【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子等を
製造するための露光装置のオートフォーカス機構又はレ
ベリング機構に適用して好適な位置検出装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position detecting apparatus suitable for use in an autofocus mechanism or a leveling mechanism of an exposure apparatus for manufacturing, for example, a semiconductor device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レチクル上に形成された回路パターンを
投影光学系を介してウエハ上に転写する投影露光装置に
おいては、投影光学系の焦点深度が比較的浅いと共にウ
エハには部分的に凹凸が存在することがあるため、ウエ
ハの各ショット領域に対して投影光学系の最良結像面に
対する焦点ずれの補正をそれぞれ行う必要がある。その
場合の投影光学系の光軸方向の位置の検出装置として、
従来は例えばウエハ等の被検面上に斜めにスリットの像
を投影する斜め入射型オートフォーカスセンサが使用さ
れている（例えば特開昭５６−４２２０５号公報参
照）。2. Description of the Related Art In a projection exposure apparatus for transferring a circuit pattern formed on a reticle onto a wafer via a projection optical system, the depth of focus of the projection optical system is relatively shallow, and the wafer is partially uneven. Therefore, it is necessary to correct the defocus with respect to the best imaging plane of the projection optical system for each shot area of the wafer. As a detection device for the position of the projection optical system in the optical axis direction in that case,
Conventionally, an oblique incidence type autofocus sensor that projects a slit image obliquely onto a surface to be inspected such as a wafer has been used (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 56-42205).
【０００３】この方式では、被検面が上下すると、その
スリットの被検面上での位置が斜め入射光学系の光軸に
ほぼ垂直な方向にずれるので、このずれ量を測定するこ
とにより被検面の高さを検出することができる。また、
この方式を発展させ、多数のスリット像を被検面上に２
次元的に投影し、その被検面上の多点の位置検出を行う
ようにした位置検出装置が本出願人により提案されてい
る。In this method, when the surface to be inspected moves up and down, the position of the slit on the surface to be inspected is displaced in a direction substantially perpendicular to the optical axis of the oblique incidence optical system. The height of the inspection surface can be detected. Also,
By developing this method, a large number of slit images are placed on the surface to be inspected.
The present applicant has proposed a position detecting device that projects in a three-dimensional manner and detects the positions of multiple points on the surface to be inspected.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の位置
検出装置においては、ウエハ上に投影されるスリット像
の面積は、一度に転写する回路パターン全体の面積（１
ショット分の露光領域の面積）に比べて小さく、スリッ
ト像が投影されていない部分の情報が無視されていた。
そのためウエハ上の特異的な高さ分布点がスリット像と
重なってしまったような場合には、他の大部分の露光領
域において適切な焦点合わせができなくなる不都合があ
った。In the conventional position detecting device as described above, the area of the slit image projected on the wafer is equal to the area (1) of the entire circuit pattern to be transferred at a time.
(The area of the exposure region for the shot), and the information of the portion where the slit image is not projected is ignored.
Therefore, when a specific height distribution point on the wafer overlaps with the slit image, there has been a problem that appropriate focusing cannot be performed in most other exposure regions.
【０００５】これに関して、ウエハ面の高さを離散した
複数の点で計測し、その結果から統計計算によってウエ
ハ面の平均的な高さや傾きを求める方法も提案されてい
るが、その方法では計測時間が長くなってしまう。更
に、高精度に平均的な高さや傾きを計測するためには計
測点を多くする必要があり、検出装置の構成が複雑化す
る不都合がある。本発明は斯かる点に鑑み、比較的簡単
な構成で且つ短時間に、感光基板上の特異的な高さ分布
点に引きづられることなく、その感光基板の平均的な高
さ又はその感光基板の平均的な傾きを検出できる方法及
びこの方法を実施できる装置を提供することを目的とす
る。In this connection, a method has been proposed in which the height of the wafer surface is measured at a plurality of discrete points, and the average height and inclination of the wafer surface are obtained from the results by statistical calculation. Time will be long. Furthermore, in order to measure the average height and inclination with high accuracy, it is necessary to increase the number of measurement points, which disadvantageously complicates the configuration of the detection device. In view of the foregoing, the present invention has a relatively simple structure and a short time, without being drawn to a specific height distribution point on a photosensitive substrate, without increasing the average height of the photosensitive substrate or the average height of the photosensitive substrate. and to provide adevice capable of implementing themethod及<br/> beauty this method can detect the average inclination of the substrate.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明による第１の位置
検出方法は、２次元平面内及びこの２次元平面に垂直な
高さ方向（Ｚ方向）で被検物（２）を位置決めするステ
ージ（５〜７）と、その被検物（２）のその２次元平面
に対する傾きを調整するレベリング手段（１０〜１２）
と、そのステージの３次元の位置決め座標及びそのレベ
リング手段で設定された傾きを測定する測定手段（１０
〜１２，４０）と、そのステージ上のその被検物（２）
の被検面の高さ方向の位置を検出する位置計測手段（１
９，２０）とを用いる。A first position detecting method according to the present invention is a stage for positioning an object (2) in a two-dimensional plane and in a height direction (Z direction) perpendicular to the two-dimensional plane. (5-7) and leveling means (10-12) for adjusting the inclination of the test object (2) with respect to the two-dimensional plane.
And measuring means (10) for measuring the three-dimensional positioning coordinates of the stage and the inclination set by the leveling means.
~ 12,40) and the subject on the stage (2)
Position measuring means (1) for detecting the position of the surface to be measured in the height direction.
9, 20).
【０００７】そして、本発明では、そのステージ（５〜
７）を駆動してその被検物（２）をその２次元平面内で
移動させながら、その被検面の全面における高さ方向
（Ｚ方向）の位置をその２次元平面の座標（Ｘ，Ｙ）と
対応付けて記憶する第１の工程と、この記憶したその被
検面の高さ方向の位置（Ｚ座標）の情報よりその被検面
内に存在する複数の処理領域の各々における平均的な高
さ及びその２次元平面に対する傾きの少なくとも一方を
算出する第２の工程と、この第２の工程で算出された情
報に基づいてそのステージ（５〜７）及びそのレベリン
グ手段（１０〜１２）を駆動することにより、その複数
の処理領域の各々の高さ及びその２次元平面に対する傾
きの少なくとも一方を順次所定の範囲内に設定する第３
の工程とを有するものである。In the present invention, the stage (5 to 5)
7) to move the test object (2) in the two-dimensional plane, and move the positionin the height direction (Z direction) on theentire surface of the test surface to the coordinates (X, Y) and the first step of storing the target surface in association with theinformation on the position (Z coordinate) in the height direction of the target surface.
A second step of calculating at least oneof an average heightand an inclination with respect to a two-dimensional planeof each of a plurality of processing regions existing in the plurality of processing areas, and the stage based on the information calculated in the second step. (5-7) and their leveling means (10-12) are drivento
Setting at least one ofthe heightof each of the processing regionsand the inclination ofthe processing region with respect to the two-dimensional plane within a predetermined rangesequentially
And the step of
【０００８】また、第２の位置検出方法は、その第１の
位置検出方法において、その位置計測手段（１９、２
０）は、その被検物の被検面の複数箇所の高さ方向の位
置を同時に検出するために、複数の計測点（３３ａ〜３
３ｅ）が予め設定されていることを特徴とするものであ
る。更に、その位置検出手段は、その処理領域内で複数
の高さ位置情報を取得するものであってもよい。The second position detecting method is the same as the first position detecting method, wherein theposition measuring means (19, 2
0) is the height position of a plurality of positions on the surface of the test object.
In order to detect the positions simultaneously, a plurality of measurement points (33a to 3
3e) is set in advance.
You. Further, the position detecting means may be provided in a plurality in the processing area.
The height position information may be acquired.
