JP2000260692A

JP2000260692A - Exposure method and aligner

Info

Publication number: JP2000260692A
Application number: JP11060967A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kato; 正紀加藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2000-09-22

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable exposure operation with a high throughput while securing a required stepping precision even when required exposure time is prolonged due to deterioration of exposure power or use of various resists. SOLUTION: While a photosensitive substrate 16 placed on a substrate stage 17 is moved stepwise for a projective optical system 15, a pattern image of a mask 14 in which a required pattern is formed is successively exposed on each exposure region of the photosensitive substrate. In the stepwise movement of the substrate stage, the stand-by time from the time when the position change from the target position where the substrate stage should stop is in a predetermined tolerance, until the time when exposure of the mask pattern image onto each exposure region of the photosensitive substrate is started is controlled depending on the time for exposure onto each exposure region on the photosensitive substrate.

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】本発明は露光装置および露光
方法に関し、特に半導体素子や大型の液晶表示パネル等
の製造に用いられる露光装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method, and more particularly to an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, a large liquid crystal display panel, and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】液晶表示素子の製造のためのフォトリソ
グラフィ工程においては、フォトマスクあるいはレチク
ル（以下、「マスク」という）に形成されたパターンを
フォトレジスト等の感光材が塗布されたガラスプレート
等の感光性基板上に転写し、現像処理を経て形成された
レジストパターンをマスクとしてフォトエッチングを行
う。マスクのパターンは、例えばステップ・アンド・リ
ピート方式の露光装置を用いて、感光性基板に高精度に
露光される。この場合、露光が行われる感光性基板は、
レーザー干渉計等により高精度に計測され且つ制御され
る基板ステージ上に載置され、各露光領域が所定の位置
関係を満たすように基板ステージをステッピング移動さ
せつつ露光を繰り返す。2. Description of the Related Art In a photolithography process for manufacturing a liquid crystal display element, a pattern formed on a photomask or a reticle (hereinafter, referred to as a "mask") is formed on a glass plate coated with a photosensitive material such as a photoresist. Is transferred onto a photosensitive substrate and subjected to photoetching using a resist pattern formed through a development process as a mask. The pattern of the mask is exposed on the photosensitive substrate with high accuracy using, for example, a step-and-repeat type exposure apparatus. In this case, the photosensitive substrate to be exposed is
It is placed on a substrate stage that is measured and controlled with high precision by a laser interferometer or the like, and exposure is repeated while stepping the substrate stage so that each exposure region satisfies a predetermined positional relationship.

【０００３】また、セカンド露光から以降の露光におい
ては、マスクと感光性基板との位置合わせ（アライメン
ト）を行い、感光性基板上に既に形成されているパター
ンに次のパターンを重ね合わせて投影露光する。このア
ライメント精度に対する要求はパターンの微細化に伴っ
てますます厳しくなってきており、露光装置にはパター
ンの最小線幅の数分の１乃至数十分の１程度の位置合わ
せ精度（アライメント精度）を有するアライメント系が
備えられている。In the second and subsequent exposures, the mask is aligned with the photosensitive substrate (alignment), and the next pattern is superimposed on the pattern already formed on the photosensitive substrate and projected. I do. The requirements for this alignment accuracy are becoming more and more severe with the miniaturization of patterns, and an exposure apparatus is required to have an alignment accuracy (alignment accuracy) on the order of a few tenths to a few tenths of the minimum line width of the pattern. Is provided.

【０００４】一方、感光性基板自体の大型化が進んでお
り、１枚の基板で液晶表示パネルを多面取りすることに
より生産性を向上させ、高スループットで露光を行うこ
とが要求されている。この種の露光装置では、露光を行
うための光源のパワー（出力）を大きくして照度を高く
し、更に基板に対する露光回数を減らすために大きな露
光視野（露光フィールド）を有する投影光学系を搭載す
ることにより、高スループットの実現を図っている。On the other hand, the size of the photosensitive substrate itself is increasing, and there is a demand for improving the productivity by forming a plurality of liquid crystal display panels on one substrate and performing exposure at high throughput. This type of exposure apparatus is equipped with a projection optical system having a large exposure field (exposure field) to increase the illuminance by increasing the power (output) of the light source for performing the exposure and to further reduce the number of exposures on the substrate. By doing so, high throughput is achieved.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術において、スループットの向上のために超高圧
水銀ランプを用いて光源のパワーを大きくし照度を高く
しても、初期的に高い照度は確保されるが、使用時間が
長くなればランプ出力の劣化（たとえば経時的な劣化）
により必然的に露光パワーが低下する。その結果、露光
時間が長くなり、スループットが著しく低下する傾向が
ある。However, in the above-mentioned prior art, even if the power of the light source is increased and the illuminance is increased by using an ultra-high pressure mercury lamp in order to improve the throughput, a high illuminance is initially secured. However, if the operating time becomes longer, the lamp output deteriorates (for example, deterioration over time).
This inevitably lowers the exposure power. As a result, the exposure time is prolonged, and the throughput tends to be significantly reduced.

【０００６】また、近年では、パターンの微細化のため
に、基板に塗布されるフォトレジストとして高解像力用
レジストを使用することがある。加えて、液晶表示素子
等の特殊な用途のためのフォトレジストとして、特殊レ
ジストを用いてパターンを形成することがある。一般的
に、これらのレジストでは、通常のレジストの場合より
も大きな露光量を必要とする場合が多く、露光時間が長
くなり、スループットが低下する傾向がある。In recent years, a resist for high resolution has been used as a photoresist applied to a substrate in order to miniaturize a pattern. In addition, a pattern may be formed using a special resist as a photoresist for a special use such as a liquid crystal display element. In general, these resists often require a larger exposure amount than ordinary resists, and the exposure time is prolonged and the throughput tends to decrease.

【０００７】なお、感光性基板を保持してステッピング
移動する基板ステージは、レーザー干渉計と駆動系とに
より位置計測され且つ位置決め制御される。通常、基板
ステージのステッピング動作では、基板ステージを加速
して高速で移動させた後に減速させ、基板ステージが停
止すべき目標位置に達したときに基板ステージの駆動を
停止する。この場合、基板ステージは目標停止位置を中
心として減衰的に振動するが、基板ステージの目標停止
位置からの位置変動が所定の許容範囲内に収まった時点
で基板ステージの位置決めは完了したものとみなされ
る。そして、基板ステージの位置決めが完了した時点
で、露光動作を開始する。[0007] The position of the substrate stage which moves while stepping while holding the photosensitive substrate is measured and controlled by a laser interferometer and a drive system. Normally, in the stepping operation of the substrate stage, the substrate stage is accelerated, moved at high speed, then decelerated, and when the substrate stage reaches a target position to be stopped, the driving of the substrate stage is stopped. In this case, the substrate stage vibrates attenuatingly around the target stop position, but when the positional change of the substrate stage from the target stop position falls within a predetermined allowable range, it is considered that the positioning of the substrate stage has been completed. It is. Then, when the positioning of the substrate stage is completed, the exposure operation is started.

【０００８】しかしながら、特に大型の基板ステージの
場合には、基板ステージのステッピング移動による装置
の重心位置の変化の影響や、基板ステージの減速による
反作用の影響等により、装置の防振台等で吸収しきれな
い振動や揺れが投影光学系などに伝わる。したがって、
実際の露光装置では、装置の振動や揺れがステッピング
精度に及ぼす影響を考えて、基板ステージの位置決めが
完了した時点から所定の待機時間を経た後に露光を開始
している。However, particularly in the case of a large-sized substrate stage, the influence of the change in the center of gravity of the apparatus due to the stepping movement of the substrate stage, the influence of the reaction due to the deceleration of the substrate stage, and the like are absorbed by the vibration-proof table of the apparatus. Unsuitable vibrations and shakes are transmitted to the projection optical system. Therefore,
In an actual exposure apparatus, exposure is started after a predetermined standby time has passed from the time when the positioning of the substrate stage is completed, in consideration of the influence of the vibration or shaking of the apparatus on the stepping accuracy.

