JP3376219B2 - Surface position detecting device and method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ等、パター
ン構造を有する領域が形成された物体の表面の高さや傾
き等を検出する面位置検出装置および方法に関し、特に
スリットスキャン方式の露光装置において投影光学系の
光軸方向に関するウエハ表面の位置や傾きを連続的に検
出するために用いられて好適な面位置検出装置および方
法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface position detecting apparatus and method for detecting the height and inclination of the surface of an object in which a region having a pattern structure is formed, such as a wafer, and more particularly, in a slit scan type exposure apparatus. The present invention relates to a surface position detection apparatus and method suitable for continuously detecting the position and inclination of a wafer surface in the optical axis direction of a projection optical system.

【０００２】[0002]

【従来の技術】最近のメモリチップの大きさは露光装置
の解像線幅やセルサイズのトレンドとメモリ容量の拡大
トレンドの差から徐々に拡大傾向を示しており、例えば
２５６Ｍの第１世代では１４×２５ｍｍ程度と報告され
ている。2. Description of the Related Art Recently, the size of memory chips has been gradually increasing due to the difference between the trend of resolution line width or cell size of an exposure apparatus and the trend of expansion of memory capacity. It is reported to be about 14 × 25 mm.

【０００３】このチップサイズでは現在クリティカルレ
イヤ用の露光装置として使用されている縮小投影露光装
置（ステッパ）の直径３１ｍｍの露光域では、１回の露
光あたり１チップしか露光できずスループットが上がら
ないために、より大きな露光面積を可能とする露光装置
が必要とされている。大画面の露光装置としては従来よ
り高スループットが要求されるラフレイヤ用の半導体素
子露光装置あるいはモニタ等の大画面液晶表示素子の露
光装置として反射投影露光装置が広く使用されている。
これは円弧スリット状の照明光でマスクを直線走査しこ
れを同心反射ミラー光学系でウエハ上に一括露光するい
わゆるマスク−ウエハ相対走査によるスリットスキャン
型の露光装置である。With this chip size, a reduction projection exposure apparatus (stepper) currently used as an exposure apparatus for a critical layer has an exposure area of 31 mm in diameter, and only one chip can be exposed per exposure, and the throughput cannot be increased. Furthermore, there is a need for an exposure apparatus that enables a larger exposure area. As a large screen exposure apparatus, a reflection projection exposure apparatus has been widely used as a semiconductor device exposure apparatus for rough layers, which is required to have a high throughput, or an exposure apparatus for a large screen liquid crystal display element such as a monitor.
This is a so-called mask-wafer relative scanning exposure apparatus in which a mask is linearly scanned with an illumination light in the shape of an arc slit and is exposed on a wafer all at once by a concentric reflection mirror optical system.

【０００４】これらの装置におけるマスク像の焦点あわ
せは、感光基板（フォトレジスト等が塗布されたウエハ
あるいはガラスプレート）の露光面を投影光学系の最良
結像面に逐次合わせ込むために、高さ計測とオートフォ
ーカスやオートレベリングの補正駆動をスキャン露光中
連続的に行なっている。Focusing of the mask image in these devices is performed by adjusting the height of the exposure surface of the photosensitive substrate (wafer or glass plate coated with photoresist or the like) to the best image plane of the projection optical system in order. Measurement and auto focus and auto leveling correction drive are continuously performed during scan exposure.

【０００５】これらの装置における高さおよび面位置検
出機構は、例えばウエハ表面に光束を斜め上方より入射
するいわゆる斜入射光学系を用いて感光基板からの反射
光をセンサ上の位置ずれとして検知する方法や、エアー
マイクロセンサや静電容量センサなどのギャップセンサ
を用いる方法などがあり、スキャン中の複数の高さ測定
値から測定位置が露光スリット領域を通過するときの高
さおよび傾きの補正駆動量を算出、補正するというもの
であった。The height and surface position detection mechanism in these devices detects the reflected light from the photosensitive substrate as a positional deviation on the sensor by using, for example, a so-called oblique incidence optical system in which a light beam is obliquely incident on the wafer surface. There are methods such as a method using a gap sensor such as an air micro sensor or a capacitance sensor, and driving to correct the height and inclination when the measurement position passes through the exposure slit area from multiple height measurement values during scanning. The amount was calculated and corrected.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】現在使用されているス
リットスキャン型の露光装置のコンセプトを２５６Ｍ以
降に対応可能な解像力となるよう投影系のみを改良した
場合、次の問題が発生する。When the concept of the slit-scan type exposure apparatus currently used is improved so that only the projection system has a resolution capable of supporting 256M or later, the following problems occur.

【０００７】すなわち、回路パターンの微細化に対応で
きるように縮小投影系が高ＮＡ化されるに従い回路パタ
ーンの転写工程におけるフォーカスの許容深度はますま
す狭くなってくる。現状のラフ工程に使用されている露
光装置では許容深度が５μｍ以上確保されているためス
キャン露光中に連続計測される計測値に含まれる計測誤
差やチップ内段差の影響は無視できるが、２５６Ｍ対応
を考慮した場合その許容深度は１μｍ以下となるため前
記計測値に含まれる計測誤差やチップ内段差の影響は無
視できない。つまり、ウエハ表面のフォーカス（高さお
よび傾き）を計測してそのウエハ面を許容深度内に保持
すべくフォーカス補正を行なう場合、ウエハ表面は凸凹
しており、チップやショット全体を像面に一致させるに
はオフセット補正が必須である。この場合、各ショット
でのフォーカス計測ポイントがオフセット測定時と一致
しなければ正確なオフセット補正が行なわれない。これ
は各ショットごとに停止してフォーカス測定するステッ
パでは保証されるが、スキャン系では保証されていなか
った。つまり、スキャン露光中の計測ポイントはオフセ
ットとの対応によりウエハすなわちステージ位置と同期
を取る必要がある。That is, as the NA of the reduction projection system is increased so as to cope with the miniaturization of the circuit pattern, the allowable depth of focus in the process of transferring the circuit pattern becomes narrower and narrower. Since the exposure equipment used in the current rough process has an allowable depth of 5 μm or more, the measurement error included in the measurement values continuously measured during scan exposure and the influence of the step inside the chip can be ignored. In consideration of the above, the permissible depth is 1 μm or less, and therefore the influence of the measurement error included in the measurement value and the step difference in the chip cannot be ignored. In other words, when the focus (height and tilt) of the wafer surface is measured and focus correction is performed to keep the wafer surface within the allowable depth, the wafer surface is uneven and the entire chip or shot matches the image plane. To do so, offset correction is essential. In this case, accurate offset correction cannot be performed unless the focus measurement point in each shot matches the offset measurement time. This is guaranteed with a stepper that stops and measures the focus for each shot, but not with a scan system. That is, the measurement point during scan exposure needs to be synchronized with the wafer, that is, the stage position, in correspondence with the offset.

【０００８】一方、斜入射光学系を用いる面位置検出機
構においては、検出面の反射率が変動して、受光信号が
大き過ぎて受光系が飽和したり、逆に小さ過ぎてＳ／Ｎ
が悪化すると、面位置検出精度が悪化するため、スキャ
ン露光中、検出面の反射率に応じて投光手段の出射光量
や受光手段のゲインを調整（調光）する必要がある。と
ころが、スキャン中に異なる反射率の表面上を連続的に
面位置測定する際、その表面の反射率を計測し調光して
面位置測定を行なうと、１回あたりの測定時間が変動
し、ステージ位置に対し非同期となるため正しくオフセ
ット補正することができない。特に電荷蓄積型のセンサ
では調光動作による空読み動作がスキャン中計測の応答
速度のボトルネックとなり、スループットが低下した
り、あるいは補正点不足となって面位置検出精度が低下
するという問題点があった。On the other hand, in the surface position detection mechanism using the oblique incidence optical system, the reflectance of the detection surface fluctuates, the received light signal is too large and the received light system is saturated, and conversely it is too small and the S / N ratio is too small.
Is worse, the surface position detection accuracy is deteriorated. Therefore, during scan exposure, it is necessary to adjust (dimming) the amount of light emitted from the light projecting means and the gain of the light receiving means in accordance with the reflectance of the detection surface. However, when continuously measuring the surface position on the surface of different reflectance during scanning, if the surface position is measured by measuring the reflectance of the surface and performing light adjustment, the measurement time per measurement changes, Since it is asynchronous with the stage position, correct offset correction cannot be performed. In particular, in the charge storage type sensor, the idle reading operation due to the dimming operation becomes a bottleneck in the response speed of the measurement during scanning, and the throughput decreases, or the number of correction points becomes insufficient, and the surface position detection accuracy decreases. there were.

