JPH0697046A - Exposing device - Google Patents
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- JPH0697046A JPH0697046A JP5183898A JP18389893A JPH0697046A JP H0697046 A JPH0697046 A JP H0697046A JP 5183898 A JP5183898 A JP 5183898A JP 18389893 A JP18389893 A JP 18389893A JP H0697046 A JPH0697046 A JP H0697046A
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えばレベリング機構
を有する露光装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus having a leveling mechanism, for example.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体素子または液晶表示素子等を製造
するリソグラフィ工程では、レチクルのパターンを投影
光学系を介して1/5に縮小して、感光基板上の複数の
ショット領域の各々に順次転写するステップアンドリピ
ート方式の投影露光装置(ステッパー)が使用されてい
る。通常、感光基板(ショット領域)の露光面上にレチ
クルパターンの鮮明な像を転写するため、投影露光装置
には投影光学系の結像面(焦点面)に対して露光面を平
行に設定するためのレベリング機構が組み込まれてい
る。このレベリング機構は、投影光学系の結像面に対す
る露光面の傾斜状態を計測する傾斜検出光学系(レベリ
ング光学系)と、その感光基板の傾斜状態を所望の状態
に設定するレベリングステージとにより構成されてい
る。2. Description of the Related Art In a lithography process for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device, a reticle pattern is reduced to 1/5 through a projection optical system and sequentially transferred to each of a plurality of shot areas on a photosensitive substrate. A step-and-repeat type projection exposure apparatus (stepper) is used. Normally, in order to transfer a clear image of the reticle pattern onto the exposure surface of the photosensitive substrate (shot area), the exposure surface is set parallel to the image formation surface (focal plane) of the projection optical system in the projection exposure apparatus. It has a built-in leveling mechanism. This leveling mechanism is composed of an inclination detection optical system (leveling optical system) for measuring the inclination state of the exposure surface with respect to the image plane of the projection optical system, and a leveling stage for setting the inclination state of the photosensitive substrate to a desired state. Has been done.
【0003】図7(a)は従来のレベリング機構を備え
た投影露光装置の要部を示している。図7(a)におい
て、レチクル1はレチクルホルダー2に載置され、レチ
クル1のパターンの像が露光光L1のもとで投影光学系
3を介してウエハ4上の1つのショット領域に転写され
る。ウエハ4は上部ステージ(ホルダ)5に保持され、
さらに上部ステージ5は3個の支点を介して下部ステー
ジ6に載置されている。図7(c)に示すように、上部
ステージ5の3個の支点5a〜5cのうちの2個の支点
5a、5bは上下に移動できるようになっており、残り
の1個の支点5cは固定されている。下部ステージ6側
でそれら2個の支点5a、5bの移動量を調整すること
により、上部ステージ5の傾斜状態を所望の状態に設定
することができ、上部ステージ5及び下部ステージ6に
よりレベリングステージが構成されている。上記構成の
ステージは、例えば特開昭62─274201号公報に
開示されている。FIG. 7A shows a main part of a projection exposure apparatus having a conventional leveling mechanism. In FIG. 7A, the reticle 1 is placed on the reticle holder 2, and the image of the pattern of the reticle 1 is transferred to one shot area on the wafer 4 via the projection optical system 3 under the exposure light L1. It The wafer 4 is held by the upper stage (holder) 5,
Further, the upper stage 5 is mounted on the lower stage 6 via three fulcrums. As shown in FIG. 7C, two fulcrums 5a and 5b of the three fulcrums 5a to 5c of the upper stage 5 can be moved up and down, and the remaining one fulcrum 5c is It is fixed. By adjusting the amount of movement of the two fulcrums 5a and 5b on the lower stage 6 side, the tilted state of the upper stage 5 can be set to a desired state, and the upper stage 5 and the lower stage 6 allow the leveling stage to move. It is configured. The stage having the above structure is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 62-274201.
【0004】また、下部ステージ6はウエハステージ7
に載置され、ウエハステージ7は投影光学系3の光軸に
垂直な面内で2次元移動可能なXYステージ、及び投影
光学系3の光軸方向(Z方向)に微動可能なZステージ
等により構成されている。ウエハステージ7の2次元的
な位置(X、Y方向の座標位置)はレーザ干渉計8によ
り常時検出され、さらに駆動手段9によりウエハステー
ジ7のX、Y、Z方向の位置決めが行われる。The lower stage 6 is a wafer stage 7
The wafer stage 7 is mounted on the wafer stage 7 and the wafer stage 7 can be moved two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 3 and a Z stage that can be finely moved in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system 3. It is composed by. The two-dimensional position (coordinate position in the X and Y directions) of the wafer stage 7 is constantly detected by the laser interferometer 8, and the wafer stage 7 is positioned in the X, Y and Z directions by the driving means 9.
【0005】さて、レベリング光学系用の光源10から
の検出光L2は投射対物レンズ11により平行光束に変
換され、この平行光束が投影光学系3の光軸AXに対し
て斜めにウエハ4に入射し、ショット領域の露光面(レ
ジスト層の表面)のほぼ全面を照射する。さらに、ウエ
ハ4から投影光学系3の光軸に対して斜めに反射される
光(平行光束)は、集光対物レンズ12により光電セン
サ13の受光面に集束される。ウエハ4(ショット領
域)の露光面の傾斜状態(傾き角)が変化すると、光電
センサ13の受光面上での光量分布の重心位置が変化
(シフト)することから、ウエハ4の露光面の傾斜状態
を検出することができる(詳細は特開昭58─1137
06号公報に開示)。尚、光電センサ13は図7(b)
に示すように、例えば4分割された受光素子より構成さ
れている。Now, the detection light L2 from the light source 10 for the leveling optical system is converted into a parallel light flux by the projection objective lens 11, and this parallel light flux is incident on the wafer 4 obliquely with respect to the optical axis AX of the projection optical system 3. Then, almost the entire exposed surface (surface of the resist layer) in the shot area is irradiated. Further, the light (parallel light flux) reflected obliquely with respect to the optical axis of the projection optical system 3 from the wafer 4 is focused on the light receiving surface of the photoelectric sensor 13 by the condenser objective lens 12. When the tilted state (tilt angle) of the exposure surface of the wafer 4 (shot area) changes, the center of gravity position of the light amount distribution on the light receiving surface of the photoelectric sensor 13 changes (shifts). The state can be detected (for details, see Japanese Patent Laid-Open No. 58-1137).
Disclosed in Japanese Patent Publication No. 06). The photoelectric sensor 13 is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the light receiving element is divided into four, for example.
【0006】また、図7(c)に示すように平面度の良
好なウエハ4の露光面が投影光学系3の最良結像面(ベ
ストフォーカス面)に平行な状態のとき、そのウエハ4
の検出領域(ほぼショット領域に相当)14から反射し
た光が光電センサ13の受光面の中心に集束されるよう
に光電センサ13の位置決めを行っておく。それ以後
は、光電センサ13の受光面上の中心に反射光が集束さ
れるように、レベリングステージ5、6を介してウエハ
4の露光面の傾斜状態を調整することにより、投影光学
系3の結像面とショット領域の露光面とがほぼ一致する
ことになる。Further, as shown in FIG. 7C, when the exposure surface of the wafer 4 having good flatness is parallel to the best image forming surface (best focus surface) of the projection optical system 3, the wafer 4 is
The photoelectric sensor 13 is positioned such that the light reflected from the detection area (corresponding to a shot area) 14 is focused on the center of the light receiving surface of the photoelectric sensor 13. After that, the tilted state of the exposure surface of the wafer 4 is adjusted via the leveling stages 5 and 6 so that the reflected light is focused on the center of the light receiving surface of the photoelectric sensor 13. The image plane and the exposure surface of the shot area substantially coincide with each other.
【0007】ところで、図7(a)では図示省略してあ
るが、投影露光装置にはレベリング光学系の他に、ショ
ット領域の露光面内の所定の計測点(例えばショット中
心)における投影光学系3の光軸方向の高さ(Z方向の
位置)を計測するための焦点検出光学系も配置されてい
る。従って、焦点検出光学系からの検出信号に応じてウ
エハステージ7(Zステージ)を駆動することで、ショ
ット領域の露光面(計測点)は結像面とほぼ同じ高さに
設定される。すなわち、焦点検出光学系とZステージと
によりオートフォーカス機構が構成されている。Although not shown in FIG. 7A, the projection exposure apparatus has a leveling optical system and a projection optical system at a predetermined measurement point (for example, the center of the shot) in the exposure surface of the shot area. A focus detection optical system for measuring the height (position in the Z direction) of the optical axis 3 is also arranged. Therefore, by driving the wafer stage 7 (Z stage) according to the detection signal from the focus detection optical system, the exposure surface (measurement point) of the shot area is set to be substantially the same height as the image forming surface. That is, the focus detection optical system and the Z stage constitute an autofocus mechanism.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ウエハ
4上の各ショット領域の露光面の平面度が良好である場
合には、レベリング機構によりその露光面を投影光学系
3の結像面に平行にすることができる。しかしながら、
ウエハには各種のプロセスを経ることにより高低差の大
きい凹凸が生じることがあり、さらにレジストの塗布む
ら等によりウエハから反射した光がショット領域の露光
面の傾斜状態に対応しないことがある。このため、レベ
リング機構を動作させてもショット領域毎にその露光面
を投影光学系3の結像面と平行にできない場合があると
いう不都合がある。As described above, when the flatness of the exposure surface of each shot area on the wafer 4 is good, the exposure surface is formed by the leveling mechanism into the image forming surface of the projection optical system 3. Can be parallel to. However,
As a result of various processes, unevenness with a large height difference may occur on the wafer, and the light reflected from the wafer may not correspond to the tilted state of the exposed surface in the shot area due to uneven coating of the resist. Therefore, even if the leveling mechanism is operated, the exposure surface of each shot area may not be parallel to the image plane of the projection optical system 3, which is disadvantageous.
【0009】図8(a)は、ウエハ4Aに鋸歯状の凹凸
が形成されている様子を示している。図8(a)に示す
ように、ウエハ4A上の1つのショット領域SAに検出
光L2を照射したとき、光電センサ13からの検出信号
に応じて上部ステージ5を動かしてレベリングを行って
も、ショット領域の露光面の平均的な面(例えばショッ
ト領域内の凹部と凸部とのほぼ中央に規定される仮想的
な面)と投影光学系3の最良結像面P1とが平行になら
ない。実際には、図8(b)に示すようにショット領域
の露光面(平均的な面)が最良結像面P1と合致するこ
とが望ましい。FIG. 8A shows a state in which the sawtooth-shaped irregularities are formed on the wafer 4A. As shown in FIG. 8A, when one shot area SA on the wafer 4A is irradiated with the detection light L2, even if the upper stage 5 is moved according to the detection signal from the photoelectric sensor 13 to perform leveling, The average surface of the exposure surface in the shot area (for example, a virtual surface defined in the approximate center of the concave portion and the convex portion in the shot area) and the best image forming plane P1 of the projection optical system 3 are not parallel. In practice, it is desirable that the exposure surface (average surface) of the shot area coincides with the best image forming surface P1 as shown in FIG. 8 (b).
【0010】また、プロセス(レイヤ)によってはパタ
ーンによる段差とレジストの塗布むらとの相互の影響に
より、レベリング機構を動作させたときの投影光学系3
の結像面に対するウエハ4の露光面の傾斜量が、図9に
示す如くウエハ4内の位置、すなわちショット領域毎に
異なる場合がある。図9(a)はウエハ4上の1つのシ
ョット列(7つのショット領域)SA11〜SA17を示
し、図9(b)はウエハステージの走り面(移動平面)
P2に対する7つのショット領域SA11〜SA17の各露
光面(平均的な面)P11〜P17のレベリング動作を行っ
た後の傾斜量を示している。このような場合、従来のよ
うにウエハ上の全てのショット領域に対して、レベリン
グ結果に一様なオフセットを加えることで、ショット領
域毎にその露光面を結像面に一致させることは不可能で
ある。また、レベリング光学系以外の手段、例えば焦点
検出光学系を用いて、ショット領域毎にその露光面の結
像面に対する傾斜量を求めることは、処理時間を大幅に
増やすこととなる。Further, depending on the process (layer), the projection optical system 3 when the leveling mechanism is operated due to the mutual influence of the step due to the pattern and the uneven coating of the resist.
The tilt amount of the exposure surface of the wafer 4 with respect to the image forming plane may vary depending on the position within the wafer 4, that is, each shot area, as shown in FIG. FIG. 9A shows one shot row (seven shot areas) SA 11 to SA 17 on the wafer 4, and FIG. 9B shows the running surface (moving plane) of the wafer stage.
Each exposure surface of P2 for seven shot area SA 11 -SA 17 shows a tilt after the leveling operation of the (average plane) P 11 ~P 17. In such a case, it is impossible to match the exposure surface with the image plane for each shot area by adding a uniform offset to the leveling result for all shot areas on the wafer as in the conventional case. Is. Further, using a means other than the leveling optical system, for example, a focus detection optical system to obtain the amount of tilt of the exposure surface with respect to the image plane for each shot area significantly increases the processing time.
