JPH11317355A - Scanning aligner and manufacture of device using the same, scanning exposing method and manufacture of device based on the same - Google Patents

Scanning aligner and manufacture of device using the same, scanning exposing method and manufacture of device based on the same

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JPH11317355A
JPH11317355A JP11039416A JP3941699A JPH11317355A JP H11317355 A JPH11317355 A JP H11317355A JP 11039416 A JP11039416 A JP 11039416A JP 3941699 A JP3941699 A JP 3941699A JP H11317355 A JPH11317355 A JP H11317355A
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Japan
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substrate
optical system
projection optical
mask
exposure
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JP11039416A
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Takechika Nishi
健爾 西
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    • 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

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  • 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 allow a progressive focusing exposing method to be easily applied to a step and scan system by controlling the inclination of a substrate based on detected substrate leveling information while moving a mask stage and a substrate stage relative to each other in a scanning direction during scanning exposure. SOLUTION: A reticle stage 14 and an XY stage 18 are moved relative to each other while controlling the relative positional relationship between a reticle pattern and a wafer pattern within a prescribed error with a main control section 100 during scanning exposure. Further, to effect a progressive focusing exposing method in addition to such an operation, a Z stage 17 is inclined by controlling a levelling control system and a Z stage controlling system, so that the best image-forming surface of a projecting optical system PL and a transfer region on a wafer W are relatively inclined, and the central portion within the transfer region is located on the best image-forming surface of the system PL. Under this condition, a scanning exposing operation is performed while changing the focusing state of a pattern image of a reticle R in accordance with the position of a one-dimensional scanning direction within an irradiation region.

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、半導体素子、液晶
表示素子等の製造過程中のリソグラフィー工程で使用さ
れる投影露光装置を用いた走査露光方法に関するもので
ある。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a scanning exposure method using a projection exposure apparatus used in a lithography step in the process of manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display device and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の投影露光装置には大別し
て2つの方式があり、1つはマスク(レチクル)のパタ
ーン全体を内包し得る露光フィールドを持った投影光学
系を介してウェハやプレート等の感光基板をステップア
ンドリピート方式で露光する方法であり、もう1つはマ
スクと感光基板とを投影光学系を挟んで対向させて円弧
状スリット照明光のマスク照明の下で相対走査して露光
するスキャン方法である。
2. Description of the Related Art Heretofore, there are roughly two types of projection exposure apparatuses of this type. One is a wafer exposure system which has a light exposure field capable of enclosing the entire pattern of a mask (reticle). The other is a method of exposing a photosensitive substrate such as a plate by a step-and-repeat method, and the other is a method in which a mask and a photosensitive substrate are opposed to each other with a projection optical system interposed therebetween and are relatively scanned under mask illumination of arc-shaped slit illumination light. This is a scanning method for performing exposure.

【0003】前者のステップアンドリピート露光方式を
採用したステッパーは、最近のリソグラフィー工程で主
流をなす装置であり、後者のスキャン露光方式を採用し
たアライナーに比べて、解像力、重ね合わせ精度、スル
ープット等が何れも高くなってきており、今後も暫くは
ステッパーが主流であるものと考えられている。このス
テップアンドリピート露光方式では、投影光学系の見か
け上の焦点深度を大きくするため、1つの露光領域の露
光中に感光基板と投影光学系を投影光学系の光軸方向に
相対移動させる露光方法(累進焦点露光方法と呼ぶこと
にする)を併用することも提案されている。この累進焦
点露光方法における光軸方向の移動量は投影光学系の本
来の焦点深度や感光基板上の微小な凹凸を考慮したもの
であり、移動中には感光基板上の凹凸の少なくとも上部
と下部とに投影光学系の最良結像面がくるようになって
いる。
A stepper adopting the former step-and-repeat exposure method is a mainstream apparatus in recent lithography processes, and has a higher resolution, overlay accuracy, throughput, etc. than an aligner employing the latter scan exposure method. Both are getting higher, and steppers are considered to be the mainstream for some time to come. In this step-and-repeat exposure method, in order to increase the apparent depth of focus of the projection optical system, an exposure method in which the photosensitive substrate and the projection optical system are relatively moved in the optical axis direction of the projection optical system during exposure of one exposure area. It has also been proposed to use a progressive focus exposure method together. The amount of movement in the optical axis direction in this progressive focus exposure method takes into account the original depth of focus of the projection optical system and minute irregularities on the photosensitive substrate. The best imaging plane of the projection optical system comes to come.

【0004】ところで、最近スキャン露光方式において
も高解像力を達成する新たな方式がSPIE Vol.1088
Optical/Laser Microlithography II(1989)の第42
4頁〜433頁においてステップアンドスキャン方式と
して提案された。ステップアンドスキャン方式とは、マ
スク(レチクル)を1次元に走査しつつ、ウェハをそれ
と同期した速度で1次元に走査するスキャン方式と、走
査露光方向と直交する方向にウェハをステップ移動させ
る方式とを混用したものである。
Recently, a new system which achieves a high resolution even in a scan exposure system is disclosed in SPIE Vol.
Optical / Laser Microlithography II (1989) 42nd
It was proposed as a step-and-scan method on pages 4 to 433. The step-and-scan method is a method in which a mask (reticle) is one-dimensionally scanned while a wafer is one-dimensionally scanned at a speed synchronized with the mask, and a method in which the wafer is step-moved in a direction orthogonal to a scanning exposure direction. Are mixed.

【0005】図11は、ステップアンドスキャン方式の
概念を説明する図であるが、ここではウェハW上のX方
向のショット領域(1チップ、又はマルチチップ)の並
びを円弧状スリット照明光RILで走査露光し、Y方向
についてはウェハWをステッピングする。同図中、破線
で示した矢印がステップアンドスキャン(以下、S&S
とする)の露光順路を表し、ショット領域SA1,SA
2,…,SA6の順にS&S露光を行い、次にウェハW
の中央にY方向に並んだショット領域SA7,SA8,
…,SA12の順に同様のS&S露光を行う。
FIG. 11 is a view for explaining the concept of the step-and-scan method. Here, the arrangement of shot areas (one chip or multi-chip) in the X direction on the wafer W is determined by the arc-shaped slit illumination light RIL. Scanning exposure is performed, and the wafer W is stepped in the Y direction. In the figure, the arrow indicated by the broken line is a step-and-scan (hereinafter referred to as S & S).
), And the shot areas SA1, SA
S & S exposure is performed in the order of 2,..., SA6.
Shot areas SA7, SA8,
, And the same S & S exposure is performed in the order of SA12.

【0006】上記文献に開示されたS&S方式のアライ
ナーでは、円弧状スリット照明光RILで照明されたレ
チクルパターンの像が1/4倍の縮小投影光学系を介し
てウェハW上に結像されるため、レチクルステージのX
方向の走査速度はウェハステージのX方向の走査速度の
4倍に精密に制御される。また、円弧状スリット照明光
RILを使うのは、投影光学系として屈折素子と反射素
子とを組み合わせた縮小系を用い、光軸から一定距離だ
け離れた像高点の狭い範囲(輪帯状)で各種収差がほぼ
零になるという利点を得るためである。そのような反射
縮小投影系の一例は、例えばUSP.4,747,678に開示され
ている。
In the S & S type aligner disclosed in the above document, an image of the reticle pattern illuminated by the arc-shaped slit illumination light RIL is formed on the wafer W via a 投影 -fold reduction projection optical system. Therefore, X of the reticle stage
The scanning speed in the direction is precisely controlled to be four times the scanning speed in the X direction of the wafer stage. Further, the arc-shaped slit illumination light RIL is used in a narrow range of an image height point at a certain distance from the optical axis (a ring shape) using a reduction system combining a refraction element and a reflection element as a projection optical system. This is to obtain an advantage that various aberrations become almost zero. An example of such a reflection reduction projection system is disclosed in, for example, US Pat. No. 4,747,678.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記文献
に開示のステップアンドスキャン装置にステップアンド
リピート方式と同様の累進焦点露光方法を適用すること
は不可能である。つまりステップアンドリピート方式の
場合は、レチクルと照明光束/ウェハと露光光束とが投
影光学系の光軸に垂直な方向(ウェハの面内方向)に相
対移動しない構成となっているため、露光中にウェハと
投影光学系とを光軸方向(Z方向)に相対移動させるこ
とで転写領域内を複数の焦点位置で多重露光することが
できる。
However, it is impossible to apply the progressive focus exposure method similar to the step-and-repeat method to the step-and-scan apparatus disclosed in the above document. That is, in the case of the step-and-repeat method, the reticle, the illumination light beam / the wafer, and the exposure light beam do not relatively move in a direction perpendicular to the optical axis of the projection optical system (in-plane direction of the wafer). By relatively moving the wafer and the projection optical system in the optical axis direction (Z direction), multiple exposures can be performed in the transfer area at a plurality of focal positions.

