JPH1154410A - Projection aligner, its method, and manufacture of element - Google Patents

Projection aligner, its method, and manufacture of element

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JPH1154410A
JPH1154410A JP9213735A JP21373597A JPH1154410A JP H1154410 A JPH1154410 A JP H1154410A JP 9213735 A JP9213735 A JP 9213735A JP 21373597 A JP21373597 A JP 21373597A JP H1154410 A JPH1154410 A JP H1154410A
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JP
Japan
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shot
area
point
shot area
inclination
Prior art date
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Pending
Application number
JP9213735A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tsuneyuki Hagiwara
恒幸 萩原
Tomoaki Nakagawa
智晶 中川
Munetake Sugimoto
宗毅 杉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH1154410A publication Critical patent/JPH1154410A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently adjust inclination of a shot area even when the shot area exists in the fringe section of a photosensitive substrate, by temporarily shifting a movable stage so that the point at which a straight line passing through a specific point in the shot area and the center of the substrate intersects a boundary line may be aligned with the center of an inclination detecting area. SOLUTION: A main control system sets a straight line K1 which connects the center CCw of a wafer with the center SC1 of a shot area SA1 and calculates the coordinate position of the point Pff at which the line K1 intersects a boundary line LL. Then, the control system moves an X-Y stage so that the calculated coordinate position of the point Pff may become a target value. After moving the X-Y stage, the control system calculates the point P1 at which the extension of the straight line K2 connecting a specific point SC2 with the center CCw of the wafer intersects the boundary line LL, and the coordinate position of a point Psf which divides the segment between the points P1 and the specific point SC2 at a specific ratio (of, preferably, 1/2 when the convenience of calculation is taken into consideration) on the straight line K2 . Then, the X-Y stage is moved to the calculated coordinate position.

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】本発明はマスク(レチクル)
のパターンを投影光学系を介して感光基板へ露光する
際、感光基板をステップアンドリピート方式で移動させ
る方式の投影露光装置に関し、特に感光基板上の露光す
べきショット領域に対する傾き合わせを最適化した装置
に関するものである。
The present invention relates to a mask (reticle).
When exposing the pattern to the photosensitive substrate via the projection optical system, the projection exposure apparatus of the method of moving the photosensitive substrate in a step-and-repeat manner, and particularly optimized the tilt alignment with respect to the shot area to be exposed on the photosensitive substrate It concerns the device.

【0002】[0002]

【従来の技術】ステップアンドリピート方式の投影露光
装置(ステッパー)では、2次元移動ステージに載置さ
れたウェハを一定ピッチだけx方向、又はy方向にステ
ッピングさせては、レチクルのパターンの投影像を露光
することを繰り返していく。この際ウェハ上の露光すべ
き1つのショット領域(レチクルのパターン投影像が転
写される領域)毎に、ウェハ表面が投影光学系の最良像
面と合致するように、すなわち焦点合わせが行なわれる
ように、移動ステージ上のZステージでウェハを投影光
軸方向に微動させている。その焦点合わせのためのフォ
ーカスセンサーとして、例えば特開昭58−11370
6号公報に開示されているように、ウェハの表面に斜め
に結像光束(非露光波長)を投射し、その反射光を光電
検出する斜入射光式の焦点検出系が使われる。この焦点
検出系からの結像光束は、通常、投影光学系の投影視野
内のほぼ中心に位置するウェハ表面の一部分にスポット
像、又はスリット像を形成する。このため、ウェハ表面
が投影光学系の最良結像面に合致しているときに光電検
出される反射光の受光位置を基準として、ウェハ表面の
光軸方向の位置ずれ量、すなわち焦点ずれ量が、光電検
出された信号に基づいて計測される。そして検出された
焦点ずれ量が零になるように、Zステージの光軸方向の
位置をサーボ制御することで、自動焦点合わせ(auto f
ocus)が達成される。また、ウエハの表面に斜めに平行
光を入射し、その反射光を受光することでウエハ表面の
傾きを検出し、その傾きを補正するようにZステージの
傾きを制御することで自動傾き合わせが行われている。
このような自動焦点合わせ及び自動傾き合わせは、ステ
ッパーの場合、通常ウェハ上の各ショット領域の露光の
たびに実行されている。すなわち、1つのショット領域
の中心点がレチクルパターンの投影像の中心点(ほぼ投
影視野内の中心)と合致するように、移動ステージをス
テッピングさせた直後、焦点検出系及び傾き検出系によ
ってオートフォーカスを実行し、かつ自動傾き合わせが
行われた後、Zステージが静定したら露光を開始するよ
うなシーケンスが採用されている。
2. Description of the Related Art In a step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper), a wafer mounted on a two-dimensional moving stage is stepped at a fixed pitch in an x-direction or a y-direction to obtain a projected image of a reticle pattern. Exposure is repeated. At this time, for each shot area to be exposed on the wafer (the area where the pattern projection image of the reticle is transferred), the wafer surface is matched with the best image plane of the projection optical system, that is, focusing is performed. Then, the wafer is finely moved in the projection optical axis direction by the Z stage on the moving stage. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-11370 discloses a focus sensor for focusing.
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 6-206, an oblique incident light type focus detection system that projects an imaging light beam (non-exposure wavelength) obliquely onto the surface of a wafer and photoelectrically detects the reflected light is used. The image-forming light beam from the focus detection system usually forms a spot image or a slit image on a part of the wafer surface located substantially at the center in the projection field of view of the projection optical system. For this reason, the position shift amount in the optical axis direction of the wafer surface, that is, the focus shift amount, is determined based on the light receiving position of the reflected light that is photoelectrically detected when the wafer surface matches the best imaging plane of the projection optical system. , And is measured based on the photoelectrically detected signal. Then, the position of the Z stage in the optical axis direction is servo-controlled so that the detected defocus amount becomes zero, so that automatic focusing (auto f.
ocus) is achieved. Also, parallel light is obliquely incident on the surface of the wafer, the reflected light is received, the inclination of the wafer surface is detected, and the inclination of the Z stage is controlled so as to correct the inclination. Is being done.
In the case of a stepper, such automatic focusing and automatic tilting are usually performed each time each shot area on a wafer is exposed. That is, immediately after the moving stage is stepped so that the center point of one shot area coincides with the center point of the projected image of the reticle pattern (substantially in the projection field), autofocus is performed by the focus detection system and the tilt detection system. Is performed, and after the automatic tilt adjustment is performed, an exposure is started when the Z stage is settled.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ウェハを露光するステ
ッパーの場合、投影されるレチクルパターンの形状は一
般的に矩形であり、これに対してウェハは円形であるた
め、ショット領域をマトリックス状にx、y方向に整列
させると、ウェハの円形外周付近ではショット領域の一
部が欠けることになる。その欠け方はショット領域のウ
ェハ上での配置に応じて千差万別である。そのため、ウ
ェハ周辺部に位置するショット領域に対してステッピン
グが行なわれて、投影視野の中央にそのショット領域が
位置した状態で、傾き検出系の検出領域(斜入射光の投
射によって作られる照射領域)がウェハの外側に位置す
ることがある。
In the case of a stepper for exposing a wafer, the shape of a projected reticle pattern is generally rectangular, whereas the wafer is circular. , Y, a portion of the shot area is missing near the circular outer periphery of the wafer. The manner of the chipping varies depending on the arrangement of the shot areas on the wafer. Therefore, stepping is performed on a shot area located in the peripheral portion of the wafer, and the shot area is positioned at the center of the projection field of view, and the detection area of the tilt detection system (the irradiation area formed by the projection of oblique incident light) ) May be located outside the wafer.

【0004】その場合、そのショット領域に対する傾き
合わせは最早不可能であるので、傾き合わせを行なわず
に露光を行なったり、あるいは傾き合わせが正常に行な
われた直前のショット領域での傾き位置(Z・レベリン
グステージの位置)に固定したまま露光を行なったりす
るしかなかった。このため、そのようなショット領域が
マルチチップで構成されていて、その内に、例え有効に
取得できるチップが存在していても、そのチップに対し
て正しく傾き合わせされないまま露光されてしまうとい
った問題が生じていた。このことは、ウェハの周辺部ま
で効率的にチップを取得したいという要求に反すること
になる。そこで本発明においては上述の問題点を解決
し、ウェハ等の感光基板の周辺部に位置するショット領
域に対しても効率的な傾き合わせを実行可能とし、周辺
部に存在するチップをできるだけ救済(正常に傾き合わ
せして露光)する傾き合わせ方式を搭載した投影露光装
置を得ることを目的とする。
In this case, since the tilt adjustment with respect to the shot area is no longer possible, the exposure is performed without performing the tilt alignment, or the tilt position (Z) in the shot area immediately before the tilt alignment is normally performed. (Position of leveling stage). For this reason, such a shot area is composed of multiple chips, and even if there is a chip that can be obtained effectively, the chip is exposed without being correctly aligned with the chip. Had occurred. This is contrary to the demand for efficiently obtaining chips up to the peripheral portion of the wafer. In view of the above, the present invention solves the above-described problems, and enables efficient tilt alignment to be performed even in a shot region located in the peripheral portion of a photosensitive substrate such as a wafer, thereby relieving chips existing in the peripheral portion as much as possible ( An object of the present invention is to provide a projection exposure apparatus equipped with a tilt alignment method for performing normal tilt alignment exposure.

【0005】また、本発明は傾き検出系の検出領域が未
露光領域と重複している場合でも、正常に傾き合わせし
て露光する露光方法及び素子製造方法を得ることを目的
とする。
Another object of the present invention is to provide an exposure method and an element manufacturing method in which even when the detection area of the tilt detection system overlaps with an unexposed area, exposure is performed with normal tilt alignment.

【0006】[0006]

【課題を達成する為の手段】本発明においては、感光基
板(ウェハW)の外周端(WE)からほぼ一定の幅を禁
止帯としたとき、感光基板の外形に対する複数のショッ
ト領域(SA1、SA2 ……)の設計上の配置情報
(セカンドプリントの場合はウェハグローバルアライメ
ントの結果を反映させたショットマップデータ)に基づ
いて、禁止帯の境界線(LL)よりも外側に全部が位置
するショット領域(SA1)を第1のタイプとして判別
し、露光時に投影視野(PLF)内に位置するショット
領域のうち、傾き検出手段(投光器ALP、受光器AL
R、制御系AFU)の検出領域SB(照明領域)が禁止
帯の中に位置し、同時に一部分が境界線(LL)の内側
に存在するショット領域(SA2 、SA3)を第2の
タイプとして判別する特定ショット判別手段(ステップ
104)と、露光の際に第1タイプのショット領域(S
A1)を傾き合わせするときは、当該ショット領域(S
A1)内の特定点(SC1)と感光基板の中心点(CC
w)とを通る直線(K1)が境界線(LL)と交差する
点(Pff)が、傾き検出領域SB(照明領域)の中心
と合うように移動ステージ(21)を一時的にシフトさ
せる第1シフト制御手段(ステップ106、110、1
12)と、露光の際に第2タイプのショット領域(SA
2)を傾き合わせするときは、当該ショット領域(SA
2)内の感光基板中心(CCw)に最も近い点(SC
2)と感光基板の中心点(CCw)とを通る直線(K
2)上であって、かつ境界線(LL)の内側の当該ショ
ット領域(SA2 )内に位置する点(Psf)が傾き
検出領域SB(照明領域)の中心と合うように移動ステ
ージ(21)を一時的にシフトさせる第2シフト制御手
段(ステップ108、116、118)とを設けるよう
にした。
In the present invention, when a substantially constant width from the outer peripheral edge (WE) of the photosensitive substrate (wafer W) is defined as a forbidden band, a plurality of shot areas (SA1, SA2...) Based on the design layout information (shot map data reflecting the result of wafer global alignment in the case of second print), all shots located outside the forbidden zone boundary line (LL) The area (SA1) is determined as the first type, and among the shot areas located in the projection field of view (PLF) at the time of exposure, the inclination detecting means (the projector ALP, the light receiver AL)
R, the shot area (SA2, SA3) in which the detection area SB (illumination area) of the control system AFU is located in the forbidden zone and at the same time partly exists inside the boundary line (LL) is determined as the second type. A specific shot discriminating means (step 104), and a first type shot area (S
When tilting A1), the shot area (S
A1) and the center point (CC) of the photosensitive substrate
w) to temporarily shift the moving stage (21) so that the point (Pff) at which the straight line (K1) passing through the boundary line (LL) intersects the boundary line (LL) matches the center of the tilt detection area SB (illumination area). 1 shift control means (steps 106, 110, 1
12) and a second type shot area (SA) during exposure.
When tilting 2), the shot area (SA
Point (SC) closest to the center of the photosensitive substrate (CCw) in 2)
2) and a straight line (K) passing through the center point (CCw) of the photosensitive substrate.
2) The moving stage (21) such that a point (Psf) located on the shot area (SA2) above and inside the boundary line (LL) is aligned with the center of the tilt detection area SB (illumination area). And second shift control means (steps 108, 116, and 118) for temporarily shifting.