【０００９】従来の露光装置では、この待機時間を装置
に固有の常数として扱っており、感光性基板のすべての
レイヤーに対して同じ待機時間を設定している。すなわ
ち、露光時間が長くかかるレジストを用いる場合や、光
源パワーの劣化等により所要の露光時間が長くなった場
合であっても、予め設定された一定の待機時間が経過し
ない限り露光を開始しない。その結果、実際には待機時
間中にステッピング精度が所定の許容範囲内に収まるよ
うな状態になっているにもかかわらず露光を開始しない
場合も多く、十分に高いスループットを実現することが
できないという不都合があった。In a conventional exposure apparatus, this standby time is treated as a constant unique to the apparatus, and the same standby time is set for all layers of the photosensitive substrate. That is, even when a resist that requires a long exposure time is used, or when a required exposure time is prolonged due to deterioration of the power of the light source or the like, exposure is not started unless a predetermined standby time elapses. As a result, in many cases, exposure is not started in spite of the fact that the stepping accuracy falls within a predetermined allowable range during the standby time, and a sufficiently high throughput cannot be realized. There was an inconvenience.

【００１０】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、露光パワーの劣化や各種レジストの使用によ
り所要の露光時間が長くなっても、所要のステッピング
精度などを確保しつつ高いスループットで露光動作を行
うことのできる露光装置および露光方法を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and has a high throughput while ensuring a required stepping accuracy and the like even if a required exposure time is prolonged due to deterioration of exposure power or use of various resists. It is an object of the present invention to provide an exposure apparatus and an exposure method capable of performing an exposure operation by using the method.

【００１１】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明では、照明光を供給するための光源と、所定
のパターンが形成されたマスクを前記光源からの光で照
明するための照明光学系と、前記マスクからの光に基づ
いて前記マスクのパターンの像を感光性基板上に形成す
るための投影光学系と、前記感光性基板を保持して移動
する基板ステージとを備え、前記投影光学系に対して前
記基板ステージをステッピング移動させながら前記感光
性基板上の各露光領域に前記マスクのパターンの像を順
次露光する露光装置において、前記ステッピング移動に
おいて前記基板ステージの停止すべき目標位置からの位
置変動が所定の許容範囲内に収まった時点から前記感光
性基板上の各露光領域への前記マスクのパターンの像の
露光を開始する時点までの待機時間を所定の露光条件に
応じて制御するための制御系を備えていることを特徴と
する露光装置を提供する。According to the present invention, a light source for supplying illumination light and a mask for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed with light from the light source are provided. An illumination optical system, a projection optical system for forming an image of a pattern of the mask on a photosensitive substrate based on light from the mask, and a substrate stage that holds and moves the photosensitive substrate, In an exposure apparatus that sequentially exposes the image of the pattern of the mask on each exposure region on the photosensitive substrate while stepping the substrate stage with respect to the projection optical system, the substrate stage should be stopped in the stepping movement. When starting the exposure of the image of the pattern of the mask to each exposure area on the photosensitive substrate from the time when the position variation from the target position falls within a predetermined allowable range. To provide an exposure apparatus characterized by comprising a control system for controlling in accordance with the standby time to a predetermined exposure conditions up.

【００１２】本発明の好ましい態様によれば、前記制御
系は、前記感光性基板上の各露光領域への露光時間に基
づいて、所要のステッピング精度を確保するのに必要な
前記待機時間を設定する。また、本発明の好ましい別の
態様によれば、前記制御系は、前記マスクを照明する光
を検出するための検出部と、前記光源からの光を前記感
光性基板へ導く露光状態と前記光源からの光の前記感光
性基板への伝搬を遮る非露光状態との間で切換えを行う
ための切換え部とを有し、前記検出部の出力に基づいて
露光時間を設定し、設定した前記露光時間に基づいて待
機時間を設定し、設定した前記露光時間および前記待機
時間にしたがって前記切換え部を制御する。さらに、本
発明の好ましい別の態様によれば、前記制御系は、前記
マスクを保持するマスクステージと前記投影光学系との
間の相対変位および前記基板ステージと前記投影光学系
との間の相対変位を計測するため変位計測系を有し、該
変位計測系の出力と前記露光時間とに基づいて前記待機
時間を設定する。According to a preferred aspect of the present invention, the control system sets the standby time required to secure required stepping accuracy based on an exposure time for each exposure area on the photosensitive substrate. I do. According to another preferred aspect of the present invention, the control system includes a detecting unit for detecting light illuminating the mask, an exposure state for guiding light from the light source to the photosensitive substrate, and the light source. A switching unit for switching between a non-exposure state that blocks propagation of light from the photosensitive substrate to the photosensitive substrate, an exposure time is set based on an output of the detection unit, and the set exposure is performed. A standby time is set based on time, and the switching unit is controlled according to the set exposure time and the set standby time. Further, according to another preferred aspect of the present invention, the control system includes a relative displacement between a mask stage holding the mask and the projection optical system and a relative displacement between the substrate stage and the projection optical system. There is a displacement measuring system for measuring the displacement, and the standby time is set based on the output of the displacement measuring system and the exposure time.

【００１３】また、本発明の別の局面によれば、基板ス
テージ上に載置された感光性基板を投影光学系に対して
ステッピング移動させつつ、所定のパターンが形成され
たマスクのパターンの像を前記感光性基板上の各露光領
域に順次露光する露光方法において、前記基板ステージ
のステッピング移動において前記基板ステージの停止す
べき目標位置からの位置変動が所定の許容範囲内に収ま
った時点から前記感光性基板上の各露光領域への前記マ
スクのパターンの像の露光を開始する時点までの待機時
間を所定の露光条件に応じて制御することを特徴とする
露光方法を提供する。この場合、前記待機時間を前記感
光性基板上の各露光領域への露光時間に基づいて設定す
ることが好ましい。According to another aspect of the present invention, while a photosensitive substrate mounted on a substrate stage is stepped with respect to a projection optical system, an image of a mask pattern on which a predetermined pattern is formed is formed. In the exposure method of sequentially exposing each exposure region on the photosensitive substrate, in the stepping movement of the substrate stage from the time when the position variation from the target position to stop the substrate stage within a predetermined allowable range There is provided an exposure method, wherein a standby time until a point at which exposure of an image of the pattern of the mask onto an exposure area on a photosensitive substrate is started is controlled in accordance with a predetermined exposure condition. In this case, it is preferable that the standby time is set based on an exposure time for each exposure area on the photosensitive substrate.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】前述したように、元の位置から次
の目標位置への基板ステージのステッピング動作におい
て、基板ステージを元の位置から加速して高速で移動さ
せた後に減速させ、停止すべき目標位置に達したときに
基板ステージの駆動を停止する。この場合、基板ステー
ジは目標停止位置を中心として減衰的に振動するが、基
板ステージの目標停止位置からの位置変動が所定の許容
範囲内に収まった時点で基板ステージの位置決めは完了
したものとみなされる。As described above, in the stepping operation of the substrate stage from the original position to the next target position, the substrate stage is accelerated from the original position, moved at a high speed, then decelerated and stopped. When the target position is reached, the driving of the substrate stage is stopped. In this case, the substrate stage vibrates attenuatingly around the target stop position, but when the positional change of the substrate stage from the target stop position falls within a predetermined allowable range, it is considered that the positioning of the substrate stage has been completed. It is.

【００１５】しかしながら、基板ステージのステッピン
グ移動による装置の重心位置の変化の影響や、基板ステ
ージの減速による反作用の影響等により、基板ステージ
の位置決め完了時点において装置には減衰的な振動が残
存している。そこで、所要のステッピング精度などを確
保するために、所定の待機時間を経て装置の振動の影響
が十分小さくなった後に露光を開始する必要がある。従
来技術では、露光時間に依存することなく一律に一定の
待機時間を経た後に露光を開始している。したがって、
光源出力の劣化すなわち露光パワーの劣化や各種レジス
トの使用により所要の露光時間が長くなった場合、その
分だけ露光動作全体に要する時間が長くなり、結果とし
て露光のスループットが著しく低下する。However, due to the influence of the change in the position of the center of gravity of the apparatus due to the stepping movement of the substrate stage and the effect of the reaction due to the deceleration of the substrate stage, damping vibration remains in the apparatus at the time of completion of the positioning of the substrate stage. I have. Therefore, in order to ensure the required stepping accuracy or the like, it is necessary to start exposure after the influence of the vibration of the apparatus becomes sufficiently small after a predetermined standby time. In the related art, the exposure is started after a constant standby time without depending on the exposure time. Therefore,
When the required exposure time is prolonged due to the deterioration of the light source output, that is, the deterioration of the exposure power or the use of various resists, the time required for the entire exposure operation is prolonged, and as a result, the exposure throughput is significantly reduced.