【0008】それに対して上記のステップアンドスキャ
ン装置の場合は、レチクルと照明光束/ウェハと露光光
束とが投影光学系の光軸に垂直な方向(X又はY方向)
に相対移動する構成となっているため、露光中にウェハ
と投影光学系とを単純に光軸方向に相対移動させると転
写領域内の位置によって合焦する部分と合焦しない部分
とが混在することになる。従ってステップアンドリピー
ト方式と同様の累進焦点露光方法を単純に適用しただけ
では、焦点深度拡大の効果が期待できないばかりでな
く、かえって像の解像度が低下する。
On the other hand, in the case of the above-described step-and-scan apparatus, the reticle, the illumination light beam / the wafer, and the exposure light beam are in a direction (X or Y direction) perpendicular to the optical axis of the projection optical system.
When the wafer and the projection optical system are simply moved relative to each other in the optical axis direction during the exposure, a portion to be focused and a portion to be out of focus are mixed depending on the position in the transfer area. Will be. Therefore, simply applying the progressive focus exposure method similar to the step-and-repeat method not only cannot expect the effect of increasing the depth of focus but also lowers the resolution of the image.

【0009】そこで本発明は、従来の累進焦点露光方法
が容易に適用し得るステップアンドスキャン方式等の走
査露光方法を提供することを第1の目的とし、さらに累
進焦点露光方法を適用した走査露光の場合は従来よりも
スループットを向上させ得る走査露光方法を提供するこ
とを第2の目的とする。
It is a first object of the present invention to provide a scanning exposure method such as a step-and-scan method to which a conventional progressive focus exposure method can be easily applied. In the case of (2), a second object is to provide a scanning exposure method capable of improving the throughput as compared with the conventional case.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本願の第1発明(請求項1)は、マスク(レチクル)
R上の回路パターンIRの一部を投影光学系PLを介し
て感応性の基板(ウェハ)W上に投影しつつ、レチクル
RとウェハWとを投影光学系PLの投影倍率(1/5或
いは1/4)に応じた速度比で相対的に1次元走査させ
ることでレチクルRの回路パターンIRの全体像をウェ
ハW上に走査露光する方法に適用される。
According to a first aspect of the present invention (claim 1) for achieving the above object, there is provided a mask (reticle).
While projecting a part of the circuit pattern IR on R through the projection optical system PL onto the sensitive substrate (wafer) W, the reticle R and the wafer W are projected by the projection magnification (1/5 or The method is applied to a method of scanning and exposing the entire image of the circuit pattern IR of the reticle R on the wafer W by relatively one-dimensional scanning at a speed ratio according to (1/4).

【0011】そして本願の第1発明では、ウェハW上に
投影される回路パターンIRの一部の像が投影光学系P
Lの円形投影視野IF内のほぼ中央で1次元走査の方向
(X方向)と交差した方向(Y方向)に直線状に延びた
スリット領域内に制限されるように、レチクルRを露光
用のスリット状照明光ILによって照射するようにし、
そしてレチクルRとウェハWとの相対的な1次元走査の
間は投影光学系PLによるスリット領域内の結像面(B
F)とウェハWの被露光部分の表面とが投影光学系PL
の焦点深度内でほぼ合致し続けるように、投影光学系P
Lによる結像面とウェハWとの相対的な傾き(レベリン
グ)と間隔(フォーカス)を制御するように構成した。
In the first aspect of the present invention, a part of the image of the circuit pattern IR projected on the wafer W is formed by the projection optical system P.
The reticle R is exposed for exposure so that it is limited to a slit area linearly extending in a direction (Y direction) intersecting with the one-dimensional scanning direction (X direction) substantially at the center of the L circular projection field IF. Irradiate with slit-shaped illumination light IL,
During the relative one-dimensional scanning between the reticle R and the wafer W, the image forming plane (B
F) and the surface of the portion to be exposed of the wafer W correspond to the projection optical system PL.
The projection optical system P
The relative inclination (leveling) and distance (focus) between the image plane and the wafer W by L are configured to be controlled.

【0012】また本願の第2発明(請求項10)は、マ
スク(レチクルR)上の回路パターンIRの一部を投影
光学系PLを介して感応性の基板(ウェハ)W上に投影
しつつ、レチクルRとウェハWとを投影光学系PLの投
影倍率(1/5或いは1/4)に応じた速度比で相対的
に1次元走査させることでレチクルRの回路パターンI
Rの全体像をウェハW上に走査露光する方法に適用され
る。
Further, the second invention (claim 10) of the present application is to project a part of a circuit pattern IR on a mask (reticle R) onto a sensitive substrate (wafer) W via a projection optical system PL. Reticle R and wafer W are relatively one-dimensionally scanned at a speed ratio according to the projection magnification (1/5 or 1/4) of projection optical system PL, so that circuit pattern I of reticle R
This is applied to a method of scanning and exposing the entire image of R on the wafer W.

【0013】そして本願の第2発明では、ウェハW上に
投影される回路パターンIRの一部の像が投影光学系P
Lの円形投影視野IF内で1次元走査の方向(X方向)
と交差した方向(Y方向)に平行に延びた複数のスリッ
ト状領域内に制限されるように、1次元走査方向(X)
に所定の間隔で並んだ複数のスリット状照明光束(I
L)をレチクルRに向けて照射するようにし、そしてレ
チクルRとウェハWとの相対的な1次元走査の間は投影
光学系PLによるスリット状領域内の結像面(BF)と
ウェハW上の被露光部分の表面とが投影光学系PLの焦
点深度内でほぼ合致し続けるように、投影光学系PLに
よる結像面(BF)とウェハWとの相対的な傾き(レベ
リング)と間隔(フォーカス)を制御するように構成し
た。
In the second invention of the present application, a part of the image of the circuit pattern IR projected on the wafer W is formed by the projection optical system P.
One-dimensional scanning direction (X direction) within L circular projection field of view IF
One-dimensional scanning direction (X) so as to be limited to a plurality of slit-shaped regions extending in parallel to the direction (Y direction)
, A plurality of slit-like illumination light beams (I
L) is directed toward the reticle R, and during the relative one-dimensional scanning between the reticle R and the wafer W, the image forming plane (BF) in the slit-like area by the projection optical system PL and on the wafer W The relative inclination (leveling) and interval (leveling) between the image plane (BF) of the projection optical system PL and the wafer W so that the surface of the portion to be exposed substantially matches within the depth of focus of the projection optical system PL. Focus).

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明によれば、マスクと基板と
を投影光学系に対して相対移動させて走査露光する際
に、投影光学系により基板上に投影される回路パターン
の一部の像を、投影光学系の円形視野内で1次元走査方
向と交差した方向に延びるとともに、1次元走査方向に
ほぼ一定の幅を有する直線的な1つのスリット領域内、
又は複数の平行なスリット領域内に制限するように構成
したため、投影光学系の最良結像面と基板上の被露光領
域の表面とを必要に応じて相対的に1次元走査方向に関
して傾けて走査露光することが可能となり、見かけ上の
焦点深度を拡大するような累進焦点露光法が容易に実現
できる。
According to the present invention, when a mask and a substrate are moved relative to a projection optical system for scanning exposure, a part of a circuit pattern projected on the substrate by the projection optical system is exposed. The image extends within a circular field of view of the projection optical system in a direction intersecting the one-dimensional scanning direction and has a substantially constant width in the one-dimensional scanning direction within one linear slit region.
Or, since it is configured to be limited to a plurality of parallel slit regions, the best imaging surface of the projection optical system and the surface of the region to be exposed on the substrate are scanned while being inclined relative to the one-dimensional scanning direction as necessary. Exposure becomes possible, and a progressive focus exposure method that enlarges the apparent depth of focus can be easily realized.