【0007】本発明の構成によれば、感光基板の周辺に
位置した欠けショットで、露光時に傾き検出が不可能、
又は不安定(多点AF系では全ての検出点が検出可能で
ない場合等)な場合であっても、その欠けショット内で
救済したいチップ領域については正しく傾き合わせを行
なって露光することができる。また禁止帯の中だけに一
部分が入り込み、有効傾き検出可能範囲内には全く存在
しないショット領域(第1タイプ)については、救済す
べきチップ領域自体も欠損している可能性が高いので、
スループット低下を押えたシフト・レベリングを実現す
べくステージの移動距離が最短になるように設定され
る。
According to the structure of the present invention, it is impossible to detect inclination at the time of exposure with a chipped shot located around the photosensitive substrate,
Alternatively, even in the case of an unstable state (such as a case where all the detection points cannot be detected in the multi-point AF system), a chip area to be relieved within the missing shot can be correctly aligned and exposed. In addition, for a shot area (first type) in which a part enters only into the forbidden band and does not exist at all in the effective tilt detectable range, it is highly possible that the chip area itself to be relieved is also missing.
The moving distance of the stage is set to be the shortest in order to realize shift leveling while suppressing a decrease in throughput.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】図1は本発明が適用される投影露
光装置(ステッパー)の全体構成を示し、レチクル(マ
スク)Rに形成された矩形状のパター領域PAは露光用
照明系のコンデンサーレンズCLからの照明光で均一に
照射される。パターン領域PAを透過した光は両側テレ
セントリック、又は像側テレセントリックな投影レンズ
PLを介してウェハWへ達し、パターン領域PAの像が
ウェハW上の所定のショット領域(パターン領域PAが
転写される範囲)に投影される。レチクルアライメント
顕微鏡RA1 、RA2 は、レチクルRの周辺に形成
されたマークを検知して、レチクルRを投影レンズPL
の光軸AXに対してアライメントしたり、あるいはレチ
クルR上のマークとウェハW上のマークとの相対的な位
置ずれ量を検知して、レチクルRとウェハWをアライメ
ントしたりする。また投影レンズPLのみを介してウェ
ハW上のマークを検知するTTL(スルーザレンズ)ア
ライメント系WAは、投影レンズPLの円形の投影視野
内でかつレチクルRのパターン領域PAの投影範囲(矩
形)の外側にマーク検出領域を有する。このTTLアラ
イメント系WAは投影視野内の2ケ所にマーク検出領域
が配置されるように、同じものが2組設けられている。
一方、ウェハWはZステージ20上に保持され、Zステ
ージ20はXYステージ21上に保持される。Zステー
ジ20はモータ19等の駆動系によってXYステージ2
1に対して光軸AX方向(Z方向)に微動可能に構成さ
れる。これによってウェハW上の表面が投影レンズPL
の最良像面と合致するような焦点合わせが実行される。
ウェハWの表面の光軸AX方向の位置は、斜入射光式の
焦点位置検出系によって検出され、投光器AFPからの
非露光光(赤色の広帯域波長光)はウェハW上に斜めに
投射され、その反射光は受光器AFRによって受光され
る。この受光器AFRからの検出信号(焦点ずれの大き
さに対応して状態が変化する信号)は焦点制御系AFU
へ送出される。制御系AFUはその検出信号に基づいて
ウェハWの表面の最良像面からのずれ量を逐次検知し、
そのずれ量が所定の許容値内に追い込まれるまでZステ
ージ20用のモータ19を駆動する。またレベリング用
投光器ALPはコリメータ光をウェハWのショット内に
投光し、反射光は受光器ALRで受光する。受光器AL
Rは受光面が4つに分割されたディテクタ(4分割ディ
テクタ)を有し、4分割ディテクタの受光面に入射する
ウェハWからの反射光の位置はウェハWの傾きに応じて
変化する。そこで、4分割ディテクタの受光面での反射
光の位置を検出することで、ウェハW上のショットの傾
きを検出する。反射光の位置は、例えば4つに分割され
たディテクタの各出力に基づいて、受光面内での反射光
の光量重心位置を検出すること求めることができる。投
光器ALP、受光器ALRのようにオートコリメータ方
式のオートレベリングは、特開昭58−113706号
公報に詳しく開示されている。
FIG. 1 shows an overall configuration of a projection exposure apparatus (stepper) to which the present invention is applied. A rectangular putter area PA formed on a reticle (mask) R is a condenser of an illumination system for exposure. The illumination light is uniformly emitted from the lens CL. The light transmitted through the pattern area PA reaches the wafer W via the bilateral telecentric or image-side telecentric projection lens PL, and the image of the pattern area PA is transferred to a predetermined shot area on the wafer W (the area where the pattern area PA is transferred). ). Reticle alignment microscopes RA1 and RA2 detect marks formed around reticle R and project reticle R onto projection lens PL.
Of the reticle R and the wafer W by detecting the relative positional deviation between the mark on the reticle R and the mark on the wafer W. A TTL (through-the-lens) alignment system WA for detecting a mark on the wafer W via only the projection lens PL is provided within a circular projection field of view of the projection lens PL and a projection range (rectangular) of the pattern area PA of the reticle R. Outside the mark detection area. The same TTL alignment system WA is provided in two sets so that the mark detection areas are arranged at two places in the projection visual field.
On the other hand, the wafer W is held on a Z stage 20, and the Z stage 20 is held on an XY stage 21. The Z stage 20 is driven by a drive system such as a motor 19 to move the XY stage 2
1 is configured to be finely movable in the optical axis AX direction (Z direction). As a result, the surface on the wafer W becomes the projection lens PL.
Is performed so as to coincide with the best image plane of.
The position of the surface of the wafer W in the optical axis AX direction is detected by an oblique incident light type focus position detection system, and the non-exposure light (red broadband wavelength light) from the projector AFP is projected obliquely onto the wafer W, The reflected light is received by the light receiver AFR. A detection signal (a signal whose state changes according to the magnitude of defocus) from the photodetector AFR is a focus control system AFU
Sent to The control system AFU sequentially detects the amount of deviation of the surface of the wafer W from the best image plane based on the detection signal,
The motor 19 for the Z stage 20 is driven until the deviation amount falls within a predetermined allowable value. The leveling light projector ALP emits collimator light into the shot of the wafer W, and the reflected light is received by the light receiver ALR. Receiver AL
R has a detector in which the light receiving surface is divided into four (quadrant detector), and the position of the reflected light from the wafer W incident on the light receiving surface of the four-divided detector changes according to the inclination of the wafer W. Therefore, the inclination of the shot on the wafer W is detected by detecting the position of the reflected light on the light receiving surface of the four-divided detector. The position of the reflected light can be determined by detecting the position of the center of gravity of the amount of the reflected light in the light receiving surface based on, for example, the outputs of the four divided detectors. An auto-collimator type auto-leveling such as a projector ALP and a photodetector ALR is disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-113706.

【0009】さて、ウェハWはステップアンドリピート
方式で露光されるが、そのステッピング位置はレーザ干
渉計IFMによって2次元の座標値として検出される。
このレーザ干渉計IFMはウェハWの移動平面(x−y
平面)内の座標位置を、0.01μm程度の分解能で検出
し、アライメント時のマーク位置計測等にも使われる。
モータ40はXYステージ21(すなわちウェハW)を
x方向とy方向との夫々に移動させるもので、ステージ
制御STUによって制御される。制御系STUは、主制
御系MCからウェハWの移動目標位置のデータが送られ
ると、レーザ干渉計IFMで計測される現在位置との差
を算出し、その差に応じた最適な速度でモータ40を駆
動し、目標位置に対してレーザ干渉計IFMのカウント
値が、例えば±5カウント(±0.05μm)以内になる
ようにモータ40をサーボ制御する。
The wafer W is exposed by a step-and-repeat method, and its stepping position is detected as a two-dimensional coordinate value by a laser interferometer IFM.
This laser interferometer IFM uses the moving plane (xy) of the wafer W.
A coordinate position within a plane is detected with a resolution of about 0.01 μm, and is also used for mark position measurement during alignment.
The motor 40 moves the XY stage 21 (that is, the wafer W) in each of the x direction and the y direction, and is controlled by the stage control STU. When data of the movement target position of the wafer W is sent from the main control system MC, the control system STU calculates a difference from the current position measured by the laser interferometer IFM, and sets the motor at an optimum speed according to the difference. The motor 40 is driven and the motor 40 is servo-controlled so that the count value of the laser interferometer IFM with respect to the target position is within, for example, ± 5 counts (± 0.05 μm).

【0010】また主制御系MCは、レチクルアライメン
ト顕微鏡RA1 、RA2 による計測結果、TTLア
ライメント系WAによるマーク位置計測結果等を入力す
るとともに、焦点制御系AFUとの間でデータやコマン
ドを双方向にやり取りする。特に本実施例においては、
主制御系MCはステップアンドリピート方式でウェハW
を移動させる際の目標位置、すなわちXYステージ21
のステッピング目標位置に関する情報(ファーストプリ
ントの場合は設計値、セカンドプリントの場合はウェハ
W上のマーク位置の計測結果によって決まる実測値)を
作成する。このことについては後で詳しく述べる。
The main control system MC inputs measurement results by the reticle alignment microscopes RA1 and RA2, mark position measurement results by the TTL alignment system WA, and the like, and bidirectionally exchanges data and commands with the focus control system AFU. Interact. In particular, in this embodiment,
The main control system MC is a step and repeat type wafer W
Target position when moving the XY stage, that is, the XY stage 21
(Design value in the case of the first print, actual measured value determined by the measurement result of the mark position on the wafer W in the case of the second print). This will be described in detail later.

