの表面が最良結像面にあると、スリット板83のス
リットの像がレンズ84、照射対物レンズ86によって
ウエハWの表面に結像される。また、対物レンズ86の
光軸とウエハ表面との角度は5〜12度位に設定され、
スリット板83のスリット像の中心は、投影光学系PL
の光軸AXがウエハWと交差する点に位置する。
Here, the first focus detection system (40, 4)
Explaining the operation of each component of the configuration 2), illumination light having a wavelength that is different from the exposure light EL and does not expose the photoresist on the wafer W is guided from an unillustrated illumination light source via an optical fiber bundle 81. The illumination light emitted from the optical fiber bundle 81 illuminates the slit plate 83 via the condenser lens 82. The illumination light that has passed through the slit (opening) of the slit plate 83 passes through the lens 84, the mirror 85, and the irradiation objective lens 8
6 irradiates the wafer W obliquely. At this time, if the surface of the wafer W is on the best image forming plane, an image of the slit of the slit plate 83 is formed on the surface of the wafer W by the lens 84 and the irradiation objective lens 86. Further, the angle between the optical axis of the objective lens 86 and the wafer surface is set to about 5 to 12 degrees,
The center of the slit image of the slit plate 83 is located at the projection optical system PL.
Is located at a point where the optical axis AX intersects the wafer W.

【0032】さて、ウエハWで反射したスリット像光束
は、集光対物レンズ87、回転方向振動板88及び結像
レンズ89を経てフォトセンサ90の手前側に配置され
た受光用スリット板93上に再結像される。回転方向振
動板88は、受光用スリット板93にできるスリット像
を、その長手方向と直交する方向に微小振動させるもの
である。ここで、結像レンズ89と受光用スリット板9
3との間に、受光用スリット板93上のスリットとウエ
ハWからの反射スリット像の振動中心との相対関係を、
スリット長手方向と直交する方向にシフトさせるため
の、プレーンパラレルを配置しても良い。
The slit image light beam reflected by the wafer W passes through the converging objective lens 87, the rotation direction vibration plate 88, and the imaging lens 89, and falls on the light receiving slit plate 93 disposed on the front side of the photo sensor 90. It is re-imaged. The rotation direction vibration plate 88 minutely vibrates a slit image formed on the light receiving slit plate 93 in a direction orthogonal to the longitudinal direction. Here, the imaging lens 89 and the light receiving slit plate 9
3, the relative relationship between the slit on the light receiving slit plate 93 and the vibration center of the reflected slit image from the wafer W is
A plane parallel for shifting in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the slit may be arranged.

【0033】ここで、主制御装置44には発振器(OS
C.)が内蔵されており、このOSC.からの駆動信号
でドライブされる加振装置92により回転方向振動板8
8が振動される。
Here, the main controller 44 includes an oscillator (OS
C. ) Is built in, and this OSC. The vibrating device 92 driven by the drive signal from the
8 is vibrated.

【0034】こうして、スリット像が受光用スリット板
93上で振動すると、スリット板93のスリットを透過
した光束はフォトセンサ90で受光される。そして、フ
ォトセンサ90からの検出信号(光電変換信号)が信号
処理装置91に供給される。この信号処理装置91に
は、同期検波回路(PSD)が内蔵されており、このP
SDにはOSC.からの駆動信号と同じ位相の交流信号
が入力されている。そして、信号処理装置91では上記
の交流信号の位相を基準として同期整流を行ない、その
検波出力信号、すなわち焦点位置検出信号FSは主制御
装置44に出力される。焦点位置検出信号FSは、いわ
ゆるSカーブ信号と呼ばれ、受光用スリット板93のス
リット中心とウエハWからの反射スリット像の振動中心
とが一致したときに零レベルとなり、ウエハWがその状
態から上方に変位しているときは正のレベル、ウエハW
が下方に変位しているときは負のレベルになる。従っ
て、焦点位置検出信号FSが零レベルになるウエハWの
高さ位置(光軸方向位置)が合焦点として検出される。
When the slit image vibrates on the light receiving slit plate 93 in this manner, the light beam transmitted through the slit of the slit plate 93 is received by the photo sensor 90. Then, a detection signal (photoelectric conversion signal) from the photo sensor 90 is supplied to the signal processing device 91. The signal processing device 91 has a built-in synchronous detection circuit (PSD).
OSC. An AC signal having the same phase as the drive signal from is input. Then, the signal processing device 91 performs synchronous rectification based on the phase of the AC signal, and the detection output signal, that is, the focus position detection signal FS is output to the main control device 44. The focus position detection signal FS is called a so-called S-curve signal, and becomes a zero level when the center of the slit of the light receiving slit plate 93 coincides with the center of vibration of the reflected slit image from the wafer W, and the wafer W changes from that state. Positive level when displaced upward, wafer W
Is at a negative level when is displaced downward. Therefore, the height position (position in the optical axis direction) of the wafer W at which the focus position detection signal FS becomes zero level is detected as the focal point.

【0035】ただし、このような斜入射方式では合焦点
(信号FSが零レベル)となったウエハWの高さ位置
が、いつでも最良結像面と必ず一致しているという保証
はない。すなわち、焦点位置検出信号FSは、基準マー
ク板FM又はウエハWの投影光学系PLの光軸方向の位
置を示す信号であり、間接方式で焦点位置を示す信号で
ある。従って、その焦点位置検出信号FSを使用して合
焦点を検出するには、予め直接方式で基準マーク板FM
又はウエハWの投影光学系PLに対する合焦状態を調べ
ておき、真の合焦点又は後述のようにその近傍の位置で
の焦点位置検出信号FSのレベルが予め定められたレベ
ル(これを「擬似的な合焦レベル」という)になるよう
にオフセットの調整(第1の焦点検出系(40、42)
のキャリブレーション)を行い、以後は信号FSがその
擬似的な合焦レベルになるように基板テーブル18のZ
軸方向の動きを制御すればよい。その擬似的な合焦レベ
ルとしては、例えば0が使用される。
However, in such an oblique incidence method, there is no guarantee that the height position of the wafer W at the focal point (the signal FS is zero level) always coincides with the best imaging plane. That is, the focus position detection signal FS is a signal indicating the position of the reference mark plate FM or the wafer W in the optical axis direction of the projection optical system PL, and is a signal indicating the focus position in an indirect manner. Therefore, in order to detect the in-focus point using the focus position detection signal FS, the reference mark plate FM is directly determined in advance.
Alternatively, the in-focus state of the wafer W with respect to the projection optical system PL is checked, and the level of the focus position detection signal FS at the true in-focus position or at a position near the true in-focus position is determined at a predetermined level (this is referred to as “pseudo” Adjustment (first focus detection system (40, 42))
Of the substrate table 18 so that the signal FS becomes the pseudo focus level thereafter.
What is necessary is just to control the axial movement. For example, 0 is used as the pseudo focus level.

【0036】このような場合、合焦点等でその焦点位置
検出信号FSのレベルに所定のオフセットを設定して第
1の焦点検出系(40、42)のキャリブレーションを
行うには、光学的及び電気的な手法があるが、光学的に
設定するには、要は基準マーク板FM等がZ軸方向の所
定の位置に在る状態でフォトセンサ90の受光面での光
量の分布を、所定の位置に変化させてやれば良い。例え
ば、前述したように、フォトセンサ90の前面にプレー
ンパラレルを配置してこのプレーンパラレルの角度を変
えると、フォトセンサ90の受光面での光量の分布が変
化するので、これによりキャリブレーションを行うこと
ができる。また、信号FSの値がその合焦レベルになる
ように電気的にオフセットを加えるようにしてもよい。
In such a case, in order to calibrate the first focus detection system (40, 42) by setting a predetermined offset to the level of the focus position detection signal FS at the focal point or the like, optical and Although there is an electrical method, in order to set optically, the distribution of the amount of light on the light receiving surface of the photo sensor 90 is determined in a state where the reference mark plate FM or the like is at a predetermined position in the Z-axis direction. Should be changed to the position. For example, as described above, when the plane parallel is arranged on the front surface of the photosensor 90 and the angle of the plane parallel is changed, the distribution of the amount of light on the light receiving surface of the photosensor 90 changes. be able to. Further, an offset may be electrically added so that the value of the signal FS becomes the in-focus level.

【0037】このように、焦点位置検出信号FSは間接
方式で合焦点を示す信号であるため、露光光吸収等で投
影光学系PLの結像面(焦点)の位置が変化したような
場合には、信号FSが擬似的な合焦レベルになる合焦点
と実際の合焦点との間にずれが生じているおそれがあ
る。そこで、本実施形態では、キャリブレーション信号
KSを用いてその焦点位置検出信号FSのオフセット設
定(第1の焦点検出系(40、42)のキャリブレーシ
ョン)を行う。このため、本実施形態では、投影光学系
PLの最良結像面を検出してキャリブレーション信号K
Sを主制御装置44に出力する第2の焦点検出系30が
設けられている。
As described above, since the focus position detection signal FS is a signal indicating a focal point in the indirect method, the focus position detection signal FS is generated when the position of the image plane (focal point) of the projection optical system PL changes due to exposure light absorption or the like. May have a difference between the focal point at which the signal FS becomes a pseudo-focusing level and the actual focal point. Therefore, in the present embodiment, the offset setting of the focus position detection signal FS (the calibration of the first focus detection system (40, 42)) is performed using the calibration signal KS. For this reason, in the present embodiment, the best imaging plane of the projection optical system PL is detected and the calibration signal K is detected.
A second focus detection system 30 that outputs S to the main controller 44 is provided.

