【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はステップアンドリピ
ートタイプの投影露光方法および露光装置（ステッ
パ）、特にレチクル上の半導体集積回路製造用のパター
ンの像を投影光学系を通して半導体ウエハ上にステップ
アンドリピートで投影露光する投影露光方法および露光
装置、並びに該装置を用いたデバイス製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a step-and-repeat type projection exposure method and an exposure apparatus (stepper), and more particularly, to a step-and-repeat type image of a pattern for manufacturing a semiconductor integrated circuit on a reticle on a semiconductor wafer through a projection optical system. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a projection exposure method and an exposure apparatus for projecting and exposing a device, and a device manufacturing method using the apparatus.
【０００２】[0002]
【従来の技術】現在、超ＬＳＩの高集積化に応じて回路
パターンの微細化が進んでおり、これに伴ってステッパ
の縮小レンズ系は、より高ＮＡ化されて、これに伴い回
路パターンの転写工程におけるレンズ系の許容深度がよ
り狭くなっている。また、縮小レンズ系により露光する
べき被露光領域の大きさも大型化される傾向にある。2. Description of the Related Art At present, circuit patterns have been miniaturized in accordance with the high integration of VLSI. Accordingly, the reduction lens system of a stepper has been made higher in NA. The permissible depth of the lens system in the transfer process has become narrower. In addition, the size of a region to be exposed by a reduction lens system tends to be increased.
【０００３】このようなことにより大型化された被露光
領域全体にわたって良好な回路パターンの転写を可能に
する為には、縮小投影レンズ系の許容深度内に確実にウ
エハの被露光領域（ショット）全体を位置付ける必要が
有る。In order to make it possible to transfer a good circuit pattern over the entire area to be exposed which has been enlarged, it is necessary to ensure that the area to be exposed (shot) on the wafer is within the allowable depth of the reduction projection lens system. It is necessary to position the whole.
【０００４】これを達成する為には、ウエハ表面の縮小
投影レンズ系の焦平面、即ちレチクルの回路パターン像
がフォーカスする平面に対する位置と傾きを高精度に検
出し、ウエハ表面の位置や傾きを調整してやる事が重要
となってくる。In order to achieve this, the position and inclination of the wafer surface relative to the focal plane of the reduction projection lens system, that is, the plane on which the circuit pattern image of the reticle is focused, are detected with high accuracy, and the position and inclination of the wafer surface are determined. It is important to make adjustments.
【０００５】ステッパにおけるウエハ表面の位置検出方
法としては、エアマイクロセンサを用いてウエハ表面の
複数箇所の面位置を検出し、その結果に基づいてウエハ
表面の位置を求める方法、或はウエハ表面に光束を斜め
方向から入射させ、ウエハ表面からの反射光の反射点の
位置ずれをセンサ上への反射光の位置ずれとして検出す
る検出光学系を用いて、ウエハ表面の位置を検出する方
法等が知られている。As a method of detecting the position of the wafer surface in the stepper, a method of detecting a plurality of surface positions of the wafer surface using an air microsensor and obtaining the position of the wafer surface based on the result, or a method of detecting the position of the wafer surface is described. There is a method of detecting the position of the wafer surface using a detection optical system that causes a light beam to enter obliquely and detects the position shift of the reflection point of the reflected light from the wafer surface as the position shift of the reflected light on the sensor. Are known.
【０００６】さらに上記検出方法においては、図４に示
すように、検出点（或は反射点）下のトポグラフィーの
影響で誤ったウエハ表面（フォーカス設定面）を検出し
ないように、各ショット領域内の複数地点に検出点７１
〜７５（一部不図示）を設定し、検出値と最適フォーカ
ス設定面４１との差を計測オフセットＦ１〜Ｆ５（一部
不図示）として厳密に管理する事が行なわれている。な
お、計測方法としては、サンプルウエハ内から８程度の
サンプルショット（図２の１００〜１０７）を選択し、
端のショットから順番にフォーカス計測を行い各計測点
毎の計測値差から計測オフセットを算出する方法が一般
的である。Further, in the above detection method, as shown in FIG. 4, each shot area is set so as not to detect an erroneous wafer surface (focus setting surface) under the influence of topography below the detection point (or reflection point). Detection points 71 at multiple points within
To 75 (partially not shown), and the difference between the detected value and the optimum focus setting surface 41 is strictly managed as measurement offsets F1 to F5 (partially not shown). As a measurement method, about eight sample shots (100 to 107 in FIG. 2) are selected from within the sample wafer,
In general, focus measurement is performed sequentially from the shot at the end, and a measurement offset is calculated from a measurement value difference at each measurement point.
【０００７】また、既にパターンのあるウエハに露光処
理する場合おいては、ウエハ上のパターンと露光マスク
（レチクル）上のパターンを正確に重ね合せるための位
置合わせ（アライメント）が必要とされる。アライメン
ト方法としては、ウエハ上のパターンの形成時に各露光
領域の脇の決められた位置に同時に形成されたマーク
（アライメントマーク）を複数個（通常８個程度）検出
してその位置を求め、前もって計測しておいたレチクル
位置とステージ位置の関係とショットレイアウトの情報
とアライメントマーク検出位置の情報から、ウエハ上の
ショット配置とレチクルの投影パターンの正確な位置関
係を求め、後のステップ＆リピート（露光位置へのステ
ップ駆動および露光処理）時にショットの位置合わせに
使用する方法（グローバルアライメント）が知られてい
る。In the case of performing exposure processing on a wafer already having a pattern, it is necessary to perform alignment (alignment) for accurately overlapping a pattern on the wafer with a pattern on an exposure mask (reticle). As an alignment method, at the time of forming a pattern on a wafer, a plurality of marks (alignment marks) simultaneously formed at predetermined positions beside each exposure area are detected (usually about eight), and the positions are obtained. From the measured relationship between the reticle position and the stage position, the shot layout information, and the alignment mark detection position information, the exact positional relationship between the shot arrangement on the wafer and the reticle projection pattern is obtained, and the subsequent step and repeat ( There is known a method (global alignment) used for aligning shots during step driving to an exposure position and exposure processing).