【０００９】また、本発明による第１の位置検出装置
は、例えば図１に示すように、２次元平面内及びこの２
次元平面に垂直な高さ方向（Ｚ方向）で被検物（２）を
位置決めするステージ（５〜７）と、その被検物（２）
のその２次元平面に対する傾きを調整するレベリング手
段（１０〜１２）と、そのステージ（５〜７）の３次元
の位置決め座標及びそのレベリング手段で設定される傾
きを測定する測定手段（４０，１０〜１２）と、そのス
テージ上のその被検物の被検面の高さ方向（Ｚ方向）の
位置を検出する位置計測手段（１９，２０）と、そのス
テージ（５〜７）を駆動してその被検物をその２次元平
面内で移動させながら、その被検面の全面における高さ
方向の位置をその２次元平面の座標と対応付けて記憶す
る制御手段（４１，４４）と、このように記憶したその
被検面の高さ方向の位置の情報よりその被検面に存在す
る複数の処理領域の各々における平均的な高さ及びその
２次元平面に対する傾きの少なくとも一方を算出する演
算手段（４５）とを有し、この算出された情報に基づい
てそのステージ（５〜７）及びそのレベリング手段（１
０〜１２）を駆動することにより、その複数の処理領域
の各々の高さ及びその２次元平面に対する傾きの少なく
とも一方を順次所定の範囲内に設定するものである。次
に、本発明による第３の位置検出方法は、投影光学系を
介して基板を露光する露光装置に用いられ、その基板の
面位置を検出する位置検出方法において、その投影光学
系の結像面に対して、その投影光学系の光軸方向におけ
るその基板の位置情報を検出するための複数の計測点が
所定の方向に沿って配列されるように予め設定されてお
り、その基板上に設けられたショット領域を露光する前
に、その複数の計測点とそのショット領域とをその所定
の方向に直交する走査方向に対して、この走査方向にお
けるそのショット領域の全域に亘って相対走査し、その
ショット領域内の複数点におけるその位置情報を得るも
のである。また、本発明による露光方法は、投影光学系
を介して基板を露光する露光方法であって、その基板上
のショット領域を露光する際、本発明の第３の位置検出
方法によって得られたそのショット領域内の複数点にお
けるその位置情報を用いて、そのショット領域のその投
影光学系の光軸方向における位置及び傾き状態の少なく
とも一方を調整するものである。また、本発明による第
２の位置検出装置は、投影光学系を介して基板を露光す
る露光装置に備えられて、その基板の面位置を検出する
位置検出装置において、その投影光学系の結像面に対し
て複数の計測点が所定の方向に沿って配列されるように
予め設定されており、その複数の計測点におけるその基
板のその投影光学系の光軸方向の位置情報を検出する位
置情報検出手段と、その基板上に設けられたショット領
域を露光する前に、その複数の計測点とそのショット領
域とをその所定の方向に直交する走査方向に対して、こ
の走査方向におけるそのショット領域の全域に亘って相
対走査させると共に、その位置情報検出手段の動作を制
御して、そのショット領域内の複数点におけるその位置
情報を得る制御手段と、を有するものである。また、本
発明による露光装置は、基板を露光する投影光学系と、
本発明の第２の位置検出装置とを備えた露光装置であっ
て、その基板上のショット領域を露光する際に、その位
置検出装置によって得られたそのショット領域内の複数
点におけるその位置情報を用いて、そのショット領域の
その投影光学系の光軸方向における位置及び傾き状態の
少なくとも一方を調整する調整手段を有するものであ
る。A first position detecting device according to the present invention is, for example, as shown in FIG.
Stage (5-7) for positioning the test object (2) in the height direction (Z direction) perpendicular to the three-dimensional plane, and the test object (2)
Leveling means (10-12) for adjusting the tilt of the stage with respect to the two-dimensional plane, and measuring means (40, 10) for measuring the three-dimensional positioning coordinates of the stage (5-7) and the tilt set by the leveling means. 12), position measuring means (19, 20) for detecting the position of the surface of the test object on the stage in the height direction (Z direction), and the stages (5 to 7) are driven. Control means (41, 44) for storing the position in the height direction on the entire surface of the test surface in association with the coordinates of the two-dimensional plane while moving the test object in the two-dimensional plane; From the information on the position of the test surface in the height direction stored in this way, at least one of the average height and the inclination with respect to the two-dimensional plane in each of the plurality of processing regions existing on the test surface is calculated. Arithmetic means (45) Has, that stage (5-7) and its leveling means based on the calculated information (1
By driving 0 to 12), at least one of the height of each of the plurality of processing regions and its inclination with respect to the two-dimensional plane is sequentially set within a predetermined range. Next, a third position detection method according to the present invention is used in an exposure apparatus that exposes a substrate via a projection optical system. Multiple measurement points for detecting the position information of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system with respect to the surface
Given is presetso as to be arranged along the direction, before exposing the shot area provided on the substrate,the predetermined and the plurality of measurement points and their shot area
In this scanning direction, the relative scanning is performed over the entire area of the shot area inthe scanning direction, and the position information at a plurality of points in the shot area is obtained. Further, the exposure method according to the present invention is an exposure method for exposing a substrate via a projection optical system, and when exposing a shot area on the substrate, the exposure method obtained by the third position detection method of the present invention. Using the position information at a plurality of points in the shot area, at least one of the position and the tilt state of the shot area in the optical axis direction of the projection optical system is adjusted. The second position detecting device according to the present invention is provided in an exposure device that exposes a substrate through a projection optical system, and the position detection device detects a surface position of the substrate. A plurality of measurement points are set in advancein a predetermined direction with respect to the surface. <br/> Position information of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system at the plurality of measurement points Before exposing a shot area provided on the substrate, the plurality of measurement points and the shot areaare scanned ina scanning directionorthogonal to a predetermined direction. Control means for performing relative scanning over the entire area of the shot area in the direction and controlling the operation of the position information detecting means to obtain the position information at a plurality of points in the shot area. Further, the exposure apparatus according to the present invention, a projection optical system for exposing the substrate,
An exposure apparatus comprising: a second position detection device according to the present invention, wherein when exposing a shot area on the substrate, the position information at a plurality of points in the shot area obtained by the position detection apparatus. And adjusting means for adjusting at least one of the position and the tilt state of the shot area in the optical axis direction of the projection optical system using
【００１０】[0010]
【作用】斯かる本発明の第１の位置検出方法によれば、
従来のように静止状態でその被検物（２）の被検面の所
定の計測点の高さを検出するのではなく、その被検物
（２）の被検面を２次元平面内で連続的に移動させなが
らその被検面の所定の連続的な領域の高さを検出してい
る。従って、その被検面の多くの高さ情報を短時間に得
ることができ、特異的な高さ分布点に引きづられること
なく、その被検面の平均的な面の高さ及び／又は傾きを
正確に求めることができる。また、第３の工程ではその
被検物（２）の被検面の高さ方向の位置及び／又はその
被検面の傾きが所定範囲内に設定されるが、高さ方向の
位置の設定動作はオートフォーカス動作であり、その傾
きの設定動作はレベリング動作である。According to the first position detecting method of the present invention,
Instead of detecting the height of a predetermined measurement point on the test surface of the test object (2) in a stationary state as in the related art, the test surface of the test object (2) is set in a two-dimensional plane. While continuously moving, the height of a predetermined continuous area on the surface to be detected is detected. Therefore, much height information of the test surface can be obtained in a short time, and the average height of the test surface and / or the average height of the test surface can be obtained without being drawn to the specific height distribution points. The inclination can be obtained accurately. In the third step, the position of the test object (2) in the height direction of the test surface and / or the inclination of the test surface is set within a predetermined range. The operation is an autofocus operation, and the operation of setting the inclination is a leveling operation.
【００１１】これに関して、一般にその被検物（２）の
被検面は多数のショット領域に分割されており、例えば
従来のオートフォーカス動作又はレベリング動作におい
ては、第１のショット領域の高さ又は傾きを計測して高
さ又は傾きを所定の範囲内に設定した後にそのショット
領域への露光等が行われる。その後、そのステージ（５
〜７）を駆動してその被検物（２）の第２のショット領
域への移動を行ってから、再び第２のショット領域の高
さ又は傾きを計測して高さ又は傾きを所定の範囲内に設
定した後にそのショット領域への露光等が行われる。即
ち、従来の方法では、移動、計測、設定、処理（露光
等）がシリアルに実行される。In this regard, the surface to be inspected of the object (2) is generally divided into a number of shot areas. For example, in a conventional autofocus operation or leveling operation, the height or the height of the first shot area is determined. After measuring the tilt and setting the height or the tilt within a predetermined range, exposure or the like to the shot area is performed. Then, the stage (5
7) is driven to move the test object (2) to the second shot area, and then the height or inclination of the second shot area is measured again to set the height or inclination to a predetermined value. After setting within the range, exposure to the shot area or the like is performed. That is, in the conventional method, movement, measurement, setting, and processing (exposure and the like) are executed serially.
【００１２】しかしながら、本発明では、第１のショッ
ト領域から第２のショット領域への移動の際に同時にそ
の第２のショット領域の高さ又は傾きを計測することが
できる。従って、特に計測だけの時間を設ける必要がな
く、全体として露光等の処理のスループットが更に向上
する。However, according to the present invention, when moving from the first shot area to the second shot area, the height or inclination of the second shot area can be measured at the same time. Therefore, it is not necessary to provide a time only for measurement, and the throughput of processing such as exposure is further improved as a whole.