【0011】さて、図2は図1中の制御系AFU、投光
器AFP、受光器AFRの各構成を詳細に示した図であ
る。赤色、又は赤外域に帯域を有するブロードバンドな
照明光ILは、スリット1を照明する。スリット1から
の光は、レンズ系、ミラー3、開口絞り4、対物レンズ
5、及びミラー6を介して、ウェハWの表面に対して斜
めに投射される。このときスリット1の像がウェハW上
に結像される。そのスリット像の反射光は、ミラー7、
対物レンズ8、レンズ系9、振動ミラー10、角度可変
の平行平板ガラス(以後プレーンパラレルとする)12
を介して、検出用のスリット14上に再結像される。フ
ォトマルチプライヤ15はスリット14を透過してくる
スリット像の光束を光電検出し、その光電信号を同期検
波回路(PSD)17へ出力する。振動ミラー10は、
駆動回路(M−DRV)11を介して発振器(OSC.)
16からの正弦波状の一定周波数の信号に応答して一定
の角度範囲で振動させられる。これによって検出用スリ
ット14上に再結像したスリット1の像は、スリットの
長手方向と直交する方向に微小振動し、フォトマルチプ
ライヤ15の光電信号はOSC.16の周波数に対応し
て変調されたものになる。PSD17はOSC.16か
らの原信号を基準としてフォトマルチプライヤ15から
の光電信号を位相検波し、その検波信号SZを処理回路
(CPX)30とZステージ20用のモータ19の駆動
回路(Z−DRV)18とに出力する。検波信号SZ
は、ウェハWの表面が最良像面(基準面)と一致してい
るときに零レベルとなり、その状態からウェハWが光軸
AXに沿って上方へ偏位しているときは正レベルとな
り、逆方向に偏位しているときは負レベルとなるような
アナログ信号として出力される。従ってZ−DRV18
が零レベルを基準とするサーボアンプまであると、Z−
DRV18はアクチュエータ19を検波信号SZが零レ
ベルになるように駆動する。これによってウェハWの自
動焦点合わせが達成される。
FIG. 2 is a diagram showing in detail each configuration of the control system AFU, the light projector AFP, and the light receiver AFR in FIG. The broadband illumination light IL having a band in the red or infrared region illuminates the slit 1. Light from the slit 1 is projected obliquely to the surface of the wafer W via a lens system, a mirror 3, an aperture stop 4, an objective lens 5, and a mirror 6. At this time, the image of the slit 1 is formed on the wafer W. The reflected light of the slit image is mirror 7,
Objective lens 8, lens system 9, vibrating mirror 10, angle-variable parallel flat glass (hereinafter referred to as plane parallel) 12
Are re-imaged on the slit 14 for detection. The photomultiplier 15 photoelectrically detects the light flux of the slit image transmitted through the slit 14 and outputs the photoelectric signal to a synchronous detection circuit (PSD) 17. The vibrating mirror 10
Oscillator (OSC.) Via drive circuit (M-DRV) 11
In response to a sinusoidal signal of a constant frequency from 16 oscillated in a fixed angle range. As a result, the image of the slit 1 re-imaged on the detection slit 14 slightly vibrates in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the slit, and the photoelectric signal of the photomultiplier 15 becomes OSC. It is modulated in correspondence with 16 frequencies. PSD 17 is OSC. The phase of the photoelectric signal from the photomultiplier 15 is detected with reference to the original signal from the photomultiplier 16, and the detected signal SZ is processed by the processing circuit (CPX) 30 and the driving circuit (Z-DRV) 18 of the motor 19 for the Z stage 20. Output to Detection signal SZ
Becomes zero level when the surface of the wafer W is coincident with the best image plane (reference plane), and becomes positive level when the wafer W is deviated upward along the optical axis AX from that state, When the signal is displaced in the reverse direction, the signal is output as an analog signal having a negative level. Therefore, Z-DRV18
Is up to the servo amplifier based on the zero level, Z-
The DRV 18 drives the actuator 19 so that the detection signal SZ becomes zero level. Thereby, automatic focusing of the wafer W is achieved.

【0012】一方、処理回路(CPX)30はプレーン
パラレル12の光軸に対する傾きを調整する駆動部(H
−DRV)13へ駆動信号DSを出力する。このH−D
RV13内には駆動用のモータと、プレーンパラレル1
2の傾き量をモニターするエンコンダとが含まれ、その
エンコンダからのアップダウンパルス出力ESはCPX
30へ読み込まれる。
On the other hand, the processing circuit (CPX) 30 adjusts the inclination of the plane parallel 12 with respect to the optical axis by a driving unit (H).
-DRV) 13 to output the drive signal DS. This HD
The RV13 has a driving motor and a plane parallel 1
And an encoder for monitoring the amount of inclination of 2. The up / down pulse output ES from the encoder is CPX.
It is read into 30.

【0013】このCPX30は、主制御系MCで決定さ
れたステッピング位置(露光すべきショット領域)、又
は本来の位置から一定量だけシフトさせた位置に対して
焦点合わせを行なうときは、信号FLS(フォーカスロ
ック信号)をディスエーブルとしてZ−DRV18へ出
力し、自動焦点合わせのサーボループを通常通りに働か
せる。またフォーカスロック(シフト・フォーカス)を
行なうときは、焦点合わせのサーボが静定して信号SZ
のレベルをCPX30が読み込んで零レベルになったと
きに信号FLSをイネーブルにしてZ−DRV18へ出
力し、Zステージ20の駆動(アクチュエータ19のド
ライブ)を禁止する。第3図は、図1の制御系AFU、
投光器ALP、受光器ALRの詳細図である。不図示の
光源からの赤、または赤外のブロードバンド光(照明
光)ILLはピンホール41、レンズ系42によりコリ
メート光となり、ミラー43を介してウェハWに入射す
る。ウェハWで反射された照明光ILLはミラー44で
反射された後、レンズ系45によって集光されて4分割
ディテクタ46上に光スポットが形成される。4つのデ
ィテクタからの光電変換信号LZは制御系AFU内のC
PX30に入力される。CPX30は、各々の4つのデ
ィテクタからの光電変換信号LZを比較することで、分
割ディテクタ46上での照明光の位置(光スポットの位
置)を算出する。分割ディテクタ46上での照明光の位
置は、ウェハWのローリング、ピッチング(X,Y軸回
りの傾き)を表す。CPX30は、主制御系MCで決定
されたステッピング位置(露光すべきショット領域)に
対して傾き合わせ(オートレベリング:AL)を行なう
ときは、信号LLS(レベリングロック信号)をディス
エーブルとしてZ−DRV18へ出力し、オートレベリ
ングのサーボループを通常通りに働かせ、ウェハWを所
望の姿勢とするように、アクチュエータ19を制御す
る。またレベリングロック(シフト・レベリング)を行
なうときは、オートレベリングのサーボが静定して信号
LZのレベルをCPX30が読み込んで零レベルになっ
たときに信号LLSをイネーブルにしてZ−DRV18
へ出力し、Zステージ20の駆動(アクチュエータ19
のドライブ)を禁止する図4、図5はステップアンドリ
ピート露光時に、投影レンズPLの投影視野PLF内に
現われるウェハ表面の一例を示したものである。図4は
ウェハWの内部のあるショット領域SAを露光するとき
の状態を示し、通常、投影レンズPLの光軸AXは、露
光すべきショット領域SAの中心点を通るように設定さ
れる。これはレチクルRのパターン領域PAの中心点が
光軸AXと合致されるようにアライメントされるからで
ある。
When the CPX 30 performs focusing on a stepping position (shot area to be exposed) determined by the main control system MC or a position shifted from the original position by a certain amount, the signal FLS ( The focus lock signal) is output to the Z-DRV 18 as disabled, and the servo loop for automatic focusing is operated as usual. When performing focus lock (shift / focus), the focus servo is settled and the signal SZ is set.
Is read by the CPX 30 and becomes zero level, the signal FLS is enabled and output to the Z-DRV 18 to prohibit the driving of the Z stage 20 (the driving of the actuator 19). FIG. 3 shows the control system AFU of FIG.
FIG. 3 is a detailed view of a light emitter ALP and a light receiver ALR. Red or infrared broadband light (illumination light) ILL from a light source (not shown) is collimated by a pinhole 41 and a lens system 42, and is incident on the wafer W via a mirror 43. The illumination light ILL reflected by the wafer W is reflected by the mirror 44 and then condensed by the lens system 45 to form a light spot on the quadrant detector 46. The photoelectric conversion signals LZ from the four detectors are output from C in the control system AFU.
PX30 is input. The CPX 30 calculates the position of the illumination light (the position of the light spot) on the divided detector 46 by comparing the photoelectric conversion signals LZ from each of the four detectors. The position of the illumination light on the split detector 46 indicates the rolling and pitching of the wafer W (inclination around the X and Y axes). When performing the tilt adjustment (auto leveling: AL) with respect to the stepping position (shot area to be exposed) determined by the main control system MC, the CPX 30 disables the signal LLS (leveling lock signal) to disable the Z-DRV 18. The actuator 19 is controlled so that the servo loop of the auto-leveling works as usual and the wafer W is in a desired posture. When leveling lock (shift / leveling) is performed, the signal LLS is enabled when the level of the signal LZ is read to the zero level by the CPX 30 after the servo of the auto leveling is settled and the Z-DRV 18 is enabled.
To drive the Z stage 20 (actuator 19
FIGS. 4 and 5 show an example of the wafer surface that appears in the projection field PLF of the projection lens PL during step-and-repeat exposure. FIG. 4 shows a state in which a certain shot area SA inside the wafer W is exposed. Usually, the optical axis AX of the projection lens PL is set to pass through the center point of the shot area SA to be exposed. This is because the alignment is performed so that the center point of the pattern area PA of the reticle R coincides with the optical axis AX.

【0014】また傾き検出系の投光器ALPからの光束
は、投影視野PLFの中央に照明領域SBLとなって投
射される。そして照明領域SBLの中央、すなわち光軸
AXが通る点が、傾き検出系の検出点となる。図5はウ
ェハWの周辺に位置するショット領域SA’を露光する
ときの状態を示し、ウェハWの外周端(エッジ)WEの
外側に照明領域SBLが位置するような場合を示す。こ
の場合、ショット領域SA’に対する露光を行なうとな
ると、傾き検出系は作動せず、従来ではレベリングを無
視して露光していた。しかしながらショット領域SA’
がマルチチップ構成であるとき、場合によっては図5の
ように1つのチップ領域CPがウェハエッジWEの内側
に正常に包含されていることもある。従ってこのような
チップ領域に対しても正常な露光が行なわれるようにし
てチップの取得率を向上させようとするのが、本発明の
1つの目的である。
A light beam from the projector ALP of the tilt detection system is projected as an illumination area SBL at the center of the projection field PLF. The center of the illumination area SBL, that is, the point through which the optical axis AX passes is the detection point of the tilt detection system. FIG. 5 shows a state in which a shot area SA ′ located around the wafer W is exposed, and shows a case where the illumination area SBL is located outside the outer peripheral edge (edge) WE of the wafer W. In this case, when the exposure for the shot area SA ′ is performed, the tilt detection system does not operate, and the exposure is conventionally performed ignoring the leveling. However, the shot area SA '
Has a multi-chip configuration, one chip area CP may be normally included inside the wafer edge WE as shown in FIG. Accordingly, it is an object of the present invention to improve the chip acquisition rate by performing normal exposure even on such a chip area.

【0015】次に本発明の第1の実施例の動作について
図6を参照して説明する。図6において、ステップ10
0は主にファーストプリント(第1層の露光)の前に実
行され、ステップ102はセカンドプリント(第2層以
降の重ね合せ露光)時に実行される。ステップ100に
おいて、主制御系MCはウェハWの外形寸法、ショット
領域の大きさ、ステップピッチ等に基づいて、ウェハW
の外形に対応した最適なショットマップデータを作成す
る。このショットマップデータは、ウェハWの外形か
ら、ウェハ内にどのようにショット領域を配列すればよ
いかを表わすもので、計算によって自動的に決定され、
XYステージ21のステッピング座標位置としてメモリ
内に登録される。さらにステップ100では決定された
ショットマップデータに基づいて、ウェハの中心点の座
標位置や禁止帯の境界線位置等を計算によって設定す
る。
Next, the operation of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG.
0 is mainly executed before the first print (exposure of the first layer), and step 102 is executed at the time of the second print (overlay exposure of the second and subsequent layers). In step 100, the main control system MC sets the wafer W based on the external dimensions of the wafer W, the size of the shot area, the step pitch, and the like.
Create optimal shot map data corresponding to the external shape of. The shot map data indicates how to arrange the shot areas in the wafer from the outer shape of the wafer W, and is automatically determined by calculation.
It is registered in the memory as the stepping coordinate position of the XY stage 21. Further, in step 100, based on the determined shot map data, the coordinate position of the center point of the wafer, the boundary line position of the forbidden band, and the like are set by calculation.