【0015】また累進焦点露光法を実施する場合は、投
影光学系の円形視野内で制限されたスリット領域内の像
面と基板上の被露光領域の表面との相対的な傾きが投影
光学系の焦点深度の幅内に維持されるように1次元走査
時の基板の移動に連動してレベリング状態とフォーカス
状態とを制御するだけで、スリット領域の長手方向(非
走査方向)に関してほぼ均一な焦点深度拡大効果が得ら
れることになる。そこで本発明による走査露光方法が適
用される投影露光装置の構成とその動作について以下に
説明する。
When the progressive focus exposure method is performed, the relative inclination between the image plane in the slit area limited in the circular visual field of the projection optical system and the surface of the exposure area on the substrate is determined by the projection optical system. By controlling the leveling state and the focus state in conjunction with the movement of the substrate during one-dimensional scanning so as to be maintained within the range of the depth of focus of the slit area, the slit area is substantially uniform in the longitudinal direction (non-scanning direction). The effect of increasing the depth of focus can be obtained. The configuration and operation of a projection exposure apparatus to which the scanning exposure method according to the present invention is applied will be described below.

【0016】図1は本発明の実施に好適な縮小投影型露
光装置の構成を示し、本装置では屈折素子のみ、或いは
屈折素子と反射素子との組み合わせで構成された1/5
縮小の両側テレセントリックな投影光学系PLを使うも
のとする。水銀ランプ1からの露光用照明光は楕円鏡2
で第2焦点に集光される。この第2焦点には、モータ4
によって照明光の遮断と透過とを切り替えるロータリー
シャッター3が配置される。シャッター3を通った照明
光束はミラー5で反射され、インプットレンズ6を介し
てフライアイレンズ系7に入射する。
FIG. 1 shows a configuration of a reduction projection type exposure apparatus suitable for carrying out the present invention. In this apparatus, a 1/5 element composed of only a refraction element or a combination of a refraction element and a reflection element is used.
It is assumed that a projection optical system PL that is telecentric on both sides of reduction is used. The illumination light for exposure from the mercury lamp 1 is an elliptical mirror 2
At the second focal point. In this second focus, the motor 4
A rotary shutter 3 that switches between blocking and transmission of the illumination light is disposed. The illumination light beam passing through the shutter 3 is reflected by the mirror 5 and enters the fly-eye lens system 7 via the input lens 6.

【0017】フライアイレンズ系7の射出側には、多数
の2次光源像が形成され、各2次光源像からの照明光は
ビームスプリッタ8を介してレンズ系(コンデンサーレ
ンズ)9に入射する。レンズ系9の後側焦点面には、レ
チクルブラインド機構10の可動ブレードBL1,BL
2,BL3,BL4が図2のように配置されている。4
枚のブレードBL1,BL2,BL3,BL4は夫々駆
動系50によって独立に移動される。本装置例ではブレ
ードBL1,BL2のエッジによってX方向(走査露光
方向)の開口APの幅が決定され、ブレードBL3,B
L4のエッジによってY方向(ステッピング方向)の開
口APの長さが決定されるものとする。
A large number of secondary light source images are formed on the exit side of the fly-eye lens system 7, and illumination light from each secondary light source image enters a lens system (condenser lens) 9 via a beam splitter 8. . On the rear focal plane of the lens system 9, movable blades BL1 and BL of the reticle blind mechanism 10 are provided.
2, BL3 and BL4 are arranged as shown in FIG. 4
The blades BL1, BL2, BL3, and BL4 are independently moved by the drive system 50, respectively. In the present apparatus example, the width of the opening AP in the X direction (scanning exposure direction) is determined by the edges of the blades BL1 and BL2,
It is assumed that the length of the opening AP in the Y direction (stepping direction) is determined by the edge of L4.

【0018】また、4枚のブレードBL1〜BL4の各
エッジで規定された開口APの形状は投影光学系PLの
円形イメージフィールド(視野)IF内に包含されるよ
うに定められる。
The shape of the opening AP defined by each edge of the four blades BL1 to BL4 is determined so as to be included in the circular image field (field of view) IF of the projection optical system PL.

【0019】さて、ブラインド機構10の位置で照明光
は均一な照度分布となり、ブラインド機構10の開口A
Pを通過した照明光は、レンズ系11,ミラー12、及
びメインコンデンサーレンズ13を介してレチクルRを
照射する。このとき、ブラインド機構10の4枚のブレ
ードBL1〜BL4で規定された開口APの像がレチク
ルR下面のパターン面に結像される。さて、開口APで
規定された照明光を受けたレチクルRは、コラム15上
を少なくともX方向に等速移動可能なレチクルステージ
14に保持される。
At the position of the blind mechanism 10, the illumination light has a uniform illuminance distribution, and the aperture A of the blind mechanism 10
The illumination light having passed through P irradiates the reticle R via the lens system 11, the mirror 12, and the main condenser lens 13. At this time, an image of the opening AP defined by the four blades BL1 to BL4 of the blind mechanism 10 is formed on the pattern surface on the lower surface of the reticle R. The reticle R that has received the illumination light defined by the opening AP is held on a reticle stage 14 that can move on the column 15 at least in the X direction at a constant speed.

【0020】コラム15は、投影光学系PLの鏡筒を固
定する不図示のコラムと一体になっている。レチクルス
テージ14は駆動系51によってX方向の1次元走査移
動、ヨーイング補正のための微小回転移動等を行う。ま
たレチクルステージ14の一端にはレーザ干渉計30か
らの測長ビームを反射する移動鏡31が固定され、レチ
クルRのX方向の位置とヨーイング量がレーザ干渉計3
0によってリアルタイムに計測される。尚、レーザ干渉
計30用の固定鏡(基準鏡)32は投影光学系PLの鏡
筒上端部に固定されている。
The column 15 is integrated with a column (not shown) for fixing the lens barrel of the projection optical system PL. The reticle stage 14 performs a one-dimensional scanning movement in the X direction and a minute rotation movement for yawing correction by a driving system 51. A moving mirror 31 that reflects the measurement beam from the laser interferometer 30 is fixed to one end of the reticle stage 14, and the position of the reticle R in the X direction and the yawing amount are determined by the laser interferometer 3.
It is measured in real time by 0. The fixed mirror (reference mirror) 32 for the laser interferometer 30 is fixed to the upper end of the lens barrel of the projection optical system PL.

【0021】レチクルRに形成されたパターンの像は投
影光学系PLによって1/5に縮小されてウェハW上に
結像される。ウェハWは微小回転可能、且つ任意の角度
に傾斜可能なウェハホルダー16に基準マーク板FMと
ともに保持される。ホルダー16は投影光学系PLの光
軸AX方向(Z方向)に微小移動可能なZステージ17
上に設けられる。そしてZステージ17はX,Y方向に
2次元移動するXYステージ18上に設けられ、このX
Yステージ18は駆動系52で駆動される。
The image of the pattern formed on the reticle R is reduced to 1/5 by the projection optical system PL and formed on the wafer W. The wafer W is held together with the reference mark plate FM by a wafer holder 16 that can be rotated slightly and tilted at an arbitrary angle. The holder 16 is a Z stage 17 that can be slightly moved in the optical axis AX direction (Z direction) of the projection optical system PL.
Provided above. The Z stage 17 is provided on an XY stage 18 that moves two-dimensionally in the X and Y directions.
The Y stage 18 is driven by a drive system 52.

【0022】またXYステージ18の座標位置とヨーイ
ング量とはレーザ干渉計33によって計測され、そのレ
ーザ干渉計33のための固定鏡(基準鏡)34は投影光
学系PLの鏡筒下端部に、移動鏡35はZステージ17
の一端部に夫々固定される。本装置例では投影倍率を1
/5としたので、スキャン露光時のXYステージ18の
X方向の移動速度Vwsは、レチクルステージ14の速
度Vrsの1/5である。
The coordinate position and the yawing amount of the XY stage 18 are measured by a laser interferometer 33. A fixed mirror (reference mirror) 34 for the laser interferometer 33 is provided at the lower end of the lens barrel of the projection optical system PL. The movable mirror 35 is the Z stage 17
Are fixed respectively to one end of the. In this device example, the projection magnification is 1
Therefore, the moving speed Vws of the XY stage 18 in the X direction at the time of scan exposure is 1/5 of the speed Vrs of the reticle stage 14.