【0038】次に、この投影光学系PLの最良結像面を
検出する結像特性測定手段としての第2の焦点検出系3
0について、図2に基づいて説明する。
Next, a second focus detection system 3 as imaging characteristic measuring means for detecting the best imaging plane of the projection optical system PL.
0 will be described with reference to FIG.

【0039】図2には、本実施形態に係る投影露光装置
10を構成する投影光学系PLのベストフォーカス面を
検出するTTL方式による第2の焦点検出系30の構成
が示されている。
FIG. 2 shows the configuration of the second focus detection system 30 of the TTL system for detecting the best focus plane of the projection optical system PL constituting the projection exposure apparatus 10 according to the present embodiment.

【0040】この第2の焦点検出系30は、後述の基板
テーブル18上にウエハWの表面とほぼ等しい高さ位置
で固定された基準マーク板FM(より正確には、この上
の基準パターン)と、基準マーク板FMの下方(基板テ
ーブル18の内部)に設けられたミラーM1、照明用対
物レンズ50及び光ファイバ51と、この光ファイバ5
1の入射端側に設けられたビームスプリッタ52、レン
ズ系53、54及び光電センサ55とを含んで構成され
ている。
The second focus detection system 30 includes a reference mark plate FM (more precisely, a reference pattern on the reference mark plate) fixed on a substrate table 18 to be described later at a height substantially equal to the surface of the wafer W. A mirror M1, an objective lens 50 for illumination, and an optical fiber 51 provided below the reference mark plate FM (inside the substrate table 18);
1 is provided with a beam splitter 52, lens systems 53 and 54, and a photoelectric sensor 55 provided on the incident end side.

【0041】図2において、絞り面(瞳面)EPを挾ん
で前群、後群に分けて模式的に表わした投影光学系PL
の光軸AXはレチクルRの中心、すなわちパターン領域
PAの中心を、レチクルパターン面に対して垂直に通
る。
In FIG. 2, a projection optical system PL is schematically shown divided into a front group and a rear group with a stop surface (pupil surface) EP interposed therebetween.
The optical axis AX passes through the center of the reticle R, that is, the center of the pattern area PA, perpendicularly to the reticle pattern surface.

【0042】前記基準マーク板FMの上面には、図3に
示されるように、一定ピッチのライン/スペースよりな
る振幅型の回折格子マーク28A並びにこの回折格子マ
ーク28Aを反時計方向にそれぞれ45°、90°及び
135°回転させて得られる格子よりなる回折格子マー
ク28B、28C及び28Dが形成されている。これら
4種類の回折格子マーク28A〜28Dにより基準パタ
ーン28が構成される。このように種々の方向の回折格
子マークを形成するのは、レチクルR上のパターンの影
響を除くため、及び投影光学系PLのイメージフィール
ド内の任意の点におけるサジタル(S)方向及びメリデ
ィオナル(M)方向の焦点位置(非点収差)を計測可能
とするためである。基準マーク板FMの回折格子マーク
形成面とウエハWの露光面とは投影光学系PLの光軸方
向に同じ高さになるようにしておく。なお、基準マーク
板FM上に形成するパターンは、位相型の回折格子マー
クであってもよい。
On the upper surface of the reference mark plate FM, as shown in FIG. 3, an amplitude type diffraction grating mark 28A composed of lines / spaces having a constant pitch and the diffraction grating mark 28A are each set at 45 ° in a counterclockwise direction. , 90 ° and 135 °, diffraction grating marks 28B, 28C and 28D are formed. The reference pattern 28 is constituted by these four types of diffraction grating marks 28A to 28D. The formation of the diffraction grating marks in various directions in this way is for eliminating the influence of the pattern on the reticle R, and in the sagittal (S) direction and the meridional (M) at an arbitrary point in the image field of the projection optical system PL. This is because the focus position (astigmatism) in the direction (1) can be measured. The diffraction grating mark forming surface of the reference mark plate FM and the exposure surface of the wafer W are set to have the same height in the optical axis direction of the projection optical system PL. Note that the pattern formed on the reference mark plate FM may be a phase type diffraction grating mark.

【0043】さて、図2において、露光用照明光ELが
レンズ系53及び光ファイバ51の入射端側に配置され
たビームスプリッタ52を介して、光ファイバ51に導
入される。この照明光は、光ファイバ51の射出端から
射出され対物レンズ50によって集光されて、ミラーM
1を介して基準マーク板FMの回折格子マーク28A〜
28Dをともに裏側から照射する。ここで、照明光EL
はレチクルR照明用の光源(水銀ランプ、エキシマレー
ザ等)から得るのが望ましいが、別に専用の光源を用意
しても良い。ただし、別光源にするときは、露光用照明
光と同一波長、又はそれに極めて近似した波長の照明光
にする必要がある。
In FIG. 2, the illumination light EL for exposure is introduced into the optical fiber 51 via the lens system 53 and the beam splitter 52 arranged on the incident end side of the optical fiber 51. This illumination light is emitted from the emission end of the optical fiber 51, is collected by the objective lens 50, and is
1, the diffraction grating marks 28A-28 of the reference mark plate FM
Both 28D are irradiated from the back side. Here, the illumination light EL
Is preferably obtained from a light source for reticle R illumination (a mercury lamp, an excimer laser, or the like), but a dedicated light source may be separately prepared. However, when a different light source is used, it is necessary to use illumination light having the same wavelength as the exposure illumination light or a wavelength very similar thereto.

【0044】また、対物レンズ50による基準マーク板
FMの照明条件は、パターン投影時の投影光学系PLで
の照明条件と極力合わせる、すなわち、投影光学系PL
の像側の照明光の開口数(N.A.)と対物レンズ50
から基準マーク板FMへの照明光の開口数(N.A.)
とをほぼ一致させることが望ましい。
The illumination condition of the reference mark plate FM by the objective lens 50 is matched as much as possible with the illumination condition of the projection optical system PL during pattern projection, that is, the projection optical system PL
Numerical aperture (NA) of illumination light on the image side of objective lens 50
Numerical aperture (NA) of illumination light from the camera to the fiducial mark plate FM
It is desirable to make approximately the same.

【0045】照明光ELにより照射された基準マーク板
FM上の回折格子マーク28A〜28Dからは投影光学
系PLへ送進する像光束が発生する。図2において、基
板テーブル18は投影光学系PLの最良結像面(レチク
ル共役面)Foから僅かに下方に基準マーク板FMが位
置するようにセットされていものとする。このとき基準
マーク板FM上の一点から発生した像光束L1は投影光
学系PLの瞳面EPの中心を通り、レチクルRのパター
ン面からわずかに下方へずれた面Fr内で集光した後に
発散し、レチクルRのパターン面で反射してから元の光
路を戻る。ここで、面Frは、投影光学系PLに関して
基準マーク板FMと共役な位置にある。投影光学系PL
が両側テレセントリック系であると、基準マーク板FM
上の回折格子マーク(発光マーク)28A〜28Dから
の像光束は、レチクルRの下面(パターン面)で正規反
射して再び回折格子マーク(発光マーク)28A〜28
Dと重畳するように戻ってくる。但し、図2のように基
準マーク板FMが結像面Foからずれていると、基準マ
ーク板FM上には各マーク28A〜28Dのぼけた反射
像が形成され、基準マーク板FMが結像面Foと一致し
ているときは、面FrもレチクルRのパターン面と一致
することになり、基準マーク板FM上には各マーク28
A〜28Dのシャープな反射像がそれぞれのマークに重
畳して形成されることになる。両側テレセントリックな
投影光学系PLでは、レチクルRのパターン面からの反
射像は自身の源である発光マーク28A〜28D上に投
射される。そして基準マーク板FMがデフォーカスして
いると、反射像は、マーク28A〜28Dの形状寸法よ
りも大きくなり、かつ単位面積あたりの照度も低下す
る。
From the diffraction grating marks 28A to 28D on the reference mark plate FM irradiated by the illumination light EL, an image light beam to be transmitted to the projection optical system PL is generated. In FIG. 2, it is assumed that the substrate table 18 is set so that the reference mark plate FM is located slightly below the best imaging plane (reticle conjugate plane) Fo of the projection optical system PL. At this time, the image light beam L1 generated from one point on the reference mark plate FM passes through the center of the pupil plane EP of the projection optical system PL and converges on a plane Fr slightly shifted downward from the pattern plane of the reticle R and then diverges. Then, after being reflected by the pattern surface of the reticle R, the light returns to the original optical path. Here, the surface Fr is at a position conjugate with the reference mark plate FM with respect to the projection optical system PL. Projection optical system PL
Is a telecentric system, the reference mark plate FM
The image luminous fluxes from the upper diffraction grating marks (light emission marks) 28A to 28D are regularly reflected on the lower surface (pattern surface) of the reticle R and are again reflected by the diffraction grating marks (light emission marks) 28A to 28D.
It returns to overlap with D. However, if the reference mark plate FM is displaced from the imaging plane Fo as shown in FIG. 2, blurred reflection images of the marks 28A to 28D are formed on the reference mark plate FM, and the reference mark plate FM When coincident with the surface Fo, the surface Fr also coincides with the pattern surface of the reticle R, and each mark 28 is placed on the reference mark plate FM.
A sharp reflected image of A to 28D is formed so as to be superimposed on each mark. In the double-sided telecentric projection optical system PL, the reflected image from the pattern surface of the reticle R is projected onto the light-emitting marks 28A to 28D as its own source. When the reference mark plate FM is defocused, the reflected image becomes larger than the shapes and dimensions of the marks 28A to 28D, and the illuminance per unit area also decreases.

