JPH10270300A - Scanning exposure method and equipment - Google Patents

Scanning exposure method and equipment

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Publication number
JPH10270300A
JPH10270300A JP9071230A JP7123097A JPH10270300A JP H10270300 A JPH10270300 A JP H10270300A JP 9071230 A JP9071230 A JP 9071230A JP 7123097 A JP7123097 A JP 7123097A JP H10270300 A JPH10270300 A JP H10270300A
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JP
Japan
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substrate
scanning exposure
wafer
area
exposure
Prior art date
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Application number
JP9071230A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kensho Tokuda
憲昭 徳田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Priority to US09/047,476 priority patent/US6090510A/en
Publication of JPH10270300A publication Critical patent/JPH10270300A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

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

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable scanning exposure wherein, when unevenness change in the surface of a region of an exposure object is sharp, throughput is not decreased, and the surface of the region is made to accurately match with an image surface. SOLUTION: Measurement regions 15F, 15R of a focus position are set, by isolating sections 16F, 16R having a specified width in the scanning direction, from a slit-type irradiation field 3. When scanning exposure is performed to the shot region of a wafer, the shot region is covered with, e.g. the measurement region 15F, at the approach start point of the wafer. At detection points P11 -P53 in the measurement region 15F, the focus position of the surface in the short region is measured. On the basis of the measured result, the controlled variable of surface position of the wafer for making the wafer surface in the irradiation field 3 matches with an image surface at the time of scanning exposure by using an autofocus system and an auto-leveling system is determined.

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、撮像素子(CCD等)、液晶表示素子、又は薄膜磁
気ヘッド等を製造するためのリソグラフィ工程でマスク
パターンを基板上に転写するために使用される露光方法
及び装置に関し、更に詳しくは、マスク及び基板を投影
光学系に対して同期して移動することによりマスクパタ
ーンを基板上に転写する所謂ステップ・アンド・スキャ
ン方式等の走査露光方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is used for transferring a mask pattern onto a substrate in a lithography process for manufacturing, for example, a semiconductor device, an image pickup device (such as a CCD), a liquid crystal display device, or a thin film magnetic head. More specifically, a scanning exposure method such as a so-called step-and-scan method of transferring a mask pattern onto a substrate by synchronously moving a mask and a substrate with respect to a projection optical system, and an exposure method and apparatus. Related to the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、従来のス
テッパーのような一括露光型の投影露光装置と共に、マ
スクとしてのレチクルとレジストが塗布されたウエハと
を投影光学系に対して同期して移動することにより、投
影光学系の有効フィールドより広い範囲のショット領域
への露光が可能なステップ・アンド・スキャン方式の投
影露光装置が使用されつつある。一括露光型の投影露光
装置と同様に、ステップ・アンド・スキャン方式のよう
な走査露光型の投影露光装置においても、微細な回路パ
ターンを高い解像度で転写するためには、オートフォー
カス方式でウエハの表面を投影光学系の像面に合わせ込
む必要がある。
2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor device or the like, a reticle as a mask and a wafer coated with a resist are synchronized with a projection optical system together with a batch exposure type projection exposure apparatus such as a conventional stepper. A step-and-scan projection exposure apparatus capable of exposing a shot area wider than the effective field of the projection optical system by moving the projection optical system is being used. Similar to the batch exposure type projection exposure apparatus, in a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a step-and-scan method, in order to transfer a fine circuit pattern at a high resolution, the wafer is subjected to an auto focus method. It is necessary to adjust the surface to the image plane of the projection optical system.

【0003】ところが、走査露光型ではレチクルのパタ
ーンの例えばスリット状の投影領域(以下、「照野フィ
ールド」と呼ぶ)に対してウエハの表面が連続的に相対
走査されている。そのため、その照野フィールド内の所
定の検出点でフォーカス位置(投影光学系の光軸方向の
位置)を計測する方式の他に、その照野フィールドに対
して走査方向に手前側の検出点でもフォーカス位置を先
読みし、これらのフォーカス位置情報に基づいてその照
野フィールド内のウエハの表面を像面に合わせ込む方式
も提案されている。
However, in a scanning exposure type, the surface of a wafer is continuously scanned relative to, for example, a slit-shaped projection area (hereinafter, referred to as an “illumination field”) of a reticle pattern. Therefore, in addition to the method of measuring the focus position (the position in the optical axis direction of the projection optical system) at a predetermined detection point in the illuminated field, the detection point on the near side in the scanning direction with respect to the illuminated field is also used. There has also been proposed a method of pre-reading the focus position and adjusting the surface of the wafer in the illumination field to the image plane based on the focus position information.

【0004】図11は、従来のステップ・アンド・スキ
ャン方式の投影露光装置でウエハ上に露光を行う場合の
説明図であり、この図11において、露光開始時点で
は、スリット状の照野フィールド52はウエハ上の露光
対象のショット領域51に対して手前側の助走開始位置
にある。その後、矢印53で示す軌跡に沿って、照野フ
ィールド52の助走を開始して、照野フィールド52で
ショット領域51を相対走査することによって、ショッ
ト領域51にレチクルのパターン像が転写される。な
お、実際には固定されている照野フィールド52に対し
てウエハステージを介してウエハ側が移動するが、説明
の便宜上、ウエハに対して照野フィールド52側が移動
するように表している。また、露光光は、照野フィール
ド52がショット領域51にかかってから照射される。
FIG. 11 is a view for explaining exposure on a wafer by a conventional step-and-scan type projection exposure apparatus. In FIG. 11, at the start of exposure, a slit-shaped illumination field 52 is provided. Is at the approach start position on the near side with respect to the shot area 51 to be exposed on the wafer. Thereafter, the approaching of the illuminated field 52 is started along the trajectory indicated by the arrow 53, and the reticle pattern image is transferred to the shot area 51 by relatively scanning the shot area 51 with the illuminated field 52. Although the wafer side actually moves via the wafer stage with respect to the fixed illumination field field 52, the illumination field field 52 is shown to move with respect to the wafer for convenience of explanation. The exposure light is emitted after the illumination field 52 has hit the shot area 51.

【0005】この走査露光中に先読みを行う方式では、
所定のオートフォーカスセンサを用いて、照野フィール
ド52内の検出点54A〜54Eで連続的にフォーカス
位置が計測されると共に、照野フィールド52に対して
走査方向に手前側の先読み領域内の検出点55A〜55
Cでも連続的にフォーカス位置が計測されている。そし
て、これらのフォーカス位置の計測結果に基づいて、助
走開始位置から連続的に予測制御を含めた形で、照野フ
ィールド52内のウエハの表面を像面に合わせ込む(合
焦させる)オートフォーカス動作がサーボ方式で実行さ
れる。
In the method of performing pre-reading during the scanning exposure,
Using a predetermined autofocus sensor, the focus position is continuously measured at the detection points 54A to 54E in the illuminated field 52, and the detection in the pre-reading area on the near side in the scanning direction with respect to the illuminated field 52 is performed. Points 55A-55
Also at C, the focus position is continuously measured. Then, based on the measurement results of these focus positions, the auto-focusing is performed such that the surface of the wafer in the illuminated field 52 is adjusted to the image plane in a form including the predictive control continuously from the approach start position. The operation is performed in a servo manner.

【0006】この際に、ショット領域51が例えばウエ
ハのエッジ付近にあるときには、その助走開始位置でフ
ォーカス位置の検出点がウエハ外に位置したり、ウエハ
のエッジ近傍の凹凸の著しい領域にかかっている場合が
ある。この場合には、例えばウエハステージを駆動して
フォーカス位置の検出点をウエハ上の平坦な領域に戻
し、ここで計測されたフォーカス位置に基づいてウエハ
の面位置をロックした状態で助走が行われていた。
At this time, when the shot area 51 is located, for example, near the edge of the wafer, the detection point of the focus position is located outside the wafer at the start position of the approach, or the shot area 51 is located on a region with significant unevenness near the edge of the wafer. May be. In this case, for example, the wafer stage is driven to return the focus position detection point to a flat area on the wafer, and the run-up is performed with the wafer surface position locked based on the measured focus position. I was

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の走査
露光型の投影露光装置においては、露光開始時点では、
照野フィールドはこれから露光されるショット領域上に
はなく、そのショット領域の手前の助走開始位置にあ
る。従って、照野フィールド内の検出点のみでフォーカ
ス位置を計測してオートフォーカスを行う方式では、そ
のショット領域に段差があるような場合には合焦動作が
追従しきれないために、解像度不良等を生ずる恐れがあ
る。
In the conventional scanning exposure type projection exposure apparatus as described above, at the time of starting the exposure,
The Teruno field is not on the shot area to be exposed but at the approach start position just before the shot area. Therefore, in the method in which the focus position is measured only at the detection point in the illuminated field and the autofocus is performed, if the shot area has a step, the focusing operation cannot follow up. May occur.

【0008】また、先読みを併用して予測制御を行いな
がらオートフォーカス動作を行う方式においても、露光
対象のショット領域の表面の凹凸変化が急激であると、
サーボ系の例えば機械的な応答速度から追従できない場
合がある。特に、ウエハのエッジ近傍の欠けた形状のシ
ョット領域に対して、ウエハの外側から照野フィールド
を相対走査して露光する場合においては、そのエッジ近
傍の凹凸変化が激しいために正確な追従制御が困難であ
り、デフォーカスした状態での露光を起こしやすい。
Also, in the method of performing the autofocus operation while performing the prediction control using the prefetching together, if the surface irregularities of the shot area to be exposed change rapidly,
In some cases, it is impossible to follow the servo system due to, for example, a mechanical response speed. In particular, in the case of performing exposure by relatively scanning the illumination field from the outside of the wafer with respect to the chipped shot area near the edge of the wafer, accurate follow-up control is performed because the unevenness near the edge is drastic. It is difficult, and it is easy to cause exposure in a defocused state.

【0009】これらを回避するために、露光対象のショ
ット領域内のフォーカス位置の分布を走査露光に先立っ
て計測しておくことも考えられる。しかしながら、従来
のオートフォーカスセンサの検出範囲は照野フィールド
内、又はこの照野フィールドを中心とした走査方向に所
定幅の領域内であるため、そのショット領域内のフォー
カス位置の分布を計測するためには、ウエハステージの
位置を助走開始点からそのショット領域でのフォーカス
位置計測が可能な位置まで動かす必要がある。従って、
各ショット領域毎にウエハステージを移動してのフォー
カス位置の事前計測、助走開始、及び走査露光という一
連の動作を繰り返す必要があり、露光工程のスループッ
ト(生産性)が低下するという不都合があった。
To avoid these problems, it is conceivable to measure the distribution of focus positions in the shot area to be exposed prior to scanning exposure. However, since the detection range of the conventional autofocus sensor is within the illuminated field or within a region of a predetermined width in the scanning direction centered on the illuminated field, it is necessary to measure the distribution of the focus position in the shot region. For this, it is necessary to move the position of the wafer stage from the approach start point to a position where the focus position can be measured in the shot area. Therefore,
A series of operations such as pre-measurement of the focus position by moving the wafer stage for each shot area, start of approach, and scanning exposure must be repeated, resulting in a disadvantage that the throughput (productivity) of the exposure process is reduced. .