【００１３】また、第２の位置検出方法によれば、その
被検物（２）の被検面が例えば多数のショット領域より
構成されている場合には、先ず最初にその被検面を連続
的に移動させながら、それら多数のショット領域の平均
的な面の高さ及び／又は傾きを全部計測する。その後、
その計測結果に基づいてそれら多数のショット領域の平
均的な面の高さ及び／又は傾きを順次所定の範囲内に設
定しながら、各ショット領域で露光等の処理を行う。即
ち、予めその被検面を連続的に移動させて全ショット領
域の計測を行った後に、それら全ショット領域について
高さ及び／又は傾きの設定を行いながら露光等の処理が
行われる。この場合でも全体の作業時間は大幅に短縮さ
れる。Further, according to the second position detecting method, when the surface to be inspected of the object (2) is composed of, for example, a large number of shot areas, the surface to be inspected is first connected continuously. While moving, the average height and / or inclination of the average surface of these many shot areas are all measured. afterwards,
Based on the measurement result, processing such as exposure is performed on each shot area while sequentially setting the average surface height and / or inclination of the many shot areas within a predetermined range. That is, after measuring the entire shot area by continuously moving the surface to be inspected in advance, processing such as exposure is performed while setting the height and / or inclination of all the shot areas. Even in this case, the entire operation time is greatly reduced.
【００１４】更に、その位置計測手段（１９，２０）が
その被検物（２）の被検面の複数箇所の高さ方向の位置
を検出する場合には、その被検面を連続的に移動させる
と、複数の連続する領域で平行して高さ情報が得られ
る。従って、計測時間がより短縮される。また、本発明
の位置検出装置によれば、上記の位置検出方法を実施す
ることができる。Further, when the position measuring means (19, 20) detects a plurality of positions in the height direction of the test surface of the test object (2), the test surface is continuously measured. When moved, height information is obtained in parallel in a plurality of continuous areas. Therefore, the measurement time is further reduced. According to the position detecting device of the present invention, the above-described position detecting method can be performed.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の第１実施例につき図１及び図
２を参照して説明する。本例はステップアンドリピート
方式の縮小投影型露光装置（ステッパー）のオートフォ
ーカス機構部及びレベリング機構部に本発明を適用した
ものである。図１は本実施例の縮小投影型露光装置を示
し、この図１において、図示省略した照明光学系で生成
された波長λ0 の露光光ＩＬがレチクルホルダー１６上
に保持されたレチクル１のパターン領域を均一な照度で
照明している。その露光光ＩＬのもとで、レチクル１に
描かれた回路パターンが投影光学系３を介して１／５に
縮小されてウエハ２上の各ショット領域に投影される。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is applied to an autofocus mechanism and a leveling mechanism of a step-and-repeat type reduction projection exposure apparatus (stepper). FIG. 1 shows a reduction projection type exposure apparatus of this embodiment. In FIG. 1, a pattern of a reticle 1 in which exposure light IL having a wavelength λ0 generated by an illumination optical system (not shown) is held on a reticle holder 16. The area is illuminated with uniform illuminance. Under the exposure light IL, the circuit pattern drawn on the reticle 1 is reduced to 1/5 via the projection optical system 3 and projected onto each shot area on the wafer 2.
【００１６】ウエハ２は回転テーブル（θテーブル）４
に真空吸着され、回転テーブル４が載置されているＺス
テージ５は上下駆動機構１０〜１２を介してＸステージ
６に載置され、このＸステージ６がＹステージ７に載置
されている。上下駆動機構１０〜１２は、便宜上図１で
は横一直線上に配列して表現しているが、実際には三角
形の頂点を形作するように配置されている。それら３個
の上下駆動機構１０〜１２を個別に投影光学系３の光軸
方向（Ｚ方向）に上下させることにより、ウエハ２の高
さ（Ｚ方向の位置）及び傾きを所定範囲内で変えること
ができる。また、Ｚステージ５を駆動することにより、
ウエハ２をＺ方向に大きく移動させることができる。そ
れら上下駆動機構１０〜１２にはそれぞれ現在の高さを
計測する位置センサーが組み込まれ、Ｚステージ５にも
Ｚ方向の位置を計測する位置センサーが組み込まれ、こ
れらにより計測されたウエハ２の高さ及び傾きが後述の
中央制御系４１に供給されている。The wafer 2 is a rotary table (θ table) 4
The Z stage 5 on which the rotary table 4 is mounted is mounted on an X stage 6 via vertical drive mechanisms 10 to 12, and the X stage 6 is mounted on a Y stage 7. Although the vertical drive mechanisms 10 to 12 are arranged in a horizontal line in FIG. 1 for convenience, they are actually arranged so as to form the vertices of a triangle. By vertically moving the three vertical drive mechanisms 10 to 12 in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system 3, the height (position in the Z direction) and the inclination of the wafer 2 are changed within a predetermined range. be able to. Also, by driving the Z stage 5,
The wafer 2 can be largely moved in the Z direction. Each of the vertical drive mechanisms 10 to 12 incorporates a position sensor for measuring the current height, and the Z stage 5 also incorporates a position sensor for measuring the position in the Z direction. The height and the inclination are supplied to a central control system 41 described later.
【００１７】なお、３個の上下駆動機構１０〜１２の内
の２個の駆動機構だけを動かしてウエハ２の傾きを変え
ると共に、ウエハ２の高さはＺステージ５だけで調整す
るシステムを採用しても良い。A system is employed in which only two of the three vertical drive mechanisms 10 to 12 are moved to change the tilt of the wafer 2 and the height of the wafer 2 is adjusted only by the Z stage 5. You may.
【００１８】１３は駆動モータを示し、駆動モータ１３
で送りねじ１４を回転することにより、Ｘステージ６を
投影光学系３の光軸に垂直で且つ図１の紙面に平行なＸ
方向に移動させることができる。同様に、図１の手前側
に駆動モータ２１が設けられ、駆動モータ２１で送りね
じ２２を回転することによりＹステージ７を図１の紙面
に垂直なＹ方向に移動させることができる。また、Ｚス
テージ５の上には移動鏡８が配置され、この移動鏡８で
干渉計４０のレーザービームを反射することにより、干
渉計４０においてＸステージ６のＸ座標が計測される。
同様に、図示省略したＹ方向用の干渉計によりＹステー
ジ７のＹ座標が計測される。この計測された座標（Ｘ，
Ｙ）はメモリ４４に格納される。Reference numeral 13 denotes a drive motor.
By rotating the feed screw 14 in the X direction, the X stage 6 is moved perpendicularly to the optical axis of the projection optical system 3 and parallel to the plane of FIG.
Can be moved in any direction. Similarly, a drive motor 21 is provided on the near side in FIG. 1, and by rotating the feed screw 22 with the drive motor 21, the Y stage 7 can be moved in the Y direction perpendicular to the plane of FIG. A movable mirror 8 is arranged on the Z stage 5, and the X coordinate of the X stage 6 is measured in the interferometer 40 by reflecting the laser beam of the interferometer 40 with the movable mirror 8.
Similarly, the Y coordinate of the Y stage 7 is measured by a Y direction interferometer not shown. The measured coordinates (X,
Y) is stored in the memory 44.
【００１９】９は種々のアライメントマークよりなる基
準マーク集合体を示し、この基準マーク集合体９がＺス
テージ５上の回転テーブル４の近傍に設定されている。
また、１７はアライメント系を示し、例えばウエハ２の
アライメントを行う際には、そのアライメント系１７か
ら射出された波長λ1 のアライメントビームＡＬがミラ
ー１８を介して投影光学系３に入射する。この投影光学
系３から射出されたアライメントビームＡＬがウエハ２
上の各ショット領域の近傍のアライメント用のウエハマ
ーク又は基準マーク集合体９の所定のアライメントマー
ク上に入射する。そして、これらウエハマーク又はアラ
イメントマークから反射されたアライメントビームが投
影光学系ＰＬ及びミラー１８を経てアライメント系１７
に戻る。アライメント系１７では戻されたアライメント
ビームよりそれらウエハマーク又はアライメントマーク
の位置の目標位置からのずれを検出することができる。Reference numeral 9 denotes a reference mark aggregate composed of various alignment marks. The reference mark aggregate 9 is set near the rotary table 4 on the Z stage 5.
Reference numeral 17 denotes an alignment system. For example, when the alignment of the wafer 2 is performed, an alignment beam AL having a wavelength λ1 emitted from the alignment system 17 enters the projection optical system 3 via a mirror 18. The alignment beam AL emitted from the projection optical system 3
The light is incident on a predetermined alignment mark of an alignment wafer mark or reference mark aggregate 9 near each of the above shot areas. Then, the alignment beam reflected from the wafer mark or the alignment mark passes through the projection optical system PL and the mirror 18, and passes through the alignment system 17.
Return to The alignment system 17 can detect the deviation of the position of the wafer mark or the alignment mark from the target position from the returned alignment beam.