【0046】そこで、基準マーク板FM上にできる反射
像のうち、元のマーク28A〜28Dで遮光されなかっ
た像部分の光束をミラーM1、対物レンズ50を介して
光ファイバ51で受光し、ビームスプリッタ52、レン
ズ系54を介して光電センサ55で受光するようにす
る。光電センサ55の受光面は投影光学系PLの瞳面
(フーリエ変換面)EPとほぼ共役に配置される。
Therefore, of the reflected image formed on the reference mark plate FM, the light flux of the image portion not shielded by the original marks 28A to 28D is received by the optical fiber 51 via the mirror M1 and the objective lens 50, and the beam is received. The light is received by the photoelectric sensor 55 via the splitter 52 and the lens system 54. The light receiving surface of the photoelectric sensor 55 is arranged almost conjugate with the pupil plane (Fourier transform plane) EP of the projection optical system PL.

【0047】図2の構成においては、基板テーブル18
を上下方向(Z方向)に移動させるだけでコントラスト
信号を得ることができる。
In the configuration shown in FIG.
The contrast signal can be obtained simply by moving in the vertical direction (Z direction).

【0048】図4には、光電センサ55の出力信号、す
なわちキャリブレーション信号KSの信号レベル特性が
示されている。この図4において、横軸は基板テーブル
18のZ軸方向の位置、すなわち基準マーク板FMの光
軸AX方向の高さ位置を表わす。ここで、図4(A)は
発光マーク28A〜28DがレチクルRのパターン面内
のクロム部分に逆投影されたときの信号レベルを示し、
図4(B)はパターン面内のガラス部分(透明部分)に
逆投影されたときの信号レベルを示す。通常、レチクル
のクロム部分は0.3〜0.5μm程度の厚みでガラス
(石英)板に蒸着されており、クロム部分の反射率は当
然のことながらガラス部分の反射率よりは格段に大き
い。しかしながら、ガラス部分での反射率は完全に零と
いうことはないので、図4(B)のようにレベルとして
はかなり小さくなるが、検出は可能である。また一般に
実デバイス製造用のレチクルは、パターン密度が高いた
めに、発光マーク28A〜28Dの全ての逆投影像がレ
チクルパターン中のガラス部分(透明部分)に同時にか
かる確率は極めて少ないと考えられる。
FIG. 4 shows an output signal of the photoelectric sensor 55, that is, a signal level characteristic of the calibration signal KS. 4, the horizontal axis represents the position of the substrate table 18 in the Z-axis direction, that is, the height position of the reference mark plate FM in the optical axis AX direction. Here, FIG. 4A shows a signal level when the light emitting marks 28A to 28D are back-projected onto a chrome portion in the pattern surface of the reticle R,
FIG. 4B shows a signal level when back-projected onto a glass portion (transparent portion) in the pattern plane. Normally, the chrome portion of the reticle is deposited on a glass (quartz) plate with a thickness of about 0.3 to 0.5 μm, and the reflectance of the chrome portion is, of course, much higher than the reflectance of the glass portion. However, since the reflectivity at the glass portion is not completely zero, the detection is possible although the level is considerably small as shown in FIG. 4B. In general, since the reticle for manufacturing an actual device has a high pattern density, it is considered that the probability that all back-projected images of the light emitting marks 28A to 28D are simultaneously applied to the glass portion (transparent portion) in the reticle pattern is extremely small.

【0049】いずれの場合にしろ、基準マーク板FMの
表面が最良結像面Foを横切るように光軸方向に移動さ
れると、Z方向の位置Zoで信号レベルが極大値とな
る。従って、基板テーブル18のZ軸方向位置と出力信
号KSとを同時に計測し、信号レベルが極大となったと
きのZ軸方向位置を検出することで、最良結像面Foの
位置が求まり、しかもこの検出方式ではレチクルR内の
任意の位置で結像面Foの検出が可能となる。すなわ
ち、レチクルRが投影光学系PLの物体側にセットされ
てさえいれば、いつでも投影視野(イメージフィール
ド)内の任意の位置で絶対フォーカス位置(最良結像面
Fo)が計測できる。また先に述べたようにレチクルR
のクロム層は0.3〜0.5μm厚であり、この厚みに
よって生じる最良結像面Foの検出誤差は、投影光学系
PLの投影倍率を例えば1/5縮小とすると、(0.3
〜0.5)×(1/5)2 =0.012〜0.02μmと
なり、これはほとんど無視できる値である。
In any case, when the surface of the reference mark plate FM is moved in the optical axis direction so as to cross the best imaging plane Fo, the signal level becomes a maximum value at the position Zo in the Z direction. Therefore, the position of the best imaging plane Fo is determined by simultaneously measuring the position of the substrate table 18 in the Z-axis direction and the output signal KS and detecting the position in the Z-axis direction when the signal level is maximized. In this detection method, the imaging plane Fo can be detected at an arbitrary position in the reticle R. That is, as long as the reticle R is set on the object side of the projection optical system PL, the absolute focus position (best imaging plane Fo) can be measured at any position in the projection visual field (image field) at any time. Also, as described above, reticle R
The thickness of the chromium layer is 0.3 to 0.5 μm, and the detection error of the best imaging plane Fo caused by this thickness is (0.3) when the projection magnification of the projection optical system PL is reduced by, for example, 5.
~0.5) × (1/5) 2 = 0.012~0.02μm next, which is a value almost negligible.

【0050】図1に戻って、ステージ装置14は、ベー
ス11と、このベース11上を図1におけるY軸方向
(紙面左右方向)に往復移動可能なYステージ16と、
このYステージ16上をY軸方向と直交するX軸方向
(紙面直交方向)に往復移動可能なXステージ12と、
このXステージ12上に設けられた基板テーブル18と
を有している。また、この基板テーブル18上には、基
板保持機構としてのウエハホルダ25が載置され、この
ウエハホルダ25によりウエハWが真空吸着されて保持
されている。なお、ステージ装置14は、不図示のZス
テージにより投影光学系PLの光軸AX方向に沿って移
動することもできる。
Returning to FIG. 1, the stage device 14 includes a base 11, a Y stage 16 which can reciprocate on the base 11 in the Y-axis direction (left-right direction on the paper) of FIG.
An X stage 12 that can reciprocate on the Y stage 16 in an X axis direction (a direction orthogonal to the paper surface) orthogonal to the Y axis direction;
And a substrate table 18 provided on the X stage 12. A wafer holder 25 as a substrate holding mechanism is mounted on the substrate table 18, and the wafer W is held by the wafer holder 25 by being vacuum-sucked. The stage device 14 can be moved along the optical axis AX of the projection optical system PL by a Z stage (not shown).

【0051】図7にはウエハWが載置された状態のウエ
ハホルダ25の平面図が示されており、図8には図7に
示されるウエハW上の被露光領域(ショット領域)SE
部分に対応するウエハホルダ25の拡大平面図が示され
ている。この図8に示されるように、ウエハホルダ25
は、マトリックス状に配列された多数の面要素62を有
している。なお、ここでは、各面要素62の形状を円形
としたが、面要素の形状は円形に限らず、例えば、三角
形、四角形、その他の多角形状であっても良い。
FIG. 7 is a plan view of the wafer holder 25 with the wafer W mounted thereon, and FIG. 8 is an exposure area (shot area) SE on the wafer W shown in FIG.
An enlarged plan view of the wafer holder 25 corresponding to the portion is shown. As shown in FIG. 8, the wafer holder 25
Has many surface elements 62 arranged in a matrix. Here, the shape of each surface element 62 is circular, but the shape of the surface element is not limited to a circle, and may be, for example, a triangle, a quadrangle, or another polygonal shape.