【0010】本発明は斯かる点に鑑み、合焦動作を行い
つつウエハへの露光を行うに際して、露光対象の領域の
表面の凹凸変化が急激である場合でも、スループットを
低下させることなくその領域の表面を像面に正確に合わ
せ込むことができる走査露光方法を提供することを目的
とする。また、本発明はその走査露光方法を実施できる
走査露光装置を提供することをも目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and when exposing a wafer while performing a focusing operation, even if the unevenness of the surface of the area to be exposed is abruptly changed, the area can be reduced without lowering the throughput. It is an object of the present invention to provide a scanning exposure method capable of accurately adjusting the surface of the image to the image plane. Another object of the present invention is to provide a scanning exposure apparatus capable of performing the scanning exposure method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明による走査露光方
法は、マスク(R)と基板(W)とを同期して移動する
ことによって、そのマスクのパターンの像を投影光学系
(PL)を介してその基板上に露光する走査露光方法に
おいて、その基板の助走開始位置で、これから露光され
るその基板表面の複数箇所(P11〜P53)のその投影光
学系の光軸方向の位置を計測し、その基板への走査露光
中に、その計測された光軸方向の位置に基づいて、その
基板表面の面位置を設定するものである。
According to the scanning exposure method of the present invention, a mask (R) and a substrate (W) are synchronously moved to form an image of a pattern of the mask on a projection optical system (PL). in the scanning exposure method for exposing to the substrate via at run-up start position of the substrate, the future position of the optical axis of the projection optical system at a plurality of positions of the substrate surface to be exposed (P 11 ~P 53) During the scanning exposure of the substrate, the surface position of the substrate surface is set based on the measured position in the optical axis direction.

【0012】斯かる本発明によれば、その基板を走査露
光の助走開始位置から動かすことなく、これから露光し
ようとする領域表面の光軸方向の位置(フォーカス位
置)の分布が計測でき、この計測結果よりその領域各部
の平均的なフォーカス位置や傾斜角等の表面形状情報が
取得できる。従って、予め走査露光開始までに、走査露
光中のその基板の位置に応じてどの程度その基板の面位
置を制御すれば、その露光対象領域の表面を像面に合わ
せ込むことができるかが決定できるため、その表面の凹
凸変化が急激であっても、その表面を高い追従速度で像
面に正確に合わせ込むことができる。なお、その表面を
像面に合わせ込む動作は、その表面各部の平均的なフォ
ーカス位置をその像面に合わせるのみの狭義のオートフ
ォーカス動作であってもよい。更に、その表面各部のフ
ォーカス位置のみならず、その表面各部の傾斜角をその
像面に合わせる所謂オートレベリング動作を伴うもので
あってもよい。
According to the present invention, the distribution of the position (focus position) in the optical axis direction on the surface of the region to be exposed can be measured without moving the substrate from the scanning start start position. From the result, surface shape information such as an average focus position and an inclination angle of each part of the area can be obtained. Therefore, before starting the scanning exposure, it is determined how much the surface position of the substrate should be controlled in accordance with the position of the substrate during the scanning exposure so that the surface of the exposure target area can be adjusted to the image plane. Therefore, even when the surface irregularities change rapidly, the surface can be accurately adjusted to the image plane at a high following speed. The operation of adjusting the surface to the image plane may be an autofocus operation in a narrow sense in which only the average focus position of each part of the surface is adjusted to the image plane. Further, it may involve a so-called auto-leveling operation for adjusting not only the focus position of each part of the surface but also the inclination angle of each part of the surface to the image plane.

【0013】この場合、その基板の助走を開始した後
に、その基板表面のその投影光学系の光軸方向の位置を
再計測し、この再計測された光軸方向の位置に基づい
て、その基板表面の面位置を設定する際のその基板の制
御量を補正することが望ましい。この場合には、その基
板上でマスクパターンの一部の像の投影領域をスリット
状の露光領域(照野フィールド)とすると、例えばこの
スリット状の露光領域内、又はこの露光領域に対して走
査方向に手前側の先読み領域内の所定の検出点でフォー
カス位置の計測が行われ、この実際のフォーカス位置の
計測結果で予め計測して有る表面形状情報が補正され
る。従って、基板表面の僅かな凹凸情報も反映されるた
め、より正確に合焦を行うことができる。また、助走開
始点から露光対象領域までの助走区間内のフォーカス位
置を検出して、この検出結果で補正してもよく、これに
よってより円滑に合焦を行うことができる。
In this case, after the approach of the substrate is started, the position of the surface of the substrate in the direction of the optical axis of the projection optical system is measured again, and the position of the substrate in the direction of the optical axis is measured based on the re-measured position in the direction of the optical axis. It is desirable to correct the control amount of the substrate when setting the surface position of the front surface. In this case, assuming that a projection area of an image of a part of the mask pattern on the substrate is a slit-shaped exposure area (illumination field), for example, scanning is performed within the slit-shaped exposure area or with respect to this exposure area. The focus position is measured at a predetermined detection point in the pre-reading area on the near side in the direction, and the surface shape information measured in advance is corrected based on the actual focus position measurement result. Therefore, since slight unevenness information on the substrate surface is also reflected, focusing can be performed more accurately. Also, the focus position in the approaching section from the approaching start point to the exposure target area may be detected, and correction may be performed based on the detection result, whereby focusing can be performed more smoothly.

【0014】また、その基板の助走開始位置で、その基
板上の複数のショット領域(SA1〜SAN)の内で次
に露光されるショット領域表面の複数箇所のその投影光
学系の光軸方向の位置を計測するようにしてもよい。こ
の計測結果よりそのショット領域のほぼ全面で合焦を正
確に行うことができる。この際に、次に露光されるショ
ット領域の形状に応じて、その基板の助走開始位置にお
けるその光軸方向の位置計測のための検出点の分布を変
化させることが望ましい。そのショット領域が例えば基
板のエッジ近傍にあって、基板外にもフォーカス位置の
検出点が設定されるような場合には、その基板外の検出
点でのフォーカス位置の情報を無視することによって、
一部が欠けたショット領域等でも正確に像面に合わせ込
むことができる。
Further, at the approach start position of the substrate, a plurality of shot areas (SA1 to SAN) on the substrate at a plurality of locations on the surface of the shot area to be exposed next in the optical axis direction of the projection optical system. The position may be measured. From this measurement result, it is possible to accurately focus on almost the entire shot area. At this time, it is desirable to change the distribution of detection points for position measurement in the optical axis direction at the approach start position of the substrate in accordance with the shape of the shot area to be exposed next. If the shot area is, for example, near the edge of the substrate and a detection point of the focus position is set outside the substrate, by ignoring information of the focus position at the detection point outside the substrate,
Even a shot area or the like in which a part is missing can be accurately adjusted to the image plane.

【0015】また、本発明による走査露光装置は、マス
ク(R)と基板(W)とを同期して移動することによ
り、そのマスクのパターンの像を投影光学系(PL)を
介してその基板上の各ショット領域に露光する走査露光
装置において、その基板上のショット領域の内で次に露
光されるショット領域表面の複数箇所のその投影光学系
の光軸方向の位置を、その基板の助走開始位置で計測す
る計測系(14F,14R)と、その基板を載置してそ
の基板表面の面位置を設定するステージ(10)と、そ
の基板の走査露光中にその計測系で計測された光軸方向
の位置に基づいてそのステージを制御する制御系(7)
と、を有するものである。斯かる本発明によって本発明
の走査露光方法が実施できる。
In the scanning exposure apparatus according to the present invention, the mask (R) and the substrate (W) are moved in synchronization with each other, so that the image of the pattern of the mask is projected through the projection optical system (PL). In the scanning exposure apparatus that exposes each of the above shot areas, the position of the projection optical system in the optical axis direction at a plurality of positions on the surface of the shot area to be exposed next within the shot area on the substrate is determined by the approach of the substrate. A measurement system (14F, 14R) for measuring at the start position, a stage (10) for mounting the substrate and setting a surface position on the surface of the substrate, and a measurement system for measuring the surface during the scanning exposure of the substrate. A control system for controlling the stage based on the position in the optical axis direction (7)
And According to the present invention, the scanning exposure method of the present invention can be performed.

【0016】この場合、その計測系の計測領域(15
F,15R)は、一例としてその基板の助走中の加速度
とその基板の走査露光中の速度とに基づいて決定され
る。例えば図5に示すように、スリット状の露光領域
(3)に対して走査方向の前方に計測領域(15F,1
5R)が設定されているものとする。また、基板を移動
する基板ステージの最高走査速度をVWmax、加速度をa
とすると、基板の助走距離の最大値Lpre,max はVWmax
2 /a2 で表され、その露光領域(3)から計測領域
(15F,15R)までの間隔はLpre,max 程度であれ
ばよい。また、走査露光時の基板の移動ストロークをL
WST 、スリット状の露光領域の走査方向の幅をHとし
て、減速区間の長さはほぼ助走区間の長さと同じである
とすると、この走査露光装置で露光できる最大露光フィ
ールドの走査方向の長さLEFは、次のようになる。
In this case, the measurement area (15
F, 15R) is determined based on, for example, the acceleration of the substrate during the run and the speed of the substrate during the scanning exposure. For example, as shown in FIG. 5, the measurement area (15F, 1F) is located forward of the slit-shaped exposure area (3) in the scanning direction.
5R) is set. The maximum scanning speed of the substrate stage for moving the substrate is V Wmax , and the acceleration is a
Then, the maximum value L pre, max of the approach distance of the substrate is V Wmax
Represented by 2 / a 2, the exposure area (3) from the measurement area (15F, 15R) the interval to L pre, may be about max. Further, the moving stroke of the substrate during the scanning exposure is L
WST , assuming that the width of the slit-shaped exposure area in the scanning direction is H and the length of the deceleration section is substantially the same as the length of the approaching section, the length in the scanning direction of the maximum exposure field that can be exposed by this scanning exposure apparatus. L EF is as follows.