【0011】本発明はかかる点に鑑み、感光基板の露光
面に凹凸等が存在してもショット領域毎にその露光面の
平均的な面を投影光学系の最良結像面に平行に設定でき
る露光装置を提供することを目的とする。In view of the above points, the present invention can set the average surface of the exposure surface of each shot area parallel to the best image forming surface of the projection optical system even if the exposure surface of the photosensitive substrate has irregularities. It is an object to provide an exposure apparatus.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】かかる問題点を解決する
ため本発明においては、複数のショット領域が2次元的
に配列された基板(4)を保持して、所定の基準平面、
すなわち投影光学系3の最良結像面P1に対して任意に
傾斜可能で、かつ最良結像面とほぼ平行な面(投影光学
系3の光軸と垂直な面)内で2次元移動可能なステージ
(5〜7)と、最良結像面に対するショット領域内の少
なくとも1つの計測点での基板とほぼ垂直な方向(投影
光学系3の光軸方向)のずれを検出する焦点検出光学系
(21〜24、16〜19、25〜28)と、最良結像
面に対するショット領域の傾斜状態を検出する傾斜検出
光学系(10、11、15〜19、13)とを備え、複
数のショット領域の各々を最良結像面に配置してマスク
(1)に形成されたパターンを転写する露光装置におい
て、基板(4)上の複数のショット領域SAのうち、少
なくとも3つのショット領域を特定ショット領域(SA
1 〜SA9)として選択し、傾斜検出光学系を用い検出さ
れた特定ショット領域の露光面と、投影光学系の最良結
像面とを一致させた状態で、焦点検出光学系を用いて特
定ショット領域内の予め定められた複数の計測点の各々
での最良結像面からのずれ量を求める第1の制御手段
(20、29)と;複数の計測点でのずれ量に基づいて
特定ショット領域の露光面の最良結像面に対する傾斜量
を算出するとともに、この算出された複数の特定ショッ
ト領域の各々での傾斜量を統計演算することにより、基
板上の複数のショット領域の各々の傾斜補正量を算出す
る演算手段(29)と;複数のショット領域SAの各々
の露光面と最良結像面とがほぼ一致するように、ショッ
ト領域毎に先の傾斜補正量と傾斜検出光学系からの検出
信号とに基づいてステージの移動を制御する第2の制御
手段(29)を設けることとした。In order to solve such a problem, the present invention holds a substrate (4) in which a plurality of shot areas are two-dimensionally arranged and holds a predetermined reference plane,
That is, it can be arbitrarily tilted with respect to the best imaging plane P1 of the projection optical system 3 and can be two-dimensionally moved within a plane substantially parallel to the best imaging plane (a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system 3). The stage (5 to 7) and a focus detection optical system (which detects a deviation in a direction substantially perpendicular to the substrate (optical axis direction of the projection optical system 3) at at least one measurement point in the shot area with respect to the best imaging plane ( 21-24, 16-19, 25-28) and an inclination detection optical system (10, 11, 15-19, 13) for detecting the inclination state of the shot area with respect to the best image plane, and a plurality of shot areas are provided. Of the plurality of shot areas SA on the substrate (4) in which at least three shot areas are specified shot areas. (SA
1 to SA 9 ), and using the focus detection optical system in a state where the exposure surface of the specific shot area detected using the tilt detection optical system and the best image formation surface of the projection optical system are matched. First control means (20, 29) for obtaining the amount of deviation from the best imaging plane at each of a plurality of predetermined measurement points in the shot area; and specifying based on the amount of deviation at the plurality of measurement points By calculating the tilt amount of the exposure area of the shot area with respect to the best image plane and statistically calculating the calculated tilt quantity of each of the plurality of specific shot areas, each of the plurality of shot areas on the substrate is calculated. A calculation means (29) for calculating the tilt correction amount; and a tilt correction amount and a tilt detection optical system for each shot area so that the exposure surface of each of the plurality of shot areas SA and the best image formation surface substantially coincide with each other. Based on the detected signal from It was the provision of the second control means for controlling the movement of the over-di (29).
【0013】[0013]
【作用】本発明では、傾斜検出光学系で検出した基板上
のショット領域の傾斜状態に所定の補正を行うことで、
ショット領域毎にその露光面と基準平面(投影光学系の
結像面)とを正確に一致させるものである。このため、
傾斜検出光学系を用いて特定ショット領域の露光面と基
準平面とを一致させた状態で、焦点検出光学系を用いて
検出した少なくとも3つの特定ショット領域の各々の露
光面の基準平面に対する傾斜量を統計演算することによ
り、ショット領域毎の傾斜補正量を求めるようにしたも
のである。この本発明の原理につき図1を参照して説明
する。In the present invention, the inclination state of the shot area on the substrate detected by the inclination detection optical system is corrected by a predetermined correction.
The exposure plane and the reference plane (image plane of the projection optical system) are accurately matched for each shot area. For this reason,
Inclination amount of each exposure surface of at least three specific shot areas detected by using the focus detection optical system in a state where the exposure surface of the specific shot area and the reference plane are matched by using the tilt detection optical system. Is calculated statistically to obtain the tilt correction amount for each shot area. The principle of the present invention will be described with reference to FIG.
【0014】図1(a)〜(f)において、平面度の良
好な基板(ウエハ)4B、または処理対象とする基板
(ウエハ)4Cは、上部ステージ5と下部ステージ6と
よりなるレベリングステージに載置され、当該基板上の
ショット領域は投影光学系3の最良結像面P1と一致す
るようにレベリングが行われる。また、レベリングステ
ージは図示省略したXYステージにより面P2に沿って
移動される。尚、面P2はXYステージの走り面(ここ
では干渉計によって規定される直交座標系を含む移動平
面とする)を表しており、ここでは最良結像面P1と平
行でない(すわなち面P2に対して最良結像面P1が傾
いている)ものとする。In FIGS. 1A to 1F, a substrate (wafer) 4B having a good flatness or a substrate (wafer) 4C to be processed is a leveling stage including an upper stage 5 and a lower stage 6. The shot area on the substrate is leveled so that the shot area on the substrate coincides with the best imaging plane P1 of the projection optical system 3. The leveling stage is moved along the plane P2 by an XY stage (not shown). The plane P2 represents the running plane of the XY stage (here, it is a moving plane including the orthogonal coordinate system defined by the interferometer), and is not parallel to the best image plane P1 (that is, the plane P2). The best image forming plane P1 is inclined with respect to.
【0015】まず、図1(a)に示すようにレベリング
ステージに平面度の良好なウエハ4Bを載置し、このウ
エハ4Bの露光面にレベリング光学系の平行な検出光L
2を投影光学系3の光軸に対して斜めに照射して露光面
の傾きを検出する。その後、レベリングステージを駆動
してウエハ4Bの露光面を最良結像面P1に平行に設定
する。ウエハ4Bの露光面の平面度は良好であるため、
レベリング光学系により露光面の傾斜は正確に検出で
き、その露光面は最良結像面P1に対して正確に平行に
設定される。First, as shown in FIG. 1A, a wafer 4B having a good flatness is placed on a leveling stage, and the detection light L parallel to the exposure surface of the wafer 4B is detected by a leveling optical system.
2 is obliquely irradiated to the optical axis of the projection optical system 3 to detect the tilt of the exposure surface. After that, the leveling stage is driven to set the exposure surface of the wafer 4B parallel to the best image formation plane P1. Since the flatness of the exposed surface of the wafer 4B is good,
The inclination of the exposure surface can be accurately detected by the leveling optical system, and the exposure surface is set accurately parallel to the best image formation plane P1.
【0016】次に、図1(b)に示すようにレベリング
ステージを面P2に沿って紙面内左方向に移動させる。
そして、焦点位置検出光学系を用いて投影光学系3の光
軸に対して斜めに検出光L3を照射し、ウエハ4Bの露
光面の計測点(例えば投影光学系3の光軸と交わる点)
にスリットパターン等のプローブパターン像を結像す
る。このプローブパターン像からの反射光を焦点位置検
出光学系で所定の受光面に再結像し、この再結像された
プローブパターン像の位置の変化よりそのウエハ4Bの
露光面の計測点の高さを検出する。実際には、例えばそ
の計測点の高さと面P2の高さとの偏差δ10を求める。Next, as shown in FIG. 1B, the leveling stage is moved leftward in the plane of the drawing along the plane P2.
Then, the focus position detection optical system is used to irradiate the detection light L3 obliquely with respect to the optical axis of the projection optical system 3, and the measurement point on the exposed surface of the wafer 4B (for example, the point intersecting the optical axis of the projection optical system 3).
A probe pattern image such as a slit pattern is formed on. The reflected light from the probe pattern image is re-imaged on a predetermined light receiving surface by the focus position detection optical system, and the height of the measurement point on the exposure surface of the wafer 4B is higher than the position of the re-imaged probe pattern image. To detect Actually, for example, the deviation δ 10 between the height of the measurement point and the height of the surface P2 is calculated.
【0017】その後、図1(c)に示すようにレベリン
グステージを面P2に沿って紙面内右方向に移動させた
状態で、焦点位置検出光学系を用いて今回の計測点の高
さとステージ走り面P2の高さとの偏差δ20を求める。
また、それ以外にもレベリングステージを面P2に沿っ
て移動させることにより、ウエハ4Bの露光面の種々の
計測点(同一直線上にない少なくとも3つの計測点が必
要であり、かつこれらの計測点は全て1つのショット領
域の範囲内に設定される)におけるステージ走り面P2
との偏差δj0を求める。これら複数の偏差δj0により求
められる平均的な面は、最良結像面P1を表すものであ
る。従って、平面度の良好なウエハ4Bの各計測点の高
さを焦点位置検出光学系で計測することにより、面P2
を基準とした最良結像面P1の傾斜が求められる。Thereafter, as shown in FIG. 1C, the leveling stage is moved rightward in the plane of the drawing along the plane P2, and the focus position detection optical system is used to measure the height of the measurement point and the stage running time. A deviation δ 20 from the height of the surface P2 is obtained.
Besides, by moving the leveling stage along the plane P2, various measurement points (at least three measurement points which are not on the same straight line are required on the exposure surface of the wafer 4B, and these measurement points are required). Are all set within the range of one shot area).
The deviation δ j0 between and is obtained . The average surface obtained from the plurality of deviations δ j0 represents the best imaging plane P1. Therefore, by measuring the height of each measurement point of the wafer 4B having good flatness with the focus position detection optical system, the surface P2
The inclination of the best imaging plane P1 with reference to is obtained.
【0018】次に、図1(d)に示すように露光面の凹
凸が大きい処理対象とするウエハ4Cをレベリングステ
ージに載置する。そして、レベリング光学系からの検出
光L2をウエハ4C上の1つのショット領域の露光面に
照射してその傾斜状態を計測し、これにより平均的な面
と判定された面を投影光学系3の最良結像面P1に平行
に設定する。しかしながら、実際には露光面の凹凸やレ
ジストの塗布むら等により、ウエハ4Cの真の平均的な
面P3と最良結像面P1とは平行には設定されておら
ず、しかもウエハ内の位置、すなわちショット領域毎に
その真の平均面P3と結像面P1との傾き量が異なる。Next, as shown in FIG. 1 (d), the wafer 4C to be processed having a large unevenness on the exposure surface is placed on the leveling stage. Then, the detection light L2 from the leveling optical system is applied to the exposure surface of one shot area on the wafer 4C to measure the tilt state thereof, and the surface determined to be an average surface by this is determined by the projection optical system 3. It is set parallel to the best image plane P1. However, the actual average surface P3 of the wafer 4C and the best image forming surface P1 are not set to be parallel to each other due to unevenness of the exposure surface, uneven coating of the resist, and the like. That is, the amount of tilt between the true average plane P3 and the image plane P1 differs for each shot area.
【0019】そこで本発明では、予めウエハ上の複数の
ショット領域のうち、同一直線上にない少なくとも3つ
のショット領域を特定ショット領域として選択してお
き、以下のような手順により選択した複数の特定ショッ
ト領域の各々についてその真の平均的な面P3と結像面
P1との傾斜量の差(オフセット量)を求める。まず、
1つの特定ショット領域に対してレベリング光学系を用
いて傾斜状態を検出し、平均的な面と判定された面を投
影光学系3の最良結像面P1に平行に設定する。この
後、図1(e)に示すようにレベリングステージを面P
2に沿って紙面内左方向に移動させる。そして、焦点位
置検出光学系を用いて投影光学系3の光軸に対して斜め
に検出光L3を照射してウエハ4Cの露光面の計測点に
プローブパターン像を結像する。そして、このプローブ
パターン像からの反射光を焦点位置検出光学系で所定の
受光面に再結像することにより、その計測点の高さと面
P2の高さとの偏差δ11を求める。Therefore, in the present invention, of the plurality of shot areas on the wafer, at least three shot areas that are not on the same straight line are selected in advance as the specific shot areas, and the plurality of selected shot areas are selected by the following procedure. For each shot area, the difference (offset amount) between the true average plane P3 and the image plane P1 is calculated. First,
The tilting state is detected for one specific shot area by using a leveling optical system, and the surface determined to be an average surface is set parallel to the best imaging plane P1 of the projection optical system 3. Then, as shown in FIG. 1E, the leveling stage is moved to the plane P.
