JP3814384B2 - Surface position detection method and surface position detection apparatus - Google Patents

Surface position detection method and surface position detection apparatus Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体の露光装置において、投影光学手段により所定のパターンが投影される露光ターゲットとなるウェハの、投影光学手段の光軸方向の位置及び、その光軸方向に垂直な面に対する傾きを計測する、面位置検出方法及び面位置検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の露光装置における面位置検出装置としては、従来、斜め入射面位置検出装置が多く用いられている。斜め入射面位置検出装置では、投射レンズを通してマスクパターンが転写される位置に設けられた半導体ウェハの結像面に斜めに入射光が照射される。そして、その半導体ウェハの結像面から斜めに反射する反射光を検出することによって、半導体ウェハの結像面の位置及び傾きが計測される。
【０００３】
図１０は、従来の面位置検出装置が備えられた露光装置を示す概略図である。図１０に示される露光装置では、ウェハを照射する照明装置１０３から、矢印ＥＸで示される方向に照明光が出射される。照明装置１０３から出射された照明光の進行方向に、レチクル１０１、投影光学手段である縮小投射レンズ１０４及び、ウェハ１０５がこの順番で配置されている。照明装置１０３及び縮小投射レンズ１０４の共通の光軸ＡＸの方向をＺ方向とする。Ｚ方向に垂直で、かつ、図１０の紙面に対して垂直な方向をＸ方向とする。また、Ｚ方向に垂直で、かつ、図１０の紙面に対して平行な方向をＹ方向とする。
【０００４】
レチクル１０１は、レチクルスキャンステージ１０２に固定されており、レチクルスキャンステージ１０２はＸ方向に走査される。ウェハ１０５は、ウェハチャック１０６の表面に取り付けられている。ウェハチャック１０６はＸＹステージ１０７の表面に備えられ、ＸＹステージ１０７はＺチルトステージ１０８の表面に備えられている。
【０００５】
上記の露光装置に備えられた面位置検出装置としては、光スリット投影式のものが用いられている。光スリット投影式の面位置検出装置では、フォーカス用照明装置の光ファイバ１０９の先端から出射される照明光の進行方向に、集光レンズ１１０、パターン形成板１１１、投射レンズ１１２及びミラー１１３がこの順番で並べられている。パターン形成板１１１には、所定のパターンが形成されている。ミラー１１３は、光ファイバ１０９からの照明光をウェハ１０５の表面に向けて反射するように配置されている。ミラー１１３とウェハ１０５との間には照射レンズ１１４が配置されており、ミラー１１３で反射された照明光が、照射レンズ１１４によってウェハ１０５の結像面に集光される。光ファイバ１０９から出射した照明光は、ミラー１１３及び照射レンズ１１４により光軸ＡＸ及びウェハ１０５に対して斜めにウェハ１０５の結像面に集光される。
【０００６】
さらに、光ファイバ１０９から出射してウェハ１０５の表面で反射した照明光の進行方向に、集光レンズ１１５及びミラー１１６がこの順番で配置されている。そして、ミラー１１６に入射して反射された照明光の進行方向に、結像レンズ１１７及び光位置検出素子１１８がこの順番で配置されている。
【０００７】
上述した露光装置は演算回路１１９を有しており、演算回路１１９には、光位置検出素子１１８で得られた信号が送られる。また、演算回路１１９からは、Ｚチルトステージ１０８に制御信号が送られる。
【０００８】
次に、露光装置に備えられた面位置検出装置の動作について説明する。光ファイバ１０９から出射された照明光は、集光レンズ１１０を通してパターン形成板１１１を照明する。パターン形成板１１１を透過した照明光は、投射レンズ１１２によってミラー１１３に投射された後、ミラー１１３によりウェハ１０５の結像面に向けて反射される。ミラー１１３で反射された照明光は、照射レンズ１１４によってウェハ１０５の結像面を照射する。これにより、ウェハ１０５の結像面にパターン形成板１１１のパターンが、ウェハ１０５の結像面に光軸ＡＸに対して斜めに投影されて結像する。
【０００９】
その後、ウェハ１０５で反射された照明光は、集光レンズ１１５によってミラー１１６に集光された後、ミラー１１６で結像レンズ１１７に向けて反射される。ミラー１１６で反射されて結像レンズ１１７に入射した照明光は、結像レンズ１１７によって光位置検出素子１１８の受光面に集光される。これにより、パターン形成板１１１のパターンが光位置検出素子１１８の受光面に再度結像する。
【００１０】
ウェハ１０５が光軸ＡＸの方向に移動すると、光位置検出素子１１８の受光面の像が、その受光面と平行な方向に移動することになる。従って、光位置検出素子１１８の受光面における像の位置を基に演算回路１１９が算出することによって、ウェハ１０５の結像面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸに垂直な面に対する傾き（以下、チルトとも称する）を検出することができる。
【００１１】
上述した面位置検出装置によるウェハ１０５の結像面の計測点は、光ファイバ１０９の１ショットの領域内に複数あり、それらの計測点から得られたデータを比較演算することにより、ウェハ１０５の結像面における計測ショットの領域の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸに垂直な面に対する傾きが算出される。
【００１２】
近年の露光装置としては、ステップ＆スキャン露光装置が用いられつつある。ステップ＆スキャン露光装置では、露光面積を拡大するために、投射レンズにレチクルとウェハとの共役関係を保持させながらレチクルをウェハに対して相対的に走査しつつ露光が行われる。また、このようなステップ＆スキャン露光装置では、ウェハの結像面を計測して得られた信号が、ステージの姿勢を制御するクローズドループ信号として直接使われる。そのため、ステージの姿勢を制御する目標値信号として、できるだけ滑らかな、露光時のスリット領域に対して平均化された信号が必要とされる。
【００１３】
ところが、上述した光スリット投影式の面位置検出装置では、スリットの結像面に対して均一に照明光を照射すると、その結像面の位置を計測できないため結像面の計測領域は必ず離散的になってしまう。しかも、出願人による実験から、パターン形成板１１１を透過した細いスリット状の光束がウェハ１０５のエッジ部の段差に照射された場合、その光束が複数の方向に反射されて散乱し、大きな検出誤差が生じることがわかった。その問題点を解決する方法として、結像面出装置に静電容量センサを用いる方法がある。静電容量センサを用いた面位置検出装置は、光スリット投影式のものと比較して、検出領域内をほぼ均一に平均化するうえに、ウェハのエッジ部により検出誤差が生じることがなく、応答性が高いなどの利点を有している。
【００１４】
図１１は、静電容量センサの検出原理について説明するための図である。静電容量センサでは、図１１に示されるように、検出用電極であるセンサ電極２０１の一面と、計測対象物である導体基板２０２の一面とが対向するようにセンサ電極２０１及び導体基板２０２が配置される。センサ電極２０１及び導体基板２０２には、電流計２０４とオッシレータ２０３とが電気的に接続されており、導体基板２０２の電位を０Ｖに固定するために導体基板２０２が接地されている。また、電流計２０４によって測定された電流値を用いて、演算手段である測定器２０５で、センサ電極２０１と導体基板２０２との間の距離が算出される。
【００１５】
上述した静電容量センサでは、オッシレータ２０３によってセンサ電極２０１と導体基板２０２との間に交流電界がかけられ、その時に流れる電流値が電流計２０４によって測定される。そして、測定器２０５で、電流計２０４により測定された電流値からセンサ電極２０１と導電基板２０２との間の静電容量が求められる。その後、センサ電極２０１と導電基板２０２との間の静電容量が、センサ電極２０１と導電基板２０２との間の距離と反比例する関係から、その静電容量を用いてセンサ電極２０１と導電基板２０２との間の距離が測定器２０５で算出される。
【００１６】
静電容量センサにおいて重要な条件は、計測対象物が導体であり、かつ、計測対象物が接地されているということである。その条件が満たされていない場合には、静電容量センサの測定値にオフセットがのったり、静電容量センサの外部の電場及び磁場の乱れの影響を静電容量センサが受けやすくなってしまう。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、露光装置で露光が行われるシリコンウェハは、表面、裏面及び側面の全体が酸化されてＳｉＯ2膜で全体が覆われたものであり、ウェハを接地してそのウェハの電位を０Ｖにすることが困難である。従って、静電容量センサを用いた従来の面位置検出装置では、ウェハを接地することができず、ウェハが電場及び磁場の乱れの影響を受けてしまうので、ウェハの表面の位置及び傾きを安定的に、しかも正確に測定することができないという問題点がある。実際、出願人の実験により、露光装置のウェハチャックに固定されたウェハは、そのウェハの位置を制御するパルスステージや、その他の機器による電場及び磁場の乱れの影響を受けやすく、電気的に不安定な状態にあることが明らかになっている。
【００１８】