【0052】図9(A)には図8のA−A線概略断面図
が示されている。この図9(A)に示されるように、ウ
エハホルダ25を構成する各面要素62の中心には、吸
着孔64が形成されており、この吸着孔64を介してウ
エハW裏面がそれぞれの面要素62によって吸着保持さ
れている。
FIG. 9A is a schematic sectional view taken along line AA of FIG. As shown in FIG. 9A, a suction hole 64 is formed at the center of each of the surface elements 62 constituting the wafer holder 25, and the back surface of the wafer W is connected to each of the surface elements via the suction hole 64. 62 holds it by suction.

【0053】図10(A)には、一つの面要素62及び
この近傍部分が一部破断して示されており、図10
(B)には、同図(A)に示される面要素62を上方か
ら見た平面図が示されている。図10(A)に示される
ように、面要素62のウエハ保持面(同図(A)におけ
る上面)と反対側の面には、支持軸66の一端が接続さ
れ、この支持軸66の他端は該支持軸66を図10
(A)における上下方向(Z軸方向)に駆動する駆動機
構68の一端に接続されている。駆動機構68は、例え
ば圧電素子であるピエゾ素子で構成され、この駆動機構
68への電圧の印加量に応じて支持軸66を介して面要
素62のZ軸方向の変位量を5/100μm程度の精度
で調整可能な構成となっている。なお、駆動機構68
は、必ずしもピエゾ素子によって構成する必要はなく、
上記の5/100μm程度の精度を達成できるアクチュ
エータであれば、超音波リニアモータ等他のアクチュエ
ータを採用しても良い。
FIG. 10A shows one surface element 62 and its vicinity in a partially cutaway manner.
FIG. 2B is a plan view of the surface element 62 shown in FIG. As shown in FIG. 10A, one end of a support shaft 66 is connected to the surface of the surface element 62 opposite to the wafer holding surface (the upper surface in FIG. 10A). At the end, the support shaft 66 is
It is connected to one end of a drive mechanism 68 that drives in the vertical direction (Z-axis direction) in FIG. The drive mechanism 68 is formed of, for example, a piezo element, which is a piezoelectric element. The amount of displacement of the surface element 62 in the Z-axis direction via the support shaft 66 is approximately 5/100 μm in accordance with the amount of voltage applied to the drive mechanism 68. It can be adjusted with the precision of. The drive mechanism 68
Does not necessarily need to be composed of piezo elements,
Other actuators such as an ultrasonic linear motor may be employed as long as the actuator can achieve the accuracy of about 5/100 μm.

【0054】また、吸着孔64にはバキューム配管70
の一端が接続され、このバキューム配管70の他端は図
示しない真空ポンプ等に接続されており、この真空ポン
プの作動によって吸着孔64を介してウエハWの裏面側
が面要素62に吸着されるようになっている。
The suction hole 64 has a vacuum pipe 70.
And the other end of the vacuum pipe 70 is connected to a vacuum pump or the like (not shown). The vacuum pump operates so that the back surface of the wafer W is suctioned to the surface element 62 through the suction hole 64. It has become.

【0055】各面要素62は、図9(B)に示されるよ
うに、ウエハWの裏面側に吸着した状態でそれぞれの駆
動機構68により投影光学系PLの光軸AX方向(Z軸
方向)に独立して駆動され、ウエハWの裏面側を変形さ
せて、ウエハWの表面形状を所望の形状に設定する。図
9(B)には、投影光学系PLの最良結像面Fo が平面
である場合に、この最良結像面Fo にウエハWのショッ
ト領域SEが一致するように、面要素62を駆動した状
態が示されている。
As shown in FIG. 9B, the respective surface elements 62 are attracted to the rear surface of the wafer W by the respective drive mechanisms 68 in the optical axis AX direction (Z-axis direction) of the projection optical system PL. And deforms the rear surface of the wafer W to set the surface shape of the wafer W to a desired shape. In FIG. 9B, when the best imaging plane Fo of the projection optical system PL is a plane, the plane element 62 is driven such that the shot area SE of the wafer W coincides with the best imaging plane Fo. The state is shown.

【0056】各面要素62をZ軸方向に駆動する駆動機
構68は、図1に示される主制御装置44によりそれぞ
れ独立して制御されるようになっている。
A drive mechanism 68 for driving each surface element 62 in the Z-axis direction is independently controlled by the main controller 44 shown in FIG.

【0057】次に、図5を参照して、本実施形態に係る
投影露光装置10で焦点位置検出信号FSのキャリブレ
ーションを行う場合の全体の動作の一例を説明する。こ
の場合、前回のキャリブレーション等により、基板テー
ブル18のZ軸座標がZB の位置が合焦点として設定さ
れているものとする。
Next, with reference to FIG. 5, an example of the overall operation when the focus position detection signal FS is calibrated by the projection exposure apparatus 10 according to the present embodiment will be described. In this case, it is assumed that the position of the Z-axis coordinate ZB of the substrate table 18 has been set as the focal point by the previous calibration or the like.

【0058】まず、図5のステップ101において、主
制御装置44は、駆動装置21を介してXステージ1
2、Yステージ16を動作させることにより、基準マー
ク板FMを投影光学系PLのイメージフィールド内の所
望の計測点に移動させる。次のステップ102におい
て、主制御装置44は、駆動装置21を介して基板テー
ブルのZ軸座標を現在の合焦点であるZB からΔZだけ
下方に移動させる。間隔ΔZは、投影光学系PLの結像
面のZ軸方向の変動の予想される最大の絶対値をZMAX
とすると、ΔZ>ZMAX となるように選ばれている。
First, in step 101 of FIG. 5, the main controller 44 controls the X stage 1
2. By operating the Y stage 16, the reference mark plate FM is moved to a desired measurement point in the image field of the projection optical system PL. In the next step 102, the main controller 44 moves the Z-axis coordinate of the substrate table via the driving device 21 downward by Z from the current focal point ZB. The interval ΔZ is the maximum expected absolute value of the fluctuation of the imaging plane of the projection optical system PL in the Z-axis direction, ZMAX.
Then, it is selected such that ΔZ> ZMAX.

【0059】そして、主制御装置44は、ステップ10
3において、駆動装置21及び不図示のZ・θ駆動機構
を介して基板テーブル18のZ軸座標を(ZB −ΔZ)
から上方にほぼ一定速度で走査させる。この走査が開始
されると、ステップ104において、主制御装置44
は、所定のサンプリングパルスに同期して、キャリブレ
ーション信号KS及び焦点位置検出信号FSを並行して
取り込んでそれぞれ内部メモリに書き込む。そして、ス
テップ105において、主制御装置44では基板テーブ
ルのZ軸座標が(ZB +ΔZ)に達したか否かを調べ、
Z軸座標が(ZB+ΔZ)に達していない場合には、ス
テップ103に戻ってZ軸方向への走査を続ける。ま
た、ステップ105でZ軸座標が(ZB +ΔZ)に達し
た場合には、ステップ106に移行する。
Then, main controller 44 determines in step 10
3, the Z-axis coordinate of the substrate table 18 is changed to (ZB-.DELTA.Z) via the driving device 21 and a Z.theta. Driving mechanism (not shown).
From above at an almost constant speed. When this scanning is started, in step 104, the main controller 44
Synchronizes with a predetermined sampling pulse, fetches a calibration signal KS and a focus position detection signal FS in parallel, and writes them in an internal memory. Then, in step 105, the main controller 44 checks whether or not the Z-axis coordinate of the substrate table has reached (ZB + ΔZ).
If the Z-axis coordinate has not reached (ZB + ΔZ), the process returns to step 103 to continue scanning in the Z-axis direction. If the Z-axis coordinate has reached (ZB + .DELTA.Z) in step 105, the process proceeds to step 106.

【0060】上記ステップ102〜ステップ105にお
いて、例えば、主制御装置44の内部メモリ内の第1記
憶領域内の一連のアドレス領域には、図6(A)中に実
線の曲線38で示されるようなキャリブレーション信号
KSが記憶され、内部メモリ内の第2記憶領域内の一連
のアドレス領域には図6(B)に示されるような0を中
心としてS字状に変化する焦点位置検出信号FSが記憶
される。図6(A)及び(B)の横軸はアドレスである
が、本実施形態のサンプリングパルスは一定時間間隔毎
にハイレベル“1”となるパルス列であるため、そのア
ドレスは時間tとみなすことができる。更に、基板テー
ブル18はほぼ等速度で上昇しているため、時間t(又
はアドレスの値)に1次変換を施すことにより基板テー
ブル18のZ軸座標の近似値を求めることができる。
In the above steps 102 to 105, for example, a series of address areas in the first storage area in the internal memory of the main controller 44 are indicated by a solid curve 38 in FIG. The calibration signal KS is stored in a series of address areas in the second storage area in the internal memory, and the focus position detection signal FS that changes in an S-shape around 0 as shown in FIG. Is stored. The horizontal axis in FIGS. 6A and 6B is an address. Since the sampling pulse of this embodiment is a pulse train that becomes a high level “1” at regular time intervals, the address is regarded as time t. Can be. Further, since the substrate table 18 rises at a substantially constant speed, an approximate value of the Z-axis coordinates of the substrate table 18 can be obtained by performing a primary conversion on the time t (or the address value).