【０００９】本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的はスキャン計測中の調光のた
めの時間を短縮または一定化してスキャン中の面位置測
定時間を一定化し、もって面位置検出をスキャンと同期
させてオフセット補正を正確に行ない、面位置検出精度
の向上を図ることにある。特にスリットスキャン露光装
置に適用した場合、スキャン計測すべき領域の反射率を
事前に計測しておき、計測サイクルを一定に管理するこ
とによりサーボ系との同期において応答遅れが発生しな
いようにすることにある。The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to shorten or make constant the time for dimming during scan measurement and make the surface position measurement time during scanning constant. Therefore, the surface position detection is synchronized with the scan to accurately perform the offset correction to improve the surface position detection accuracy. Especially when applied to a slit scan exposure device, the reflectance of the area to be scan-measured should be measured in advance and the measurement cycle should be kept constant so that no response delay occurs in synchronization with the servo system. It is in.

【００１０】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の面位置検出装置は、検出ポイントに光束を
斜めに入射する投光手段と前記検出ポイントからの反射
光を受光する受光手段とを有する面位置検出手段を備
え、パターン構造を有する領域が形成された物体を前記
面位置検出手段に対してスキャンさせながら、前記領域
内の複数の検出ポイントで面位置を検出する面位置検出
装置において、前記面位置検出のためのスキャンに先立
ち、前記物体を前記面位置検出手段に対してプリスキャ
ンさせながら、前記領域内の複数の前記検出ポイント
で、前記投光手段からの光束を入射させその反射光を前
記受光手段で受光しその受光信号に基づいて、前記投光
手段の駆動電流または前記受光手段のゲインの最適な値
を決定する決定手段と、前記面位置検出のためのスキャ
ンの際に、前記検出ポイントごとに、前記投光手段の駆
動電流または前記受光手段のゲインを前記決定手段によ
り決定された前記最適な値に設定する設定手段と、を設
けたことを特徴とする。In order to achieve the above object, the surface position detecting device of the present invention comprises a light projecting means for obliquely entering a light beam at a detection point and a light receiving means for receiving the reflected light from the detection point. It includes a surface position detecting means and means, while the object region is formed having a pattern structure is scanned relative to the surface position detecting unit, surface position to detect the surface position at a plurality of detection points in the area In the detection device, the object is pre- scanned with respect to the surface position detecting means before the scan for detecting the surface position.
While down, a plurality of the detection points in the area
In, the decision to the applying light beam from the light projecting means on the basis of the light reception signal of the light receiving perilla by the light receiving unit and the reflected light, to determine the optimum value of the gain of the drive current or the light receiving means of said light projecting means Means and a scan for detecting the surface position.
During down, for each of the detection point, the gain of the driving current or the light receiving unit of the light projecting means to said determining means
Setting means for setting the optimum value determined Ri, characterized in that the provided.

【００１１】本発明の好ましい態様において、前記決定
手段は、前記投光手段の駆動電流または前記受光手段の
ゲインを一定にしたままで、プリスキャンを行い、前記
受光手段の受光信号に基づいて前記最適な値を算出す
る。または、前記決定手段は、前記検出ポイントごとに
前記投光手段の駆動電流または前記受光手段のゲインを
変えながら、前記最適な値を決定する。また、本発明の
好ましい態様において、前記物体には同一のパターン構
造を有する複数の領域が形成されており、前記決定手段
は、複数の領域のうち一部の領域のみでプリスキャンを
行い、前記最適な値を決定する。さらに、前記物体と面
位置検出手段の相対位置を計測する計測手段と、前記計
測手段の計測結果を用いて、前記面位置検出のためのス
キャン時の前記検出ポイントと、前記面位置検出のため
のスキャンに先立って行われるプリスキャン時の前記検
出ポイントとが一致するように制御する手段と、をさら
に設ける。前記決定手段により決定された前記最適な値
が許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、前記
判定手段の判定結果が否の前記最適な値の決定を再度実
行させる手段と、をさらに設ける。また、前記受光手段
は一次元ＣＣＤセンサを備え、前記設定手段は前記検出
ポイントごとに前記最適な値を設定した後、前記ＣＣＤ
センサをリセットしてからその検出ポイントでの面位置
検出を開始させる。In a preferred aspect of the present invention, the determining means performs a pre-scan while keeping a drive current of the light projecting means or a gain of the light receiving means constant, and a light receiving signal of the light receiving means. to calculate the optimum value on the basis of the
It Alternatively, the determining means, the gain of the driving current or the light receiving unit of the light projecting means for each of the detection points
It changed while, to determine the optimum value. In addition, according to the present invention
In a preferred embodiment, the said object is formed with a plurality of regions having the same pattern structure, wherein the determining means, the pre-scan only in some areas of the multiple areas
Performed to determine the optimum value. Furthermore, measuring means for measuring the relative position of the front Symbol object and the surface position detecting means, said meter
Using the measurement result of the measuring means,
To detect the detection point and the surface position during a can
The above-mentioned detection at the time of pre-scan performed before the scan of
The means for controlling the exit point to match, and
Ru provided on the. Determined by the determination means and the optimum value
There a determination means for determining whether or not within the allowable range, the
Means for determining the result of the determination means to execute determination of the optimum value of not again, further Ru provided. Also, the a light receiving unit in one-dimensional CCD sensor, after said setting means that sets the optimum values for each point supra dangerous, the CCD
The sensor is reset to start the surface position detection at the detection point.

【００１２】さらに、本発明の面位置検出方法は、検出
ポイントに光束を斜め入射する投光手段と前記検出ポイ
ントからの反射光を受光する受光手段とを有する面位置
検出手段を用い、パターン構造を有する領域が形成され
た物体を前記面位置検出手段に対してスキャンさせなが
ら、前記領域内の複数の検出ポイントで面位置を検出す
る面位置検出方法において、前記面位置検出のためのス
キャンに先立ち、前記物体を前記面位置検出手段に対し
てプリスキャンさせながら、前記領域内の複数の前記検
出ポイントで、前記投光手段からの光束を入射させその
反射光を前記受光手段で受光しその受光信号に基づい
て、前記投光手段の駆動電流または前記受光手段のゲイ
ンの最適な値を決定する段階と、前記面位置検出のため
のスキャンの際に、前記検出ポイントごとに、前記投光
手段の駆動電流または前記受光手段のゲインを決定され
た前記最適な値に設定する段階と、を備えることを特徴
とする。Furthermore, the surface position detecting method of the present invention uses a surface position detecting means having a light receiving means for receiving reflected light from the light projecting means and the detecting point of the light beam obliquely incident on the detection point, the pattern structure long <br/> et is scanned areas are formed object with respect to the surface position detecting means with, in the surface position detecting method for detecting a surface position at a plurality of detection points in the area, the surface position vinegar for detection
Prior to the can , the object is moved to the surface position detecting means.
Te while the pre-scan, a plurality of the detection <br/> out points in the area, on the basis of the reflected light is incident on the light receiving signal of the light receiving perilla by the light receiving means the light beam from the light projecting means, said determining an optimum value of the gain of the drive current or the light receiving unit of the light projecting means, for the surface position detection
During scanning, the each detection point, characterized in that it comprises the steps to set the optimum value determined the gain of the driving current or the light receiving unit of the light projecting means.