【0017】LEF=LWST −2・Lpre,max −H 従って、助走開始点で次の露光対象のショット領域の全
面のフォーカス位置の分布を計測するためには、その計
測領域(15F,15R)の走査方向の幅をほぼ最大露
光フィールドの長さLEF以上に設定しておけばよい。
L EF = L WST −2 · L pre, max −H Therefore, to measure the distribution of the focus position over the entire shot area to be exposed next at the approach start point, the measurement area (15F, 15R) may be set to be substantially equal to or longer than the length L EF of the maximum exposure field.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図1〜図8を参照して説明する。本例は、ステッ
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置で露光を行う
場合に本発明を適用したものである。図1は、本例の投
影露光装置を示し、この図1において露光時には、光
源、フライアイレンズ、視野絞り、コンデンサレンズ等
を含む照明光学系1からの水銀ランプのi線、又はエキ
シマレーザ光等の露光光ILが、レチクルRのパターン
面(下面)の矩形の照明領域2を照明する。露光光IL
のもとで、レチクルRの照明領域2内のパターンの像が
投影光学系PLを介して所定の投影倍率β(βは1/
4,1/5等)で、フォトレジストが塗布されたウエハ
W上の矩形の照野フィールド3内に投影露光される。以
下、投影光学系PLの光軸AXに平行にZ軸を取り、そ
の光軸に垂直な平面内で図1の紙面に垂直にX軸を、図
1の紙面に平行にY軸を取って説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this example, the present invention is applied to the case where exposure is performed by a step-and-scan type projection exposure apparatus. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, at the time of exposure, an i-line of a mercury lamp or an excimer laser beam from an illumination optical system 1 including a light source, a fly-eye lens, a field stop, a condenser lens, and the like. Exposure light IL illuminates the rectangular illumination area 2 on the pattern surface (lower surface) of the reticle R. Exposure light IL
, The image of the pattern in the illumination area 2 of the reticle R is projected at a predetermined projection magnification β (β is 1 /
(4, 1/5, etc.), projection exposure is performed in the rectangular illumination field 3 on the wafer W coated with the photoresist. Hereinafter, the Z axis is taken in parallel with the optical axis AX of the projection optical system PL, the X axis is taken in a plane perpendicular to the optical axis, the X axis is taken perpendicular to the plane of FIG. 1, and the Y axis is taken in parallel with the plane of FIG. explain.

【0019】先ず、レチクルRはレチクルステージ4上
に保持され、レチクルステージ4はレチクルベース5上
でY方向(走査方向)に連続移動すると共に、XY平面
内でレチクルRの位置の微調整を行う。レチクルステー
ジ4上の移動鏡6m、及び外部のレーザ干渉計6により
レチクルステージ4(レチクルR)の位置が計測され、
この計測結果が装置全体の動作を統轄制御する主制御系
7に供給され、主制御系7は、レチクルステージ駆動系
8を介してレチクルステージ4の位置や移動速度を制御
する。
First, the reticle R is held on the reticle stage 4, and the reticle stage 4 continuously moves in the Y direction (scanning direction) on the reticle base 5, and finely adjusts the position of the reticle R in the XY plane. . The position of the reticle stage 4 (reticle R) is measured by the movable mirror 6m on the reticle stage 4 and the external laser interferometer 6.
The measurement result is supplied to a main control system 7 that controls the operation of the entire apparatus. The main control system 7 controls the position and the moving speed of the reticle stage 4 via a reticle stage drive system 8.

【0020】一方、ウエハWは、不図示のウエハホルダ
上に真空吸着によって保持され、そのウエハホルダがZ
チルトステージ10上に固定され、Zチルトステージ1
0はXYステージ11上に載置されている。Zチルトス
テージ10、及びXYステージ11よりウエハステージ
9が構成され、Zチルトステージ10はウエハWのZ方
向の位置(フォーカス位置)の制御、及び傾斜角の制御
(レベリング)を行う。また、XYステージ11は、Z
チルトステージ10(ウエハW)をY方向に連続移動す
ると共に、X方向及びY方向へのステッピングを行う。
Zチルトステージ10の上端に固定された移動鏡12
m、及び外部のレーザ干渉計12により、Zチルトステ
ージ10(ウエハW)の位置が常時計測されて主制御系
7に供給され、この計測結果に基づいて主制御系7は、
ウエハステージ駆動系13を介してXYステージ11の
走査や位置決め動作を制御する。走査露光時にレチクル
ステージ4とウエハステージ9との同期が取られた状態
では、投影倍率βを用いて、レチクルステージ4を介し
てレチクルRが照明領域2に対して+Y方向(又は−Y
方向)に速度VR で走査されるのと同期して、XYステ
ージ11を介してウエハWが照野フィールド3に対して
−Y方向(又は+Y方向)に速度VW(=β・V R )で走
査される。
On the other hand, the wafer W is mounted on a wafer holder (not shown).
Is held by vacuum suction, and its wafer holder is Z
Z tilt stage 1 fixed on tilt stage 10
0 is placed on the XY stage 11. Z tiltos
Stage 10 and wafer stage from XY stage 11
9 is configured, and the Z tilt stage 10 is arranged in the Z direction of the wafer W.
Direction (focus position) control and tilt angle control
(Leveling). The XY stage 11
Move the tilt stage 10 (wafer W) continuously in the Y direction
At the same time, stepping in the X and Y directions is performed.
Moving mirror 12 fixed to the upper end of Z tilt stage 10
m and the external laser interferometer 12
The position of the page 10 (wafer W) is constantly measured and the main control system
, And based on the measurement result, the main control system 7
Of the XY stage 11 via the wafer stage drive system 13
Controls scanning and positioning operations. Reticle during scanning exposure
Stage 4 and wafer stage 9 synchronized
Then, through the reticle stage 4 using the projection magnification β,
The reticle R is in the + Y direction (or -Y
Direction V)RThe XY stage is synchronized with the
The wafer W moves to the Teruno field 3 via the page 11
Speed V in -Y direction (or + Y direction)W(= Β · V RRun with
Will be examined.

【0021】次に本例のオートフォーカスセンサにつき
説明する。本例の投影光学系PLの下部の+Y方向の側
面には、広域検出型で斜め入射方式の第1の多点オート
フォーカスセンサ(以下、「多点AFセンサ」と呼ぶ)
14Fが設置され、投影光学系PLの下部の−Y方向の
側面には広域検出型で斜め入射方式の第2の多点AFセ
ンサ14Rが設置されている。多点AFセンサ14F,
14Rは同一構成であり、以下では一方の多点AFセン
サ14Fの構成につき説明する。
Next, the autofocus sensor of this embodiment will be described. On the side surface in the + Y direction below the projection optical system PL of this example, a first multi-point autofocus sensor (hereinafter, referred to as a “multi-point AF sensor”) of a wide area detection type and an oblique incidence type.
14F, and a second multi-point AF sensor 14R of a wide area detection type and an oblique incidence type is installed on a side surface in the −Y direction below the projection optical system PL. Multipoint AF sensor 14F,
14R have the same configuration, and the configuration of one multipoint AF sensor 14F will be described below.

【0022】図2は、図1を+Y方向から見た側面図で
あり、この図2において、多点AFセンサ14Fは照射
光学系14Fa、及び受光光学系14Fbより構成され
ている。照射光学系14Faにおいて、光源26から射
出されたフォトレジストに対して非感光性の検出光AL
が、コンデンサーレンズ27を介して送光スリット板2
8内の多数のスリットを照明し、それらスリットの像が
対物レンズ29を介して、投影光学系PLの光軸AXに
対して斜めにウエハW上の第1の計測領域15F(図5
参照)内の5行×3列の検出点P11〜P53に投影され
る。
FIG. 2 is a side view of FIG. 1 viewed from the + Y direction. In FIG. 2, the multipoint AF sensor 14F includes an irradiation optical system 14Fa and a light receiving optical system 14Fb. In the irradiation optical system 14Fa, the non-photosensitive detection light AL is applied to the photoresist emitted from the light source 26.
Is the light transmitting slit plate 2 through the condenser lens 27.
8, a large number of slits are illuminated, and the images of the slits are oblique to the optical axis AX of the projection optical system PL via the objective lens 29, and the first measurement area 15F on the wafer W (FIG.
It is projected to the detection point P 11 to P 53 of 5 rows × 3 columns in the reference).

【0023】図5は、ウエハW上のそれらのフォーカス
位置の検出点P11〜P53の配置を示し、この図5におい
て、X方向に細長い矩形の照野フィールド3に対して+
Y方向(F方向)に長さLpre,max の区間16Fを隔て
て第1の計測領域15Fが設定されている。助走開始点
においては、区間16Fが助走区間となる。計測領域1
5FのX方向(非走査方向)の幅は照野フィールド3の
幅と等しく、計測領域15FのY方向(走査方向)の長
さYmax は、本例の投影露光装置で走査露光できる最大
の露光領域(ショット領域)である最大露光フィールド
の長さと等しく設定してあり、この計測領域15F内に
Y方向に5行でX方向に3列の検出点P 11〜P53が設定
されている。
FIG. 5 shows their focus on the wafer W.
Position detection point P11~ P53FIG.
To the rectangular illumination field 3 which is elongated in the X direction.
Length L in Y direction (F direction)pre, maxAcross section 16F of
The first measurement area 15F is set. Start point
In, the section 16F is the approach section. Measurement area 1
The width in the X direction (non-scanning direction) of 5F is
Equal to the width, the length of the measurement area 15F in the Y direction (scanning direction)
Say YmaxIs the maximum that can be scanned and exposed by the projection exposure apparatus of this example.
Exposure field, which is the exposure area (shot area)
Is set equal to the length of
Detection points P in 5 rows in Y direction and 3 columns in X direction 11~ P53Is set
Have been.

【0024】また、照野フィールド3に対して−Y方向
(R方向)に長さLpre,max の区間16Rを隔てて、計
測領域15Fと同じ大きさの第2の計測領域15Rが設
定され、この計測領域15R内に検出点P11〜P53と対
称にY方向に5行でX方向に3列の検出点Q11〜Q53
設定されている。これらの検出点Q11〜Q53には、図1
の第2の多点AFセンサ14Rよりそれぞれスリット像
が投影される。
A second measurement area 15R having the same size as the measurement area 15F is set in the -Y direction (R direction) with respect to the illumination field 3 with a section 16R having a length Lpre, max therebetween. , detection points Q 11 to Q 53 of three rows in the X direction in five rows in the Y direction to the detection point P 11 to P 53 symmetrical in the measurement region 15R is set. These detection points Q 11 to Q 53 are provided in FIG.
A slit image is projected from the second multipoint AF sensor 14R.

【0025】図2に戻り、それらの検出点P11〜P53
らの反射光が、受光光学系14Fb内で集光レンズ30
を介して振動スリット板31上に集光され、振動スリッ
ト板31上にそれらの検出点に投影されたスリット像が
再結像される。振動スリット板31は、主制御系7から
の駆動信号DSにより駆動される加振器32により所定
方向に振動している。振動スリット板31の多数のスリ
ットを通過した光が光電検出器33上の多数の光電変換
素子によりそれぞれ光電変換され、これらの光電変換信
号が信号処理系34に供給される。
Returning to FIG. 2, the reflected light from the detection points P 11 to P 53 is collected by the condenser lens 30 in the light receiving optical system 14Fb.
The slit images condensed on the vibrating slit plate 31 via the optical axis are projected on the vibrating slit plate 31 at their detection points again. The vibration slit plate 31 vibrates in a predetermined direction by a vibrator 32 driven by a drive signal DS from the main control system 7. Light that has passed through a number of slits of the vibrating slit plate 31 is photoelectrically converted by a number of photoelectric conversion elements on a photoelectric detector 33, and these photoelectric conversion signals are supplied to a signal processing system 34.