【0061】図5に戻り、ステップ106において、主
制御装置44では、キャリブレーション信号KSから求
めた真の合焦点又はこの近傍の位置のZ軸座標と焦点位
置検出信号FSから求められる擬似的な合焦点のZ軸座
標との偏差量δZを算出する。
Returning to FIG. 5, in step 106, the main controller 44 sets a pseudo focal point obtained from the Z-axis coordinate of the true focal point or a position near the true focal point obtained from the calibration signal KS and the focal position detection signal FS. The deviation amount δZ from the Z-axis coordinate of the focal point is calculated.

【0062】例えば、図6の例では、キャリブレーショ
ン信号KSが最大になるときのアドレスが真の合焦点Z
C に対応するアドレスであり、焦点位置検出信号FSが
Sカーブ特性の中で0になるときのアドレスが前回のキ
ャリブレーションで設定した合焦点ZB に対応するアド
レスである。なお、基準マーク板FMに形成されている
格子マークが位相格子であるときには、信号KSは図6
(A)中の一点鎖線の曲線39で示されるように真の合
焦点ZC で値が最小になる。従って、何れの場合でもそ
の信号KSの凸又は凹のピークのアドレスから信号FS
のゼロクロス点のアドレスを差し引いて得られる偏差ア
ドレス量に所定の1次演算を施すことによりZ軸座標上
の偏差量δZが求められる。
For example, in the example of FIG. 6, the address when the calibration signal KS becomes the maximum is the true focal point Z.
The address when the focus position detection signal FS becomes 0 in the S-curve characteristic is the address corresponding to the focal point ZB set in the previous calibration. When the grid mark formed on the reference mark plate FM is a phase grating, the signal KS is the signal shown in FIG.
(A), the value becomes the minimum at the true focal point ZC as shown by the one-dot chain line curve 39 in FIG. Therefore, in any case, the signal FS is obtained from the convex or concave peak address of the signal KS.
The deviation amount δZ on the Z-axis coordinate is obtained by subjecting the deviation address amount obtained by subtracting the address of the zero-cross point to a predetermined primary operation.

【0063】この場合、図5中のステップ107に示さ
れるように、ステップ102〜106までの動作をn回
(nは2以上の整数)繰り返すことで偏差量の計測精度
を上げることができる。更に、ステップ108に示され
るように、1個の偏差量を算出する度に、駆動装置21
を介してXステージ12、Yステージ16及び不図示の
Z・θ駆動機構を動作させて、基準マーク板FMの投影
光学系PLの光軸に垂直な面内での位置を微小量だけ変
位させる。これにより基準マーク板FMの回折格子マー
ク28A〜28Dの像が投影されるレチクルRのパター
ン領域PAでの位置も微小量だけ変位するので、そのパ
ターン領域PAのパターンの影響が除去され、計測精度
の低下が防止される。
In this case, as shown in step 107 in FIG. 5, the accuracy of measurement of the amount of deviation can be increased by repeating the operations of steps 102 to 106 n times (n is an integer of 2 or more). Further, as shown in step 108, each time one deviation amount is calculated, the driving device 21
, The X stage 12, the Y stage 16, and a Z / θ drive mechanism (not shown) are operated to displace the reference mark plate FM in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL by a small amount. . As a result, the position of the reticle R on which the images of the diffraction grating marks 28A to 28D of the reference mark plate FM are projected in the pattern area PA is also displaced by a small amount, so that the influence of the pattern of the pattern area PA is eliminated, and the measurement accuracy is reduced. Is prevented from decreasing.

【0064】なお、ステップ107で計測がn回行われ
ていないと判断された場合に直ちにステップ102に戻
るようなシーケンスとしても良いことは勿論である。
It is a matter of course that the sequence may return to step 102 immediately when it is determined in step 107 that the measurement has not been performed n times.

【0065】その後、ステップ109において、主制御
装置44では真の合焦点又はこの近傍の位置のZ軸座標
と焦点位置検出信号FSから求められる擬似的な合焦点
のZ軸座標との偏差量δZを平均化して得られた偏差量
〈δZ〉を内部メモリに格納する。これ以後、主制御装
置44は前回のキャリブレーションにより設定されたZ
軸座標の値ZB に〈δZ〉を加算して得た値(ZB +
〈δZ〉)を合焦点とみなして、この合焦点での焦点位
置検出信号FSが所定の擬似的な合焦レベルになるよう
にオフセットの調整を行う。
Thereafter, in step 109, the main controller 44 sets the deviation δZ between the Z-axis coordinate of the true focus or a position near the true focus and the Z-axis coordinate of the pseudo focus obtained from the focus position detection signal FS. Is stored in an internal memory. Thereafter, main controller 44 sets Z set by the previous calibration.
A value obtained by adding <δZ> to the axis coordinate value ZB (ZB +
<ΔZ>) is regarded as the focal point, and the offset is adjusted so that the focal position detection signal FS at this focal point has a predetermined pseudo-focusing level.

【0066】ところで、本実施形態に係る第2の焦点検
出系30によると、レチクルRが投影光学系PLの物体
側にセットされてさえいれば、いつでもイメージフィー
ルド内の任意の位置で絶対フォーカス位置(最良結像面
Fo)が計測できることは前述した通りであり、従って
この第2の焦点検出系30と第1の焦点検出系(40、
42)とを用いて、各計測点毎に上記ステップ102〜
106の処理を行なうことにより、投影光学系PLの像
面湾曲を計測できることは、特に説明を要しないであろ
う。
According to the second focus detection system 30 according to the present embodiment, as long as the reticle R is set on the object side of the projection optical system PL, the absolute focus position can be set at any position in the image field at any time. (Best imaging plane Fo) can be measured as described above. Therefore, the second focus detection system 30 and the first focus detection system (40,
42), the above steps 102 to 102 are used for each measurement point.
It is not necessary to particularly explain that the processing of 106 can measure the curvature of field of the projection optical system PL.

【0067】そこで、本実施形態では、基板テーブル1
8をXY2次元面内で移動させながら、第1の焦点検出
系(40、42)と第2の焦点検出系30とを用いて計
測された投影光学系PLの像面湾曲データが基板テーブ
ル18のXY座標位置と対応付けて記憶されているメモ
リ96が、主制御装置44に併設されている。このメモ
リ96内に記憶されているデータの具体的利用法につい
ては、後に詳述する。
Therefore, in the present embodiment, the substrate table 1
8 is moved in the XY two-dimensional plane, the field curvature data of the projection optical system PL measured using the first focus detection system (40, 42) and the second focus detection system 30 is stored in the substrate table 18. A memory 96 that is stored in association with the XY coordinate positions is provided in the main control device 44. The specific use of the data stored in the memory 96 will be described later in detail.

【0068】次に、上述のようにして構成された本実施
形態に係る投影露光装置10における、投影光学系PL
による露光可能領域の全域を露光領域SEとして露光を
行なう際の動作について説明する。
Next, the projection optical system PL in the projection exposure apparatus 10 according to the present embodiment configured as described above.
Will be described when the exposure is performed using the entire area of the exposure-possible area as the exposure area SE.

【0069】この露光動作の場合、前提として不図示の
レチクル顕微鏡によるレチクルアライメントは終了して
おり、また、メモリ内96には、前述した投影光学系の
像面湾曲の計測データが記憶されているものとする。
In the case of this exposure operation, the reticle alignment by a reticle microscope (not shown) has been completed as a premise, and the above-mentioned measurement data of the field curvature of the projection optical system is stored in the memory 96. Shall be.

【0070】まず、主制御装置44内のCPUではショ
ットサイズ、全ショット数N、ショット配列、プロセス
対応の為のパラメータ等の入力が完了するのを待つ。
First, the CPU in the main controller 44 waits until the input of the shot size, the total number of shots N, the shot arrangement, parameters for process correspondence, and the like is completed.

【0071】この待ち状態で、オペレータがキーボード
を操作してショットサイズ、全ショット数N、ショット
配列、プロセス対応の為のパラメータ等を入力した後、
パラメータの入力が終了した旨のコマンドを入力する
と、主制御装置44では、ショット領域毎にウエハWの
表面形状を投影光学系PLの最良結像面と一致させるた
め、面要素62とウエハW上の露光領域SEとの相対的
な位置関係を計算によって求める。
In this waiting state, the operator operates the keyboard to input the shot size, the total number N of shots, the shot arrangement, parameters for process correspondence, and the like.
When a command indicating that the input of the parameters has been completed is input, main controller 44 sets surface element 62 and wafer W on wafer W in order to match the surface shape of wafer W with the best imaging plane of projection optical system PL for each shot area. Is obtained by calculation.