Move it to the left in the plane of the drawing along 2. Then, the detection light L3 is radiated obliquely to the optical axis of the projection optical system 3 by using the focus position detection optical system to form a probe pattern image at a measurement point on the exposure surface of the wafer 4C. Then, the reflected light from the probe pattern image is re-imaged on the predetermined light receiving surface by the focus position detection optical system, and the deviation δ 11 between the height of the measurement point and the height of the surface P2 is obtained.
【0020】次に、図1(f)に示すようにレベリング
ステージを面P2に沿って紙面内右方向に移動させた状
態で、焦点位置検出光学系を用いて今回の計測点の高さ
と面P2の高さとの偏差δ21を求める。また、それ以外
にもレベリングステージを面P2に沿って移動させるこ
とにより、ウエハ4Cの露光面の種々の計測点(同一直
線上にない少なくとも3つの計測点が必要であり、共に
1つの特定ショット領域の範囲内に設定される)におけ
るステージ走り面P2との偏差δj1を求め、これら複数
の偏差δj1により特定ショット領域の平均的な面を求め
る。そして、ウエハ4Cの偏差δj1により求めた平均的
な面の傾斜からウエハ4Bの偏差δj0により求めた最良
結像面の傾斜を差し引くことにより、傾斜オフセット量
が算出される。以下、上記動作と全く同様に、残りの全
ての特定ショット領域についてその傾斜オフセット量を
順次算出する。Next, as shown in FIG. 1F, with the leveling stage moved to the right in the plane of the drawing along the plane P2, the focus position detection optical system is used to measure the height and the plane of the measurement point this time. The deviation δ 21 from the height of P2 is calculated. In addition to that, by moving the leveling stage along the surface P2, various measurement points (at least three measurement points not on the same straight line are required on the exposure surface of the wafer 4C, both of which are one specific shot). The deviation δ j1 from the stage running surface P2 in (set within the range of the area) is obtained, and the average surface of the specific shot area is obtained from these plural deviations δ j1 . Then, the tilt offset amount is calculated by subtracting the tilt of the best image plane obtained from the deviation δ j0 of the wafer 4B from the average surface inclination obtained from the deviation δ j1 of the wafer 4C. Thereafter, the tilt offset amounts are sequentially calculated for all the remaining specific shot areas, exactly as in the above operation.
【0021】ここで、上述の如く算出した特定ショット
領域毎の傾斜オフセット量は、例えばX、Y方向の各々
での2つの成分により規定することができる。従って、
これら複数の傾斜オフセット量(X、Y成分)と各特定
ショット領域のウエハ内での位置(ウエハの移動位置を
規定する直交座標系上での座標位置)とを用いて統計演
算を行うことにより、傾斜オフセット量(θx、θy)
とショット領域の位置(x、y)との関数を決定する。
これは、例えば傾斜オフセット量について想定されるモ
デル関数(θx=ax+by+c、及びθy=dx+e
y+f)を予め用意しておき、最小二乗近似によりモデ
ル関数の係数(a〜f)を決定すれば良い。Here, the tilt offset amount for each specific shot area calculated as described above can be defined by, for example, two components in each of the X and Y directions. Therefore,
By performing statistical calculation using these plural tilt offset amounts (X, Y components) and the position of each specific shot area within the wafer (coordinate position on the orthogonal coordinate system that defines the moving position of the wafer). , Tilt offset amount (θx, θy)
And the position (x, y) of the shot area are determined.
This is because, for example, a model function (θx = ax + by + c and θy = dx + e that is assumed for the tilt offset amount is used.
y + f) may be prepared in advance, and the coefficients (a to f) of the model function may be determined by least square approximation.
【0022】以上のように決定したモデル関数を用い
て、ウエハ上のショット領域毎の傾斜オフセット量を算
出する。実際の露光動作においては、ショット領域毎に
そのオフセット量をレベリング光学系で得られたショッ
ト領域の露光面の傾斜量に加算し、この結果に基づいて
レベリングステージを駆動(サーボ制御)する。この結
果、ウエハ上のショット領域毎にその露光面の真の平均
的な面P3が投影光学系3の最良結像面P1と平行に設
定されることになる。Using the model function determined as described above, the tilt offset amount for each shot area on the wafer is calculated. In the actual exposure operation, the offset amount for each shot area is added to the inclination amount of the exposure surface of the shot area obtained by the leveling optical system, and the leveling stage is driven (servo control) based on this result. As a result, for each shot area on the wafer, the true average surface P3 of the exposure surfaces is set parallel to the best image formation surface P1 of the projection optical system 3.
【0023】本発明では、基板上の少なくとも3つのシ
ョット領域に対してのみ、焦点検出光学系を用いてその
傾斜オフセット量を検出すれば良いので、装置のスルー
プットを低下させることなく、しかも基板上の全てのシ
ョット領域に対して高精度のレベリングが可能となる。
また、同一ロット内に収納された複数枚のウエハについ
ては、例えば先頭(1枚目)のウエハに対してのみ、上
記の如き統計演算によるショット領域毎の傾斜オフセッ
ト量の算出を行い、2枚目以降のウエハについては1枚
目のウエハでの結果をそのまま用いるようにしても良
い。In the present invention, the focus offset optical system may be used to detect the tilt offset amount only for at least three shot areas on the substrate. It is possible to perform high-precision leveling for all shot areas of.
Regarding a plurality of wafers stored in the same lot, for example, only for the first (first) wafer, the tilt offset amount for each shot area is calculated by the statistical calculation as described above, and two wafers are stored. For the subsequent wafers, the result of the first wafer may be used as it is.
【0024】[0024]
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図2〜図6を
参照して説明する。本実施例は投影露光装置に本発明を
適用したものであり、図2において図7に対応する部分
には同一符号を付してその詳細説明を省略する。図2は
本実施例の投影露光装置の要部を示しており、図2にお
いてレチクル1のパターンの像が露光光L1の下で投影
光学系3を介して感光基板としてのウエハ4上の所定の
ショット領域に転写される。ウエハ4は、上部ステージ
5及び下部ステージ6よりなるレベリングステージに載
置され、レベリングステージはウエハステージ7に載置
されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In this embodiment, the present invention is applied to a projection exposure apparatus. In FIG. 2, parts corresponding to those in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 2 shows a main part of the projection exposure apparatus of the present embodiment. In FIG. 2, the image of the pattern of the reticle 1 is exposed under the exposure light L1 via the projection optical system 3 on the wafer 4 as a photosensitive substrate. Is transferred to the shot area. The wafer 4 is mounted on a leveling stage including an upper stage 5 and a lower stage 6, and the leveling stage is mounted on a wafer stage 7.
【0025】また、レベリング光学系用の光源10から
の検出光L2は、コンデンサーレンズ11により開口板
15に形成されたピンホール上に集光される。このピン
ホールからの検出光L2は、ダイクロイックミラー16
を透過した後に第2投影対物レンズ17により平行光束
に変換され、この平行光束がウエハ4上の1つのショッ
ト領域のほぼ全面に照射される。さらに、ウエハ4から
の反射光束が第1集光対物レンズ18を経てダイクロイ
ックミラー19を透過した後、光電センサ13の受光面
に集束される。光電センサ13としては受光面上の光量
分布の中心の2次元座標が検出できるもの、例えば4分
割された受光素子が使用される。この光電センサ13か
らの傾斜情報が信号処理回路20に供給される。Further, the detection light L2 from the light source 10 for the leveling optical system is condensed by the condenser lens 11 on the pinhole formed in the aperture plate 15. The detection light L2 from this pinhole is the dichroic mirror 16
After passing through the second projection objective lens 17, it is converted into a parallel light flux, and this parallel light flux is irradiated to almost the entire one shot area on the wafer 4. Further, the reflected light beam from the wafer 4 passes through the first condensing objective lens 18, passes through the dichroic mirror 19, and is then focused on the light receiving surface of the photoelectric sensor 13. As the photoelectric sensor 13, a sensor that can detect the two-dimensional coordinates of the center of the light amount distribution on the light receiving surface, for example, a light receiving element divided into four is used. The tilt information from the photoelectric sensor 13 is supplied to the signal processing circuit 20.
【0026】一方、焦点検出光学系用の光源21からの
検出光L3は、コンデンサーレンズ22によりスリット
板23のスリット状の開口パターン(スリットパター
ン)に照射される。そのスリットパターンからの検出光
L3は、第1投影対物レンズ24を経てダイクロイック
ミラー16で反射された後、第2投影対物レンズ17に
よりウエハ4上の所定の計測点(投影光学系3のイメー
ジフィールド内であり、例えば光軸位置)に、投影光学
系3の光軸AXに対して斜めに照射され、この計測点に
スリット板23のスリットパターンの像が結像される。
また、このスリットパターンの像からの反射光は、第1
集光対物レンズ18を経てダイクロイックミラー19で
反射された後、第2集光対物レンズ25及び振動ミラー
26を介して受光スリット板27上に集光され、この受
光スリット板27上にそのスリットパターンの像が再結
像される。On the other hand, the detection light L3 from the light source 21 for the focus detection optical system is applied to the slit-shaped opening pattern (slit pattern) of the slit plate 23 by the condenser lens 22. The detection light L3 from the slit pattern is reflected by the dichroic mirror 16 after passing through the first projection objective lens 24, and then is reflected by the second projection objective lens 17 at a predetermined measurement point on the wafer 4 (image field of the projection optical system 3). The image of the slit pattern of the slit plate 23 is formed at this measurement point at an oblique position with respect to the optical axis AX of the projection optical system 3.
In addition, the reflected light from the image of this slit pattern is
After passing through the condenser objective lens 18 and reflected by the dichroic mirror 19, it is condensed on the light receiving slit plate 27 via the second condenser objective lens 25 and the vibrating mirror 26, and the slit pattern is formed on the light receiving slit plate 27. Is re-imaged.
【0027】受光スリット板27の背面には受光素子2
8が配置され、この受光素子28からの検出信号が信号
処理回路20に供給される。この状態でウエハ4が投影
光学系3の光軸AXに沿った方向に移動すると、ウエハ
4上でのスリットパターン像の位置は紙面内左方向、又
は右方向にずれるため、受光スリット板27上でのスリ
ットパターン像の位置も受光スリット板27に平行な方
向(紙面内上下方向)にずれる。また、振動ミラー26
によりスリットパターン像はその移動方向に所定の振幅
で一定周期で振動している。これは光電顕微鏡の検出原
理を適用したものであり、信号処理回路20において受
光素子28の検出信号を振動ミラー26の駆動信号で同
期検波することにより、ウエハ4(ショット領域内の計
測点)が投影光学系3の結像面の高さに合致したときに
零クロスとなる、いわゆるSカーブ状の位置検出信号が
得られる。この位置検出信号によりウエハ4の計測点の
投影光学系3の最良結像面からの高さの偏差量δを求め
ることができる。The light receiving element 2 is provided on the back surface of the light receiving slit plate 27.
8 is arranged, and the detection signal from the light receiving element 28 is supplied to the signal processing circuit 20. If the wafer 4 moves in the direction along the optical axis AX of the projection optical system 3 in this state, the position of the slit pattern image on the wafer 4 shifts to the left or right in the plane of the drawing, and therefore on the light receiving slit plate 27. The position of the slit pattern image is also shifted in the direction parallel to the light receiving slit plate 27 (vertical direction in the plane of the drawing). In addition, the vibrating mirror 26
Due to this, the slit pattern image vibrates at a constant amplitude in the moving direction with a predetermined amplitude. This applies the detection principle of the photoelectric microscope, and the signal processing circuit 20 synchronously detects the detection signal of the light receiving element 28 with the drive signal of the vibrating mirror 26, so that the wafer 4 (measurement point in the shot area) is detected. When the height of the image plane of the projection optical system 3 is matched, a so-called S-curve position detection signal that becomes a zero cross is obtained. From this position detection signal, the deviation amount δ of the height of the measurement point of the wafer 4 from the best image plane of the projection optical system 3 can be obtained.