【００２０】１５はアライメント用の顕微鏡を示し、ア
ライメント時にその顕微鏡１５をレチクル１の上方で所
定の計測点に移動し、その顕微鏡１５により露光光ＩＬ
と同じ波長の照明光のもとでレチクル１上のアライメン
ト用のレチクルマーク及びＺステージ５上の所定のマー
クを同時に観察することができる。Reference numeral 15 denotes a microscope for alignment. The microscope 15 is moved to a predetermined measurement point above the reticle 1 at the time of alignment, and the exposure light IL is
A reticle mark for alignment on the reticle 1 and a predetermined mark on the Z stage 5 can be observed at the same time under illumination light having the same wavelength as the above.
【００２１】本例でウエハ２への露光を行う際には、ウ
エハ２を回転テーブル４に載置した後、アライメント系
１７からのアライメントビームＡＬによってウエハ２の
各ショット領域のＸＹ平面内における位置を計測して位
置決めが行われる。その後、後述の手順で計測された各
ショット領域の平均的な高さ及び傾きに基づいてそれら
各ショット領域のオートフォーカス及びレベリングを行
った後に、レチクル１の回路パターンの転写が行われ
る。そして、一連のショット領域に、順次ステップアン
ドリピート方式により位置決めが行われた後にレチクル
１の回路パターンが転写されていく。In performing exposure on the wafer 2 in this embodiment, after the wafer 2 is placed on the turntable 4, the position of each shot area of the wafer 2 in the XY plane is adjusted by the alignment beam AL from the alignment system 17. Is measured and positioning is performed. Thereafter, based on the average height and inclination of each shot area measured in a procedure described later, autofocus and leveling of each shot area are performed, and then the circuit pattern of the reticle 1 is transferred. Then, the circuit pattern of the reticle 1 is transferred to a series of shot areas after the positioning is sequentially performed by the step-and-repeat method.
【００２２】また、アライメントビームＡＬがＺステー
ジ５上で投影される位置とレチクル１のパターンが投影
光学系３を介して投影される位置との相対間隔は基準マ
ーク集合体９を用いて計測できる。即ち、露光光ＩＬと
同じ波長の照明光のもとでアライメント用の顕微鏡１５
を用いてレチクル１上のレチクルマークと基準マーク集
合体９上の第１のアライメントマークとを同時に観察し
た後に、Ｘステージ６及びＹステージ７を駆動してアラ
イメントビームＡＬで基準マーク集合体９上の第２のア
ライメントマークを検出する。それら第１のアライメン
トマークの計測から第２のアライメントマークの計測ま
での間に移動したＺステージ５のＸＹ平面内での移動量
は干渉計４０等によって計測され、更に基準マーク集合
体９上の両マークの間隔は予め定められており、事前に
計測しておけば以後は変動しないのでその値を使えば良
い。従って、以上の作業により求められた移動量とマー
ク間隔からレチクル１のパターンの投影位置とアライメ
ントビームＡＬの投影位置との間隔が分かる。なお、図
１に示したのはＹ方向用のアライメント系１７のみであ
り、Ｘ方向用にも同様のアライメント系が存在する。The relative distance between the position where the alignment beam AL is projected on the Z stage 5 and the position where the pattern of the reticle 1 is projected via the projection optical system 3 can be measured using the reference mark assembly 9. . That is, the microscope 15 for alignment under illumination light having the same wavelength as the exposure light IL.
After observing the reticle mark on the reticle 1 and the first alignment mark on the reference mark assembly 9 at the same time by using, the X stage 6 and the Y stage 7 are driven and the alignment beam AL Is detected. The amount of movement of the Z stage 5 in the XY plane between the measurement of the first alignment mark and the measurement of the second alignment mark is measured by the interferometer 40 and the like. The interval between the two marks is predetermined, and if measured in advance, it will not fluctuate thereafter, so that value may be used. Therefore, the distance between the projection position of the pattern of the reticle 1 and the projection position of the alignment beam AL can be determined from the movement amount and the mark interval obtained by the above operation. FIG. 1 shows only the alignment system 17 for the Y direction, and a similar alignment system exists for the X direction.
【００２３】次に、本例のオートフォーカス検出系は、
例えば特開昭５６−４２２０５号公報で開示されている
検出系と同様に送光系１９と受光系２０とから構成され
ている。図１では紙面に平行なＸＺ面と平行に送光系１
９から検出ビームを射出しているが、ウエハ２上の回路
パターンの影響を受けにくくする目的で、実際にはＸＺ
面に対して４５゜で交差する（当然ながらＹＺ面に対し
ても４５゜で交差する）面に平行に方向に検出ビームを
射出するのが望ましい。Next, the autofocus detection system of the present embodiment
For example, it comprises a light transmitting system 19 and a light receiving system 20 as in the detection system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 56-42205. In FIG. 1, the light transmitting system 1 is parallel to the XZ plane parallel to the paper.
9 emits a detection beam. However, in order to reduce the influence of the circuit pattern on the wafer 2, the detection beam is actually XZ.
It is desirable to emit the detection beam in a direction parallel to the plane that intersects the plane at 45 ° (and of course also intersects the YZ plane at 45 °).
【００２４】この場合、送光系１９からウエハ２の露光
面に投影光学系３の光軸、従ってＺ軸に対して斜めに検
出ビームを照射することにより、送光系１９内にある送
光スリットの像を一度ウエハ２上に結像する。そして、
ウエハ２から斜めに反射される検出ビームを受光系２０
内の対物レンズを介して受光して、この受光した検出ビ
ームを受光系２０内の振動ミラーで反射させて受光スリ
ット上に導き、この受光スリット上にウエハ２上のスリ
ット像を再結像させる。その受光スリットの後ろには光
電変換素子が配置され、この光電変換素子の出力信号が
検出系４３に供給されている。In this case, the light transmission system 19 irradiates the exposure surface of the wafer 2 with a detection beam obliquely to the optical axis of the projection optical system 3, that is, the Z axis, so that the light transmission system 19 The image of the slit is formed on the wafer 2 once. And
A detection beam reflected obliquely from the wafer 2 is received by a light receiving system 20.
And the reflected detection beam is reflected by a vibrating mirror in the light receiving system 20 and guided to a light receiving slit, and a slit image on the wafer 2 is re-imaged on the light receiving slit. . A photoelectric conversion element is arranged behind the light receiving slit, and an output signal of the photoelectric conversion element is supplied to the detection system 43.
【００２５】その振動ミラーは受光系２０のほぼ瞳面の
近傍に配置され、その振動ミラーを一定周期で振動させ
ることにより、その受光スリット上でスリットの長手方
向に垂直な方向にその再結像されたスリット像を振動さ
せる。検出系４３では受光系２０内の光電変換素子の出
力信号をその振動ミラーの駆動振動で同期検波すること
により、ウエハ２のそのスリット像が投影された計測点
の高さ（Ｚ座標）に応じて変化する位置検出信号（これ
を時間ｔの関数として「Ｚ（ｔ）」で表す）が得られ、
この位置検出信号Ｚ（ｔ）が例えばアナログ／デジタル
変換器を介してメモリ４４に供給される。投影光学系３
の最良結像面（ベストフォーカス面）を基準面として、
送光系１９の検出ビームをＺステージ５上の基準マーク
集合体９に照射した場合に、その基準面に基準マーク集
合体９のマーク面が合致したときにその位置検出信号Ｚ
（ｔ）が０になるようにオフセット調整がなされてい
る。従って、ウエハ上の任意の計測点にその送光系１９
からスリット像を投影した場合に、その位置検出信号Ｚ
（ｔ）はその基準面とその計測点との高さの差に比例す
るように変化する。The oscillating mirror is arranged substantially near the pupil plane of the light receiving system 20. By vibrating the oscillating mirror at a constant period, the image is re-imaged on the light receiving slit in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the slit. The slit image is vibrated. In the detection system 43, the output signal of the photoelectric conversion element in the light receiving system 20 is synchronously detected by the driving vibration of the vibrating mirror, so that the height (Z coordinate) of the measurement point of the wafer 2 where the slit image is projected is obtained. , A position detection signal which varies as a function of time t and is represented by “Z (t)”.
This position detection signal Z (t) is supplied to the memory 44 via, for example, an analog / digital converter. Projection optical system 3
With the best imaging surface (best focus surface) of
When the detection beam of the light transmitting system 19 is applied to the reference mark assembly 9 on the Z stage 5, when the mark surface of the reference mark assembly 9 matches the reference surface, the position detection signal Z
The offset adjustment is performed so that (t) becomes zero. Therefore, the light transmission system 19 is set at an arbitrary measurement point on the wafer.
When a slit image is projected from the position detection signal Z
(T) changes so as to be proportional to the height difference between the reference plane and the measurement point.