【0026】図3(a)は、図2中の送光スリット板2
8を示し、この図3(a)において、送光スリット板2
8には図5のウエハ上の検出点P11〜P53に対応する位
置にそれぞれスリット2811〜2853が形成されてい
る。また、図2中の振動スリット板31上にも、図3
(b)に示すように図5の検出点P11〜P53に対応する
位置にそれぞれスリット3111〜3153が形成され、振
動スリット板31は加振器32により各スリットの長手
方向に直交する計測方向に振動している。
FIG. 3A shows the light transmitting slit plate 2 shown in FIG.
FIG. 3A shows the light transmitting slit plate 2.
Slit 28 11-28 53 at positions corresponding to the detection point P 11 to P 53 on the wafer of Figure 5 is formed on the 8. In addition, the vibration slit plate 31 shown in FIG.
Detection points P 11 to P 53 at positions slit 31 11-31 53 corresponding to FIG. 5, as shown in (b) is formed, perpendicular to the longitudinal direction of each slit by the vibration slit plate 31 vibrator 32 Vibrating in the measuring direction.

【0027】次に、図4は、図2中の光電検出器33、
及び信号処理系34を示し、この図4において、光電検
出器33上の光電変換素子3311〜3353には、それぞ
れ図5の検出点P11〜P13から反射されて、且つ振動ス
リット板31中の対応するスリットを通過した光が入射
する。そして、光電変換素子3311〜3353からの検出
信号は、増幅器4611〜4653を介して同期整流器47
11〜4753に供給される。同期整流器4711〜4753
それぞれ加振器32用の駆動信号DSを用いて入力され
た検出信号を同期整流することにより、対応する検出点
のフォーカス位置に所定範囲でほぼ比例して変化するフ
ォーカス信号を生成する。本例では、同期整流器4711
〜4753から出力されるフォーカス信号は、それぞれ図
1において、対応する検出点が投影光学系PLの像面
(ベストフォーカス位置)を延長した面に合致している
ときに0になるようにキャリブレーションが行われてい
る。
Next, FIG. 4 shows the photoelectric detector 33 in FIG.
And shows a signal processing system 34, in FIG. 4, the photoelectric conversion element 33 11-33 53 on the photoelectric detector 33 is reflected from the detection point P 11 to P 13 of FIG. 5, respectively, and the vibrating slit plate The light passing through the corresponding slit in 31 enters. Then, the detection signal from the photoelectric conversion element 33 11-33 53 synchronously via the amplifier 46 11-46 53 Rectifier 47
It is supplied to the 11 to 47 53. Each of the synchronous rectifiers 47 11 to 47 53 synchronously rectifies the input detection signal by using the drive signal DS for the vibrator 32, and changes substantially in proportion to a focus position of a corresponding detection point within a predetermined range. Generate a focus signal. In this example, the synchronous rectifier 47 11
Focus signal output from to 47 53, in FIG. 1, respectively so as to be 0 when the corresponding detection point meets the extended plane of the image plane of the projection optical system PL (best focus position) Calibration Session is taking place.

【0028】同期整流器4711〜4753から出力される
フォーカス信号は、並列にマルチプレクサ48に供給さ
れ、マルチプレクサ48は、主制御系7からの切り換え
信号に同期して、供給されるフォーカス信号から順番に
選ばれたフォーカス信号をアナログ/デジタル(A/
D)変換器49に供給し、A/D変換器49から出力さ
れるデジタルのフォーカス信号が順次主制御系7内のメ
モリに格納される。主制御系7は、それらのフォーカス
信号から対応する検出点でのフォーカス位置(より正確
にはベストフォーカス位置からのずれ量)を認識でき
る。また、図5の第2の計測領域15R内の検出点Q11
〜Q53からの反射光は図1の第2の多点AFセンサ14
Rに入射し、この多点AFセンサ14Rより検出点Q11
〜Q53におけるフォーカス位置に対応するフォーカス信
号が出力されて、主制御系7内のメモリに格納される。
The synchronous rectifier 47 11-47 focus signal output from the 53 is supplied to the multiplexer 48 in parallel, the multiplexer 48 in synchronization with the switching signal from the main control system 7, the order from the focus signal to be supplied Analog / digital (A /
D) The digital focus signal supplied to the converter 49 and output from the A / D converter 49 is sequentially stored in a memory in the main control system 7. The main control system 7 can recognize the focus position (more precisely, the amount of deviation from the best focus position) at the corresponding detection point from the focus signals. In addition, the detection point Q 11 in the second measurement region 15R in FIG.
Light reflected from the to Q 53 is first shown in FIG. 1 2 multipoint AF sensor 14
Incident on R, detection point from the multipoint AF sensor 14R Q 11
Focus signal corresponding to the focus position in the to Q 53 is output and stored in the memory in the main control system 7.

【0029】主制御系7では、図5において、照野フィ
ールド3をウエハに対して+Y方向に相対走査する(実
際にはウエハが−Y方向に走査される)場合には、+Y
方向の計測領域15F内の検出点P11〜P53におけるフ
ォーカス位置の情報より、露光対象のショット領域の表
面形状を求め、この表面形状に基づいて走査露光中にZ
チルトステージ10を駆動することによって、オートフ
ォーカス方式、及びオートレベリング方式で照野フィー
ルド3内のウエハの表面を投影光学系PLの像面に合わ
せ込む。一方、照野フィールド3をウエハに対して−Y
方向に相対走査する(実際にはウエハが+Y方向に走査
される)場合には、−Y方向の計測領域15R内の検出
点Q11〜Q53におけるフォーカス位置の情報が使用され
る。これによって、走査方向が反転した場合でも、後述
のようにそれぞれウエハステージ9の助走開始点でフォ
ーカス位置の計測ができるため、露光工程のスループッ
トが向上する。
In FIG. 5, the main control system 7 scans the illumination field 3 relative to the wafer in the + Y direction (actually, the wafer is scanned in the −Y direction).
From the information of the focus position at the detection point P 11 to P 53 in the direction of the measurement region 15F, it obtains a surface shape of the shot area subject to exposure, Z during scanning exposure based on the surface shape
By driving the tilt stage 10, the surface of the wafer in the illumination field 3 is adjusted to the image plane of the projection optical system PL by the autofocus method and the autoleveling method. On the other hand, Teruno field 3 is moved to -Y
When relative scanning in a direction (in practice is scanned wafer + Y direction), information of the focus position at the detection point Q 11 to Q 53 in the -Y direction of the measurement region 15R is used. As a result, even when the scanning direction is reversed, the focus position can be measured at the approach start point of the wafer stage 9 as described later, thereby improving the throughput of the exposure step.

【0030】ここで、図5に示した多点AFセンサ14
F,14Rによるフォーカス位置の計測領域15F,1
5Rの配置及び形状につき詳細に説明する。図5におい
て、区間16F,16Rの長さLpre,max は、図1のウ
エハステージ9をY方向へ最大走査速度VWmaxで移動し
た場合の助走距離の長さになるように設定されている。
即ち、図1において、投影光学系PLの投影倍率βは例
えば1/4,1/5等であり、レチクルステージ4の走
査速度がウエハステージ9の走査速度よりもかなり速く
なるため、一例としてレチクルステージ4の最大走査速
度に応じてウエハステージ9の最大走査速度VWmaxも決
定される。また、ウエハステージ9の走査露光時のY方
向への加速度をaとすると、その長さLpre,max はほぼ
次の長さであればよい。
Here, the multipoint AF sensor 14 shown in FIG.
Measurement area 15F, 1 of focus position by F, 14R
The arrangement and shape of 5R will be described in detail. In FIG. 5, the length L pre, max of the sections 16F, 16R is set to be the length of the approach distance when the wafer stage 9 of FIG. 1 is moved in the Y direction at the maximum scanning speed V Wmax . .
That is, in FIG. 1, the projection magnification β of the projection optical system PL is, for example, 4 ,, 5, etc., and the scanning speed of the reticle stage 4 is considerably higher than the scanning speed of the wafer stage 9. The maximum scanning speed V Wmax of the wafer stage 9 is also determined according to the maximum scanning speed of the stage 4. Assuming that the acceleration of the wafer stage 9 in the Y direction during the scanning exposure is a, the length L pre, max may be approximately the next length.

【0031】 Lpre,max =VWmax 2 /(2a) (1) 具体的に、最大走査速度VWmaxを100mm/s、加速
度aを1000mm/s2 とすると、(1)式より区間
16F,16Rの長さLpre,max は5mmとなる。ま
た、レチクルステージ4は走査方向が反転する度に交互
に左右に移動する構成であるため、助走区間でもレチク
ルステージ4とウエハステージ9とはほぼ投影倍率βの
速度比で移動するものとすると、レチクルステージ4の
Y方向への移動ストロークによって走査露光時のウエハ
WのY方向への移動ストロークLWS T がほぼ決定され
る。そこで、図5において、照野フィールド3のY方向
の幅をHとすると、本例の投影露光装置により走査露光
方式で露光できる最大露光フィールドのY方向の長さL
EFは次のようになる。
L pre, max = V Wmax 2 / (2a) (1) Specifically, if the maximum scanning speed V Wmax is 100 mm / s and the acceleration a is 1000 mm / s 2 , the sections 16F, The length L pre, max of the 16R is 5 mm. Also, since the reticle stage 4 is configured to move left and right alternately each time the scanning direction is reversed, it is assumed that the reticle stage 4 and the wafer stage 9 also move at substantially the speed ratio of the projection magnification β even in the approaching section. movement stroke L WS T in the Y direction of the wafer W during the scanning exposure by the movement stroke in the Y direction of the reticle stage 4 is substantially determined. Therefore, in FIG. 5, assuming that the width of the illumination field 3 in the Y direction is H, the length L in the Y direction of the maximum exposure field that can be exposed by the scanning exposure method by the projection exposure apparatus of this embodiment.
EF looks like this:

【0032】 LEF=LWST −2・Lpre,max −H (2) 本例の計測領域15F,15RのY方向の幅Ymax はそ
の最大露光フィールドの長さLEFと等しく設定してあ
る。これによって、どのようなショット領域に対して
も、静止した一度の計測でフォーカス位置の分布を計測
できる。その幅Yma x を用いると、本例の多点AFセン
サ14F,14Rの計測領域15F,15Rは、図5に
おいて、照野フィールド3の中心(投影光学系PLの光
軸AX)から走査方向に間隔(H/2+Lpre,max )か
ら間隔(H/2+Lpre,max +Ymax)までの領域を覆う
ように設定されていることになる。
L EF = L WST −2 · L pre, max −H (2) The width Y max of the measurement areas 15F and 15R in the Y direction in this example is set equal to the length L EF of the maximum exposure field. is there. This makes it possible to measure the distribution of the focus position in any shot area by one measurement at a standstill. With the width Y ma x, multipoint AF sensor 14F of the present embodiment, 14R of the measurement region 15F, 15R, in FIG. 5, the scanning from the center of the illumination field field 3 (optical axis AX of the projection optical system PL) Direction Is set to cover the area from the interval (H / 2 + L pre, max ) to the interval (H / 2 + L pre, max + Y max ).