【００１６】これに対し、本発明では、基板ステージの
位置決め完了から露光開始までの待機時間を所定の露光
条件に応じて制御する。具体的には、各露光領域への露
光時間に基づいて、所要のステッピング精度などを確保
するのに必要な待機時間を設定する。この場合、以下の
実施例において詳述するように、露光時間が長くなると
比較的安定した状態が長くなるので、所要のステッピン
グ精度などを確保するのに必要な待機時間は露光時間に
逆比例して短くなる傾向がある。換言すると、必要な露
光時間が比較的長くなった場合には、比較的短い待機時
間を設定しても、比較的短い露光時間に対して比較的長
い待機時間を設定した場合と同等のステッピング精度な
どを確保することができる。On the other hand, in the present invention, the standby time from the completion of the positioning of the substrate stage to the start of exposure is controlled according to predetermined exposure conditions. Specifically, based on the exposure time for each exposure area, a standby time required to secure required stepping accuracy and the like is set. In this case, as will be described in detail in the following embodiments, the longer the exposure time, the longer the stable state becomes, so the standby time required to ensure the required stepping accuracy and the like is inversely proportional to the exposure time. Tend to be shorter. In other words, when the required exposure time is relatively long, even if a relatively short standby time is set, the same stepping accuracy as when a relatively short exposure time is set and a relatively long standby time is set. Etc. can be secured.

【００１７】したがって、本発明では、露光パワーの劣
化や各種レジストの使用により所要の露光時間が長くな
っても、所要のステッピング精度などを確保しつつ高い
スループットで露光動作を行うことができる。また、別
の観点によれば、所要のステッピング精度などを確保す
るのに必要な待機時間を露光時間に基づいて設定するこ
とにより、露光時間の比較的短い場合にも比較的長い場
合にも装置の振動が露光に及ぼす影響をほぼ一定に保つ
ことができる。Therefore, according to the present invention, even if the required exposure time is prolonged due to the deterioration of the exposure power or the use of various resists, the exposure operation can be performed at a high throughput while securing the required stepping accuracy and the like. According to another aspect, by setting a standby time necessary for securing required stepping accuracy and the like based on the exposure time, the apparatus can be used regardless of whether the exposure time is relatively short or relatively long. The effect of the vibration on the exposure can be kept almost constant.

【００１８】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の実施例にかかる露光装置の構
成を概略的に示す図である。本実施例では、大型の液晶
表示素子の製造に用いられる投影露光装置に本発明を適
用している。図１では、投影光学系１５の光軸ＡＸに平
行にＺ軸が、Ｚ軸に垂直な面内において図１の紙面に平
行にＸ軸が、図１の紙面に垂直にＹ軸がそれぞれ設定さ
れている。An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the present invention is applied to a projection exposure apparatus used for manufacturing a large-sized liquid crystal display element. In FIG. 1, the Z axis is set parallel to the optical axis AX of the projection optical system 15, the X axis is set parallel to the plane of FIG. 1, and the Y axis is set perpendicular to the plane of FIG. Have been.

【００１９】図１に示す投影露光装置は、たとえば超高
圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、
回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点
位置に位置決めされている。したがって、光源１から射
出された照明光束は、ミラー３を介して、楕円鏡２の第
２焦点位置Ｐ１に光源像を形成する。なお、楕円鏡２の
第２焦点位置Ｐ１の近傍にはシャッター４が設けられ、
このシャッター４は露光状態と非露光状態との間で切換
えを行う。The projection exposure apparatus shown in FIG. 1 includes a light source 1 composed of, for example, an ultra-high pressure mercury lamp. Light source 1
It is positioned at the first focal position of the elliptical mirror 2 having a reflection surface composed of a spheroid. Therefore, the illumination light flux emitted from the light source 1 forms a light source image at the second focal position P1 of the elliptical mirror 2 via the mirror 3. Note that a shutter 4 is provided near the second focal position P1 of the elliptical mirror 2,
The shutter 4 switches between an exposure state and a non-exposure state.

【００２０】楕円鏡２の第２焦点位置Ｐ１に形成された
光源像からの光束は、コレクターレンズ５によりほぼ平
行な光束に変換された後、所望の波長域の光束のみを透
過させる波長選択フィルター６に入射する。波長選択フ
ィルター６を介して選択された露光波長の光は、フライ
アイインテグレータ７に入射する。フライアイインテグ
レータ７は、たとえば矩形状の断面を有する多数の正レ
ンズエレメントをその中心軸線が光軸ＡＸに沿って延び
るように縦横に配列することによって構成されている。A light beam from the light source image formed at the second focal position P1 of the elliptical mirror 2 is converted into a substantially parallel light beam by the collector lens 5, and then a wavelength selection filter that transmits only a light beam in a desired wavelength range. 6 is incident. The light of the exposure wavelength selected via the wavelength selection filter 6 enters the fly-eye integrator 7. The fly-eye integrator 7 is configured by arranging a large number of positive lens elements having a rectangular cross section, for example, vertically and horizontally such that the central axis thereof extends along the optical axis AX.

【００２１】したがって、フライアイインテグレータ７
に入射した光束は、多数のレンズエレメントにより二次
元的に分割され、フライアイインテグレータ７の後側焦
点面（すなわち射出面の近傍）にレンズエレメントの数
と同数の光源像を形成する。すなわち、フライアイイン
テグレータ７の後側焦点面には、二次光源として実質的
な面光源が形成される。フライアイインテグレータ７の
後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、その後
側焦点面の近傍に配置された開口絞り８により制限され
た後、光路中に斜設されたハーフミラー９に入射する。Therefore, the fly-eye integrator 7
Incident on the fly-eye integrator 7 are two-dimensionally divided by a number of lens elements, and the same number of light source images as the number of lens elements are formed on the rear focal plane of the fly-eye integrator 7 (that is, near the exit plane). That is, on the rear focal plane of the fly-eye integrator 7, a substantial surface light source is formed as a secondary light source. The luminous flux from the secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-eye integrator 7 is restricted by an aperture stop 8 arranged near the rear focal plane, and thereafter, a half mirror 9 obliquely provided in the optical path. Incident on.

【００２２】このハーフミラー９は、入射光束のうちの
大部分の光束を透過させ且つ残りのわずかな光束を反射
するように形成されている。また、開口絞り８は、後述
する投影光学系１５の入射瞳面と光学的にほぼ共役な位
置に配置され、照明に寄与する二次光源の範囲を規定す
るための可変開口部を有する。開口絞り８は、この可変
開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決
定するσ値（投影光学系の瞳面の開口径に対するその瞳
面上での光源像の口径の比）を所望の値に設定する。The half mirror 9 is formed so as to transmit most of the incident light beams and reflect the remaining slight light beams. Further, the aperture stop 8 is disposed at a position optically substantially conjugate with an entrance pupil plane of the projection optical system 15 described later, and has a variable aperture for defining a range of a secondary light source contributing to illumination. The aperture stop 8 changes the aperture diameter of this variable aperture to change the σ value (ratio of the aperture of the light source image on the pupil plane to the aperture diameter of the pupil plane of the projection optical system) that determines the illumination condition. Set to the desired value.

【００２３】ハーフミラー９を透過した光束は、リレー
レンズ１０を介して集光され、マスクブラインド１１に
入射する。マスクブラインド１１は、後述するマスク１
４のパターン面と光学的に共役な面の近傍に配置され、
通過光束を制限することによりマスク１４上での照明領
域の形状および大きさを適宜変更する機能を有する。マ
スクブラインド１１を介した光束は、ブラインドリレー
系１２およびその光路中に配置された折り曲げミラー１
３を介して、転写すべきパターンが形成されたマスク１
４を重畳的に照明する。マスク１４は、マスクホルダ
（不図示）を介して、マスクステージ（不図示）上にお
いてＸＹ平面に平行に保持されている。The light beam transmitted through the half mirror 9 is condensed via the relay lens 10 and enters the mask blind 11. The mask blind 11 is a mask 1 to be described later.
4 is arranged in the vicinity of a plane optically conjugate with the pattern plane,
It has a function of appropriately changing the shape and size of the illumination area on the mask 14 by limiting the passing light flux. The light beam passing through the mask blind 11 is transmitted to the blind relay system 12 and the folding mirror 1 disposed in the optical path thereof.
3 is a mask 1 on which a pattern to be transferred is formed.
4 is illuminated in a superimposed manner. The mask 14 is held on a mask stage (not shown) in parallel with the XY plane via a mask holder (not shown).

