JPH11340125A - Method and device for exposure - Google Patents

Method and device for exposure

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JPH11340125A
JPH11340125A JP10146981A JP14698198A JPH11340125A JP H11340125 A JPH11340125 A JP H11340125A JP 10146981 A JP10146981 A JP 10146981A JP 14698198 A JP14698198 A JP 14698198A JP H11340125 A JPH11340125 A JP H11340125A
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JP
Japan
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substrate
wafer
stage
exposure
optical system
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10146981A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Wakamoto
信二 若本
Naoyuki Yamamoto
直幸 山本
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP10146981A priority Critical patent/JPH11340125A/en
Publication of JPH11340125A publication Critical patent/JPH11340125A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691—Handling of masks or workpieces

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To align fast a wafer surface to an image plane of a projection optical system for exposure even if the image plane of the projection optical system is tilted to the wafer surface. SOLUTION: A sample stage 11 is provided on an XY stage 13 through Z drive parts 12A-12C while a wafer W is held on a sample stage 11 through a wafer holder 10, with the pattern of reticule R transferred on the wafer W, before exposure, a tilt angle Itx of an image plane 22 of a projection optical system PL to a running plane 14a of the XY stage 13 is measured. At exposure, when, for example, the XY stage 13 is moved stepwise, the expansion/ contraction amount of the Z drive parts 12A-12C is adjusted based on the tilt angle of the image plane 22 and the position of the XY stage 13, for correction of position in Z direction and tilt angle of the surface of wafer W. At exposure position, surface position of the surface of the wafer W is corrected so that remaining defocus amount is zero which is detected by an auto-focus sensor (not shown).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体素
子、液晶表示素子、又は薄膜磁気ヘッド等を製造するた
めのフォトリソグラフィ工程中でマスクパターンを基板
上に転写する際に使用される露光方法、及び露光装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method used for transferring a mask pattern onto a substrate in a photolithography process for manufacturing, for example, a semiconductor device, a liquid crystal display device, or a thin film magnetic head. And an exposure apparatus.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体素子等を製造する際に、マスクと
してのレチクルのパターンの像を投影光学系を介して、
感光基板としてのレジストが塗布されたウエハ（又はガ
ラスプレート等）上の各ショット領域に転写する露光装
置が使用されている。従来は露光装置として、ステップ
・アンド・リピート方式の縮小投影型の露光装置（ステ
ッパ）が多用されていたが、最近ではレチクルとウエハ
とを同期走査して露光を行うステップ・アンド・スキャ
ン方式の投影露光装置も注目されている。2. Description of the Related Art When manufacturing a semiconductor device or the like, an image of a reticle pattern as a mask is projected through a projection optical system.
2. Description of the Related Art An exposure apparatus is used that transfers an image onto each shot area on a wafer (or a glass plate or the like) coated with a resist as a photosensitive substrate. Conventionally, a step-and-repeat type reduction projection type exposure apparatus (stepper) has been frequently used as an exposure apparatus. Recently, however, a step-and-scan type exposure apparatus which performs exposure by synchronously scanning a reticle and a wafer has been used. Projection exposure apparatuses have also attracted attention.

【０００３】従来の露光装置には、ウエハの表面を投影
光学系の像面に対して焦点深度の範囲内に合わせ込む
（合焦させる）ために、ウエハの表面の所定の計測点の
デフォーカス量を計測するオートフォーカスセンサと、
その計測値に基づいてウエハの表面のフォーカス位置
（投影光学系の光軸方向の位置）、及び傾斜角を調整す
る機構とからなる合焦機構が備えられている。また、そ
のウエハのフォーカス位置、及び傾斜角を調整する機構
は、ウエハを所定の走り面に沿って２次元的に駆動する
ためのウエハステージ内に組み込まれている。その走り
面とは、そのウエハステージを介してウエハを２次元的
に駆動する際に、そのウエハの或る一点が通過する面
（軌跡）に平行な所定の面を意味しており、そのウエハ
ステージの可動部が例えば所定の定盤の表面に沿って移
動する場合には、その定盤の表面が走り面となる。In a conventional exposure apparatus, a predetermined measurement point on the wafer surface is defocused in order to adjust (focus) the surface of the wafer within the range of the depth of focus with respect to the image plane of the projection optical system. An auto focus sensor for measuring the amount,
A focusing mechanism including a mechanism for adjusting a focus position (a position in the optical axis direction of the projection optical system) on the surface of the wafer and an inclination angle based on the measured value is provided. Further, a mechanism for adjusting the focus position and the tilt angle of the wafer is incorporated in a wafer stage for driving the wafer two-dimensionally along a predetermined running surface. The running surface means a predetermined surface parallel to a surface (trajectory) through which a certain point of the wafer passes when the wafer is two-dimensionally driven via the wafer stage. When the movable part of the stage moves, for example, along the surface of a predetermined surface plate, the surface of the surface plate becomes a running surface.

【０００４】この場合、投影光学系の像面とその走り面
とが平行でないと、ウエハ上の第１のショット領域への
露光が終了してから、次の第２のショット領域を投影光
学系の露光領域にステップ移動したときのデフォーカス
量が大きくなる。従って、それから合焦機構を動作させ
てウエハ上のその第２のショット領域の表面を像面に合
わせ込むまでの時間が長くなり、露光工程のスループッ
トが低下してしまう。そこで、従来は、例えば露光装置
の組立調整時に、投影光学系自体を傾斜させるか、又は
ウエハステージの走り面の傾斜角を調整する等によっ
て、投影光学系の像面とウエハステージの走り面とをで
きるだけ平行にするための機械的な調整を行っていた。In this case, if the image plane of the projection optical system and its running surface are not parallel, the exposure of the first shot area on the wafer is completed before the next second shot area is projected. The defocus amount when step-moving to the exposure area is increased. Therefore, the time from when the focusing mechanism is operated until the surface of the second shot area on the wafer is adjusted to the image plane becomes longer, and the throughput of the exposure process is reduced. Therefore, conventionally, for example, at the time of assembling adjustment of the exposure apparatus, the projection optical system itself is inclined, or the inclination angle of the running surface of the wafer stage is adjusted, and the image plane of the projection optical system and the running surface of the wafer stage are adjusted. Had been mechanically adjusted to make them as parallel as possible.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の如く従来の露光
装置においては、投影光学系の像面とウエハステージの
走り面とをできるだけ平行にするために、機械的な調整
を行っていたため、調整に長時間を要するという不都合
があった。また、ウエハステージの走り面の傾斜角はウ
エハステージ（ウエハ）の位置に応じて変化する場合が
ある。この場合には、ウエハステージが所定の基準位置
にあるときにその走り面と像面とをほぼ平行に設定して
も、ウエハステージが移動するとその走り面の傾斜角が
その像面に平行でなくなるために、デフォーカス量が大
きくなって合焦までの時間が長くなるという不都合があ
った。As described above, in the conventional exposure apparatus, mechanical adjustment is performed to make the image plane of the projection optical system and the running plane of the wafer stage as parallel as possible. There is a disadvantage that it takes a long time. Further, the inclination angle of the running surface of the wafer stage may change according to the position of the wafer stage (wafer). In this case, even when the running surface and the image plane are set substantially parallel when the wafer stage is at the predetermined reference position, when the wafer stage moves, the inclination angle of the running surface becomes parallel to the image plane. As a result, there is a disadvantage that the amount of defocus increases and the time until focusing becomes longer.

【０００６】更に、ステップ・アンド・スキャン方式の
投影露光装置において、そのように像面と走り面とを平
行にするための機械的な調整機構を設けると、その調整
機構によって走査露光時の各部材間の機械的な位置関係
の安定性が低下する恐れがあった。本発明は斯かる点に
鑑み、レチクルの投影像の像面とウエハを駆動するため
の走り面とが平行でない場合であっても、その像面の傾
斜角等を調整するための機械的な調整機構を用いること
なく、ウエハの表面をその像面に高速に合わせ込むこと
ができる露光方法を提供することを第１の目的とする。Further, in a step-and-scan type projection exposure apparatus, if a mechanical adjusting mechanism for making the image plane and the running plane parallel is provided as described above, the adjusting mechanism makes it possible to perform various operations during scanning exposure. There is a possibility that the stability of the mechanical positional relationship between the members is reduced. In view of the foregoing, the present invention provides a mechanical device for adjusting the inclination angle and the like of the image plane even when the image plane of the projection image of the reticle is not parallel to the running plane for driving the wafer. It is a first object of the present invention to provide an exposure method capable of adjusting the surface of a wafer to its image plane at a high speed without using an adjustment mechanism.

【０００７】更に本発明は、ウエハの走り面の傾斜角が
変化しているような場合でも、ウエハの位置に依らずに
ウエハの表面をレチクルの投影像の像面に高速に合わせ
込むことができる露光方法を提供することを第２の目的
とする。また、本発明はそのような露光方法を実施でき
る露光装置を提供することを目的とする。Further, according to the present invention, even when the inclination angle of the running surface of the wafer changes, the surface of the wafer can be quickly adjusted to the image plane of the projected image of the reticle regardless of the position of the wafer. A second object is to provide a possible exposure method. Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of performing such an exposure method.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の露光方法は、マ
スク（Ｒ）のパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介し
て基板（Ｗ）上の各被露光領域に露光する露光方法にお
いて、予めその投影光学系（ＰＬ）の像面（２２）の傾
斜角を計測しておき、その基板（Ｗ）をその投影光学系
（ＰＬ）の光軸に実質的に垂直な方向に移動する際に、
その基板（Ｗ）のその光軸方向の位置をその像面（２
２）の傾斜角に合わせて補正するものである。An exposure method according to the present invention is directed to an exposure method for exposing an image of a pattern of a mask (R) to each exposed region on a substrate (W) via a projection optical system (PL). The inclination angle of the image plane (22) of the projection optical system (PL) is measured in advance, and the substrate (W) is moved in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the projection optical system (PL). At that time,
The position of the substrate (W) in the direction of the optical axis is defined by the image plane (2).
The correction is performed according to the inclination angle of 2).