【0016】図7はウェハ外形に対応して決定されたシ
ョットマップデータの一例を模式的に表わしたもので、
図7中の矩形の1つがショット領域を表わす。禁止帯と
は図7中に示すように、ウェハWの外周エッジWEから
一定の幅(1〜数10mm程度)内でのレベリング検出を
禁止する領域のことを意味する。ステップ100におい
て決定される境界線とは、図7中の線LLであり、ウェ
ハWの中心CCwからの半径で規定される。また直線な
切り欠き(オリフラ)部分OFについては、そのオリフ
ラ部分OFに沿って一定幅の禁止帯(境界線LL)が設
定される。また禁止帯は、一般にレジストの塗布ムラ、
各種プロセスの不均一性、又はウェハエッジWEの欠損
等によって、良品となるチップがほとんど取得できない
と言う理由で設定される。そのため、禁止帯の幅は、お
おむね一定値に固定してしまってもかまわないが、チッ
プサイズに応じて多少変更するように、禁止帯幅を入力
可能にしてもよい。
FIG. 7 schematically shows an example of shot map data determined corresponding to the wafer outer shape.
One of the rectangles in FIG. 7 represents a shot area. As shown in FIG. 7, the forbidden zone means an area in which leveling detection is prohibited within a certain width (about 1 to several tens of mm) from the outer peripheral edge WE of the wafer W. The boundary line determined in step 100 is a line LL in FIG. 7 and is defined by a radius from the center CCw of the wafer W. Further, with respect to the linear notch (orientation flat) portion OF, a forbidden zone (boundary line LL) having a fixed width is set along the orientation notch portion OF. In addition, the forbidden band generally indicates uneven coating of the resist,
This is set because non-defective chips can hardly be obtained due to non-uniformity of various processes, or loss of the wafer edge WE. Therefore, the width of the forbidden band may be fixed to a substantially constant value, but the forbidden band width may be made inputtable so as to be slightly changed according to the chip size.

【0017】傾き検出系の照明光SBLの中心が、境界
線LLよりも内側であればレベリング動作に支障はな
い。さて、ファーストプリント時においては以上の演算
のみでステップ100が終了するが、セカンドプリント
時においては、ステップ102でウェハグローバルアラ
イメントの結果に基づいて、ファーストプリントの際の
ウェハのZステージ20(ホルダー)上での載置位置か
らのオフセット量を求め、そのオフセット量をステップ
100におけるウェハ中心点、禁止帯境界線位置の算出
時に補正値として入れ込むようにする。このようにする
ことで、セカンドプリント時に生ずるショットマップ
(図7中のマトリックス)とウェハ外形とのX、Y方向
のずれが修正され、常にファーストプリント時の状態が
維持される。
If the center of the illumination light SBL of the tilt detection system is inside the boundary line LL, there is no problem in the leveling operation. At the time of first printing, step 100 is completed only by the above-described operations. At the time of second printing, the Z stage 20 (holder) of the wafer at the time of first printing is determined based on the result of the wafer global alignment in step 102. The offset amount from the above mounting position is obtained, and the offset amount is used as a correction value when calculating the wafer center point and the forbidden band boundary line position in step 100. By doing so, the deviation between the shot map (matrix in FIG. 7) generated in the second print and the wafer outline in the X and Y directions is corrected, and the state in the first print is always maintained.

【0018】次に主制御系MCは、ステップ104にお
いて、ショットマップデータに基づいて露光すべきショ
ット領域の状況を判別する。このステップ104では、
ショットマップ上でのウェハエッジWEの位置と境界線
LLの位置との夫々が、露光すべきショット領域に対し
てどのような状態にあるかを判別する。例えば図7にお
いて、ショットマップ上で左最上段のショット領域SA
1を先頭ショットとし、ショット領域SA1、SA2、
SA3……の順に、ショット領域SA7までX方向にス
テップアンドリピート露光したら、右斜め下のショット
領域SA8へステッピングし、今度はX方向の逆方向へ
ステップアンドリピート露光するものとする。尚、図7
においてショット領域SA1、SA2、SA3の夫々の
中心点を十字マークの交点で表わす。
Next, in step 104, the main control system MC determines the state of the shot area to be exposed based on the shot map data. In this step 104,
It is determined how the position of the wafer edge WE and the position of the boundary line LL on the shot map are with respect to the shot area to be exposed. For example, in FIG. 7, the shot area SA at the upper leftmost position on the shot map
1 as a first shot, and shot areas SA1, SA2,
After step-and-repeat exposure in the X direction up to the shot area SA7 in the order of SA3,..., Stepping is performed to the shot area SA8 diagonally lower right, and step-and-repeat exposure is performed in the opposite direction to the X direction. Note that FIG.
, The center point of each of the shot areas SA1, SA2, and SA3 is represented by the intersection of a cross mark.

【0019】さて、図7中の第1ショット領域SA1の
場合、その一部分はウェハW上に存在するものの、全体
としては禁止帯の境界線LLの外側に存在し、かつショ
ット中心点もウェハエッジWEの外側に位置する。主制
御系MCは、このような状態のショット領域を第1のタ
イプとして判別する。また隣りの2番目のショット領域
SA2 は一部分が境界線LLの内側に存在するもの
の、ショット中心点(露光時に傾き検出系の検出点と合
致する点)は禁止帯の中に存在する。主制御系MCはこ
のような状態のショット領域を第2のタイプとして判別
する。3番目のショット領域SA3についても同様であ
る。さらに9番目のショット領域SA9についてみる
と、ショット中心点が境界線LLの内側に位置してい
る。この場合は露光位置で正常に傾き合わせができるこ
とになる。
In the case of the first shot area SA1 in FIG. 7, a part of the first shot area SA1 exists on the wafer W, but the whole is outside the boundary line LL of the forbidden zone, and the shot center point is also the wafer edge WE. Located outside of. The main control system MC determines the shot area in such a state as the first type. In addition, a part of the adjacent second shot area SA2 exists inside the boundary line LL, but a shot center point (a point that coincides with the detection point of the tilt detection system at the time of exposure) exists in the forbidden zone. The main control system MC determines the shot area in such a state as the second type. The same applies to the third shot area SA3. Further, regarding the ninth shot area SA9, the shot center point is located inside the boundary line LL. In this case, the tilt can be normally adjusted at the exposure position.

【0020】第1タイプのショットか第2タイプのショ
ットかは、ウェハWの中心点CCwと着目するショット
領域の中心点とを結ぶ線分が、境界線LL、又はウェハ
エッジWEと交差するか否かを数学的な手法で計算する
ことにより求められる。すなわち、ショット領域の中心
点とウェハ中心点CCwとを結ぶ線分がウェハエッジW
Eと境界線LLの両方と交差するときは第1のタイプと
判断され、境界線LLとだけ交差するときは第2のタイ
プと判断される。
Whether the shot is the first type shot or the second type shot depends on whether a line connecting the center point CCw of the wafer W and the center point of the shot area of interest intersects the boundary line LL or the wafer edge WE. Is calculated by a mathematical method. In other words, the line connecting the center point of the shot area and the wafer center point CCw is the wafer edge W
When it crosses both E and the boundary line LL, it is determined to be the first type, and when it crosses only the boundary line LL, it is determined to be the second type.

【0021】次に主制御系MCは、ステップ106、1
08において、露光すべきショット領域の状況に応じた
3つのモードのうちのいずれか1つを実行する。露光す
べきショット領域が、例えば領域SA9 であるとする
と、ステップ106、108によって第1、第2のタイ
プのいずれでもない、正常なフォーカシング・ショット
であると判別され、シーケンスはステップ120へ進
む。ステップ120において、主制御系MCはショット
マップデータに基づいて、ウェハW上のショット領域S
A9がレチクルRのパターン領域PAの投影像と重なり
合うような座標位置を算出してステージ制御系STUへ
目標値として出力する。これに応答してXYステージ2
1がステッピングを行なう。そして次のステップ122
において、主制御系MCはCPX30を介してレベリン
グロック信号LLSの状態をチェックし、イネーブル
(レベリングロック実行中)であれば、シーケンスをス
テップ126へ進める。そして主制御系MCは信号LL
Sがディスエーブル(フォーカスロック解除)であれば
ステップ124においてオートレベリング(アクチュエ
ータ19の微動による傾き合わせ)を実行する。図7の
ショット領域SA9の場合、信号LLSはディスエーブ
ルになっており、従来通りにオートレベリングが行なわ
れる。
Next, the main control system MC executes steps 106, 1
At 08, one of the three modes according to the situation of the shot area to be exposed is executed. Assuming that the shot area to be exposed is, for example, the area SA9, it is determined in steps 106 and 108 that the shot is a normal focusing shot that is neither of the first type nor the second type, and the sequence proceeds to step 120. In step 120, the main control system MC determines the shot area S on the wafer W based on the shot map data.
A9 calculates a coordinate position that overlaps with the projected image of the pattern area PA of the reticle R, and outputs it to the stage control system STU as a target value. XY stage 2 in response
1 performs stepping. And the next step 122
In step, the main control system MC checks the state of the leveling lock signal LLS via the CPX 30, and if enabled (leveling lock is being executed), the sequence proceeds to step 126. The main control system MC outputs the signal LL
If S is disabled (the focus lock is released), automatic leveling (tilt adjustment by fine movement of the actuator 19) is executed in step 124. In the case of the shot area SA9 in FIG. 7, the signal LLS is disabled, and the auto-leveling is performed as in the related art.

【0022】それからステップ126で露光動作が実行
され、露光終了後、ステップ128で信号LLSがディ
スエーブルに設定される。このステップ128はステッ
プ126で露光したショット領域がレベリングロックで
あった場合、その状態を解除するためのものであり、ス
テップ126の時点で信号LLSがすでにディスエーブ
ルになっていれば、ステップ128は無視される。
Then, at step 126, an exposure operation is performed. After the exposure is completed, at step 128, the signal LLS is set to disable. This step 128 is for releasing the state where the shot area exposed in step 126 is leveling lock. If the signal LLS has already been disabled at the time of step 126, step 128 is executed. It will be ignored.

【0023】こうして1つのショット領域の露光が終了
したら、ステップ130で全ショット領域の露光が完了
したか否かが判断され、完了していないときは、次のシ
ョット領域の露光のために、先のステップ104からの
シーケンスを繰り返す。ところで、ステップ106にお
いて、露光すべきショット領域がSA1のような第1の
タイプに属すると判断されると、主制御系MCはステッ
プ110、112、114を実行してからステップ12
0を実行する。そこでこれらステップ110、112、
114の動作を図8を参照して説明する。
When the exposure of one shot area is completed, it is determined in step 130 whether or not the exposure of all shot areas has been completed. If the exposure has not been completed, the first shot area is exposed for the exposure of the next shot area. The sequence from step 104 is repeated. If it is determined in step 106 that the shot area to be exposed belongs to the first type such as SA1, the main control system MC executes steps 110, 112, and 114, and then executes step 12
Execute 0. Therefore, these steps 110, 112,
The operation of 114 will be described with reference to FIG.