【0023】さらに本装置例では、レチクルRと投影光
学系PLとを介してウェハW上のアライメントマーク
(又は基準マークFM)を検出するTTR(スルーザレ
チクル)方式のアライメントシステム40と、レチクル
Rの下方空間から投影光学系PLを介してウェハW上の
アライメントマーク(又は基準マークFM)を検出する
TTL(スルーザレンズ)方式のアライメントシステム
41とを設け、S&S露光の開始前、或いはスキャン露
光中にレチクルRとウェハWとの相対的な位置合わせを
行うようにした。
Further, in this apparatus example, a TTR (through-the-reticle) type alignment system 40 for detecting an alignment mark (or a reference mark FM) on the wafer W via the reticle R and the projection optical system PL, and a reticle R And a TTL (through-the-lens) type alignment system 41 for detecting an alignment mark (or a reference mark FM) on the wafer W from the space below through the projection optical system PL, before starting S & S exposure or scanning exposure The relative positioning between the reticle R and the wafer W is performed during the process.

【0024】また図1中に示した光電センサー42は、
基準マークFMを発光タイプにしたとき、その発光マー
クからの光を投影光学系PL、レチクルR、コンデンサ
ーレンズ13、レンズ系11,9、及びビームスプリッ
タ8を介して受光するもので、XYステージ18の座標
系におけるレチクルRの位置を規定する場合や、各アラ
イメントシステム40,41の検出中心の位置を規定す
る場合に使われる。但し、これらのアライメントシステ
ムは本発明を達成するためにことさら必須の要件ではな
い。
The photoelectric sensor 42 shown in FIG.
When the reference mark FM is of a light emitting type, the light from the light emitting mark is received via the projection optical system PL, reticle R, condenser lens 13, lens systems 11, 9 and beam splitter 8, and the XY stage 18 Is used to define the position of the reticle R in the coordinate system of, or to define the position of the detection center of each alignment system 40, 41. However, these alignment systems are not essential requirements for achieving the present invention.

【0025】ところでブラインド機構10の開口AP
は、走査方向(X方向)と直交するY方向に関して極力
長くすることによって、X方向の走査回数、即ちウェハ
WのY方向のステッピング回数を少なくすることができ
る。但し、レチクルR上のチップパターンのサイズや形
状、配列によっては、開口APのY方向の長さをブレー
ドBL3,BL4の各エッジで変更した方がよいことも
ある。
The opening AP of the blind mechanism 10
By increasing the length in the Y direction orthogonal to the scanning direction (X direction) as much as possible, the number of scans in the X direction, that is, the number of steppings of the wafer W in the Y direction can be reduced. However, depending on the size, shape, and arrangement of the chip patterns on the reticle R, it may be better to change the length of the opening AP in the Y direction at each edge of the blades BL3 and BL4.

【0026】例えばブレードBL3,BL4の対向する
エッジがウェハW上のショット領域を区画するストリー
トライン上に合致するように調整するとよい。このよう
にすれば、ショット領域のY方向のサイズ変化に容易に
対応できる。また1つのショット領域のY方向の寸法が
開口APのY方向の最大寸法以上になる場合は、特開平
2−229423号公報にみられるように、ショット領
域の内部でオーバーラップ露光を行って、露光量のシー
ムレス化を行う必要がある。この場合の方法については
本発明の必須要件ではないので説明は割愛する。
For example, it is preferable to adjust the edges of the blades BL3 and BL4 so that the opposing edges coincide with the street lines defining the shot area on the wafer W. With this configuration, it is possible to easily cope with a change in the size of the shot area in the Y direction. When the dimension of one shot area in the Y direction is equal to or larger than the maximum dimension of the opening AP in the Y direction, as shown in JP-A-2-229423, overlapping exposure is performed inside the shot area. It is necessary to make the exposure amount seamless. Since the method in this case is not an essential requirement of the present invention, the description is omitted.

【0027】ここで、任意の角度に傾斜可能なウェハホ
ルダー16、及びその周辺の構成について図3(a)を
参照して説明する。XYステージ18上のZステージ1
7にはモータ21が設けられ、Zステージ17を光軸A
X方向に駆動する。ウェハホルダー16は、そのほぼ中
心を支持されてZステージ17上に載置される。またウ
ェハホルダー16はその周縁部にレベリング駆動部20
A,20Bが設けられ、ホルダー16上のウェハWを任
意の角度に傾斜可能となっている。
Here, the configuration of the wafer holder 16 which can be tilted to an arbitrary angle and its surroundings will be described with reference to FIG. Z stage 1 on XY stage 18
7, a motor 21 is provided, and the Z stage 17 is
Drive in the X direction. The wafer holder 16 is mounted on the Z stage 17 with its center substantially supported. The wafer holder 16 has a leveling drive unit 20
A, 20B are provided, and the wafer W on the holder 16 can be inclined at an arbitrary angle.

【0028】このウェハWの傾斜角度を制御するため
に、非露光波長の光束BPLを照射する投光部19A
と、光束BPLがウェハ面で反射した光束BRLを受光
する受光部19Bとで構成されたフォーカス及びレベリ
ングセンサが設けられている。このフォーカス及びレベ
リングセンサからの光束BPLの焦点は、ウェハW上に
おいて投影光学系PLの光軸AXが通過する点を含む線
上にほぼ一致している。
In order to control the tilt angle of the wafer W, a light projecting section 19A for irradiating a light beam BPL having a non-exposure wavelength.
And a light receiving unit 19B for receiving the light beam BRL in which the light beam BPL is reflected on the wafer surface is provided with a focus and leveling sensor. The focal point of the light beam BPL from the focus and leveling sensor substantially coincides with the line on the wafer W including the point where the optical axis AX of the projection optical system PL passes.

【0029】レベリング駆動部20A,20Bは、受光
部19Bからのレベリング情報と主制御部100からの
情報とに基づいてウェハホルダー16の傾き量を決定す
るレベリング制御系53からの指令によって駆動され
る。また、受光部19Bからのレベリング情報を常にフ
ィードバックすることによって適正なウェハWの傾斜角
度を維持することもできる。
The leveling drive units 20A and 20B are driven by a command from a leveling control system 53 which determines the amount of inclination of the wafer holder 16 based on the leveling information from the light receiving unit 19B and the information from the main control unit 100. . Further, by always feeding back the leveling information from the light receiving unit 19B, it is possible to maintain an appropriate inclination angle of the wafer W.

【0030】さらに、フォーカス及びレベリングセンサ
からの情報により、ウェハW上の光軸AXと交わる位置
を常に投影光学系の最良結像面に位置させるためのフォ
ーカス情報を得ることもできる。この場合、受光部19
Bで得られた位置情報に基づいたZステージ制御系54
からの指令によってモータ21を駆動することにより、
Zステージ17を光軸AXの方向に駆動する。
Further, from the information from the focus and leveling sensors, it is also possible to obtain focus information for always positioning the position intersecting the optical axis AX on the wafer W on the best image forming plane of the projection optical system. In this case, the light receiving unit 19
Z stage control system 54 based on position information obtained in B
By driving the motor 21 according to a command from the
The Z stage 17 is driven in the direction of the optical axis AX.

【0031】尚、光束BPLは図3(b)に示すように
ブラインドの開口APで規定される矩形の照射領域A
P′に対して例えば45°程度傾斜したスリット状の光
SLIとしてウェハW上に照射される。このことによ
り、ウェハW上に既に形成されたチップ領域CP1〜C
P4内の回路パターンの方向性に影響されることなくウ
ェハWの傾斜を制御することができる。レベリング駆動
部は便宜上2点のみ図示したが、3点で駆動した方がよ
り良いことは言うまでもない。
The light beam BPL has a rectangular irradiation area A defined by a blind opening AP as shown in FIG.
The light is irradiated onto the wafer W as slit-shaped light SLI inclined at, for example, about 45 ° with respect to P ′. As a result, the chip regions CP1 to CP already formed on the wafer W
The inclination of the wafer W can be controlled without being affected by the directionality of the circuit pattern in P4. Although only two points are shown for the sake of convenience, it is needless to say that driving at three points is better.