【０００９】斯かる本発明の露光方法によれば、予め所
定方向に対してその投影光学系（ＰＬ）の像面（２２）
のその基板の走り面に対する傾斜角φを計測しておき、
その基板上の１つの被露光領域への露光が終わって、次
の被露光領域を露光位置に移動するために、その基板を
その所定方向に間隔ΔＬだけステップ移動するものとす
ると、そのステップ移動の途中でその基板のその光軸方
向の位置をφ・ΔＬだけ補正する。これによって、その
像面がその走り面に対して傾斜している場合であって
も、ステップ移動後のデフォーカス量は小さくなってい
るため、露光位置で基板表面を像面に高速に合わせ込ん
で露光を行うことができる。According to the exposure method of the present invention, the image plane (22) of the projection optical system (PL) is predetermined in a predetermined direction.
Of the board with respect to the running surface of the board
If the exposure of one exposure area on the substrate is completed and the next exposure area is moved to the exposure position, the substrate is moved stepwise in the predetermined direction by an interval ΔL. Midway, the position of the substrate in the optical axis direction is corrected by φ · ΔL. As a result, even when the image plane is inclined with respect to the running plane, the defocus amount after the step movement is small, so that the substrate surface is quickly adjusted to the image plane at the exposure position. Can be used for exposure.

【００１０】また、更に予めその基板（Ｗ）を移動する
基板ステージ（１３）の走り面（１４ａ）の傾斜角の分
布を計測しておき、この計測結果とその基板ステージ
（１３）の位置とに基づいてその基板（Ｗ）表面の傾斜
角を補正することが望ましい。この場合、基板ステージ
の走り面の傾斜角が位置によって異なる場合であって
も、各位置でのデフォーカス量が小さくなって、各位置
で基板表面を投影光学系の像面に高速に合わせ込んで露
光を行うことができる。Further, the distribution of the inclination angle of the running surface (14a) of the substrate stage (13) for moving the substrate (W) is measured in advance, and the measurement result and the position of the substrate stage (13) are measured. It is desirable to correct the inclination angle of the surface of the substrate (W) based on the following equation. In this case, even when the inclination angle of the running surface of the substrate stage varies depending on the position, the defocus amount at each position is reduced, and the substrate surface is quickly adjusted to the image plane of the projection optical system at each position. Can be used for exposure.

【００１１】また、その基板（Ｗ）の傾斜角を補正する
際に、一例としてその基板ステージ（１３）の所定の基
準点（Ｐ（ｘ，ｙ））のその光軸方向の位置を変化させ
ないようにしてもよい。この場合、基板ステージを移動
する際に基板の傾斜角を補正しても、その基板ステージ
の例えば重心の高さが一定に保たれるため、露光装置の
安定性が向上する。When correcting the inclination angle of the substrate (W), for example, the position of the predetermined reference point (P (x, y)) of the substrate stage (13) in the direction of the optical axis is not changed. You may do so. In this case, even if the inclination angle of the substrate is corrected when the substrate stage is moved, the height of the center of gravity of the substrate stage, for example, is kept constant, so that the stability of the exposure apparatus is improved.

【００１２】また、その基板（Ｗ）の傾斜角を補正する
際に、別の例としてその投影光学系（ＰＬ）による露光
中心（Ｏ）でのその基板ステージ（１３）のその光軸方
向の位置を変化させないようにしてもよい。この場合、
残るデフォーカス量は、主に像面と走り面との間の傾斜
角に基づく光軸方向の位置ずれ量となるため、合焦のた
めの制御が容易になる。When correcting the inclination angle of the substrate (W), as another example, the substrate stage (13) at the center of exposure (O) by the projection optical system (PL) in the direction of the optical axis thereof. The position may not be changed. in this case,
The remaining defocus amount is mainly a positional shift amount in the optical axis direction based on the inclination angle between the image plane and the running surface, so that control for focusing becomes easy.

【００１３】また、最終的にその基板（Ｗ）の表面のそ
の像面（２２）に対するデフォーカス量を計測し、この
計測されたデフォーカス量を小さくするようにその基板
（Ｗ）の位置及び傾斜角を制御することが望ましい。こ
の場合、より高精度に基板表面を投影光学系の像面（２
２）に合わせ込んで露光を行うことができる。また、基
板の表面の凹凸が大きい場合であっても、高精度に基板
を像面に合わせ込んで露光を行うことができる。Finally, the defocus amount of the surface of the substrate (W) with respect to the image plane (22) is measured, and the position of the substrate (W) and the position of the substrate (W) are reduced so as to reduce the measured defocus amount. It is desirable to control the tilt angle. In this case, the substrate surface can be more accurately projected onto the image plane (2) of the projection optical system.
Exposure can be performed according to 2). Further, even when the unevenness of the surface of the substrate is large, the exposure can be performed with the substrate aligned with the image plane with high accuracy.

【００１４】次に、本発明の露光装置は、マスク（Ｒ）
のパターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して基板
（Ｗ）上に露光する露光装置において、その基板（Ｗ）
を保持してその基板（Ｗ）のその投影光学系（ＰＬ）の
光軸方向の位置、及び傾斜角を設定する基板テーブル
（１１，１２Ａ〜１２Ｃ）と、この基板テーブルを保持
してその光軸に実質的に垂直な方向に移動させる基板ス
テージ（１３）と、この基板ステージ（１３）の位置を
計測する計測装置（１６Ｘ，１６Ｙ１，１６Ｙ２）と、
その基板（Ｗ）表面の所定の計測点でのその投影光学系
（ＰＬ）の光軸方向の位置を検出するフォーカス位置検
出系（１９Ａ，１９Ｂ）と、その基板テーブルのその基
板ステージ（１３）に対する相対位置、及び傾斜角を検
出するテーブル位置検出系（５０Ａ〜５０Ｃ）と、その
計測装置（１６Ｘ，１６Ｙ１，１６Ｙ２）の計測結果と
その投影光学系（ＰＬ）の像面（２２）の傾斜角とに基
づいてその基板テーブルの動作を制御する制御系（８）
とを有するものである。斯かる本発明の露光装置によれ
ば、本発明の露光方法を実施することができる。また、
本発明の露光装置は、その像面の傾斜角に沿ってその基
板が移動するように上記の各要素を電気的、機械的、及
び光学的に連結することで組み上げられている。Next, the exposure apparatus of the present invention comprises a mask (R)
In an exposure apparatus that exposes an image of a pattern on a substrate (W) via a projection optical system (PL), the substrate (W)
And a substrate table (11, 12A to 12C) for setting the position of the substrate (W) in the direction of the optical axis of the projection optical system (PL) and the tilt angle of the substrate (W); A substrate stage (13) for moving in a direction substantially perpendicular to the axis, a measuring device (16X, 16Y1, 16Y2) for measuring the position of the substrate stage (13);
A focus position detection system (19A, 19B) for detecting the position of the projection optical system (PL) in the optical axis direction at a predetermined measurement point on the surface of the substrate (W), and the substrate stage (13) of the substrate table Table position detection system (50A to 50C) for detecting the relative position and the inclination angle with respect to the measurement result of the measurement device (16X, 16Y1, 16Y2) and the inclination of the image plane (22) of the projection optical system (PL) A control system for controlling the operation of the substrate table based on the angle (8)
And According to the exposure apparatus of the present invention, the exposure method of the present invention can be performed. Also,
The exposure apparatus of the present invention is assembled by electrically, mechanically, and optically connecting the above-described components so that the substrate moves along the inclination angle of the image plane.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
につき図面を参照して説明する。本例は、ステップ・ア
ンド・リピート方式の投影露光装置に本発明を適用した
ものである。図１は、本例の投影露光装置を示し、この
図１において露光時には、光源、フライアイレンズ、視
野絞り、コンデンサレンズ等を含む照明光学系１からの
水銀ランプのｉ線、エキシマレーザ光、又はＦ2 等のハ
ロゲン分子レーザ光等の露光光ＩＬが、レチクルＲのパ
ターン面（下面）の矩形の照明領域２を照明する。露光
光ＩＬのもとで、レチクルＲの照明領域２内のパターン
の像が投影光学系ＰＬを介して所定の投影倍率β（βは
１／４，１／５等）で、フォトレジストが塗布されたウ
エハＷ上の矩形の露光領域３内に投影露光される。露光
領域３内にウエハＷ上の被露光領域としての１つのショ
ット領域が位置している。以下、投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸに平行にＺ軸を取り、その光軸ＡＸに垂直な平面内
で図１の紙面に平行にＸ軸を、図１の紙面に垂直にＹ軸
を取って説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present embodiment, the present invention is applied to a step-and-repeat projection exposure apparatus. FIG. 1 shows a projection exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, at the time of exposure, an i-line of a mercury lamp, an excimer laser beam from an illumination optical system 1 including a light source, a fly-eye lens, a field stop, a condenser lens, Alternatively, exposure light IL such as a halogen molecule laser beam such as F 2 illuminates a rectangular illumination area 2 on the pattern surface (lower surface) of the reticle R. Under the exposure light IL, the image of the pattern in the illumination area 2 of the reticle R is coated with a photoresist at a predetermined projection magnification β (β is 倍率, ５, etc.) via the projection optical system PL. The wafer W is projected and exposed in a rectangular exposure area 3 on the wafer W. One shot region as a region to be exposed on the wafer W is located in the exposure region 3. Hereinafter, the Z axis is taken parallel to the optical axis AX of the projection optical system PL, the X axis is taken parallel to the plane of FIG. 1 in a plane perpendicular to the optical axis AX, and the Y axis is taken perpendicular to the plane of FIG. Will be explained.