【0072】この計算は、ショットサイズと、ショット
配列(各ショットのウエハW上の配置のデータ)と、予
めメモリ内に記憶されている面要素62の配置データと
に基づいて行われる。すなわち、ウエハWは、ウエハホ
ルダ25に対してある程度の精度で位置決め(プリアラ
イメント)することができるので、ショットサイズとシ
ョット配列を指定するだけで、容易に面要素62と各露
光領域間の位置関係を計算することができ、これらの位
置関係に応じて各露光領域SEの制御に用いられる面要
素62を求めることができる。
This calculation is performed based on the shot size, the shot arrangement (the arrangement data of each shot on the wafer W), and the arrangement data of the surface elements 62 stored in the memory in advance. That is, since the wafer W can be positioned (pre-aligned) with a certain degree of accuracy with respect to the wafer holder 25, the positional relationship between the surface element 62 and each exposure area can be easily determined only by specifying the shot size and the shot arrangement. Can be calculated, and the surface element 62 used for controlling each exposure area SE can be obtained according to the positional relationship.

【0073】このようにして、各露光領域SEと駆動す
べき面要素62との対応関係を予め明確にしておくこと
により、後に詳述する各露光領域SE内の凹凸を調整す
るために必要な面要素62の上下駆動補正量を算出する
際に用いることができる。ここでは、面要素62とウエ
ハW上の露光領域SEとの相対的な位置関係が、図8に
示されるような位置関係にあるものとして説明する。
As described above, the correspondence between each exposure area SE and the surface element 62 to be driven is clarified in advance, so that it is necessary to adjust irregularities in each exposure area SE described later in detail. This can be used when calculating the vertical drive correction amount of the surface element 62. Here, a description will be given assuming that the relative positional relationship between the surface element 62 and the exposure region SE on the wafer W is as shown in FIG.

【0074】次に、主制御装置44では、基準マーク板
FMを投影光学系PLの下に位置するように、駆動装置
21を介してYステージ16及びXステージ12の一方
又は両方を駆動して基板テーブル18を移動させ、この
ときのレーザ干渉計31の出力を不図示の内部メモリに
記憶する。また、主制御装置44では、基準マーク板F
Mが不図示のアライメントセンサの下に位置するよう
に、駆動装置21を介してYステージ16及びXステー
ジ12の一方又は両方を駆動して基板テーブル18を移
動し、このときのアライメントセンサの出力とレーザ干
渉計31の出力とを不図示の内部メモリに記憶する。す
なわち、このようにしてベースライン計測を行う。な
お、ベースライン計測のシーケンスは、本実施形態にお
いても従来の投影露光装置と同様であるので、その詳細
な説明は省略する。
Next, the main controller 44 drives one or both of the Y stage 16 and the X stage 12 via the driving device 21 so that the reference mark plate FM is positioned below the projection optical system PL. The substrate table 18 is moved, and the output of the laser interferometer 31 at this time is stored in an internal memory (not shown). In the main controller 44, the reference mark plate F
The substrate table 18 is moved by driving one or both of the Y stage 16 and the X stage 12 via the driving device 21 so that M is located below the alignment sensor (not shown). And the output of the laser interferometer 31 are stored in an internal memory (not shown). That is, the baseline measurement is performed in this manner. Note that the sequence of the baseline measurement is the same as that of the conventional projection exposure apparatus also in the present embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

【0075】続いて、主制御装置44では、ウエハW上
のアライメント用マークが不図示のアライメントセンサ
の下に位置するように駆動装置21を介して基板テーブ
ル18を移動させ、アライメントセンサの出力とレーザ
干渉計31の出力とに基づいてアライメントマーク位置
を検出する。このようにして、所定のサンプルショット
に付設されたアライメントマーク位置の計測値と、ショ
ット配列の設計値とに基づいて、最小自乗法を用いた統
計演算によりウエハ上の全ショット配列座標を求め、こ
れに基づいて各ショット領域を露光位置に位置決めす
る、いわゆるエンハンスト・グローバル・アライメント
(以下、「EGA」という)演算を行う。なお、このE
GA演算については、上記特開昭61−44429号等
に詳細に開示されているので、ここでは詳細な説明を省
略する。
Subsequently, the main controller 44 moves the substrate table 18 via the driving device 21 so that the alignment mark on the wafer W is positioned below the alignment sensor (not shown), and the output of the alignment sensor is determined. The position of the alignment mark is detected based on the output of the laser interferometer 31. In this way, based on the measured value of the alignment mark position attached to the predetermined sample shot and the design value of the shot array, all shot array coordinates on the wafer are obtained by statistical calculation using the least squares method, Based on this, a so-called enhanced global alignment (hereinafter, referred to as “EGA”) calculation for positioning each shot area at the exposure position is performed. Note that this E
Since the GA operation is disclosed in detail in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-44429, a detailed description thereof will be omitted.

【0076】このようなEGAの演算結果を用いること
により、各ショット領域(例えば,1ショット1チップ
取りの場合は各半導体チップに相当)を投影光学系PL
の下に正確に順次位置決めされるように基板テーブル1
8を位置制御することができる。
By using such an EGA calculation result, each shot area (for example, corresponding to each semiconductor chip in the case of taking one chip per shot) is projected onto the projection optical system PL.
Substrate table 1 so that it is positioned accurately sequentially
8 can be position-controlled.

【0077】そこで、まず、上記EGA演算に基づいて
各露光領域SEを投影光学系PLの下に位置決めすると
ともに、各露光領域SE内におけるウエハW表面の各計
測点(例えば、図8中に示されるP1 〜P9 )を順次投
影光学系PLの光軸中心位置に順次移動させて、斜入射
方式の第1の焦点検出系(照明光学系40、受光光学系
42)により各計測点のZ方向位置を計測し、そのZ方
向位置を各計測点に対応させてメモリに記憶させる。こ
こでは、ウエハW表面の計測点を1つの露光領域SEに
対して9点としたが、これに限定されず、例えば9点よ
りも少ない5点計測としてスループットを向上させた
り、あるいは、面要素62の位置に対応した位置で計測
する25点計測とすることによって、ウエハWの表面形
状をより正確に捉えるようにしてもよい。このように、
計測点の取り方は、当該投影露光装置における要求解像
度やスループット等の兼合いで適宜決定すればよい。
Therefore, first, each exposure area SE is positioned below the projection optical system PL based on the EGA calculation, and each measurement point on the wafer W surface in each exposure area SE (for example, as shown in FIG. 8). P1 to P9) are sequentially moved to the center position of the optical axis of the projection optical system PL, and the first focus detection system (illumination optical system 40, light receiving optical system 42) of the oblique incidence system is used to move the measurement points in the Z direction. The position is measured, and the Z-direction position is stored in the memory in correspondence with each measurement point. Here, the number of measurement points on the surface of the wafer W is set to nine for one exposure area SE. However, the present invention is not limited to this. The surface shape of the wafer W may be grasped more accurately by performing 25-point measurement at a position corresponding to the position of 62. in this way,
How to measure the points may be determined as appropriate in consideration of the required resolution, throughput, and the like of the projection exposure apparatus.

【0078】上述のようにして、メモリに記憶された投
影光学系PLの最良結像面Fo (第2の焦点検出系30
により得られる)と、ウエハW表面の各計測点のZ方向
位置(第1の焦点検出系により得られる)とに基づい
て、主制御装置44は各面要素62位置におけるウエハ
W表面から最良結像面Fo までのZ軸方向の位置ずれ量
(焦点ずれ量)が演算されて、メモリに記憶される。こ
のメモリに記憶された各面要素62位置でのZ軸方向の
位置ずれ量(焦点ずれ量)は、後述する面要素62の駆
動量(補正量)となる。なお、図8の場合であれば、各
計測点(P1 〜P9 )と位置が一致している面要素62
については、最良結像面(Fo )からウエハW表面まで
のZ軸方向の位置ずれ量がそのまま面要素62の駆動量
となるが、計測点に対応していない面要素62の駆動量
については、周辺部の測定点における位置ずれ量に基づ
いて計算によって求めることができる。
As described above, the best imaging plane Fo of the projection optical system PL stored in the memory (the second focus detection system 30
The main controller 44 obtains the best results from the surface of the wafer W at the position of each surface element 62 on the basis of the position of each measurement point on the surface of the wafer W (obtained by the first focus detection system). The amount of positional shift (the amount of defocus) in the Z-axis direction up to the image plane Fo is calculated and stored in the memory. The amount of displacement (the amount of defocus) in the Z-axis direction at the position of each surface element 62 stored in this memory is the amount of drive (correction amount) of the surface element 62 described later. In the case of FIG. 8, the surface element 62 whose position coincides with each measurement point (P1 to P9)
As for, the amount of displacement in the Z-axis direction from the best imaging plane (Fo) to the surface of the wafer W becomes the driving amount of the surface element 62 as it is, but the driving amount of the surface element 62 that does not correspond to the measurement point is , Can be obtained by calculation based on the amount of displacement at the measurement points in the peripheral part.