【００２４】マスク１４を透過した光束は、投影光学系
１５を介して、感光性基板であるプレート１６に達す
る。こうして、プレート１６上には、マスク１４のパタ
ーン像が形成される。ここで、上述したようにフライア
イインテグレータ７の後側焦点面近傍の開口絞りと投影
光学系１５の入射瞳面とがほぼ共役に配置されているの
で、投影光学系１５の入射瞳面上に二次光源の像が形成
され、マスク１４およびプレート１６がいわゆるケーラ
ー照明されることになる。The light beam transmitted through the mask 14 reaches a plate 16 as a photosensitive substrate via a projection optical system 15. Thus, a pattern image of the mask 14 is formed on the plate 16. Here, as described above, since the aperture stop near the rear focal plane of the fly-eye integrator 7 and the entrance pupil plane of the projection optical system 15 are arranged almost conjugate, the aperture stop is located on the entrance pupil plane of the projection optical system 15. An image of the secondary light source is formed, so that the mask 14 and the plate 16 are so-called Koehler-illuminated.

【００２５】プレート１６は、プレートホルダ（不図
示）を介して、基板ステージ１７上においてＸＹ平面に
平行に保持されている。基板ステージ１７は、図示を省
略した駆動系の作用によりプレート面（すなわちＸＹ平
面）に沿って二次元的に移動可能であり、その位置座標
はプレート移動鏡を用いたプレート干渉計１８によって
計測され且つ位置制御されるように構成されている。The plate 16 is held on a substrate stage 17 in parallel with the XY plane via a plate holder (not shown). The substrate stage 17 is two-dimensionally movable along a plate surface (that is, an XY plane) by the action of a drive system (not shown), and its position coordinates are measured by a plate interferometer 18 using a plate moving mirror. In addition, the position is controlled.

【００２６】一方、ハーフミラー９で反射された光は、
レンズ系１９を介して、シリコン・フォトダイオードの
ようなセンサ２０に入射する。センサ２０の出力は、制
御部２１に供給される。通常、このセンサ２０は、光源
１と光学的にほぼ共役な位置に配置され、平均化効果を
利用して更に計測精度を向上するために拡散板を介して
受光するように構成されている。On the other hand, the light reflected by the half mirror 9 is
Through a lens system 19, the light enters a sensor 20 such as a silicon photodiode. The output of the sensor 20 is supplied to the control unit 21. Usually, this sensor 20 is arranged at a position optically substantially conjugate with the light source 1 and is configured to receive light via a diffusion plate in order to further improve the measurement accuracy by using the averaging effect.

【００２７】なお、上述したように、シャッター４は、
露光状態と非露光状態とを選択的に切り換える。すなわ
ち、実際の露光は、シャッター４のオープン（開放）に
より開始され、シャッター４のクローズ（閉止）により
停止される。そして、センサ２０は、シャッター４のオ
ープンからクローズまでの露光中における積算露光量を
計測し、計測した結果を制御部２１に供給する。制御部
２１は、後述するように、センサ２０からの計測結果な
どに基づいて、シャッター４の開閉を制御する。As described above, the shutter 4 is
An exposure state and a non-exposure state are selectively switched. That is, the actual exposure is started by opening (opening) the shutter 4 and is stopped by closing (closing) the shutter 4. Then, the sensor 20 measures the integrated exposure amount during the exposure from opening to closing of the shutter 4 and supplies the measurement result to the control unit 21. The control unit 21 controls opening and closing of the shutter 4 based on a measurement result from the sensor 20 and the like, as described later.

【００２８】以下、本実施例の投影露光装置における基
本的な露光動作全体について説明する。先ず、ファース
ト露光では、投影光学系１５に対して位置決めされたプ
レート１６上の第１の露光領域にマスク１４のパターン
を露光する。このときの露光量は、センサ２０によって
計測（モニター）され、センサ２０の計測結果に基づい
てシャッター４の開閉が制御される。Hereinafter, the entire basic exposure operation in the projection exposure apparatus of this embodiment will be described. First, in the first exposure, the pattern of the mask 14 is exposed on a first exposure area on the plate 16 positioned with respect to the projection optical system 15. The exposure amount at this time is measured (monitored) by the sensor 20, and the opening and closing of the shutter 4 is controlled based on the measurement result of the sensor 20.

【００２９】次に、駆動系および干渉計１８などを用い
てプレート１６の位置制御を行いながら、プレート１６
上の第２の露光領域と投影光学系１５の露光視野とが一
致するように、基板ステージ１７を（ひいてはプレート
１６を）ステッピング移動させ、プレート１６上の第２
の露光領域にマスク１４のパターンを露光する。こうし
て、基板ステージ１７のステッピング移動を繰り返しな
がらプレート１６上の各露光領域にマスクパターンを順
次露光することにより、プレート１６の第１レイヤーへ
のパターニングが終了する。Next, while controlling the position of the plate 16 using the driving system and the interferometer 18,
The substrate stage 17 (and, consequently, the plate 16) is moved steppingly so that the upper second exposure area and the exposure field of view of the projection optical system 15 coincide with each other.
The pattern of the mask 14 is exposed in the exposure area of FIG. In this manner, the patterning on the first layer of the plate 16 is completed by sequentially exposing the mask pattern to each exposure area on the plate 16 while repeating the stepping movement of the substrate stage 17.

【００３０】次に、セカンド露光では、マスク１４とプ
レート１６との位置合わせ（アライメント）を行った後
に、プレート１６上に既に形成されている第１レイヤー
のパターンに次の第２レイヤーのパターンを重ね合わせ
て投影露光する。すなわち、セカンド露光においてもフ
ァースト露光と同様に、基板ステージ１７のステッピン
グ移動を繰り返しながらプレート１６上の各露光領域に
マスクパターンを順次露光することにより、プレート１
６の第２レイヤーへのパターニングが終了する。こうし
て、プレート１６の各レイヤーへのパターニングを繰り
返すことにより、液晶表示パネルの製造に必要なすべて
のレイヤーへのパターニングが終了する。Next, in the second exposure, after positioning (alignment) between the mask 14 and the plate 16, the pattern of the next second layer is added to the pattern of the first layer already formed on the plate 16. Projection exposure is performed by overlapping. That is, in the second exposure, similarly to the first exposure, the mask pattern is sequentially exposed to each of the exposure areas on the plate 16 while repeating the stepping movement of the substrate stage 17, whereby the plate 1 is exposed.
6, the patterning on the second layer is completed. By repeating the patterning of each layer of the plate 16 in this manner, the patterning of all the layers necessary for manufacturing the liquid crystal display panel is completed.

【００３１】図２は、ステッピング動作における基板ス
テージの移動およびその振動について説明する図であ
る。図２において、横軸は時間を示し、縦軸は停止すべ
き目標位置からのステージ位置の距離変化を示してい
る。上述したように、プレート１６上のある露光領域へ
の露光が終了すると、基板ステージ１７は次の目標位置
へ向かってステッピング動作を開始する。この場合、基
板ステージ１７は加速されて最高速度に達し、最高速度
のまま等速度移動を続ける。図２では、基板ステージ１
７が加速されている状態の図示を省略し、基板ステージ
１７が最高速度に達した後の状態だけを示している。FIG. 2 is a diagram for explaining the movement and vibration of the substrate stage in the stepping operation. In FIG. 2, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents a change in the distance from the target position to be stopped to the stage position. As described above, when exposure to a certain exposure area on the plate 16 is completed, the substrate stage 17 starts a stepping operation toward the next target position. In this case, the substrate stage 17 is accelerated to reach the maximum speed, and continues to move at a constant speed with the maximum speed. In FIG. 2, the substrate stage 1
The illustration of the state in which the substrate 7 is accelerated is omitted, and only the state after the substrate stage 17 has reached the maximum speed is shown.

【００３２】図２に示すように、基板ステージ１７は、
ある時間に亘って等速度移動を続けた後に減速し、目標
位置に到達した時点で基板ステージ１７の駆動は停止さ
れる。しかしながら、基板ステージ１７が目標位置に到
達してその駆動が停止された後も、基板ステージ１７の
実際の位置は目標位置に対して減衰的に変動する。換言
すると、ステッピング駆動が停止した後に、基板ステー
ジ１７には減衰的な振動（目標位置と実際位置との間の
位置変動）が発生する。そして、基板ステージ１７の振
動が減衰してその位置変動が所定の許容範囲内に収まっ
た時点で、基板ステージ１７の位置決めは完了したもの
とみなされる。As shown in FIG. 2, the substrate stage 17
After moving at a constant speed for a certain period of time, the speed is reduced, and when the target position is reached, the driving of the substrate stage 17 is stopped. However, even after the substrate stage 17 reaches the target position and its driving is stopped, the actual position of the substrate stage 17 fluctuates attenuately with respect to the target position. In other words, after the stepping drive stops, damping vibration (position fluctuation between the target position and the actual position) occurs on the substrate stage 17. Then, when the vibration of the substrate stage 17 is attenuated and the position variation falls within a predetermined allowable range, the positioning of the substrate stage 17 is considered to be completed.