【００１６】先ず、レチクルＲはレチクルステージ４上
に保持され、レチクルステージ４は例えばリニアモータ
方式で駆動されて、レチクルベース５上でＸ方向、Ｙ方
向、及び回転方向にレチクルＲの位置決めを行う。レチ
クルステージ４上の移動鏡６、及び外部のレーザ干渉計
７によりレチクルステージ４（レチクルＲ）の２次元的
な位置が計測され、この計測値が装置全体の動作を統轄
制御するコンピュータよりなる主制御系８に供給され、
主制御系８は、その計測値に基づいてレチクルステージ
駆動系９を介してレチクルステージ４の位置を制御す
る。First, the reticle R is held on the reticle stage 4, and the reticle stage 4 is driven by, for example, a linear motor system to position the reticle R on the reticle base 5 in the X, Y, and rotation directions. . The two-dimensional position of the reticle stage 4 (reticle R) is measured by a movable mirror 6 on the reticle stage 4 and an external laser interferometer 7, and the measured value is mainly used by a computer which controls the overall operation of the apparatus. Supplied to the control system 8,
Main control system 8 controls the position of reticle stage 4 via reticle stage drive system 9 based on the measured values.

【００１７】一方、ウエハＷは、ウエハホルダ１０上に
真空吸着によって保持され、ウエハホルダ１０が試料台
１１上に固定され、試料台１１は３個のＺ方向に所定範
囲内で伸縮自在のＺ駆動部１２Ａ〜１２Ｃを介してＸＹ
ステージ１３上に固定されている。Ｚ駆動部１２Ａ〜１
２Ｃとしては、例えばロータリモータの回転角をカム機
構で上下方向の移動量に変換する機構や、ボイスコイル
モータ（ＶＣＭ）方式の駆動機構や圧電素子等を使用で
きる。また、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃには、それぞれ変
位センサ５０Ａ〜５０Ｃ（カム機構ではロータリエンコ
ーダ、ＶＣＭ方式では光学式、又は静電容量型のセンサ
等）が設けられており、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの伸縮
量の情報が主制御系８に供給されている。主制御系８で
は、この３箇所のＺ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの伸縮量の計
測値から、試料台１１（ウエハＷ）のＸＹステージ１４
に対するＺ方向の位置、及び２次元的な傾斜角を算出す
る。そして、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの伸縮量は主制御
系８によって制御され、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの伸縮
量を同じにすることによって、ウエハＷのＺ方向の位置
（フォーカス位置）の制御が行われ、Ｚ駆動部１２Ａ〜
１２Ｃの伸縮量を独立に制御することによってウエハＷ
の表面の２次元の傾斜角の制御（レベリング）が行われ
る。On the other hand, the wafer W is held on a wafer holder 10 by vacuum suction, the wafer holder 10 is fixed on a sample stage 11, and the sample stage 11 is a Z drive unit which can be extended and contracted in a predetermined range in three Z directions. XY via 12A-12C
It is fixed on the stage 13. Z drive unit 12A-1
As the 2C, for example, a mechanism that converts the rotation angle of a rotary motor into a vertical movement amount using a cam mechanism, a voice coil motor (VCM) type driving mechanism, a piezoelectric element, or the like can be used. The Z drive units 12A to 12C are provided with displacement sensors 50A to 50C (a rotary encoder in a cam mechanism, an optical or capacitance type sensor in a VCM system), and the Z drive units 12A to 12C. Information on the amount of expansion and contraction of 12C is supplied to the main control system 8. The main control system 8 determines the XY stage 14 of the sample stage 11 (wafer W) from the measured values of the amount of expansion and contraction of the three Z drive units 12A to 12C.
, And a two-dimensional inclination angle with respect to. The amount of expansion and contraction of the Z driving units 12A to 12C is controlled by the main control system 8, and by controlling the amount of expansion and contraction of the Z driving units 12A to 12C to be the same, the position of the wafer W in the Z direction (focus position) can be controlled. It is performed and Z drive part 12A ~
By independently controlling the amount of expansion and contraction of 12C, the wafer W
The control (leveling) of the two-dimensional inclination angle of the surface is performed.

【００１８】また、ＸＹステージ１３は、定盤よりなる
ガイド部材１４の上面（以下「走り面」という）１４ａ
に空気軸受けを介して載置され、ＸＹステージ１３は例
えばリニアモータ方式でその走り面１４ａ上をＸ方向、
及びＹ方向にステッピング移動する。ウエハホルダ１
０、試料台１１、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃ（変位センサ
５０Ａ〜５０Ｃも含む）、及びＸＹステージ１３よりウ
エハステージが構成されている。そして、試料台１１
（ＸＹステージ１３）の座標計測を行うために、試料台
１１の上端にＸ軸にほぼ垂直な反射面を有するＸ軸の移
動鏡１５Ｘ、及びＹ軸にほぼ垂直な反射面を有するＹ軸
の移動鏡１５Ｙ（図２参照）が固定されている。また、
試料台１１上には例えばインクリドメータよりなる水平
度検出装置としての水準器２１が設けられており、水準
器２１は試料台１１の水平面に対する２次元的な傾斜角
を測定し、計測結果をデジタルデータとして主制御系８
に供給する。本例では水準器２１を用いてＸＹステージ
１３の走り面１４ａの傾斜角の分布を計測する。The XY stage 13 has an upper surface (hereinafter referred to as a "running surface") 14a of a guide member 14 formed of a surface plate.
The XY stage 13 is mounted on the running surface 14a in the X direction by, for example, a linear motor system.
And stepping movement in the Y direction. Wafer holder 1
A wafer stage is constituted by the sample stage 11, the sample stage 11, the Z driving units 12A to 12C (including the displacement sensors 50A to 50C), and the XY stage 13. And the sample stage 11
In order to perform coordinate measurement of the (XY stage 13), an X-axis movable mirror 15X having a reflecting surface substantially perpendicular to the X-axis at the upper end of the sample stage 11, and a Y-axis moving mirror 15X having a reflecting surface substantially perpendicular to the Y-axis are provided. The movable mirror 15Y (see FIG. 2) is fixed. Also,
A level 21 is provided on the sample stage 11 as a horizontality detecting device composed of, for example, an incremental meter. The level 21 measures a two-dimensional inclination angle of the sample stage 11 with respect to a horizontal plane, and obtains a measurement result. Main control system 8 as digital data
To supply. In this example, the distribution of the inclination angle of the running surface 14 a of the XY stage 13 is measured using the level 21.

【００１９】図２は、試料台１１の座標計測システムを
示し、この図２において、Ｘ軸のレーザ干渉計１６Ｘよ
りＸ軸の移動鏡１５Ｘに対して、計測用のレーザビーム
１７ＸがＸ軸に沿って照射され、移動鏡１５Ｘで反射さ
れたレーザビーム１７Ｘがレーザ干渉計１６Ｘに戻され
ている。レーザ干渉計１６Ｘでは、戻されたレーザビー
ム１７Ｘと対応する不図示の参照用のレーザビームとの
干渉光を光電検出することによって、レーザビーム１７
Ｘの照射点での移動鏡１５ＸのＸ座標ＸWSを検出し、こ
の値を図１の主制御系８に供給する。FIG. 2 shows a coordinate measuring system for the sample stage 11. In FIG. 2, a laser beam 17X for measurement is moved from an X-axis laser interferometer 16X to an X-axis moving mirror 15X. The laser beam 17X radiated along and reflected by the moving mirror 15X is returned to the laser interferometer 16X. The laser interferometer 16X photoelectrically detects interference light between the returned laser beam 17X and a corresponding reference laser beam (not shown), and
The X coordinate X WS of the movable mirror 15X at the X irradiation point is detected, and this value is supplied to the main control system 8 in FIG.

【００２０】また、図２において、Ｙ軸のレーザ干渉計
１６Ｙ１，１６Ｙ２よりＹ軸の移動鏡１５Ｙに対して、
Ｘ方向に所定間隔でレーザビーム１７Ｙ１，１７Ｙ２が
Ｙ軸に沿って照射され、移動鏡１５Ｙで反射されたレー
ザビーム１７Ｙ１，１７Ｙ２がレーザ干渉計１６Ｙ１，
１６Ｙ２に戻されている。レーザ干渉計１６Ｙ１，１６
Ｙ２では、戻されたレーザビームと対応する不図示の参
照用のレーザビームとの干渉光を光電検出することによ
って、それぞれレーザビーム１７Ｙ１，１７Ｙ２の照射
点での移動鏡１５ＹのＹ座標Ｙ１，Ｙ２を検出する。こ
れらのＹ座標Ｙ１，Ｙ２は図１の主制御系８に供給さ
れ、露光時に主制御系８ではレーザビーム１７Ｙ１によ
って計測されるＹ座標Ｙ１を、移動鏡１５Ｙ、ひいては
試料台１１のＹ座標ＹWSとする。更に主制御系８は、Ｙ
座標Ｙ１、及びレーザビーム１７Ｙ２により計測される
Ｙ座標Ｙ２の差分より試料台１１のＺ軸の周りの回転角
（ヨーイング量）を算出する。In FIG. 2, the Y-axis laser interferometers 16Y1 and 16Y2 move the Y-axis moving mirror 15Y.
Laser beams 17Y1 and 17Y2 are irradiated along the Y-axis at predetermined intervals in the X direction, and laser beams 17Y1 and 17Y2 reflected by moving mirror 15Y form laser interferometers 16Y1 and 16Y1.
16Y2. Laser interferometer 16Y1, 16
At Y2, the interference light between the returned laser beam and the corresponding reference laser beam (not shown) is photoelectrically detected, so that the Y coordinates Y1, Y2 of the movable mirror 15Y at the irradiation points of the laser beams 17Y1, 17Y2, respectively. Is detected. These Y-coordinates Y1 and Y2 are supplied to the main control system 8 shown in FIG. 1, and the main control system 8 converts the Y-coordinate Y1 measured by the laser beam 17Y1 at the time of exposure to the movable mirror 15Y, and thus the Y-coordinate Y of the sample table 11. WS . Further, the main control system 8
The rotation angle (the amount of yawing) of the sample stage 11 around the Z axis is calculated from the difference between the coordinate Y1 and the Y coordinate Y2 measured by the laser beam 17Y2.