【０００８】図３に示すように、通常、ウエハの表面位
置検出装置の計測点７１〜７５とアライメントマーク検
出装置のマークの計測エリア２２は縮小投影レンズ系の
露光可能エリア２３に対して固定された位置にあるため
に（露光時の計測オフセットを求めるサンプル計測位置
とアライメントマークを計測する時のステージ位置が異
なってしまうために）、露光時に使用する計測オフセッ
トを求めるためのサンプル計測（図５（ａ））はアライ
メントマーク計測（図５（ｂ））とは別に実行されてい
る。As shown in FIG. 3, the measurement points 71 to 75 of the wafer surface position detection device and the mark measurement area 22 of the alignment mark detection device are usually fixed to the exposure area 23 of the reduction projection lens system. 5 (due to the fact that the sample measurement position for determining the measurement offset during exposure is different from the stage position when measuring the alignment mark), the sample measurement for determining the measurement offset to be used during exposure (FIG. 5). (A)) is performed separately from the alignment mark measurement (FIG. 5 (b)).
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】前記計測オフセットの
使用・運用方法としては、オフセットをパイロットウエ
ハにて計測しジョブで管理する方法（方法１）や、処理
ウエハのロット（※）の変わり目に先頭ウエハを使用し
てオフセットを計測しロット処理中に使用する方法（方
法２）が使われるが、その計測計測オフセットは前段階
までの処理装置の状態や環境条件、設定パラメータ等に
より微妙に変化するため、方法１では時間とともに計測
オフセットの精度が悪化する危険性があり、方法２では
計測オフセットの精度が悪化する危険性は無いものの、
ＡＳＩＣの生産に見られるように必要な時に必要な量の
み処理するような場合には、計測オフセットの計測が頻
繁に発生し、ウエハ処理効率を悪くする問題があった。
（※ロット−ＤＲＡＭの様な大量生産品では一般的なキ
ャリアに収納可能なウエハ枚数が２５枚である事から、
２５枚／ロットとする場合が多いが、ＡＳＩＣのような
特定ユーザ向け製品では必要な時に必要な枚数しか処理
しないため、１枚／ロットの場合もある。）本発明は、
上記従来技術の課題を解決し、計測オフセットの精度が
悪化する危険性無しに、計測オフセットの計測回数を減
らし、短時間により多くのウエハを処理することを目的
とする。The method of using and operating the measurement offset includes a method of measuring the offset with a pilot wafer and managing the offset by a job (method 1), and a method in which the offset is measured at the beginning of a processing wafer lot (*). A method is used in which an offset is measured using a wafer and used during lot processing (method 2), and the measured and measured offset slightly changes depending on the state of the processing apparatus up to the previous stage, environmental conditions, setting parameters, and the like. Therefore, in the method 1, there is a risk that the accuracy of the measurement offset deteriorates with time, and in the method 2, there is no risk that the accuracy of the measurement offset deteriorates.
In the case where only a necessary amount is processed when necessary as in the case of ASIC production, measurement offset measurement frequently occurs, and there is a problem that wafer processing efficiency deteriorates.
(* Lots of mass-produced products such as DRAM can store 25 wafers in a general carrier.
In many cases, the number is 25 sheets / lot. However, in a product for a specific user such as an ASIC, only the required number of sheets are processed when necessary, and the number may be 1 sheet / lot. The present invention
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the related art and reduce the number of times of measurement of the measurement offset and process a larger number of wafers in a short time without the risk of deteriorating the accuracy of the measurement offset.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、投影光学系の光軸と略直交する方向に沿
って２次元方向に移動可能なステージに平板状物体を搭
載し、所定面を投影光学系のレンズ像面である焦平面に
設定し、投影光学系を介して原版のパターンを平板状物
体に縮小投影露光する際に、少なくとも１枚の平板状物
体の第１の計測位置を計測点に合わせ、平板状物体の光
軸方向の位置を計測することにより所定面の位置を検出
する第１の検出と、他の平板状物体における第１の検出
の要否を判断するために、第１の計測位置とは異なり計
測点が露光開始前に必ず通る平板状物体上の第２の計測
位置、例えば、プリアライメント中またはグローバルア
ライメント中のアライメントマーク検出時における計測
点の位置の光軸方向の位置を計測することにより所定面
の位置を検出する第２の検出とを行うことを特徴とす
る。According to the present invention, a flat object is mounted on a stage movable two-dimensionally along a direction substantially perpendicular to the optical axis of a projection optical system. When a predetermined plane is set to a focal plane, which is a lens image plane of the projection optical system, and when the pattern of the original is reduced-projection-exposed on the flat object via the projection optical system, the first surface of at least one flat object is exposed. First measurement for detecting the position of the predetermined surface by measuring the position of the flat object in the optical axis direction by aligning the measurement position with the measurement point, and determining whether the first detection is necessary for another flat object. Therefore, unlike the first measurement position, the measurement point passes through the measurement object point before the start of the exposure without fail, such as the second measurement position on the flat object, for example, the measurement point at the time of detecting an alignment mark during pre-alignment or global alignment. Optical axis direction of position Position and performing a second detection for detecting a position of the predetermined plane by measuring the.