【0032】次に本装置例の動作を説明するが、そのシ
ーケンスと制御は図1に示すように主制御部100によ
って統括的に管理される。主制御部100の基本的な動
作は、レーザ干渉計30,33からの位置情報、ヨーイ
ング情報の入力、駆動系51,52内のタコジェネレー
タ等からの速度情報の入力等に基づいて、スキャン露光
時にレチクルステージ14とXYステージ18とを所定
の速度比を保ちつつ、レチクルパターンとウェハパター
ンとの相対位置関係を所定のアライメント誤差内に抑え
たまま相対移動させることにある。
Next, the operation of this example of the apparatus will be described. The sequence and control are managed by the main control unit 100 as shown in FIG. The basic operation of the main control unit 100 is based on scan exposure based on input of position information and yaw information from the laser interferometers 30 and 33, input of speed information from a tachogenerator in the drive systems 51 and 52, and the like. Sometimes, the reticle stage 14 and the XY stage 18 are relatively moved while maintaining a predetermined speed ratio and keeping a relative positional relationship between the reticle pattern and the wafer pattern within a predetermined alignment error.

【0033】そして本装置例の主制御部100は、その
動作に加えて累進焦点露光法を実施するために、投影光
学系PLの最良結像面とウェハW上の転写領域とを相対
的に傾け、且つ転写領域内のほぼ中央部が投影光学系P
Lの最良結像面、若しくはその近傍に位置させて照射領
域内の1次元走査方向の位置に応じてレチクルのパター
ン像のフォーカス状態を連続的、若しくは離散的に変化
させたまま走査露光を行うように、レベリング制御系5
3、及びZステージ制御系54を連動制御することを大
きな特徴としている。
The main control unit 100 of the present apparatus example performs the progressive focus exposure method in addition to the operation thereof, so that the best imaging plane of the projection optical system PL and the transfer area on the wafer W are relatively positioned. The projection optical system P is tilted and almost in the center of the transfer area.
The scanning exposure is performed while the focus state of the pattern image of the reticle is continuously or discretely changed according to the position in the one-dimensional scanning direction in the irradiation region by being positioned at or near the best imaging plane of L. As described above, the leveling control system 5
3 and the Z stage control system 54 is interlockingly controlled.

【0034】図4は、本装置例を用いた露光方法を概略
的に示す図である。レチクルR上の回路パターンIR内
の位置1〜9は夫々ウェハW上の位置1〜9に対応して
おり、パターンIRに対してウェハWは相対的に傾斜し
ている。尚、ここでは便宜上ウェハWの直上に回路パタ
ーンIRを表示し、回路パターンIRのウェハW上への
投影倍率は1として示した。また、単一の開口APで規
定された露光光束のうちLR,LC,LLの3光束を示
してある。
FIG. 4 is a view schematically showing an exposure method using the present apparatus example. Positions 1 to 9 in the circuit pattern IR on the reticle R correspond to positions 1 to 9 on the wafer W, respectively, and the wafer W is relatively inclined with respect to the pattern IR. Here, for convenience, the circuit pattern IR is displayed directly above the wafer W, and the projection magnification of the circuit pattern IR onto the wafer W is shown as 1. Also, three light beams LR, LC, and LL among the exposure light beams defined by the single aperture AP are shown.

【0035】これら3光束のうちの光束LR,LLは、
夫々図2に示すブレードBL1,BL2のエッジで規定
されるものであり、スキャン露光方向に関して光軸AX
を中心にほぼ対称に位置する。光束LRとLLとの幅は
開口APのX方向の幅に対応しており、露光光束の走査
方向の照射範囲を表している。この照射範囲内では露光
光束の強度分布はほぼ一様となっている。光束LCは露
光光束の照射範囲のほぼ中心を通る主光線を有し、この
主光線は投影光学系PLの光軸AXと一致しているもの
とする。
The light beams LR and LL of these three light beams are:
The optical axis AX is defined by the edges of the blades BL1 and BL2 shown in FIG.
Are located almost symmetrically with respect to the center. The width of the light beams LR and LL corresponds to the width of the opening AP in the X direction, and represents the irradiation range of the exposure light beam in the scanning direction. Within this irradiation range, the intensity distribution of the exposure light beam is almost uniform. The light beam LC has a principal ray passing substantially through the center of the irradiation range of the exposure light beam, and this principal ray coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL.

【0036】さらに、投影光学系PLの最良結像面は破
線BFで示してある。この走査露光は、XYステージ1
8をX方向に駆動すると同時にZステージ17を光軸A
Xの方向に駆動して、ウェハWの照射領域内のほぼ中心
(露光光束の照射範囲のほぼ中心と一致)が常に投影光
学系PLの最良結像面BFに位置するように制御され
る。
Further, the best image forming plane of the projection optical system PL is indicated by a broken line BF. This scanning exposure is performed on the XY stage 1
8 in the X direction and at the same time, the Z stage 17
Driving in the X direction, control is performed such that the approximate center of the irradiation area of the wafer W (coincident with the approximate center of the irradiation range of the exposure light beam) is always located on the best imaging plane BF of the projection optical system PL.

【0037】尚、このとき走査露光の走査方向に関する
ウェハW上の照射領域(被露光領域)AP′の幅をDa
p、ウェハW上の照射領域AP′と最良結像面BFとの
傾き角をθ1、投影光学系PLの焦点深度の光軸方向の
幅(DOF)をΔZ1として、Dap・sinθ1≧Δ
Z1の関係を満たすように、照射領域の幅Dapと傾き
角θ1との少なくとも一方を調整するようにする。尚、
一般的に理論上の焦点深度幅はΔZ1=λ/NA2
(λ:露光波長,NA:投影光学系の開口数)である。
At this time, the width of the irradiation area (exposure area) AP 'on the wafer W in the scanning direction of the scanning exposure is Da.
p, Dap · sin θ1 ≧ Δ, where θ1 is the inclination angle between the irradiation area AP ′ on the wafer W and the best imaging plane BF, and ΔZ1 is the width (DOF) of the depth of focus of the projection optical system PL in the optical axis direction.
At least one of the irradiation area width Dap and the inclination angle θ1 is adjusted so as to satisfy the relationship of Z1. still,
Generally, the theoretical depth of focus is ΔZ1 = λ / NA2
(Λ: exposure wavelength, NA: numerical aperture of the projection optical system).

【0038】さて、走査露光が開始された直後のウェハ
WとパターンIRとの露光光束に対する位置関係は図4
(a)に示すような状態であり、回路パターンIR内の
位置2に着目すると、この位置2は露光光束の照射範囲
内に入ったところである。しかし、この状態では対応す
るウェハW上の位置2の像は最良結像面BFからずれた
デフォーカス状態であり、投影像の強度分布はピークの
緩やかな状態となっている。
FIG. 4 shows the positional relationship between the wafer W and the pattern IR with respect to the exposure light beam immediately after the start of the scanning exposure.
In the state shown in FIG. 7A, focusing on a position 2 in the circuit pattern IR, the position 2 has just entered the irradiation range of the exposure light beam. However, in this state, the image at position 2 on the corresponding wafer W is in a defocused state deviated from the best imaging plane BF, and the intensity distribution of the projected image has a gentle peak.

【0039】さらに走査露光が進んだ状態が図4(b)
であり、ウェハW上の位置2は最良結像面BFに位置し
ている。この状態では位置2の像はベストフォーカス状
態であり、像の強度分布のピークは鋭くなっている。ウ
ェハWが図4(c)に示す位置まで移動すると、位置2
は図4(a)の状態とは反対の最良結像面BFからずれ
たデフォーカス状態となり、像の強度分布のピークは緩
やかな状態となる。
FIG. 4B shows a state in which the scanning exposure is further advanced.
And the position 2 on the wafer W is located on the best imaging plane BF. In this state, the image at position 2 is in the best focus state, and the peak of the intensity distribution of the image is sharp. When the wafer W moves to the position shown in FIG.
Is a defocus state shifted from the best imaging plane BF opposite to the state of FIG. 4A, and the peak of the intensity distribution of the image is a gentle state.