【００３３】図３は、基板ステージのステッピング動作
により発生する装置の振動を説明する図である。図３に
おいて、横軸は図２に対応した時間を示し、縦軸は装置
の振動すなわち停止すべき位置から実際の位置までの変
位を示している。図３に示すように、基板ステージ１７
の減速に起因する反作用の影響や、基板ステージ１７の
移動に起因する装置の重心位置の変化の影響等により、
基板ステージ１７の振動からやや遅れて装置にも振動が
発生することがわかる。以下、説明の簡単のため、投影
光学系１５には振動が発生することなく、装置の振動が
マスクテーブルに集中して起こる場合を想定する。FIG. 3 is a diagram for explaining the vibration of the apparatus caused by the stepping operation of the substrate stage. In FIG. 3, the horizontal axis represents the time corresponding to FIG. 2, and the vertical axis represents the vibration of the device, that is, the displacement from the position to be stopped to the actual position. As shown in FIG.
Due to the reaction due to the deceleration of the substrate, the change in the position of the center of gravity of the apparatus due to the movement of the substrate stage 17, etc.
It can be seen that the vibration also occurs in the apparatus slightly behind the vibration of the substrate stage 17. Hereinafter, for the sake of simplicity, it is assumed that the projection optical system 15 does not generate vibration, and the vibration of the apparatus concentrates on the mask table.

【００３４】図４は、プレート上におけるマスクパター
ン像の揺れを模式的に説明する図である。図４におい
て、横軸は時間を示し、縦軸はマスクパターン像の揺
れ、すなわち停止すべき位置から実際の位置までの変位
を示している。図４では、基板ステージ１７の位置決め
が完了した時点、すなわち基板ステージ１７の振動が減
衰してその位置変動が所定の許容範囲内に収まった時点
からのマスクパターン像の揺れを示している。図４を参
照すると、基板ステージ１７の位置決めが完了した時点
ではマスクパターン像の揺れがある程度大きく発生して
いるが、時間の経過に伴って減衰することがわかる。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the fluctuation of the mask pattern image on the plate. In FIG. 4, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents shaking of the mask pattern image, that is, the displacement from the position to be stopped to the actual position. FIG. 4 shows the fluctuation of the mask pattern image from the time when the positioning of the substrate stage 17 is completed, that is, the time when the vibration of the substrate stage 17 is attenuated and the position fluctuation falls within a predetermined allowable range. Referring to FIG. 4, when the positioning of the substrate stage 17 is completed, the shaking of the mask pattern image is somewhat large, but it can be seen that it attenuates over time.

【００３５】この場合、マスクテーブルの位置変動が十
分小さくなった後に露光を開始すれば、マスクパターン
像の揺れの影響を実質的に受けることなく露光を行うこ
とが可能になる。しかしながら、マスクパターン像の揺
れが十分に収まるまでの時間を装置に固有の待機時間と
して設定している従来技術では、基板ステージの位置決
めが完了した時点から一律的に一定の待機時間を経てか
ら露光を開始するため、特に露光時間の長い場合にはそ
の分だけ露光動作全体に要する時間が長くなり、スルー
プットの向上を図ることはできない。そこで、本実施例
では、露光時間とステッピング精度との関係に着目し、
露光時間に応じて待機時間を制御するように構成してい
る。In this case, if the exposure is started after the positional fluctuation of the mask table has become sufficiently small, the exposure can be performed substantially without being affected by the fluctuation of the mask pattern image. However, in the prior art in which the time until the shaking of the mask pattern image is sufficiently settled is set as the standby time inherent to the apparatus, the exposure is performed after a constant standby time from the time when the positioning of the substrate stage is completed. In particular, if the exposure time is long, the time required for the entire exposure operation becomes longer, and the throughput cannot be improved. Therefore, in this embodiment, focusing on the relationship between the exposure time and the stepping accuracy,
The standby time is controlled according to the exposure time.

【００３６】図５は、露光中におけるマスクパターン像
の揺れとステッピング精度および線幅精度との関係を説
明する図である。図５では、露光時間中にプレート１６
上に形成されるマスクパターン像の揺れを示すために、
揺れの最大振れ幅状態におけるマスクパターン像を二点
鎖線５１および破線５２で示している。そして、揺れの
ない状態におけるマスクパターン像を実線５３で示して
いる。したがって、プレート１６上には、二点鎖線５１
で示す図中左端の位置と破線５２で示す図中右端の位置
とで規定される合成像が露光時間中に形成されることに
なる。FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the fluctuation of the mask pattern image during exposure and the stepping accuracy and the line width accuracy. In FIG. 5, the plate 16 is exposed during the exposure time.
To show the shaking of the mask pattern image formed above,
The mask pattern image in the maximum swing width state is indicated by a two-dot chain line 51 and a broken line 52. A solid line 53 shows a mask pattern image in a state where there is no shaking. Therefore, the two-dot chain line 51 is displayed on the plate 16.
A composite image defined by the position on the left end in the figure shown by the symbol and the position on the right end in the figure shown by the broken line 52 is formed during the exposure time.

【００３７】以下、図５を参照しながら、ステッピング
精度および線幅精度の概念について説明する。ステッピ
ング精度は、露光時間中にパターンを露光した位置の平
均で規定される露光位置に関連する精度である。この場
合、露光位置の平均は単純平均ではなく時間の重みを付
けた平均である。したがって、時間の重みを付けて重ね
合わせた合成像の中心（重心）位置が転写パターンの露
光位置になり、この露光位置に基づいてステッピング精
度が規定される。The concept of stepping accuracy and line width accuracy will be described below with reference to FIG. The stepping accuracy is the accuracy related to the exposure position defined by the average of the positions where the pattern is exposed during the exposure time. In this case, the average of the exposure positions is not a simple average but an average weighted with time. Therefore, the center (center of gravity) position of the composite image superimposed with the weighting of time becomes the exposure position of the transfer pattern, and the stepping accuracy is defined based on this exposure position.

【００３８】また、線幅精度は、露光時間中に形成され
るマスクパターン像を時間の重みを付けて重ね合わせた
合成像の線幅に関連する精度である。ここで、レジスト
上では、所定の値以上の露光量で露光された領域だけが
レジストパターンを形成することになる。したがって、
レジスト上において実際に形成されるパターン像は、露
光時間中に形成されるマスクパターン像を単純に重ね合
わせた合成像そのものに対応するものではない。すなわ
ち、露光時間中に形成されるマスクパターン像を時間の
重みを付けて重ね合わせた合成像の線幅は、露光時間中
に形成されるマスクパターン像を単純に重ね合わせた合
成像の線幅よりも小さく、マスクパターン像の揺れ特性
やレジストの露光特性（露光感度など）などに基づいて
規定される。The line width accuracy is an accuracy related to the line width of a composite image obtained by superimposing a mask pattern image formed during an exposure time with a time weight. Here, on the resist, only a region exposed with an exposure amount equal to or more than a predetermined value forms a resist pattern. Therefore,
The pattern image actually formed on the resist does not correspond to the composite image itself in which the mask pattern images formed during the exposure time are simply superimposed. That is, the line width of the composite image obtained by superimposing the mask pattern images formed during the exposure time with weighting the time is the line width of the composite image obtained by simply superimposing the mask pattern images formed during the exposure time. It is defined based on fluctuation characteristics of a mask pattern image, exposure characteristics of a resist (exposure sensitivity and the like), and the like.

【００３９】図６は、図４に示すマスクパターン像の揺
れが発生する場合に基板ステージの位置決め完了から露
光開始までの待機時間を露光時間に応じて設定する理由
を説明する図である。なお、図６において、（ａ）は露
光時間の比較的短い場合を、（ｂ）は露光時間の比較的
長い場合を示している。図６（ａ）では、露光時間が
０．２秒（sec)に設定されている。この比較的短い露光
時間は、例えばプレート１６上で１００ｍＷ／ｃｍ²の
照度を有する露光装置において２０ｍＪ／ｃｍ²の露光
感度を有するレジストを用いる場合の露光時間に相当す
る。FIG. 6 is a view for explaining the reason why the standby time from the completion of the positioning of the substrate stage to the start of exposure is set according to the exposure time when the mask pattern image shown in FIG. 4 fluctuates. 6A shows a case where the exposure time is relatively short, and FIG. 6B shows a case where the exposure time is relatively long. In FIG. 6A, the exposure time is set to 0.2 seconds (sec). This relatively short exposure time corresponds to, for example, an exposure time when a resist having an exposure sensitivity of 20 mJ / cm ² is used in an exposure apparatus having an illuminance of 100 mW / cm ² on the plate 16.