本発明の目的は、上述した従来技術の問題点に鑑み、静電容量センサが用いられた面位置検出装置において、ウェハの結像面に所定のパターンを結像させる投影光学手段の光軸方向におけるウェハの表面の位置及び、ウェハの表面の、投影光学手段の光軸に垂直なに対する傾きを計測する際に、電場及び磁場の乱れの影響を受けず、正確に計測を行える面位置検出方法及び面位置検出装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、ウェハと、該ウェハの表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、前記ウェハの表面側に該表面から距離をおいて複数の検出用電極を配置し、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを検出する面位置検出方法において、前記ウェハの裏面側に導電性部材を配置すると共に該導電性部材の電位を固定する段階と、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量を計測する段階と、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量と、既知の、前記ウェハと前記導電性部材との間の静電容量とを基に、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する段階とを有することを特徴とする。
【００２０】
上記の発明では、ウェハと、そのウェハの表面側に配置された複数の検出用電極とを用いて、ウェハの検出用電極側の面の、投影光学手段の光軸方向の位置及び、その光軸に垂直な面に対する傾きを検出する際に、ウェハの裏面側に導電性部材を配置すると共に導電性部材の電位を固定し、複数の検出用電極のそれぞれと導電性部材との間の静電容量を計測する。そして、計測して得られた静電容量と、既知の、ウェハと導電性部材との間の静電容量とを基に、ウェハの検出用電極側の面の、投影光学手段の光軸方向の位置及び、その光軸に垂直な面に対する傾きを算出する。ここで、ウェハは検出用電極と導電性部材との間に挟まれており、かつ、導電性部材の電位は固定されているので、導電性部材及びウェハが、電場及び磁場の乱れの影響を受けず、電気的に安定した状態にある。従って、検出用電極のそれぞれと導電性部材との間の静電容量を安定的に計測することができる。
【００２１】
また、本発明は、表面、裏面及び側面の全体に酸化膜が形成されたウェハと、該ウェハの表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、前記ウェハの表面側に該表面から距離をおいて複数の検出用電極を配置し、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを検出する面位置検出方法において、前記ウェハの、前記検出電極側と反対側の面の酸化膜を除去した後に該面に金属膜を形成し、かつ、前記ウェハの該金属膜側に、該金属膜と接触して電気的に接続される導電性部材を配置すると共に該導電性部材の電位を固定する段階と、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記ウェハとの間の静電容量を計測する段階と、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記ウェハとの間の静電容量を基に、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する段階とを有することを特徴とする。
【００２２】
上記の発明では、ウェハの、検出用電極側と反対側の面に金属膜を形成し、かつ、ウェハの金属膜側に配置された導電性部材と、金属膜とを電気的に接続すると共にその導電性部材の電位を固定するので、ウェハと導電性部材とが金属膜を介して電気的に接続されてウェハの電位が固定される。これにより、ウェハが、電場及び磁場の乱れの影響を受けず、電気的に安定した状態にある。従って、複数の検出用電極のそれぞれとウェハとの間の静電容量を、安定的に計測することができる。
【００２３】
さらに、本発明は、表面側に誘電体層を介して絶縁性のレジスト層が形成されたウェハと、前記レジスト層の表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、前記ウェハの表面側に該表面から距離をおいて複数の検出用電極を配置し、該複数の検出用電極を用いて前記ウェハの前記レジスト層の一面または他面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを検出する面位置検出方法であって、前記ウェハの前記誘電体層と前記レジスト層との間、または、前記レジスト層の、前記ウェハ側と反対側の面に導電性の膜を形成し、かつ、前記ウェハの裏面側に導電性部材を配置すると共に該導電性部材の電位を固定する段階と、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量を計測する段階と、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量と、既知の、前記ウェハの導電性の膜と前記導電性部材との間の静電容量とを基に、前記ウェハのレジスト層の一面または他面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する段階とを有する。
【００２４】
上記の発明では、ウェハの表面側に誘電体層を介して絶縁性のレジスト層が形成されている場合、誘電体層とレジスト層との間、または、レジスト層の、ウェハ側と反対側の面に導電性の膜を形成し、かつ、ウェハの裏面側に導電性部材を配置すると共に導電性部材の電位を固定する。ここで、ウェハは検出用電極と導電性部材との間に挟まれており、かつ、導電性部材の電位が固定されているので、導電性部材、ウェハ及び、ウェハの導電性の膜が電場及び磁場の乱れの影響を受けず、電気的に安定した状態にある。従って、検出用電極と導電性部材との間の静電容量を安定的に計測することができる。また、検出用電極と、ウェハの導電性の膜との間の静電容量を求めて、検出用電極と、ウェハの導電性の膜との間の距離を正確に計測することができる。これにより、ウェハのレジスト層の一面または他面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを安定的に、しかも正確に検出することができる。
【００２５】
さらに、本発明は、ウェハと、該ウェハの表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、前記ウェハの表面側に該表面側から距離をおいて配置された複数の検出用電極と、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する演算手段とを有する面位置検出装置において、前記ウェハの裏面側に導電性部材が配置され、該導電性部材の電位が固定されていることを特徴とする。
【００２６】
上記の発明では、前述したのと同様に、ウェハは検出用電極と導電性部材との間に挟まれており、かつ、導電性部材の電位が固定されているので、導電性部材及びウェハが電場及び磁場の乱れの影響を受けず、電気的に安定した状態にある。従って、検出用電極のそれぞれと導電性部材との間の静電容量を安定的に計測することができる。
【００２７】
さらに、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量と、既知の、前記ウェハと前記導電性部材との間の静電容量とを基に、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを前記演算手段が算出することが好ましい。
【００２８】
さらに、前記導電性部材として導電基板が用いられ、該導電基板が前記ウェハに対して略平行に配置されていることが好ましい。
【００２９】
さらに、前記導電基板の形状及び大きさが前記ウェハと同等であることが好ましい。
【００３０】
さらに、前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックの材質として導電性のものが用いられることにより該ウェハチャックが前記導電性部材を構成していることが好ましい。
【００３１】
さらに、本発明は、表面、裏面及び側面の全体に酸化膜が形成されたウェハと、該ウェハの表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、前記ウェハの表面側に該表面側から距離をおいて配置された複数の検出用電極と、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する演算手段とを有する面位置検出装置において、前記ウェハの、前記検出用電極側と反対側の面の酸化膜が除去された後に該面に金属膜が形成され、かつ、前記ウェハの該金属膜側に、該金属膜と接触して該金属膜と電気的に接続される導電性部材が配置されると共に該導電性部材の電位が固定されていることを特徴とする。
【００３２】
上記の発明では、前述したのと同様に、ウェハと導電性部材とが金属膜を介して電気的に接続されてウェハの電位が固定され、ウェハが、電場及び磁場の乱れの影響を受けず、電気的に安定した状態にある。従って、複数の検出用電極のそれぞれとウェハとの間の静電容量を、安定的に計測することができる。
【００３３】
さらに、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記ウェハとの間の静電容量を基に、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを前記演算手段が算出することが好ましい。
【００３４】
さらに、前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックの材質として導電性のものが用いられることにより該ウェハチャックが前記導電性部材を構成していることが好ましい。
【００３５】
さらに、前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックに導体部分が部分的に形成されることにより該導体部分が前記導電性部材を構成していることが好ましい。
【００３６】
さらに、前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックの、少なくとも前記ウェハの金属膜と接触する部分に導電性の膜が形成されることにより該導電性の膜が前記導電性部材を構成していることが好ましい。
【００３７】