【００１１】通常、所定面の位置は、投光手段から複数
の計測点の各々に複数のスポット光を照射し、そのスポ
ット光の平板状物体からの反射光により各計測点の光軸
方向の位置を計測し、計測して得られた各オフセットに
基づいて前記所定面の位置を検出する。そして、第２検
出工程で検出した所定面の位置が、所定の許容範囲を超
えた場合に、その平板状物体において第１の検出を行
う。Usually, the position of the predetermined surface is determined by irradiating a plurality of spot lights to each of the plurality of measurement points from the light projecting means and reflecting the spot light from the flat object in the optical axis direction of each measurement point. The position is measured, and the position of the predetermined surface is detected based on each offset obtained by the measurement. Then, when the position of the predetermined surface detected in the second detection step exceeds a predetermined allowable range, the first detection is performed on the flat object.
【００１２】また、本発明のデバイス製造方法は、上記
のような手段によりウエハ上に原版のデバイスパターン
を露光して半導体デバイスを製造することを特徴とす
る。Further, a device manufacturing method according to the present invention is characterized in that a semiconductor device is manufactured by exposing an original device pattern on a wafer by the above-described means.
【００１３】[0013]
【作用】本発明では、ステージの移動中に被露光領域
（ショット）の最適フォーカス設定面を投影光学系の焦
平面に正確に設定する場合に必要な計測オフセットを、
例えば同一ジョブ内の、複数のウエハで共有する場合に
おいて、通常の露光位置の計測オフセットの保持に加え
てアライメントマーク計測位置の計測オフセットを保持
し、アライメントマーク計測時にアライメントマーク計
測位置の計測オフセットのサンプル計測をすることで、
アライメントマーク計測位置の計測オフセットを求め、
ジョブで保持されている過去に計測された値と比較する
ことができるが、その際、ウエハ上の局所的なパターン
段差（トポグラフィー）の変化を推定し、露光位置の計
測オフセットの再計測の要否を判定する。According to the present invention, the measurement offset necessary for accurately setting the optimum focus setting surface of the exposure area (shot) to the focal plane of the projection optical system during the movement of the stage is defined as follows.
For example, in the case where a plurality of wafers in the same job share the measurement offset of the alignment mark measurement position, the measurement offset of the alignment mark measurement position is held in addition to the measurement offset of the normal exposure position. By measuring the sample,
Find the measurement offset of the alignment mark measurement position,
It can be compared with the previously measured values held in the job. At this time, the change in the local pattern step (topography) on the wafer is estimated, and the re-measurement of the measurement offset of the exposure position is performed. Determine if it is necessary.
【００１４】このように本発明によれば、ジョブで保持
されている過去に計測された計測オフセットの良否をア
ライメントマーク計測時等に判定することができるの
で、計測オフセットの精度が悪化する危険性無しに、計
測オフセットの計測回数を減らすことが出来て、短時間
により多くのウエハを処理することが出来る。As described above, according to the present invention, it is possible to judge whether or not the measurement offset measured in the past held in the job in the past is good at the time of measuring the alignment mark or the like. Without this, the number of times of measurement offset measurement can be reduced, and more wafers can be processed in a short time.
【００１５】[0015]
【実施例】図１は本発明に係る自動焦点合せ装置を備え
た縮小投影露光装置の一部分の要部概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a main part of a reduced projection exposure apparatus provided with an automatic focusing apparatus according to the present invention.
【００１６】図１において、１は縮小投影レンズ系であ
り、その光軸は図中ＡＸで示している。縮小投影レンズ
系１はレチクル（不図示）の回路パターンを例えば１／
５倍に縮小して投影し、その焦平面に回路パターン像を
形成している。また、光軸ＡＸは図中のｚ軸方向と平行
な関係にある。２は表面にレジストを塗布したウエハで
あり、先の露光工程で互いに同じパターンが形成された
多数個の被露光領域（ショット）が配列してある。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reduction projection lens system, the optical axis of which is indicated by AX in the figure. The reduction projection lens system 1 converts a circuit pattern of a reticle (not shown) into, for example, 1 /
The image is projected after being reduced by a factor of 5, and a circuit pattern image is formed on the focal plane. The optical axis AX is in a relationship parallel to the z-axis direction in the figure. Reference numeral 2 denotes a wafer having a surface coated with a resist, on which a plurality of exposure regions (shots) in which the same pattern is formed in the previous exposure step are arranged.