【0079】次に、各面要素62を駆動機構68によっ
て駆動する場合について説明する。
Next, a case where each surface element 62 is driven by the driving mechanism 68 will be described.

【0080】上記したウエハ表面の形状を計測する際
は、図9(A)に示されるように、全ての面要素62が
同一平面上に配列されるように、全ての面要素62の駆
動機構に対して同一電圧を印加することによって面要素
62がイニシャライズされる。そして、露光処理する露
光領域SEが決まり、当該露光領域SEに対応する面要
素62が決まると、主制御装置44はメモリに記憶され
た該当する面要素62の駆動量(補正量)を読み出し
て、それぞれの駆動機構68を個別に駆動する。これに
より、各面要素62はZ軸方向の所定位置まで移動して
停止する。すなわち、露光領域SE内において図9
(A)に示されるウエハホルダ25上に載置されている
ウエハW表面の凹凸が、図9(B)に示されるように、
ウエハWを保持するウエハホルダ25の面要素62が駆
動されることにより、投影光学系PLの最良結像面Fo
にウエハWの表面を一致させることができる。このた
め、解像度の高い高精度な露光を行うことが可能とな
る。なお、図9(B)の場合は、投影光学系PLの最良
結像面Fo が平坦な面であり、これと一致するようにウ
エハW表面を平坦に補正するようにしたが、最良結像面
Fo が湾曲している場合は、この湾曲面に合わせてウエ
ハW表面が補正されることになる。
When measuring the shape of the wafer surface described above, as shown in FIG. 9A, the driving mechanism of all the surface elements 62 is arranged so that all the surface elements 62 are arranged on the same plane. By applying the same voltage to the surface element 62, the surface element 62 is initialized. Then, when the exposure area SE to be subjected to the exposure processing is determined and the surface element 62 corresponding to the exposure area SE is determined, the main controller 44 reads out the driving amount (correction amount) of the corresponding surface element 62 stored in the memory. , Each drive mechanism 68 is individually driven. Thereby, each surface element 62 moves to a predetermined position in the Z-axis direction and stops. That is, in the exposure area SE, FIG.
As shown in FIG. 9B, the irregularities on the surface of the wafer W placed on the wafer holder 25 shown in FIG.
When the surface element 62 of the wafer holder 25 that holds the wafer W is driven, the best imaging plane Fo of the projection optical system PL is driven.
The surface of the wafer W can be made to match. Therefore, it is possible to perform high-resolution and high-accuracy exposure. In the case of FIG. 9B, the best imaging surface Fo of the projection optical system PL is a flat surface, and the surface of the wafer W is corrected to be flat so as to coincide with this. When the surface Fo is curved, the surface of the wafer W is corrected according to the curved surface.

【0081】このようにして、ウエハW上の各露光領域
SE(ショット領域)毎にウエハW表面のZ軸方向位置
の補正を行いながら、ステップ・アンド・リピート方式
でウエハW上の各ショット領域へ順次重ね合わせ露光が
行われる。
In this manner, while correcting the position of the surface of the wafer W in the Z-axis direction for each exposure area SE (shot area) on the wafer W, each shot area on the wafer W is step-and-repeat. Are successively exposed.

【0082】以上説明したように、本実施形態の投影露
光装置10によると、ウエハW表面の各計測点P1 〜P
9 におけるZ軸方向位置と、投影光学系PLの最良結像
面Fo との位置ずれ量に基づいて、ウエハホルダ25を
構成する面要素62の位置における位置ずれ量を予め計
算で求めて、これを補正量とする。そして、当該露光領
域SEを露光処理する場合は、各面要素62を補正量に
応じて駆動機構68を駆動することにより、各面要素6
2がウエハWの裏面側に吸着した状態でZ軸方向に動
き、ウエハWの表面形状が投影光学系PLの最良結像面
Fo と一致するように変形することができる。
As described above, according to the projection exposure apparatus 10 of this embodiment, each of the measurement points P 1 to P
9, the amount of misalignment at the position of the surface element 62 constituting the wafer holder 25 is calculated in advance based on the amount of misalignment between the Z-axis position in FIG. 9 and the best imaging plane Fo of the projection optical system PL. The correction amount. When the exposure process is performed on the exposure area SE, the driving mechanism 68 is driven for each surface element 62 in accordance with the correction amount, so that each surface element 6 is exposed.
2 moves in the Z-axis direction with the wafer 2 being attracted to the back side of the wafer W, and can be deformed so that the surface shape of the wafer W matches the best imaging plane Fo of the projection optical system PL.

【0083】従って、本実施形態の投影露光装置10に
よると、露光領域SE毎に露光処理をする際に、高解像
度が要求されて焦点深度が狭くなったとしても、常にそ
の焦点深度の範囲内に露光領域内のウエハW全面が入る
ため、高精度な露光処理を行うことができる。
Therefore, according to the projection exposure apparatus 10 of the present embodiment, even when a high resolution is required and the depth of focus is reduced when performing the exposure process for each exposure area SE, the projection depth is always within the range of the depth of focus. , The entire surface of the wafer W in the exposure region enters, so that highly accurate exposure processing can be performed.

【0084】なお、上記実施形態では、ウエハW上の一
点でその表面のZ軸方向位置を検出する光電式の第1の
焦点検出系を用いる場合を例示したが、これに代えてウ
エハW上の複数点に光を照射し、その複数の計測点のウ
エハ表面のZ光軸方向の位置を同時に検出する多点フォ
ーカス位置検出系を用いても良く、このようにすればウ
エハWのZ光軸方向の位置計測をより短時間で行なうこ
とが可能になる。
In the above embodiment, the case where the photoelectric first focus detection system for detecting the position of the surface in the Z-axis direction at one point on the wafer W is used is exemplified. May be used, and a multi-point focus position detection system that simultaneously detects the positions of the plurality of measurement points in the Z optical axis direction on the wafer surface may be used. In this case, the Z light of the wafer W may be used. The position measurement in the axial direction can be performed in a shorter time.

【0085】また、上記実施形態では、説明を簡単にす
るためにZ軸方向にのみ移動するZステージ18上にウ
エハホルダ25が設けられている場合について説明した
が、Zステージ18に代えてZ軸方向の移動と共にZ軸
方向に対する傾斜が可能なZレベリングステージを設
け、このZレベリングステージ上にウエハホルダ25を
設けるようにしても良い。
In the above embodiment, the case where the wafer holder 25 is provided on the Z stage 18 which moves only in the Z axis direction for the sake of simplicity has been described. It is also possible to provide a Z-leveling stage capable of tilting with respect to the Z-axis direction along with the movement of the direction, and to provide the wafer holder 25 on this Z-leveling stage.

【0086】さらに、上記実施形態では、図8に示され
るように、露光領域SEに対して面要素62の配置や
数、あるいは配列状態を特定して説明したが、もちろん
この例に限定されるものではなく、面要素62の大き
さ、数、配列を変えても良く、さらに露光領域SE自体
の大きさや形状についても、可動ブラインド45等を用
いて任意に設定することができる。この場合における、
各面要素62の補正量については、既知のデータに基づ
いて適宜計算によって算出することができる。
Further, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 8, the arrangement and number of the surface elements 62 or the arrangement state with respect to the exposure area SE have been specified, but the present invention is naturally limited to this example. Instead, the size, number, and arrangement of the surface elements 62 may be changed, and the size and shape of the exposure region SE itself can be arbitrarily set using the movable blind 45 or the like. In this case,
The correction amount of each surface element 62 can be calculated by appropriate calculation based on known data.

【0087】また、上記実施形態では、面要素62と露
光領域SEの関係を図8のような場合として説明した
が、図1に示される可動ブラインド45A、45Bを駆
動させて1つの露光領域SEの大きさを変えたり(ショ
ットサイズの変更)、隣接する露光領域SEの配置を変
えること(ショット配列の変更)により、位置関係が適
宜変更される。このような場合、ウエハW表面の各計測
点と面要素62とが必ずしも一致する保証が無いため、
主制御装置44は、各計測点におけるウエハW表面と最
良結像面Fo とのZ軸方向の位置ずれ量と、その計測点
と面要素62との位置関係に基づいて、当該露光領域S
Eの表面形状の補正に用いられる各面要素62の駆動量
を計算によって求めることができる。
In the above embodiment, the relationship between the surface element 62 and the exposure area SE has been described with reference to FIG. 8, but the movable blinds 45A and 45B shown in FIG. By changing the size (change of shot size) or changing the arrangement of adjacent exposure areas SE (change of shot arrangement), the positional relationship is appropriately changed. In such a case, since there is no guarantee that each measurement point on the surface of the wafer W coincides with the plane element 62,
The main controller 44 determines the exposure area S based on the amount of displacement in the Z-axis direction between the surface of the wafer W and the best imaging plane Fo at each measurement point and the positional relationship between the measurement point and the surface element 62.
The drive amount of each surface element 62 used for correcting the surface shape of E can be obtained by calculation.