さらに、本発明は、表面側に誘電体層を介して絶縁性のレジスト層が形成されたウェハと、前記レジスト層の表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、前記ウェハの表面側に該表面から距離をおいて配置された複数の検出用電極と、前記複数の検出用電極を用いて前記ウェハの前記レジスト層の一面または他面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する演算手段とを有し、前記ウェハの前記誘電体層と前記レジスト層との間、または、前記レジスト層の、前記ウェハ側と反対側の面に導電性の膜が形成され、かつ、前記ウェハの裏面側に導電性部材が配置されると共に該導電性部材の電位が固定されている面位置検出装置。
【００３８】
上記の発明では、前述したのと同様に、ウェハの表面側に誘電体層を介して絶縁性のレジスト層が形成されている場合、ウェハは検出用電極と導電性部材との間に挟まれ、かつ、導電性部材の電位が固定されているので、導電性部材、ウェハ及び、ウェハの導電性の膜が電場及び磁場の乱れの影響を受けず、電気的に安定した状態にある。従って、検出用電極と導電性部材との間の静電容量を安定的に計測することができる。また、ウェハの誘電体層とレジスト層との間、または、レジスト層の、ウェハ側と反対側の面に導電性の膜が形成されることにより、検出用電極と、ウェハの導電性の膜との間の静電容量を求めて、検出用電極と、ウェハの導電性の膜との間の距離を正確に計測することができる。これにより、ウェハのレジスト層の一面または他面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを安定的に、しかも正確に検出することができる。
【００３９】
さらに、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量と、既知の、前記ウェハの導電性の膜と前記導電性部材との間の静電容量とを基に、前記ウェハのレジスト層の一面または他面の、光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを前記演算手段が算出することが好ましい。
【００４０】
さらに、前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックの材質として導電性のものが用いられることにより該ウェハチャックが前記導電性部材を構成していることが好ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００４２】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置を示す概略図である。本実施形態の面位置検出装置としては、静電容量センサと同様な構成のものが用いられている。
【００４３】
本実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置では、図１に示すように、ウェハに照明光を照射する照明装置３が備えられている。照明装置３から出射される照明光の進行方向に、レチクル１、投影光学手段である縮小投射レンズ４及び、ウェハ５がこの順番で配置されている。ウェハ５の全体は、後述するように酸化膜で覆われている。照明装置３及び縮小投射レンズ４の共通の光軸ＡＸの方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直で、かつ、図１の紙面に対して平行な方向をＸ方向とする。また、Ｚ方向に垂直で、かつ、図１の紙面に対して垂直な方向をＹ方向とする。レチクル１はレチクルスキャンステージ２に固定されており、レチクルスキャンステージ２によってレチクル１がＸ方向に走査される。レチクル１には、ウェハ５の表面に結像される所定のパターンが形成されている。
【００４４】
縮小投射レンズ４のウェハ５側の端部には、検出用電極であるセンサ電極２０ａ及び２０ａ’がセンサ固定用治具２１によって取り付けられている。センサ電極２０ａ及び２０ａ’はＸ方向に並べられている。図２に基づいて後述するように、センサ電極２０ａ及び２０ａ’以外にも、複数のセンサ電極がセンサ固定用治具２１によって縮小投射レンズ４のウェハ５側の端部に取り付けられている。Ｙ方向には少なくとも２つのセンサ電極が並ぶようにそれぞれのセンサ電極が配置されていて、ＸＹステージ７をＸ方向に走査して、ウェハ５の傾きωｘ（以下、チルトωｘとも称する）の検出を行う。センサ固定用治具２１をアルミなどの金属材料で形成し、センサ固定用治具２１を予め接地しておく。これにより、センサ電極をセンサ固定用治具２１を介して接地することができる。
【００４５】
一方、ウェハ５はウェハチャック６に固定されている。図１では、ウェハチャック６がＸＹステージ７の表面に取り付けられているように示されているが、図２に基づいて後述するようにウェハチャック６は導体基板を介してＸＹステージ７の表面に取り付けられている。ＸＹステージ７はＺチルトステージ８の表面に備えられている。
【００４６】
また、露光装置には、演算手段としての制御回路２２が備えられている。制御回路２２には、縮小投射レンズ４に取り付けられたそれぞれのセンサ電極から、周波数が０〜十数kHzの検出信号２３が送られる。制御回路２２からは、制御信号２４がＺチルトステージ８に送られる。
【００４７】
縮小投射レンズ４に取り付けられたそれぞれの静電センサによってウェハ５の光軸ＡＸ方向の位置を直接計測することができないので、それぞれの静電センサは、ウェハ５の位置を測定するためのプリ計測を行う。図１の紙面で右方向にウェハ５をＸＹステージ７によりスキャンする場合にセンサ電極２０ａが用いられ、図１の紙面で左方向にウェハ５をＸＹステージ７によりスキャンする場合にセンサ電極２０ａ’が用いられる。
【００４８】
図２は、図１に示した露光装置の部分拡大図であり、図２では、縮小投射レンズ４とＺチルトステージ８との間の部分が示されている。また、この図２は図１に示される矢印Ａの方向から見た図であり、図２の紙面に対して垂直な方向がＸ方向となっている。
【００４９】
図２に示すように、ウェハ５の、表面、裏面及び側面の全体には酸化膜５ａが形成されている。縮小投射レンズ４のウェハ５側の端部には、検出用電極であるセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃがセンサ固定用治具２１によって取り付けられていて、センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃはＹ方向に並べられている。センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃを用いて、ウェハ５のセンサ電極側の面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸ方向に垂直な面に対する傾きが検出される。センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれの出力をＳ1、Ｓ2、Ｓ3とし、センサ電極２０ａとセンサ電極２０ｃとの距離をＬとすると、ウェハ５のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の面の、光軸ＡＸ方向の位置Ｚ［μｍ］及び、光軸ＡＸ方向に垂直な面に対する傾きであるチルトωｘ［ｒａｄ］は下記の式で求められる。
【００５０】

Figure 0003814384
【００５１】
ウェハ５を固定するウェハチャック６としては真空チャックが用いられている。ウェハチャック６の、ウェハ５が取り付けられる面には、接触抵抗を少なくするために微少な突起が多数形成されている。ウェハチャック６の材質としては、従来の露光装置に用いられたウェハチャックと同様に、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）などの絶縁性のものが用いられている。
【００５２】
また、ウェハチャック６は、導電性部材である導体基板２５を介してＸＹステージ７の表面に取り付けられている。この導体基板２５の形状及び大きさはウェハ５とほぼ同じであり、ウェハ５と導体基板２５とがウェハチャック６を介して互いにほぼ平行となるように導体基板２５が配置されている。そして、導体基板２５が接地されて導体基板２５の電位が固定されている。
【００５３】
図３は、本実施形態の面位置検出装置の等価回路を示す図である。本実施形態の面位置検出装置では、従来の技術の図１１に示した回路と異なり、面位置検出装置の回路が、図３に示すような回路と等価となる。図３に示すように、本実施形態の面位置検出装置の等価回路では、センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち任意のセンサ電極と、ウェハ５との間の静電容量をＣS1とし、ウェハ５と導体基板２５との間の静電容量をＣC1とすると、静電容量ＣS1と静電容量ＣC1とが直列に接続された状態となる。そして、直列に接続された静電容量ＣC1及びＣS1にオッシレータ３１及び電流計３２が電気的に接続されている。
【００５４】
面位置検出装置による計測では、静電容量ＣS1が変数であり、静電容量ＣC1が定数である。また、面位置検出装置は、静電容量ＣC1及びＣS1の合成静電容量である、前記任意のセンサ電極と、導電基板２５との間の静電容量を測定することになる。従って、静電容量ＣC1を予め実測によって測定しておき、露光装置固有のオフセットとして静電容量ＣC1を事前に決定しておく必要がある。センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれのセンサ電極と導電基板２５との間の静電容量及び、静電容量ＣC1を基に、ウェハ５のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸに垂直な面に対する傾きが制御回路２２で算出される。ここで、センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのうち任意のセンサ電極とウェハ５との間の静電容量が前記任意のセンサ電極とウェハ５との間の距離に反比例する関係から、制御回路２２が算出を行う。
【００５５】