【００２１】本例では、Ｘ軸のレーザビーム１７Ｘの延
長線上、及びＹ軸のレーザビーム１７Ｙ１の延長線上に
投影光学系ＰＬの光軸ＡＸがあり、計測されるＸ座標、
及びＹ座標には、アッベ誤差が生じないように構成され
ている。また、レーザビーム１７Ｙ１，１７Ｙ２を介し
て計測されるＹ座標の差分から計測される試料台１１の
ヨーイング量を相殺するように、例えば図１のレチクル
ステージ４の回転が行われる。図１に戻り、レーザ干渉
計１６Ｘ，１６Ｙ１を介して計測されるＸ座標ＸWS、及
びＹ座標ＹWSに基づいて主制御系８は、露光時にウエハ
ステージ駆動系１８を介してＸＹステージ１３の位置決
め動作を行う。In this example, the optical axis AX of the projection optical system PL is on the extension of the X-axis laser beam 17X and on the extension of the Y-axis laser beam 17Y1, and the X coordinate to be measured is
The Y coordinate is configured so that Abbe error does not occur. The reticle stage 4 in FIG. 1, for example, is rotated so as to cancel the yawing amount of the sample stage 11 measured from the difference between the Y coordinates measured via the laser beams 17Y1 and 17Y2. Referring back to FIG. 1, based on the X coordinate X WS and the Y coordinate Y WS measured via the laser interferometers 16X and 16Y1, the main control system 8 controls the XY stage 13 via the wafer stage drive system 18 during exposure. Perform positioning operation.

【００２２】また、本例の投影露光装置には、ウエハＷ
の表面の所定の検出点における投影光学系ＰＬの光軸Ａ
Ｘ方向（Ｚ方向）の位置（フォーカス位置）を検出する
ための、光学式で斜め入射方式のオートフォーカスセン
サ（以下「ＡＦセンサ」という）が設置されている。図
１において、本例のＡＦセンサは照射光学系１９Ａ、及
び受光光学系１９Ｂより構成されている。そして、照射
光学系１９Ａよりフォトレジストに対して非感光性の検
出光ＤＬのもとで、複数のスリット像が投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸに対して斜めにウエハＷ上の複数の検出点に
投影される。それらの検出点はウエハＷ表面上の投影光
学系ＰＬによる露光領域３の内部の例えば５箇所に設定
されており、それらの検出点からの反射光が、受光光学
系１９Ｂ内で例えば振動スリット板を介して複数の光電
変換素子上にスリット像を再結像する。これらの光電変
換素子からの検出信号を、例えばその振動スリット板の
駆動信号で同期整流することによって、それらの検出点
のフォーカス位置に所定範囲でほぼ比例して変化するフ
ォーカス信号が生成され、これらのフォーカス信号が主
制御系８に供給されている。本例のフォーカス信号は、
それぞれ対応する検出点が投影光学系ＰＬの像面（ベス
トフォーカス位置）に合致しているときに０になるよう
にキャリブレーションが行われており、主制御系８は、
各フォーカス信号から各検出点でのベストフォーカス位
置からのデフォーカス量（光軸ＡＸ方向への位置ずれ
量）を求めることができる。In the projection exposure apparatus of this embodiment, the wafer W
Optical axis A of projection optical system PL at a predetermined detection point on the surface of
An optical oblique incidence type autofocus sensor (hereinafter, referred to as an “AF sensor”) for detecting a position (focus position) in the X direction (Z direction) is provided. In FIG. 1, the AF sensor of the present embodiment includes an irradiation optical system 19A and a light receiving optical system 19B. Then, under the detection light DL that is insensitive to the photoresist from the irradiation optical system 19A, a plurality of slit images are formed by the projection optical system PL.
Is projected onto a plurality of detection points on the wafer W at an angle to the optical axis AX. These detection points are set, for example, at five places inside the exposure area 3 by the projection optical system PL on the surface of the wafer W, and the reflected light from these detection points is transmitted to, for example, a vibration slit plate in the light receiving optical system 19B. To form a slit image again on the plurality of photoelectric conversion elements via the. By synchronously rectifying the detection signals from these photoelectric conversion elements with, for example, a drive signal of the vibrating slit plate, a focus signal that changes substantially proportionally to a focus position of those detection points within a predetermined range is generated. Is supplied to the main control system 8. The focus signal in this example is
Calibration is performed so that each detection point becomes 0 when the corresponding detection point matches the image plane (best focus position) of the projection optical system PL.
From each focus signal, a defocus amount (a positional shift amount in the optical axis AX direction) from the best focus position at each detection point can be obtained.

【００２３】ここで、投影光学系ＰＬの像面を決定する
方法の一例につき説明する。この場合、図２の照射光学
系１９Ａ、及び受光光学系１９ＢよりなるＡＦセンサに
よって、投影光学系ＰＬの矩形の露光領域３の中央（光
軸ＡＸ上）の検出点５１Ａ、及び露光領域３内の４隅の
検出点５１Ｂ〜５１Ｅでのフォーカス位置が検出される
ものとする。そして、図１のレチクルＲの代わりに、そ
れら５個の検出点に対応する位置にそれぞれ評価用パタ
ーンが形成されたテストレチクルを設置し、試料台１１
上のウエハホルダ１０上にフォトレジストが塗布された
未露光のウエハを載置する。その後、図１のＸＹステー
ジ１３をＸ方向、Ｙ方向にステップ移動すると共に、ス
テップ移動する毎にＺ駆動部１２Ａ〜１２Ｃを同じ量だ
け平行に伸縮させて、そのウエハ上の一組のショット領
域に互いにフォーカス位置を一定間隔で変化させた状態
で、それぞれそのテストレチクルのパターン像を露光す
る。その露光に際しては、各ショット領域において、上
記のＡＦセンサを用いて図２の検出点５１Ａ〜５１Ｅに
おけるフォーカス位置を検出して記憶しておく。この段
階では、そのＡＦセンサのキャリブレーションは必ずし
も行っておく必要は無い。Here, an example of a method for determining the image plane of the projection optical system PL will be described. In this case, the detection point 51A at the center (on the optical axis AX) of the rectangular exposure area 3 of the projection optical system PL and the inside of the exposure area 3 are detected by the AF sensor including the irradiation optical system 19A and the light receiving optical system 19B of FIG. It is assumed that the focus positions at the four corner detection points 51B to 51E are detected. Then, instead of the reticle R of FIG. 1, a test reticle on which an evaluation pattern is formed is installed at a position corresponding to each of the five detection points.
An unexposed wafer coated with a photoresist is placed on the upper wafer holder 10. Thereafter, the XY stage 13 in FIG. 1 is step-moved in the X and Y directions, and each time the XY stage 13 is step-moved, the Z drive units 12A to 12C are extended and contracted in parallel by the same amount, so that a set of shot areas on the wafer is formed. The pattern images of the test reticles are respectively exposed while the focus positions are changed at regular intervals. At the time of the exposure, the focus positions at the detection points 51A to 51E in FIG. 2 are detected and stored in each shot area using the AF sensor. At this stage, it is not necessary to perform the calibration of the AF sensor.

【００２４】次に、露光後のウエハの現像を行ってか
ら、ウエハ上の各ショット領域に形成されるレジストパ
ターンの線幅等を計測して、図２の５個の検出点５１Ａ
〜５１Ｅにおける投影像が最良の状態になるときの５個
のフォーカス位置（ベストフォーカス位置）Ｚ１Ａ〜Ｚ
１Ｅを特定する。その後、例えば最小自乗法によって、
その５個のフォーカス位置Ｚ１Ａ〜Ｚ１Ｅに最も合致す
る平面を像面として決定し、この像面のその５個の検出
点５１Ａ〜５１Ｅにおけるフォーカス位置Ｚ２Ａ〜Ｚ２
Ｅを求め、検出点５１Ａ〜５１Ｅで検出されるフォーカ
ス位置にそれぞれオフセットとして−Ｚ２Ａ〜−Ｚ２Ｅ
を付加する。これによって、検出対象のウエハの表面が
投影光学系ＰＬの像面に合致しているときに、そのＡＦ
センサによって検出点５１Ａ〜５１Ｅで検出されるフォ
ーカス位置がそれぞれ０になるようにキャリブレーショ
ンが行われたことになる。Next, after developing the exposed wafer, the line width and the like of the resist pattern formed in each shot area on the wafer are measured, and the five detection points 51A shown in FIG.
Focus positions (best focus positions) Z1A to Z1 when the projected images at 〜51E are in the best state
Specify 1E. Then, for example, by the least squares method,
The plane that best matches the five focus positions Z1A to Z1E is determined as an image plane, and the focus positions Z2A to Z2 of the image plane at the five detection points 51A to 51E are determined.
E is obtained, and the focus positions detected at the detection points 51A to 51E are respectively offset as -Z2A to -Z2E.
Is added. Thereby, when the surface of the wafer to be detected matches the image plane of the projection optical system PL, the AF
This means that the calibration has been performed so that the focus positions detected by the sensors at the detection points 51A to 51E become 0, respectively.