【0028】また、主制御装置29には信号処理回路2
0からレベリング光学系により検出したウエハ4の露光
面の傾斜状態の情報、及び焦点検出光学系により検出し
たウエハ4の所定の計測点の最良結像面からの偏差量δ
の情報が供給される。これに応じて主制御装置29は、
駆動手段9を介してウエハステージ7の動作を制御する
ことによりウエハ4の位置決め(焦点合わせ)を行うと
共に、レベリングステージ5、6をサーボ制御してウエ
ハ4上のショット領域の露光面の傾斜状態を投影光学系
3の最良結像面に平行に設定する。Further, the main controller 29 includes a signal processing circuit 2
Information on the tilt state of the exposure surface of the wafer 4 detected by the leveling optical system from 0, and the deviation amount δ of the predetermined measurement point of the wafer 4 detected by the focus detection optical system from the best imaging plane.
Information is supplied. In response to this, the main controller 29
The wafer 4 is positioned (focused) by controlling the operation of the wafer stage 7 via the driving means 9, and the leveling stages 5 and 6 are servo-controlled to tilt the exposure surface of the shot area on the wafer 4. Is set parallel to the best image plane of the projection optical system 3.
【0029】次に、本実施例のレベリング動作及び露光
動作の手順につき説明する。まず、処理対象とするウエ
ハのレベリング動作及び露光動作につき説明する。この
場合、予め投影光学系3の像面傾斜を求めておくと共
に、投影光学系3の最良結像面とレベリングステージの
走り面(移動平面)との平行度を調べるために、図3に
示す予備工程が必要である。Next, the procedure of the leveling operation and the exposure operation of this embodiment will be described. First, the leveling operation and the exposure operation of the wafer to be processed will be described. In this case, in order to obtain the image plane tilt of the projection optical system 3 in advance and to check the parallelism between the best image plane of the projection optical system 3 and the running surface (moving plane) of the leveling stage, FIG. 3 is shown. Preliminary steps are required.
【0030】図3の予備工程において、まず初期工程と
して、予め定められた複数の位置の各々に所定形状のパ
ターン(例えばくさび状パターン)が形成されたテスト
レチクルをレチクルホルダー2に載置し、さらにレベリ
ングステージに平面度が良好で、かつレジストが塗布さ
れたテストプリント用のウエハを載置した状態で、ウエ
ハステージ7の中のZステージを降下させてそのウエハ
の露光面を投影光学系3の最良結像面よりも大きく下方
に配置する。In the preliminary step of FIG. 3, first, as an initial step, a test reticle having a predetermined pattern (for example, a wedge pattern) formed at each of a plurality of predetermined positions is placed on the reticle holder 2. Further, with the flatness and the resist coated wafer for test printing placed on the leveling stage, the Z stage in the wafer stage 7 is lowered to expose the exposed surface of the wafer to the projection optical system 3 It is arranged below the best image forming plane of.
【0031】次に、ステップ101で1回目の露光を行
った後、ステップ102でZステージのZ座標が上限Z
end に達したか否かを調べる。上限に達していないとき
にはステップ103に移行して、Zステージを投影光学
系3の方向にΔZだけ移動させると共に、ウエハステー
ジ7中のXYステージを駆動してそのウエハ上の次のシ
ョット領域を露光位置(投影光学系3によるレチクルパ
ターンの投影位置)まで移動させた後に、ステップ10
1に戻って2回目の露光を行う。また、Z座標の設定に
際しては焦点検出光学系を動作させておくので、Zステ
ージをΔZずつ上昇させるとは、正確には投影光学系3
とウエハの露光面との間隔をΔZずつ短縮することを意
味する。Next, after the first exposure is performed in step 101, the Z coordinate of the Z stage is set to the upper limit Z in step 102.
Check whether the end has been reached. When the upper limit is not reached, the process proceeds to step 103, the Z stage is moved in the direction of the projection optical system 3 by ΔZ, and the XY stage in the wafer stage 7 is driven to expose the next shot area on the wafer. After moving to the position (projection position of the reticle pattern by the projection optical system 3), step 10
Return to 1 and perform the second exposure. Since the focus detection optical system is operated when setting the Z coordinate, raising the Z stage by ΔZ means that the projection optical system 3 is accurate.
Means that the distance between the wafer and the exposed surface of the wafer is reduced by ΔZ.
【0032】そして、ZステージのZ座標が上限に達す
るまでステップ101〜103を繰り返した後に、ステ
ップ104に移行してウエハの現像を行う。次に、ウエ
ハ上のショット領域毎に形成された複数のレジスト像を
目視観察、または露光装置のアライメントセンサーを用
いて検出し、複数のレチクルのパターンの各々について
最良な結像状態のレジスト像を有するショット領域、す
なわちZ座標をベストフォーカス位置として求める。こ
の結果、投影光学系3のイメージフィールド内の複数点
の各々でのベストフォーカス位置(さらには焦点深度)
が検出されることになる。次のステップ105では、複
数のベストフォーカス位置(Z座標値)によって規定さ
れる面、すなわち投影光学系3の最良結像面を求める。
このとき、像面傾斜が存在する場合には、上述の如く求
められた面は投影光学系3の光軸AXに垂直な面に対し
て傾斜していることにより、像面傾斜が検出される。こ
こで、最良結像面を決定する際に最小二乗法等を用いて
も良く、投影光学系3に像面湾曲等があるとき、その結
像面を近似平面として求めることができる。尚、上記の
如き計測方法の詳細については、例えば特開平1−18
7817号公報、特開平2−30112号公報に開示さ
れている。Then, after repeating steps 101 to 103 until the Z coordinate of the Z stage reaches the upper limit, the process proceeds to step 104 to develop the wafer. Next, a plurality of resist images formed for each shot area on the wafer are visually observed or detected by using an alignment sensor of the exposure apparatus, and a resist image in the best image formation state is formed for each of the plurality of reticle patterns. The shot area that the user has, that is, the Z coordinate is determined as the best focus position. As a result, the best focus position (and the depth of focus) at each of a plurality of points in the image field of the projection optical system 3
Will be detected. In the next step 105, a plane defined by a plurality of best focus positions (Z coordinate values), that is, the best image plane of the projection optical system 3 is obtained.
At this time, when the image plane tilt exists, the plane obtained as described above is tilted with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system 3, so that the image plane tilt is detected. . Here, the least squares method or the like may be used when determining the best image plane, and when the projection optical system 3 has a field curvature or the like, the image plane can be obtained as an approximate plane. For details of the above measuring method, see Japanese Patent Laid-Open No. 1-18
No. 7817 and Japanese Patent Laid-Open No. 2-30112.
【0033】以上はテストプリントにより投影光学系3
の結像面を求める例であるが、例えばウエハステージ7
上に発光性の基準マークを設け、この基準マークの像を
投影光学系3を介してレチクルの下面(パターン面)に
結像すると共に、パターン面からの光を投影光学系及び
基準マークを介して光電検出する系(特願平3−313
43号等)でも結像面を求めることができる。この場合
には、基準マークを投影光学系の光軸方向(Z方向)に
移動したときの光電信号の変化に基づいて投影光学系の
イメージフィールド内の1点でのベストフォーカス位置
を求め、上記計測をイメージフィールド内の複数点で行
うことによって、投影光学系3の結像面、さらには像面
傾斜(像面湾曲)を求めることができる。The above is the projection optical system 3 by test printing.
In this example, the image plane of the wafer stage 7 is obtained.
A luminescent reference mark is provided on the upper surface, an image of the reference mark is formed on the lower surface (pattern surface) of the reticle via the projection optical system 3, and light from the pattern surface is passed through the projection optical system and the reference mark. System for photoelectric detection (Japanese Patent Application No. 3-313
No. 43, etc.) can also be used to obtain the image plane. In this case, the best focus position at one point in the image field of the projection optical system is obtained based on the change of the photoelectric signal when the reference mark is moved in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system, By performing the measurement at a plurality of points in the image field, the image forming plane of the projection optical system 3 and further the image plane inclination (field curvature) can be obtained.
【0034】次に、ステップ106において、ウエハの
露光面と結像面とが正確に合致するように、レベリング
ステージの傾斜量のオフセット量を算出し、主制御装置
29の内部の記憶部に設定されているレベリング機構用
の目標傾斜量にそのオフセット量を加算する。そして、
このオフセット量が加算された目標傾斜量に従って、主
制御装置29がレベリングステージ5、6の傾斜状態を
制御することにより、レベリングステージ上のウエハの
露光面は投影光学系3の最良結像面に平行に設定される
(ステップ107)。Next, at step 106, the offset amount of the tilting amount of the leveling stage is calculated so that the exposure surface of the wafer and the image forming surface are accurately aligned with each other, and the offset amount is set in the internal storage unit of the main controller 29. The offset amount is added to the existing target tilt amount for the leveling mechanism. And
The main controller 29 controls the tilting states of the leveling stages 5 and 6 according to the target tilt amount to which the offset amount is added, so that the exposure surface of the wafer on the leveling stage becomes the best image forming surface of the projection optical system 3. They are set in parallel (step 107).
【0035】その後、ステップ108で平面度が極めて
良好なスーパーフラットウエハをレベリングステージに
載置して、ステップ109でレベリング機構を動作させ
てから、ステップ110で焦点検出光学系を用いてその
スーパーフラットウエハの表面の位置を計測する。具体
的には、レベリング機構を動作させた状態、すなわち投
影光学系3の最良結像面とスーパーフラットウエハの表
面とを一致させた状態で、ウエハステージ7のXYステ
ージを所定量ずつ移動しながら、投影光学系3の光軸A
Xに垂直な基準面(例えばステージ走り面)に対するウ
エハ上の所定領域(ショット領域に相当)内の複数の計
測点(後述する特定ショット領域内の複数の計測点と同
一位置、及び数であることが望ましい)の各々の偏差量
を求め、これら偏差量からの平均的な面を求める。この
平均的な面は、例えば統計的な演算処理(最小二乗法
等)、探索法等によって算出される。現在(ステージ5
上)のウエハはスーパーフラットウエハであるため、こ
こで求めた面はレベリングの合わせ面(最良結像面)を
表す。このレベリングの合わせ面のステージ走り面から
の傾斜量が基準傾斜量として主制御装置29の記憶部に
記憶される。これで予備工程が終了する。After that, in step 108, a super flat wafer having extremely good flatness is placed on the leveling stage, the leveling mechanism is operated in step 109, and then in step 110, the super flat wafer is detected using the focus detection optical system. Measure the position of the surface of the wafer. Specifically, while the leveling mechanism is operating, that is, the best image plane of the projection optical system 3 and the surface of the super flat wafer are aligned, the XY stage of the wafer stage 7 is moved by a predetermined amount. , The optical axis A of the projection optical system 3
A plurality of measurement points in a predetermined area (corresponding to a shot area) on the wafer with respect to a reference plane perpendicular to X (for example, a stage running surface) (same positions and numbers as a plurality of measurement points in a specific shot area described later). It is preferable that each deviation amount) is obtained, and an average surface from these deviation amounts is obtained. This average surface is calculated by, for example, statistical calculation processing (least squares method or the like), search method, or the like. Present (Stage 5
Since the upper wafer is a super flat wafer, the surface obtained here represents the leveling matching surface (best imaging surface). The tilt amount of the leveling mating surface from the stage running surface is stored in the storage unit of the main controller 29 as a reference tilt amount. This completes the preliminary process.
【0036】次に、図4のステップ111において、レ
ベリングステージに処理対象となるウエハ4を載置し、
ステップ112でレベリング異常の出るプロセスか否か
を判定する。レベリング異常の出るプロセスとは、レベ
リング光学系で検出したウエハ4の平均的な面がそのウ
エハ4の実際の平均的な面に対して傾斜しているプロセ
ス(例えば図8中のウエハ4Aが形成されるようなプロ
セス)を指し、このようなプロセスの存在は経験的に分
かっている。レベリング異常が出ないプロセスの場合に
は、ステップ113に移行してレベリング機構を動作さ
せた状態で、ステップ114においてショット領域毎に
レベリングを行いながらパターン露光を実行する。Next, in step 111 of FIG. 4, the wafer 4 to be processed is placed on the leveling stage,
In step 112, it is determined whether or not the process is a leveling abnormality. The process in which the leveling abnormality appears is a process in which the average surface of the wafer 4 detected by the leveling optical system is inclined with respect to the actual average surface of the wafer 4 (for example, the wafer 4A in FIG. 8 is formed. Process), and the existence of such a process is empirically known. In the case of the process in which the leveling abnormality does not occur, the pattern exposure is executed while performing the leveling for each shot area in step 114 while the leveling mechanism is operated in step 113.