このような面位置検出装置では、導体基板２５が用いられていることによってウェハ５がセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃと導体基板２５との間に挟まれ、かつ、導体基板２５に電位が固定されているので、ウェハ５が、ＸＹステージ７及びＺチルトステージ８による電場及び磁場の乱れの影響を受けず、電気的に安定した状態にある。従って、静電容量ＣC1という余分なファクターが加わるものの、ウェハ５が面位置検出装置の回路の一構成要素となってウェハ５の電位を固定することができる。これにより、ウェハ５のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸ方向と垂直な面に対する傾きを検出する際に、導体基板２５及びウェハ５がＸＹステージ７及びＺチルトステージ８などによる電場及び磁場の乱れの影響を受けることが抑えられる。その結果、ウェハ５の電位が固定されていない場合よりもはるかに安定して検出を行うことができる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
図４は、本実施形態の面位置検出装置について説明するための露光装置の部分拡大図である。本実施形態の面位置検出装置では、第１の実施形態と比較して、ウェハチャックの材質が異なり、そのウェハチャックが、導体基板を用いずにＸＹステージに直接固定されている点が異なっている。以下では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。また、図４では、第１の実施形態と同一の構成部品に同一の符号を付してある。
【００５７】
本実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置では、図４に示すように、ＴｉＯ2やＳｉＣなどの導電性の材質で形成された、導電性部材としてのウェハチャック４６がＸＹステージ７の表面に直接取り付けられている。また、ウェハチャック４６としては、第１の実施形態で用いたウェハチャック６と同様に真空チャックが用いられており、ウェハチャック６の、ＸＹステージ７側と反対側の面に微少な突起が多数形成されている。このようなウェハチャック４６が接地されてウェハチャック４６の電位が固定されている。縮小投射レンズ４のウェハ５側の端部に取り付けられたセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれと、ウェハチャック４６との間の静電容量を基に、ウェハ５のセンサ電極側の面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸに垂直な面に対する傾きが演算手段（不図示）で算出される。
【００５８】
本実施形態の面位置検出装置の検出原理は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態のものよりも本実施形態の面位置検出装置の方が、ウェハ５とウェハチャック４６との間に介在する誘電体層としての酸化膜５ａの厚みが薄いので、本実施形態の面位置検出装置の方が、第１の実施形態のものよりも安定して検出を行うことができる。
【００５９】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施形態の面位置検出装置について説明するための部分拡大図である。本実施形態の面位置検出方法では、第２の実施形態と比較して、ウェハの酸化膜が除去されることと、演算手段での算出方法とが異なっている。図５では、第２の実施形態と同一の構成部品に同一の符号を付してある。以下では、第２の実施形態の面位置検出方法と異なる点を中心に説明する。
【００６０】
本実施形態の面位置検出装置では、図５に示すように、ウェハ１５のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の面及び、ウェハ１５の側面に酸化膜１５ａが形成され、かつ、ウェハ１５のウェハチャック４６側の面にアルミなどの金属膜（不図示）が蒸着されている。ウェハ１５のウェハチャック４６側の面には予め酸化膜が形成されていたが、その酸化膜をエッチングなどで除去した後にウェハ１５の、露出した面に金属膜を形成する。
【００６１】
そして、ウェハ１５に形成された金属膜がウェハチャック４６に接触するようにして、ウェハ１５がウェハチャック４６によって固定されている。従って、ウェハ１５が、ウェハ１５に形成された金属膜を介してウェハチャック４６と電気的に接続される。これにより、ウェハ１５が、ウェハ１５の金属膜及び、ウェハチャック４６を介して接地され、ウェハ１５の電位が０Ｖに完全に固定される。従って、ウェハ１５が、ＸＹステージ７及びＺチルトステージ８などによる電場及び磁場の乱れの影響を受けず、電気的に安定した状態にある。
【００６２】
このような面位置検出装置では、センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれとウェハ１５との間の静電容量を基に、ウェハ１５のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸに垂直な面に対する傾きが演算手段によって算出される。
【００６３】
上述した本実施形態の面位置検出装置では、第２の実施形態で説明したようなウェハ５の酸化膜５ａを除去しない方法と比較して、ウェハごとの電位のばらつきがなくなり、その上、センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれのセンサ電極から、ウェハ１５のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の面までの距離を正確に測定でき、ウェハ１５の厚みむらの影響がなくなる。
【００６４】
（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施形態の面位置検出装置について説明するための部分拡大図である。本実施形態の面位置検出装置では、第２の実施形態と比較して、ウェハの表面側に誘電体層を介して絶縁性のレジスト層が形成されていることと、演算部での算出方法とが異なっている。図６（ａ）が、面位置検出装置が備えられた露光装置の部分拡大図であり、図６（ｂ）が、図６（ａ）のＤ部の部分拡大図である。図６では、第２の実施形態と同一の構成部品に同一の符号を付してある。以下では、第２の実施形態の結像面検出装置と異なる点を中心に説明する。
【００６５】
本実施形態の面位置検出装置で用いられるウェハの表面側にはレジスト層が形成されている。ウェハにレジスト層を形成するレジストプロセスとして、２層レジストプロセスが用いられている。その２層レジストプロセスでは、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ウェハ５４のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の表面に、誘電体層であるプロセス層５３を介して下層レジスト５２が形成され、下層レジスト５２の、プロセス層５３側と反対側の面に上層レジスト５１が形成されている。下層レジスト５２が導電性のレジストの膜であり、上層レジスト５１が絶縁性のレジスト層である。
【００６６】
図７は、本実施形態の面位置検出装置の等価回路を示す図である。図７に示される等価回路では、縮小投射レンズ４の端部に取り付けられたセンサ電極と、下層レジスト５２との間の静電容量をＣS2とし、下層レジスト５２とウェハ５４との間に挟まれるプロセス層５３の静電容量をＣPとし、また、ウェハ５４とウェハチャック４６との間の静電容量をＣC2としている。図７に示すように、静電容量ＣS2と静電容量ＣC2との間に静電容量ＣPが入るようにして、静電容量ＣS2，ＣP，ＣC2が直列に接続された状態となる。そして、直列に接続された静電容量ＣS2，ＣP，ＣC2にオッシレータ３１及び電流計３２が電気的に接続されている。
【００６７】
静電容量ＣPは、プロセス層５３を形成するプロセスごとに変化する。従って、ウェハ５４の露光を行う前に、静電容量ＣP及びＣC2の合成静電容量により決定されるオフセット値を事前に計測しておく必要がある。静電容量ＣP及びＣC2の合成静電容量は、下層レジスト５２とウェハチャック４６との間の静電容量である。
【００６８】
センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれとウェハチャック４６との間の静電容量及び、下層レジスト５２とウェハチャック４６との間の静電容量を基に、下層レジスト５２のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸに垂直な面に対する傾きが演算手段（不図示）によって算出される。すなわち、上層レジスト５１の下層レジスト５２側の面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸに垂直な面に対する傾きが算出される。
【００６９】
上述したように本実施形態の面位置検出方法では、ウェハ５４の表面にプロセス層５３を介して導電性の下層レジスト５２が形成され、導電性の下層レジスト５２と、センサ電極との間の距離を計測する。従って、下層レジスト５２とセンサ電極との間の距離が確実に計測されので、第１〜第３の実施形態の面位置検出装置で生じるような、静電センサに特有のプロセスのだまされが全くなくなる。これにより、完全なオフセットレスフォーカス検出系としての面位置検出方法を実現することができる。
【００７０】
また、上述した本実施形態の面位置検出方法では、上層レジスト５１のウェハ５４側に、導電性の膜として下層レジスト５２を形成したが、下層レジスト５２の代わりに、上層レジスト５１の、ウェハ５４側と反対側の面に導電性の膜を形成してもよい。
【００７１】
（第５の実施の形態）
図８は、本発明の第５の実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置を示す部分拡大図である。本実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置は、第３の実施形態で示したものの変形例であり、本実施形態は第３の実施形態と比較して、ウェハを接地する方法が異なっている。以下では、第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。また、図８では、第３の実施形態と同一の構成部品に同一の符号を付してある。
【００７２】