【0024】まずステップ110では、ショット領域S
A1 が全て禁止帯の境界線LLよりも外側にあるとい
うことから、隣接するショット領域内のどこかに、強制
的にレベリングポイントを移動させるための演算を行な
う。図8に示すように、主制御系MCはウェハ中心点C
Cwとショット領域SA1の中心点SC1とを結ぶ直線
K1を設定し、この直線K1が境界線LLと交差する点
Pffの座標位置FFを算出する。この計算は、XYス
テージ21の移動座標系における中心点CCwの位置、
ショット中心点SC1の位置、及び境界線LLの半径の
夫々が予めわかっているため、幾何数学上の解法によっ
てただちに実行できる。このように第1のタイプに属す
るショット領域の場合、シフトレベリングによって傾き
検出される点は、当該ショット領域よりもウェハ中心側
に隣接するショット領域内の境界線LL上に設定され
る。
First, in step 110, the shot area S
Since all of A1 are outside the boundary line LL of the forbidden zone, an operation for forcibly moving the leveling point to somewhere in the adjacent shot area is performed. As shown in FIG. 8, the main control system MC has a wafer center point C
A straight line K1 connecting Cw and the center point SC1 of the shot area SA1 is set, and a coordinate position FF of a point Pff at which the straight line K1 intersects the boundary line LL is calculated. This calculation is based on the position of the center point CCw in the moving coordinate system of the XY stage 21,
Since the position of the shot center point SC1 and the radius of the boundary line LL are known in advance, it can be immediately executed by a geometrical mathematical solution. As described above, in the case of the shot area belonging to the first type, the point detected by the shift leveling is set on the boundary line LL in the shot area adjacent to the wafer center side with respect to the shot area.

【0025】次に主制御系MCはステップ112におい
て、算出された点Pffの座標位置(強制シフトフォー
カス位置とも呼ぶ)FFを目標値とするように、XYス
テージ21を移動させる。これによって焦点検出系のス
リット像SBは点Pff上に投射されることになる。そ
して傾き検出系の検波信号LZに応答してZステージ2
0(アクチュエータ19)が駆動され、点Pffでオー
トレベリング(AL)が実行される。
Next, in step 112, the main control system MC moves the XY stage 21 so that the calculated coordinate position (also referred to as a forced shift focus position) FF of the point Pff becomes a target value. Thus, the slit image SB of the focus detection system is projected on the point Pff. The Z stage 2 responds to the detection signal LZ of the tilt detection system.
0 (actuator 19) is driven, and auto-leveling (AL) is executed at the point Pff.

【0026】そしてZステージ20が静定してALが完
了すると、ステップ114で主制御系MCはCPX30
を介して信号LLSをイネーブルに切り換えて、レベリ
ングロック状態にする。その後、ただちにステップ12
0へシーケンスを進め、XYステージ21を移動させ
て、ショット領域SA1が露光される座標位置に位置決
めする。そして、露光を実行し、現像、エッチング等の
プロセス工程を経て、レジストが塗布され、前述のシー
ケンスを繰り返して露光を行う。これら一連の動作を何
回化繰り返すことにより、ウェハW上に半導体素子を形
成する。
When the Z stage 20 is settled and AL is completed, the main control system MC proceeds to step 114 where the CPX 30
, The signal LLS is switched to enable, and the leveling lock state is set. Then immediately step 12
The sequence proceeds to 0, and the XY stage 21 is moved to a position where the shot area SA1 is exposed. Then, exposure is performed, a resist is applied through process steps such as development and etching, and exposure is performed by repeating the above-described sequence. By repeating these series of operations several times, semiconductor elements are formed on the wafer W.

【0027】以上のように第1タイプのショット領域の
場合、禁止帯の内側に存在する部分が全くないので、仮
りにレベリング合わせを全く実行しなくても、救済すべ
きチップがないことから実害はないはずである。そのた
め、このような第1タイプのショット領域に対しても一
応のレベリング合わせを行ないたいという要求に対して
は、スループットを考慮して、ショット中心点SC1か
ら最も近いレベリング可能位置(すなわち境界線LL
上、又はその近傍)へ、ウェハを移動させるようにした
のである。このようにすると、点Pffでレベリング動
作(AL)を実行してから露光位置であるショット中心
点SC1へXYステージ21を移動させるとき、その移
動量は最短距離になる。
As described above, in the case of the first type shot area, since there is no portion existing inside the forbidden zone, even if leveling adjustment is not performed at all, there is no chip to be rescued. Should not be. Therefore, in response to a request to perform tentative leveling adjustment even for such a first type shot area, in consideration of throughput, a levelable position closest to the shot center point SC1 (that is, the boundary line LL).
The wafer is moved upward (or in the vicinity thereof). In this way, when the XY stage 21 is moved to the shot center point SC1, which is the exposure position, after performing the leveling operation (AL) at the point Pff, the amount of movement becomes the shortest distance.

【0028】一方、図6中のステップ108で、露光す
べきショット領域が第2のタイプと判断された場合、主
制御系MCはステップ116、118を実行してからス
テップ114のレベリングロック動作を実行する。そこ
でさらに図8を参照してステップ116、118を説明
する。第2タイプのショット領域として図8中のショッ
ト領域SA2を考える。この場合、ショット領域SA2
の一部分は境界線LLの内側のレベリング検出可能範囲
内に存在するため、主制御系MCはショット領域SA2
内の点で、境界線LLの内側に存在し、かつウェハ中心
に最も近い特定点を算出する。この計算は、ショット領
域SA2 の中心点位置、ウェハ中心点CCwの位置、
ショット領域SA2のサイズ、及び境界線LLの半径に
基づいて容易に実行される。その結果、図8中のショッ
ト領域SA2の場合、ウェハ中心に最も近いショット内
のコーナの位置が特定点SC2として決定される。
On the other hand, if it is determined in step 108 in FIG. 6 that the shot area to be exposed is the second type, the main control system MC executes steps 116 and 118 and then performs the leveling lock operation in step 114. Execute. Therefore, steps 116 and 118 will be further described with reference to FIG. The shot area SA2 in FIG. 8 is considered as the second type shot area. In this case, the shot area SA2
Is located within the leveling detectable range inside the boundary line LL, so that the main control system MC sets the shot area SA2
, A specific point existing inside the boundary line LL and closest to the center of the wafer is calculated. This calculation includes the position of the center point of the shot area SA2, the position of the wafer center point CCw,
It is easily executed based on the size of the shot area SA2 and the radius of the boundary line LL. As a result, in the case of the shot area SA2 in FIG. 8, the position of the corner in the shot closest to the center of the wafer is determined as the specific point SC2.

【0029】次に主制御系MCは、その特定点SC2と
ウェハ中心点CCwとを結ぶ直線K2を設定し、その直
線K2の延長部分が境界線LLと交差する点P1を算出
する。さらに主制御系MCは点P1と特定点SC2との
間を所定の比(計算の簡便さを考えると1/2が望まし
い)で分割する直線K2上の点Psfの座標位置SFを
算出する。この点Psfがシフトレベリングを行なうポ
イントであり、次のステップ118でXYステージ21
は座標位置SFへ移動され、そこでオートレベリングが
実行される。その後は先に説明したステップ114から
のシーケンスが実行される。
Next, the main control system MC sets a straight line K2 connecting the specific point SC2 and the wafer center point CCw, and calculates a point P1 at which an extension of the straight line K2 intersects the boundary line LL. Further, the main control system MC calculates the coordinate position SF of the point Psf on the straight line K2 that divides the point P1 and the specific point SC2 at a predetermined ratio (preferably 1/2 in consideration of the simplicity of calculation). This point Psf is the point at which shift leveling is performed, and in the next step 118, the XY stage 21
Is moved to a coordinate position SF, where auto-leveling is performed. Thereafter, the sequence from step 114 described above is executed.

【0030】以上のように、第2のタイプのショット領
域の場合、レベリングを行なうポイントは、当該ショッ
ト領域内のレベリング検出可能範囲内へシフトされるこ
とから、以後そのことを通常シフトレベリング動作とも
呼ぶことにする。さて、図8のショット領域の配列、図
6のシーケンスからも明らかであるが、XYステージ2
1の露光位置(ショット中心点)へのステッピング移動
は、必らずシフトレベリングによる移動の後に行なわれ
る。従って図8の場合、ウェハのグローバルアライメン
ト(EGA等)が完了して、第1ショット領域SA1か
らステップアンドリピート露光を行なうとき、XYステ
ージ21のステッピング移動は、点Pff(レベリンン
グ合わせ)→ショット中心点SC1(露光)→点Psf
(レベリング合わせ)→ショット領域SA2の中心点
(露光)、という経路を通ることになる。
As described above, in the case of the shot area of the second type, the point at which leveling is performed is shifted to the leveling detectable range within the shot area. I will call it. Now, as is clear from the arrangement of the shot areas in FIG. 8 and the sequence in FIG.
The stepping movement to the first exposure position (shot center point) is necessarily performed after the movement by shift leveling. Therefore, in the case of FIG. 8, when global alignment (EGA or the like) of the wafer is completed and step-and-repeat exposure is performed from the first shot area SA1, the stepping movement of the XY stage 21 is performed at a point Pff (leveling alignment) → shot center. Point SC1 (exposure) → point Psf
(Leveling adjustment) → the center point (exposure) of the shot area SA2.

【0031】尚、図6のシーケンスでは1つのショット
領域に対する露光が完了してから、次のショット領域の
タイプの判別、シフトレベリング点の算出シーケンス
(ステップ104、106、108、110、116)
を実行したが、これらの計算時間は1つのショット領域
の露光時間(0.1〜0.5秒)よりも十分に短くできるの
で、前のショット領域の露光動作中にシフトレベリング
点を求めておき、露光完了と同時にステップ112、又
は118を実行するようなシーケンスにすることも可能
である。
In the sequence shown in FIG. 6, after the exposure of one shot area is completed, the type of the next shot area is determined, and the shift leveling point is calculated (steps 104, 106, 108, 110, 116).
However, since these calculation times can be sufficiently shorter than the exposure time (0.1 to 0.5 seconds) of one shot area, the shift leveling point is obtained during the exposure operation of the previous shot area. Alternatively, the sequence may be such that step 112 or 118 is executed simultaneously with the completion of exposure.

【0032】ところで、第2のタイプのショット領域に
対して、図8に示したようなアルゴリズムを適用した場
合、境界線LLのショット領域内でのかかり方によって
は不都合な点が生じる。そこでその不都合な点を解決し
たアルゴリズムを、図9を参照して第2の実施例として
説明する。このアルゴリズムは図6のシーケンス中のス
テップ116で実行されるもので、シーケンス実体が変
わる訳ではない。
When the algorithm shown in FIG. 8 is applied to the second type of shot area, an inconvenient point occurs depending on how the boundary line LL is applied in the shot area. Therefore, an algorithm that solves the disadvantage will be described as a second embodiment with reference to FIG. This algorithm is executed in step 116 in the sequence of FIG. 6, and does not change the sequence entity.

【0033】今、図9に示したショット領域SA3(図
7中のものと同じ)について考える。このショット領域
SA3はショット中心点SS3が禁止帯の中に存在する
から、第2のタイプに属し、先の第1実施例の場合、こ
のショット領域SA3内の最もウェハ中心に近い特定点
SC3が決定され、さらに特定点SC3を通る直線K
3、及び直線K3と境界線LLとの交点P3が決定され
る。それによって通常シフトレベリング位置SFの点は
点P3と特定点SC3を結ぶ線分上のどこかに設定され
る。
Now, consider the shot area SA3 (same as that in FIG. 7) shown in FIG. This shot area SA3 belongs to the second type because the shot center point SS3 exists in the forbidden zone, and in the case of the first embodiment, the specific point SC3 closest to the wafer center in this shot area SA3 is The straight line K determined and further passing through the specific point SC3
3, and an intersection P3 between the straight line K3 and the boundary line LL is determined. Thereby, the point of the normal shift leveling position SF is set somewhere on the line segment connecting the point P3 and the specific point SC3.