【0037】一方、レベリング異常の出るプロセスでは
ステップ120へ進み、特定ショット領域の選択と特定
ショット領域内での焦点検出光学系による計測点(位
置、及び数)の指定とを行う。ここでは、ウエハ4上の
複数のショット領域のうち、少なくとも3つのショット
領域を特定ショット領域として選択するが、ウエハ4上
での特定ショット領域の配置(位置、数)はウエハ内で
の露光面と結像面との傾斜量(傾斜オフセット量)の変
化を知ることができるように決定すれば良い。本実施例
では、図10に示すような9つのショット領域SA1 〜
SA9 を選ぶものとする。但し、特定ショット領域を選
択する際には、全ての特定ショット領域が同一直線上に
並ばないように選択する必要がある。また、特定ショッ
ト領域内での計測点の数は少なくとも3点あれば良く、
ここでも計測点が3点の場合には各計測点が同一直線上
に並ばないように指定する必要がある。さらに特定ショ
ット領域内での計測点の位置は、露光面の平均的な面を
良く示すような位置、例えば特定ショット領域の4隅を
指定すれば良い。このとき、予めショット領域内の段差
構造(凹凸)に関する情報を主制御装置29に入力して
おく、またはオペレータが当該情報を入力装置(キーボ
ード等)を介して主制御装置29に入力するようにし、
この段差構造に応じて複数の計測点の各位置を設定する
と良い。On the other hand, in the process in which the leveling abnormality occurs, the process proceeds to step 120, where a specific shot area is selected and a measurement point (position and number) by the focus detection optical system in the specific shot area is specified. Here, at least three shot areas are selected as the specific shot areas from the plurality of shot areas on the wafer 4, but the arrangement (position, number) of the specific shot areas on the wafer 4 is the exposure surface within the wafer. It may be determined so that the change in the tilt amount (tilt offset amount) between the image forming surface and the image forming surface can be known. In this embodiment, nine shot areas SA 1 to SA 1 as shown in FIG.
The SA 9 shall be selected. However, when selecting the specific shot areas, it is necessary to select all the specific shot areas so that they are not aligned on the same straight line. Further, the number of measurement points in the specific shot area may be at least three,
Also here, when there are three measurement points, it is necessary to specify so that the measurement points do not line up on the same straight line. Further, the positions of the measurement points in the specific shot area may be designated at positions that show an average surface of the exposure surface well, for example, four corners of the specific shot area. At this time, information about the step structure (concavo-convex) in the shot area is input to the main control device 29 in advance, or the operator inputs the information to the main control device 29 via an input device (keyboard or the like). ,
It is advisable to set each position of a plurality of measurement points according to this step structure.
【0038】次にステップ121へ進み、ウエハ毎に処
理を行うか、ロット先頭のウエハでの計測結果を2枚目
以降のウエハでも使って処理するかを選択する。ロット
先頭のウエハだけで計測を行う場合にはステップ129
へ進み、ウエハ毎に処理する場合はステップ122へ進
む。ステップ122では、9つの特定ショット領域のう
ちの1つ、例えば特定ショット領域SA1(図10)を露
光位置まで移動する。次のステップ123においてレベ
リング機構を動作させる、すなわちレベリング光学系を
用いてショット領域SA1 の露光面の傾斜状態を検出
し、この露光面と投影光学系3の結像面とが一致するよ
うにレベリングステージをサーボ制御する。Next, the process proceeds to step 121, and it is selected whether the processing is performed for each wafer or the measurement result of the wafer at the top of the lot is also used for the second and subsequent wafers. Step 129 if measurement is performed only on the wafer at the top of the lot
If the process is performed for each wafer, the process proceeds to step 122. In step 122, one of the nine specific shot areas, for example, the specific shot area SA 1 (FIG. 10) is moved to the exposure position. In the next step 123, the leveling mechanism is operated, that is, the tilting state of the exposure surface of the shot area SA 1 is detected by using the leveling optical system, and the exposure surface and the image plane of the projection optical system 3 are made to coincide with each other. Servo control the leveling stage.
【0039】しかる後、ステップ124において主制御
装置29は、XYステージを移動させるながら焦点検出
光学系を用いてその特定ショット領域内の複数の指定位
置の各々でのステージ走り面からの偏差量を計測する。
さらに主制御装置29は、これら複数の偏差量に基づい
てその特定ショット領域の平均的な面を算出した後、投
影光学系3の最良結像面に対する特定ショット領域の傾
斜量を求め、この傾斜量に関する情報を特定ショット領
域の位置情報(座標値)と共に、主制御装置29の内部
の記憶部に記憶する(ステップ125)。ステップ12
6では、全ての特定ショット領域について上記計測が終
了したか否かを判断する。ここでは、特定ショット領域
SA1 の計測が終了しただけなので、ステップ122に
戻り、上記と全く同様の動作で次の特定ショット領域S
A2 の平均的な面を算出する。以下、ステップ122〜
126を繰り返し実行し、全ての特定ショット領域での
計測が終了した時点で、次のステップ127へ進む。こ
こで、特定ショット領域毎に算出される平均的な面(傾
斜量)はX、Y方向の各成分に分解することができ、上
記傾斜量をX方向の傾斜量(X成分)とY方向の傾斜量
(Y成分)とに分解して記憶しておくようにしても良
い。Thereafter, in step 124, main controller 29 uses the focus detection optical system while moving the XY stage to determine the amount of deviation from the stage running surface at each of a plurality of designated positions within the specific shot area. measure.
Further, main controller 29 calculates the average surface of the specific shot area on the basis of the plurality of deviation amounts, and then obtains the inclination amount of the specific shot area with respect to the best image forming surface of projection optical system 3, and this inclination is calculated. Information about the amount is stored in a storage unit inside the main controller 29 together with the position information (coordinate value) of the specific shot area (step 125). Step 12
At 6, it is determined whether or not the above measurement has been completed for all the specific shot areas. Here, since the measurement of the specific shot area SA 1 is just completed, the process returns to step 122, and the operation of the next specific shot area S is performed by the same operation as above.
Calculate the average face of A 2 . Hereinafter, step 122-
When 126 is repeatedly executed and the measurement in all the specific shot areas is completed, the process proceeds to the next step 127. Here, the average surface (inclination amount) calculated for each specific shot area can be decomposed into components in the X and Y directions, and the inclination amount can be obtained by adjusting the inclination amount in the X direction (X component) and the Y direction. It may be stored by being decomposed into the inclination amount (Y component).
【0040】次のステップ127では、以上の工程によ
り求めた特定ショット領域毎のX、Y方向の位置(座標
値)、及び傾斜量を用いて、統計的演算処理により線形
成分を抽出して補間を行うことにより、ウエハ4上の全
てのショット領域の各々についてその傾斜量を算出す
る。具体的には、9つの特定ショット領域のX、Y方向
の座標値と傾斜量のX、Y成分とを用いて、予め用意さ
れたモデル関数の係数を最小二乗法により決定する。こ
こで、モデル関数の一例としては、ウエハ4上の任意の
ショット領域での傾斜量のX成分をθx、Y成分をθy
とすると、以下の数式1(行列式)が考えられる。In the next step 127, a linear component is extracted and interpolated by a statistical calculation process using the X- and Y-direction positions (coordinate values) and inclination amounts for each specific shot area obtained by the above process. By performing the above, the tilt amount is calculated for each of all the shot areas on the wafer 4. Specifically, the coefficient of the model function prepared in advance is determined by the least squares method using the coordinate values in the X and Y directions of the nine specific shot areas and the X and Y components of the tilt amount. Here, as an example of the model function, the X component of the tilt amount in an arbitrary shot area on the wafer 4 is θx, and the Y component thereof is θy.
Then, the following Equation 1 (determinant) can be considered.
【0041】[0041]
【数1】 [Equation 1]
【0042】すなわち、特定ショット領域の座標値
(x、y)と傾斜量のX、Y成分(θx、θy)とを上
式に代入し、最小二乗法を用いてパラメータa〜fを決
定すれば良い。主制御装置29は6つのパラメータa〜
fを決定した後、数式1を用いてウエハ4上の全てのシ
ョット領域の傾斜量を算出する。ここで、数式1から求
まるショット領域毎の傾斜量(θx、θy)は、正確に
はレベリング光学系の検出信号に応じてレベリングステ
ージを駆動したときの最良結像面に対するショット領域
の露光面(平均的な面)のずれ量(傾斜量の差)を表し
ている。従って、主制御装置29はショット領域毎の傾
斜量(θx、θy)を傾斜オフセット量(レベリング補
正量)としてその内部に記憶された基準傾斜量に加算
し、ショット領域毎にその目標傾斜量を設定する。That is, the coordinate values (x, y) of the specific shot area and the X and Y components (θx, θy) of the tilt amount are substituted into the above equation, and the parameters a to f are determined using the least square method. Good. The main controller 29 has six parameters a-
After f is determined, the tilt amounts of all the shot areas on the wafer 4 are calculated using Equation 1. Here, the tilt amount (θx, θy) for each shot area, which is obtained from Equation 1, is precisely the exposure surface of the shot area with respect to the best image plane when the leveling stage is driven according to the detection signal of the leveling optical system ( It represents the amount of deviation (difference in inclination) of the average surface). Therefore, main controller 29 adds the tilt amount (θx, θy) for each shot area to the reference tilt amount stored therein as a tilt offset amount (leveling correction amount), and sets the target tilt amount for each shot area. Set.
【0043】しかる後、主制御装置29はショット領域
毎にその目標傾斜量に従ってレベリングステージ5、6
の傾斜状態を制御することで、ウエハ4上のショット領
域毎その露光面が投影光学系3の結像面に平行に設定す
る(ステップ128)。この結果、ステップ114では
レチクル1のパターンの像がウエハ4上の凹凸を有する
ショット領域の露光面に対しても鮮明に転写されること
になる。尚、以上の説明では目標傾斜量に従ってレベリ
ングステージ5、6の傾斜を制御することとしたが、ス
テップ127ではショット領域毎のレベリング補正量
(θx、θy)の算出、及びその記憶のみを行い、実際
の露光動作ではレベリング光学系の検出信号が補正量
(θx、θy)だけオフセットを持つようにレベリング
ステージの傾斜を制御するようにしても良い。Thereafter, the main controller 29 sets the leveling stages 5 and 6 for each shot area according to the target inclination amount.
By controlling the tilted state of (3), the exposure surface of each shot area on the wafer 4 is set parallel to the image plane of the projection optical system 3 (step 128). As a result, in step 114, the image of the pattern of the reticle 1 is clearly transferred onto the exposed surface of the shot area having the unevenness on the wafer 4. In the above description, the tilting of the leveling stages 5 and 6 is controlled according to the target tilt amount. However, in step 127, only the leveling correction amount (θx, θy) for each shot area is calculated and stored, In the actual exposure operation, the tilting of the leveling stage may be controlled so that the detection signal of the leveling optical system has an offset by the correction amount (θx, θy).
【0044】ところで、特定ショット領域毎の傾斜量を
用いて統計処理を行うかわりにレベリング光学系の検出
信号を用いる方法もあり、その例を図5を参照して説明
する。ステップ111よりステップ121までは前記実
施例と同様である。ステップ122’にて1つの特定シ
ョット領域を露光位置まで移動した後、ステップ12
3’にて焦点検出光学系を用いて、特定ショット領域内
の複数の計測点の各々についてウエハステージ7の走り
面からの偏差量を求める。これらの偏差量からステップ
124’にて特定ショット領域の傾斜量を算出する。There is also a method of using the detection signal of the leveling optical system instead of performing the statistical processing by using the inclination amount for each specific shot area, and an example thereof will be described with reference to FIG. Steps 111 to 121 are the same as in the above embodiment. After moving one specific shot area to the exposure position in step 122 ′, step 12
At 3 ′, the focus detection optical system is used to obtain the deviation amount from the running surface of the wafer stage 7 for each of the plurality of measurement points in the specific shot area. In step 124 ', the tilt amount of the specific shot area is calculated from these deviation amounts.
【0045】次のステップ125’では、上記の如く算
出した傾斜量に基づいてレベリングステージを駆動し、
ショット領域の露光面と投影光学系の結像面とを一致さ
せる。しかる後、この状態のもとでのレベリング光学系
の検出信号を読み込み、記憶する(ステップ12
6’)。さらにステップ127’において、全ての特定
ショット領域での上記の如き検出信号の読み込みが終了
したか否かを判断し、終了している場合はステップ12
8’に進む。At the next step 125 ', the leveling stage is driven based on the tilt amount calculated as described above,
The exposure surface of the shot area and the image formation surface of the projection optical system are matched. Then, the detection signal of the leveling optical system under this condition is read and stored (step 12).
6 '). Further, in step 127 ′, it is judged whether or not the reading of the detection signal as described above in all the specific shot areas is completed, and if it is completed, step 12 is executed.
Go to 8 '.
【0046】次のステップ128’では、前記実施例に
おいて傾斜量を用いて行った統計処理と同様の処理を、
レベリング光学系の出力、例えばピッチング、ローリン
グのそれぞれの方向の出力電圧に対して行う。これによ
り、ウエハ4上のショット領域毎に目標とするレベリン
グ光学系の出力が設定される。そして、実際の露光動作
において主制御装置29は、露光対象のショット領域に
対して設定されたレベリング光学系の目標出力値に従っ
てレベリングステージ5、6の傾斜をサーボ制御する
(ステップ129’)。この結果、ショット領域毎にそ
の露光面と投影光学系3の結像面とを平行に設定するこ
とができる。In the next step 128 ', the same processing as the statistical processing performed using the inclination amount in the above-mentioned embodiment is performed.