本実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置では、図８に示すように、ウェハチャック６６が、導体基板６５を介してＸＹステージ７の表面に取り付けられている。導体基板６５は接地されて導体基板６５の電位が固定されている。ウェハチャック６６としては真空チャックが用いられており、ウェハチャック６６の、導体基板６５側と反対側の面に、微少な突起が複数形成されている。
【００７３】
ウェハチャック６６に形成された複数の微少な突起のうちいくつかの突起は、導電性の材料で形成された導体部分６６ａである。その導体部分６６ａは、ウェハチャック６６のＸＹステージ７側の面へと向かってウェハチャック６６を貫通していて、ウェハチャック６６のＸＹステージ７側の面で露出している。従って、導体部分６６ａと導体基板６５とが接触して電気的に接続されている。また、ウェハチャック６６の、導体部分６６ａを除く部分の材質としては絶縁性のものが用いられている。
【００７４】
一方、ウェハ１５の、センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃと反対側の面には、第３の実施形態と同様に酸化膜が除去された後に、アルミなどの金属膜（不図示）が蒸着されている。ウェハ１５の、金属膜が形成された面がウェハチャック６６に接触するように、ウェハ１５がウェハチャック６６に固定されている。これにより、ウェハ１５に形成された金属膜が導体部分６６ａと接触して導体部分６６ａと電気的に接続される。従って、ウェハ１５が、ウェハ１５の金属膜、導体部分６６ａ及び導体基板６５を介して接地され、ウェハ１５の電位が０Ｖに固定される。
【００７５】
上述したように本実施形態の面位置検出装置では、ウェハ１５が、ウェハ１５の金属膜、導体部分６６ａ及び導体基板６５を介して接地され、ウェハ１５の電位が固定されるので、ウェハ１５が、ＸＹステージ７及びＺチルトステージ８などによる電場及び磁場の乱れの影響を受けず、ウェハ１５が電気的に安定した状態にある。従って、センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれとウェハ１５との間の静電容量を安定的に計測でき、ウェハ１５のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸに垂直な面に対する傾きを安定的に検出することができる。
【００７６】
（第６の実施の形態）
図９は、本発明の第６の実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置を示す部分拡大図である。本実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置も、第３の実施形態で示したものの変形例であり、本実施形態は第３の実施形態と比較して、ウェハを接地する方法が異なっている。以下では、第３の実施形態と異なる点を中心に説明する。また、図９では、第３の実施形態と同一の構成部品に同一の符号を付してある。
【００７７】
本実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置では、図９に示すように、ウェハチャック７６がＸＹステージ７の表面に取り付けられている。ウェハチャック７６としては真空チャックが用いられており、ウェハチャック７６の、ＸＹステージ７側と反対側の面に、微少な突起が複数形成されている。ウェハチャック７６の材質としては絶縁性のものが用いられている。このようなウェハチャック７６の、ＸＹステージ７側の面を除く面全体には、ＴｉＯ2などの導電膜７６ａが形成されていて、その導電膜７６ａが接地されている。
【００７８】
上記のようなウェハチャック７６の微少な突起に、第３及び第５の実施形態と同様に、ウェハ１５に形成された金属膜が接触するように、ウェハチャック７６にウェハ１５が固定されている。これにより、ウェハ１５がウェハ１５の金属膜を介して導電膜７６ａと電気的に接続され、ウェハ１５が、ウェハ１５の金属膜及び、導電膜７６ａを介して接地されて、ウェハ１５の電位が０Ｖに固定されている。
【００７９】
上述したように本実施形態の面位置検出装置では、ウェハ１５が、ウェハ１５の金属膜及び、導電膜７６ａを介して接地され、ウェハ１５の電位が固定されるので、第５の実施形態と同様に、ウェハ１５が、ＸＹステージ７及びＺチルトステージ８などによる電場及び磁場の乱れの影響を受けず、ウェハ１５が電気的に安定した状態にある。従って、センサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃのそれぞれとウェハ１５との間の静電容量を安定的に計測でき、ウェハ１５のセンサ電極２０ａ，２０ｂ，２０ｃ側の面の、光軸ＡＸ方向の位置及び、光軸ＡＸに垂直な面に対する傾きを安定的に検出することができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、以下のような効果がある。
【００８１】
請求項１及び４の発明は、ウェハが複数の検出用電極と、導電性部材との間に配置され、かつ、導電性部材の電位が固定されていることにより、導電性部材及びウェハが電場及び磁場の乱れの影響を受けず、導電性部材及びウェハが電気的に安定した状態にあるので、複数の検出用電極のそれぞれとウェハとの間の静電容量を安定的に計測することができる。従って、複数の検出用電極のそれぞれとウェハとの間の静電容量及び、既知の、ウェハと導電性部材との間の静電容量を基に、ウェハの検出用電極側の面の、投影光学手段の光軸方向の位置及び、投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを安定的に検出することができる。これにより、電場及び磁場の乱れの影響を受けることが抑えられた、高精度な面位置検出装置が得られるという効果がある。
【００８２】
請求項２及び９の発明は、酸化膜で覆われたウェハと、電位が固定された導電性部材とが、ウェハの導電性部材側の面に形成された金属膜を介して電気的に接続されてウェハの電位が固定されるので、ウェハが電場及び磁場の乱れの影響を受けず、ウェハが電気的に安定した状態にあることにより、複数の検出用電極のそれぞれとウェハとの間の静電容量を安定的に計測することができる。従って、複数の検出用電極のそれぞれとウェハとの間の静電容量を基に、ウェハの検出用電極側の面の、投影光学手段の光軸方向の位置及び、投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを安定的に検出することができる。これにより、電場及び磁場の乱れの影響を受けることが抑えられた、高精度な面位置検出方法及び面位置検出装置が得られるという効果がある。
【００８３】
請求項３及び１４の発明は、表面側に誘電体層を介して絶縁性のレジスト層が形成されたウェハを用いる場合、誘電体層とレジスト層との間、または、レジスト層の、ウェハ側と反対側の面に導電性の膜を形成することにより、ウェハの表面側に配置された検出用電極と、ウェハの裏面側に配置された導電性部材との間の静電容量から、検出用電極と、ウェハの導電性の膜との間の距離を正確に計測することができるという効果がある。これにより、ウェハのレジスト層の一面または他面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを安定的に、しかも正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の面位置検出装置が備えられた露光装置を示す概略図である。
【図２】図１に示される露光装置の部分拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の面位置検出装置の等価回路を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の面位置検出装置について説明するための部分拡大図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の面位置検出装置について説明するための部分拡大図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の面位置検出装置について説明するための図である。
【図７】第４の実施形態の面位置検出装置の等価回路を示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態の面位置検出装置について説明するための部分拡大図である。
【図９】本発明の第６の実施形態の面位置検出装置について説明するための部分拡大図である。
【図１０】従来の技術による面位置検出装置を示す概略構成図である。
【図１１】静電容量センサの検出原理について説明するための図である。
【符号の説明】
１ レチクル
２ レチクルスキャンステージ
３ 照明装置
４ 縮小投射レンズ
５、１５、５４ ウェハ
５ａ、１５ａ 酸化膜
６、４６、６６、７６ ウェハチャック
７ ＸＹステージ
８ Ｚチルトステージ
２０ａ、２０ａ’、２０ｂ、２０ｃ センサ電極
２１ センサ固定用治具
２２ 制御回路
２３ 検出信号
２４ 制御信号
２５、６５ 導体基板
３１ オッシレータ
３２ 電流計
５１ 上層レジスト
５２ 下層レジスト
５３ プロセス層
６６ａ 導体部分
７６ａ 導電膜
ＡＸ 光軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
According to the present invention, in a semiconductor exposure apparatus, the position of a wafer serving as an exposure target onto which a predetermined pattern is projected by a projection optical unit, the position of the projection optical unit in the optical axis direction, and the inclination relative to the plane perpendicular to the optical axis direction The present invention relates to a surface position detection method and a surface position detection apparatus for measuring.