【００１３】[0013]

【作用】上記の構成によれば、スキャン計測に先立って
事前に各検出ポイントにおける最適光量またはゲインを
測定しておき、スキャン計測時は各検出ポイントごとに
事前に求めた最適光量または最適ゲインを設定（調光）
するようにしている。このように調光のための光量等の
測定は事前に行ない、スキャン計測時は行なわないよう
にしたため、スキャン計測時の調光を速やかに行なって
各検出ポイントのスキャン計測時間を一定化することが
でき、スキャンと面位置計測を同期させることができ
る。したがって、オフセット補正を正しく行なうことが
でき、高精度な面位置検出を実現することができる。According to the above configuration, the optimum light amount or gain at each detection point is measured in advance prior to the scan measurement, and the optimum light amount or gain previously obtained for each detection point is measured during the scan measurement. Setting (dimming)
I am trying to do it. In this way, the amount of light for dimming is measured in advance and is not performed during scan measurement, so dimming during scan measurement should be performed quickly to make the scan measurement time at each detection point constant. It is possible to synchronize the scan and the surface position measurement. Therefore, offset correction can be correctly performed, and highly accurate surface position detection can be realized.

【００１４】さらに、特にこの面位置検出方法をスリッ
トスキャン露光装置に適用した場合には、フォーカス計
測値のオフセット管理をする上で位置との同時性を確保
して、フォーカス計測値のオフセット補正を高精度に行
ない、高解像度のパターン転写を可能にすることができ
る。Further, especially when this surface position detecting method is applied to a slit scan exposure apparatus, the synchronism with the position is ensured in offset management of the focus measurement value, and the offset correction of the focus measurement value is performed. It is possible to perform pattern transfer with high accuracy and high resolution.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００１６】図１は本発明の一実施例に係る面位置検出
方法を用いるスリットスキャン方式の投影露光装置の部
分概略図である。FIG. 1 is a partial schematic view of a slit scan type projection exposure apparatus using a surface position detecting method according to an embodiment of the present invention.

【００１７】図１において、１は縮小投影レンズであ
り、その光軸は図中ＡＸで示され、またその像面は図中
Ｚ方向と垂直な関係にある。レチクル２はレチクルステ
ージ３上に保持され、レチクル２のパターンは縮小投影
レンズ１の倍率で１／４ないし１／２に縮小投影されて
その像面に像を形成する。４は表面にレジストが塗布さ
れたウエハであり、先の露光工程で形成された多数個の
被露光領域（ショット）が配列されている。５はウエハ
を載置するステージで、ウエハ４をウエハステージ５に
吸着、固定するチャック、Ｘ軸方向とＹ軸方向に各々水
平移動可能なＸＹステージ、投影レンズ１の光軸方向で
あるＺ軸方向への移動やＸ軸、Ｙ軸方向に平行な軸の回
りに回転可能なレベリングステージ、前記Ｚ軸に平行な
軸の回りに回転可能な回転ステージにより構成されてお
り、レチクルパターン像をウエハ上の被露光領域に合致
させるための６軸補正系を構成している。In FIG. 1, 1 is a reduction projection lens, the optical axis of which is indicated by AX in the drawing, and its image plane is in a relationship perpendicular to the Z direction in the drawing. The reticle 2 is held on the reticle stage 3, and the pattern of the reticle 2 is reduced and projected to 1/4 to 1/2 at the magnification of the reduction projection lens 1 to form an image on its image plane. Reference numeral 4 denotes a wafer having a surface coated with a resist, in which a large number of exposed regions (shots) formed in the previous exposure process are arranged. Reference numeral 5 denotes a stage on which a wafer is placed, a chuck for adsorbing and fixing the wafer 4 on the wafer stage 5, an XY stage horizontally movable in the X-axis direction and the Y-axis direction, and a Z-axis which is the optical axis direction of the projection lens 1. The reticle pattern image is formed on the wafer by a leveling stage capable of moving in the direction of rotation and rotating about an axis parallel to the X-axis and Y-axis directions, and a rotating stage rotatable about an axis parallel to the Z-axis. A 6-axis correction system for matching the above exposed area is configured.

【００１８】図１における１０から１９はウエハ４の表
面位置および傾きを検出するために設けられた検出光学
系の各要素を示している。１０は光源であり、白色ラン
プ、または複数のピーク波長を持つ高輝度発光ダイオー
ドの光を照射するように構成された照明ユニットよりな
っている。光源１０が照射する光量は、不図示の光量制
御手段により光源１０の駆動電流を制御することにより
制御される。１１はコリメータレンズであり、光源１０
からの光束を断面の強度分布がほぼ均一の平行光束とし
て射出している。１２はプリズム形状のスリット部材で
あり、一対のプリズムを互いの斜面が相対するように貼
り合わせており、この貼り合わせ面に複数の開口（例え
ば７つのピンホール）をクロム等の遮光膜を利用して設
けている。１３はレンズ系で両テレセントリック系より
なり、スリット部材１２の複数のピンホールを通過した
独立の７つの光束をミラー１４を介してウエハ４面上の
７つの測定点に導光している。図１では２光束のみ図示
しているが各光束は紙面垂直方向に各々３光束が並行し
ており、かつ図示した２光束の中間に図示を省略された
光束がもう一つある。このときレンズ系１３に対してピ
ンホールの形成されている平面とウエハ４の表面を含む
平面とはシャインプルーフの条件（Ｓｃｈｅｉｎｍｐｆ
ｌｕｇ’ｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を満足するように設
定している。Reference numerals 10 to 19 in FIG. 1 denote respective elements of a detection optical system provided for detecting the surface position and inclination of the wafer 4. Reference numeral 10 denotes a light source, which includes a white lamp or an illumination unit configured to emit light of a high-intensity light emitting diode having a plurality of peak wavelengths. The amount of light emitted by the light source 10 is controlled by controlling the drive current of the light source 10 by a light amount control means (not shown). Reference numeral 11 denotes a collimator lens, which is a light source 10.
Is emitted as a parallel light flux whose cross-sectional intensity distribution is substantially uniform. Reference numeral 12 is a prism-shaped slit member, and a pair of prisms are attached to each other so that their slopes face each other, and a plurality of openings (for example, 7 pinholes) are formed in the attachment surface using a light-shielding film such as chrome. Is provided. A lens system 13 is composed of both telecentric systems, and guides seven independent light fluxes that have passed through the plurality of pinholes of the slit member 12 to seven measurement points on the wafer 4 surface via the mirror 14. Although only two light fluxes are shown in FIG. 1, three light fluxes are parallel to each other in the direction perpendicular to the plane of the drawing, and there is another light flux not shown in the middle of the two light fluxes shown. At this time, the plane in which the pinhole is formed with respect to the lens system 13 and the plane including the surface of the wafer 4 are Scheimpflug conditions (Scheinmpf).
lug's condition).

【００１９】図２は、ウエハ４上のショット配列を示
し、図３（ａ）〜（ｃ）は各ショットを走査する場合の
ショット３１と、投影光学系１によってウエハ４上に投
影されるスリット（露光スリット）３０と、前記ウエハ
４面上の７つの測定点（スポット）との位置関係の変化
の様子を示す。図１の装置において、露光スリット３０
は７×２５ｍｍであり、露光域（最大ショット寸法）は
２５×３２．５ｍｍである。スポットは、露光スリット
３０の中心から走査方向にずれた位置に３個ずつと、さ
らに図示しないが露光スリット３０の中心に１個の計７
個が設定されている。露光スリット３０の中心に位置す
るスポットはスリット上アクイジション計測用スポット
である。そして、ウエハを図２中で下から上に向かって
走査（ＵＰ走査）するときは、スポットＡ，Ｂ，Ｃの３
チャンネルで、上から下に向かって走査（ＤＯＷＮ走
査）するときは、スポットａ，ｂ，ｃの３チャンネルで
ウエハの高さ（Ｚ方向の位置）を、各スポットごとに走
査方向の複数の計測点（Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，‥‥‥）で
計測する。それらの計測データは、その後、ウエハをさ
らに走査して各計測点が露光スリット３０の中心に来た
ときのフォーカス補正のためのデータとして用いられ
る。すなわち、フォーカス補正は、各計測点のフォーカ
スを先読みして行なわれる。FIG. 2 shows a shot array on the wafer 4, and FIGS. 3A to 3C show shots 31 for scanning each shot and slits projected on the wafer 4 by the projection optical system 1. The manner in which the positional relationship between the (exposure slit) 30 and the seven measurement points (spots) on the surface of the wafer 4 is changed is shown. In the apparatus of FIG. 1, the exposure slit 30
Is 7 × 25 mm, and the exposure area (maximum shot size) is 25 × 32.5 mm. Three spots are provided at positions displaced from the center of the exposure slit 30 in the scanning direction, and one spot is provided at the center of the exposure slit 30 (not shown).
The number is set. The spot located at the center of the exposure slit 30 is a spot for acquisition measurement on the slit. When the wafer is scanned from the bottom to the top in FIG. 2 (UP scanning), the spots A, B, and C are 3
When scanning from the top to the bottom in the channel (DOWN scanning), the height of the wafer (position in the Z direction) is measured by the three channels of spots a, b, and c in a plurality of scanning directions for each spot. Measure at points (M0, M1, M2, ...). After that, these measurement data are used as data for focus correction when the wafer is further scanned and each measurement point comes to the center of the exposure slit 30. That is, the focus correction is performed by prefetching the focus of each measurement point.