【0034】ところが、ショット領域SA3の場合、直
線K3が通る部分は、ショット領域SA3のうちレベリ
ング検出可能範囲内に存在する有効部分の極めて端の位
置になっており、上述のアルゴリズムで決定されたシフ
トレベリング位置SFは、その有効部分を代表的に反映
しているとは言い難い。そこで本実施例では、先の第1
の実施例のアルゴリズムに判断機能を加え、シフト・レ
ベリング位置をより最適化するようにした。まず通常の
アルゴリズムに従って、点P3、特定点SC3を求め、
直線K3上で両点を2等分する点Psfを求める。そし
て、2番目にウェハ中心に近いショット領域SA3内の
コーナとなっている点SC3’を見つけ、その点SC
3’とウェハ中心点CCwとを結ぶ直線K3’と、ショ
ット領域SA3の中心点SS3とウェハ中心点CCwと
を結ぶ直線K3”とを設定する。そして点SC3’が境
界線LLの内側にあるという条件のもとで、直線K3”
が2本の直線K3、K3’のほぼ中央に挾まれているか
否かを判断する。直線K3”がほぼ中央に挾まれている
ときは、先に求めた直線K3上のシフトレベリング点P
sfとウェハ中心点CCwとを結ぶ距離と等しい長さ
を、ウェハ中心点CCwから直線K3”上で設定し、そ
の点を実際のシフトレベリング点とする。
However, in the case of the shot area SA3, the portion where the straight line K3 passes is located at the very end of the effective portion existing within the leveling detectable range in the shot area SA3, and is determined by the above-described algorithm. It is hard to say that shift leveling position SF typically reflects the effective portion thereof. Therefore, in the present embodiment, the first
A judgment function is added to the algorithm of the embodiment of the present invention to further optimize the shift / leveling position. First, a point P3 and a specific point SC3 are obtained according to a normal algorithm.
A point Psf which bisects both points on the straight line K3 is obtained. Then, a point SC3 'which is the second corner in the shot area SA3 closest to the wafer center is found, and the point SC3'
A straight line K3 'connecting 3' to the wafer center point CCw and a straight line K3 "connecting the center point SS3 of the shot area SA3 and the wafer center point CCw are set. The point SC3 'is inside the boundary line LL. Under the condition, a straight line K3 "
Is determined between the two straight lines K3 and K3 '. When the straight line K3 "is sandwiched substantially at the center, the shift leveling point P on the straight line K3 previously obtained
A length equal to the distance connecting sf and the wafer center point CCw is set on a straight line K3 ″ from the wafer center point CCw, and that point is set as an actual shift leveling point.

【0035】あるいは点SC3’と特定点SC3とを結
ぶ直線と直線K3”との交点SC3”と、直線K3”と
境界線LLとの交点P3”とを求め、点P3”と点SC
3”とを直線K3”上で2等分する点を、実際のシフト
レベリング点として設定してもよい。以上のアルゴリズ
ムによれば、ショット領域内で部分的にレベリング検出
可能範囲内に入っている領域をほぼ正確に代表した位置
としてシフト・レベリングが可能となる。
Alternatively, an intersection point SC3 ″ between a straight line connecting the point SC3 ′ and the specific point SC3 and the straight line K3 ″ and an intersection point P3 ″ between the straight line K3 ″ and the boundary line LL are obtained, and the point P3 ″ and the point SC are determined.
A point that bisects 3 ″ on the straight line K3 ″ may be set as an actual shift leveling point. According to the above-described algorithm, shift / leveling can be performed as a position almost accurately representing an area partially within the leveling detectable range in the shot area.

【0036】次に第3の実施例によるシフトレベリング
動作について説明する。第3の実施例では、スループッ
トの低下を極力押えるために、第1のタイプに属するシ
ョット領域の全てに対して強制シフト・レベリング動作
を行なうのではなく、ウェハ上の第1ショット目が第1
のタイプであるときだけ強制シフト・レベリングを行な
い、ステップアンドリピート露光が進んでいく途中で現
われる第1タイプのショットに対してはレベリングロッ
クで対処するというシーケンスが組まれる。
Next, a shift leveling operation according to the third embodiment will be described. In the third embodiment, in order to suppress a decrease in throughput as much as possible, a forced shift / leveling operation is not performed for all of the shot regions belonging to the first type.
A sequence is set up in which forced shift / leveling is performed only when the shot is of the first type, and a shot of the first type that appears during the progress of the step-and-repeat exposure is dealt with by leveling lock.

【0037】以下、第3の実施例によるシーケンスを図
10を参照して説明する。図10のフローチャートは基
本的には図6のフローチャートと同じであり、異なる点
は、図6中のステップ106と108の間に、信号LL
Sをディスエーブル(レベリングサーボモード)に切り
替えるステップ132を追加し、図6中のステップ10
6の判断が真(Yes)のときに、第1ショットのとき
だけステップ110、112、114を実行するような
判断のステップ134を追加し、そして図6中のステッ
プ124のAL実行を、AL実行後に信号LLSをイネ
ーブル(レベリングロックモード)に切り替えるステッ
プ124’に変更したことである。
Hereinafter, a sequence according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The flowchart of FIG. 10 is basically the same as the flowchart of FIG. 6, except that the signal LL is provided between steps 106 and 108 in FIG.
Step 132 for switching S to disable (leveling servo mode) is added, and step 10 in FIG.
When the determination of step 6 is true (Yes), step 134 is added to execute steps 110, 112, and 114 only for the first shot, and AL execution of step 124 in FIG. This means that the signal LLS is changed to step 124 'for switching to the enable (leveling lock mode) after execution.

【0038】この図10において、ステップ106で露
光すべきショットが第1のタイプであると判定される
と、さらにステップ134において、それが第1番目
(先頭)ショットか否かが判断され、第1ショットでな
いときはステップ120、122を実行する。ステップ
134で先頭ショットであると判断されると、強制シフ
トレベリングのために、ステップ110、112、11
4を実行してステップ120へシーケンスを進める。例
えば図7〜9に示したショットマップの場合、先頭ショ
ットであるショット領域SA1については、ステップ1
06、134、110〜114、120、122、12
6の順にシーケンスが進んで露光が行なわれる。この
際、ステップ114でレベリングロック状態にされる
が、その状態は次ショットのための処理ルーチンの中の
ステップ132が実行されない限り保存される。そして
次のショット領域SA2 については、ステップ10
6、132、108と進み、第2タイプであると判定さ
れるので図6の場合と同様にステップ116、118、
114、120、122、126の順に実行される。
In FIG. 10, if it is determined in step 106 that the shot to be exposed is of the first type, it is further determined in step 134 whether or not the shot is the first (head) shot. If it is not one shot, steps 120 and 122 are executed. If it is determined in step 134 that the shot is the first shot, steps 110, 112, and 11 are performed for forced shift leveling.
4 is executed, and the sequence proceeds to step 120. For example, in the case of the shot maps shown in FIGS.
06, 134, 110-114, 120, 122, 12
The sequence proceeds in the order of 6, and exposure is performed. At this time, the leveling lock state is set in step 114, but this state is kept unless step 132 in the processing routine for the next shot is executed. Then, for the next shot area SA2, step 10
6, 132, and 108, and is determined to be of the second type, so that steps 116, 118,
The processing is performed in the order of 114, 120, 122, and 126.

【0039】こうして順次ステップアンドリピート露光
が行なわれ、その途中で次に露光すべきショット領域が
ステップ106で第1のタイプであると判断されたとす
る。この場合、直前のショット領域の露光完了時には、
ステップ124’でレベリングロックがかけられてお
り、ステップ132へは進まずにステップ134に進
む。この場合、ステップ134では第1ショット以外で
あると判断されるから、ただちにステップ120に進
む。すなわち第1ショット以外のショット領域で第1の
タイプのものは、ステップ106、134、120、1
22、126の順で実行され、強制シフトレベリング動
作(ステップ110〜114)が省略される代りに、直
前のショット領域に対するレベリング合わせの状態で露
光が行なわれる。
It is assumed that step-and-repeat exposure is sequentially performed as described above, and that the next shot area to be exposed is determined to be of the first type in step 106. In this case, when the exposure of the immediately preceding shot area is completed,
Since the leveling lock is locked in step 124 ', the process proceeds to step 134 without proceeding to step 132. In this case, since it is determined in step 134 that the shot is other than the first shot, the process immediately proceeds to step 120. That is, shot areas other than the first shot and of the first type include steps 106, 134, 120, 1
Exposure is performed in the order of steps 22 and 126, and instead of omitting the forced shift leveling operation (steps 110 to 114), exposure is performed in a state of leveling adjustment for the immediately preceding shot area.

【0040】また先頭ショットが第1のタイプで2番目
のショットが正常なもの(第1、第2のタイプのいずれ
でもない)であるとき、2番目のショット領域に対して
は、ステップ106、132、108、120、12
2、124’、126の順に実行され、通常のオートレ
ベリング動作が行なわれる。さらに先頭ショットと2番
目のショットとがともに第1のタイプであるとき、2番
目のショット領域に対してはステップ106、134、
120、122、126の順にシーケンスが進み、先頭
ショットでの強制シフト・レベリングの状態と同じレベ
リング位置で露光が行なわれる。以上、本実施例のよう
に、第1タイプのショットに対する強制シフト・レベリ
ングを第1ショットだけに制限し、他の第1タイプのシ
ョットに対しては直前のショットで行なわれたレベリン
グ状態のまま露光するようにすれば、XYステージ21
の強制シフトレベリング時の移動回数が大幅に減り、ス
ループットの低下を押えることができる。次に、図11
を用いて本発明の第4実施例を説明する。本実施例では
シフトレベリング時のシフト量を、ステップアンドリピ
ート動作で露光を行う際のステップピッチPの整数倍と
するものである。すなわち、シフトレベリング時に、シ
ョット内の同じ位置においてレベリング検出をおこなう
ものである。図11において、ショットSA1,SA
2,SA3等のショットはレベリング禁止帯LLの外側
であるので、近傍のショットであってレベリング照明領
域SBLの中心をレベリング禁止帯LLの内側にあるシ
ョットSA7,SA8,SA9などの中心までシフトし
てレベリングをかける。このようにすることでショット
内の表面形状によるレベリング計測値の変化を防止する
ことができる。
When the first shot is of the first type and the second shot is normal (neither of the first or second type), step 106 is executed for the second shot area. 132, 108, 120, 12
2, 124 'and 126 are performed in this order, and a normal auto-leveling operation is performed. Further, when both the first shot and the second shot are of the first type, steps 106 and 134 are executed for the second shot area.
The sequence proceeds in the order of 120, 122, and 126, and exposure is performed at the same leveling position as the forced shift / leveling state in the first shot. As described above, as in the present embodiment, the forced shift leveling for the first type shot is limited to only the first shot, and the other first type shots remain in the leveling state performed in the immediately preceding shot. If the exposure is performed, the XY stage 21
, The number of movements at the time of forced shift leveling is greatly reduced, and a decrease in throughput can be suppressed. Next, FIG.
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the shift amount at the time of shift leveling is set to an integral multiple of the step pitch P when performing exposure by the step-and-repeat operation. That is, during shift leveling, leveling is detected at the same position in the shot. In FIG. 11, shots SA1, SA
Since shots such as SA2 and SA3 are outside the leveling prohibited zone LL, the center of the nearby shot and the leveling illumination area SBL is shifted to the center of the shots SA7, SA8, and SA9 that are inside the leveling prohibited zone LL. And apply leveling. By doing so, it is possible to prevent a change in the leveling measurement value due to the surface shape in the shot.