【0033】さて、このような構成の広域検出型の多点
AFセンサ14F,14Rを有する本例の投影露光装置
の走査露光動作の一例につき図6を参照して説明する。
図6は、本例の露光対象のウエハWを示し、この図6に
おいて、ウエハWの表面にX方向、Y方向に所定ピッチ
でショット領域SA1,SA2,…,SAN(Nは2以
上の整数)が形成され、各ショット領域SAi(i=1
〜N)の大きさはほぼ最大露光フィールドと同じである
とする。また、ショット領域SA1から順に走査露光方
式でレチクルRのパターン像を露光するものとして、以
下では、ウエハWの中央部のショット領域SA8に対し
て照野フィールド3を軌跡17に沿って+Y方向に相対
走査することによって、ショット領域SA8への露光を
行う場合の動作につき説明する。なお、実際には固定さ
れている照野フィールド3に対してウエハWが走査され
るが、説明の便宜上、ウエハWに対して照野フィールド
3が走査されるものとしている。
Now, an example of the scanning exposure operation of the projection exposure apparatus of the present embodiment having the multi-point AF sensors 14F and 14R of the wide area detection type having such a configuration will be described with reference to FIG.
FIG. 6 shows a wafer W to be exposed according to the present embodiment. In FIG. 6, the shot areas SA1, SA2,..., SAN (N is an integer of 2 or more) are arranged on the surface of the wafer W at predetermined pitches in the X and Y directions. ) Is formed, and each shot area SAi (i = 1)
NN) are assumed to be substantially the same as the maximum exposure field. In addition, assuming that the pattern image of the reticle R is exposed by the scanning exposure method in order from the shot area SA1, the illuminated field 3 is moved along the locus 17 in the + Y direction with respect to the shot area SA8 at the center of the wafer W. The operation in the case where exposure to the shot area SA8 is performed by performing relative scanning will be described. Although the wafer W is actually scanned with respect to the fixed illumination field field 3, the illumination field 3 is assumed to be scanned with respect to the wafer W for convenience of explanation.

【0034】この場合、走査露光の開始時点では、照野
フィールド3の中心は助走開始点18Aに位置してい
る。走査露光時のウエハステージ9の走査速度をVWmax
とすると、照野フィールド3の先端からショット領域S
A8までの助走区間の間隔は、(1)式で定まる長さL
pre,max に設定されている。従って、図5より明らかな
ように、ショット領域SA8は、多点AFセンサ14F
の計測領域15Fでほぼ覆われている。この状態で、主
制御系7は多点AFセンサ14Fを介して計測領域15
F内、即ちショット領域SA8内の5行×3列の15個
の検出点P11〜P 53でのフォーカス位置を計測する。
In this case, at the start of the scanning exposure,
The center of field 3 is located at the starting point 18A
You. The scanning speed of the wafer stage 9 during the scanning exposure is VWmax
Then, the shot area S from the tip of Teruno field 3
The interval of the approach section up to A8 is the length L determined by equation (1).
pre, maxIs set to Therefore, it is clear from FIG.
As described above, the shot area SA8 has the multi-point AF sensor 14F.
Is almost covered with the measurement area 15F. In this state, the main
The control system 7 controls the measurement area 15 via the multipoint AF sensor 14F.
F, that is, 15 rows × 3 columns in the shot area SA8
Detection point P11~ P 53Measure the focus position at.

【0035】図7は、この際に計測されるフォーカス位
置の分布(表面形状)の一例を示し、この図7におい
て、ショット領域SA8の表面の検出点P11〜P53にお
けるフォーカス位置は像面19からのずれ量として表さ
れている。また、ショット領域SA8の表面は急激に変
化する凹凸を有している。この計測結果に基づき主制御
系7は、走査露光時のウエハWのY座標に対応させて、
照野フィールド3内のウエハWの表面を投影光学系PL
の像面に合わせ込むための、ウエハWのフォーカス位置
ΔZ、及びウエハWのX軸の周りの傾斜角θX(走査方向
へのピッチング)とY軸の周りの傾斜角θY(走査方向へ
のローリング)とを決定する。
FIG. 7 shows an example of the distribution (surface shape) of the focus positions measured at this time. In FIG. 7, the focus positions at the detection points P 11 to P 53 on the surface of the shot area SA 8 are the image planes. It is expressed as a deviation from 19. The surface of the shot area SA8 has irregularities that change rapidly. Based on this measurement result, the main control system 7 sets the Y coordinate of the wafer W at the time of scanning exposure to
The projection optical system PL projects the surface of the wafer W in the Teruno field 3
The focus position ΔZ of the wafer W and the tilt angle θ X (pitching in the scanning direction) of the wafer W around the X axis and the tilt angle θ Y of the wafer W around the Y axis (to the Rolling) and determine.

【0036】この際に、図1のZチルトステージ10の
応答速度も考慮して、そのウエハWの表面が連続的に円
滑に像面に合わせ込まれるように、フォーカス位置Δ
Z、及び傾斜角θXY をY座標の例えば4次関数等で
近似する。この関数の係数の決定方法は、最小二乗法で
あってもよいし、所謂Max−Min法のような最大偏
差が最小になるような計算方式であってもよい。後者
は、ウエハWの表面又は裏面の異物等の影響による段差
部が存在したような場合に、その段差部でのフォーカス
位置の誤差(制御誤差)を小さくするのに有効である。
At this time, taking into account the response speed of the Z tilt stage 10 in FIG. 1, the focus position Δ is adjusted so that the surface of the wafer W is continuously and smoothly adjusted to the image plane.
The Z and the inclination angles θ X and θ Y are approximated by, for example, a quartic function of the Y coordinate. The method of determining the coefficient of this function may be the least squares method, or a calculation method such as the so-called Max-Min method that minimizes the maximum deviation. The latter is effective in reducing the focus position error (control error) at the step when there is a step due to foreign matter on the front or back surface of the wafer W.

【0037】具体的に、図8(a)は図7に対応して求
められたY座標とフォーカス位置ΔZとの関係を示し、
この図8(a)において、フォーカス位置の検出点が有
限であることに起因して、フォーカス位置ΔZは折れ線
状に変化している。そこで、Zチルトステージ10の駆
動部の動作を円滑にするために、そのフォーカス位置Δ
ZをY座標の高次関数で近似する。この近似の結果得ら
れるフォーカス位置ΔZの一例を図8(b)に示す。そ
の後、図6において、照野フィールド3の助走開始点1
8Aからの助走を開始し、照野フィールド3がショット
領域SA8にかかるようになってからは、露光光の照射
を開始すると共に、ウエハWのY座標に対応してZチル
トステージ10を介して、ウエハWのフォーカス位置及
び傾斜角を予め求めてある値に設定する。これによっ
て、ショット領域SA8の全面が投影光学系PLの像面
にほぼ合わせ込まれた状態で走査露光が行われる。
Specifically, FIG. 8A shows the relationship between the Y coordinate and the focus position ΔZ obtained corresponding to FIG.
In FIG. 8A, the focus position ΔZ changes in a polygonal line due to the finite number of focus position detection points. Therefore, in order to make the operation of the drive unit of the Z tilt stage 10 smooth, the focus position Δ
Z is approximated by a higher-order function of the Y coordinate. FIG. 8B shows an example of the focus position ΔZ obtained as a result of this approximation. Then, in FIG. 6, the approach starting point 1 of Teruno field 3
After the approach from 8A is started and the illuminated field 3 starts to cover the shot area SA8, the irradiation of the exposure light is started, and the Z-tilt stage 10 is moved in accordance with the Y coordinate of the wafer W. , The focus position and the tilt angle of the wafer W are set to predetermined values. Thus, scanning exposure is performed in a state where the entire surface of the shot area SA8 is substantially aligned with the image plane of the projection optical system PL.

【0038】ショット領域SA8への走査露光が終わっ
て減速が行われると、照野フィールド3の中心は走査露
光終了点18Bに達する。その後、ウエハステージ9の
X方向へのステッピングによって、照野フィールド3の
中心は次のショット領域SA9に対する助走開始点18
Cに移動する。この場合にも、照野フィールド3とショ
ット領域SA9との間隔は、(1)式で定まる長さL
pre,max に設定されている。従って、図5より明らかな
ように、ショット領域SA9は、ほぼ多点AFセンサ1
4Rの計測領域15Rで覆われている。この状態で、主
制御系7は多点AFセンサ14Rを介して計測領域15
R内、即ちショット領域SA9内の5行×3列の15個
の検出点Q11〜Q53でのフォーカス位置を計測し、ショ
ット領域SA8の場合と同様に、ショット領域SA8の
表面を像面に合わせ込むためのフォーカス位置ΔZ、及
び傾斜角θXY を事前に決定する。そして、照野フィ
ールド3の助走を開始した後、予め決定してあるフォー
カス位置ΔZ等に基づいてオートフォーカス方式、及び
オートレベリング方式でウエハWの表面が像面に合わせ
込まれる。
When scanning exposure to the shot area SA8 is completed and deceleration is performed, the center of the illumination field 3 reaches the scanning exposure end point 18B. Thereafter, the center of the illuminated field 3 is moved to the next shot starting point 18 with respect to the next shot area SA9 by the stepping of the wafer stage 9 in the X direction.
Move to C. Also in this case, the distance between the territory field 3 and the shot area SA9 is the length L determined by the equation (1).
It is set to pre, max . Therefore, as apparent from FIG. 5, the shot area SA9 is substantially
It is covered with a 4R measurement area 15R. In this state, the main control system 7 measures the measurement area 15 via the multipoint AF sensor 14R.
The focus position at 15 detection points Q 11 to Q 53 in 5 rows × 3 columns in R, that is, in the shot area SA9, is measured, and the surface of the shot area SA8 is image plane as in the case of the shot area SA8. The focus position ΔZ and the inclination angles θ X , θ Y for adjusting to are determined in advance. Then, after the approaching of the illumination field 3 is started, the surface of the wafer W is adjusted to the image plane by an autofocus method and an autoleveling method based on a predetermined focus position ΔZ or the like.