【００２０】図１において光照射手段からの各光束のウ
エハ４面上への入射角Φ（ウエハ面にたてた垂線すなわ
ち光軸となす角）はΦ＝７０°以上である。ウエハ４面
上には図２に示すように複数個のパターン領域（露光領
域ショット）が配列されている。レンズ系１３を通過し
た７つの光束は図３に示すようにパターン領域の互いに
独立した各測定点に入射、結像している。また７つの測
定点がウエハ４面内で互いに独立して観察されるように
Ｙ方向（スキャン方向）からＸＹ平面内でΘ°（例えば
２２．５°）回転させた方向より入射させている。In FIG. 1, the incident angle Φ of each light beam from the light irradiation means on the surface of the wafer 4 (perpendicular to the wafer surface, that is, the angle with the optical axis) is Φ = 70 ° or more. As shown in FIG. 2, a plurality of pattern regions (exposure region shots) are arranged on the surface of the wafer 4. As shown in FIG. 3, the seven light beams that have passed through the lens system 13 are incident on and imaged at measurement points independent of each other in the pattern area. Further, the seven measurement points are incident from the direction rotated by Θ ° (for example, 22.5 °) in the XY plane from the Y direction (scan direction) so that they can be observed independently of each other on the wafer 4 surface.

【００２１】これにより本出願人が特願平３−１５７８
２２号で提案しているように各要素の空間的配置を適切
にし面位置情報の高精度な検出を容易にしている。As a result, the applicant of the present invention has filed Japanese Patent Application No. 3-1578.
As proposed in No. 22, the spatial arrangement of each element is made appropriate to facilitate highly accurate detection of surface position information.

【００２２】次に、ウエハ４からの反射光束を検出する
側、すなわち図１の１５から１９について説明する。１
６は受光レンズで両テレセントリック系よりなり、ウエ
ハ４面からの７つの反射光束をミラー１５を介して受光
している。受光レンズ１６内に設けたストッパ絞り１７
は７つの各測定点に対して共通に設けられており、ウエ
ハ４上に存在する回路パターンによって発生する高次の
回折光（ノイズ光）をカットしている。両テレセントリ
ック系で構成された受光レンズ１６を通過した光束はそ
の光軸が互いに平行となっており、補正光学系群１８の
７個の個別の補正レンズにより光電変換手段群１９の検
出面に互いに同一の大きさのスポット光となるように再
結像されている。またこの受光する側（１６から１８）
はウエハ４面上の各測定点と光電変換手段群１９の検出
面とが互いに共役となるように倒れ補正を行なっている
ために、各測定点の局所的な傾きにより検出面でのピン
ホール像の位置が変化することはなく、各測定点の光軸
方向ＡＸでの高さ変化に応答して検出面上でピンホール
像が変化するように構成されている。Next, the side from which the reflected light flux from the wafer 4 is detected, that is, 15 to 19 in FIG. 1 will be described. 1
Reference numeral 6 denotes a light receiving lens which is composed of both telecentric systems and receives seven reflected light beams from the surface of the wafer 4 via a mirror 15. Stopper diaphragm 17 provided in the light receiving lens 16
Is commonly provided for each of the seven measurement points, and cuts high-order diffracted light (noise light) generated by the circuit pattern existing on the wafer 4. The light beams passing through the light receiving lens 16 composed of both telecentric systems have their optical axes parallel to each other, and the seven individual correction lenses of the correction optical system group 18 make it possible to mutually detect the light beams on the detection surface of the photoelectric conversion means group 19. The light is re-imaged so that the spot light has the same size. Also this light receiving side (16 to 18)
Since the tilt correction is performed so that each measurement point on the wafer 4 surface and the detection surface of the photoelectric conversion means group 19 are conjugate with each other, the pinhole on the detection surface is caused by the local inclination of each measurement point. The position of the image does not change, and the pinhole image is changed on the detection surface in response to the height change of each measurement point in the optical axis direction AX.

【００２３】ここで光電変換手段群１９は７個の１次元
ＣＣＤラインセンサにより構成している。これは次の点
で従来の２次元センサ１個の構成よりも有利である。ま
ず補正光学系群１８を構成する上で光電変換手段を分離
することにより各光学部材やメカ的なホルダーの配置の
自由度が大きくなる。また検出の分解能を向上させるに
はミラー１５から補正光学系群１８までの光学倍率を大
きくする必要があるが、この点でも光路を分割して個別
のセンサに入射させる構成とした方が部材をコンパクト
にまとめることが可能である。さらにスリットスキャン
方式では露光中のフォーカス連続計測が不可欠となり計
測時間の短縮が絶対課題となるが、従来の２次元ＣＣＤ
センサでは必要以上のデータを読み出しているのもその
一因であるが１次元ＣＣＤセンサの１０倍以上の読み出
し時間を必要とする。Here, the photoelectric conversion means group 19 is composed of seven one-dimensional CCD line sensors. This is advantageous over the conventional one-dimensional sensor configuration in the following points. First, by forming the correction optical system group 18 by separating the photoelectric conversion means, the degree of freedom in arranging each optical member and mechanical holder is increased. Further, in order to improve the resolution of the detection, it is necessary to increase the optical magnification from the mirror 15 to the correction optical system group 18. In this respect as well, it is better to divide the optical path and make it incident on each sensor. It is possible to make it compact. Furthermore, in the slit scan method, continuous focus measurement during exposure is indispensable, and reducing the measurement time is an absolute issue.
One reason for this is that the sensor reads out more data than necessary, but it requires a read time 10 times or more that of a one-dimensional CCD sensor.

【００２４】次にスリットスキャン方式の露光システム
について説明する。Next, the slit scan type exposure system will be described.

【００２５】図１に示すように、レチクル２はレチクル
ステージ３に吸着、固定された後、投影レンズ１の光軸
ＡＸと垂直な面内でＲＹ（Ｙ軸方向）方向に一定速度で
スキャンするとともに、ＲＸ（Ｘ軸方向：紙面に垂直）
方向には常に目標座標位置をスキャンするように補正駆
動される。このレチクルステージのＸ方向およびＹ方向
の位置情報は、図１のレチクルステージ３に固定された
ＸＹバーミラー２０へ外部のレチクル干渉系（ＸＹ）２
１から複数のレーザービームが照射されることにより常
時計測されている。As shown in FIG. 1, after the reticle 2 is adsorbed and fixed to the reticle stage 3, the reticle 2 scans in the RY (Y-axis direction) direction at a constant speed in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection lens 1. Along with RX (X-axis direction: perpendicular to the page)
In the direction, correction driving is performed so that the target coordinate position is always scanned. The positional information of the reticle stage in the X and Y directions is stored in the reticle interference system (XY) 2 external to the XY bar mirror 20 fixed to the reticle stage 3 in FIG.
It is constantly measured by being irradiated with one to a plurality of laser beams.