【００２５】次に、本例の投影露光装置において、ＸＹ
ステージ１３の走り面１４ａに対して投影光学系ＰＬの
像面が傾斜している場合の合焦方法について説明する。
図３は、ＸＹステージ１３の走り面１４ａに対して投影
光学系ＰＬの像面２２が傾斜している様子を誇張して示
し、この図３において、投影光学系ＰＬの像面２２は走
り面１４ａに対してＹ軸の周りに（これを「Ｘ方向に」
ともいう）角度Ｉｔｘ（ｒａｄ）傾斜している。また、
像面２２の走り面１４ａに対するＹ方向への（Ｘ軸の周
りの）傾斜角をＩｔｙ（ｒａｄ）とする。この走り面１
４ａに対する像面２２の傾斜角Ｉｔｘ，Ｉｔｙは、露光
開始前に予め計測されており、主制御系８に記憶されて
いる。Next, in the projection exposure apparatus of this embodiment, XY
A focusing method when the image plane of the projection optical system PL is inclined with respect to the running surface 14a of the stage 13 will be described.
FIG. 3 exaggerates the image plane 22 of the projection optical system PL with respect to the running surface 14a of the XY stage 13. In FIG. 3, the image plane 22 of the projection optical system PL is a running surface. 14a around the Y axis (this is "in the X direction").
Angle Itx (rad). Also,
The inclination angle of the image plane 22 with respect to the running surface 14a in the Y direction (around the X axis) is defined as Ity (rad). This running surface 1
The inclination angles Itx and Ity of the image plane 22 with respect to 4a are measured in advance before the start of exposure and are stored in the main control system 8.

【００２６】ここで、走り面１４ａに対する像面２０の
傾斜角Ｉｔｘ，Ｉｔｙを計測する方法の一例につき説明
する。このためには、上記のＡＦセンサが投影光学系Ｐ
Ｌの像面２２に対してキャリブレーションされているも
のとして、ＸＹステージ１３の中心を走り面１４ａ上の
所定の基準点（例えば露光中心（光軸ＡＸ）等）に移動
した後、ウエハホルダ１０上に平面度の良好なウエハを
載置する。そして、図２の露光領域３の中央の検出点５
１Ａにおいて、ＡＦセンサを用いてそのウエハ上の点５
２のフォーカス位置（即ち、ベストフォーカス位置から
のデフォーカス量）Ｚ３Ａを検出する。その後、図１の
Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃをロックした状態で、ＸＹステ
ージ１３をＸ方向、Ｙ方向にステップ移動させてその点
５２を順次、露光領域３の４隅の検出点５１Ｂ〜５１Ｅ
に移動してそれぞれフォーカス位置Ｚ３Ｂ〜Ｚ３Ｅを検
出する。Here, an example of a method for measuring the inclination angles Itx and Ity of the image plane 20 with respect to the running surface 14a will be described. To this end, the above-mentioned AF sensor is used for the projection optical system P
Assuming that the image plane 22 of L has been calibrated, the center of the XY stage 13 is moved to a predetermined reference point (for example, the exposure center (optical axis AX) or the like) on the running surface 14a, A wafer having good flatness is placed on the wafer. Then, a detection point 5 at the center of the exposure area 3 in FIG.
At 1A, point 5 on the wafer was
The second focus position (that is, the defocus amount from the best focus position) Z3A is detected. Thereafter, the XY stage 13 is step-moved in the X and Y directions while the Z drive units 12A to 12C shown in FIG. 1 are locked, and the points 52 are sequentially detected at the four corners of the exposure area 3 at the detection points 51B to 51E.
To detect the focus positions Z3B to Z3E.

【００２７】これらの検出結果は主制御系８に供給さ
れ、主制御系８は、例えば最小自乗法を適用して、それ
らのフォーカス位置Ｚ３Ａ〜Ｚ３Ｅを通過する平面を走
り面１４ａとして決定し、この平面のＹ軸の周りの傾斜
角ΘＹ、及びＸ軸の周りの傾斜角ΘＸを算出する。これ
らの傾斜角ΘＹ，ΘＸは像面２２を基準とした走り面１
４ａの傾斜角であるため、基準点における走り面１４ａ
に対する像面２２の傾斜角Ｉｔｘ，Ｉｔｙはそれぞれ−
ΘＹ，−ΘＸとなる。同様にして、ＸＹステージ１３を
走り面１４ａ上でＸ方向、Ｙ方向に所定間隔ずつ移動し
た位置で順次、上記の計測を繰り返すことで走り面１４
ａ上の各位置における像面２２の傾斜角を求めることが
できる。このように走り面１４ａ上の各位置で像面２２
の傾斜角が異なるのは、例えばウエハステージの位置に
よって走り面１４ａの傾斜角が所定の分布を有すること
による。The detection results are supplied to the main control system 8, and the main control system 8 determines a plane passing through the focus positions Z3A to Z3E as the running surface 14a by applying, for example, the least square method. The inclination angle ΘY around the Y axis and the inclination angle ΘX around the X axis of this plane are calculated. These inclination angles ΘY and ΘX correspond to the running surface 1 based on the image plane 22.
4a, the running surface 14a at the reference point
Respectively, the inclination angles Itx and Ity of the image plane 22 are −
ΘY, −ΘX. Similarly, the above measurement is repeated sequentially at positions where the XY stage 13 is moved at predetermined intervals in the X direction and the Y direction on the running surface 14a, thereby
The inclination angle of the image plane 22 at each position on “a” can be obtained. As described above, the image plane 22 is formed at each position on the running surface 14a.
Is different because, for example, the inclination angle of the running surface 14a has a predetermined distribution depending on the position of the wafer stage.

【００２８】また、より簡便に走り面１４ａの傾斜角の
分布を計測するためには、試料台１１上の水準器２１を
使用してもよい。この場合、最初に走り面１４ａ上の所
定の基準点で上記の方法によって走り面１４ａに対する
像面２２の傾斜角を計測した後、水準器２１を用いて水
平面に対する２次元の傾斜角の基準値を検出する。次
に、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃをロックした状態で、ＸＹ
ステージ１３を走り面１４ａ上でＸ方向、Ｙ方向に所定
間隔ずつ移動させてそれぞれ水準器２１で２次元の傾斜
角を検出し、この検出結果より上記の傾斜角の基準値を
差し引くことで、その基準点に対する走り面１４ａ上の
各位置での傾斜角の変化量、ひいては走り面１４ａ上で
の傾斜角の分布を迅速に計測することができる。In order to more easily measure the distribution of the inclination angle of the running surface 14a, the level 21 on the sample stage 11 may be used. In this case, after the inclination angle of the image plane 22 with respect to the running surface 14a is measured at the predetermined reference point on the running surface 14a by the above-described method, the reference value of the two-dimensional inclination angle with respect to the horizontal plane using the level 21 is measured. Is detected. Next, in a state where the Z drive units 12A to 12C are locked, XY
The stage 13 is moved in the X direction and the Y direction at predetermined intervals on the running surface 14a, and the level 21 detects a two-dimensional inclination angle, and subtracts the reference value of the inclination angle from the detection result. The amount of change in the inclination angle at each position on the running surface 14a with respect to the reference point, and thus the distribution of the inclination angle on the running surface 14a, can be quickly measured.

【００２９】そして、図３のように走り面１４ａに対し
て像面２２が傾斜角Ｉｔｘ，Ｉｔｙで傾斜している場合
の合焦動作の一例は次のようになる。図４は、投影光学
系ＰＬとウエハステージとのＸＹ平面における位置関係
を示し、この図４において、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの
それぞれを頂点とする三角形の重心（以下「Ｚ駆動部１
２Ａ〜１２Ｃの中心」という。）を位置Ｐとする。この
Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの中心位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）
は、試料台１１のＸ座標ＸWS及びＹ座標ＹWSに基づいて
算出される。ここでは、位置Ｐの座標（ｘ，ｙ）は、位
置Ｐが投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に有るときに原点Ｏ
となる座標（Ｘ WS，ＹWS）とする。Then, as shown in FIG.
The image plane 22 is inclined at the inclination angles Itx and Ity
An example of the focusing operation is as follows. Figure 4 shows the projection optics
Positional Relationship between System PL and Wafer Stage on XY Plane
In FIG. 4, the Z drive units 12A to 12C
The center of gravity of a triangle having each as a vertex (hereinafter referred to as “Z driving unit 1
Center of 2A to 12C ". ) Is the position P. this
Coordinates (x, y) of center position P of Z drive units 12A to 12C
Is the X coordinate X of the sample stage 11WSAnd Y coordinate YWSOn the basis of
Is calculated. Here, the coordinates (x, y) of the position P are
When the position P is on the optical axis AX of the projection optical system PL, the origin O
Coordinates (X WS, YWS).

【００３０】また、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの中心Ｐが
原点Ｏに位置しているときに、ウエハＷの表面を走り面
１４ａに平行に合わせ、光軸ＡＸ上でのフォーカス位置
を像面２２に合わせた状態で、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃ
に備えられた変位センサ５０Ａ〜５０Ｃによって検出さ
れる試料台１１のＺ方向の位置をｚ、Ｙ軸の周り（Ｘ方
向へ）の傾斜角をＴｘ、Ｘ軸の周り（Ｙ方向へ）の傾斜
角をＴｙとする。即ち、原点Ｏでの走り面１４ａの状態
は（Ｔｘ，Ｔｙ，ｚ）である。更に、簡単のため、原点
Ｏから位置Ｐまでの走り面１４ａの傾斜角が一定である
として、位置Ｐ（ｘ，ｙ）における試料台１１のＺ方向
の位置の駆動量をＴｚ、Ｘ方向への傾斜角の駆動量をＴ
ｔｘ、Ｙ方向への傾斜角の駆動量をＴｔｙとする。これ
らの試料台１１の駆動量（Ｔｔｘ，Ｔｔｙ，Ｔｚ）は、
位置Ｐ（ｘ，ｙ）にて変位センサ５０Ａ〜５０Ｃによっ
て検出される姿勢の目標値であり、それぞれ以下の式に
より算出する。 Ｔｔｘ＝Ｔｘ＋Ｉｔｘ （１） Ｔｔｙ＝Ｔｙ＋Ｉｔｙ （２） Ｔｚ＝ｚ＋（ｘ・Ｉｔｘ＋ｙ・Ｉｔｙ） （３）When the center P of the Z drive units 12A to 12C is located at the origin O, the surface of the wafer W is aligned parallel to the running surface 14a, and the focus position on the optical axis AX is set to the image plane 22. And Z drive units 12A to 12C
The position of the sample table 11 in the Z direction detected by the displacement sensors 50A to 50C provided in the Z direction is z, the inclination angle around the Y axis (in the X direction) is Tx, and the inclination around the X axis (in the Y direction). Let the angle be Ty. That is, the state of the running surface 14a at the origin O is (Tx, Ty, z). Further, for the sake of simplicity, assuming that the inclination angle of the running surface 14a from the origin O to the position P is constant, the drive amount of the position of the sample stage 11 in the Z direction at the position P (x, y) is changed to Tz and X directions. Drive amount of the inclination angle of T
The drive amount of the tilt angle in the tx and Y directions is Tty. The drive amounts (Ttx, Tty, Tz) of these sample stages 11 are:
It is a target value of the posture detected by the displacement sensors 50A to 50C at the position P (x, y), and is calculated by the following equations. Ttx = Tx + Itx (1) Tty = Ty + Ity (2) Tz = z + (x · Itx + y · Ity) (3)