【００１７】３はウエハを載置するウエハステージであ
る。ウエハ２はウエハステージ３に吸着され固定してい
る。ウエハステージ３はｘ軸方向に動くＸステージと、
ｙ軸方向に動くＹステージと、ｚ軸方向および各ｘ、
ｙ、ｚ軸方向に平行な軸のまわりに回転するθ、チルト
ステージで構成している。また、ｘ、ｙ、ｚ軸は互いに
直交するように設定してある。従って、ウエハステージ
３を駆動することにより、ウエハ２の表面の位置を縮小
投影レンズ系１の光軸ＡＸ方向および光軸ＡＸに直交す
る平面に沿った方向に調整し、更に焦平面、即ち回路パ
ターン像に対する傾きも調整している。Reference numeral 3 denotes a wafer stage on which a wafer is placed. The wafer 2 is attracted and fixed to the wafer stage 3. The wafer stage 3 includes an X stage that moves in the x-axis direction,
a Y stage that moves in the y-axis direction, a z-axis direction and each x,
It is composed of a θ and a tilt stage rotating around an axis parallel to the y and z axis directions. The x, y, and z axes are set to be orthogonal to each other. Therefore, by driving the wafer stage 3, the position of the surface of the wafer 2 is adjusted in the optical axis AX direction of the reduction projection lens system 1 and in a direction along a plane orthogonal to the optical axis AX, and further, the focal plane, that is, the circuit The tilt with respect to the pattern image is also adjusted.
【００１８】図１における符号４〜１１および１４はウ
エハ２の表面位置および傾きを検出する為に設けた検出
手段の各要素を示している。４は照明用光源、例えば発
光ダイオード、半導体レーザなどの高輝度な光源であ
る。５は照明用レンズである。Reference numerals 4 to 11 and 14 in FIG. 1 denote respective elements of detecting means provided for detecting the surface position and inclination of the wafer 2. Reference numeral 4 denotes an illumination light source, for example, a high-luminance light source such as a light emitting diode or a semiconductor laser. Reference numeral 5 denotes an illumination lens.
【００１９】光源４から射出した光は照明用レンズ５に
よって平行な光束となり、複数個（５個）のピンホール
を形成したマスク６を照明する。マスク６の各ピンホー
ルを通過した複数個の光束６１〜６５は、結像レンズ７
を経て折曲げミラー８に入射し、折曲げミラー８で方向
を変えた後、ウエハ２の表面に入射している。The light emitted from the light source 4 is converted into a parallel light beam by the illumination lens 5, and illuminates the mask 6 having a plurality (five) of pinholes. The plurality of light beams 61 to 65 that have passed through each pinhole of the mask 6 are
, And is incident on the surface of the wafer 2 after the direction is changed by the folding mirror 8.
【００２０】ここで結像レンズ７と折曲げミラー８はウ
エハ２上にマスク６の複数個のピンホールの像を形成し
ている。複数個のピンホールを通過した光束６１〜６５
は、図２および図３に示すようにウエハ２の被露光領域
（例えば１００）の中央部７３を含む５ケ所７１〜７５
を照射し、各々の箇所で反射される。すなわち、本実施
例ではマスク６にピンホールを５組形成し、被露光領域
１００内で、後述するようにその中央部７３を含む５ケ
所の測定点７１〜７５の位置を測定している。Here, the imaging lens 7 and the bending mirror 8 form images of a plurality of pinholes of the mask 6 on the wafer 2. Luminous flux 61-65 passing through a plurality of pinholes
Are five locations 71 to 75 including the central portion 73 of the exposed area (for example, 100) of the wafer 2 as shown in FIGS.
And is reflected at each point. That is, in this embodiment, five sets of pinholes are formed in the mask 6 and the positions of five measurement points 71 to 75 including the central portion 73 thereof are measured in the exposed area 100 as described later.
【００２１】ウエハ２の各測定点７１〜７５で反射した
光束６１〜６５は折曲ミラー９により方向を変えた後、
検出レンズ１０を介して素子を２次元的に配置した位置
検出素子１１上に入射する。ここで検出レンズ１０は結
像レンズ７、折曲げミラー８、ウエハ２、折曲げミラー
９と協働してマスク６のピンホールの像を位置検出素子
１１上に形成している。すなわち、マスク６とウエハ２
と位置検出素子１１は互いに光学的に共役な位置にあ
る。図１では模式的に示してあるが、光学配置上困難な
場合には位置検出素子１１を各ピンホールに対応して複
数個配置しても良い。The luminous fluxes 61 to 65 reflected at the respective measurement points 71 to 75 on the wafer 2 are changed in direction by the bending mirror 9, and
The light is incident on a position detecting element 11 in which the elements are two-dimensionally arranged via a detecting lens 10. Here, the detection lens 10 forms an image of the pinhole of the mask 6 on the position detection element 11 in cooperation with the imaging lens 7, the bending mirror 8, the wafer 2, and the bending mirror 9. That is, the mask 6 and the wafer 2
And the position detecting element 11 are at optically conjugate positions. Although schematically shown in FIG. 1, if it is difficult to arrange optically, a plurality of position detecting elements 11 may be arranged corresponding to each pinhole.
【００２２】位置検出素子１１は２次元的なＣＣＤなど
から成り、複数個のピンホールを介した複数の光束の位
置検出素子１１の受光面への入射位置を各々独立に検知
することが可能となっている。ウエハ２の縮小投影レン
ズ系１の光軸ＡＸ方向の位置の変化は、位置検出素子１
１上の複数の光束の入射位置のズレとして検出できる
為、ウエハ２の被露光領域１００内の５つの測定点７１
〜７５における、ウエハ表面の光軸ＡＸ方向の位置を、
位置検出素子１１からの出力信号として面位置検出装置
１４を介して制御装置１３へ入力している。The position detecting element 11 is composed of a two-dimensional CCD or the like, and can independently detect the incident positions of a plurality of light beams through a plurality of pinholes on the light receiving surface of the position detecting element 11. Has become. The change in the position of the wafer 2 in the direction of the optical axis AX of the reduction projection lens system 1
5 can be detected as deviations of the incident positions of a plurality of light fluxes on the light source 1, so that the five measurement points 71
-75, the position of the wafer surface in the optical axis AX direction is
An output signal from the position detecting element 11 is input to the control device 13 via the surface position detecting device 14.