【００２６】露光照明光学系６はエキシマレーザ等のパ
ルス光を発生する光源を使用し、不図示のビーム整形光
学系、オプティカルインテグレイタ、コリメータおよび
ミラー等の部材で構成され、遠紫外領域のパルス光を効
率的に透過あるいは反射する材料で形成されている。ビ
ーム整形光学系は入射ビームの断面形状（寸法含む）を
所望の形に整形するためのものであり、オプティカルイ
ンテグレータは光束の配光特性を均一にしてレチクル２
を均一照度で照明するためのものである。露光照明光学
系６内の不図示のマスキングブレードによりチップサイ
ズに対応して矩形の照明領域３０（図２）が設定され、
その照明領域で部分照明されたレチクル２上のパターン
が投影レンズ１を介してレジストが塗布されたウエハ４
上に投影される。The exposure illumination optical system 6 uses a light source for generating pulsed light such as an excimer laser, and is composed of members such as a beam shaping optical system, an optical integrator, a collimator and a mirror, which are not shown, and a pulse in the far ultraviolet region. It is made of a material that efficiently transmits or reflects light. The beam shaping optical system is for shaping the cross-sectional shape (including size) of the incident beam into a desired shape, and the optical integrator makes the light distribution characteristics of the light flux uniform and the reticle 2
Is for illuminating with a uniform illuminance. A rectangular illumination area 30 (FIG. 2) is set corresponding to the chip size by a masking blade (not shown) in the exposure illumination optical system 6,
The wafer 4 on which the pattern on the reticle 2 partially illuminated in the illumination area is coated with the resist via the projection lens 1.
Projected on.

【００２７】図１に示すメイン制御部２７は、レチクル
２のスリット像をウエハ４の所定領域にＸＹ面内の位置
（Ｘ，Ｙの位置およびＺ軸に平行な軸の回りの回転Θ）
とＺ方向の位置（Ｘ，Ｙ各軸に平行な軸の回りの回転
α，βおよびＺ軸上の高さＺ）を調整しながらスキャン
露光を行なうように、全系をコントロールしている。す
なわち、レチクルパターンのＸＹ面内での位置合わせは
レチクル干渉計２１とウエハステージ干渉計２４の位置
データと、不図示のアライメント顕微鏡から得られるウ
エハの位置データから制御データを算出し、レチクル位
置制御系２２およびウエハ位置制御系２５をコントロー
ルすることにより実現している。The main control unit 27 shown in FIG. 1 puts the slit image of the reticle 2 on a predetermined area of the wafer 4 at a position in the XY plane (X, Y position and rotation Θ about an axis parallel to the Z axis).
The entire system is controlled so that the scan exposure is performed while adjusting the positions in the Z direction (rotations α and β around the axes parallel to the X and Y axes and the height Z on the Z axis). That is, for alignment of the reticle pattern in the XY plane, control data is calculated from position data of the reticle interferometer 21 and the wafer stage interferometer 24 and wafer position data obtained from an alignment microscope (not shown) to control the reticle position. This is realized by controlling the system 22 and the wafer position control system 25.

【００２８】レチクルステージ３を図１矢印３ａの方向
にスキャンする場合、ウエハステージ５は図１の矢印５
ａの方向に投影レンズの縮小倍率分だけ補正されたスピ
ードでスキャンされる。レチクルステージ３のスキャン
スピードは露光照明光学系６内の不図示のマスキングブ
レードのスキャン方向の幅とウエハ４の表面に塗布され
たレジストの感度からスループットが有利となるように
決定される。When the reticle stage 3 is scanned in the direction of arrow 3a in FIG.
Scanning is performed at a speed corrected in the direction of a by the reduction magnification of the projection lens. The scanning speed of the reticle stage 3 is determined so that the throughput is advantageous based on the width of the masking blade (not shown) in the scanning direction in the exposure illumination optical system 6 and the sensitivity of the resist coated on the surface of the wafer 4.

【００２９】レチクル上のパターンのＺ軸方向の位置合
わせ、すなわち像面への位置合わせは、ウエハ４の高さ
データを検出する面位置検出系２６の演算結果をもと
に、ウエハステージ内のレベリングステージへの制御を
ウエハ位置制御系２５を介して行なっている。すなわ
ち、スキャン方向に対してスリット近傍手前に配置され
たウエハ高さ測定用スポット光３点の高さデータからス
キャン方向と垂直方向の傾きおよび光軸ＡＸ方向の高さ
を計算して、露光位置での最適像面位置への補正量を求
め補正を行なっている。The alignment of the pattern on the reticle in the Z-axis direction, that is, the alignment to the image plane is performed based on the calculation result of the surface position detection system 26 that detects the height data of the wafer 4 within the wafer stage. The control of the leveling stage is performed via the wafer position control system 25. That is, the tilt in the scan direction and the vertical direction and the height in the optical axis AX direction are calculated from the height data of the three wafer height measuring spot lights arranged near the slit with respect to the scan direction, and the exposure position is calculated. The correction amount is calculated by obtaining the correction amount to the optimum image plane position in.

【００３０】図１の装置では、ウエハの露光処理に先立
ち、サンプルショット（図２の斜線を付したショット）
にて光源１０の照度一定の元でウエハをスキャンし、各
検出ポイントにおける反射光を光電変換手段群１９（Ｃ
ＣＤセンサ）で受光することにより調光データ（例えば
信号ピーク）をスキャン測定（プリスキャン）し、得ら
れたデータからスキャン露光中のフォーカス計測に最適
なピーク値となる設定電流値を計測位置ごとに算出し記
憶して、各ショットの露光処理において順次計測位置の
反射率に応じた設定電流で照明することにより測定すべ
き波形の形状（ピーク）を反射率によらず一定とする。In the apparatus shown in FIG. 1, a sample shot (shot with hatching in FIG. 2) is taken prior to the wafer exposure process.
, The wafer is scanned under a constant illuminance of the light source 10, and the reflected light at each detection point is converted into a photoelectric conversion means group 19 (C
The dimming data (for example, signal peak) is scanned and measured (pre-scan) by receiving light by the CD sensor, and the set current value that becomes the optimum peak value for the focus measurement during the scan exposure is obtained from the obtained data for each measurement position. The waveform shape (peak) to be measured is made constant by irradiating with a set current corresponding to the reflectance at the measurement position in the exposure processing of each shot in order regardless of the reflectance.

【００３１】さらに、各検出ポイントの表面状態の相違
によるフォーカス計測値の相違を補正するためのオフセ
ット値も予め測定しておき、各ショットの露光処理にお
いて順次得られる各計測位置での計測値を補正する。Further, an offset value for correcting the difference in focus measurement value due to the difference in surface state of each detection point is also measured in advance, and the measurement value at each measurement position sequentially obtained in the exposure processing of each shot is calculated. to correct.

【００３２】以下、本発明に係る面位置検出方法におけ
る調光シーケンスを図４のフローチャートを用いて説明
する。The dimming sequence in the surface position detecting method according to the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.

【００３３】先ず、ステップ１０１でチップサイズ、レ
イアウトおよび露光条件等からショット内計測位置（検
出ポイント）および対象ショットを決定する。対象ショ
ットは例えば図２に斜線で示すショットを選択する。続
いて、ステップ１０２でフォーカス照明光量の初期値
（中央値）を設定する。次に、ステップ１０３でウエハ
をステージ上に搬入し、ステップ１０４でプリアライメ
ントを行ない、ステップ１０５では先に決定した対象シ
ョット位置にてフォーカス（Ｚ）補正を行なう。その後
チップの被露光領域内の複数ポイントでその面位置を測
定するために最適の光量を検出するためのプリスキャン
測定を行なう。First, in step 101, the in-shot measurement position (detection point) and the target shot are determined from the chip size, layout, exposure conditions and the like. As the target shot, for example, a shot indicated by diagonal lines in FIG. 2 is selected. Then, in step 102, the initial value (median value) of the focus illumination light amount is set. Next, in step 103, the wafer is loaded on the stage, pre-alignment is performed in step 104, and in step 105, focus (Z) correction is performed at the previously determined target shot position. After that, pre-scan measurement is performed to detect the optimum light amount for measuring the surface position at a plurality of points within the exposed area of the chip.