【0040】以上の走査露光(等速スキャン)によって
ウェハW上の位置2に照射される露光量の光軸AX方向
(Z方向)の分布は図5に示すようになる。つまり位置
2での露光量は、Z方向のDap・sinθ1の範囲
(焦点深度の幅DOF)でほぼ均一となっている。ま
た、その結果位置2に与えられた像の強度分布を図6に
示す。強度分布ER,EC,ELは、夫々光束LR,L
C,LLによって得られる像強度を表すものであり、強
度分布Eは光束LR,LC,LLを含めた露光光束によ
って得られる像強度の積算値を表すものである。
FIG. 5 shows the distribution of the amount of exposure applied to the position 2 on the wafer W in the optical axis AX direction (Z direction) by the above scanning exposure (constant speed scan). That is, the exposure amount at the position 2 is substantially uniform in the range of Dap · sin θ1 in the Z direction (the depth of focus DOF). FIG. 6 shows the intensity distribution of the image given at position 2 as a result. The intensity distributions ER, EC, and EL are luminous fluxes LR, L, respectively.
C, LL represents the image intensity obtained, and the intensity distribution E represents the integrated value of the image intensity obtained by the exposure light beam including the light beams LR, LC, LL.

【0041】この場合、位置2は露光光束の照射範囲内
にある間中、光束を照射されている(光エネルギーを受
けている)ため、積算された強度分布Eはピークの緩や
かな分布となる。よって、ウェハW上のフォトレジスト
を感光(完全に除去)する露光量Eth以上の強度を持
つ幅Wは、図示するように比較的広くなる。この幅Wを
狭くするためには、矩形状の照明光束の強度分布が走査
露光の1次元走査方向に関して少なくとも2ヶ所で極大
となるようにすればよい。
In this case, since the position 2 is irradiated with the light beam (receives light energy) while it is within the irradiation range of the exposure light beam, the integrated intensity distribution E has a gentle peak distribution. . Therefore, the width W having an intensity equal to or more than the exposure amount Eth for exposing (completely removing) the photoresist on the wafer W is relatively wide as shown in the drawing. In order to reduce the width W, the intensity distribution of the rectangular illumination light beam may be maximized at at least two places in the one-dimensional scanning direction of the scanning exposure.

【0042】このため、例えば図7に示すように開口A
Pの中央部を遮光した構造(ダブルスリット状の開口)
のレチクルブラインド機構を用いるようにする。これ
は、ブラインド機構10の4枚のブレードのうちのブレ
ードBL4を、開口APの中央部をX方向に所定の幅で
遮光するようにY方向に伸びた遮光片を有するような形
状としたものである。
For this reason, for example, as shown in FIG.
Structure shielding the central part of P from light (double slit-shaped opening)
Reticle blind mechanism. This is one in which the blade BL4 of the four blades of the blind mechanism 10 is shaped so as to have a light shielding piece extending in the Y direction so as to shield the central portion of the opening AP with a predetermined width in the X direction. It is.

【0043】このようなブラインド機構を用いた場合、
走査露光(等速スキャン)によってウェハW上の位置2
に照射される露光量の光軸AX方向(Z方向)の分布は
図8に示すようになる。つまり位置2での露光量は、Z
方向のDap・sinθ1の範囲(焦点深度の幅DO
F)の両端付近の2ヶ所に同程度の強度を有する状態と
なっている。よって、図4に示す露光光束のうちの光束
LR,LLに相当する部分のみに強度を持たせることが
可能となる。
When such a blind mechanism is used,
Position 2 on wafer W by scanning exposure (constant speed scan)
FIG. 8 shows the distribution of the amount of exposure irradiated on the optical axis AX direction (Z direction). That is, the exposure amount at the position 2 is Z
Range of Dap · sin θ1 in the direction (width DO of DOF)
F) has the same strength at two places near both ends. Therefore, it is possible to give strength only to portions corresponding to the light beams LR and LL of the exposure light beam shown in FIG.

【0044】この光束を用いて前述の走査露光(等速ス
キャン)を行った場合にウェハW上の任意の位置(例え
ば前述の位置2)で得られる像の強度分布は、図9に示
すようになる。強度分布ER′,EL′は夫々、光束L
R,LLで与えられる像の強度分布であり、強度分布
E′は強度分布ER′,EL′を積算したものである。
このとき、強度分布E′は図6に示す強度分布Eよりも
鋭いピークを有しており、ウェハW上のフォトレジスト
を感光(完全に除去)する露光量Eth以上の強度を持
つ幅W′は、図6に示す幅Wよりも狭くすることができ
る。
When the above-mentioned scanning exposure (constant speed scan) is performed using this light beam, the intensity distribution of the image obtained at an arbitrary position (for example, the above-mentioned position 2) on the wafer W is as shown in FIG. become. The intensity distributions ER 'and EL' are
This is the intensity distribution of the image given by R and LL, and the intensity distribution E 'is obtained by integrating the intensity distributions ER' and EL '.
At this time, the intensity distribution E 'has a sharper peak than the intensity distribution E shown in FIG. 6, and has a width W' having an intensity equal to or more than the exposure amount Eth for exposing (completely removing) the photoresist on the wafer W. Can be smaller than the width W shown in FIG.

【0045】さらに、矩形状の照明光束の強度分布が走
査露光の1次元走査方向に関して3ヶ所で極大となるよ
うにしてもよい。そのためには、図7に示すものと同様
に開口部が3つのスリットとなるようなブレードを有す
るレチクルブラインド機構を用いる。この場合、同様に
走査露光によってウェハW上の位置2に照射される露光
量の光軸AX方向の分布は図10に示すようになる。つ
まり位置2での露光量は、最良結像面BF付近とZ方向
のDap・sinθ1の範囲(焦点深度の幅DOF)の
両端付近の2ヶ所との合計3ヶ所で夫々同程度の強度を
有する状態となっている。
Further, the intensity distribution of the rectangular illumination light beam may be maximized at three places in the one-dimensional scanning direction of the scanning exposure. For this purpose, a reticle blind mechanism having a blade whose opening is formed as three slits is used as in the case shown in FIG. In this case, similarly, the distribution of the exposure amount applied to the position 2 on the wafer W by the scanning exposure in the direction of the optical axis AX is as shown in FIG. In other words, the exposure amount at the position 2 has almost the same intensity at a total of three places, that is, the vicinity of the best imaging plane BF and two places near both ends of the range of Dap · sin θ1 in the Z direction (the depth DOF width DOF). It is in a state.

【0046】よって、ウェハWに達する露光光束は図4
に示す光束LR,LC,LLに相当する光束のみとな
る。また光束LR,LLは、投影光学系の光軸AXと同
一の光軸を有する光束LCに対してほぼ対称となるよう
にする。この様な照射範囲内の3ヶ所で強度分布が極大
となる光束で走査露光した場合も、ウェハW上に投影さ
れる像の強度分布は、図6に示す強度分布Eより鋭いピ
ークを有することになる。よって投影される像の幅は図
6に示す幅Wよりも狭くすることができる。
Therefore, the exposure light beam reaching the wafer W is
Only the light beams corresponding to the light beams LR, LC, and LL shown in FIG. The light beams LR and LL are set to be substantially symmetric with respect to the light beam LC having the same optical axis as the optical axis AX of the projection optical system. Even when scanning exposure is performed with a light beam having the maximum intensity distribution at three locations within such an irradiation range, the intensity distribution of the image projected on the wafer W should have a sharper peak than the intensity distribution E shown in FIG. become. Therefore, the width of the projected image can be made smaller than the width W shown in FIG.

【0047】尚、照明光束の光強度がほぼ同じ場合に矩
形状の照明光束の強度分布が走査露光の1次元走査方向
に関して2ヶ所の場合と3ヶ所の場合とを比較すると、
3ヶ所の場合の方がXYステージの移動速度を速くする
ことができ、スループットが高い。即ち、従来のUSP.4,
869,999 等で知られている累進焦点露光方法とは逆の効
果が得られることになる。
Incidentally, when the light intensity of the illumination light beam is almost the same, when the intensity distribution of the rectangular illumination light beam is two places and three places in the one-dimensional scanning direction of the scanning exposure,
In the case of three locations, the moving speed of the XY stage can be increased, and the throughput is higher. That is, conventional USP.4,
An effect opposite to that of the progressive exposure method known at 869,999 or the like can be obtained.