【００２６】本例では、ウエハ２の各ショット領域の平
均的な高さ及び傾きを計測する場合には、ウエハ２上に
送光系１９からスリット像を投影した状態で、Ｘステー
ジ６及びＹステージ７を駆動してウエハ２をＸＹ平面内
で連続的に移動させる。この際にはウエハ２上でスリッ
ト像が投影される計測点のＸＹ平面内での座標（Ｘ
（ｔ），Ｙ（ｔ））が連続的に変化し、この連続的に変
化する座標（Ｘ（ｔ），Ｙ（ｔ））に対応して位置検出
信号Ｚ（ｔ）が生成される。その２次元座標は干渉計４
０等により計測されており、メモリ４４にはその２次元
座標で定まるアドレス領域に順次位置検出信号Ｚ（ｔ）
が格納される。In this example, when measuring the average height and inclination of each shot area of the wafer 2, the X stage 6 and the Y stage are projected while the slit image is projected from the light transmitting system 19 on the wafer 2. The stage 7 is driven to move the wafer 2 continuously in the XY plane. In this case, the coordinates (X in the XY plane of the measurement point where the slit image is projected on the wafer 2)
(T), Y (t)) continuously changes, and a position detection signal Z (t) is generated corresponding to the continuously changing coordinates (X (t), Y (t)). Its two-dimensional coordinates are interferometer 4
0, etc., and the memory 44 sequentially stores the position detection signals Z (t) in an address area determined by the two-dimensional coordinates.
Is stored.
【００２７】また、４１は装置全体の動作を制御する中
央制御系、４２は駆動制御系、４５は演算系を示し、中
央制御系４１はメモリ４４から読み出した位置検出信号
Ｚ（ｔ）を演算系４５に供給する。演算系４５は供給さ
れた位置検出信号Ｚ（ｔ）の集合体より、ウエハ２の各
ショット領域の平均的な高さ及び傾きを算出して、この
算出結果を中央制御系４１に供給する。中央制御系４１
は、駆動制御系４２を介して駆動モータ１３，２１及び
上下駆動機構１０〜１２を動作させてウエハ２の各ショ
ット領域の平均的な高さ及び傾きを所定の目標値に設定
する。Reference numeral 41 denotes a central control system for controlling the operation of the entire apparatus, reference numeral 42 denotes a drive control system, and reference numeral 45 denotes an arithmetic system. The central control system 41 calculates a position detection signal Z (t) read from a memory 44. Feed to system 45. The arithmetic system 45 calculates the average height and inclination of each shot area of the wafer 2 from the aggregate of the supplied position detection signals Z (t), and supplies the calculation result to the central control system 41. Central control system 41
Operates the drive motors 13 and 21 and the vertical drive mechanisms 10 to 12 via the drive control system 42 to set the average height and inclination of each shot area of the wafer 2 to predetermined target values.
【００２８】次に、本例の露光時の動作につき説明す
る。先ず、中央制御系４１はオートフォーカス検出系の
送光系１９からウエハ２上にスリット像を投影させた状
態で、駆動制御系４２を介してＸステージ６及びＹステ
ージ７の一方又は両方を連続的に移動させる。これに応
じて、検出系４３から出力されるウエハ２のスリット像
の投影部の高さを表す位置検出信号Ｚ（ｔ）及び干渉計
４０から出力されるステージ位置の座標Ｘ（ｔ），Ｙ
（ｔ）が一定時間間隔Δｔでサンプリングされて、メモ
リ４４に記憶される。Next, the operation at the time of exposure of this embodiment will be described. First, the central control system 41 continuously drives one or both of the X stage 6 and the Y stage 7 via the drive control system 42 in a state where the slit image is projected on the wafer 2 from the light transmission system 19 of the autofocus detection system. Move. Accordingly, a position detection signal Z (t) representing the height of the projection part of the slit image of the wafer 2 outputted from the detection system 43 and the coordinates X (t), Y of the stage position outputted from the interferometer 40.
(T) is sampled at fixed time intervals Δt and stored in the memory 44.
【００２９】即ち、サンプリング時点を順次ｔ0 ，ｔ
1 ，ｔ2 ，‥‥，ｔn とすると、次のような座標及び位
置検出信号が得られる。That is, the sampling points are sequentially set as t0 , t
Assuming that1 , t2 , ‥‥, tn , the following coordinate and position detection signals are obtained.
【数１】Ｚ（ｔi ），Ｘ（ｔi ），Ｙ（ｔi ）（ｉ＝
１，２，３，……，ｎ；ｔi+1−ｔi ＝Δｔ）## EQU1 ## Z (ti ), X (ti ), Y (ti ) (i =
1, 2, 3,..., N; ti + 1 −ti = Δt)
【００３０】この際には、図２に示すように、ウエハ２
が載置されたステージをＸ軸（及びＹ軸）に対して４５
°で交差する方向に少しずつ走査間隔ｄでずらしながら
走査して、オートフォーカス検出系から投影されるスリ
ット像２３がウエハ２上の各ショット領域を斜めに３回
程度横切るようにする。この場合のステージ走査の特徴
は、スリット像２３とウエハ２との相対変位（走査）の
方向がスリット像２３の短辺方向であり、且つスリット
像２３との相対変位の方向をウエハ２の縁部で折り返す
毎にそのスリット像２３とウエハ２との相対位置関係を
スリット像２３の長手方向に一定間隔ｄずつずらす点に
ある。In this case, as shown in FIG.
The stage on which is mounted is 45 degrees with respect to the X axis (and the Y axis).
The slit image 23 projected from the auto-focus detection system crosses each shot area on the wafer 2 approximately three times obliquely by scanning while being slightly shifted at a scanning interval d in a direction intersecting at °. The stage scanning in this case is characterized in that the direction of the relative displacement (scanning) between the slit image 23 and the wafer 2 is the short side direction of the slit image 23 and the direction of the relative displacement with the slit image 23 is the edge of the wafer 2. The point is that the relative positional relationship between the slit image 23 and the wafer 2 is shifted by a constant distance d in the longitudinal direction of the slit image 23 each time the sheet is turned back.
【００３１】そして、スリット像２３によるウエハ２の
全面の転写領域２４の走査が終了した後に、露光動作に
移る。例えば図２の斜線で示したショット領域２５に露
光する場合を説明する。この場合、図１の中央制御系４
１はメモリ４４に記憶された情報の中から、図２のショ
ット領域２５の太線２６〜２８及び黒点２９，３０で示
した位置に対応した総数でＮ組の情報｛Ｚ（ｔj ），Ｘ
（ｔj ），Ｙ（ｔj ）；ｊ＝１，‥‥，Ｎ）｝を選び出
す。次に、ショット領域２５全体の平均的な面を次の
（数２）で定義される仮想面で表す。この（数２）は２
次元座標（Ｘ，Ｙ）でのその仮想面のＺ座標を表してい
る。After the scanning of the transfer area 24 on the entire surface of the wafer 2 with the slit image 23 is completed, the operation proceeds to the exposure operation. For example, a case where exposure is performed on a shot area 25 indicated by oblique lines in FIG. In this case, the central control system 4 shown in FIG.
1 is a total of N sets of information {Z (tj ), X corresponding to the positions indicated by the thick lines 26 to 28 and the black dots 29 and 30 in the shot area 25 in FIG.
(Tj ), Y (tj ); j = 1, {, N)}. Next, an average plane of the entire shot area 25 is represented by a virtual plane defined by the following (Equation 2). This (Equation 2) is 2
It represents the Z coordinate of the virtual plane in the dimensional coordinates (X, Y).
【数２】Ｚ＝ａＸ＋ｂＹ＋ｃ## EQU2 ## Z = aX + bY + c
【００３２】この（数２）において、座標Ｘ及びＹにそ
れぞれ計測座標Ｘ（ｔj ）及びＹ（ｔj ）を代入して得
られるＺ座標をＺ（ｔj ）* として、この計算座標Ｚ
（ｔj）* と実測値Ｚ（ｔj ）との差の２乗和Ｓが最も
小さくなるようなパラメータａ，ｂ，ｃを求める。その
２乗和Ｓは次のように表すことができる。In this (Equation 2), the Z coordinate obtained by substituting the measured coordinates X (tj ) and Y (tj ) into the coordinates X and Y is Z (tj )* , and the calculated coordinate Z
The parameters a, b, and c are determined so that the sum of squares S of the difference between (tj )* and the actually measured value Z (tj ) is minimized. The sum of squares S can be expressed as follows.
【００３３】[0033]
【数３】(Equation 3)
【００３４】そして、その２乗和Ｓをパラメータａ，
ｂ，ｃでそれぞれで偏微分して、偏微分結果が０となる
ようなパラメータａ，ｂ，ｃの値ａ* ，ｂ* ，ｃ* を見
つける。これらの値を計算すると次の（数４）のように
なる。ただし、以下の（数４）において、Ｘj ＝Ｘ（ｔ
j ），Ｙj ＝Ｙ（ｔj ），Ｚj ＝Ｚ（ｔj ）の置き換え
をしている。Then, the sum of squares S is defined as a parameter a,
Partial differentiation is performed for each of b and c, and values a* , b* , and c* of parameters a, b, and c are obtained so that the partial differentiation result becomes 0. Calculating these values gives the following (Equation 4). However, in the following (Equation 4), Xj = X (t
j ), Yj = Y (tj ), and Zj = Z (tj ).