【００２３】ウエハステージ３のｘ軸およびｙ軸方向の
変位はウエハステージ上に設けた基準ミラー１５とレー
ザ干渉計１６とを用いて周知の方法により測定しウエハ
ステージ３の変位量を示す信号をレーザ干渉計１６から
信号線を介して制御装置１３へ入力している。またウエ
ハステージ３の移動はステージ駆動装置１２により制御
され、ステージ駆動装置１２は、信号線を介して制御装
置１３から指令信号を受け、この信号に応答してウエハ
ステージ３をサーボ駆動している。The displacement of the wafer stage 3 in the x-axis and y-axis directions is measured by a known method using a reference mirror 15 and a laser interferometer 16 provided on the wafer stage, and a signal indicating the amount of displacement of the wafer stage 3 is obtained. The data is input from the laser interferometer 16 to the control device 13 via a signal line. The movement of the wafer stage 3 is controlled by a stage driving device 12, and the stage driving device 12 receives a command signal from a control device 13 via a signal line, and servo-drives the wafer stage 3 in response to the signal. .
【００２４】ステージ駆動装置１２は第１駆動手段と第
２駆動手段を有し、第１駆動手段によりウエハ２の光軸
ＡＸと直交する面内における位置（ｘ，ｙ）と回転
（θ）とを調整し、第２駆動手段によりウエハ２の光軸
ＡＸ方向の位置（ｚ）と傾き（ψ（ｘ，ｙ））とを調整
している。The stage driving device 12 has a first driving unit and a second driving unit, and the position (x, y) and the rotation (θ) of the wafer 2 in a plane orthogonal to the optical axis AX are determined by the first driving unit. Is adjusted, and the position (z) and the inclination (ψ (x, y)) of the wafer 2 in the optical axis AX direction are adjusted by the second driving means.
【００２５】面位置検出装置１４は位置検出素子１１か
らの出力信号（面位置データ）を基に処理し、ウエハ２
の表面の位置を検出する。そして、この検出結果を制御
装置１３へ転送し所定の指令信号によりステージ駆動装
置１２の第２駆動手段が作動し、第２駆動手段がウエハ
２の光軸ＡＸ方向の位置と傾きを調整する。The surface position detecting device 14 processes based on an output signal (surface position data) from the position detecting element 11 and
The position of the surface of is detected. Then, the detection result is transferred to the control device 13, and the second drive means of the stage drive device 12 is operated by a predetermined command signal, and the second drive means adjusts the position and inclination of the wafer 2 in the direction of the optical axis AX.
【００２６】また、図１における符号１７〜２０はウエ
ハ２上のパターンとレチクル上のパターンの位置合わせ
において、ウエハ２上に形成されたアライメントマーク
の位置を検出する為に設けた検出手段の各要素を示して
いる。１８は照明用光源、例えば発光ダイオード、半導
体レーザ等の高輝度な光源である。この光源１８から射
出した光はハーフミラー１７により方向を変えた後、投
影レンズ系１を介してウエハ上のアライメントマークを
照明する。ウエハ上で反射した光は再び投影レンズ系１
およびハーフミラー１７を介して位置検出素子１９上に
入射する。位置検出素子１９は２次元的なＣＣＤ等から
なり、アライメントマークを含む画像をアライメントマ
ーク位置検出装置２０に出力する。アライメントマーク
位置検出装置２０はステージ位置とアライメントマーク
の検出位置からアライメントマーク位置を計算する。制
御装置１３は露光開始に先立ち、ショットレイアウト情
報とアライメントマーク配置情報と計測マーク選択情報
とから順番に各アライメントマークが計測可能な位置に
ステージを移動させ、前記アライメントマーク位置検出
装置２０から検出位置を受け取る。そして前もって計測
しておいたレチクル位置とステージ位置の関係とショッ
トレイアウトの情報とアライメントマーク検出位置の情
報から、ウエハ上のショット配置とレチクルの投影パタ
ーンの正確な位置関係を求め、ステップ＆リピート時の
ショットの位置合わせに使用する（グローバルアライメ
ント方式）。Reference numerals 17 to 20 in FIG. 1 denote detection means provided for detecting the position of an alignment mark formed on the wafer 2 when the pattern on the wafer 2 is aligned with the pattern on the reticle. Indicates an element. Reference numeral 18 denotes an illumination light source, for example, a high-luminance light source such as a light-emitting diode or a semiconductor laser. The light emitted from the light source 18 changes its direction by the half mirror 17, and then illuminates the alignment mark on the wafer via the projection lens system 1. The light reflected on the wafer is reflected again by the projection lens system 1.
Then, the light enters the position detection element 19 via the half mirror 17. The position detecting element 19 is composed of a two-dimensional CCD or the like, and outputs an image including an alignment mark to the alignment mark position detecting device 20. The alignment mark position detecting device 20 calculates the alignment mark position from the stage position and the detected position of the alignment mark. Prior to the start of exposure, the control device 13 moves the stage to a position where each alignment mark can be measured in order from shot layout information, alignment mark arrangement information, and measurement mark selection information. Receive. Then, based on the previously measured relationship between the reticle position and the stage position, the shot layout information, and the alignment mark detection position information, the exact positional relationship between the shot arrangement on the wafer and the reticle projection pattern is obtained. (Global alignment method).