[0002]
[Prior art]
As a surface position detection device in a semiconductor exposure apparatus, conventionally, an oblique incident surface position detection device is often used. In the oblique incident surface position detection device, incident light is irradiated obliquely onto an image forming surface of a semiconductor wafer provided at a position where a mask pattern is transferred through a projection lens. Then, the position and inclination of the imaging surface of the semiconductor wafer are measured by detecting reflected light that is reflected obliquely from the imaging surface of the semiconductor wafer.
[0003]
FIG. 10 is a schematic view showing an exposure apparatus provided with a conventional surface position detection apparatus. In the exposure apparatus shown in FIG. 10, illumination light is emitted in the direction indicated by arrow EX from illumination apparatus 103 that irradiates the wafer. In the traveling direction of illumination light emitted from the illumination device 103, a reticle 101, a reduction projection lens 104 that is a projection optical means, and a wafer 105 are arranged in this order. The direction of the optical axis AX common to the illumination device 103 and the reduction projection lens 104 is defined as the Z direction. A direction perpendicular to the Z direction and perpendicular to the paper surface of FIG. A direction perpendicular to the Z direction and parallel to the paper surface of FIG. 10 is defined as a Y direction.
[0004]
The reticle 101 is fixed to the reticle scan stage 102, and the reticle scan stage 102 is scanned in the X direction. The wafer 105 is attached to the surface of the wafer chuck 106. The wafer chuck 106 is provided on the surface of the XY stage 107, and the XY stage 107 is provided on the surface of the Z tilt stage 108.
[0005]
As the surface position detection device provided in the above exposure apparatus, an optical slit projection type is used. In the optical slit projection type surface position detection device, the condensing lens 110, the pattern forming plate 111, the projection lens 112, and the mirror 113 are arranged in the traveling direction of the illumination light emitted from the tip of the optical fiber 109 of the focusing illumination device. They are arranged in order. A predetermined pattern is formed on the pattern forming plate 111. The mirror 113 is disposed so as to reflect the illumination light from the optical fiber 109 toward the surface of the wafer 105. An irradiation lens 114 is disposed between the mirror 113 and the wafer 105, and the illumination light reflected by the mirror 113 is condensed on the imaging surface of the wafer 105 by the irradiation lens 114. Illumination light emitted from the optical fiber 109 is condensed on the image plane of the wafer 105 obliquely with respect to the optical axis AX and the wafer 105 by the mirror 113 and the irradiation lens 114.
[0006]
Further, the condensing lens 115 and the mirror 116 are arranged in this order in the traveling direction of the illumination light emitted from the optical fiber 109 and reflected by the surface of the wafer 105. The imaging lens 117 and the light position detecting element 118 are arranged in this order in the traveling direction of the illumination light incident on and reflected by the mirror 116.
[0007]
The above-described exposure apparatus has an arithmetic circuit 119, and a signal obtained by the optical position detection element 118 is sent to the arithmetic circuit 119. Further, a control signal is sent from the arithmetic circuit 119 to the Z tilt stage 108.
[0008]
Next, the operation of the surface position detection device provided in the exposure apparatus will be described. The illumination light emitted from the optical fiber 109 illuminates the pattern forming plate 111 through the condenser lens 110. The illumination light transmitted through the pattern forming plate 111 is projected onto the mirror 113 by the projection lens 112 and then reflected toward the imaging surface of the wafer 105 by the mirror 113. The illumination light reflected by the mirror 113 irradiates the imaging surface of the wafer 105 by the irradiation lens 114. As a result, the pattern of the pattern forming plate 111 is projected onto the imaging surface of the wafer 105 obliquely with respect to the optical axis AX and imaged.