【0088】また、上記実施形態では、第1の焦点検出
系を用いて、ウエハWの表面形状を全ショット領域につ
いて予め計測するようにしたが、これに限定されず、各
ショット領域の露光前に当該シット領域の計測点につい
て逐次計測するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the surface shape of the wafer W is measured in advance for all the shot areas using the first focus detection system. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, the measurement points of the sit area may be sequentially measured.

【0089】また、上記実施形態では、ステップ・アン
ド・リピート方式による投影露光装置が適用される場合
について説明したが、本発明の適用範囲がこれに限定さ
れるものではなく、レチクルRとウエハWとを相対的に
走査させながら露光を行うステップ・アンド・スキャン
方式等の投影露光装置にも適用することが可能である。
In the above embodiment, the case where the projection exposure apparatus of the step-and-repeat type is applied has been described. However, the scope of the present invention is not limited to this, and the reticle R and the wafer W It is also possible to apply the present invention to a projection exposure apparatus such as a step-and-scan method in which exposure is performed while relatively scanning is performed.

【0090】[0090]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
発明によれば、感光基板表面の被露光領域の表面形状が
投影光学系の最良結像面と一致した状態で、高精度な露
光を行なうことができる投影露光方法が提供される。
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to obtain a highly accurate image in a state where the surface shape of the area to be exposed on the surface of the photosensitive substrate coincides with the best imaging plane of the projection optical system. A projection exposure method capable of performing exposure is provided.

【0091】また、請求項2ないし4に記載の発明によ
れば、感光基板表面の被露光領域の形状が投影光学系の
最良結像面と一致した状態で、高精度な露光を行なうこ
とができるという従来にない優れた投影露光装置を提供
することができる。
According to the present invention, high-precision exposure can be performed while the shape of the region to be exposed on the surface of the photosensitive substrate coincides with the best imaging plane of the projection optical system. It is possible to provide an excellent projection exposure apparatus that has never been achieved before.

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

【図1】一実施形態に係る投影露光装置の概略構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to an embodiment.

【図2】図1の投影露光装置を構成する投影光学系の最
良結像面を検出するTTL方式の第2の焦点検出系の構
成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a second focus detection system of a TTL system for detecting a best image plane of a projection optical system included in the projection exposure apparatus of FIG. 1;

【図3】図1の基準マーク板FMの上面に形成された回
折格子マークを示す図である。
FIG. 3 is a view showing a diffraction grating mark formed on an upper surface of a reference mark plate FM of FIG. 1;

【図4】キャリブレーション信号の信号レベル特性を示
す図であって、(A)は発光マークがレチクルのパター
ン面内のクロム部分に逆投影されたときの信号レベルを
示す図、(B)はパターン面内のガラス部分(透明部
分)に逆投影されたときの信号レベルを示す図である。
4A and 4B are diagrams illustrating signal level characteristics of a calibration signal, wherein FIG. 4A is a diagram illustrating a signal level when a light emitting mark is back-projected onto a chrome portion in a pattern surface of a reticle, and FIG. It is a figure which shows the signal level when it is back-projected on the glass part (transparent part) in a pattern surface.

【図5】本実施形態の投影露光装置における焦点位置検
出信号FSのキャリブレーション動作を説明するフロー
チャートである。
FIG. 5 is a flowchart illustrating a calibration operation of a focus position detection signal FS in the projection exposure apparatus of the present embodiment.

【図6】(A)はキャリブレーション信号KSを示す図
であり、(B)は焦点位置検出信号FSを示す図であ
る。
6A is a diagram showing a calibration signal KS, and FIG. 6B is a diagram showing a focus position detection signal FS.

【図7】ウエハホルダと露光領域との関係を示す平面図
である。
FIG. 7 is a plan view showing a relationship between a wafer holder and an exposure area.

【図8】図7の露光領域部分の拡大図である。FIG. 8 is an enlarged view of an exposure area of FIG. 7;

【図9】図8のA−A線概略断面図であり、(A)は補
正前のウエハWの状態を示す図であり、(B)は補正後
のウエハWの状態を示す図である。
9A and 9B are schematic cross-sectional views taken along line AA of FIG. 8, wherein FIG. 9A is a diagram showing a state of the wafer W before correction, and FIG. 9B is a diagram showing a state of the wafer W after correction. .

【図10】(A)は、図9の一つの面要素とこの近傍部
分の一部破断図であり、(B)は、同図(A)の平面図
である。
10 (A) is a partially cutaway view of one surface element of FIG. 9 and a portion in the vicinity thereof, and FIG. 10 (B) is a plan view of FIG. 9 (A).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 投影露光装置 18 Xステージ 25 ウエハホルダ 30 第2の焦点検出系 40 照明光学系 42 受光光学系 44 主制御装置 62 面要素 68 駆動機構 EL 露光光 AX 光軸 SE 露光領域 R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ REFERENCE SIGNS LIST 10 projection exposure apparatus 18 X stage 25 wafer holder 30 second focus detection system 40 illumination optical system 42 light receiving optical system 44 main controller 62 surface element 68 drive mechanism EL exposure light AX optical axis SE exposure area R reticle PL projection optical system W Wafer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して感光基板上に露光する投影露光方法であ
って、 露光に先立って、前記感光基板を2次元面内で移動しつ
つ、前記感光基板表面の前記投影光学系の光軸方向の位
置の変化を光電検出することにより、前記感光基板表面
の凹凸を計測する第1工程と;前記投影光学系の結像特
性を測定する第2工程と;前記第1工程及び第2工程の
結果に基づいて、前記感光基板上の被露光領域が前記投
影光学系の最良結像面に一致するように前記感光基板表
面の形状を設定する第3工程とを含む投影露光方法。
1. A projection exposure method for exposing an image of a pattern formed on a mask onto a photosensitive substrate via a projection optical system, wherein the photosensitive substrate is moved in a two-dimensional plane prior to exposure. A first step of measuring unevenness of the surface of the photosensitive substrate by photoelectrically detecting a change in a position of the surface of the photosensitive substrate in the direction of the optical axis of the projection optical system; and measuring an imaging characteristic of the projection optical system. A second step; setting a shape of the surface of the photosensitive substrate based on a result of the first step and the second step such that a region to be exposed on the photosensitive substrate coincides with a best imaging plane of the projection optical system. And a third exposure step.
【請求項2】 マスクに形成されたパターンの像を投影
光学系を介して2次元方向に移動可能なステージ上に保
持された感光基板上に露光する投影露光装置であって、 前記ステージ上で感光基板を保持するとともに、その感
光基板との接触面の形状が変更可能な基板保持機構と;
前記感光基板表面の所定の計測点における前記投影光学
系の光軸方向の位置を光電検出する検出手段と;前記投
影光学系の投影視野内の任意の点における最良結像面位
置を測定する結像特性測定手段と;前記検出手段及び結
像特性測定手段の測定結果に基づいて、前記感光基板上
の被露光領域が前記投影光学系の最良結像面に一致する
ように前記基板保持機構の基板との接触面の形状を変更
する制御手段とを有する投影露光装置。
2. A projection exposure apparatus for exposing an image of a pattern formed on a mask to a photosensitive substrate held on a stage movable in a two-dimensional direction via a projection optical system. A substrate holding mechanism for holding the photosensitive substrate and changing a shape of a contact surface with the photosensitive substrate;
Detecting means for photoelectrically detecting a position in the optical axis direction of the projection optical system at a predetermined measurement point on the surface of the photosensitive substrate; and forming a best imaging plane position at an arbitrary point in a projection field of view of the projection optical system. Image characteristic measuring means; and, based on the measurement results of the detecting means and the image forming characteristic measuring means, the substrate holding mechanism is arranged such that the exposed area on the photosensitive substrate coincides with the best image forming plane of the projection optical system. Control means for changing the shape of the contact surface with the substrate.
【請求項3】 前記基板保持機構は、前記ステージ上に
設けられ、前記感光基板の保持部材を構成する多数の面
要素と、前記各面要素を独立に前記投影光学系の光軸方
向に駆動する多数の駆動機構とを有することを特徴とす
る請求項2に記載の投影露光装置。
3. The substrate holding mechanism is provided on the stage, and drives a number of surface elements constituting a holding member of the photosensitive substrate, and independently drives each of the surface elements in an optical axis direction of the projection optical system. 3. The projection exposure apparatus according to claim 2, further comprising a number of drive mechanisms.
【請求項4】 前記結像特性測定手段は、前記投影光学
系の像面湾曲及び非点収差の内の少なくとも一方を計測
することを特徴とする請求項2に記載の投影露光装置。
4. The projection exposure apparatus according to claim 2, wherein said imaging characteristic measuring means measures at least one of field curvature and astigmatism of said projection optical system.
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