【００３５】[0035]
【数４】(Equation 4)
【００３６】この（数４）の演算は図１の演算系４５で
実行され、この演算により得られた値ａ* ，ｂ* ，ｃ*
が中央制御系４１に供給される。これらの値ａ* ，ｂ
* ，ｃ* を（数２）のパラメータａ，ｂ，ｃに代入して
得られる平面が投影光学系３の理想結像面に合致するよ
うに、中央制御系４１は駆動制御系４２を介して上下駆
動機構１０〜１２を駆動する。具体的に、計測中固定し
ておいたウエハ２のショット領域２５の平均面を表す式
を次の（数５）と考える。The operation of (Equation 4) is executed by the operation system 45 of FIG. 1, and the values a* , b* , c* obtained by this operation are obtained.
Is supplied to the central control system 41. These values a* , b
The central control system 41 via the drive control system 42 so that the plane obtained by substituting* , c* into the parameters a, b, c of (Equation 2) matches the ideal image plane of the projection optical system 3. Drives the vertical drive mechanisms 10-12. Specifically, an equation representing the average plane of the shot area 25 of the wafer 2 fixed during the measurement is considered as the following (Equation 5).
【数５】Ｚ＝０## EQU5 ## Z = 0
【００３７】そして、そのショット領域２５の平均面が
次の（数６）で表される面になるように上下駆動機構１
０〜１２を駆動すればよい。Then, the vertical drive mechanism 1 is moved so that the average surface of the shot area 25 becomes the surface represented by the following (Equation 6).
It is sufficient to drive 0 to 12.
【数６】Ｚ＝−ａ* Ｘ−ｂ* Ｙ−ｃ*## EQU5 ## Z = -a* Xb* Yc*
【００３８】図１の上下駆動機構１０〜１２の座標をそ
れぞれ（Ｘ1 ，Ｙ1），（Ｘ2 ，Ｙ2），（Ｘ3 ，Ｙ3 ）
とすれば、各座標を（数６）へ代入して得られる座標Ｚ
1 ，Ｚ2 ，Ｚ3 がそれぞれ上下駆動機構１０〜１２が目
標とするＺ座標である。このようにして図２に示すウエ
ハ２のショット領域２５の平均的な面の高さ及び傾きが
調整されて、そのショット領域２５の平均的な面が投影
光学系３の理想結像面に合致した状態で、図１の主制御
系４１は露光光ＩＬをレチクル１に照射してウエハ２の
ショット領域２５への露光を行う。The coordinates of the vertical drive mechanisms 10 to 12 in FIG. 1 are represented by (X1 , Y1 ), (X2 , Y2 ), (X3 , Y3 ), respectively.
Then, the coordinates Z obtained by substituting each coordinate into (Equation 6)
1 , Z2 and Z3 are the Z coordinates that the vertical drive mechanisms 10 to 12 respectively target. In this way, the average height and inclination of the shot area 25 of the wafer 2 shown in FIG. 2 are adjusted, and the average face of the shot area 25 matches the ideal image forming plane of the projection optical system 3. In this state, the main control system 41 in FIG. 1 irradiates the reticle 1 with exposure light IL to perform exposure on the shot area 25 of the wafer 2.
【００３９】また、図２のウエハ２の各ショット領域に
ついて、順次既に計測されたデータに基づいて平均的な
面の高さ及び傾きを投影光学系３の最良結像面に対して
許容範囲内で合致させた状態でレチクル１のパターンの
露光が行われる。この場合、図２に示すようにスリット
像２３の投影により、ウエハ２の各ショット領域におい
て、３列のほぼ平行な連続な領域及び２点の高さが計測
され、この計測結果により各ショット領域の平均的な面
が決定される。従って、それらショット領域の中に高さ
の特異点が存在しても、その特異点に影響されることな
く正確に平均的な面を決定することができる。更に、露
光を行う前にウエハ２を連続的に移動することにより、
ウエハ２の全ショット領域の多数の高さ情報が迅速に収
集されるので、露光時間が全体として短縮されスループ
ットが向上する。Further, for each shot area of the wafer 2 in FIG. 2, an average surface height and inclination are set within an allowable range with respect to the best image forming plane of the projection optical system 3 based on data already measured in sequence. Exposure of the pattern of the reticle 1 is performed in a state where the patterns are matched. In this case, as shown in FIG. 2, the projection of the slit image 23 measures three rows of substantially parallel continuous areas and the heights of two points in each shot area of the wafer 2. Based on the measurement result, each shot area is measured. Is determined. Therefore, even if a singular point having a height exists in these shot areas, an average plane can be accurately determined without being affected by the singular point. Further, by continuously moving the wafer 2 before performing exposure,
Since a large amount of height information of all shot areas of the wafer 2 is quickly collected, the exposure time is shortened as a whole, and the throughput is improved.
【００４０】次に、本発明の第２実施例につき図３を参
照して説明する。本例の露光装置の構成は図１と同じで
あり、ウエハ２の各ショット領域の高さ情報の収集方法
が異なっている。本例では、図３に示すように、ウエハ
２が載置されたステージをＸ軸（及びＹ軸）に対して４
５°で交差する方向に走査間隔ｄ′だけずらしながら走
査して、オートフォーカス検出系から投影されるスリッ
ト像２３がウエハ２上の各ショット領域を斜めに１回程
度横切るようにする。即ち、本例のスリット像２３の走
査間隔ｄ′は図２に示す第１実施例の走査間隔ｄに比べ
て広い。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the exposure apparatus of this example is the same as that of FIG. 1, and the method of collecting the height information of each shot area of the wafer 2 is different. In this example, as shown in FIG. 3, the stage on which the wafer 2 is mounted is moved 4 degrees with respect to the X axis (and the Y axis).
Scanning is performed while being shifted by a scanning interval d 'in a direction intersecting at 5 ° so that the slit image 23 projected from the autofocus detection system obliquely crosses each shot area on the wafer 2 approximately once. That is, the scanning interval d 'of the slit image 23 of the present embodiment is wider than the scanning interval d of the first embodiment shown in FIG.
【００４１】このとき、例えばウエハ２上の斜線で示し
たショット領域３１を考えると、高さ計測用のスリット
像２３はそのショット領域３１を１回横切るだけであ
り、そのままでは第１実施例に比べてそのショット領域
３１の平均的な面を精度よく決定することができない。
そのため本例では、そのショット領域３１の中心座標
（Ｘc ，Ｙc ）を中心として半径Ｌの円３２を考え、こ
の円３２の内部の計測データに基づいて第１実施例と同
様の計算により、その円３２の内部の平均的な面を決定
する。そして、その円３２の平均的な面をそのショット
領域３１の平均的な面とみなす。これにより、ショット
領域３１内に高さの特異点が存在しても、その特異点に
影響されずに正確にそのショット領域の平均的な面を決
定できる。At this time, for example, considering a shot area 31 indicated by oblique lines on the wafer 2, the slit image 23 for height measurement only crosses the shot area 31 once. In comparison, the average plane of the shot area 31 cannot be determined with high accuracy.
For this reason, in the present example, a circle 32 having a radius L centered on the center coordinates (Xc , Yc ) of the shot area 31 is considered. , An average surface inside the circle 32 is determined. Then, the average surface of the circle 32 is regarded as the average surface of the shot area 31. Thus, even if a singular point having a height exists in the shot area 31, the average plane of the shot area can be accurately determined without being affected by the singular point.
【００４２】また、この際に、ショット領域３１の中心
座標（Ｘc ，Ｙc ）から遠くに離れた位置での計測値ほ
ど重みを軽くして面を決定することもできる。この場合
の各計測結果｛Ｚ（ｔj ），Ｘ（ｔj ），Ｙ（ｔj ）；
ｊ＝１，‥‥，Ｎ）｝の重み係数をそれぞれｋj とする
と、（数４）に対応してパラメータａ，ｂ，ｃの値ａ
* ，ｂ* ，ｃ* を決定する式は次のようになる。At this time, it is also possible to determine the plane by decreasing the weight as the measurement value at a position farther from the center coordinates (Xc , Yc ) of the shot area 31 decreases. Each measurement result in this case {Z (tj ), X (tj ), Y (tj );
Assuming that the weighting factors of j = 1, {, N)} are kj , the values a, b, and c of the parameters a, b, and c correspond to (Equation 4).
The equations for determining* , b* , and c* are as follows.
【００４３】[0043]
【数７】(Equation 7)
【００４４】また、重み係数ｋj は例えば次のようにな
る。The weight coefficient kj is, for example, as follows.