【００４０】一方、図６（ｂ）では、露光時間が０．５
秒に設定されている。この比較的長い露光時間は、例え
ばプレート１６上で１００ｍＷ／ｃｍ²の照度を有する
露光装置において５０ｍＪ／ｃｍ²の露光感度を有する
レジストを用いる場合の露光時間に相当する。図６
（ａ）では、所要のステッピング精度および線幅精度を
確保するために、比較的短い０．２秒の露光時間に応じ
て比較的長い０．３秒の待機時間を設定している。これ
に対して、図６（ｂ）では、同じく所要のステッピング
精度および線幅精度を確保するために、比較的長い０．
５秒の露光時間に応じて比較的短い０．１秒の待機時間
を設定している。On the other hand, in FIG. 6B, the exposure time is 0.5
Set to seconds. This relatively long exposure time corresponds to, for example, an exposure time when a resist having an exposure sensitivity of 50 mJ / cm ² is used in an exposure apparatus having an illuminance of 100 mW / cm ² on the plate 16. FIG.
In (a), in order to secure required stepping accuracy and line width accuracy, a relatively long standby time of 0.3 seconds is set in accordance with a relatively short exposure time of 0.2 seconds. On the other hand, in FIG. 6B, a relatively long 0.1 mm is used to secure the required stepping accuracy and line width accuracy.
A relatively short standby time of 0.1 second is set according to the exposure time of 5 seconds.

【００４１】ここで、図６（ａ）と図６（ｂ）とを比較
参照すると、待機時間が短い場合には、露光開始の時点
におけるマスクパターン像の揺れ幅が大きいことがわか
る。したがって、図５を参照すると、待機時間が短い場
合には、露光時間中におけるマスクパターン像の形成位
置が大きく変動し、露光時間中に形成される合成像自体
の幅も大きくなることがわかる。しかしながら、この場
合、露光時間が長いことにより、最初の揺れ幅が大きく
ても時間の重みを付けて重ね合わせた合成像の中心位置
は所望の露光位置へ収れんする傾向があり、且つ時間の
重みを付けて重ね合わせた合成像の露光量分布はその中
心部において大きくその周辺部では著しく小さくなる傾
向がある。Here, comparing FIG. 6A and FIG. 6B, it can be seen that when the standby time is short, the fluctuation width of the mask pattern image at the start of exposure is large. Therefore, referring to FIG. 5, it can be seen that when the standby time is short, the formation position of the mask pattern image during the exposure time greatly fluctuates, and the width of the synthesized image itself formed during the exposure time becomes large. However, in this case, since the exposure time is long, even if the initial fluctuation width is large, the center position of the composite image superimposed with time weighting tends to converge to the desired exposure position, and the time weighting The exposure distribution of the composite image superimposed with the mark tends to be large at the center and extremely small at the periphery.

【００４２】以上のように、露光時間が比較的長い場合
には、比較的安定した状態が長く続くことになるので、
露光開始の時点におけるマスクパターン像の揺れ幅が比
較的大きくても、マスクパターン像の揺れの影響は低減
され、所要のステッピング精度および線幅精度を確保す
ることができる。換言すると、露光時間が比較的長い場
合には、基板ステージ１７の位置決め完了から露光開始
までの待機時間を比較的短く設定しても、露光時間が比
較的短くて待機時間の比較的長い場合と同等のステッピ
ング精度および線幅精度を確保することができることが
わかる。すなわち、所要のステッピング精度などを確保
するのに必要な待機時間を露光時間に基づいて設定する
と、露光時間に対して逆比例的に変化する待機時間が得
られる。As described above, if the exposure time is relatively long, a relatively stable state will continue for a long time.
Even if the swing width of the mask pattern image at the start of exposure is relatively large, the influence of the swing of the mask pattern image is reduced, and required stepping accuracy and line width accuracy can be secured. In other words, when the exposure time is relatively long, even if the standby time from completion of the positioning of the substrate stage 17 to the start of exposure is set relatively short, the exposure time is relatively short and the standby time is relatively long. It can be seen that equivalent stepping accuracy and line width accuracy can be ensured. That is, when the standby time required for ensuring the required stepping accuracy or the like is set based on the exposure time, a standby time that changes in inverse proportion to the exposure time is obtained.

【００４３】本実施例では、プレート１６の各レイヤー
への露光に先立ってテスト露光を行い、プレート１６の
各レイヤーに最適な露光量を求め、求めた露光量の最適
値を制御部２１に入力する。制御部２１では、入力され
た露光量の最適値とセンサ２０からの出力（露光パワー
の計測結果）とに基づいて露光時間を算出するととも
に、算出した露光時間や装置の揺れ特性などに基づいて
所要のステッピング精度および線幅精度を確保するのに
必要な待機時間を設定する。制御部２１は、設定された
露光時間および待機時間に基づいてシャッター４の開閉
を制御することにより、プレート１６の各レイヤーにお
ける各露光領域への露光を繰り返す。In this embodiment, test exposure is performed prior to exposure of each layer of the plate 16 to determine an optimum exposure amount for each layer of the plate 16, and the optimum value of the obtained exposure amount is input to the control unit 21. I do. The control unit 21 calculates the exposure time based on the input optimum value of the exposure amount and the output (measurement result of the exposure power) from the sensor 20, and also calculates the exposure time based on the calculated exposure time and the fluctuation characteristics of the apparatus. The standby time required to secure the required stepping accuracy and line width accuracy is set. The control unit 21 repeats exposure to each exposure area in each layer of the plate 16 by controlling the opening and closing of the shutter 4 based on the set exposure time and standby time.

【００４４】本実施例では、前述したように、所要のス
テッピング精度などを確保するのに必要な待機時間を露
光時間に基づいて設定するので、露光時間に対して逆比
例的に変化する待機時間が得られる。したがって、たと
えば光源１の出力パワーの劣化により、あるいは高解像
度レジストや特殊レジストの使用により、比較的長い露
光時間が必要となっても、比例的短く設定された待機時
間に基づいて各露光領域への露光を繰り返すことにな
る。すなわち、従来技術では比較的長い露光時間が必要
となっても露光時間に依存することなく一律に一定の待
機時間を設定しているが、本実施例では比較的長い露光
時間が必要になった場合に所要のステッピング精度など
を確保しつつ待機時間を比較的短く設定することができ
る。In the present embodiment, as described above, the standby time required to secure the required stepping accuracy and the like is set based on the exposure time, and therefore, the standby time that changes in inverse proportion to the exposure time is set. Is obtained. Therefore, even if a relatively long exposure time is required due to, for example, deterioration of the output power of the light source 1 or use of a high-resolution resist or a special resist, the exposure area is set to each exposure area based on the proportionally short standby time. Is repeated. In other words, in the prior art, even if a relatively long exposure time is required, a constant standby time is set uniformly without depending on the exposure time, but in the present embodiment, a relatively long exposure time is required. In this case, the standby time can be set relatively short while ensuring the required stepping accuracy.

【００４５】その結果、本実施例では、露光パワーの劣
化や各種レジストの使用により所要の露光時間が長くな
っても、所要のステッピング精度などを維持しつつ高い
スループットで露光動作を行うことができる。また、本
実施例では、所要のステッピング精度などを確保するの
に必要な待機時間を露光時間に基づいて設定することに
より、露光時間の比較的短い場合にも比較的長い場合に
も装置の振動が露光に及ぼす影響をほぼ一定に保つこと
ができる。As a result, in this embodiment, even if the required exposure time is prolonged due to the deterioration of the exposure power or the use of various resists, the exposure operation can be performed at a high throughput while maintaining the required stepping accuracy and the like. . Further, in the present embodiment, by setting the standby time necessary for ensuring the required stepping accuracy and the like based on the exposure time, the vibration of the apparatus can be controlled whether the exposure time is relatively short or relatively long. Can be kept almost constant.