【００３４】プリスキャン測定は、先ず、ステップ１０
６でスキャン開始位置へ移動し、ステップ１０７でスキ
ャンを開始する。次に、ステップ１０８で現在のスポッ
ト位置がフォーカス計測位置であるか否かを判定する。
フォーカス計測位置であれば、ステップ１０９でＣＣＤ
センサ１９の出力信号より調光データを計測して最適露
光量を算出した後、フォーカス計測位置でなければ、ス
テップ１０９の処理をスキップして、ステップ１１０に
進む。ステップ１１０ではショット内スキャンが完了し
たか否かを判定する。ショット内スキャンが完了してい
なければ、ステップ１０８に戻ってステップ１０８〜１
１０の処理を繰り返す。一方、ショット内スキャンが完
了していれば、ステップ１１１に進んでスキャンを停止
し、ステップ１１２と１１３において上記のステップ１
０９で計測された各フォーカス計測位置における調光デ
ータ計測値をチェックする。このチェックは、算出され
た最適光量で各計測位置の調光データ計測を行ない、そ
のときの各調光データ計測値がトレランス内に入ってい
るか否かを判定する。全計測位置のトレランスがＯＫで
あれば、ステップ１１４に進んでこの調光シーケンスを
終了する。一方、計測位置の１か所でもトレランスがＮ
Ｇであれば、ステップ１０６に戻って、ステップ１０６
〜１１３の処理を繰り返す。なお、２回目以降のトレラ
ンスチェックにおいては、センサ出力飽和とピーク極小
の場合を除き、さらなるスキャン計測は行なわない。In the prescan measurement, first, step 10
At step 6, the scan position is moved to the scan start position, and at step 107, the scan is started. Next, in step 108, it is determined whether or not the current spot position is the focus measurement position.
If it is the focus measurement position, the CCD is determined in step 109.
After the light control data is measured from the output signal of the sensor 19 to calculate the optimum exposure amount, if the focus measurement position is not reached, the process of step 109 is skipped and the process proceeds to step 110. In step 110, it is determined whether the in-shot scan is completed. If the scan within the shot is not completed, the process returns to step 108 and steps 108 to 1 are performed.
The process of 10 is repeated. On the other hand, if the in-shot scan is completed, the process proceeds to step 111 to stop the scan, and the above-mentioned step 1 is performed in steps 112 and 113.
The dimming data measurement value at each focus measurement position measured in 09 is checked. This check measures the dimming data at each measurement position with the calculated optimum light amount, and determines whether or not each dimming data measurement value at that time is within the tolerance. If the tolerances of all the measurement positions are OK, the routine proceeds to step 114, and this dimming sequence is ended. On the other hand, the tolerance is N even at one measurement position.
If it is G, the process returns to step 106 and step 106
Repeat the processing from ~ 113. In the tolerance check after the second time, no further scan measurement is performed except when the sensor output is saturated and the peak is minimum.

【００３５】図５は、得られた検出光量のグラフを示
す。同図において、５１は検出光量、５２はウエハ４の
表面、５３はウエハ４に塗布されたレジスト、矢印はフ
ォーカス計測位置を示す。FIG. 5 shows a graph of the obtained detected light amount. In the figure, 51 indicates the detected light amount, 52 indicates the surface of the wafer 4, 53 indicates the resist coated on the wafer 4, and the arrow indicates the focus measurement position.

【００３６】検出光量５１はレジスト表面が平坦な部分
（例えばａ）では大きく逆に凹凸部分や傾斜部分（例え
ばｂ）では散乱の影響により小さくなる。いま図５に示
すように光量のトレランスとしてＬＯＷ，ＨＩＧＨとし
た場合ａ，ｂなどの計測位置ではトレランス外となるた
めに最適照明光量の算出を次のような換算式により求め
る。The amount of detected light 51 is large at a flat resist surface (for example, a) and is small at an uneven portion or an inclined portion (for example, b) due to the influence of scattering. Now, as shown in FIG. 5, when the light quantity tolerance is LOW or HIGH, it is out of the tolerance at the measurement positions such as a and b, so the optimum illumination light quantity is calculated by the following conversion formula.

【００３７】[0037]

【数１】 検出光量ＰＥＡＫが飽和している場合には真のＰＥＡＫ
は求まらない。この場合は、新たな駆動電流ＮＥＷを単
に現在光量の１／２ないし１／３にする処理を行なえば
ループ回数を減らすことができる。またトレランスＯＫ
の計測位置でも上記換算式で求めた最適駆動電流を算出
しておけばスキャン露光時の各計測点での検出波形を一
定にすることが可能となり計測値の変動を抑えることが
できる。[Equation 1] True PEAK when the detected light amount PEAK is saturated
Is not required. In this case, the number of loops can be reduced by simply making the new drive current NEW ½ to ⅓ of the current light amount. Tolerance OK
Even at the measurement position, if the optimum drive current obtained by the conversion formula is calculated, the detection waveform at each measurement point during scan exposure can be made constant, and the fluctuation of the measurement value can be suppressed.

【００３８】[0038]

【実施例１】図１の装置において、光源１０として発光
ダイオード（ＬＥＤ）を用い、受光手段としては一次元
ＣＣＤセンサを用いる。図４のステップ１０７〜１１１
のプリスキャンにおいては、図６に示すように、対象シ
ョット３１をＵＰ走査しながらａ，ｂ，ｃおよびＡ，
Ｂ，Ｃの６個のスポットについて同時に調光データ（Ｃ
ＣＤセンサ出力）を計測する。プリスキャン中の初期電
流値は、第１計測値（突き上げ検知）で決定し、その後
のプリスキャン中はＺ（ウエハステージの高さ）もＬＥ
Ｄ電流値も一定のままとする。ステップ１１２の計測値
チェックは、前記対象ショット３１をＵＰ走査して各計
測位置の最適光量を算出し記憶した後、ＤＯＷＮ走査に
切り替え、その際、ＬＥＤ１０の光量を各計測位置で上
記算出し記憶した最適光量に制御しながらａ，ｂ，ｃお
よびＡ，Ｂ，Ｃの６個のスポットについて同時に調光デ
ータを計測し、その調光データがトレランス内に入って
いるか否かによって判断する。Embodiment 1 In the apparatus shown in FIG. 1, a light emitting diode (LED) is used as the light source 10 and a one-dimensional CCD sensor is used as the light receiving means. Steps 107 to 111 of FIG.
In the pre-scan of, as shown in FIG. 6, while a target shot 31 is UP-scanned, a, b, c and A,
Simultaneous dimming data (C for 6 spots B and C)
CD sensor output) is measured. The initial current value during the prescan is determined by the first measurement value (thrust detection), and Z (height of the wafer stage) is also LE during the subsequent prescan.
The D current value also remains constant. In the measurement value check in step 112, the target shot 31 is UP-scanned to calculate and store the optimum light amount at each measurement position, and then the DOWN scan is performed. At that time, the light amount of the LED 10 is calculated and stored at each measurement position. The dimming data is simultaneously measured for the six spots a, b, c and A, B, C while controlling the optimum light amount, and it is determined whether or not the dimming data is within the tolerance.

【００３９】スキャン露光中は、ＵＰ走査の場合はスポ
ットＡ，Ｂ，Ｃの光量を上記の調光シーケンスで得られ
た最適光量に調光するとともにＣＣＤセンサをリセット
してから、スポットＡ，Ｂ，Ｃにおけるウエハの面位置
（フォーカス）を計測（先読み）し、一方、ＤＯＷＮ走
査の場合はスポットａ，ｂ，ｃの光量を上記の調光シー
ケンスで得られた最適光量に調光しながら、スポット
ａ，ｂ，ｃのフォーカスを計測（先読み）する。そし
て、各計測値をオフセット補正した値に基づいてウエハ
の高さおよび姿勢を算出し、フォーカス補正を行なう。
実際、フォーカス検出後、すぐに次の計測ポイントでの
光量設定（駆動電流・ゲインの変更）を行なっておく
と、より、短い間隔での計測が可能となる。During the scan exposure, in the case of UP scanning, the light amounts of the spots A, B, and C are adjusted to the optimum light amount obtained by the above light adjustment sequence, and the CCD sensor is reset. , C, the surface position (focus) of the wafer is measured (pre-reading), while in the case of DOWN scanning, while adjusting the light amounts of the spots a, b, and c to the optimum light amounts obtained by the above dimming sequence, The focus of the spots a, b, and c is measured (read ahead). Then, the height and orientation of the wafer are calculated based on the values obtained by offset-correcting each measurement value, and focus correction is performed.
Actually, if the light amount is set (change of drive current / gain) at the next measurement point immediately after the focus detection, it becomes possible to measure at shorter intervals.