【００２７】次に、本実施例において、ウエハ２がステ
ージ上に搬入されウエハ２の粗位置調整（プリアライメ
ント）が終了した後から露光のためのステップ＆リピー
トが開始されるまでの間のアライメント情報処理の決定
処理と計測オフセットの決定処理を図６のフローチャー
トで説明する。Next, in this embodiment, the alignment is performed after the wafer 2 is loaded onto the stage and the coarse position adjustment (pre-alignment) of the wafer 2 is completed until the step & repeat for exposure is started. The processing for determining the information processing and the processing for determining the measurement offset will be described with reference to the flowchart in FIG.
【００２８】まず、ステップＳ００１にてショットレイ
アウト情報を基に第１のアライメントマークが計測可能
な位置にステージ３を移動させる。次に、ステップＳ０
０２にて２次元位置検出素子１９でウエハ上のアライメ
ントマーク画像を取り込み、アライメントマーク位置を
検出するのと同時に、フォーカス位置の検出手段４〜１
１および１４にて計測オフセットをサンプル計測し、制
御装置１３に出力する。制御装置１３では前記アライメ
ントマーク位置と計測オフセットのサンプル計測値をス
テージ位置とともに記憶する。次に、ステップＳ００３
にて全サンプルの計測が完了したか否かを確認して、終
了していなければステップＳ００１に戻り、終了してい
ればステップＳ００４に進む。次に、ステップＳ００４
にて、制御装置１３でステージ装置と前記マーク検出装
置および前もって計測しておいたレチクル位置とステー
ジ位置の関係とショットレイアウトの情報から、ウエハ
上のショット配置とレチクルの投影パターンの正確な位
置関係を求めると共に、前記計測オフセットのサンプル
計測値の情報からアライメントマーク計測位置の計測オ
フセットを算出する。次に、ステップＳ００５にてトポ
グラフィー変化の有無を判断するために、ジョブに記憶
されている以前に計測した前記アライメントマーク計測
位置の計測オフセットとステップＳ００４にて求めた計
測オフセットの差分を求めトレランス判定する。トレラ
ンス判定でトポグラフィーに変化無しと出ればステップ
Ｓ００６に進み、変化有りと出ればステップＳ００７に
進む。ステップＳ００６ではジョブ内に記憶されている
以前に計測した露光位置の計測オフセットを読み込むの
みであるが、ステップＳ００７では露光位置の計測オフ
セットを再計測するために、事前に決定しておいた各サ
ンプルショットの露光位置に順次ステージを移動させ、
計測オフセットをサンプル計測する。そして複数のサン
プル計測値から露光位置の計測オフセットを求め露光に
備えるとともに、次回以降の露光のために、前記アライ
メントマーク計測位置の計測オフセットと共にジョブ内
に記憶する。最後にステップＳ００８にてウエハ上のシ
ョット配置とレチクルの投影パターンの正確な位置関係
に基づきステージ３をステップ駆動させると共に、検出
手段４〜１１および１４にて得た各計測点の光軸方向の
位置を露光位置の計測オフセットで補正して得られる最
適フォーカス設定面を投影光学系の焦平面に正確に設定
しながら、露光を繰り返す。First, in step S001, the stage 3 is moved to a position where the first alignment mark can be measured based on the shot layout information. Next, step S0
At 02, the two-dimensional position detecting element 19 captures the alignment mark image on the wafer to detect the alignment mark position, and at the same time, detects the focus position detecting means 4-1.
At 1 and 14, the measurement offset is sampled and output to the control device 13. The control device 13 stores the alignment mark position and the sample measurement value of the measurement offset together with the stage position. Next, step S003
It is checked whether or not the measurement of all the samples has been completed. If the measurement has not been completed, the process returns to step S001. If the measurement has been completed, the process proceeds to step S004. Next, step S004
From the relationship between the stage device and the mark detection device and the relationship between the reticle position and the stage position and the shot layout information measured in advance by the control device 13, the exact positional relationship between the shot arrangement on the wafer and the projection pattern of the reticle. Is calculated, and the measurement offset of the alignment mark measurement position is calculated from the information of the sample measurement value of the measurement offset. Next, in step S005, in order to determine the presence or absence of a change in the topography, a difference between the measurement offset of the alignment mark measurement position previously measured and stored in the job and the measurement offset determined in step S004 is determined. judge. If the tolerance determination indicates that there is no change in the topography, the process proceeds to step S006, and if the change indicates that there is a change, the process proceeds to step S007. In step S006, only the measured offset of the previously measured exposure position stored in the job is read, but in step S007, each sample determined in advance to re-measure the measured offset of the exposure position is read. Move the stage sequentially to the exposure position of the shot,
Sample measurement of measurement offset. Then, a measurement offset of the exposure position is obtained from a plurality of sample measurement values to prepare for exposure, and stored in a job together with the measurement offset of the alignment mark measurement position for the next and subsequent exposures. Finally, in step S008, the stage 3 is step-driven based on the accurate positional relationship between the shot arrangement on the wafer and the projection pattern of the reticle, and the measurement points obtained by the detection means 4 to 11 and 14 in the optical axis direction are measured. The exposure is repeated while accurately setting the optimum focus setting surface obtained by correcting the position with the measurement offset of the exposure position to the focal plane of the projection optical system.