【００４６】図７は、装置の振動を計測するための変位
計測系の構成を概略的に示す図である。前述したよう
に、基板ステージ１７がＸＹ平面に沿って二次元的にス
テッピング移動をすると、そのステッピング移動の反作
用の影響や、そのステッピング移動に起因する装置の重
心位置の変化の影響により、装置には極僅かな振動が発
生する。以上の説明では、装置の振動がマスクステージ
に集中して起こる場合を想定している。しかしながら、
実際には、装置の振動はマスクステージだけに集中する
ことなく、たとえば投影光学系などにも起こる。FIG. 7 is a diagram schematically showing the configuration of a displacement measuring system for measuring the vibration of the device. As described above, when the substrate stage 17 performs two-dimensional stepping movement along the XY plane, the apparatus is affected by the reaction of the stepping movement and the change of the center of gravity of the apparatus caused by the stepping movement. Generates very slight vibration. In the above description, it is assumed that the vibration of the apparatus is concentrated on the mask stage. However,
Actually, the vibration of the apparatus does not concentrate only on the mask stage, but also occurs in, for example, a projection optical system.

【００４７】この場合、投影光学系１５やマスクステー
ジ７０に振動が発生すれば、プレート１６上に露光され
るマスクパターン像の位置が変動する。したがって、図
４に示すようなマスクパターン像の揺れ特性を求めるに
は、基板ステージ１７と投影光学系１５との間の相対変
位およびマスクステージ７０と投影光学系１５との間の
相対変位を計測する必要がある。図７の変位計測系で
は、ＹＺ平面に平行な反射面を有する反射鏡７１がマス
クステージ７０に取り付けられている。また、ＹＺ平面
に平行な反射面を有する一対の反射鏡７２および７３が
Ｚ方向に所定の距離だけ間隔を隔てて投影光学系１５に
取り付けられている。さらに、ＹＺ平面に平行な反射面
を有する反射鏡７４が基板ステージ１７に取り付けられ
ている。In this case, if vibration occurs in the projection optical system 15 or the mask stage 70, the position of the mask pattern image exposed on the plate 16 changes. Therefore, in order to determine the swing characteristics of the mask pattern image as shown in FIG. 4, the relative displacement between the substrate stage 17 and the projection optical system 15 and the relative displacement between the mask stage 70 and the projection optical system 15 are measured. There is a need to. In the displacement measurement system of FIG. 7, a reflecting mirror 71 having a reflecting surface parallel to the YZ plane is attached to the mask stage 70. Further, a pair of reflecting mirrors 72 and 73 having reflecting surfaces parallel to the YZ plane are attached to the projection optical system 15 at a predetermined distance in the Z direction. Further, a reflecting mirror 74 having a reflecting surface parallel to the YZ plane is mounted on the substrate stage 17.

【００４８】こうして、図７の変位計測系では、投影光
学系１５に取り付けられた一方の反射鏡７２を固定鏡と
し且つマスクステージ７０に取り付けられた反射鏡７１
を移動鏡とするマスク干渉計７５により、投影光学系１
５とマスクステージ７０との間の相対変位が計測され
る。また、投影光学系１５に取り付けられた他方の反射
鏡７３を固定鏡とし且つ基板ステージ１７に取り付けら
れた反射鏡７４を移動鏡とするプレート干渉計７７によ
り、投影光学系１５と基板ステージ１７との間の相対変
位が計測される。さらに、投影光学系１５に取り付けら
れた一対の反射鏡７２および反射鏡７３を用いた差動型
の干渉計７６により、投影光学系１５のＹ軸に平行な軸
線周りの傾きを計測することができる。As described above, in the displacement measuring system shown in FIG. 7, one of the reflecting mirrors 72 attached to the projection optical system 15 is used as a fixed mirror, and the reflecting mirror 71 attached to the mask stage 70 is used.
Optical system 1 by a mask interferometer 75 using
The relative displacement between 5 and the mask stage 70 is measured. The projection optical system 15 and the substrate stage 17 are connected to each other by a plate interferometer 77 using the other reflecting mirror 73 attached to the projection optical system 15 as a fixed mirror and the reflecting mirror 74 attached to the substrate stage 17 as a moving mirror. Is measured. Further, the inclination of the projection optical system 15 around an axis parallel to the Y axis can be measured by a differential interferometer 76 using a pair of reflection mirrors 72 and a reflection mirror 73 attached to the projection optical system 15. it can.

【００４９】なお、差動型干渉計７６により計測された
投影光学系１５の傾きに基づいて、マスク干渉計７５に
より計測された投影光学系１５とマスクステージ７０と
の間の相対変位、およびプレート干渉計７７により計測
された投影光学系１５と基板ステージ１７との間の相対
変位が補正される。以上のように、基板ステージ１７と
投影光学系１５との間の相対変位およびマスクステージ
７０と投影光学系１５との間の相対変位を計測すること
により、装置の振動特性を、ひいてはマスクパターン像
の揺れ特性を正確に求め、求めたマスクパターン像の揺
れ特性と露光時間とに基づいて所要の待機時間をさらに
正確に設定することができる。The relative displacement between the projection optical system 15 and the mask stage 70 measured by the mask interferometer 75 based on the inclination of the projection optical system 15 measured by the differential interferometer 76, The relative displacement between the projection optical system 15 and the substrate stage 17 measured by the interferometer 77 is corrected. As described above, by measuring the relative displacement between the substrate stage 17 and the projection optical system 15 and the relative displacement between the mask stage 70 and the projection optical system 15, the vibration characteristics of the apparatus and, consequently, the mask pattern image Of the mask pattern image and the exposure time, the required standby time can be set more accurately.

【００５０】なお、図７の変位計測系では、干渉計を用
いて装置の振動を計測しているが、マスクテーブルや投
影光学系の振動を加速度計や変位計によって計測するこ
ともできる。更に、装置の振動特性が経時的に変動する
ことがないと考えられるような場合には、テスト露光を
介してステッピング精度を実際に計測することにより、
露光時間とステッピング精度との関係を予め求めてお
き、求めた関係に基づいて各露光時間に対する所要の待
機時間を設定してもよい。また、テスト露光を介して求
めた関係を所定の数式に近似させ、この数式に基づいて
各露光時間に対する所要の待機時間を設定してもよい。
さらに、所要の待機時間を段階的に設定することもでき
る。In the displacement measuring system shown in FIG. 7, the vibration of the apparatus is measured using an interferometer. However, the vibration of a mask table or a projection optical system can be measured by an accelerometer or a displacement meter. Further, when it is considered that the vibration characteristics of the apparatus do not change over time, by actually measuring the stepping accuracy through test exposure,
The relationship between the exposure time and the stepping accuracy may be obtained in advance, and the required standby time for each exposure time may be set based on the obtained relationship. Further, the relationship obtained through the test exposure may be approximated to a predetermined mathematical expression, and a required standby time for each exposure time may be set based on the mathematical expression.
Further, the required standby time can be set stepwise.

【００５１】また、上述の実施例では、各露光領域への
露光毎に露光時間を算出し、この露光時間に応じて所要
の待機時間を設定することができるように構成してい
る。しかしながら、実シーケンスでは、第１の露光領域
への露光時には所定の設定値にしたがって待機時間を設
定し、次の第２の露光領域への露光時には前の第１の露
光領域への露光時間とセンサ２０の計測結果とに基づい
て適当な待機時間を設定してもよい。また、第１の露光
領域への露光に先立ってダミー露光を行い、ダミー露光
における露光量センサの出力に基づいて露光時間を求
め、第１の露光領域への露光から露光時間に応じた所要
の待機時間を設定してもよい。また、実プロセス上で
は、基板の各レイヤーのロット毎に待機時間を設定した
り、基板の各レイヤー毎に待機時間を設定しても当然構
わない。In the above embodiment, the exposure time is calculated for each exposure to each exposure area, and the required standby time can be set according to the exposure time. However, in the actual sequence, a standby time is set in accordance with a predetermined set value when exposing the first exposure area, and when exposing to the next second exposure area, the exposure time to the previous first exposure area is set to the same value. An appropriate standby time may be set based on the measurement result of the sensor 20. Further, a dummy exposure is performed prior to the exposure to the first exposure area, an exposure time is obtained based on an output of the exposure sensor in the dummy exposure, and a required time corresponding to the exposure time from the exposure to the first exposure area is determined. A standby time may be set. In the actual process, the standby time may be set for each lot of each layer of the substrate, or the standby time may be set for each layer of the substrate.