【0039】その他のショット領域に対して露光を行う
場合にも、走査方向に応じて多点AFセンサ14F,1
4Rを使い分けることによって、助走開始点で予めこれ
から露光されるショット領域のフォーカス位置の分布が
計測され、この計測結果に基づいて走査露光時のウエハ
Wの面位置の制御量(フォーカス位置、及び傾斜角)が
予め決定され、この結果に基づいてZチルトステージ1
0が駆動される。従って、従来例のようにほぼリアルタ
イムの計測結果に基づいて合焦動作を行う場合の応答速
度はAFセンサの信号処理系、及びステージ系よりなる
サーボ系の全体の応答速度であるのに対して、本例の応
答速度はほぼZチルトステージ10のみによって定まる
ため、ウエハWの表面の急激な凹凸変化に対しても高速
且つ円滑に追従でき、解像度不良等が減少する。また、
各ショット領域のフォーカス位置の分布を計測するため
に、助走開始点からウエハステージ9を移動する必要が
ないため、露光工程のスループットは低下しない。
When exposing other shot areas, the multipoint AF sensor 14F, 1
By selectively using the 4Rs, the distribution of the focus position of the shot area to be exposed at the approach start point is measured in advance, and based on the measurement result, the control amount (the focus position and the inclination) of the surface position of the wafer W during scanning exposure is determined. Angle) is determined in advance, and based on the result, the Z tilt stage 1
0 is driven. Therefore, the response speed when performing the focusing operation based on the almost real-time measurement result as in the conventional example is the overall response speed of the signal processing system of the AF sensor and the servo system including the stage system. Since the response speed of this embodiment is substantially determined only by the Z tilt stage 10, it is possible to follow a rapid change in the unevenness of the surface of the wafer W at high speed and smoothly, and to reduce poor resolution and the like. Also,
Since it is not necessary to move the wafer stage 9 from the approach start point to measure the distribution of the focus positions in each shot area, the throughput of the exposure process does not decrease.

【0040】また、本例において、助走開始点で次に露
光されるショット領域のフォーカス位置の分布を計測し
た場合に、例えばウエハの表面や裏面への異物の付着等
によって、Zチルトステージ10の応答速度を超えるよ
うな凹凸があることが判明することがある。このような
場合には、事前にその凹凸情報を排除してZチルトステ
ージ10の制御量を決定しておいてもよい。この場合、
そのショット領域はその凹凸のある部分のみで局所的に
解像度不良が生ずる恐れがあるが、その他の領域では最
適な合焦が可能である。
In this example, when the distribution of the focus position of the shot area to be exposed next at the approach start point is measured, for example, due to the adhesion of foreign matter to the front and back surfaces of the wafer, the Z tilt stage 10 It may be found that there are irregularities that exceed the response speed. In such a case, the control amount of the Z tilt stage 10 may be determined in advance by removing the unevenness information. in this case,
In the shot region, there is a possibility that a resolution defect locally occurs only in the portion having the unevenness, but in other regions, optimum focusing is possible.

【0041】更に、本例において、オートフォーカス及
びオートレベリングのためのZチルトステージ10の制
御量を事前に決定する作業は、前のショット領域の走査
露光終了時点からウエハステージ9を次のショット領域
の助走開始点に移動するまでの間に並列に行うことが望
ましい。即ち、ウエハステージ9が次のショット領域の
助走開始点の近傍に達した際には、計測領域15F又は
15Rがほぼ次のショット領域の全面を覆うようになる
ため、この状態で各検出点のフォーカス位置の取り込み
を開始し、ウエハステージ9が助走開始点に達したと同
時にそれらのフォーカス位置の取り込みを終了し、Zチ
ルトステージ10の制御量を算出することによって、露
光工程のスループットを最大にすることができる。
Further, in this embodiment, the operation of determining the control amount of the Z tilt stage 10 for the auto focus and the auto leveling in advance is performed by moving the wafer stage 9 from the end of the scanning exposure of the previous shot area to the next shot area. It is desirable to perform the operations in parallel before moving to the start point of the run. That is, when the wafer stage 9 reaches the vicinity of the approach start point of the next shot area, the measurement area 15F or 15R almost covers the entire surface of the next shot area. The capture of the focus position is started, and the capture of the focus position is finished at the same time when the wafer stage 9 reaches the approach start point, and the control amount of the Z tilt stage 10 is calculated to maximize the throughput of the exposure process. can do.

【0042】なお、図6の場合にはショット領域SA1
〜SANの大きさがほぼ最大露光フィールドと同じ大き
さであり、且つウエハステージ9の走査速度も最大走査
速度であったため、図5において、照野フィールド3を
+Y方向に走査する場合には、助走開始点で計測領域1
5F内の全部の検出点P11〜P53でフォーカス位置の計
測を行っていた。しかしながら、ショット領域の大きさ
が最大露光フィールドよりも小さい場合や、ウエハステ
ージ9の走査速度が最大走査速度よりも低く助走区間の
長さが短くてもよい場合等には、それに応じて主制御系
7の指令によって助走開始点の位置を変えると共に、事
前にフォーカス位置の検出を行う検出点の配置を変更す
ればよい。又は、露光対象となる例えば半導体デバイス
の設計データに基づいて、投影露光装置のオペレータが
望ましい検出点を予め設定しておくようにしてもよい。
また、助走区間が短い場合に対応するためには、図5に
おいて、予め照野フィールド3から計測領域15F,1
5Rまでの間隔をLpre,ma x より短く設定しておいても
よい。
In the case of FIG. 6, the shot area SA1
Since the size of .about.SAN is almost the same size as the maximum exposure field, and the scanning speed of the wafer stage 9 is also the maximum scanning speed, when the illuminated field 3 is scanned in the + Y direction in FIG. Measurement area 1 at starting point
It has been performed to measure the focus position in all of the detection points P 11 to P 53 in the 5F. However, when the size of the shot area is smaller than the maximum exposure field, or when the scanning speed of the wafer stage 9 is lower than the maximum scanning speed and the length of the approaching section may be shorter, the main control is accordingly performed. The position of the approach start point may be changed by a command from the system 7 and the arrangement of the detection points for detecting the focus position may be changed in advance. Alternatively, a desired detection point may be set in advance by an operator of the projection exposure apparatus based on design data of, for example, a semiconductor device to be exposed.
In order to cope with the case where the approaching section is short, in FIG.
An interval of up to 5R L pre, it may be set shorter than the ma x.

【0043】次に、本発明の実施の形態の他の例につ
き、図1、図9及び図10を参照して説明する。本例で
も基本的に図1と同じ構成のステップ・アンド・スキャ
ン方式の投影露光装置を使用するが、本例の投影露光装
置は、第1及び第2の広域検出型の多点AFセンサ14
F,14Rの他に、更に図1中に2点鎖線で示すよう
に、多点AFセンサ14F,14Rの間に配置された第
3の多点AFセンサ20を備えている。
Next, another example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 9 and 10. FIG. In this example, a step-and-scan type projection exposure apparatus basically having the same configuration as that shown in FIG. 1 is used. However, the projection exposure apparatus of this example comprises a first and a second wide-area detection type multi-point AF sensor 14.
In addition to the F and R, a third multi-point AF sensor 20 is provided between the multi-point AF sensors 14F and 14R as shown by a two-dot chain line in FIG.

【0044】図9は、本例の3個の多点AFセンサ14
F,14R,20によるフォーカス位置の検出点の分布
を示し、この図9において、照野フィールド3の+Y方
向及び−Y方向にそれぞれ長さLpre,max の区間16
F,16Rを隔てて広域検出型の多点AFセンサ14
F,14Rの計測領域15F,15Rが設定されてい
る。また、図1の中央の多点AFセンサ20からのスリ
ット像が、照野フィールド3内の5個の検出点21A〜
21E、区間16F内のX方向に配列された3個の検出
点22FA〜22FC、及び区間16R内のX方向に配
列された3個の検出点22RA〜22RCにそれぞれ斜
めに投影されている。そして、これらの検出点21A〜
21E,22FA〜22FC,22RA〜22RCから
の反射光が多点AFセンサ20によって受光されて、こ
れらの検出点におけるフォーカス位置に対応するフォー
カス信号が図1の主制御系7に供給される。
FIG. 9 shows three multipoint AF sensors 14 of this embodiment.
9 shows the distribution of the focus position detection points by F, 14R, and 20. In FIG. 9, in the + Y direction and the −Y direction of the illumination field 3 , a section 16 of length L pre, max is shown.
Wide-area detection type multi-point AF sensor 14 across F, 16R
Measurement areas 15F and 15R of F and 14R are set. Further, the slit images from the multi-point AF sensor 20 at the center in FIG.
21E, three detection points 22FA to 22FC arranged in the X direction in the section 16F, and three detection points 22RA to 22RC arranged in the X direction in the section 16R are projected obliquely. And these detection points 21A ~
Reflected light from 21E, 22FA to 22FC, and 22RA to 22RC is received by multi-point AF sensor 20, and a focus signal corresponding to a focus position at these detection points is supplied to main control system 7 in FIG.

【0045】この場合、区間16F,16Rは照野フィ
ールド3が助走開始点にある際には助走区間となるが、
助走及び同期走査中にはフォーカス位置の先読み領域、
又はプリフォーカス領域となる。そして、照野フィール
ド3内の検出点21A〜21Eのフォーカス位置は常時
検出されるのに対して、照野フィールド3を+Y方向に
相対走査する際には、+Y方向側の区間16F内の検出
点22FA〜22FCにおけるフォーカス位置が連続的
に検出され、照野フィールド3を−Y方向に相対走査す
る際には、−Y方向側の区間16R内の検出点22RA
〜22RCにおけるフォーカス位置が連続的に検出され
る。
In this case, the sections 16F and 16R are the approach sections when the Teruno field 3 is at the approach start point,
Pre-reading area of focus position during approach run and synchronous scan,
Or it becomes a prefocus area. While the focus positions of the detection points 21A to 21E in the illumination field 3 are always detected, when the illumination field 3 is relatively scanned in the + Y direction, the detection in the section 16F on the + Y direction side is performed. When the focus positions at the points 22FA to 22FC are continuously detected, and the illumination field 3 is relatively scanned in the −Y direction, the detection point 22RA in the section 16R on the −Y direction side.
Focus positions at 22RC are continuously detected.

【0046】次に、本例の走査露光動作の一例につき説
明する。図9において、露光対象のショット領域に対し
て照野フィールド3を+Y方向に相対走査して露光を行
う場合には、助走開始点で事前に計測領域15F内の検
出点P11〜P53におけるフォーカス位置、即ちその露光
対象のショット領域のフォーカス位置の分布を計測し、
図6で説明した方法と同様に予めウエハのY座標に応じ
て、照野フィールド3内のウエハの表面を像面に合わせ
込むための図1のZチルトステージ10の制御量を決定
しておく。その後、ウエハの助走を開始した後、照野フ
ィールド3内の検出点21A〜21E、及び区間16F
内の検出点22FA〜22FCのフォーカス位置を連続
的に計測し、区間16F(ここでは先読み領域)内の検
出点22FA〜22FCが露光対象のショット領域に差
し掛かってからは、検出点22FA〜22FCのフォー
カス位置の情報をフィードバックすることによって、予
め定めてあるZチルトステージ10の制御量に微小修正
を加える。更に、照野フィールド3が露光対象のショッ
ト領域に入ってからは、検出点21A〜21Eのフォー
カス位置の情報もフィードバックすることによって、そ
のZチルトステージ10の制御量を微小修正しながら、
走査露光を行う。この際のフィードバックゲインは、Z
チルトステージ10の応答性を考慮して最適化を図れば
よい。
Next, an example of the scanning exposure operation of this embodiment will be described. In FIG. 9, when performing exposure by relatively scanning the illumination field 3 in the + Y direction with respect to the shot area to be exposed, the detection points P 11 to P 53 in the measurement area 15F are determined in advance at the approach start point. Measure the focus position, that is, the distribution of the focus position of the shot area to be exposed,
Similarly to the method described with reference to FIG. 6, the control amount of the Z tilt stage 10 in FIG. 1 for adjusting the surface of the wafer in the illumination field 3 to the image plane is determined in advance according to the Y coordinate of the wafer. . Then, after starting the approach of the wafer, the detection points 21A to 21E in the illumination field 3 and the section 16F
The focus positions of the detection points 22FA to 22FC are continuously measured, and after the detection points 22FA to 22FC in the section 16F (here, the pre-read area) approach the shot area to be exposed, the detection points 22FA to 22FC By feeding back the information of the focus position, a minute correction is added to the predetermined control amount of the Z tilt stage 10. Further, after the illumination field 3 enters the shot area to be exposed, information on the focus positions of the detection points 21A to 21E is also fed back, so that the control amount of the Z tilt stage 10 is finely corrected.
A scanning exposure is performed. The feedback gain at this time is Z
Optimization may be performed in consideration of the responsiveness of the tilt stage 10.