【数８】ｋj ＝１−（ｒj ／Ｌ） ｒj ＝｛（Ｘj −Ｘc ）2 ＋（Ｙj −Ｙc ）2 ｝1/2 このように、ショット領域３１の中心から離れた位置の
計測データの重みを軽くすることにより、より正確にシ
ョット領域３１の平均的な面を決定することができる。Kj = 1− (rj / L) rj = {(Xj −Xc )2 + (Yj −Yc )2 }1/2 Thus, from the center of the shot area 31 By reducing the weight of the measurement data at a distant position, the average plane of the shot region 31 can be determined more accurately.
【００４５】この第２実施例では走査間隔が広げられて
いるが、ウエハ２の反り等による面の凹凸の周期は一般
に１個のショット領域の大きさに比べて長いので、一般
に面決定精度を落とすことなくより短時間で各ショット
領域の平均的な面を決定することができる。なお、第１
実施例のように走査間隔が狭い場合にも第２実施例を適
用して、より広い位置情報から各ショット領域の面を求
めてよい。In the second embodiment, the scanning interval is widened. However, since the period of the surface irregularities due to the warpage of the wafer 2 is generally longer than the size of one shot area, the surface determination accuracy is generally reduced. The average plane of each shot area can be determined in a shorter time without dropping. The first
The second embodiment may be applied to the case where the scanning interval is narrow as in the embodiment, and the surface of each shot area may be obtained from wider position information.
【００４６】次に、本発明の第３実施例につき図１及び
図４を参照して説明する。先ず、本例の露光装置と図１
の第１実施例の露光装置との相違を図１を参照して説明
する。本例の露光装置では、オートフォーカス検出系の
送光系１９からウエハ２に対して投影するスリット像の
長手方向の長さを第１実施よりも長くする。そして、受
光系２０では光電変換素子としてアレイ式に５個に分割
された受光素子を用いる。これにより、ウエハ２上に５
個のスリット像を投影しているのと等価になり、受光系
２０ではウエハ２上の５箇所分の位置検出信号が得られ
る。これら５箇所分の位置検出信号は並行にメモリ４４
に供給される。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, the exposure apparatus of this embodiment and FIG.
The difference from the exposure apparatus of the first embodiment will be described with reference to FIG. In the exposure apparatus of this example, the length of the slit image projected from the light transmission system 19 of the autofocus detection system onto the wafer 2 in the longitudinal direction is set longer than in the first embodiment. In the light receiving system 20, light receiving elements divided into five in an array manner are used as photoelectric conversion elements. As a result, 5
This is equivalent to projecting two slit images, and the light receiving system 20 can obtain position detection signals for five locations on the wafer 2. These five position detection signals are stored in the memory 44 in parallel.
Supplied to
【００４７】本例では、図４に示すように、ウエハ２上
に細長いスリット像が投影され、この細長いスリット像
の５個の分割像３３ａ〜３３ｅの高さが並行に検出され
る。そして、５個の分割像３３ａ〜３３ｅの両端の分割
像３３ａと３３ｅとの間隔をｄ１として、一例としてウ
エハ２が載置されたステージをＸ軸（及びＹ軸）に対し
て４５°で交差する方向に走査間隔ｄ２（＝５・ｄ１／
４）だけずらしながら走査することにより、ウエハ２の
全部の転写領域２４の高さ情報を収集することができ
る。これにより、スリット像の１回の走査で第１実施例
の５回分の走査に等しい位置情報を得ることができる。
それら５個の分割像３３ａ〜３３ｅからの反射光を受光
する受光する受光素子の出力信号を予め同じ条件で（投
影光学系３の最良結像面で０となるように）キャリブレ
ーションしておくことにより、第１実施例又は第２実施
例と同じ計算によりウエハ２の各ショット領域の平均的
な面を決定することができる。この第３実施例において
は一度にウエハ上の広い範囲を走査できるため、ウエハ
の全面の位置情報をより短時間で収集できる。In this example, as shown in FIG. 4, an elongated slit image is projected on the wafer 2, and the heights of the five divided images 33a to 33e of the elongated slit image are detected in parallel. Assuming that the distance between the divided images 33a and 33e at both ends of the five divided images 33a to 33e is d1, for example, the stage on which the wafer 2 is mounted intersects the X axis (and the Y axis) at 45 °. Scanning interval d2 (= 5 · d1 /
4) By scanning while shifting, the height information of the entire transfer area 24 of the wafer 2 can be collected. This makes it possible to obtain positional information equivalent to five scans of the first embodiment in one scan of the slit image.
The output signals of the light receiving elements that receive the reflected light from the five divided images 33a to 33e are calibrated in advance under the same conditions (to be 0 on the best imaging plane of the projection optical system 3). Thus, the average plane of each shot area of the wafer 2 can be determined by the same calculation as in the first embodiment or the second embodiment. In the third embodiment, since a wide range on the wafer can be scanned at one time, positional information on the entire surface of the wafer can be collected in a shorter time.
【００４８】また別の走査方法として、図４に破線の軌
跡及び実線の軌跡で示すように、Ｘ軸に対して４５°で
交差する方向に対するずらし量をｄ１にして、往復時に
スリット像の分割像３３ａと分割像３３ｅとが重なるよ
うにする方法もある。この場合には、分割像３３ａによ
る測定結果と分割像３３ｅによる測定結果とが同一にな
るかどうかで、図１のＸステージ６及びＹステージ７の
平面度が分かる。As another scanning method, as shown by a locus of a broken line and a locus of a solid line in FIG. 4, a shift amount in a direction intersecting at 45 ° with respect to the X axis is set to d1, and a slit image is divided during reciprocation. There is also a method of making the image 33a and the divided image 33e overlap. In this case, the flatness of the X stage 6 and the Y stage 7 in FIG. 1 can be determined based on whether the measurement result of the divided image 33a and the measurement result of the divided image 33e are the same.
【００４９】次に、本発明の第４実施例につき図５を参
照して説明する。本例でも図５（ａ）に示すように、細
長いスリット像の５個の分割像３３ａ〜３３ｅの高さを
並行に検出する。ただし、本例では第１実施例〜第３実
施例のように予めウエハ２の全面を走査して位置情報を
収集するのではなく、ウエハ２の第１のショット領域の
露光が終了して第２のショット領域へ移動するときにこ
の第２のショット領域の高さ情報を収集して、第２のシ
ョット領域へ移動してからは計測を行うことなくオート
フォーカス等を行って露光を行うものである。言い換え
ると、本例では１ショット領域毎に位置検出と露光とが
交互に行われる。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Also in this example, as shown in FIG. 5A, the heights of five divided images 33a to 33e of the elongated slit image are detected in parallel. However, in this example, instead of scanning the entire surface of the wafer 2 in advance to collect position information as in the first to third embodiments, the exposure of the first shot area of the wafer 2 is completed. 2. When moving to the second shot area, the height information of the second shot area is collected, and after moving to the second shot area, exposure is performed by performing autofocus or the like without performing measurement. It is. In other words, in this example, position detection and exposure are performed alternately for each shot area.
【００５０】即ち、本例では先ず図５（ａ）に示すよう
に第１のショット領域３４の露光が終了してから、図５
（ｂ）に示すように分割像３３ａ〜３３ｅとウエハとを
斜めに相対的に走査して、分割像３３ａ〜３３ｅが次に
露光対象とする第２のショット領域３５に接するように
する。その後、図５（ｃ）に示すように、分割像３３ａ
〜３３ｅで第２のショット領域３５の全面を走査してこ
のショット領域３５の位置情報を収集した後に、このシ
ョット領域３５の平均的な面を決定する。そして、図５
（ｄ）に示すように、その第２のショット領域３５のオ
ートフォーカス及びレベリングを行ってから露光を行
う。That is, in this example, first, after the exposure of the first shot area 34 is completed as shown in FIG.
As shown in (b), the divided images 33a to 33e and the wafer are relatively obliquely scanned so that the divided images 33a to 33e are in contact with the second shot area 35 to be exposed next. Thereafter, as shown in FIG.
After the entire surface of the second shot area 35 is scanned by collecting the positional information of the shot area 35 by .about.33e, the average plane of the shot area 35 is determined. And FIG.
As shown in (d), the exposure is performed after the autofocus and leveling of the second shot area 35 are performed.
【００５１】次に、本発明の第５実施例につき図６を参
照して説明する。本実施例でも、図６（ａ）に示すよう
に、ウエハ上に細長いスリット像を投影し、この細長い
スリット像を５個に分割した分割像３５ａ〜３５ｅの高
さをそれぞれ検出する。しかしながら、本実施例ではシ
ョット領域３６に露光中の状態で、それら分割像３５ａ
〜３５ｅがそのショット領域３６と次の露光対象である
ショット領域３７との間の非露光領域でＹ軸に沿って配
列されている点が第４実施例とは異なっている。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Also in this embodiment, as shown in FIG. 6A, an elongated slit image is projected on a wafer, and the heights of divided images 35a to 35e obtained by dividing the elongated slit image into five are detected. However, in this embodiment, while the shot area 36 is being exposed, the divided images 35a
35 to 35e is a non-exposure area between the shot area 36 and the shot area 37 to be exposed next, and is arranged along the Y-axis.