[0009]
Thereafter, the illumination light reflected by the wafer 105 is collected by the condenser lens 115 onto the mirror 116 and then reflected by the mirror 116 toward the imaging lens 117. The illumination light reflected by the mirror 116 and incident on the imaging lens 117 is collected on the light receiving surface of the optical position detection element 118 by the imaging lens 117. Thereby, the pattern of the pattern forming plate 111 is imaged again on the light receiving surface of the optical position detecting element 118.
[0010]
When the wafer 105 moves in the direction of the optical axis AX, the image of the light receiving surface of the optical position detection element 118 moves in a direction parallel to the light receiving surface. Accordingly, the arithmetic circuit 119 calculates the position of the image on the light receiving surface of the optical position detecting element 118 to thereby calculate the position of the imaging surface of the wafer 105 in the optical axis AX direction and the plane perpendicular to the optical axis AX. Tilt (hereinafter also referred to as tilt) can be detected.
[0011]
There are a plurality of measurement points on the imaging plane of the wafer 105 by the above-described surface position detection device within one shot region of the optical fiber 109, and by comparing and calculating the data obtained from these measurement points, The position of the measurement shot area on the imaging plane in the direction of the optical axis AX and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX are calculated.
[0012]
As a recent exposure apparatus, a step & scan exposure apparatus is being used. In the step & scan exposure apparatus, in order to enlarge the exposure area, exposure is performed while scanning the reticle relative to the wafer while maintaining the conjugate relationship between the reticle and the wafer in the projection lens. In such a step-and-scan exposure apparatus, a signal obtained by measuring the image plane of the wafer is directly used as a closed loop signal for controlling the posture of the stage. Therefore, as a target value signal for controlling the posture of the stage, a signal averaged over the slit area at the time of exposure as smooth as possible is required.
[0013]
However, in the above-described optical slit projection type surface position detection device, if the illumination light is evenly applied to the image plane of the slit, the position of the image plane cannot be measured. It becomes like. In addition, according to the experiment by the applicant, when a thin slit-shaped light beam that has passed through the pattern forming plate 111 is applied to the step of the edge portion of the wafer 105, the light beam is reflected and scattered in a plurality of directions, resulting in a large detection error. Was found to occur. As a method of solving the problem, there is a method of using a capacitance sensor in the imaging surface projection device. In comparison with the optical slit projection type, the surface position detection device using the capacitance sensor averages the detection area almost uniformly, and no detection error occurs due to the edge of the wafer. It has advantages such as high responsiveness.
[0014]
FIG. 11 is a diagram for explaining the detection principle of the capacitance sensor. In the capacitance sensor, as shown in FIG. 11, the sensor electrode 201 and the conductor substrate 202 are arranged so that one surface of the sensor electrode 201 as a detection electrode and one surface of the conductor substrate 202 as a measurement object face each other. Be placed. An ammeter 204 and an oscillator 203 are electrically connected to the sensor electrode 201 and the conductor substrate 202, and the conductor substrate 202 is grounded in order to fix the potential of the conductor substrate 202 to 0V. Further, the distance between the sensor electrode 201 and the conductor substrate 202 is calculated by the measuring device 205 which is a calculation means, using the current value measured by the ammeter 204.
[0015]
In the above-described capacitance sensor, an alternating electric field is applied between the sensor electrode 201 and the conductor substrate 202 by the oscillator 203, and the current value flowing at that time is measured by the ammeter 204. Then, the measuring device 205 obtains the capacitance between the sensor electrode 201 and the conductive substrate 202 from the current value measured by the ammeter 204. Thereafter, since the capacitance between the sensor electrode 201 and the conductive substrate 202 is inversely proportional to the distance between the sensor electrode 201 and the conductive substrate 202, the sensor electrode 201 and the conductive substrate 202 are used using the capacitance. Is measured by the measuring device 205.
[0016]
An important condition in the capacitance sensor is that the measurement object is a conductor and the measurement object is grounded. If the condition is not satisfied, the measurement value of the capacitance sensor is offset, or the capacitance sensor is easily affected by the disturbance of the electric field and magnetic field outside the capacitance sensor. .
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, silicon wafers that are exposed by the exposure apparatus are oxidized on the entire surface, back surface, and side surfaces. 2 The whole is covered with a film, and it is difficult to ground the wafer and set the potential of the wafer to 0V. Therefore, in the conventional surface position detection device using the capacitance sensor, the wafer cannot be grounded, and the wafer is affected by the disturbance of the electric field and magnetic field, so that the position and inclination of the wafer surface are stabilized. In addition, there is a problem that accurate measurement cannot be performed. In fact, according to the experiment conducted by the applicant, the wafer fixed to the wafer chuck of the exposure apparatus is easily affected by the disturbance of the electric field and magnetic field caused by the pulse stage that controls the position of the wafer and other equipment, and is electrically unaffected. It is clear that it is in a stable state.
[0018]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an optical axis direction of a projection optical unit that forms a predetermined pattern on an imaging surface of a wafer in a surface position detection device using a capacitance sensor. Position detection method that can accurately measure the position of the surface of the wafer and the inclination of the surface of the wafer with respect to the optical axis of the projection optical means perpendicular to the optical axis, without being affected by the disturbance of the electric and magnetic fields And providing a surface position detecting device.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for achieving the above object is used in an exposure apparatus including a wafer and a projection optical means for projecting a predetermined pattern onto the surface of the wafer, and is spaced from the surface on the surface side of the wafer. A surface on which a plurality of detection electrodes are arranged to detect the position of the surface of the wafer on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical means and the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical means In the position detection method, a step of disposing a conductive member on the back side of the wafer and fixing a potential of the conductive member, and a capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member A capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member, and a known capacitance between the wafer and the conductive member, Of the surface of the wafer on the detection electrode side Position in the optical axis direction of the projection optical means and characterized by having a step of calculating an inclination relative to a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit.
[0020]
In the above invention, using the wafer and a plurality of detection electrodes arranged on the front surface side of the wafer, the position of the surface on the detection electrode side of the wafer in the optical axis direction of the projection optical means and its light When detecting the inclination with respect to the plane perpendicular to the axis, a conductive member is disposed on the back side of the wafer and the potential of the conductive member is fixed, so that the static electricity between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member is fixed. Measure the capacitance. Then, based on the electrostatic capacitance obtained by measurement and the known electrostatic capacitance between the wafer and the conductive member, the optical axis direction of the projection optical means on the surface on the detection electrode side of the wafer And the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis is calculated. Here, since the wafer is sandwiched between the detection electrode and the conductive member, and the potential of the conductive member is fixed, the conductive member and the wafer are affected by the disturbance of the electric field and magnetic field. It is in an electrically stable state. Accordingly, the capacitance between each of the detection electrodes and the conductive member can be stably measured.