【００４０】[0040]

【実施例２】図７は、図４ステップ１１２の計測値チェ
ックの他の例を示す。図７においては、対象ショット３
１に続いてその次のショット３３をＵＰ走査し、スポッ
トａ，ｂ，ｃおよびＡ，Ｂ，Ｃの調光データ計測および
最適光量算出を対象ショット３１を用いて行ない、調光
データのチェックはショット３３を用いて行なうように
している。Second Embodiment FIG. 7 shows another example of the measurement value check in step 112 of FIG. In FIG. 7, target shot 3
After the first shot, the next shot 33 is UP-scanned, the dimming data of the spots a, b, c and A, B, C are measured and the optimum light amount is calculated using the target shot 31, and the dimming data is checked. The shot 33 is used.

【００４１】実施例１の方法では、調光データの確認の
ため、１スキャン後、減速、停止、反転加速およびスキ
ャンの動作が必要であるが、本実施例では、スキャン長
は２倍になるが、１回のスキャンで調光データの確認が
でき、調光シーケンスの時間短縮を図ることができる。In the method of the first embodiment, the operation of deceleration, stop, reversal acceleration and scan is required after one scan to confirm the dimming data, but in the present embodiment, the scan length is doubled. However, the dimming data can be confirmed with one scan, and the dimming sequence time can be shortened.

【００４２】[0042]

【実施例３】図８は、図４ステップ１１２の計測値チェ
ックのさらに他の例を示す。この方法は、ベアＳｉ等の
反射率差や表面の凹凸がない平面の調光データを計測す
るのに好適なもので、スポットＡ，Ｂ，Ｃとａ，ｂ，ｃ
の感度差（同一駆動電流、同一反射率におけるセンサ出
力）を静的に事前測定しておき、スポットＡ，Ｂ，Ｃで
調光データ計測を行ない、スポットａ，ｂ，ｃで調光デ
ータのチェックを行なうようにしたものである。なお、
スポットａ，ｂ，ｃの最適光量は、感度差を考慮してス
ポットＡ，Ｂ，Ｃの計測データより計算で求める。本実
施例によれば、実施例２に比べてスキャン長が短くて済
み、調光シーケンスの処理時間をさらに短縮することが
できる。また、実施例２に比べてプリスキャン中にスポ
ットａ，ｂ，ｃとＡ，Ｂ，Ｃの両方の調光データを同時
測定する必要がなく、処理回路を簡略化できる。Third Embodiment FIG. 8 shows still another example of the measurement value check in step 112 of FIG. This method is suitable for measuring the dimming data of a flat surface having no reflectance difference of bare Si or the like and no unevenness on the surface, and the spots A, B, C and a, b, c.
Sensitivity difference (sensor output at the same drive current and the same reflectance) is statically measured in advance, dimming data is measured at spots A, B and C, and dimming data at spots a, b and c are measured. The check is made. In addition,
The optimum light amount of the spots a, b and c is calculated from the measurement data of the spots A, B and C in consideration of the sensitivity difference. According to the present embodiment, the scan length is shorter than that in the second embodiment, and the processing time of the dimming sequence can be further shortened. Further, as compared with the second embodiment, it is not necessary to simultaneously measure the light control data of both the spots a, b, c and A, B, C during the prescan, and the processing circuit can be simplified.

【００４３】なお、上述においては、調光データに基づ
いて投光手段の光量を調整する例について説明している
が、受光手段のゲインを調整するようにしてもよい。In the above description, an example of adjusting the light quantity of the light projecting means based on the dimming data has been described, but the gain of the light receiving means may be adjusted.

【００４４】[0044]

【実施例４】図９は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半
導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マ
イクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１
（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ
製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造す
る。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、
上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技
術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステ
ップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によ
って作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程
であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含
む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半
導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査
を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これを出荷（ステップ７）する。[Embodiment 4] FIG. 9 shows a flow of manufacturing minute devices (semiconductor chips such as IC and LSI, liquid crystal panels, CCDs, thin film magnetic heads, micromachines, etc.). Step 1
In (Circuit design), a circuit of a semiconductor device is designed.
In step 2 (mask manufacturing), a mask having the designed circuit pattern is manufactured. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process,
An actual circuit is formed on the wafer by the lithography technique using the mask and the wafer prepared above. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip by using the wafer manufactured in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. A semiconductor device is completed through these processes and shipped (step 7).

【００４５】図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオ
ン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１
５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ１６（露光）では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンを形成する。FIG. 10 shows the detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted in the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the exposure apparatus described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), parts other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that is no longer needed after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【００４６】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに
製造することができる。By using the manufacturing method of this embodiment, a highly integrated semiconductor device, which has been difficult to manufacture in the past, can be manufactured at low cost.

【００４７】[0047]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
キャン露光中の調光に要する時間を短縮し、面位置検出
手段の計測サイクルを一定に管理することにより走査系
との同期において応答遅れの発生を防止することができ
る。したがって、面位置検出手段が面位置を検出する際
の前記複数の検出ポイント間のパターン構造の違いによ
り生じる各検出ポイント毎の誤差を予め検出するとき
も、その後、物体と面位置検出手段を相対走査しながら
面位置を検出するときも同じポイントで面位置を検出す
ることができ、前記相対走査時の検出結果を前記誤差に
より補正することにより、面位置検出をより高精度に行
なうことができる。As described above, according to the present invention, the time required for dimming during scan exposure is shortened, and the measurement cycle of the surface position detecting means is controlled to be constant, thereby responding in synchronization with the scanning system. It is possible to prevent the occurrence of delay. Therefore, even when the error for each detection point caused by the difference in the pattern structure between the plurality of detection points when the surface position detection means detects the surface position is detected in advance, the object and the surface position detection means are then moved relative to each other. The surface position can be detected at the same point even when the surface position is detected while scanning, and the surface position can be detected with higher accuracy by correcting the detection result during the relative scanning with the error. .

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

【図１】 本発明の一実施例に係る面位置検出方法を用
いるスリットスキャン方式の投影露光装置の部分的概略
図である。FIG. 1 is a partial schematic diagram of a slit scan type projection exposure apparatus using a surface position detection method according to an embodiment of the present invention.

【図２】 ウエハ上の被露光領域の配列状態と本発明の
実施例でプリスキャンを行うサンプルショットの選択の
例を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing an arrangement state of exposed regions on a wafer and an example of selection of sample shots to be pre-scanned in an embodiment of the present invention.

【図３】 図１におけるプリスキャン時のショット、ス
リットおよびスポットの関係を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship among shots, slits, and spots during prescan in FIG.

【図４】 図１の装置における調光シーケンスを示すフ
ローチャート図である。4 is a flowchart showing a dimming sequence in the apparatus of FIG.

【図５】 図４の調光シーケンスで得られる最適光量と
ウエハ表面との関係の一例を示す説明図である。5 is an explanatory diagram showing an example of a relationship between an optimum light amount obtained by the dimming sequence of FIG. 4 and a wafer surface.

【図６】 図４の調光シーケンスにおける計測データチ
ェック処理の一例を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of measurement data check processing in the dimming sequence of FIG.

【図７】 図４の調光シーケンスにおける計測データチ
ェック処理の他の例を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of measurement data check processing in the light control sequence of FIG.

【図８】 図４の調光シーケンスにおける計測データチ
ェック処理のさらに他の例を示す説明図である。8 is an explanatory diagram showing still another example of the measurement data check process in the light control sequence of FIG.

【図９】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a flow of manufacturing a micro device.