【００３１】主制御系８は、試料台１１が原点Ｏから位
置Ｐに移動する途中でこの（１）〜（３）式より算出し
た駆動量Ｔｔｘ，Ｔｔｙ，Ｔｚに基づいてＺ駆動部１２
Ａ〜１２Ｃの伸縮量を調整し、ウエハＷ表面のＺ方向の
位置、及び傾斜角の補正を行う。これは、走り面１４ａ
に対する像面の傾斜角が（Ｉｔｘ，Ｉｔｙ）であるとき
に、傾斜角の補正が済んでいるものとすると、ＸＹステ
ージ１３を駆動して試料台１１をＸ方向に△ｘ、Ｙ方向
に△ｙ移動させるときに、試料台１１のＺ方向の位置を
（△ｘ・Ｉｔｘ＋△ｙ・Ｉｔｙ）だけずらすことを意味
する。即ち、仮想的に像面傾斜の方向に走り面１４ａの
方向を合わせることを意味している。The main control system 8 controls the Z drive unit 12 based on the drive amounts Ttx, Tty, and Tz calculated from the equations (1) to (3) while the sample stage 11 moves from the origin O to the position P.
The amount of expansion and contraction of A to 12C is adjusted, and the position of the surface of the wafer W in the Z direction and the inclination angle are corrected. This is running surface 14a
When the inclination angle of the image plane is (Itx, Ity), and the inclination angle has been corrected, the XY stage 13 is driven to move the sample table 11 in the X direction {△ and in the Y direction}. This means that the position of the sample table 11 in the Z direction is shifted by (△ x · Itx + △ y · Ity) when the sample table 11 is moved by y. That is, it means that the direction of the running surface 14a is virtually matched with the direction of the image plane inclination.

【００３２】このように（３）式に基づいて試料台１１
（ウエハＷ表面）のＺ方向の位置を制御することによ
り、例えば次のショット領域の表面を像面に近づけなが
らウエハＷを移動させることができ、露光位置ではウエ
ハＷ表面を像面２２に高速に合わせ込むことができ、ス
ループットの向上を図ることができる。また、本例で
は、ＸＹステージ１３を移動して位置Ｐを（ｘ，ｙ）に
移動する途中で、Ｚ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの伸縮量を
（１）〜（３）式に基づいて調整した後、位置Ｐが露光
位置に達したときに、ここでＡＦセンサにより残存する
ウエハＷのデフォーカス量を測定し、そのデフォーカス
量が０になるようにＺ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの伸縮量を
調整してウエハＷ表面のＺ方向の位置、及び傾斜角の最
終的な補正を行う。これにより、ウエハ表面の凹凸が大
きい場合であっても、また、走り面１４ａの傾斜角の計
測値に誤差があっても、高精度にウエハＷ表面を像面２
２に合わせ込むことができる。As described above, based on the equation (3), the sample stage 11
By controlling the position of the (wafer W surface) in the Z direction, for example, the wafer W can be moved while bringing the surface of the next shot area closer to the image plane. And the throughput can be improved. In this example, while moving the XY stage 13 to move the position P to (x, y), the amount of expansion and contraction of the Z drive units 12A to 12C is adjusted based on the equations (1) to (3). Thereafter, when the position P reaches the exposure position, the AF sensor measures the amount of defocus of the remaining wafer W, and adjusts the amount of expansion and contraction of the Z driving units 12A to 12C so that the amount of defocus becomes zero. The final correction of the position of the surface of the wafer W in the Z direction and the tilt angle is performed by adjustment. Thus, even if the unevenness of the wafer surface is large, or if there is an error in the measured value of the inclination angle of the running surface 14a, the surface of the wafer W can be accurately aligned with the image plane 2.
2 can be adjusted.

【００３３】次に、ＸＹステージ１３の走り面１４ａが
たわんでいる場合のウエハＷ表面の合焦動作の一例につ
いて説明する。なお、簡単のため原点Ｏにおいてウエハ
Ｗ表面は像面２２に合わせ込まれており、ウエハＷのフ
ォーカス位置の補正は行わないものとする。図５は、走
り面１４ａのたわみの一例を誇張して示し、この図５に
おいて、ＸＹステージ１３の走り面１４ａは緩やかに窪
むように湾曲している。この場合、Ｚ駆動部１２Ａ〜１
２Ｃの伸縮量を一定のまま、ＸＹステージ１３を走り面
１４ａに沿ってＸ方向に移動すると、ＸＹステージ１
３、ひいては試料台１１のＹ軸に平行な軸の周りでの傾
斜角が変化することになる。Next, an example of the focusing operation on the surface of the wafer W when the running surface 14a of the XY stage 13 is bent will be described. For simplicity, it is assumed that the surface of the wafer W is aligned with the image plane 22 at the origin O, and the focus position of the wafer W is not corrected. FIG. 5 shows an example of the deflection of the running surface 14a in an exaggerated manner. In FIG. 5, the running surface 14a of the XY stage 13 is curved so as to be gradually depressed. In this case, the Z drive units 12A to 12A
When the XY stage 13 is moved in the X direction along the running surface 14a while keeping the amount of expansion and contraction of 2C constant, the XY stage 1
3. As a result, the inclination angle of the sample stage 11 around an axis parallel to the Y axis changes.

【００３４】図６は、走り面１４ａがＸ軸に対して傾斜
している様子を示し、この図６において、位置Ｐ（ｘ，
ｙ）における走り面１４ａのＸ方向への（Ｙ軸の周り
の）傾斜角をＰｔｘ（ｘ，ｙ）（ｒａｄ）とする。ま
た、位置Ｐ（ｘ，ｙ）における走り面１４ａのＹ方向へ
の（Ｘ軸の周りの）傾斜角をＰｔｙ（ｘ，ｙ）（ｒａ
ｄ）とする。そして、この走り面１４ａ上の各位置にお
ける傾斜角Ｐｔｘ（ｘ，ｙ），Ｐｔｙ（ｘ，ｙ）は、本
例では図５の試料台１１上に設けられている水準器２１
により計測される。FIG. 6 shows how the running surface 14a is inclined with respect to the X axis. In FIG. 6, the position P (x,
The inclination angle of the running surface 14a in the X direction (around the Y axis) in y) is Ptx (x, y) (rad). The inclination angle of the running surface 14a in the Y direction (around the X axis) at the position P (x, y) is represented by Pty (x, y) (ra
d). The inclination angles Ptx (x, y) and Pty (x, y) at each position on the running surface 14a are determined by the level 21 provided on the sample stage 11 in FIG.
Is measured by

【００３５】図７は、走り面１４ａのＸＹ平面における
傾斜角分布を計測する際の計測位置の配列の一例を示
し、この図７において、本例では走り面１４ａをＸ方
向、Ｙ方向に所定ピッチで分割して得られるＮ箇所の計
測区分６１−１〜６１−Ｎにおいて、試料台１１のＸ方
向への傾斜角Ｉｔｘｉ（ｉ＝１〜Ｎ）及びＹ方向への傾
斜角Ｉｔｙｉ（ｉ＝１〜Ｎ）を計測する。計測区分６１
−１〜６１−Ｎの配列ピッチは、露光対象のショット配
列の最小ピッチよりも小さく設定されている。この傾斜
角の計測は、露光開始前にＺ駆動部１２Ａ〜１２Ｃの伸
縮量を固定したままＸＹステージ１３の中心を計測区分
６１−１の中心から６１−Ｎの中心まで移動して、それ
ぞれ走り面１４ａの傾斜角を水準器２１により計測する
ことにより行われる。FIG. 7 shows an example of an array of measurement positions when measuring the inclination angle distribution of the running surface 14a on the XY plane. In FIG. 7, in this example, the running surface 14a is set in the X direction and the Y direction by a predetermined amount. In N measurement sections 61-1 to 61-N obtained by dividing by the pitch, the sample table 11 has an inclination angle Itxi (i = 1 to N) in the X direction and an inclination angle Ittyi (i = I in the Y direction). 1 to N) are measured. Measurement category 61
The array pitch of -1 to 61-N is set smaller than the minimum pitch of the shot array to be exposed. The measurement of the tilt angle is performed by moving the center of the XY stage 13 from the center of the measurement section 61-1 to the center of 61-N while fixing the amount of expansion and contraction of the Z drive sections 12A to 12C before the start of exposure, and running each. This is performed by measuring the inclination angle of the surface 14 a with the level 21.