【0041】次に図12を参照して本発明の第5の実施
例について説明する。本実施例は次のようなプロセスウ
ェハに最適なシフトレベリングを提供するものである。 (1)ショットサイズが小さく、レベリング照明領域SB
Lがショットからはみ出す場合。 (2)2nd露光以降のプロセスであり、周辺に未露光領
域MR(図12の斜線部分)が存在する場合。 このようなプロセスウエハでは、周辺の未露光部分MR
の表面の傾き及び高さと、ショット内の傾き及び高さは
大きく異なる場合があり、レベリング照明領域SBL内
に未露光部分MRが存在することはレベリング測定値に
誤差を生じさせる。この場合、もはやレベリング可能境
界線LL内の情報だけでは不足であり、ショットサイ
ズ、ステップピッチ、ショットマップ(ウェハW内のシ
ョット位置の情報)から、レベリング照明領域SBL内
に未露光領域MRが入らない場所まで、シフトさせるシ
フト量を計算し、前述のシフトレベリングを実行すれば
よい。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment provides the following optimum shift leveling for a process wafer. (1) Small shot size, leveling illumination area SB
When L protrudes from the shot. (2) This is a process after the second exposure, and a case where an unexposed region MR (shaded portion in FIG. 12) exists in the periphery. In such a process wafer, the peripheral unexposed portion MR
And the inclination and height in the shot may greatly differ from each other, and the presence of the unexposed portion MR in the leveling illumination area SBL causes an error in the leveling measurement value. In this case, the information within the levelable boundary line LL is no longer sufficient, and the unexposed area MR is included in the leveling illumination area SBL from the shot size, the step pitch, and the shot map (information of the shot position in the wafer W). It is sufficient to calculate the shift amount to be shifted to a place where there is no shift, and execute the above-described shift leveling.

【0042】またこのシフト量を第4実施例と同様に、
ステップピッチの整数倍としてもよい。図12はショッ
トSA1をショットSA6までシフトさせてレベリング
動作を行う場合、及びショットSA4をショットSA1
3までシフトさせてレベリング動作を行う場合を示して
いる。
Further, this shift amount is set in the same manner as in the fourth embodiment.
It may be an integral multiple of the step pitch. FIG. 12 shows a case where the leveling operation is performed by shifting the shot SA1 to the shot SA6 and a case where the shot SA4 is shifted to the shot SA1.
3 shows a case where the leveling operation is performed by shifting to 3.

【0043】また、各ショットにショット番号が付し、
画面上にショット番号とともにショットマップを表示す
る。そしてショットSA1,SA4のようにレベリング
照明領域SBLの少なくとも一部が未露光領域MRに位
置するショットについては、画面上のショットマップ上
で、ショットの色を変える等して表示し、各ショット毎
にマニュアルでシフトレベリングするショット番号をシ
ョットSA1,SA4のショット番号と対応つけて指定
するようにしてもよい。尚、以上のようなシフトレベリ
ング、シフトフォーカスの際に、ステージの走行誤差が
発生する場合には、予めこれを測定して、制御系AFU
に記憶しておき、シフトレベリング、シフトフォーカス
時に走行誤差を補正すればよい。例えば、スーパーフラ
ットネスウェハと呼ばれる平面度、平行度の非常に高精
度のウェハを用い、ウェハ内の複数の任意の位置におい
て、AF、AL測定を行えば、ステージの走行誤差を場
所の関数(X,Y)として計測可能である。
Each shot is given a shot number,
The shot map is displayed on the screen together with the shot number. Shots in which at least a part of the leveling illumination area SBL is located in the unexposed area MR, such as the shots SA1 and SA4, are displayed on the shot map on the screen by changing the color of the shot, and the like. Alternatively, the shot number to be manually shift-leveled may be specified in association with the shot numbers of the shots SA1 and SA4. In the case where a shift error of the stage occurs during the shift leveling and shift focus as described above, the error is measured in advance and the control system AFU is controlled.
And the travel error may be corrected during shift leveling and shift focus. For example, by using a wafer with a very high degree of flatness and parallelism called a super flatness wafer and performing AF and AL measurements at a plurality of arbitrary positions within the wafer, the stage travel error can be calculated as a function of location ( X, Y).

【0044】以上、本発明の各実施例を説明したが、本
発明はそれらに限定されることなく、様々の変形例を取
り得る。例えば通常シフトレベリング動作の場合、露光
すべきショット領域内で境界線LLの内側に存在する部
分の面積的な重心を求め、その重心点をシフトレベリン
グ点位置SFとしてもよい。また第2のタイプのショッ
トに対する通常シフトレベリング動作のためのレベリン
グ点の計算に際しても、常にショット中心点とウェハ中
心点CCwとを結ぶ直線上でのみ見つけるようにしても
よい。また最近では、投影視野PLF内の中心点の他に
多数の検出点を有する斜入射光式の焦点検出系(多点フ
ォーカスセンサー)が例えば特開平6−283403号
公報等で提案されている。この多点フォーカスセンサー
を使って傾き検出を行うことができる。その場合、検出
点のうち少なくとも1つ、又は2つ以上が露光状態のと
きに境界線LLの内側に位置しないショット領域を、シ
フト・レベリング(シフト・フォーカス)の対象とする
のであれば、本発明の各実施例がそのまま応用可能であ
る。また、多点フォーカスセンサーを傾き検出系として
利用する場合、第5実施例のようにレベリング照明領域
SBL(多点フォーカスセンサーの検出点)の少なくと
も一部が未露光領域MRに位置するショットについて、
オートフォーカスについても第5実施例のシフトレベリ
ングと同様に、シフトフォーカスを行うようにしてもよ
い。シフトフォーカスの手法は特開平6−29186号
公報に詳しく開示されている。さらに本発明の各実施例
では、傾き検出系の検出点(照明領域SBL、多点フォ
ーカスセンサーの場合はスリット像の中心)が投影視野
PLFの中心に位置するとしたが、その位置は投影レン
ズPLの光軸AX(ショット中心点)との位置関係が予
めわかっていれば、どこに設定してもよい。また本発明
は、円形のウェハの露光時に限らず、角形の感光基板上
に複数のショット領域を露光する場合にも同様に適用可
能である。更に本件発明はレチクルとウェハとを同期し
て移動させながら露光する走査型露光装置、にも適用可
能であり、走査型露光装置は特開平6−283403号
公報に開示されている。また、本件発明はX線露光装置
やEB露光装置にも同様に適用可能である。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the embodiments and can take various modifications. For example, in the case of the normal shift leveling operation, the area centroid of a portion existing inside the boundary line LL in the shot area to be exposed may be obtained, and the centroid point may be set as the shift leveling point position SF. Also, when calculating the leveling point for the normal shift leveling operation for the second type shot, the leveling point may always be found only on the straight line connecting the shot center point and the wafer center point CCw. Recently, an obliquely incident light type focus detection system (multipoint focus sensor) having a large number of detection points in addition to the center point in the projection field of view PLF has been proposed in, for example, JP-A-6-283403. Tilt detection can be performed using this multipoint focus sensor. In this case, if at least one or two or more of the detection points are in the exposure state and a shot area not located inside the boundary line LL is to be subjected to shift leveling (shift focus), the present invention is applied. Each embodiment of the invention can be applied as it is. When the multipoint focus sensor is used as a tilt detection system, a shot in which at least a part of the leveling illumination area SBL (the detection point of the multipoint focus sensor) is located in the unexposed area MR as in the fifth embodiment is described.
As for the auto focus, the shift focus may be performed similarly to the shift leveling of the fifth embodiment. The shift focus method is disclosed in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-29186. Further, in each embodiment of the present invention, the detection point (the illumination area SBL, the center of the slit image in the case of the multi-point focus sensor) of the tilt detection system is located at the center of the projection visual field PLF. If the positional relationship with the optical axis AX (shot center point) is known in advance, it may be set anywhere. The present invention can be applied not only to the exposure of a circular wafer but also to the exposure of a plurality of shot areas on a square photosensitive substrate. Further, the present invention is also applicable to a scanning type exposure apparatus that performs exposure while moving a reticle and a wafer in synchronization with each other, and the scanning type exposure apparatus is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283403. Further, the present invention is similarly applicable to an X-ray exposure apparatus and an EB exposure apparatus.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上、本発明によれば、感光基板の周辺
に形成されるショット領域内のチップのうち、基板のエ
ッジから一定幅の禁止帯の内側にあるものは、ほぼ正常
な傾き合わせのもとで露光されるから、チップの収集率
が向上するといった利点がある。さらに本発明によれば
感光基板の中心を通る直線(半径)方向にレベリング検
出すべき点をずらしているので、基板の移動量が少なく
て済むといった効果もある。また、傾き検出系の検出領
域が未露光領域にかかる場合でも、レベリング検出すべ
き点をずらしているので、ほぼ正常な傾き合わせを実行
することができる。
As described above, according to the present invention, among the chips in the shot area formed around the photosensitive substrate, those which are located inside the forbidden band having a fixed width from the edge of the substrate are almost normally tilt-aligned. Exposure is performed under the following conditions, so that there is an advantage that the chip collection rate is improved. Further, according to the present invention, since the leveling detection points are shifted in the direction of a straight line (radius) passing through the center of the photosensitive substrate, there is also an effect that the amount of movement of the substrate can be reduced. In addition, even when the detection area of the tilt detection system covers an unexposed area, the points to be leveled are shifted, so that almost normal tilt adjustment can be performed.

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

【図1】本発明が適用される投影露光装置の構成を示す
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a projection exposure apparatus to which the present invention is applied.

【図2】焦点検出系の構成を示すブロック図FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a focus detection system.

【図3】傾き検出系の構成を示す図FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a tilt detection system.

【図4】焦点検出点と投影視野との正常なショット領域
に対する露光時の配置を示す図
FIG. 4 is a diagram showing an arrangement of a focus detection point and a projection visual field at the time of exposure to a normal shot area.

【図5】焦点検出点と投影視野との周辺ショット領域に
対する露光時の配置を示す図
FIG. 5 is a diagram illustrating an arrangement of a focus detection point and a projection visual field in a peripheral shot area at the time of exposure;

【図6】第1の実施例によるシーケンスを説明するフロ
ーチャート図
FIG. 6 is a flowchart illustrating a sequence according to the first embodiment.

【図7】ウェハ外形とショットマップとの関係の一例を
示す図
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a relationship between a wafer outer shape and a shot map;

【図8】ショットマップの部分拡大図FIG. 8 is a partially enlarged view of a shot map.

【図9】第2の実施例の手法を説明するためのショット
マップの部分拡大図
FIG. 9 is a partially enlarged view of a shot map for explaining a method of the second embodiment.

【図10】第3の実施例によるシーケンスを説明するフ
ローチャート図
FIG. 10 is a flowchart illustrating a sequence according to a third embodiment.

【図11】第4の実施例によるシフト動作を説明する図FIG. 11 illustrates a shift operation according to a fourth embodiment.