【００２９】なお、上述においては、本発明をＴＴＬ
（Through The Lens）方式のアライメント検出系を持つ
装置を例として説明したが、図９に示す様なＯＡＳ（Of
f AxisScope）方式のアライメント検出系を持つ装置に
も適用可能である。 （デバイス製造方法の実施例）次に、上記説明した半導
体露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明
する。図７は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体
チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイク
ロマシン等）の製造のフローを示す。ステップＳ０１１
（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ス
テップＳ０１２（マスク製作）では設計したパターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップＳ０１３
（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いて
ウエハを製造する。ステップＳ０１４（ウエハプロセ
ス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを
用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回
路を形成する。次のステップＳ０１５（組立て）は後工
程と呼ばれ、ステップＳ０１４によって作製されたウエ
ハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブ
リ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング
工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップＳ０１６
（検査）ではステップＳ０１５で作製された半導体デバ
イスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行な
う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これ
が出荷（ステップＳ０１７）される。It should be noted that, in the above description, the TTL
Although an apparatus having an alignment detection system of the (Through The Lens) method has been described as an example, an OAS (Of
f AxisScope) is also applicable to devices with alignment detection system. (Embodiment of Device Manufacturing Method) Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described semiconductor exposure apparatus will be described. FIG. 7 shows a flow of manufacturing micro devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, micro machines, etc.). Step S011
In (Circuit Design), a device pattern is designed. In step S012 (mask production), a mask on which the designed pattern is formed is produced. On the other hand, step S013
In (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon or glass. Step S014 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step S015 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step S014, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. Step S016
In (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step S015 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step S017).
【００３０】図８は上記ウエハプロセス（ステップＳ０
１４）の詳細なフローを示す。ステップＳ０２１（酸
化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップＳ０２２
（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステッ
プＳ０２３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によ
って形成する。ステップＳ０２４（イオン打込み）では
ウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ０２５（レジス
ト処理）ではウエハにレジストを塗布する。ステップＳ
０２６（露光）では上記説明した露光装置または露光方
法によってマスクの回路パターンをウエハの複数のショ
ット領域に並べて焼付露光する。ステップＳ０２７（現
像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ０２８
（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステップＳ０２９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップＳ０２１〜Ｓ０２９を繰り返し行なうことに
よって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。FIG. 8 shows the wafer process (step S0).
The detailed flow of 14) is shown. In step S021 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. Step S022
In (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S023 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step S024 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step S025 (resist processing), a resist is applied to the wafer. Step S
In step 026 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed on a plurality of shot areas of the wafer by exposure using the above-described exposure apparatus or exposure method. In step S027 (development), the exposed wafer is developed. Step S028
In (etching), portions other than the developed resist image are scraped off. In step S029 (resist removal), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps S021 to S029, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
【００３１】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。By using the production method of this embodiment, it is possible to produce a highly integrated device at a low cost, which was conventionally difficult to produce.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
計測オフセットの精度が悪化する危険性無しに、計測オ
フセットの計測回数を減らすことが出来て、短時間によ
り多くのウエハを処理することが出来る。As described above, according to the present invention,
The number of times of measurement offset measurement can be reduced without danger that the accuracy of the measurement offset is deteriorated, and more wafers can be processed in a short time.
【図１】 本発明に係る縮小投影露光装置（ＴＴＬ方
式）の部分的概略図である。FIG. 1 is a partial schematic view of a reduction projection exposure apparatus (TTL method) according to the present invention.
【図２】 ウエハ上のショットの配置を示す説明図であ
る。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an arrangement of shots on a wafer.
【図３】 露光可能領域と面位置検出用の計測点とアラ
イメントマーク検出の観察領域の配置を示す説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the arrangement of an exposure area, measurement points for surface position detection, and an observation area for alignment mark detection.
【図４】 最適フォーカス設定面と計測オフセットの関
係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an optimum focus setting surface and a measurement offset.
【図５】 ショットとアライメントマークと面位置検出
の計測点とアライメントマーク検出の観察領域の配置を
示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing the arrangement of shots, alignment marks, measurement points for surface position detection, and observation regions for alignment mark detection.
【図６】 実施例１における、粗位置調整終了後からス
テップ＆リピート開始までの処理を説明する流れ図であ
る。FIG. 6 is a flowchart for explaining processing from the end of coarse position adjustment to the start of step & repeat in the first embodiment.
【図７】 本発明の半導体製造装置を利用できるデバイ
ス製造方法を示すフローチャートである。FIG. 7 is a flowchart showing a device manufacturing method that can use the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention.
【図８】 図７中のウエハプロセスの詳細なフローチャ
ートである。FIG. 8 is a detailed flowchart of a wafer process in FIG. 7;
【図９】 本発明に係る縮小投影露光装置（ＯＡＳ方
式）の部分的概略図である。FIG. 9 is a partial schematic view of a reduced projection exposure apparatus (OAS system) according to the present invention.