【００３６】そして、各計測区分６１−ｉ（ｉ＝１〜
Ｎ）における傾斜角（Ｉｔｘｉ，Ｉｔｙｉ）は、主制御
系８に記憶され、露光時には、これらの値に基づいてＺ
駆動部１２Ａ〜１２Ｃの伸縮量が制御され、ウエハＷの
Ｚ方向の位置、及び傾斜角の補正が行われる。この場
合、図６のＸ方向への傾斜角Ｐｔｘ（ｘ，ｙ）、及びＹ
方向への傾斜角Ｐｔｙ（ｘ，ｙ）の値としては、図７の
計測区分６１−ｉ中で最も近い計測区分での傾斜角（Ｉ
ｔｘｉ，Ｉｔｙｉ）、又は周囲の傾斜角の補間値が使用
される。この補正に際しては、ウエハＷ表面上のどの位
置を回転中心としてウエハＷを傾斜させるかによって、
ウエハＷのＺ方向の位置の補正量が異なる。Then, each measurement section 61-i (i = 1 to 1)
N), the inclination angle (Itxi, Ittyi) is stored in the main control system 8, and at the time of exposure, Z is determined based on these values.
The amount of expansion and contraction of the driving units 12A to 12C is controlled, and the position of the wafer W in the Z direction and the inclination angle are corrected. In this case, the inclination angle Ptx (x, y) in the X direction in FIG.
As the value of the inclination angle Pty (x, y) in the direction, the inclination angle (I) in the closest measurement section among the measurement sections 61-i in FIG.
txi, Ityi), or the interpolated value of the surrounding tilt angle. At the time of this correction, depending on which position on the surface of the wafer W is used as the rotation center to tilt the wafer W,
The correction amount of the position of the wafer W in the Z direction is different.

【００３７】先ず、ウエハＷ表面上のＺ駆動部１２Ａ〜
１２Ｃの中心（即ち、位置Ｐ）のＺ方向の位置が変わら
ないようにウエハＷ表面の傾斜角の調整を行う場合につ
いて、説明する。この場合には、位置Ｐが原点Ｏにあ
り、ウエハＷ表面が像面２２に平行である場合に、Ｚ駆
動部１２Ａ〜１２Ｃの変位センサ５０Ａ〜５０Ｃによっ
て検出される試料台１１のＸ方向への傾斜角Ｔｘ、Ｙ方
向への傾斜角Ｔｙ、Ｚ方向の位置ｚを用いて、位置Ｐが
（ｘ，ｙ）に移動する際の試料台１１（ウエハＷ）の傾
斜角の駆動量Ｔｔｘ，Ｔｔｙ、及びＺ方向への駆動量Ｔ
ｚをそれぞれ以下の式により算出する。 Ｔｔｘ＝Ｔｘ−Ｐｔｘ（ｘ，ｙ） （４） Ｔｔｙ＝Ｔｙ−Ｐｔｙ（ｘ，ｙ） （５） Ｔｚ＝ｚ （６）First, the Z drive units 12A to 12A on the surface of the wafer W
A case in which the inclination angle of the surface of the wafer W is adjusted so that the position of the center of 12C (that is, the position P) in the Z direction does not change will be described. In this case, when the position P is at the origin O and the surface of the wafer W is parallel to the image plane 22, in the X direction of the sample stage 11 detected by the displacement sensors 50A to 50C of the Z drive units 12A to 12C. Of the sample table 11 (wafer W) when the position P moves to (x, y) using the tilt angle Tx of the sample, the tilt angle Ty in the Y direction, and the position z in the Z direction. Tty and drive amount T in the Z direction
z is calculated by the following equations. Ttx = Tx−Ptx (x, y) (4) Tty = Ty−Pty (x, y) (5) Tz = z (6)

【００３８】そして、主制御系８はこの（４）〜（６）
式より算出した駆動量Ｔｔｘ，Ｔｔｙ，Ｔｚに基づい
て、例えばＸＹステージ１３のステップ移動中にＺ駆動
部１２Ａ〜１２Ｃの伸縮量を調整し、ウエハＷ表面の傾
斜角の補正を行う。このようにウエハＷ表面の傾斜角を
走り面１４ａの傾斜角を相殺するように補正することに
より、走り面１４ａがたわんでいて走り面１４ａの傾斜
角が位置によって変化する場合であっても、露光位置で
の傾斜角の残留誤差が小さくなり、露光位置で高速にウ
エハＷ表面を像面に合わせ込むことができる。また、Ｘ
Ｙステージ１３（ウエハＷ）を移動する際にウエハＷの
重心のＺ方向の位置が一定に保たれるため、露光装置の
安定性が向上するという利点がある。なお、このような
傾斜角の補正動作と平行に、（１）〜（３）式に基づく
試料台１１（ウエハＷ）のＺ方向の位置の補正も行わ
れ、これによって露光位置でのデフォーカス量が更に小
さくなる。Then, the main control system 8 performs the operations (4) to (6)
Based on the drive amounts Ttx, Tty, and Tz calculated from the equations, for example, the amount of expansion and contraction of the Z drive units 12A to 12C is adjusted during the step movement of the XY stage 13, and the inclination angle of the surface of the wafer W is corrected. By correcting the inclination angle of the surface of the wafer W so as to cancel the inclination angle of the running surface 14a, even when the running surface 14a is bent and the inclination angle of the running surface 14a changes depending on the position, The residual error of the tilt angle at the exposure position is reduced, and the surface of the wafer W can be quickly adjusted to the image plane at the exposure position. Also, X
Since the position of the center of gravity of the wafer W in the Z direction is kept constant when moving the Y stage 13 (wafer W), there is an advantage that the stability of the exposure apparatus is improved. In parallel with such a tilt angle correction operation, the Z-direction position of the sample stage 11 (wafer W) is also corrected based on the equations (1) to (3), thereby defocusing at the exposure position. The volume is even smaller.

【００３９】次に、ウエハＷ表面上の投影光学系ＰＬに
よる露光中心（光軸ＡＸ）のＺ方向の位置が変わらない
ようにウエハＷ表面の傾斜角の調整を行う場合について
説明する。この場合には、（４）〜（６）式に対して位
置Ｐが（ｘ，ｙ）に移動する際の試料台１１（ウエハ
Ｗ）の傾斜角の駆動量Ｔｔｘ，Ｔｔｙ、及びＺ方向への
駆動量Ｔｚをそれぞれ以下の式により算出する。 Ｔｔｘ＝Ｔｘ−Ｐｔｘ（ｘ，ｙ） （７） Ｔｔｙ＝Ｔｙ−Ｐｔｙ（ｘ，ｙ） （８） Ｔｚ＝ｚ−（ｘ・Ｐｔｘ（ｘ，ｙ）＋ｙ・Ｐｔｙ（ｘ，ｙ）） （９）Next, a case will be described in which the tilt angle of the surface of the wafer W is adjusted so that the position of the center of exposure (optical axis AX) by the projection optical system PL on the surface of the wafer W in the Z direction does not change. In this case, the driving amounts Ttx, Tty of the inclination angle of the sample table 11 (wafer W) when the position P moves to (x, y) with respect to the equations (4) to (6), and the Z direction. Are calculated by the following equations. Ttx = Tx−Ptx (x, y) (7) Tty = Ty−Pty (x, y) (8) Tz = z− (x · Ptx (x, y) + y · Pty (x, y)) (9) )

【００４０】そして、主制御系８は、この（７）〜
（９）式より算出した駆動量Ｔｔｘ，Ｔｔｙ，Ｔｚに基
づいて、例えばステップ移動中にＺ駆動部１２Ａ〜１２
Ｃの伸縮量を調整し、ウエハＷ表面のＺ方向の位置、及
び傾斜角の補正を行う。このようにウエハＷ表面上の投
影光学系ＰＬによる露光中心（光軸ＡＸ）を回転中心と
してウエハＷを傾斜させることにより、ＸＹステージ１
３（ウエハＷ）を移動する際に露光中心におけるウエハ
Ｗ表面のＺ方向の位置が一定に保たれる。従って、更に
（１）〜（３）式に基づいてＺ方向の位置を補正する際
には、Ｚ方向への制御量のみを補正すればよいため制御
は容易になることがある。但し、（４）〜（６）式、又
は（７）〜（９）式の何れを用いるかは、制御方式によ
って任意である。Then, the main control system 8 performs the following (7) to
Based on the drive amounts Ttx, Tty, Tz calculated from the equation (9), for example, the Z drive units 12A to 12A during the step movement.
By adjusting the amount of expansion and contraction of C, the position of the surface of the wafer W in the Z direction and the inclination angle are corrected. By tilting the wafer W about the center of rotation (optical axis AX) of the projection optical system PL on the surface of the wafer W as a center of rotation, the XY stage 1
3 (wafer W), the position in the Z direction of the surface of the wafer W at the center of exposure is kept constant. Therefore, when the position in the Z direction is further corrected based on the expressions (1) to (3), the control may be facilitated because only the control amount in the Z direction needs to be corrected. However, which of the equations (4) to (6) or the equations (7) to (9) is used is optional depending on the control method.

【００４１】なお、本発明は、本例のようなステップ・
アンド・リピート方式の投影露光装置のみならず、近年
主流となってきているステップ・アンド・スキャン方式
のような走査露光型の投影露光装置にも適用することが
できる。走査露光型の投影露光装置に本発明を適用する
場合には、ステップ移動中に上記の実施の形態のように
走り面１４ａの傾斜角に応じた補正を行うのみならず、
走査露光中にも（１）〜（３）式を用いて試料台（ウエ
ハ）のフォーカス位置の制御量の初期値を設定すること
で、ウエハ表面を像面の傾斜方向に沿って走査できる。
従って、残存するデフォーカス量が小さくなる。また、
走査露光型でも投影光学系を傾斜させるための柔構造的
な調整機構を設ける必要がなくなるため、走査露光時の
投影光学系の支持の安定性が向上する。It should be noted that the present invention provides a step
The present invention can be applied not only to an AND repeat type projection exposure apparatus, but also to a scanning exposure type projection exposure apparatus such as a step-and-scan type that has become mainstream in recent years. When the present invention is applied to a scanning exposure type projection exposure apparatus, not only correction according to the inclination angle of the running surface 14a is performed during the step movement as in the above-described embodiment, but also
By setting the initial value of the control amount of the focus position of the sample stage (wafer) using the equations (1) to (3) even during the scanning exposure, the wafer surface can be scanned along the tilt direction of the image plane.
Therefore, the remaining defocus amount becomes small. Also,
Even in the scanning exposure type, there is no need to provide a flexible adjusting mechanism for tilting the projection optical system, so that the stability of the support of the projection optical system during the scanning exposure is improved.