【００５２】さらに、上述の実施例では、ステップ・ア
ンド・リピート方式の露光装置を用いて本発明を説明し
たが、マスクと感光性基板とを同期移動させて感光性基
板の各露光領域にマスクパターンを走査露光するステッ
プ・アンド・スキャン方式の露光装置に対しても本発明
を適用することができる。また、上述の実施例では、液
晶表示素子を製造する露光装置に本発明を適用している
が、半導体素子を製造する露光装置に対して本発明を適
用することもできる。Further, in the above-described embodiment, the present invention has been described using the step-and-repeat type exposure apparatus. However, the mask and the photosensitive substrate are moved synchronously so that the exposure area of the photosensitive substrate can be masked. The present invention can be applied to a step-and-scan type exposure apparatus that scans and exposes a pattern. In the above-described embodiment, the present invention is applied to an exposure apparatus for manufacturing a liquid crystal display element. However, the present invention can be applied to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element.

【００５３】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
露光パワーの劣化や各種レジストの使用により所要の露
光時間が長くなっても、所要のステッピング精度などを
維持しつつ高いスループットで露光動作を行うことがで
きる。また、本発明では、所要のステッピング精度など
を確保するのに必要な待機時間を露光時間に基づいて設
定することにより、露光時間の比較的短い場合にも比較
的長い場合にも装置の振動が露光に及ぼす影響をほぼ一
定に保つことができる。As described above, according to the present invention,
Even if the required exposure time is prolonged due to the deterioration of the exposure power or the use of various resists, the exposure operation can be performed with high throughput while maintaining the required stepping accuracy and the like. Further, in the present invention, by setting the standby time necessary for ensuring the required stepping accuracy and the like based on the exposure time, the vibration of the apparatus can be reduced whether the exposure time is relatively short or relatively long. The effect on exposure can be kept almost constant.

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

【図１】本発明の実施例にかかる露光装置の構成を概略
的に示す図である。FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】ステッピング動作における基板ステージの移動
およびその振動について説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a movement of a substrate stage and a vibration thereof in a stepping operation.

【図３】基板ステージのステッピング動作により発生す
る装置の振動を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the vibration of the device caused by the stepping operation of the substrate stage.

【図４】プレート上におけるマスクパターン像の揺れを
模式的に説明する図である。FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a swing of a mask pattern image on a plate.

【図５】露光中におけるマスクパターン像の揺れとステ
ッピング精度および線幅精度との関係を説明する図であ
る。FIG. 5 is a diagram illustrating the relationship between shaking of a mask pattern image during exposure and stepping accuracy and line width accuracy.

【図６】図４に示すマスクパターン像の揺れが発生する
場合に基板ステージの位置決め完了から露光開始までの
待機時間を露光時間に応じて設定する理由を説明する図
である。FIG. 6 is a diagram illustrating the reason why a standby time from completion of positioning of the substrate stage to start of exposure is set according to the exposure time when the mask pattern image shown in FIG. 4 fluctuates.

【図７】装置の振動を計測するための変位計測系の構成
を概略的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a displacement measurement system for measuring vibration of the device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１光源２楕円反射鏡３ミラー４シャッター５コレクターレンズ６波長選択フィルター７フライアイインテグレーター８開口絞り９ハーフミラー１０リレーレンズ１１マスクブラインド１２ブラインドリレー系１３折り曲げミラー１４マスク１５投影光学系１６プレート１７基板ステージ１８プレート干渉計１９レンズ系２０センサ２１制御系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Elliptical reflecting mirror 3 Mirror 4 Shutter 5 Collector lens 6 Wavelength selection filter 7 Fly-eye integrator 8 Aperture stop 9 Half mirror 10 Relay lens 11 Mask blind 12 Blind relay system 13 Bending mirror 14 Mask 15 Projection optical system 16 Plate 17 Substrate Stage 18 Plate interferometer 19 Lens system 20 Sensor 21 Control system

Claims

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項１】照明光を供給するための光源と、所定の
パターンが形成されたマスクを前記光源からの光で照明
するための照明光学系と、前記マスクからの光に基づい
て前記マスクのパターンの像を感光性基板上に形成する
ための投影光学系と、前記感光性基板を保持して移動す
る基板ステージとを備え、前記投影光学系に対して前記
基板ステージをステッピング移動させながら前記感光性
基板上の各露光領域に前記マスクのパターンの像を順次
露光する露光装置において、前記ステッピング移動において前記基板ステージの停止
すべき目標位置からの位置変動が所定の許容範囲内に収
まった時点から前記感光性基板上の各露光領域への前記
マスクのパターンの像の露光を開始する時点までの待機
時間を所定の露光条件に応じて制御するための制御系を
備えていることを特徴とする露光装置。A light source for supplying illumination light; an illumination optical system for illuminating a mask on which a predetermined pattern is formed with light from the light source; and an illumination optical system for illuminating the mask based on the light from the mask. A projection optical system for forming an image of a pattern on a photosensitive substrate, and a substrate stage that holds and moves the photosensitive substrate, and the step of moving the substrate stage with respect to the projection optical system while moving the substrate stage. In an exposure apparatus for sequentially exposing the image of the pattern of the mask on each exposure area on a photosensitive substrate, a time when a positional change from a target position to stop the substrate stage in the stepping movement falls within a predetermined allowable range. To control the waiting time from the start of exposure of the image of the pattern of the mask to each exposure area on the photosensitive substrate according to a predetermined exposure condition. Exposure apparatus characterized by comprising a control system.

【請求項２】前記制御系は、前記感光性基板上の各露
光領域への露光時間に基づいて、所要のステッピング精
度を確保するのに必要な前記待機時間を設定することを
特徴とする請求項１に記載の露光装置。2. The control system according to claim 1, wherein the control system sets the standby time required to secure required stepping accuracy based on an exposure time for each exposure area on the photosensitive substrate. Item 1. The exposure apparatus according to Item 1.

【請求項３】前記制御系は、前記マスクを照明する光
を検出するための検出部と、前記光源からの光を前記感
光性基板へ導く露光状態と前記光源からの光の前記感光
性基板への伝搬を遮る非露光状態との間で切換えを行う
ための切換え部とを有し、前記検出部の出力に基づいて
露光時間を設定し、設定した前記露光時間に基づいて待
機時間を設定し、設定した前記露光時間および前記待機
時間にしたがって前記切換え部を制御することを特徴と
する請求項１または２に記載の露光装置。3. The control system according to claim 1, further comprising: a detection unit configured to detect light illuminating the mask; an exposure state for guiding light from the light source to the photosensitive substrate; and a photosensitive substrate of light from the light source. A switching unit for performing switching between a non-exposure state that blocks propagation to the exposure unit, an exposure time is set based on an output of the detection unit, and a standby time is set based on the set exposure time. 3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the switching unit is controlled according to the set exposure time and the standby time.

【請求項４】前記制御系は、前記マスクを保持するマ
スクステージと前記投影光学系との間の相対変位および
前記基板ステージと前記投影光学系との間の相対変位を
計測するため変位計測系を有し、該変位計測系の出力と
前記露光時間とに基づいて前記待機時間を設定すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露
光装置。4. A displacement measuring system for measuring a relative displacement between a mask stage holding the mask and the projection optical system and a relative displacement between the substrate stage and the projection optical system. 4. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the standby time is set based on an output of the displacement measurement system and the exposure time. 5.

【請求項５】基板ステージ上に載置された感光性基板
を投影光学系に対してステッピング移動させつつ、所定
のパターンが形成されたマスクのパターンの像を前記感
光性基板上の各露光領域に順次露光する露光方法におい
て、前記基板ステージのステッピング移動において前記基板
ステージの停止すべき目標位置からの位置変動が所定の
許容範囲内に収まった時点から前記感光性基板上の各露
光領域への前記マスクのパターンの像の露光を開始する
時点までの待機時間を所定の露光条件に応じて制御する
ことを特徴とする露光方法。5. A step of moving a photosensitive substrate mounted on a substrate stage with respect to a projection optical system, and forming an image of a mask pattern on which a predetermined pattern is formed on each exposure area on the photosensitive substrate. In the exposure method of sequentially exposing, in the stepping movement of the substrate stage, from the point in time when the position variation from the target position to be stopped of the substrate stage falls within a predetermined allowable range, each exposure region on the photosensitive substrate is An exposure method, wherein a standby time until a point at which exposure of an image of the pattern of the mask is started is controlled in accordance with predetermined exposure conditions.

【請求項６】前記待機時間を前記感光性基板上の各露
光領域への露光時間に基づいて設定することを特徴とす
る請求項５に記載の露光方法。6. The exposure method according to claim 5, wherein the standby time is set based on an exposure time for each exposure area on the photosensitive substrate.