１：縮小投影レンズ系、２：ウエハ、３：ウエハステー
ジ、４：ウエハ表面位置検出用の高輝度光源、５：照明
用レンズ、６：ピンホールを持つマスク、７：結像レン
ズ、８，９：折り曲げレンズ、１０：検出レンズ、１
１：ウエハ表面位置検出用の２次元位置検出素子、１
２：ステージ駆動装置、１３：制御装置、１４：面位置
検出装置、１５：レーザ反射ミラー、１６：レーザ干渉
計、１７：ハーフミラー、１８：アライメントマーク検
出用の高輝度光源、１９：アライメントマーク検出用の
２次元位置検出素子、２０：アライメントマーク検出装
置、２１：レチクルパターンの投影領域、２２：アライ
メントマーク観察領域、２３：縮小投影レンズの露光可
能領域、２４：アライメントマーク、４１：最適フォー
カス設定面、６１〜６５：ウエハ表面位置検出用の検出
光光束、７１〜７５：ウエハ表面位置検出用の測定点、
Ｆ１〜Ｆ５：計測オフセット、１００〜１０７：被露光
領域（ショット）。1: reduction projection lens system, 2: wafer, 3: wafer stage, 4: high-intensity light source for wafer surface position detection, 5: illumination lens, 6: mask having pinhole, 7: imaging lens, 8, 9: bent lens, 10: detection lens, 1
1: two-dimensional position detecting element for detecting wafer surface position, 1
2: stage driving device, 13: control device, 14: surface position detection device, 15: laser reflection mirror, 16: laser interferometer, 17: half mirror, 18: high brightness light source for alignment mark detection, 19: alignment mark Two-dimensional position detecting element for detection, 20: alignment mark detecting device, 21: reticle pattern projection area, 22: alignment mark observation area, 23: exposure enable area of reduction projection lens, 24: alignment mark, 41: optimal focus Setting surface, 61-65: detection light beam for detecting wafer surface position, 71-75: measurement point for detecting wafer surface position,
F1 to F5: measurement offset, 100 to 107: exposure area (shot).
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000031341AJP2001223147A (en) | 2000-02-09 | 2000-02-09 | Projection exposure method, exposure apparatus and device manufacturing method |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000031341AJP2001223147A (en) | 2000-02-09 | 2000-02-09 | Projection exposure method, exposure apparatus and device manufacturing method |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001223147Atrue JP2001223147A (en) | 2001-08-17 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000031341APendingJP2001223147A (en) | 2000-02-09 | 2000-02-09 | Projection exposure method, exposure apparatus and device manufacturing method |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001223147A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114688993A (en)* | 2022-06-01 | 2022-07-01 | 江苏匠岭半导体有限公司 | Method for rapidly focusing three-dimensional morphology based on wafer bearing table |
| WO2024083451A1 (en)* | 2022-10-20 | 2024-04-25 | Asml Netherlands B.V. | Concurrent auto focus and local alignment methodology |
| JP7516143B2 (en) | 2020-07-20 | 2024-07-16 | キヤノン株式会社 | Lithographic apparatus, mark forming method, and pattern forming method |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7516143B2 (en) | 2020-07-20 | 2024-07-16 | キヤノン株式会社 | Lithographic apparatus, mark forming method, and pattern forming method |
| CN114688993A (en)* | 2022-06-01 | 2022-07-01 | 江苏匠岭半导体有限公司 | Method for rapidly focusing three-dimensional morphology based on wafer bearing table |
| CN114688993B (en)* | 2022-06-01 | 2022-08-16 | 江苏匠岭半导体有限公司 | Method for rapidly focusing three-dimensional morphology based on wafer bearing table |
| WO2024083451A1 (en)* | 2022-10-20 | 2024-04-25 | Asml Netherlands B.V. | Concurrent auto focus and local alignment methodology |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3997068B2 (en) | Lithographic projection apparatus calibration method and apparatus to which such a method can be applied | |
| JP3376179B2 (en) | Surface position detection method | |
| US6975384B2 (en) | Exposure apparatus and method | |
| US7668343B2 (en) | Surface position measuring method and apparatus | |
| JP2007281097A (en) | Exposure apparatus and device manufacturing method | |
| JP2009192271A (en) | Position detection method, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
| JP2007250947A (en) | Exposure apparatus and image plane detection method | |
| TWI444786B (en) | Lithographic apparatus and device manufacturing method | |
| KR20080096433A (en) | Exposure apparatus and device manufacturing method | |
| JP3335126B2 (en) | Surface position detecting apparatus and scanning projection exposure apparatus using the same | |
| JP4392914B2 (en) | Surface position detection apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
| JP2002231616A (en) | Position measuring apparatus and method, exposure apparatus and method, and device manufacturing method | |
| KR19980024115A (en) | Projection exposure method and projection exposure apparatus | |
| JPH10144598A (en) | Scanning exposure apparatus and device manufacturing method using the same | |
| US7106419B2 (en) | Exposure method and apparatus | |
| JP2000012445A (en) | Position detecting method and apparatus, and exposure apparatus equipped with the apparatus | |
| US6539326B1 (en) | Position detecting system for projection exposure apparatus | |
| JP3428825B2 (en) | Surface position detection method and surface position detection device | |
| JP2001223147A (en) | Projection exposure method, exposure apparatus and device manufacturing method | |
| JPH104055A (en) | Automatic focusing apparatus and device manufacturing method using the same | |
| JPH0963924A (en) | Alignment method | |
| JPH1140493A (en) | Scanning exposure apparatus and device manufacturing method | |
| JP3376219B2 (en) | Surface position detecting device and method | |
| JP2005175383A (en) | Exposure apparatus, alignment method, and device manufacturing method | |
| JPH10172900A (en) | Exposure equipment |