【図１０】 図８におけるウエハプロセスの詳細な流れ
を示す図である。10 is a diagram showing a detailed flow of the wafer process in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１：縮小投影レンズ、２：レチクル、３：レチクルステ
ージ、４：ウエハ、５：ウエハステージ、６：露光照明
光学系、１０：光源、１１：コリメータレンズ、１２：
プリズム形状のスリット部材、１４，１５：折り曲げミ
ラー、１９：光電変換手段群、２１：レチクルステージ
干渉計、２２：レチクル位置制御系、２４：ウエハステ
ージ干渉計、２５：ウエハ位置制御系、２６：面位置検
出系、２７：メイン制御部、３０：スリット、３１：対
象ショット、３３：チェック用ショット、５１：検出光
量、５２：ウエハ表面、５３：レジスト、Ａ，Ｂ，Ｃ，
ａ，ｂ，ｃ，Ｓ：スポット、Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２‥‥‥：
フォーカス計測ポイント。1: reduction projection lens, 2: reticle, 3: reticle stage, 4: wafer, 5: wafer stage, 6: exposure illumination optical system, 10: light source, 11: collimator lens, 12:
Prism-shaped slit members, 14, 15: bending mirrors, 19: photoelectric conversion means group, 21: reticle stage interferometer, 22: reticle position control system, 24: wafer stage interferometer, 25: wafer position control system, 26: Surface position detection system, 27: main control unit, 30: slit, 31: target shot, 33: check shot, 51: detected light intensity, 52: wafer surface, 53: resist, A, B, C,
a, b, c, S: spot, M0, M1, M2 ...
Focus measurement point.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 7/00 G03F 9/00 H01L 21/027 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. ⁷ , DB name) G03F 7/00 G03F 9/00 H01L 21/027

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 検出ポイントに光束を斜めに入射する投
光手段と前記検出ポイントからの反射光を受光する受光
手段とを有する面位置検出手段を備え、パターン構造を
有する領域が形成された物体を前記面位置検出手段に対
してスキャンさせながら、前記領域内の複数の検出ポイ
ントで面位置を検出する面位置検出装置において、 前記面位置検出のためのスキャンに先立ち、前記物体を
前記面位置検出手段に対してプリスキャンさせながら、
前記領域内の複数の前記検出ポイントで、前記投光手段
からの光束を入射させその反射光を前記受光手段で受光
しその受光信号に基づいて、前記投光手段の駆動電流ま
たは前記受光手段のゲインの最適な値を決定する決定手
段と、 前記面位置検出のためのスキャンの際に、前記検出ポイ
ントごとに、前記投光手段の駆動電流または前記受光手
段のゲインを前記決定手段により決定された前記最適な
値に設定する設定手段と、 を設けたことを特徴とする面位置検出装置。[Claim 1, further comprising a surface position detecting means having a light receiving means for receiving reflected light from the light projecting means for entering a light beam obliquely to the detection point the detection point, the region having a pattern structure is formed object while scanning with respect to the surface position detecting means, the surface position detecting apparatus for detecting a surface position at a plurality of detection points in the area prior to scanning for the surface position detecting, the object
While prescanning the surface position detection means,
A plurality of the detection point in the area, receiving light reflected by a light beam from said light projecting means by said light receiving means
Shiso based on a photodetection signal, the drive current or determined manually <br/> stage to determine the optimum value of the gain of the light receiving means of said light projecting means, when the scan for the surface position detection, the for each detection point, characterized in that a setting means for setting the determined said optimum <br/> value by the decision means the gain of the driving current or the light receiving unit of the light projecting means surface Position detection device. 【請求項２】 前記決定手段は、前記投光手段の駆動電
流または前記受光手段のゲインを一定にしたままで、プ
リスキャンを行い、前記受光手段の受光信号に基づいて
前記最適な値を算出することを特徴とする請求項１記載
の面位置検出装置。Wherein said determining means while the gain of the driving current or the light receiving unit of the light projecting means to be constant, flop
Performs rescan, surface position detecting apparatus according to claim 1, wherein the benzalkonium to calculate the optimal value based on the light reception signal of the light receiving means. 【請求項３】 前記決定手段は、前記検出ポイントごと
に前記投光手段の駆動電流または前記受光手段のゲイン
を変えながら、前記最適な値を決定することを特徴とす
る請求項１記載の面位置検出装置。Wherein said determining means is provided on a surface of claim 1, wherein said while changing the gain of the driving current or the light receiving unit of the light projecting means every detection point, to determine the optimum value Position detection device. 【請求項４】 前記物体には同一のパターン構造を有す
る複数の領域が形成されており、前記決定手段は、複数
の領域のうち一部の領域のみでプリスキャンを行い、前
記最適な値を決定することを特徴とする請求項１〜３の
いずれか１つに記載の面位置検出装置。Wherein the said object is formed with a plurality of regions having the same pattern structure, wherein the determination unit performs prescanning only in some areas of the multiple areas, the optimum value the surface position detecting apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to determine. 【請求項５】 前記物体と面位置検出手段の相対位置を
計測する計測手段と、 前記計測手段の計測結果を用い
て、前記面位置検出のためのスキャン時の前記検出ポイ
ントと、前記面位置検出のためのスキャンに先立って行
われるプリスキ ャン時の前記検出ポイントとが一致する
ように制御する手段と、 をさらに設けた ことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１つに記載の面位置検出装置。 5. A relative position before Symbol object and the surface position detecting means
Using the measuring means to measure and the measurement result of the measuring means
The detection point during scanning for detecting the surface position.
Before the scan to detect the surface position.
Wherein a detection point coincides at dividing Purisuki catcher down
Surface position detecting apparatus according and means for controlling, further provided with that in any one of claims 1 to 4, characterized as. 【請求項６】 前記決定手段により決定された前記最適
な値が許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、 前記判定手段の判定結果が否のとき前記最適な値の決定
を再度実行させる手段と、 をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれ
か１つに記載の面位置検出装置。 6. The optimum determined by the determining means.
Determination means for determining whether a value is within a permissible range, and means for executing determined <br/> again the optimum value when the determination result is negative in the determination means, further provided with Any one of claims 1 to 7, characterized in that
The surface position detection device according to any one of the above. 【請求項７】 前記受光手段は一次元ＣＣＤセンサを備
え、前記設定手段は前記検出ポイントごとに前記最適な
値を設定した後、前記ＣＣＤセンサをリセットしてから
その検出ポイントでの面位置検出を開始させることを特
徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の面位置検
出装置。Wherein said light receiving means comprises a one-dimensional CCD sensor, after said setting means that sets the optimum <br/> values for each point supra dangerous, reset the CCD sensor <br /> surface position detecting apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that to initiate the surface position detection at the detection point. 【請求項８】 検出ポイントに光束を斜め入射する投光
手段と前記検出ポイントからの反射光を受光する受光手
段とを有する面位置検出手段を用い、パターン構造を有
する領域が形成された物体を前記面位置検出手段に対し
てスキャンさせながら、前記領域内の複数の検出ポイン
トで面位置を検出する面位置検出方法において、 前記面位置検出のためのスキャンに先立ち、前記物体を
前記面位置検出手段に対してプリスキャンさせながら、
前記領域内の複数の前記検出ポイントで、前記投光手段
からの光束を入射させその反射光を前記受光手段で受光
しその受光信号に基づいて、前記投光手段の駆動電流ま
たは前記受光手段のゲインの最適な値を決定する段階
と、 前記面位置検出のためのスキャンの際に、前記検出ポイ
ントごとに、前記投光手段の駆動電流または前記受光手
段のゲインを決定された前記最適な値に設定する段階
と、 を具備することを特徴とする面位置検出方法。8. An object in which an area having a pattern structure is formed by using a surface position detecting means having a light projecting means for obliquely entering a light flux at a detection point and a light receiving means for receiving reflected light from the detection point. while scanning with respect to the surface position detecting means, the surface position detecting method for detecting a surface position at a plurality of detection points in the area prior to scanning for the surface position detecting, the object
While prescanning the surface position detection means,
A plurality of the detection point in the area, receiving light reflected by a light beam from said light projecting means by said light receiving means
Shiso based on the light reception signal, determining the optimum value of the gain of the drive current or the light receiving unit of the light projecting means, when the scan for the surface position detection, for each of the detection points, the surface position detecting method characterized by comprising the steps to set the optimum value determined the gain of the driving current or the light receiving unit of the light projecting means. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１つに記載の装
置または方法を用いて前記物体としての基板のフォーカ
ス計測および補正を行いながら、原版と前記基板 を相対
的にスキャンさせることにより前記原版のパターンを投
影光学系を介して前記基板に露光するデバイス製造方
法。9. while focus measurement and correction of the substrate as the object using the apparatus or method according to any one of claims 1-8, by relatively scanning the original plate substrate Throw the pattern of the original
A device manufacturing method for exposing the substrate through a shadow optical system .