【0047】この場合、図9より明らかなように、助走
開始点で検出されるフォーカス位置の検出点P11〜PR
53は、露光対象のショット領域内にほぼ均一に分布して
いるが、各検出点の間にはフォーカス位置が計測されな
い領域がある。これに対して、照野フィールド3内、及
び区間(先読み領域)16F内の検出点は走査露光によ
ってそのショット領域の表面をY方向に連続的に移動す
るため、Y方向には隙間なくフォーカス位置が計測され
ることになる。従って、照野フィールド3内、及び先読
み領域内の検出点のフォーカス位置をフィードバックす
ることによって、そのショット領域の表面の微小な凹凸
(うねり)等にも対応できるようになって、より高精度
に合焦を行うことができる。
In this case, as is apparent from FIG. 9, detection points P 11 to PR of the focus position detected at the approach start point.
Numerals 53 are distributed almost uniformly in the shot area to be exposed, but there is an area where the focus position is not measured between the detection points. On the other hand, since the detection points in the illumination field 3 and in the section (pre-reading area) 16F continuously move the surface of the shot area in the Y direction by the scanning exposure, the focus position is maintained without any gap in the Y direction. Will be measured. Therefore, by feeding back the focus positions of the detection points in the illuminated field 3 and in the pre-reading area, it is possible to cope with minute irregularities (undulations) on the surface of the shot area, and to achieve higher accuracy. Focusing can be performed.

【0048】一方、図9において、露光対象のショット
領域に対して照野フィールド3を−Y方向に相対走査し
て露光を行う場合には、助走開始点で事前に計測領域1
5R内の検出点P11〜P53におけるフォーカス位置を計
測し、この計測結果より予め図1のZチルトステージ1
0の制御量を決定しておく。その後、ウエハの助走を開
始した後、照野フィールド3内の検出点21A〜21
E、及び区間16R内の検出点22RA〜22RCのフ
ォーカス位置を連続的に計測し、走査露光中にはこれら
のフォーカス位置の情報をフィードバックしてZチルト
ステージ10の制御量を微小修正することによって、合
焦精度が向上する。
On the other hand, in FIG. 9, when exposure is performed by relatively scanning the illuminated field 3 in the -Y direction with respect to the shot area to be exposed, the measurement area 1 is set in advance at the approach start point.
The focus position is measured at the detection point P 11 to P 53 in the 5R, Z tilt stage 1 pre 1 from the measurement result
A control amount of 0 is determined in advance. Then, after starting the approach of the wafer, the detection points 21A to 21A in the Teruno field 3 are detected.
E, and the focus positions of the detection points 22RA to 22RC in the section 16R are continuously measured, and the information of these focus positions is fed back during scanning exposure to finely correct the control amount of the Z tilt stage 10. The focusing accuracy is improved.

【0049】次に、本例において、ウエハのエッジ近傍
の欠けたショット領域に走査露光を行う場合の動作の一
例につき図10を参照して説明する。図10は、露光対
象の所定のウエハWのエッジ近傍の拡大平面図を示し、
この図10において、ウエハWのエッジ近傍にX方向、
Y方向に所定ピッチでショット領域SB6〜SB9が配
置され、その内のショット領域SB7はエッジによって
一部が欠けている。なお、通常ウエハのエッジ近傍は凹
凸変化が著しいので、投影露光装置の制御上は幾何学的
なエッジ23ではなく、それよりも少し(通常3mmく
らい)内側に入った仮想的なエッジ23Aを想定してい
ることが多いので、本例でもエッジ23A内のショット
領域を有効な領域と見なすことにする。また、これらの
ショット領域SB6〜SB9は、同一の回路パターンが
Y方向に3行、且つX方向に2列形成される6個取りの
ショット領域であるとする。即ち、これらのショット領
域のX方向の幅をLX、Y方向の幅をLYとすると、こ
れらのショット領域内には欠けが無い状態で、それぞれ
X方向の幅がLX/2で、Y方向の幅がLY/3の回路
パターン24が6個形成されることになり、エッジ23
Aによって欠けているショット領域SB7内にも、例え
ば2個の完全な回路パターンが形成できることになる。
Next, in this example, an example of the operation in the case where scanning exposure is performed on a chipped shot area near the edge of a wafer will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows an enlarged plan view near the edge of a predetermined wafer W to be exposed,
In FIG. 10, the X direction is set near the edge of the wafer W.
Shot areas SB6 to SB9 are arranged at a predetermined pitch in the Y direction, and a part of the shot area SB7 in the shot areas SB7 to SB9 is missing. In addition, since the irregularities are remarkably changed near the edge of the wafer, the projection exposure apparatus controls not the geometric edge 23 but a virtual edge 23A slightly inside (usually about 3 mm). In many cases, the shot area within the edge 23A is regarded as an effective area. It is also assumed that these shot areas SB6 to SB9 are six shot areas in which the same circuit pattern is formed in three rows in the Y direction and two columns in the X direction. That is, assuming that the width in the X direction of these shot areas is LX and the width in the Y direction is LY, the widths in the X direction are LX / 2 and the widths in the Y direction are in a state where there is no chip in these shot areas. Six circuit patterns 24 having a width of LY / 3 are formed, and the edge 23
For example, two complete circuit patterns can be formed in the shot area SB7 which is missing due to A.

【0050】このようなショット配置において、ウエハ
W上の欠けたショット領域SB7に対して、照野フィー
ルド3を矢印25で示すようにウエハの外側から+Y方
向に相対走査して(実際にはウエハが外側に向けて移動
する)、走査露光を行う場合につき説明する。この場
合、主制御系7は、ウエハの形状やショット配列の情報
から、予めこれから露光するショット領域SB7の有効
な領域の形状を認識することができる。そこで、図10
に示すように、照野フィールド3をショット領域SB7
に対する助走開始点に移動した状態で、第1の広域検出
型の多点AFセンサ14Fによる計測領域15F内の検
出点の内、エッジ23Aの内側で、且つショット領域S
B7内にある8個の検出点P11〜P34のフォーカス位置
のみを利用して、事前に走査露光時のZチルトステージ
10の制御量を決定し、これに基づいて助走、及び走査
露光を行う。
In such a shot arrangement, the illuminated field 3 is relatively scanned from the outside of the wafer in the + Y direction as shown by an arrow 25 with respect to the missing shot area SB7 on the wafer W (actually, Will move outward), and the case of performing scanning exposure will be described. In this case, the main control system 7 can recognize the shape of the effective area of the shot area SB7 to be exposed in advance from the information of the wafer shape and the shot arrangement. Therefore, FIG.
As shown in FIG.
Of the detection points in the measurement area 15F by the first wide-area detection type multi-point AF sensor 14F inside the edge 23A and the shot area S
By using only eight focus position of the detection point P 11 to P 34 in the B7, advance to determine the control amount of the Z tilt stage 10 at the time of scanning exposure, the approach based on this, and the scanning exposure Do.

【0051】この際の助走開始点では、照野フィールド
3の+Y方向側の先読み領域内の検出点22FA〜22
FC、及び照野フィールド3内の検出点21A〜21E
はウエハWのエッジ23Aの外部にある。更に、助走及
び走査露光が開始された後も、走査方向に直交する方向
に配列された検出点(例えば検出点22FA〜22F
C)が全てエッジ23Aの内側の有効な領域内に入るの
は、殆ど走査露光の終了直前であるため、図9の場合と
は異なり、先読み領域内及び照野フィールド3内の検出
点のフォーカス位置のZチルトステージ10の制御量に
対するリアルタイムのフィードバック量を小さくする。
又は、ウエハエッジによる露光対象のショット領域の欠
けの状態によっては、先読み領域内及び照野フィールド
3内の検出点のフォーカス位置のフィードバックは全く
行うことなく、予め定めた制御量によるオープン制御の
みでオートフォーカス及びオートレベリングを行うよう
にする。これによって、欠けたショット領域に対して
も、フォーカス位置の計測のために助走開始点からウエ
ハステージ9を移動することなく、正確に合焦を行うこ
とができる。
At this time, the approach starting points are detected points 22FA to 22FA in the pre-reading area on the + Y direction side of the illuminated field 3.
FC and detection points 21A to 21E in Teruno field 3
Is outside the edge 23A of the wafer W. Further, even after the start-up and the scanning exposure are started, the detection points arranged in the direction orthogonal to the scanning direction (for example, the detection points 22FA to 22F).
Since all of C) enter the effective area inside the edge 23A almost immediately before the end of the scanning exposure, unlike the case of FIG. 9, the focus of the detection point in the pre-read area and the illumination field 3 is different. The amount of real-time feedback with respect to the control amount of the Z tilt stage at the position is reduced.
Alternatively, depending on the state of the lack of the shot area to be exposed due to the wafer edge, the feedback of the focus position of the detection point in the pre-read area and in the illumination field 3 is not performed at all, and only the open control based on the predetermined control amount is performed. Focus and auto leveling are performed. This allows accurate focusing to be performed on the missing shot area without moving the wafer stage 9 from the approach start point for measuring the focus position.