【図12】第5の実施例によるシフト動作を説明する図FIG. 12 is a diagram illustrating a shift operation according to a fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols] 【符号の説明】[Explanation of symbols]

R レチクル PA パターン領域 PL 投影レンズ W ウェハ AFU 焦点位置制御系 ALP 傾き検出系(投光器) ALR 傾き検出系(受光器) SB スリット像(検出点) SBL 傾き検出系照明領域 MC 主制御系 WE ウェハ外形エッジ LL 境界線 SA ショット領域 Pff 強制シフトフォーカス点 Psf 通常シフトフォーカス点 CCw ウェハ中心点 R Reticle PA Pattern area PL Projection lens W Wafer AFU Focus position control system ALP Tilt detection system (light projector) ALR Tilt detection system (light receiver) SB Slit image (detection point) SBL Tilt detection system Illumination area MC Main control system WE Wafer outer shape Edge LL Boundary line SA Shot area Pff Forced shift focus point Psf Normal shift focus point CCw Wafer center point

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクに形成された矩形状のパターン領
域の投影光学系による投影像を、2次元移動ステージに
載置された円形の感光基板上の複数のショット領域の夫
々にステップアンドリピート方式で露光する投影露光装
置において、 前記投影光学系の視野内の所定位置に検出点を有し、前
記投影光学系の投影像面に対する前記感光基板の表面の
傾きを検出する傾き検出手段と;前記感光基板の外周端
からほぼ一定の幅を禁止帯としたとき、前記感光基板の
外形に対する前記複数のショット領域の設計上の配置情
報に基づいて、前記禁止帯の境界線よりも外側に全部が
位置するショット領域を第1のタイプとして判別し、露
光時に前記投影光学系の視野内に位置するショット領域
のうち、前記傾き検出手段の検出点が前記禁止帯の境界
線の外側に位置し、同時に一部分が前記境界線の内側に
存在するショット領域を第2のタイプとして判別する特
定ショット判別手段と;露光の際に前記第1のタイプに
属するショット領域を傾き合わせするときは、当該ショ
ット領域内の特定点と前記感光基板の中心点とを通る直
線が前記境界線と交差する点、もしくはその近傍を、前
記傾き検出手段の検出点に合わせるように前記移動ステ
ージを一時的にシフトさせる第1シフト制御手段と;露
光の際に前記第2のタイプに属するショット領域を傾き
合わせするときは、当該ショット領域内の前記感光基板
の中心に最も近い点と前記感光基板の中心点とを通る直
線上であって、かつ前記境界線の内側の当該ショット領
域内に位置する点もしくはその近傍を、前記傾き検出手
段の検出点に合わせるように前記移動ステージを一時的
にシフトさせる第2シフト制御手段とを備えたことを特
徴とする投影露光装置。
1. A step-and-repeat method in which a projection image of a rectangular pattern area formed on a mask by a projection optical system is applied to each of a plurality of shot areas on a circular photosensitive substrate mounted on a two-dimensional moving stage. A projection exposure apparatus for exposing at a predetermined position in a field of view of the projection optical system, wherein the inclination detection means detects an inclination of the surface of the photosensitive substrate with respect to a projection image plane of the projection optical system; When a substantially constant width is defined as a forbidden band from the outer peripheral edge of the photosensitive substrate, based on design layout information of the plurality of shot areas with respect to the outer shape of the photosensitive substrate, all of the forbidden bands are located outside a boundary line of the forbidden band. The position of the shot area is determined as the first type, and the detection point of the inclination detecting means is set at the boundary of the forbidden band in the shot area positioned within the field of view of the projection optical system at the time of exposure. A specific shot determining means for determining a shot area partially located inside the boundary line as the second type at the same time as the second type; when the shot area belonging to the first type is tilted at the time of exposure Temporarily moving the moving stage so that a point where a straight line passing through a specific point in the shot area and the center point of the photosensitive substrate intersects with the boundary line, or the vicinity thereof, is adjusted to a detection point of the inclination detecting means. A first shift control means for shifting the position of the photosensitive substrate; and a step of aligning the shot area belonging to the second type at the time of exposure with a point closest to the center of the photosensitive substrate in the shot area. A point located on a straight line passing through the center point and within the shot area inside the boundary line or in the vicinity thereof is adjusted to a detection point of the inclination detecting means. And a second shift control means for temporarily shifting the moving stage.
【請求項2】 マスクに形成された矩形状のパターン領
域の投影光学系による投影像を、2次元移動ステージに
載置された感光基板上の複数の矩形状のショット領域の
夫々に露光する投影露光装置において、前記投影光学系
の視野内のほぼ中央に少なくとも1つの検出点を有し、
傾き合わせのために該検出点において前記感光基板の表
面の投影光軸方向の位置を検出する傾き検出手段と;前
記感光基板の外周端からの寸法が前記ショット領域の寸
法よりも小さいほぼ一定の幅を禁止帯としたとき、前記
感光基板の外形に対する前記複数のショット領域の設計
上の配置情報に基づいて、前記複数のショット領域のう
ち、前記禁止帯の境界線よりも外側に中心点が位置する
特定のショット領域を判別する特定ショット判別手段
と;前記露光の際に、前記特定のショット領域に対して
傾き合せするときは、当該ショット領域内の特定点と前
記感光基板の中心点とを結ぶ直線上であって、かつ前記
境界線を含む内側で当該ショット領域内、又は当該ショ
ット領域と隣接したショット領域内に位置する点、もし
くはその近傍を、前記傾き検出手段の検出点に合わせる
ように前記移動ステージを一時的にシフトさせるシフト
制御手段とを備えたことを特徴とする投影露光装置。
2. A projection for exposing a projection image of a rectangular pattern area formed on a mask by a projection optical system to each of a plurality of rectangular shot areas on a photosensitive substrate mounted on a two-dimensional moving stage. An exposure apparatus having at least one detection point substantially at the center of the field of view of the projection optical system;
Inclination detecting means for detecting the position of the surface of the photosensitive substrate in the direction of the projection optical axis at the detection point for inclination adjustment; and a substantially constant dimension from the outer peripheral end of the photosensitive substrate smaller than the dimension of the shot area. When the width is a forbidden band, a center point of the plurality of shot regions is located outside a boundary line of the forbidden band, based on design layout information of the plurality of shot regions with respect to the outer shape of the photosensitive substrate. A specific shot determining means for determining a specific shot area to be positioned; and, at the time of the exposure, when adjusting the inclination with respect to the specific shot area, a specific point in the shot area and a center point of the photosensitive substrate. A point located in the shot area or a shot area adjacent to the shot area on the straight line connecting Projection exposure apparatus characterized by comprising a shift control means for temporarily shifting the moving stage so as to match the detection points of the tilt detecting means.
【請求項3】 マスクに形成された矩形状のパターン領
域の投影光学系による投影像を、2次元移動ステージに
載置された円形の感光基板上の複数のショット領域の夫
々にステップアンドリピート方式で露光する投影露光装
置において、 前記投影光学系の視野内の所定位置に検出点を有し、前
記投影光学系の投影像面に対する前記感光基板の表面の
傾きを検出する傾き検出手段と;前記感光基板の外周端
からほぼ一定の幅を禁止帯としたとき、前記ショット領
域の露光にあたって前記禁止帯に前記検出点が位置する
際に、該露光すべきショット領域近傍のショット領域に
前記検出点が位置するように前記ステージを制御し、該
近傍ショットでの前記傾きを検出する制御系とを有する
ことを特徴とする投影露光装置。
3. A step-and-repeat method of projecting an image of a rectangular pattern area formed on a mask by a projection optical system onto each of a plurality of shot areas on a circular photosensitive substrate placed on a two-dimensional moving stage. A projection exposure apparatus for exposing at a predetermined position in a field of view of the projection optical system, wherein the inclination detection means detects an inclination of the surface of the photosensitive substrate with respect to a projection image plane of the projection optical system; When the forbidden zone has a substantially constant width from the outer peripheral edge of the photosensitive substrate, when the detection point is located in the forbidden zone in exposing the shot area, the detection point is located in a shot area near the shot area to be exposed. And a control system for controlling the stage so that the position is located and detecting the inclination in the vicinity shot.
【請求項4】 前記制御系は前記近傍ショットでの傾き
に基づいて前記ステージを制御することを特徴とする請
求項3記載の装置。
4. The apparatus according to claim 3, wherein the control system controls the stage based on a tilt at the near shot.
【請求項5】 マスクに形成された矩形状のパターン領
域の投影光学系による投影像を、2次元移動ステージに
載置された感光基板上の複数の矩形状のショット領域の
夫々に露光する投影露光装置において、前記投影光学系
の視野内のほぼ中央に少なくとも1つの検出点を有し、
前記感光基板の表面の所定の基準面に対する傾きを検出
する傾き検出手段と;前記傾き検出手段の測定領域が常
に前記ショット領域内に位置するように前記移動ステー
ジを制御する制御部とを有することを特徴とする投影露
光装置。
5. A projection for exposing a projection image of a rectangular pattern area formed on a mask by a projection optical system to each of a plurality of rectangular shot areas on a photosensitive substrate mounted on a two-dimensional moving stage. An exposure apparatus having at least one detection point substantially at the center of the field of view of the projection optical system;
An inclination detecting means for detecting an inclination of a surface of the photosensitive substrate with respect to a predetermined reference plane; and a control unit for controlling the moving stage so that a measurement area of the inclination detecting means is always located within the shot area. A projection exposure apparatus.
【請求項6】 マスクに形成された矩形状のパターン領
域の投影光学系による投影像を、2次元移動ステージに
載置された感光基板上の複数の矩形状のショット領域の
夫々に露光する投影露光装置において、 前記投影光学系の結像面に対する傾きを検出する傾き検
出手段と;前記傾き検出手段の検出領域の少なくとも一
部が未露光領域に位置しているか否かを判定する判定部
と;前記判定部の判定結果に基づいて、前記傾き検出手
段の検出領域を前記ショット領域からシフトさせるシフ
ト制御手段とを有することを特徴とする投影露光装置。
6. A projection for exposing a projection image of a rectangular pattern area formed on a mask by a projection optical system to each of a plurality of rectangular shot areas on a photosensitive substrate mounted on a two-dimensional moving stage. In the exposure apparatus, an inclination detecting means for detecting an inclination of the projection optical system with respect to an image forming surface; and a determining unit for determining whether at least a part of a detection area of the inclination detecting means is located in an unexposed area. A projection exposure apparatus comprising: a shift control unit that shifts a detection area of the tilt detection unit from the shot area based on a determination result of the determination unit.
【請求項7】 2次元移動ステージに載置された感光基
板上の複数の矩形状のショット領域の所定の基準面に対
する傾きを傾き検出手段によって検出し、傾き合わせを
行った後前記ショット領域の夫々にマスクに形成された
矩形状のパターン領域の投影光学系による投影像を露光
する投影露光方法において、 前記ショット領域の傾きを検出する場合に、前記ショッ
ト領域の配置情報と前記基板上の未露光領域情報とに基
づいて、前記傾き検出手段の検出領域と前記ショット領
域とを相対的に移動し、移動後の前記検出領域のおける
前記基板の傾きを検出し、該検出結果に基づいて前記シ
ョット領域の傾き合わせを行うことを特徴とする投影露
光方法。
7. A plurality of rectangular shot areas on a photosensitive substrate mounted on a two-dimensional moving stage, the inclination of which is determined with respect to a predetermined reference plane by a tilt detecting means. In a projection exposure method for exposing a projection image of a rectangular pattern area formed on a mask by a projection optical system, when detecting the inclination of the shot area, the arrangement information of the shot area and the position of the shot area on the substrate are determined. Based on the exposure area information, the detection area of the inclination detection means and the shot area are relatively moved, and the inclination of the substrate in the detection area after the movement is detected, and based on the detection result, A projection exposure method characterized by performing a tilt adjustment of a shot area.
【請求項8】 感光基板上の複数の矩形状のショット領
域の所定の基準面に対する傾きを傾き検出手段によって
検出し、傾き合わせを行った後前記ショット領域の夫々
にマスクに形成された矩形状のパターン領域の投影光学
系による投影像を露光し、前記基板上に半導体素子を形
成する素子製造方法において、 前記ショット領域の配置情報と前記基板上の未露光領域
情報とに基づいて、前記傾き検出手段の検出領域と前記
ショット領域とを相対的に移動し、移動後の前記検出領
域のおける前記基板の傾きを検出し、該検出結果に基づ
いて前記ショット領域の傾き合わせを行った後、前記パ
ターン領域の像を露光することを特徴とする素子製造方
法。
8. A plurality of rectangular shot areas on a photosensitive substrate are detected by a tilt detecting means to detect inclinations of a plurality of rectangular shot areas with respect to a predetermined reference plane. In a device manufacturing method for exposing a projection image of a pattern region by a projection optical system to form a semiconductor device on the substrate, the tilt is determined based on arrangement information of the shot region and unexposed region information on the substrate. After relatively moving the detection area of the detection means and the shot area, detecting the inclination of the substrate in the detection area after the movement, after performing the tilt adjustment of the shot area based on the detection result, A method for manufacturing an element, comprising exposing an image of the pattern area.
JP9213735A 1997-08-07 1997-08-07 Projection aligner, its method, and manufacture of element Pending JPH1154410A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10386736B2 (en) 2017-09-14 2019-08-20 Toshiba Memory Corporation Exposure apparatus and method

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