【0048】また上記の例では、ブラインド機構のブレ
ードに遮光片を持たせた例を示したが、その他、光路中
において回路パターンIRとほぼ共役な位置に遮光した
い領域に応じた大きさ及び形状のNDフィルター等の減
光部材を設ける構成としても同様の効果が得られる。
In the above-described example, an example in which the blade of the blind mechanism is provided with a light-shielding piece has been described. The same effect can be obtained by providing a dimming member such as an ND filter.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、感光性の
基板上に投影される回路パターンの一部の像を投影光学
系の円形投影視野内で1次元走査方向と交差した方向に
延びた直線状のスリット領域(矩形領域)内に制限して
走査露光するようにしたので、焦点深度を拡大させる累
進焦点露光方法を実施する場合は、単に投影光学系の結
像面と基板上の被露光領域内の表面とを相対的に1次元
走査の方向に関して所定量だけ傾けるといった極めて簡
単な操作を加えるだけで、基板上の1つのショット領域
内の全体に対してほぼ均一な焦点深度拡大効果を伴って
回路パターンを転写することが可能となる。
As described above, according to the present invention, an image of a part of a circuit pattern projected on a photosensitive substrate is moved in a direction intersecting a one-dimensional scanning direction in a circular projection field of view of a projection optical system. Since the scanning exposure is performed by limiting the area within the extended linear slit area (rectangular area), when the progressive focus exposure method for increasing the depth of focus is performed, the image forming plane of the projection optical system and the substrate are simply used. By applying a very simple operation of inclining the surface in the exposure area relative to the surface in the one-dimensional scanning direction by a predetermined amount, the depth of focus is substantially uniform over the whole of one shot area on the substrate. The circuit pattern can be transferred with an enlargement effect.

【0050】また本発明によれば、円形投影視野内で制
限される回路パターンの一部の像の直線的なスリット領
域の1次元走査方向に関する幅の最適化、そのようなス
リット領域の1次元走査方向に関する数(例えば1〜
3)の最適化によって、所望の解像力を達成しつつスル
ープットを向上させた走査露光法が実現できるといった
顕著な効果も得られる。
According to the present invention, the width of a linear slit region of an image of a part of a circuit pattern limited in a circular projection field of view in a one-dimensional scanning direction is optimized, and the one-dimensional width of such a slit region is determined. Number in the scanning direction (for example, 1 to
By the optimization of 3), a remarkable effect that a scanning exposure method in which throughput is improved while achieving a desired resolution can be realized is also obtained.

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

【図1】本発明の実施に好適な投影露光装置の構成を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus suitable for carrying out the present invention.

【図2】レチクルブラインドを構成するブレードの配置
を示す平面図である。
FIG. 2 is a plan view showing an arrangement of blades constituting a reticle blind.

【図3】(a)はウェハホルダー周辺の概略的な構成を
示す図、(b)はレベリングセンサからの光束のウェハ
上への照射状態を示す図である。
3A is a diagram illustrating a schematic configuration around a wafer holder, and FIG. 3B is a diagram illustrating a state of irradiation of a light beam from a leveling sensor onto a wafer.

【図4】本発明に好適な投影露光装置を用いた露光方法
を概略的に示す図である。
FIG. 4 is a view schematically showing an exposure method using a projection exposure apparatus suitable for the present invention.

【図5】走査露光によってウェハ上の任意の位置に照射
される露光量の光軸方向の分布を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a distribution in the optical axis direction of an exposure amount applied to an arbitrary position on a wafer by scanning exposure.

【図6】本発明の走査露光方法によって累進焦点露光法
を行った場合にウェハ上の任意の位置に与えられる像の
強度分布を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an intensity distribution of an image given to an arbitrary position on a wafer when a progressive exposure method is performed by the scanning exposure method of the present invention.

【図7】レチクルブラインドを構成するブレードの他の
例を示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing another example of the blade constituting the reticle blind.

【図8】走査露光によってウェハ上の任意の位置に照射
される露光量の光軸方向の分布を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a distribution in the optical axis direction of an exposure amount applied to an arbitrary position on a wafer by scanning exposure.

【図9】他のブレード例を使って走査露光を行った場合
にウェハ上の任意の位置に与えられる像の強度分布を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an intensity distribution of an image given to an arbitrary position on a wafer when scanning exposure is performed using another example of a blade.

【図10】走査露光によってウェハ上の任意の位置に照
射される露光量の光軸方向の分布を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a distribution in the optical axis direction of an exposure amount applied to an arbitrary position on a wafer by scanning exposure.

【図11】従来のステップアンドスキャン露光方式の概
念を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating the concept of a conventional step-and-scan exposure method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

14 … マスクステージ 16 … 基板ホルダー 17 … Zステージ 18 … XYステージ 20A,20B … レベリング駆動部 21 … モータ 53 … レベリング制御系 54 … Zステージ制御系 PL … 投影光学系 BF … 投影光学系の最良結像面 R … レチクル(マスク) IR … 回路パターン W … 感光基板 14 ... mask stage 16 ... substrate holder 17 ... Z stage 18 ... XY stage 20A, 20B ... leveling drive unit 21 ... motor 53 ... leveling control system 54 ... Z stage control system PL ... projection optical system BF ... best connection of projection optical system Image surface R: reticle (mask) IR: Circuit pattern W: Photosensitive substrate

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年3月10日[Submission date] March 10, 1999

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】発明の名称[Correction target item name] Name of invention

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【発明の名称】走査型露光装置と該装置を用いるデバイ
ス製造方法、及び走査露光方法と該方法を用いるデバイ
ス製造方法
Patent application title: Scanning exposure apparatus, device manufacturing method using the apparatus, scanning exposure method and device manufacturing method using the method

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】上記課題を解決するための請求項1の発明
は、マスク(レチクル)R上の回路パターンIRの一部
を投影光学系を介して基板(W)上に投影しつつ、マス
クRと基板Wとを投影光学系(PL)の投影倍率に応じ
た速度比で相対的に移動することでマスクRの回路パタ
ーンIRの全体を基板Wに走査露光する装置に適用され
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a method for projecting a part of a circuit pattern IR on a mask (reticle) R onto a substrate (W) via a projection optical system, while simultaneously The present invention is applied to an apparatus that scans and exposes the entire circuit pattern IR of the mask R on the substrate W by relatively moving the substrate W at a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system (PL).

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0011】そして請求項1の走査型露光装置は、マス
ク(R)を保持して、走査方向へ移動可能なマスクステ
ージ(14)と、基板(W)を保持して、走査方向へ移
動可能な基板ステージ(18)と、マスクステージ(1
4)の走査方向の位置情報を計測するために、その走査
方向に関してマスクステージ(14)の一方側に設けら
れた第1干渉計(30)と、基板ステージ(18)の走
査方向の位置情報を計測するために、その走査方向に関
して基板ステージ(18)の一方側であって、マスクス
テージ(14)に対する第1干渉計(30)と同じ側に
設けられた第2干渉計(33)と、その走査露光中に、
マスクステージ(14)と基板ステージ(18)のうち
の一方を該一方の計測用の干渉計から離れるように移動
するとともに、他方を該他方の計測用の干渉計に近づく
ように移動させる制御手段(100)と、を備えてい
る。
According to the first aspect of the present invention, there is provided a scanning exposure apparatus which holds a mask (R) and is movable in a scanning direction and a mask stage (14) which holds a substrate (W) and is movable in a scanning direction. Substrate stage (18) and mask stage (1)
In order to measure the position information in the scanning direction of 4), the first interferometer (30) provided on one side of the mask stage (14) with respect to the scanning direction, and the positional information of the substrate stage (18) in the scanning direction. A second interferometer (33) provided on one side of the substrate stage (18) in the scanning direction and on the same side as the first interferometer (30) with respect to the mask stage (14). , During its scanning exposure,
Control means for moving one of the mask stage (14) and the substrate stage (18) away from the one interferometer for measurement and moving the other so as to approach the other interferometer for measurement. (100).