【００５２】この実施例でも、１ショット領域毎に位置
検出と露光とが交互に行われる。ただし、本実施例では
図６（ｂ）に示すように、分割像３５ａ〜３５ｅとウエ
ハとを相対的にＸ方向に走査することによりショット領
域３７の高さ情報が収集される。そして、走査が終了し
た時点で図６（ｃ）に示すように、ショット領域３７に
対する露光が行われる。Also in this embodiment, position detection and exposure are performed alternately for each one shot area. However, in this embodiment, as shown in FIG. 6B, the height information of the shot area 37 is collected by relatively scanning the divided images 35a to 35e and the wafer in the X direction. Then, when the scanning is completed, as shown in FIG. 6C, exposure is performed on the shot area 37.
【００５３】まこの第５実施例では隣りのショット領域
へ直線的に移動するだけで、余分な動作をすることな
く、次に露光対象とするショット領域の平均的な面が求
められ、より一層の時間短縮ができる。また、投影され
るスリット像の長手方向をＸ軸またはＹ軸に揃えると、
従来例であれば、ウエハ上の回路パターンの影響を受け
る虞があるが、本実施例においてはスリット像とウエハ
とを相対的に走査することによってウエハ上の回路パタ
ーンの影響を無視できる程度に低減できる。従って、ス
リット像をＸ軸またはＹ軸に揃えても不都合はない。In the fifth embodiment, the average surface of the next shot area to be exposed can be obtained without performing any extra operation simply by linearly moving to the adjacent shot area. Time can be shortened. When the longitudinal direction of the projected slit image is aligned with the X axis or the Y axis,
In the case of the conventional example, there is a possibility that the circuit pattern on the wafer may be affected, but in this embodiment, the influence of the circuit pattern on the wafer can be ignored by scanning the slit image and the wafer relatively. Can be reduced. Therefore, there is no inconvenience even if the slit image is aligned with the X axis or the Y axis.
【００５４】なお、上述の各実施例においてステージの
走査速度が速いと、フォーカス検出信号の応答速度が追
いつかない場合が考えられるが、これは、走査方向に対
する一種の平均化効果と考えれば不都合はない。また、
上述実施例では各ショット領域の平均的な面の高さ及び
傾きを同時に算出しているが、平均的な面の高さ又は傾
きの一方を算出するようにしてもよい。この場合には、
露光の直前にそれぞれ傾き又は高さの計測が行われる。In each of the above-described embodiments, if the scanning speed of the stage is high, the response speed of the focus detection signal may not be able to catch up. However, if this is considered as a kind of averaging effect with respect to the scanning direction, it is inconvenient. Absent. Also,
In the above embodiment, the average surface height and inclination of each shot area are calculated simultaneously, but one of the average surface height and inclination may be calculated. In this case,
Immediately before the exposure, the inclination or the height is measured.
【００５５】また、ウエハ２上の高さを検出する装置と
しては、スリット像を投影する方式の他に、例えばウエ
ハ２上に２次元的な格子状のパターンの像を斜めに投影
して、この格子状のパターンの像の部分的な位置ずれよ
り比較的広い範囲の高さ情報を収集できる方式の検出装
置を使用してもよい。このように、本発明は上述実施例
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。As a device for detecting the height on the wafer 2, in addition to the method of projecting a slit image, for example, an image of a two-dimensional lattice pattern is projected on the wafer 2 obliquely. A detection device of a type capable of collecting height information in a relatively wide range from the partial displacement of the image of the lattice pattern may be used. As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.
【００５６】[0056]
【発明の効果】本発明によれば、比較的簡単な構成で且
つ短時間に、被検面の高さ情報を大量に且つ迅速に収集
できる。従って、感光基板上の特異的な高さ分布点に引
きづられることなく、その感光基板の平均的な高さ又は
その感光基板の平均的な傾きを検出できる利点がある。According to the present invention, arelatively simple structure can be used.
In a short time, a large amount of height information of the surface to be inspected can be collected quickly. Therefore, there is an advantage that the average height of the photosensitive substrate or the average inclination of the photosensitive substrate can be detected without being drawn to the specific height distribution point on the photosensitive substrate.
【００５７】また、第１の位置検出方法によれば、予め
感光基板を連続的に移動させて、感光基板の全ての処理
対象領域について高さ情報を求めているので、次の処理
工程（露光等）では高さ情報の収集を行う必要がなく、
全体としての処理時間を短縮してスループットを向上す
ることができる、という効果も有する。更に、第２の位
置検出方法によれば、高さ情報の収集時間をより短縮す
ることができる。Further, according tothe first position detecting method, the height information is obtained for all the processing target areas of the photosensitive substrate by moving the photosensitive substrate continuously in advance. Does not need to collect height information,
There isalso an effect that the overall processing time can be shortened and the throughput can be improved. In addition, the second place
According to the position detection method, the collection time of the height information can be further reduced.
【図１】本発明の第１実施例の縮小投影型露光装置を示
す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a reduced projection type exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】その第１実施例においてスリット像でウエハ上
を走査する様子を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing how a slit image is scanned on a wafer in the first embodiment.
【図３】本発明の第２実施例においてスリット像でウエ
ハ上を走査する様子を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a manner in which a slit image is scanned on a wafer in a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３実施例においてスリット像でウエ
ハ上を走査する様子を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing how a slit image is scanned on a wafer in a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４実施例におけるウエハの高さ情報
の収集動作及びウエハへの露光動作の説明に供する線図
である。FIG. 5 is a diagram for explaining a wafer height information collecting operation and a wafer exposing operation according to a fourth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第５実施例におけるウエハの高さ情報
の収集動作及びウエハへの露光動作の説明に供する線図
である。FIG. 6 is a diagram for explaining a wafer height information collecting operation and a wafer exposing operation according to a fifth embodiment of the present invention.
１ レチクル ２ ウエハ ３ 投影光学系 ４ 回転テーブル ５ Ｚステージ ６ Ｘステージ ７ Ｙステージ ８ 移動鏡 ９ 基準マーク集合体 １０〜１２ 上下駆動機構 １３，２１ 駆動モータ １５ アライメント用の顕微鏡 １７ アライメント系 １９ オートフォーカス検出系の送光系 ２０ オートフォーカス検出系の受光系 ２３ スリット像 ３３ａ〜３３ｅ スリット像の分割像 ４０ 干渉計 ４１ 中央制御系 ４２ 駆動制御系 ４３ 検出系 ４４ メモリ ４５ 演算系 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reticle 2 Wafer 3 Projection optical system 4 Rotary table 5 Z stage 6 X stage 7 Y stage 8 Moving mirror 9 Reference mark assembly 10-12 Vertical drive mechanism 13, 21 Drive motor 15 Alignment microscope 17 Alignment system 19 Autofocus Light transmission system of detection system 20 Light reception system of auto focus detection system 23 Slit images 33a to 33e Divided images of slit images 40 Interferometer 41 Central control system 42 Drive control system 43 Detection system 44 Memory 45 Operation system
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 9/00 H01L 21/68──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl.7 , DB name) H01L 21/027 G03F 9/00 H01L 21/68
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3555230B2 (en) | 1994-05-18 | 2004-08-18 | 株式会社ニコン | Projection exposure equipment |
| KR20030096435A (en) | 1996-11-28 | 2003-12-31 | 가부시키가이샤 니콘 | Aligner and method for exposure |
| JP5002704B2 (en)* | 1999-11-30 | 2012-08-15 | キヤノン株式会社 | Projection exposure apparatus, projection exposure method, and semiconductor device manufacturing method |
| JP2001223157A (en)* | 1999-11-30 | 2001-08-17 | Canon Inc | Projection exposure apparatus, projection exposure method, and method of manufacturing semiconductor device |
| JP4942535B2 (en)* | 2007-04-04 | 2012-05-30 | 大日本スクリーン製造株式会社 | Position detection apparatus, pattern drawing apparatus, and position detection method |
| NL1036557A1 (en)* | 2008-03-11 | 2009-09-14 | Asml Netherlands Bv | Method and lithographic apparatus for measuring and acquiring height data in relation to a substrate surface. |
| JP2023545963A (en)* | 2020-10-20 | 2023-11-01 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー．ブイ． | Substrate level sensing in lithography equipment |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH065495A (en) | 1994-01-14 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1413928B1 (en) | Apparatus and method for scanning exposure | |
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| KR940015697A (en) | Exposure method and apparatus | |
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