This is performed with respect to the output of the leveling optical system, for example, the output voltage in each direction of pitching and rolling. As a result, the target output of the leveling optical system is set for each shot area on the wafer 4. Then, in the actual exposure operation, main controller 29 servo-controls the inclination of leveling stages 5 and 6 according to the target output value of the leveling optical system set for the shot area to be exposed (step 129 ′). As a result, the exposure surface and the image plane of the projection optical system 3 can be set in parallel for each shot area.
【0047】ここで、上述のレベリング補正量の算出
を、レベリング異常が出ると推定されるプロセスで処理
される同一ロット内の全てのウエハに対して行うのはス
ループットの低下を招く。そこで、以下の図6を参照し
て、レベリング機構の補正量の計測の回数を減らす方法
の一例を説明する。図4中のステップ121においてウ
エハ毎にそのレベリング補正量の算出を行わない場合に
は、動作は図6のステップ129に移行し、ロットの先
頭のウエハを用いてレベリング機構の補正量の算出を行
うか否かを判断する。先頭のウエハを用いて補正量の算
出を行う場合にはステップ130からステップ131に
移行し、ステップ131において図5のステップ122
〜128と同じ工程を実施して、レベリング機構への目
標傾斜量の補正値を求める。その後、ステップ132で
その先頭のウエハに対する露光を行う。Here, if the above-described calculation of the leveling correction amount is performed for all the wafers in the same lot processed in the process in which the leveling abnormality is estimated to occur, the throughput is lowered. Therefore, an example of a method of reducing the number of times of measuring the correction amount of the leveling mechanism will be described with reference to FIG. 6 below. If the leveling correction amount is not calculated for each wafer in step 121 in FIG. 4, the operation proceeds to step 129 in FIG. 6 and the correction amount of the leveling mechanism is calculated using the first wafer in the lot. Determine whether to do or not. When the correction amount is calculated using the first wafer, the process proceeds from step 130 to step 131, and at step 131, step 122 of FIG.
The same process as in .about.128 is performed to obtain the correction value of the target tilt amount for the leveling mechanism. Then, in step 132, the leading wafer is exposed.
【0048】そして、2枚目以降のウエハについてはス
テップ130からステップ132に移行し、先頭のウエ
ハで求めた補正量に基づき、ショット領域毎にレベリン
グ機構の補正を行った状態で露光を行う。一方、ステッ
プ129で先頭のウエハについて補正を行わない場合に
は、直接ステップ132に移行してレベリング機構の補
正量を算出することなくウエハに対する露光動作を開始
する。尚、例えば先頭から所定枚数のウエハの各々につ
いては上記補正量を算出してショット領域毎にその補正
を行いながら露光を行い、それ以降のウエハについては
ショット領域毎に、それまでの複数の補正量の平均値
(又は複数の補正量の少なくとも1つ)に基づいてレベ
リング機構の補正を行うようにしてもよい。For the second and subsequent wafers, the process proceeds from step 130 to step 132, and exposure is performed with the leveling mechanism corrected for each shot area based on the correction amount obtained for the first wafer. On the other hand, if the correction is not performed for the leading wafer in step 129, the process directly proceeds to step 132 and the exposure operation for the wafer is started without calculating the correction amount of the leveling mechanism. For example, for each of a predetermined number of wafers from the beginning, exposure is performed while calculating the above correction amount and performing the correction for each shot area, and for subsequent wafers, a plurality of corrections are performed for each shot area. The leveling mechanism may be corrected based on the average value of the amounts (or at least one of the plurality of correction amounts).
【0049】また、ウェハ上の複数の特定ショット領域
のうち、前述したステップ124で複数の指定位置の各
々におけるステージ走り面からの偏差量を計測できない
特定ショット領域については、その平均的な面を正確に
算出できないので、当然ながら前述のステップ127
(統計演算処理)ではその特定ショット領域のデータが
リジェクトされ、残りの特定ショット領域のデータのみ
が使用されることになる。このとき、例えばリジェクト
される特定ショット領域に隣接したショット領域を代替
ショットとして指定し、この代替ショットについてステ
ップ122〜126を実行してその平均的な面(傾斜
量)を求め、この求めたデータをステップ127で用い
るようにしてもよい。Of the plurality of specific shot areas on the wafer, the average surface is selected for the specific shot areas for which the deviation from the stage running surface at each of the plurality of designated positions cannot be measured in step 124 described above. Since it cannot be calculated accurately, it goes without saying that the above step 127
In the (statistical calculation process), the data in the specific shot area is rejected, and only the data in the remaining specific shot area is used. At this time, for example, a shot area adjacent to the rejected specific shot area is designated as a substitute shot, steps 122 to 126 are executed for this substitute shot, the average surface (tilt amount) is obtained, and the obtained data is obtained. May be used in step 127.
【0050】上述のように本実施例によれば、焦点検出
光学系を用いてウエハの表面の凹凸の状態を計測するよ
うにしているので、レベリング光学系により検出された
ウエハの露光面の平均的な面が真の平均的な面に交差
し、かつその角度がショット領域毎により異なる場合で
もレベリング機構に対する傾斜量の補正値を設定するこ
とができる。従って、ウエハの表面に凹凸が存在するよ
うな場合でも正確なレベリングを行うことができる。ま
た、投影光学系の最良結像面が傾斜(像面湾曲を含む)
していてもウエハの露光面を常に正確にその最良結像面
に平行に設定することができる。As described above, according to this embodiment, the focus detection optical system is used to measure the state of the unevenness of the surface of the wafer. Therefore, the average of the exposed surface of the wafer detected by the leveling optical system is measured. Even if the target surface intersects the true average surface and the angle thereof varies depending on the shot areas, the correction value of the tilt amount for the leveling mechanism can be set. Therefore, accurate leveling can be performed even when unevenness is present on the surface of the wafer. Also, the best image plane of the projection optical system is tilted (including field curvature)
However, the exposure surface of the wafer can always be set accurately and parallel to its best imaging plane.
【0051】尚、焦点検出光学系としては多点計測可能
なセンサを用いても良い。多点計測可能なセンサとは、
例えば投影光学系のイメージフィールド、すなわちショ
ット領域の対角線に沿って少なくとも1本の細長いスリ
ット像を投射し、反射光により再結像された像を1次元
又は2次元のイメージセンサにより複数に分割して受光
し、露光領域の複数箇所の高さを1度に計測できるもの
である。これによれば計測時間を大幅に短縮することが
できる。A sensor capable of measuring multiple points may be used as the focus detection optical system. What is a sensor that can measure multiple points?
For example, an image field of a projection optical system, that is, at least one elongated slit image is projected along a diagonal line of a shot area, and an image re-formed by reflected light is divided into a plurality of images by a one-dimensional or two-dimensional image sensor. It is possible to measure the heights of a plurality of exposure regions at one time by receiving light. According to this, the measurement time can be significantly shortened.
【0052】ところで、上述の実施例では少なくとも3
つのショット領域を特定ショット領域として選択するよ
うにしたが、この特定ショット領域の選択について図1
1、図12を参照してもう少し詳しく説明する。尚、図
11中で斜線を付した9個のショット領域が特定ショッ
ト領域である。通常、主制御装置29はファーストプリ
ント(第1層の露光)の前に、ウェハ4の外形寸法、シ
ョット領域の大きさ、ステップピッチ等に基づいて、ウ
ェハ4の外形に対応した最適なショットマップデータを
作成する。このショットマップデータは、ウェハ4の外
形から、ウェハ内にどのようにショット領域を配列すれ
ばよいかを表すもので、計算によって自動的に決定さ
れ、ウェハステージ7のステッピング座標位置としてメ
モリ内に登録される。さらに主制御装置29は、この決
定したショットマップデータに基づいてウェハの中心点
の座標位置や禁止帯の境界線位置等を計算によって決定
してメモリ内に格納する。By the way, in the above embodiment, at least 3
Although one shot area is selected as the specific shot area, the selection of this specific shot area is shown in FIG.
1 and FIG. 12 will be described in more detail. It should be noted that the nine shot areas shaded in FIG. 11 are specific shot areas. Usually, the main controller 29, before the first print (exposure of the first layer), based on the external dimensions of the wafer 4, the size of the shot area, the step pitch, etc., the optimum shot map corresponding to the external shape of the wafer 4. Create the data. This shot map data represents how the shot areas should be arranged in the wafer from the outer shape of the wafer 4, is automatically determined by calculation, and is stored in the memory as the stepping coordinate position of the wafer stage 7. be registered. Further, main controller 29 calculates the coordinate position of the center point of the wafer, the boundary position of the forbidden zone, etc. based on the determined shot map data and stores it in the memory.
【0053】図11はウェハ外形に対応して決定された
ショットマップデータの一例を模式的に表したもので、
図11中の矩形の1つがショット領域を表す。禁止帯と
は、図11中に示すようにウェハ4の外周エッジEDか
ら一定の幅(1〜数mm程度)内でのレベリング光学系に
よる傾き検出を禁止する領域のことを意味する。主制御
装置29で決定される境界線とは図11中の線LLであ
り、ウェハ4の中心からの半径で規定される。また、直
線的な切欠き(オリフラ)部分OFについては、そのオ
リフラ部分OFに沿って一定幅の禁止帯(境界線LL)
が設定される。さらに禁止帯は、一般にレジストの塗布
ムラ、各種プロセスの不均一性、又はウェハエッジED
の欠損等によって、良品となるチップがほとんど取得で
きないという理由で設定される。そのため、禁止帯の幅
は概ね一定値に固定してしまっても構わないが、チップ
サイズに応じて多少変更するように、禁止帯幅を入力可
能にしてもよい。FIG. 11 schematically shows an example of shot map data determined corresponding to the outer shape of the wafer.
One of the rectangles in FIG. 11 represents a shot area. The forbidden band means a region where the tilt detection by the leveling optical system is prohibited within a constant width (about 1 to several mm) from the outer peripheral edge ED of the wafer 4, as shown in FIG. The boundary line determined by main controller 29 is line LL in FIG. 11, and is defined by the radius from the center of wafer 4. Further, regarding the linear notch (orientation flat) portion OF, a forbidden zone (boundary line LL) having a constant width along the orientation flat portion OF.
Is set. Furthermore, the forbidden band is generally uneven resist coating, non-uniformity of various processes, or wafer edge ED.
It is set because a chip that is a non-defective product can hardly be obtained due to a defect of the device. Therefore, the width of the forbidden band may be fixed to a substantially constant value, but the forbidden band width may be input so as to be slightly changed according to the chip size.
【0054】また、セカンドプリント(第2層の露光)
では、ウェハグローバルアライメントの結果に基づい
て、ファーストプリント時のウェハの上部ステージ(ホ
ルダ)5上での載置位置からのオフセット量を求め、こ
のオフセット量をファーストプリント時におけるウェハ
中心点、禁止帯境界線位置の算出時に補正値として入れ
込むようにする。このようにすることで、セカンドプリ
ント時に生ずるショットマップ(図11中のマトリック
ス)とウェハ外形とのX、Y方向のずれが修正され、常
にファーストプリント時の状態が維持される。Second print (exposure of the second layer)
Then, based on the result of the wafer global alignment, the offset amount from the mounting position of the wafer on the upper stage (holder) 5 at the time of first printing is obtained, and this offset amount is used as the wafer center point and the forbidden band at the time of first printing. It is inserted as a correction value when the boundary line position is calculated. By doing so, the deviation between the shot map (matrix in FIG. 11) and the wafer outer shape in the X and Y directions, which occurs during the second printing, is corrected, and the state during the first printing is always maintained.
【0055】さて、ステップ120において主制御装置
29(又はオペレータ)は、前述のショットマップデー
タ及び境界線LLに基づいて、ウェハ上の多数の露光シ
ョット(実際にレチクルパターンが露光されるショット
領域を指す)の中から少なくとも3つの特定ショット領
域を選択する。すなわち、露光ショット内に設定される
計測領域(ステップ124で焦点検出光学系によってス
テージ走り面からの偏差量が計測される複数の指定位置
の各々が設定される領域)が境界線LLの内側のレベリ
ング可能領域内に存在し、かつウェハの最外周に位置し
ない露光ショットの中から、全ての特定ショット領域が
同一直線上に並ばないように、少なくとも3つの露光シ
ョットを特定ショット領域として選択することになる。In step 120, the main controller 29 (or operator) determines a large number of exposure shots (shot areas where the reticle pattern is actually exposed) on the wafer based on the shot map data and the boundary line LL. At least three specific shot areas are selected from the above. That is, the measurement area set in the exposure shot (the area in which each of the plurality of designated positions where the amount of deviation from the stage running surface is measured by the focus detection optical system in step 124 is set) is inside the boundary line LL. To select at least three exposure shots as specific shot shots so that all shot shot shots do not lie on the same straight line among the shot shots existing in the levelable area and not located at the outermost periphery of the wafer. become.