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0012】上記課題を解決するための請求項15の発
明は、マスク(レチクル)R上の回路パターンIRの一
部を投影光学系を介して基板(W)上に投影しつつ、マ
スクRと基板Wとを投影光学系(PL)の投影倍率に応
じた速度比で相対的に移動することでマスクRの回路パ
ターンIRの全体を基板Wに走査露光する方法に適用さ
れる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, a circuit pattern IR on a mask (reticle) R is projected onto a substrate (W) through a projection optical system while the mask R The method is applied to a method of scanning and exposing the entire circuit pattern IR of the mask R onto the substrate W by relatively moving the substrate W with a speed ratio corresponding to the projection magnification of the projection optical system (PL).

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0013[Correction target item name] 0013

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0013】そして、請求項15に記載された走査露光
方法は、その走査露光中に、マスク(R)と基板(W)
のうちの一方を、該一方の走査方向の位置情報を計測す
るための干渉計の光路が長くなるように移動するととも
に、マスク(R)と基板(W)のうちの他方を、該他方
の走査方向の位置情報を計測するための干渉計の光路が
短くなるように移動するようにしたものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, the mask (R) and the substrate (W) are used during the scanning exposure.
Is moved so that the optical path of the interferometer for measuring position information in the one scanning direction becomes longer, and the other of the mask (R) and the substrate (W) is moved to the other of the other. The interferometer for measuring the position information in the scanning direction moves so as to shorten the optical path.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスク上の回路パターンの一部を投影
光学系を介して感応性の基板上に投影しつつ、前記マス
クと前記基板とを前記投影光学系の投影倍率に応じた速
度比で相対的に1次元走査させることで前記マスクの回
路パターンの全体像を前記基板上に走査露光する方法に
おいて、 前記基板上に投影される前記回路パターンの一部の像が
前記投影光学系の円形投影視野内のほぼ中央で前記1次
元走査の方向と交差した方向に直線的に延びた矩形又は
スリット領域内に制限されるように、矩形状又はスリッ
ト状の分布の露光用照明光によって前記マスクを照射
し、 前記マスクと前記基板との相対的な1次元走査の間は前
記投影光学系による前記矩形又はスリット領域内の結像
面と前記基板上の被露光部分の表面とが前記投影光学系
の焦点深度内でほぼ合致し続けるように、前記投影光学
系による結像面と前記基板との相対的な傾きと間隔とを
制御することを特徴とする走査露光方法。
1. A method for projecting a part of a circuit pattern on a mask onto a responsive substrate via a projection optical system while maintaining the mask and the substrate at a speed ratio corresponding to a projection magnification of the projection optical system. In a method of scanning and exposing an entire image of the circuit pattern of the mask on the substrate by relatively one-dimensional scanning, an image of a part of the circuit pattern projected on the substrate is circular in the projection optical system. The mask is formed by a rectangular or slit-shaped distribution of illumination light for exposure so as to be limited to a rectangular or slit area linearly extending in a direction intersecting the one-dimensional scanning direction substantially at the center of the projection field. During the relative one-dimensional scanning between the mask and the substrate, the image forming surface in the rectangular or slit region by the projection optical system and the surface of the portion to be exposed on the substrate are projected optically. Depth of system focus As it continues substantially coincides with the inner scanning exposure method characterized by controlling the relative tilt and distance between the substrate and the imaging plane by the projection optical system.
【請求項2】 前記矩形又はスリット領域内に対応し
た前記基板上の被露光部分の表面に焦点ずれと傾きとを
検出するための非露光性のビームを斜めに投射し、その
反射ビームを光電検出することによって前記投影光学系
による結像面と前記基板との相対的な傾きと間隔を制御
することを特徴とする請求項第1項に記載の方法。
2. A non-exposure beam for detecting a defocus and a tilt is projected obliquely onto a surface of a portion to be exposed on the substrate corresponding to the rectangular or slit region, and the reflected beam is subjected to photoelectric conversion. 2. The method according to claim 1, wherein the detection controls a relative inclination and a distance between an image plane formed by the projection optical system and the substrate.
【請求項3】 前記基板はXY平面内で2次元移動可
能なXYステージ上に傾斜可能及びZ移動可能に設けら
れた基板ホルダー上に載置され、前記基板の1次元走査
のために前記XYステージをXY平面内で前記1次元走
査方向に等速移動させつつ、前記基板の焦点合わせのた
めに前記光電検出された焦点ずれに基づいて前記基板ホ
ルダーをXY平面と垂直なZ方向に移動させることを特
徴とする請求項第2項に記載の方法。
3. The substrate is placed on a substrate holder provided on a XY stage that can move two-dimensionally in an XY plane so as to be tiltable and Z-movable, and the XY stage is used for one-dimensional scanning of the substrate. While moving the stage at a constant speed in the one-dimensional scanning direction in the XY plane, the substrate holder is moved in the Z direction perpendicular to the XY plane based on the defocus detected by the photoelectric detection for focusing the substrate. 3. The method according to claim 2, wherein:
【請求項4】 前記基板ホルダーは、前記投影光学系
の円形投影視野内に配置可能なように設けられた基準マ
ークを備え、該基準マークを前記投影光学系と前記マス
クとを介して検出することによって、前記XYステージ
の移動座標系における前記マスクの位置を規定すること
を特徴とする請求項第3項に記載の方法。
4. The substrate holder includes a reference mark provided so as to be disposed within a circular projection field of view of the projection optical system, and detects the reference mark via the projection optical system and the mask. 4. The method according to claim 3, wherein the position of the mask is defined in a moving coordinate system of the XY stage.
【請求項5】 前記投影光学系は、屈折素子のみ或は
屈折素子と反射素子との組合せで構成して両側テレセン
トリックにしたことを特徴とする請求項第3項に記載の
方法。
5. The method according to claim 3, wherein the projection optical system is configured to be telecentric on both sides by using only a refractive element or a combination of a refractive element and a reflective element.
【請求項6】 マスク上の回路パターンの一部を投影光
学系を介して感応性の基板上に投影しつつ、前記マスク
と前記基板とを前記投影光学系の投影倍率に応じた速度
比で相対的に1次元走査させることで前記マスクの回路
パターンの全体像を前記基板上に走査露光する方法にお
いて、 前記基板上に投影される前記回路パターンの一部の像が
前記投影光学系の円形投影視野内で前記1次元走査の方
向と交差した方向に平行に延びた複数のスリット状領域
内に制限されるように、前記1次元走査方向に所定の間
隔で並んだ複数のスリット状照明光束を前記マスクに向
けて照射し、 前記マスクと前記基板との相対的な1次元走査の間は前
記投影光学系による前記スリット状領域内の結像面と前
記基板上の被露光部分の表面とが前記投影光学系の焦点
深度内でほぼ合致し続けるように、前記投影光学系によ
る結像面と前記基板との相対的な傾きと間隔とを制御す
ることを特徴とする走査露光方法。
6. While projecting a part of a circuit pattern on a mask onto a sensitive substrate via a projection optical system, the mask and the substrate are moved at a speed ratio according to a projection magnification of the projection optical system. In a method of scanning and exposing an entire image of the circuit pattern of the mask on the substrate by relatively one-dimensional scanning, an image of a part of the circuit pattern projected on the substrate is circular in the projection optical system. A plurality of slit-like illumination light beams arranged at predetermined intervals in the one-dimensional scanning direction so as to be limited in a plurality of slit-like regions extending parallel to a direction intersecting with the one-dimensional scanning direction in the projection visual field. Is irradiated toward the mask, and during a relative one-dimensional scan between the mask and the substrate, an image forming surface in the slit-shaped region by the projection optical system and a surface of a portion to be exposed on the substrate are exposed. Is the focus of the projection optical system. Scanning exposure method, wherein a so continue to coincide substantially with the depth, controls the relative inclination and spacing between the substrate and the imaging plane by the projection optical system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6731012B1 (en) 1999-12-23 2004-05-04 International Business Machines Corporation Non-planar surface for semiconductor chips
JP2010147471A (en) * 2008-12-18 2010-07-01 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus, and method of irradiating at least two target portions

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