【0052】なお、上述の実施の形態では、広域検出型
の多点AFセンサ14F,14Rによる計測領域15
F,15R内の検出点は、5行×3列の均一な分布で設
定されているが、これらの検出点の個数及び配置はそれ
に限定されることはない。このように、本発明は上述の
実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範
囲で種々の構成を取り得る。
In the above-described embodiment, the measurement area 15 by the wide-area detection type multi-point AF sensors 14F and 14R is used.
The detection points in F and 15R are set with a uniform distribution of 5 rows × 3 columns, but the number and arrangement of these detection points are not limited thereto. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明の走査露光方法によれば、基板の
助走開始位置でこれから露光する領域における投影光学
系の光軸方向の位置(フォーカス位置)の分布が計測さ
れ、この計測結果に基づいて走査露光中の基板の面位置
が設定される。従って、露光対象領域の表面の凹凸変化
が急激である場合でも、スループットを低下させること
なくその領域の表面を像面に正確に合わせ込むことがで
きる利点がある。また、助走中には、基板の面位置を設
定するためのステージ系の制御応答性は問題とならなく
なるため、制御不良による助走動作のリトライ(再試
行)の発生確率が低下して、更にスループットが向上す
る。
According to the scanning exposure method of the present invention, the distribution of the position (focus position) in the optical axis direction of the projection optical system in the region to be exposed at the approaching start position of the substrate is measured, and based on this measurement result. Thus, the surface position of the substrate during the scanning exposure is set. Therefore, there is an advantage that even when the unevenness of the surface of the exposure target area changes rapidly, the surface of the area can be accurately adjusted to the image plane without lowering the throughput. In addition, during the run, the control response of the stage system for setting the surface position of the substrate does not become a problem, so that the probability of occurrence of a retry (retry) of the run operation due to poor control is reduced, and the throughput is further reduced. Is improved.

【0054】また、基板の助走を開始した後に、その基
板表面の投影光学系の光軸方向の位置を再計測し、この
再計測された光軸方向の位置に基づいて、その基板表面
の面位置を設定する際のその基板の制御量を補正する場
合には、露光対象の領域の僅かな凹凸情報も反映される
ため、より高精度に合焦を行うことができる。また、基
板の助走開始位置で、その基板上の複数のショット領域
の内で次に露光されるショット領域表面の複数箇所の投
影光学系の光軸方向の位置を計測する場合には、予め計
測されたフォーカス位置の情報を用いてそのショット領
域のほぼ全面を合焦状態で走査露光できる。
After the start of the approach of the substrate, the position of the surface of the substrate in the direction of the optical axis of the projection optical system is measured again, and based on the re-measured position in the direction of the optical axis, the surface of the surface of the substrate is measured. When correcting the control amount of the substrate at the time of setting the position, slight indentation information of the region to be exposed is also reflected, so that focusing can be performed with higher accuracy. In addition, when measuring the positions in the optical axis direction of the projection optical system at a plurality of shot areas on the surface of the shot area to be exposed next among the plurality of shot areas on the board at the approach start position of the board, By using the information on the focus position thus set, it is possible to scan and expose almost the entire shot area in a focused state.

【0055】また、次に露光されるショット領域の形状
に応じて、その基板の助走開始位置におけるその光軸方
向の位置計測のための検出点の分布を変化させる場合に
は、例えば基板のエッジ近傍の欠けたショット領域に対
して基板の外側から露光領域を相対走査して露光を行う
場合でも、基板内部の検出点のフォーカス位置の情報の
みを使用することによって、正確に合焦を行うことがで
きる。
In order to change the distribution of detection points for position measurement in the optical axis direction at the approach start position of the substrate according to the shape of the shot area to be exposed next, for example, the edge of the substrate Even when performing exposure by relatively scanning the exposure region from the outside of the substrate with respect to the nearby chipped shot region, accurate focusing is performed by using only the information on the focus position of the detection point inside the substrate. Can be.

【0056】また、本発明の走査露光装置によれば、本
発明の走査露光方法が実施でき、計測系の計測領域が、
基板の助走中の加速度と基板の走査露光中の速度とに基
づいて決定される場合には、基板の助走開始点でその計
測領域が正確に露光対象のショット領域上に設定される
利点がある。
Further, according to the scanning exposure apparatus of the present invention, the scanning exposure method of the present invention can be performed, and the measurement area of the measurement system is
When the determination is made based on the acceleration during the running of the substrate and the speed during the scanning exposure of the substrate, there is an advantage that the measurement area is accurately set on the shot area to be exposed at the starting point of the running of the substrate. .

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

【図1】本発明の実施の形態の一例で使用されるステッ
プ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を示す概略構
成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a step-and-scan projection exposure apparatus used in an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図1を+Y方向から見た要部の側面図である。FIG. 2 is a side view of a main part when FIG. 1 is viewed from a + Y direction.

【図3】(a)は図2中の送光スリット板28を示す
図、(b)は図2中の振動スリット板31を示す図であ
る。
3A is a diagram showing a light transmitting slit plate 28 in FIG. 2, and FIG. 3B is a diagram showing a vibration slit plate 31 in FIG.

【図4】図2中の光電検出器33及び信号処理系34を
示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a photoelectric detector 33 and a signal processing system 34 in FIG.

【図5】その実施の形態の一例におけるフォーカス位置
の検出点の分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating distribution of detection points of a focus position according to an example of the embodiment;

【図6】その実施の形態の一例の走査露光動作の説明に
供するウエハの平面図である。
FIG. 6 is a plan view of a wafer for explaining a scanning exposure operation according to an example of the embodiment;

【図7】図6の1つのショット領域で計測されるフォー
カス位置の分布の一例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a distribution of focus positions measured in one shot area in FIG. 6;

【図8】(a)は、図7のフォーカス位置の分布からウ
エハのY座標に対応して得られるフォーカス位置の制御
量の変化を示す図、(b)は図8(a)のフォーカス位
置を示す折れ線を曲線近似した図である。
8A is a diagram showing a change in a control amount of a focus position obtained corresponding to a Y coordinate of a wafer from the distribution of the focus position in FIG. 7, and FIG. 8B is a diagram showing a focus position in FIG. FIG. 4 is a diagram obtained by approximating a broken line indicating a curve.

【図9】本発明の実施の形態の他の例におけるフォーカ
ス位置の検出点の分布を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a distribution of detection points of a focus position in another example of the embodiment of the present invention.

【図10】その実施の形態の他の例でウエハのエッジ近
傍のショット領域に走査露光を行う場合の説明図であ
る。
FIG. 10 is an explanatory diagram in a case where scanning exposure is performed on a shot area near the edge of a wafer in another example of the embodiment.

【図11】従来の走査露光動作の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of a conventional scanning exposure operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル PL 投影光学系 W ウエハ 3 照野フィールド 4 レチクルステージ 7 主制御系 9 ウエハステージ 14F,14R 広域検出型の多点AFセンサ 15F,15R 計測領域 P11〜P53,Q11〜Q53 フォーカス位置の検出点 SA1〜SAN ショット領域 20 多点AFセンサ 21A〜21E フォーカス位置の検出点 22FA〜22FC,22RA〜22RC フォーカス
位置の検出点
R reticle PL projection optical system W wafer 3 illumination field field 4 reticle stage 7 main control system 9 wafer stage 14F, 14R wide detection type multipoint AF sensor 15F, 15R measurement region P 11 ~P 53, Q 11 ~Q 53 Focus Position detection points SA1 to SAN Shot area 20 Multipoint AF sensor 21A to 21E Focus position detection points 22FA to 22FC, 22RA to 22RC Focus position detection points

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクと基板とを同期して移動すること
によって、前記マスクのパターンの像を投影光学系を介
して前記基板上に露光する走査露光方法において、 前記基板の助走開始位置で、これから露光される前記基
板表面の複数箇所の前記投影光学系の光軸方向の位置を
計測し、 前記基板への走査露光中に、前記計測された光軸方向の
位置に基づいて、前記基板表面の面位置を設定すること
を特徴とする走査露光方法。
1. A scanning exposure method for exposing an image of a pattern of the mask on the substrate via a projection optical system by synchronously moving the mask and the substrate, wherein: Measuring the positions of the projection optical system in the optical axis direction at a plurality of locations on the substrate surface to be exposed from now on, based on the measured positions in the optical axis direction during scanning exposure on the substrate, A scanning exposure method characterized by setting a surface position of the scanning exposure.
【請求項2】 前記基板の助走を開始した後に、前記基
板表面の前記投影光学系の光軸方向の位置を再計測し、 該再計測された光軸方向の位置に基づいて、前記基板表
面の面位置を設定する際の前記基板の制御量を補正する
ことを特徴とする請求項1記載の走査露光方法。
2. After starting the approach of the substrate, the position of the substrate surface in the optical axis direction of the projection optical system is re-measured, and based on the re-measured position in the optical axis direction, the substrate surface is re-measured. 2. The scanning exposure method according to claim 1, wherein the control amount of the substrate when setting the surface position is corrected.
【請求項3】 前記基板の助走開始位置で、前記基板上
の複数のショット領域の内で次に露光されるショット領
域表面の複数箇所の前記投影光学系の光軸方向の位置を
計測することを特徴とする請求項1、又は2記載の走査
露光方法。
And measuring, in the approach start position of the substrate, a plurality of positions on a surface of a shot area to be exposed next among a plurality of shot areas on the substrate in an optical axis direction of the projection optical system. The scanning exposure method according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 前記次に露光されるショット領域の形状
に応じて、前記基板の助走開始位置における前記光軸方
向の位置計測のための検出点の分布を変化させることを
特徴とする請求項3記載の走査露光方法。
4. The distribution of detection points for position measurement in the direction of the optical axis at the start position of the approach of the substrate in accordance with the shape of the shot area to be exposed next. 4. The scanning exposure method according to 3.
【請求項5】 マスクと基板とを同期して移動すること
により、前記マスクのパターンの像を投影光学系を介し
て前記基板上の各ショット領域に露光する走査露光装置
において、 前記基板上のショット領域の内で次に露光されるショッ
ト領域表面の複数箇所の前記投影光学系の光軸方向の位
置を、前記基板の助走開始位置で計測する計測系と、 前記感光基板を載置して前記基板表面の面位置を設定す
るステージと、 前記基板の走査露光中に前記計測系で計測された光軸方
向の位置に基づいて前記ステージを制御する制御系と、
を有することを特徴とする走査露光装置。
5. A scanning exposure apparatus for exposing an image of a pattern of the mask to each shot area on the substrate via a projection optical system by synchronously moving the mask and the substrate. A measurement system that measures the position of the projection optical system in the optical axis direction at a plurality of locations on the surface of the shot area to be exposed next in the shot area at a start-up position of the substrate, and mounting the photosensitive substrate A stage for setting a surface position of the substrate surface, a control system for controlling the stage based on a position in the optical axis direction measured by the measurement system during scanning exposure of the substrate,
A scanning exposure apparatus comprising:
【請求項6】 前記計測系の計測領域は、前記基板の助
走中の加速度と前記基板の走査露光中の速度とに基づい
て決定されることを特徴とする請求項5記載の走査露光
装置。
6. The scanning exposure apparatus according to claim 5, wherein the measurement area of the measurement system is determined based on acceleration during the approach of the substrate and speed during scanning exposure of the substrate.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100776496B1 (en) 2006-12-04 2007-11-16 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for wafer leveling
JP2011035333A (en) * 2009-08-05 2011-02-17 Renesas Electronics Corp Scanning exposure device, scanning exposure method, method of manufacturing semiconductor device, and program

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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