【0056】ここで、前述の計測領域(焦点検出光学系
による複数の計測位置を指定可能な領域)は露光ショッ
トの少なくとも一部を含む領域に設定され、かつ露光シ
ョット内でその平均的な面を正確に基準平面(投影光学
系の最良結像面)に合わせたい領域に相当し、例えば露
光ショット内の段差(凹凸)や回路パターン領域の大き
さ等に基づいてその大きさ、位置が決定されるものであ
る。図12は、図11に示したウェハ4の部分拡大図で
あり、図中の露光ショット内に点線で示した領域ARが
計測領域を表し、黒丸が露光ショットの中心位置を表し
ている。図12では、計測領域ARの少なくとも一部が
境界線LLの外側(禁止帯中)に存在する5つの露光シ
ョットSA21〜SA25が上記条件を満足せず、特定ショ
ット領域の選択においてその対象から除外されることに
なる。すなわち図12では、露光ショットSA21〜SA
25を除く残りの7つの露光ショットが特定ショット領域
の選択対象となっている。Here, the above-mentioned measurement area (area in which a plurality of measurement positions by the focus detection optical system can be designated) is set to an area including at least a part of the exposure shot, and its average surface within the exposure shot. Corresponds to the area to be accurately aligned with the reference plane (the best image plane of the projection optical system), and its size and position are determined based on, for example, the level difference (unevenness) in the exposure shot and the size of the circuit pattern area. It is what is done. FIG. 12 is a partially enlarged view of the wafer 4 shown in FIG. 11, in which an area AR indicated by a dotted line in the exposure shot in the drawing represents a measurement area, and a black circle represents the center position of the exposure shot. In FIG. 12, the five exposure shots SA 21 to SA 25 in which at least a part of the measurement area AR is outside the boundary line LL (in the forbidden zone) do not satisfy the above condition, and the target is selected when the specific shot area is selected. Will be excluded from. That is, in FIG. 12, exposure shots SA 21 to SA
The remaining seven exposure shots except 25 are selected for the specific shot area.
【0057】次に、図13を参照して露光ショット内の
計測領域の設定方法について簡単に説明する。図13は
ウェハ上の1つの露光ショットSAを表したもので、2
本の一点鎖線の交点RCは矩形の計測領域(点線)AR
の中心位置を表している。図13において、計測領域A
Rは露光ショットSAの中心CCに対してY方向に所定
量だけ偏心し、かつその大きさ(各辺の長さ)がLx、
Lyに定められている。すなわち主制御装置29(又は
オペレータ)は、露光ショットSA内の段差や回路パタ
ーン領域の大きさ等に応じて定まるレベリング領域に従
って、ショット中心CCに対する中心RCの偏心量(オ
フセット量)Ox、Oy、及び大きさ(辺の長さ)L
x、Lyを所定値に設定することで、露光ショットSA
内での計測領域ARの大きさ、位置を任意に決定するこ
とができる。Next, referring to FIG. 13, a method of setting the measurement area in the exposure shot will be briefly described. FIG. 13 shows one exposure shot SA on the wafer.
The intersection RC of the one-dot chain line is a rectangular measurement area (dotted line) AR
Represents the center position of. In FIG. 13, measurement area A
R is eccentric to the center CC of the exposure shot SA in the Y direction by a predetermined amount, and its size (length of each side) is Lx,
It is defined as Ly. That is, main controller 29 (or the operator), according to the leveling area determined according to the level difference in the exposure shot SA, the size of the circuit pattern area, etc., the eccentricity amount (offset amount) Ox, Oy of the center RC with respect to the shot center CC, And size (side length) L
By setting x and Ly to predetermined values, the exposure shot SA
The size and position of the measurement area AR inside can be arbitrarily determined.
【0058】また、図13では計測領域AR内に、焦点
検出光学系用の16個の計測点(図中の丸印)が設定さ
れている。特に16個の計測点は、2×2=4個ずつ4
つのグループ(図中の二点鎖線の円)GA、GB、G
C、GDに分けられ、かつ4つのグループGA〜GDが
それぞれ計測領域ARの4隅に設定されている。図13
の場合、主制御装置29は焦点検出光学系を用いて16
個の計測点の各々でのステージ走り面からの偏差量を計
測した後、各グループ毎にその4つの偏差量を、例えば
平均化処理して1つの偏差量を求め、さらにこの4つの
偏差量(平均値)に基づいて特定ショット領域、すなわ
ち計測領域ARの平均的な面を算出することになる。こ
のとき、主制御装置29(又はオペレータ)は各グルー
プ内の計測点の数(m×n個)及び計測点間の距離(ピ
ッチ)Px、Pyを所定値に設定することで、計測領域
ARでのグループ内の計測点の数や位置を任意に決定す
ることができる。ここでは4つのグループがそれぞれ計
測領域ARの4隅に設定されることを前提としている
が、上記のピッチPx、Py等と同様に各グループの設
定位置をパラメータとして持つようにしてもよい。In FIG. 13, 16 measurement points (circles in the figure) for the focus detection optical system are set in the measurement area AR. In particular, 16 measurement points are 4 by 2 x 2 = 4
Two groups (circle of two-dot chain line in the figure) GA, GB, G
It is divided into C and GD, and four groups GA to GD are set at the four corners of the measurement area AR, respectively. FIG.
In this case, the main controller 29 uses the focus detection optical system to
After measuring the deviation amount from the stage running surface at each of the measurement points, the four deviation amounts for each group are averaged to obtain one deviation amount, and the four deviation amounts are further calculated. The average surface of the specific shot area, that is, the measurement area AR is calculated based on the (average value). At this time, the main controller 29 (or the operator) sets the number (m × n) of measurement points in each group and the distances (pitch) Px and Py between the measurement points to predetermined values, whereby the measurement area AR It is possible to arbitrarily determine the number and positions of measurement points in the group. Here, it is premised that four groups are respectively set at the four corners of the measurement area AR, but the setting position of each group may be set as a parameter like the pitches Px, Py and the like.
【0059】ここで、計測領域AR内に設定するグルー
プは4つに限られるものではなく、3つ以上であればい
くつでもよく、さらに計測領域AR内での各グループの
位置も任意で構わない。また、各グループ内の計測点の
数は1つ以上であればよく、グループ間でその数や位置
が互いに異なっていても構わない。さらに、計測領域A
Rの位置や大きさ、又はグループ及びその中の計測点の
数や位置は、複数個の特定ショット領域毎に個別に設定
しても、あるいは全ての特定ショット領域で同一に設定
してもよく、主制御装置29がウェハの種類(露光ショ
ット内の段差や回路パターンの大きさ等)に応じて自動
的に決定するようにしてもよい。また、計測領域ARは
理論上その全てが露光ショットの外側に設定されていて
もよいが、実際には露光ショットの少なくとも一部を含
む領域とすることが望ましい。さらに計測領域ARは、
露光ショット(面積)と同等、又はそれ以上に設定して
もよい。特に計測領域ARを露光ショットの面積よりも
大きくする場合、計測領域ARは特定ショット領域、及
びそれに隣接した少なくとも1つの露光ショットに跨が
って設定されることになるが、このときも計測領域AR
が境界線LLの内側に設定されるようにその大きさや位
置を決定する必要がある。尚、上述の実施例ではレベリ
ング光学系は露光ショットのほぼ全面に平行光束を照射
するのに対し、計測領域ARは露光ショット内の部分領
域に設定されていたが、露光ショットのサイズに依ら
ず、計測領域ARをレベリング光学系からの光束のウェ
ハ上での照明領域と同等、又はそれ以上に設定しても構
わない。Here, the number of groups set in the measurement area AR is not limited to four, but any number may be set as long as it is three or more, and the position of each group in the measurement area AR may be arbitrary. . Further, the number of measurement points in each group may be one or more, and the number and position of the groups may be different from each other. Furthermore, the measurement area A
The position and size of R, or the number and positions of groups and measurement points therein may be set individually for each of a plurality of specific shot areas, or may be set to be the same for all specific shot areas. Alternatively, main controller 29 may automatically determine the type of wafer (steps in the exposure shot, size of circuit pattern, etc.). Further, theoretically, all of the measurement area AR may be set outside the exposure shot, but in reality, it is desirable that the measurement area AR include at least a part of the exposure shot. Furthermore, the measurement area AR is
It may be set equal to or more than the exposure shot (area). Especially when the measurement area AR is made larger than the area of the exposure shot, the measurement area AR is set across the specific shot area and at least one exposure shot adjacent to the specific shot area. AR
It is necessary to determine its size and position so that is set inside the boundary line LL. In the above-described embodiment, the leveling optical system irradiates the parallel light flux onto almost the entire surface of the exposure shot, whereas the measurement area AR is set to a partial area within the exposure shot, but it does not depend on the size of the exposure shot. The measurement area AR may be set equal to or larger than the illumination area of the light flux from the leveling optical system on the wafer.
【0060】以上のように計測領域ARや計測点を決定
することによって、投影光学系の最良結像面に対する特
定ショット領域(計測領域AR)の傾斜量を精度良く算
出することができる。さて、上述の実施例ではステップ
127でモデル関数として数式1を用いるものとした
が、以下の数式2を用いるようにしてもよい。By determining the measurement area AR and the measurement point as described above, it is possible to accurately calculate the tilt amount of the specific shot area (measurement area AR) with respect to the best image plane of the projection optical system. By the way, in the above-mentioned embodiment, the formula 1 is used as the model function in step 127, but the following formula 2 may be used.
【0061】[0061]
【数2】 [Equation 2]
【0062】すなわち数式2は、数式1中のパラメータ
dをd=bとしたものである。以下、この数式2を使用
できる理由を簡単に述べる。さて、レベリングをかける
ということは、ウェハ表面の傾きを計測するということ
である。すなわち、ウェハ表面がz=W(x,y)で表
されるとすると、レベリングをかけるということは∂W
/∂x、∂W/∂yを計測するということである。この
結果から得られるウェハ表面(つまりレベリング光学系
が認識したウェハ表面)をz=W'(x,y)とすると、
残留傾斜量θx、θyは、 θx=∂W/∂x−∂W'/∂x=∂(W−W')/∂x θy=∂W/∂y−∂W'/∂y=∂(W−W')/∂y である。θx、θyはWとW’の傾きの差であるわけだ
が、これを曲面W''=W−W’の傾きと解釈することも
できる。ここで、WとW’が共に「通常の曲面」である
から、曲面W''も「通常の曲面」である。尚、「通常の
曲面」とは、一般的な二次曲面には交わる2平面や直線
等も含まれるが、曲面W''はそのようなものではなく、
いわゆる不連続ではない曲面であるという意味である。
従って、逆に焦点検出光学系を用いてショット領域内の
複数点での偏差量からθx、θyを求め、 θx=∂W''/∂x=ax+by+c θy=∂W''/∂y=dx+ey+f とすれば、この連立微分方程式は実際に解W''=W−
W’を持つと考えるのが自然である。すると、θx=∂
W''/∂x=ax+by+cをyで偏微分し、θy=∂
W''/∂y=dx+ey+fをxで偏微分すれば、d=
∂2 W''/∂y∂x=∂2 W''/∂x∂y=bでなけれ
ばならないことがわかる。That is, the equation 2 is the one in which the parameter d in the equation 1 is d = b. Hereinafter, the reason why this equation 2 can be used will be briefly described. Now, applying leveling means measuring the inclination of the wafer surface. That is, if the wafer surface is represented by z = W (x, y), leveling is ∂W.
It means to measure / ∂x and ∂W / ∂y. If the wafer surface obtained from this result (that is, the wafer surface recognized by the leveling optical system) is z = W '(x, y),
The residual tilt amounts θx and θy are θx = ∂W / ∂x−∂W ′ / ∂x = ∂ (W−W ′) / ∂x θy = ∂W / ∂y−∂W ′ / ∂y = ∂ ( WW ′) / ∂y. Although θx and θy are the differences between the slopes of W and W ′, they can also be interpreted as the slope of the curved surface W ″ = WW ′. Here, since both W and W ′ are “normal curved surfaces”, the curved surface W ″ is also “normal curved surfaces”. The "normal curved surface" includes two planes and straight lines that intersect with a general quadric surface, but the curved surface W '' is not such a
This means that the curved surface is not so discontinuous.
Therefore, conversely, using the focus detection optical system, θx and θy are obtained from the deviation amounts at a plurality of points in the shot area, and θx = ∂W ″ / ∂x = ax + by + c θy = ∂W ″ / ∂y = dx + ey + f Then, this simultaneous differential equation is actually the solution W ″ = W−
It is natural to think of having W '. Then, θx = ∂
W ″ / ∂x = ax + by + c is partially differentiated by y, and θy = ∂
If W ″ / ∂y = dx + ey + f is partially differentiated by x, d =
It can be seen that ∂ 2 W ″ / ∂y ∂x = ∂ 2 W ″ / ∂x∂y = b.