【００４２】また、上記の実施の形態の投影露光装置
は、複数のレンズから構成される照明光学系１、投影光
学系ＰＬを露光装置本体に組み込み光学調整をすると共
に、多数の機械部品からなるレチクルステージ４やＸＹ
ステージ１３を露光装置本体に取り付けて配線や配管を
接続し、更に実施の形態で詳述したように投影光学系Ｐ
Ｌの像面の傾斜角の計測やＸＹステージ１３の走り面の
傾斜角の分布を計測し、総合調整（電気調整、動作確認
等）をすることにより製造することができる。また、投
影露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理された
クリーンルームで行うことが望ましい。なお、本発明は
上述の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で種々の構成を取り得ることは勿論である。In the projection exposure apparatus of the above embodiment, the illumination optical system 1 composed of a plurality of lenses and the projection optical system PL are incorporated in the main body of the exposure apparatus for optical adjustment, and are composed of many mechanical parts. Reticle stage 4 and XY
The stage 13 is attached to the exposure apparatus main body to connect wiring and piping, and further, as described in detail in the embodiment, the projection optical system P
It can be manufactured by measuring the inclination angle of the image plane of L and measuring the distribution of the inclination angle of the running surface of the XY stage 13 and performing comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, etc.). It is desirable that the projection exposure apparatus be manufactured in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the spirit of the present invention.

【００４３】[0043]

【発明の効果】本発明の露光方法によれば、例えば基板
をステップ移動する途中で像面の傾斜角に合わせてその
基板の投影光学系の光軸方向の位置を補正するため、露
光位置でのデフォーカス量が小さくなって、基板表面を
像面に高速に合わせ込んで露光を行うことができる。ま
た、基板ステージの走り面の傾斜角の分布を計測してお
き、この結果より基板の傾斜角を補正するときには、そ
の走り面の傾斜角が変化していても、各位置で高速に基
板の合焦を行うことができる。According to the exposure method of the present invention, for example, during the step movement of the substrate, the position of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system is corrected in accordance with the inclination angle of the image plane. And the exposure can be performed by adjusting the substrate surface to the image plane at a high speed. In addition, when measuring the distribution of the inclination angle of the running surface of the substrate stage and correcting the inclination angle of the substrate based on the result, even if the inclination angle of the running surface changes, the substrate can be quickly moved at each position. Focusing can be performed.

【００４４】次に、本発明の露光装置によれば、本発明
の露光方法を実施することができ、また、投影光学系を
傾斜させるための機構を設ける必要がないため、露光装
置の安定性が向上するという利点がある。Next, according to the exposure apparatus of the present invention, it is possible to carry out the exposure method of the present invention, and it is not necessary to provide a mechanism for tilting the projection optical system. There is an advantage that is improved.

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

【図１】 本発明の実施の形態の一例で使用される投影
露光装置を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a projection exposure apparatus used in an example of an embodiment of the present invention.

【図２】 図１の試料台１１の座標計測システム及びＡ
Ｆセンサを示す斜視図である。FIG. 2 is a diagram showing a coordinate measuring system of the sample stage 11 shown in FIG.
It is a perspective view which shows an F sensor.

【図３】 ＸＹステージ１３の走り面１４ａに対して投
影光学系ＰＬの像面２２が傾斜している様子を示す図で
ある。FIG. 3 is a diagram illustrating a state where an image plane 22 of the projection optical system PL is inclined with respect to a running surface 14a of the XY stage 13.

【図４】 投影光学系ＰＬとウエハステージとのＸＹ平
面における位置関係を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a positional relationship between a projection optical system PL and a wafer stage in an XY plane.

【図５】 ＸＹステージ１３の走り面１４ａが湾曲して
いる様子を誇張して示す図である。FIG. 5 is an exaggerated view showing a running surface 14a of the XY stage 13 being curved.

【図６】 ＸＹステージ１３の走り面１４ａがＹ軸の周
りに（Ｘ方向に）傾斜している様子を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a state in which a running surface 14a of an XY stage 13 is inclined (in the X direction) around a Y axis.

【図７】 ＸＹステージ１３の走り面１４ａの傾斜角分
布を計測する際の計測区分の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of measurement divisions when measuring the inclination angle distribution of the running surface 14a of the XY stage 13.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Ｒ レチクル、Ｗ ウエハ、ＰＬ 投影光学系、１ 照
明光学系、８ 主制御系、１０ ウエハホルダ、１１
試料台、１３ ＸＹステージ、１４ａ 走り面、１５
Ｘ，１５Ｙ 移動鏡、１６Ｘ，１６Ｙ１，１６Ｙ２ レ
ーザ干渉計、１９Ａ ＡＦセンサの照射光学系、１９Ｂ
ＡＦセンサの受光光学系、２１ 水準器、５０Ａ〜５
０Ｃ 変位センサR reticle, W wafer, PL projection optical system, 1 illumination optical system, 8 main control system, 10 wafer holder, 11
Sample stage, 13 XY stage, 14a running surface, 15
X, 15Y Moving mirror, 16X, 16Y1, 16Y2 Laser interferometer, 19A Irradiation optical system of AF sensor, 19B
AF sensor light receiving optical system, 21 level, 50A-5
0C displacement sensor

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 マスクのパターンの像を投影光学系を介
して基板上の各被露光領域に露光する露光方法におい
て、 予め前記投影光学系の像面の傾斜角を計測しておき、前
記基板を前記投影光学系の光軸に実質的に垂直な方向に
移動する際に、前記基板の前記光軸方向の位置を前記像
面の傾斜角に合わせて補正することを特徴とする露光方
法。1. An exposure method for exposing an image of a pattern of a mask on each exposure area on a substrate via a projection optical system, wherein an inclination angle of an image plane of the projection optical system is measured in advance, and An exposure method for correcting the position of the substrate in the direction of the optical axis in accordance with a tilt angle of the image plane when moving the substrate in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the projection optical system. 【請求項２】 請求項１記載の露光方法であって、 更に予め前記基板を移動する基板ステージの走り面の傾
斜角の分布を計測しておき、該計測結果と前記基板ステ
ージの位置とに基づいて前記基板表面の傾斜角を補正す
ることを特徴とする露光方法。2. The exposure method according to claim 1, further comprising measuring a distribution of an inclination angle of a running surface of a substrate stage moving the substrate in advance, and comparing the measurement result with the position of the substrate stage. An exposure method for correcting an inclination angle of the substrate surface based on the correction value. 【請求項３】 請求項２記載の露光方法であって、 前記基板の傾斜角を補正する際に、前記基板ステージの
所定の基準点の前記光軸方向の位置を変化させないこと
を特徴とする露光方法。3. The exposure method according to claim 2, wherein, when correcting the tilt angle of the substrate, a position of a predetermined reference point of the substrate stage in the optical axis direction is not changed. Exposure method. 【請求項４】 請求項２記載の露光方法であって、 前記基板の傾斜角を補正する際に、前記投影光学系によ
る露光中心での前記基板ステージの前記光軸方向の位置
を変化させないことを特徴とする露光方法。4. The exposure method according to claim 2, wherein, when correcting the tilt angle of the substrate, the position of the substrate stage in the optical axis direction at the center of exposure by the projection optical system is not changed. Exposure method characterized by the above-mentioned. 【請求項５】 請求項１〜４の何れか一項記載の露光方
法であって、 最終的に前記基板の表面の前記像面に対するデフォーカ
ス量を計測し、該計測されたデフォーカス量を小さくす
るように前記基板の位置及び傾斜角を制御することを特
徴とする露光方法。5. The exposure method according to claim 1, wherein a defocus amount of the surface of the substrate with respect to the image plane is finally measured, and the measured defocus amount is calculated. An exposure method, wherein the position and the inclination angle of the substrate are controlled so as to reduce the size. 【請求項６】 マスクのパターンの像を投影光学系を介
して基板上に露光する露光装置において、 前記基板を保持して前記基板の前記投影光学系の光軸方
向の位置、及び傾斜角を設定する基板テーブルと、該基
板テーブルを保持して前記光軸に実質的に垂直な方向に
移動させる基板ステージと、該基板ステージの位置を計
測する計測装置と、前記基板表面の所定の計測点での前
記投影光学系の光軸方向の位置を検出するフォーカス位
置検出系と、前記基板テーブルの前記基板ステージに対
する相対位置、及び傾斜角を検出するテーブル位置検出
系と、前記計測装置の計測結果と前記投影光学系の像面
の傾斜角とに基づいて前記基板テーブルの動作を制御す
る制御系と、を有することを特徴とする露光装置。6. An exposure apparatus for exposing an image of a pattern of a mask onto a substrate through a projection optical system, wherein the position of the substrate in the direction of the optical axis of the projection optical system and the inclination angle of the substrate are held while holding the substrate. A substrate table to be set, a substrate stage that holds the substrate table and moves the substrate table in a direction substantially perpendicular to the optical axis, a measuring device that measures the position of the substrate stage, and a predetermined measurement point on the substrate surface. A focus position detection system for detecting a position of the projection optical system in the optical axis direction, a relative position of the substrate table with respect to the substrate stage, and a table position detection system for detecting an inclination angle, and a measurement result of the measurement device. An exposure apparatus, comprising: a control system configured to control an operation of the substrate table based on an inclination angle of an image plane of the projection optical system.
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Cited By (3)

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