【0063】ところで、上記実施例ではスーパーフラッ
トウエハを用いていたが、例えば上部ステージ5の一部
に設けられ、ウエハ表面とほぼ同一面内に平面度の良好
な反射面を有する基準部材を用いるようにしても良い。
また、上記構成の装置では、例えば特開昭61−444
29号公報、特開昭62−84516号公報等に開示さ
れたようなエンハンスド・グローバル・アライメント
(EGA)が主流となっている。EGA方式とは、1枚
のウエハに対して重ね合わせ露光を行うのに先立ち、ウ
エハ上に形成された複数のショット領域のうちの少なく
とも3つ、例えばウエハの外周付近に位置する7つのシ
ョット領域(サンプルショット)を指定し、各ショット
領域に付随した2組(X、Y方向)のアライメントマー
クの座標位置をアライメントセンサーにて計測(サンプ
ルアライメント)する。しかる後、これらのマーク位置
(計測値)と設計値とに基づいて、ウエハ上のショット
領域の配列特性に関する誤差パラメータ、すなわちウエ
ハ中心位置のオフセット(X、Y方向)、ウエハの伸縮
度(X、Y方向)、ウエハの残存回転量、及びウエハス
テージの直交度(ショット配列の直交度)の計6つのパ
ラメータを統計演算(最小二乗法等)により決定する。
そして、この決定されたパラメータの値に基づいて、ウ
エハ上の全てのショット領域に対してその設計上の座標
値を補正し、この補正された座標値に従ってウエハステ
ージをステッピングさせていくものである。そこで、ウ
エハ上での上記実施例における特定ショット領域の配置
とEGAでのサンプルショットの配置とを同一、もしく
はその一部を共通化しても良い。このとき、特定ショッ
ト領域毎のレベリング補正量を用いてサンプルショット
の各座標値を補正するようにしても良い。By the way, although a super flat wafer is used in the above-mentioned embodiment, for example, a reference member which is provided on a part of the upper stage 5 and has a reflecting surface having good flatness in substantially the same plane as the wafer surface is used. You may do it.
Further, in the apparatus having the above-mentioned structure, for example, JP-A-61-444
The enhanced global alignment (EGA) as disclosed in Japanese Patent Publication No. 29, Japanese Patent Laid-Open No. 62-84516, etc. has become mainstream. The EGA method refers to at least three of a plurality of shot areas formed on a wafer, for example, seven shot areas located near the outer periphery of the wafer, before performing overlay exposure on one wafer. (Sample shot) is designated, and the coordinate position of two sets of alignment marks (in the X and Y directions) associated with each shot area is measured by the alignment sensor (sample alignment). Thereafter, based on these mark positions (measured values) and design values, error parameters relating to the array characteristics of the shot areas on the wafer, that is, the offset of the wafer center position (X and Y directions) and the degree of expansion and contraction of the wafer (X , Y direction), the remaining rotation amount of the wafer, and the orthogonality of the wafer stage (orthogonality of the shot array), a total of six parameters are determined by statistical calculation (such as the least square method).
Then, the design coordinate values are corrected for all shot areas on the wafer based on the determined parameter values, and the wafer stage is stepped according to the corrected coordinate values. . Therefore, the arrangement of the specific shot areas in the above-described embodiment on the wafer and the arrangement of the sample shots in the EGA may be the same or part of them may be common. At this time, each coordinate value of the sample shot may be corrected using the leveling correction amount for each specific shot area.
【0064】また、上記実施例では9つの特定ショット
領域についてそのレベリング補正量を求めているが、計
測不能なショット領域、あるいはその計測値が極端にオ
フセットを持つショット領域についてはリジェクトし、
残りのショット領域のみを用いるようにしても良い。
尚、リジェクトしたショット領域については先の目標傾
斜量を用いず、焦点検出光学系を用いて検出したレベリ
ング補正量を直接用いるようにしても良い。また、リジ
ェクトされるショット領域近傍のショット領域を代替シ
ョットとして選択し、当該ショットでの計測値を用いる
ようにしても良い。さらに、9つの特定ショット領域の
傾斜量のいくつかが何らかの理由により計測不能となっ
て補正量の算出が不可能な場合、あるいは計測された傾
斜量の異常により補正量の算出が不可能、又は異常な補
正量が得られた場合には、前回(例えば1枚前のウェハ
で)算出された補正量を用いてウェハ上の各ショット領
域のレベリング動作の補正を行うようにしてもよい。In the above embodiment, the leveling correction amount is obtained for nine specific shot areas. However, the shot area that cannot be measured or the shot area whose measured value has an extreme offset is rejected.
You may make it use only the remaining shot area.
For the rejected shot area, the leveling correction amount detected by using the focus detection optical system may be directly used instead of using the target tilt amount. Alternatively, a shot area near the rejected shot area may be selected as a substitute shot and the measurement value of the shot may be used. Further, when some of the tilt amounts of the nine specific shot areas cannot be measured for some reason and the correction amount cannot be calculated, or the correction amount cannot be calculated due to an abnormal measured tilt amount, or When an abnormal correction amount is obtained, the leveling operation of each shot area on the wafer may be corrected by using the correction amount calculated last time (for example, for the previous wafer).
【0065】[0065]
【発明の効果】本発明によれば、焦点検出光学系を用い
てレベリング光学系の計測結果を統計処理し補正するよ
うにしているので、感光基板の露光面に凹凸等が存在
し、且つ感光基板上のショット領域毎にその凹凸等の状
態が異なる場合でも、その露光面の真の平均的な面を投
影光学系の最良結像面に平行に設定できる。また、ショ
ット領域毎の補正量を感光基板毎、またはロット毎に計
測、統計処理により求めているので、プロセスの不均一
による露光面の凹凸の変化等に対応できる利点がある。According to the present invention, since the measurement result of the leveling optical system is statistically processed and corrected by using the focus detection optical system, unevenness or the like exists on the exposed surface of the photosensitive substrate and Even in the case where the shot areas on the substrate have different irregularities or the like, the true average surface of the exposure surface can be set parallel to the best image forming surface of the projection optical system. Further, since the correction amount for each shot area is measured and statistically calculated for each photosensitive substrate or each lot, there is an advantage that it is possible to deal with a change in unevenness of the exposure surface due to process nonuniformity.
【図1】本発明による露光装置のレベリング動作の原理
説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a leveling operation of an exposure apparatus according to the present invention.
【図2】本発明の一実施例の投影露光装置の要部を示す
構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a main part of a projection exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図3】実施例のレベリング機構の補正動作の予備工程
を示す流れ図である。FIG. 3 is a flowchart showing a preliminary process of a correction operation of the leveling mechanism of the embodiment.
【図4】レベリング機構の補正動作を示す流れ図であ
る。FIG. 4 is a flowchart showing a correction operation of the leveling mechanism.
【図5】レベリング機構の補正動作の他の例を示す流れ
図である。FIG. 5 is a flowchart showing another example of the correction operation of the leveling mechanism.
【図6】実施例で処理対象のウエハに対してレベリング
機構の補正を選択的に行う場合の動作の一部を示す流れ
図である。FIG. 6 is a flowchart showing a part of the operation when the correction of the leveling mechanism is selectively performed on the wafer to be processed in the embodiment.
【図7】(a)は従来の投影露光装置の要部を示す構成
図、(b)は図7(a)の光電センサの正面図、(c)
は図7(a)のレベリング光学系を示す斜視図である。7A is a configuration diagram showing a main part of a conventional projection exposure apparatus, FIG. 7B is a front view of the photoelectric sensor of FIG. 7A, and FIG.
FIG. 8 is a perspective view showing the leveling optical system of FIG.
【図8】(a)はウエハのレベリング光学系で検出され
た平均的な面が最良結像面に平行に設定された状態を示
す線図、(b)はウエハの真の平均的な面が最良結像面
に平行に設定された状態を示す線図である。FIG. 8A is a diagram showing a state in which an average surface detected by a wafer leveling optical system is set parallel to the best imaging plane, and FIG. 8B is a true average surface of the wafer. FIG. 3 is a diagram showing a state in which is set parallel to the best image plane.
【図9】(a)はウエハ上の1つのショット列を示す
図、(b)はそのショット領域毎の傾斜量を示す図。9A is a diagram showing one shot row on a wafer, and FIG. 9B is a diagram showing a tilt amount for each shot region.
【図10】実施例でウエハ上の複数のショット領域の中
から選択される特定ショット領域の配置を示す図。FIG. 10 is a diagram showing an arrangement of specific shot areas selected from a plurality of shot areas on a wafer in the embodiment.
【図11】ウェハ外形に対応して決定されたショットマ
ップデータの一例を模式的に示す図。FIG. 11 is a diagram schematically showing an example of shot map data determined corresponding to the wafer outer shape.
【図12】図11のウェハの部分拡大図。12 is a partially enlarged view of the wafer shown in FIG.
【図13】ウェハ上の1つのショット領域内に設定され
る計測領域、及び計測点の一例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of measurement areas and measurement points set in one shot area on a wafer.
1 レチクル 3 投影光学系 4 ウエハ 5 上部ステージ 6 下部ステージ 13 光電センサ 15 開口板 16、19 ダイクロイックミラー 17 第2投射対物レンズ 18 第1集光対物レンズ 20 信号処理回路 23 スリット板 24 第1投射対物レンズ 25 第2集光対物レンズ 26 振動ミラー 27 受光スリット板 28 受光素子 29 主制御装置 1 Reticle 3 Projection Optical System 4 Wafer 5 Upper Stage 6 Lower Stage 13 Photoelectric Sensor 15 Aperture Plates 16, 19 Dichroic Mirror 17 Second Projection Objective Lens 18 First Focusing Objective Lens 20 Signal Processing Circuit 23 Slit Plate 24 First Projection Objective Lens 25 Second condensing objective lens 26 Vibrating mirror 27 Light receiving slit plate 28 Light receiving element 29 Main controller
Claims (1)
れた基板を保持して、所定の基準平面に対して任意に傾
斜可能で、かつ前記基準平面とほぼ平行な面内で2次元
移動可能なステージと、前記基準平面に対する前記ショ
ット領域内の少なくとも1つの計測点での前記基板とほ
ぼ垂直な方向のずれを検出する焦点検出光学系と、前記
基準平面に対する前記ショット領域の傾斜状態を検出す
る傾斜検出光学系とを備え、前記複数のショット領域の
各々を前記基準平面に配置してマスクに形成されたパタ
ーンを転写する露光装置において、 前記基板上の複数のショット領域のうち、少なくとも3
つのショット領域を特定ショット領域として選択し、前
記傾斜検出光学系を用いて前記特定ショット領域と前記
基準平面とを一致させた状態で、前記焦点検出光学系を
用いて前記特定ショット領域内の予め定められた複数の
計測点の各々での前記基準平面からのずれ量を求める第
1の制御手段と;前記複数の計測点でのずれ量に基づい
て前記特定ショット領域の露光面の傾斜量を算出すると
ともに、該算出された前記複数の特定ショット領域の各
々での傾斜量を統計演算することにより、前記基板上の
複数のショット領域の各々の傾斜補正量を算出する演算
手段と;前記複数のショット領域の各々の露光面と前記
基準平面とがほぼ一致するように、前記ショット領域毎
に前記傾斜補正量と前記傾斜検出光学系からの検出信号
とに基づいて前記ステージの移動を制御する第2の制御
手段とを備えたことを特徴とする露光装置。1. A substrate, in which a plurality of shot regions are arranged two-dimensionally, is held and can be arbitrarily tilted with respect to a predetermined reference plane, and is two-dimensionally moved in a plane substantially parallel to the reference plane. A possible stage, a focus detection optical system for detecting a shift in a direction substantially perpendicular to the substrate at at least one measurement point in the shot area with respect to the reference plane, and an inclination state of the shot area with respect to the reference plane. In an exposure apparatus that includes a tilt detection optical system that detects, and transfers a pattern formed on a mask by arranging each of the plurality of shot areas on the reference plane, at least one of the plurality of shot areas on the substrate. Three
One shot area is selected as a specific shot area, and in a state where the specific shot area and the reference plane are matched by using the tilt detection optical system, the focus detection optical system is used to pre-set the specific shot area in advance. First control means for obtaining a deviation amount from the reference plane at each of a plurality of defined measurement points; and an inclination amount of the exposure surface of the specific shot area based on the deviation amount at the plurality of measurement points. Calculating means for calculating the tilt correction amount of each of the plurality of shot areas on the substrate by statistically calculating the calculated tilt quantity of each of the plurality of specific shot areas; Based on the tilt correction amount and the detection signal from the tilt detection optical system, for each shot area, the exposure surface of each shot area and the reference plane are substantially coincident with each other. Exposure apparatus characterized by comprising a second control means for controlling the movement of the stage.
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