[0021]
Further, the present invention is used in an exposure apparatus including a wafer having an oxide film formed on the entire front surface, back surface, and side surface, and projection optical means for projecting a predetermined pattern on the surface of the wafer. A plurality of detection electrodes are arranged on the side at a distance from the surface, and the surface of the wafer on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical means and the optical axis of the projection optical means In the surface position detection method for detecting an inclination with respect to a vertical surface, a metal film is formed on the surface after removing the oxide film on the surface opposite to the detection electrode side of the wafer, and the metal of the wafer A conductive member that is electrically connected in contact with the metal film is disposed on the film side, and the potential of the conductive member is fixed; and between each of the plurality of detection electrodes and the wafer Measuring the capacitance of the Based on the electrostatic capacitance between each of the detection electrodes and the wafer, the position of the surface of the wafer on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical means and the light of the projection optical means Calculating an inclination with respect to a plane perpendicular to the axis.
[0022]
In the above invention, the metal film is formed on the surface of the wafer opposite to the detection electrode side, and the conductive member disposed on the metal film side of the wafer is electrically connected to the metal film. Since the potential of the conductive member is fixed, the wafer and the conductive member are electrically connected via the metal film to fix the potential of the wafer. As a result, the wafer is not affected by the disturbance of the electric field and magnetic field and is in an electrically stable state. Accordingly, the capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the wafer can be stably measured.
[0023]
Furthermore, the present invention is used in an exposure apparatus including a wafer having an insulating resist layer formed on the surface side through a dielectric layer, and projection optical means for projecting a predetermined pattern onto the surface of the resist layer. A plurality of detection electrodes arranged at a distance from the surface on the front side of the wafer, and the projection optical means on one side or the other side of the resist layer of the wafer using the plurality of detection electrodes. A surface position detection method for detecting a position in an optical axis direction and an inclination of a projection optical means with respect to a plane perpendicular to the optical axis, wherein the resist layer is located between the dielectric layer and the resist layer of the wafer or the resist. Forming a conductive film on a surface of the layer opposite to the wafer side, disposing a conductive member on the back side of the wafer and fixing the potential of the conductive member; and Each of the detection electrodes and front Measuring a capacitance between the conductive member; a capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member; a known conductive film of the wafer; Based on the capacitance between the conductive member and the conductive member, the position of one surface or the other surface of the resist layer of the wafer in the optical axis direction of the projection optical means and the surface perpendicular to the optical axis of the projection optical means Calculating a slope with respect to.
[0024]
In the above invention, when the insulating resist layer is formed on the front surface side of the wafer via the dielectric layer, it is between the dielectric layer and the resist layer, or on the opposite side of the resist layer from the wafer side. A conductive film is formed on the surface, a conductive member is disposed on the back side of the wafer, and the potential of the conductive member is fixed. Here, since the wafer is sandwiched between the detection electrode and the conductive member and the potential of the conductive member is fixed, the conductive member, the wafer, and the conductive film of the wafer are in the electric field. And it is in an electrically stable state without being affected by the disturbance of the magnetic field. Therefore, the capacitance between the detection electrode and the conductive member can be stably measured. Further, the capacitance between the detection electrode and the conductive film of the wafer can be obtained, and the distance between the detection electrode and the conductive film of the wafer can be accurately measured. Accordingly, the position of one or the other surface of the resist layer of the wafer in the optical axis direction of the projection optical unit and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit can be detected stably and accurately. Can do.
[0025]
Furthermore, the present invention is used in an exposure apparatus including a wafer and projection optical means for projecting a predetermined pattern onto the surface of the wafer, and a plurality of devices arranged on the surface side of the wafer at a distance from the surface side. And a calculation means for calculating the position of the surface of the wafer on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical means and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical means. In the surface position detecting apparatus, a conductive member is disposed on the back side of the wafer, and a potential of the conductive member is fixed.
[0026]
In the above invention, as described above, the wafer is sandwiched between the detection electrode and the conductive member, and the potential of the conductive member is fixed. It is in an electrically stable state without being affected by the disturbance of the electric and magnetic fields. Accordingly, the capacitance between each of the detection electrodes and the conductive member can be stably measured.
[0027]
Further, based on the electrostatic capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member, and the known electrostatic capacitance between the wafer and the conductive member, the wafer has the It is preferable that the calculation unit calculates the position of the surface on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical unit and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit.
[0028]
Furthermore, it is preferable that a conductive substrate is used as the conductive member, and the conductive substrate is disposed substantially parallel to the wafer.
[0029]
Furthermore, it is preferable that the shape and size of the conductive substrate are the same as those of the wafer.
[0030]
Furthermore, a wafer chuck that is disposed on the back side of the wafer and fixes the wafer is provided, and the wafer chuck constitutes the conductive member by using a conductive material as the material of the wafer chuck. It is preferable.
[0031]
Furthermore, the present invention is used in an exposure apparatus including a wafer having an oxide film formed on the entire front surface, back surface, and side surface, and projection optical means for projecting a predetermined pattern onto the surface of the wafer. A plurality of detection electrodes arranged at a distance from the surface side, a position of the surface of the wafer on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical means, and light of the projection optical means In a surface position detection apparatus having an arithmetic means for calculating an inclination with respect to a surface perpendicular to an axis, a metal film is formed on the surface after the oxide film on the surface opposite to the detection electrode side of the wafer is removed And a conductive member that is in contact with the metal film and electrically connected to the metal film is disposed on the metal film side of the wafer, and the potential of the conductive member is fixed. It is characterized by.
[0032]
In the above invention, as described above, the wafer and the conductive member are electrically connected via the metal film to fix the potential of the wafer, and the wafer is not affected by the disturbance of the electric and magnetic fields. Is in an electrically stable state. Accordingly, the capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the wafer can be stably measured.
[0033]
Further, based on the electrostatic capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the wafer, the position of the surface of the wafer on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical means and the projection It is preferable that the calculating means calculates an inclination of the optical means with respect to a plane perpendicular to the optical axis.
[0034]
Furthermore, a wafer chuck that is disposed on the back side of the wafer and fixes the wafer is provided, and the wafer chuck constitutes the conductive member by using a conductive material as the material of the wafer chuck. It is preferable.
[0035]
Further, a wafer chuck disposed on the back side of the wafer for fixing the wafer is provided, and a conductor portion is partially formed on the wafer chuck so that the conductor portion constitutes the conductive member. It is preferable.
[0036]
Further, a wafer chuck disposed on the back side of the wafer for fixing the wafer is provided, and the conductive film is formed by forming a conductive film on at least a portion of the wafer chuck that contacts the metal film of the wafer. It is preferable that a conductive film constitutes the conductive member.
[0037]
Furthermore, the present invention is used in an exposure apparatus including a wafer having an insulating resist layer formed on the surface side through a dielectric layer, and projection optical means for projecting a predetermined pattern onto the surface of the resist layer. A plurality of detection electrodes arranged on the front side of the wafer at a distance from the surface, and the projection optical means on one side or the other side of the resist layer of the wafer using the plurality of detection electrodes And an arithmetic means for calculating an inclination with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical means, and between the dielectric layer and the resist layer of the wafer or the resist Surface position detection in which a conductive film is formed on the surface of the layer opposite to the wafer side, and a conductive member is disposed on the back side of the wafer and the potential of the conductive member is fixed apparatus.
[0038]
In the above invention, as described above, when an insulating resist layer is formed on the front surface side of the wafer via a dielectric layer, the wafer is sandwiched between the detection electrode and the conductive member. In addition, since the electric potential of the conductive member is fixed, the conductive member, the wafer, and the conductive film of the wafer are not affected by the disturbance of the electric field and magnetic field and are in an electrically stable state. Therefore, the capacitance between the detection electrode and the conductive member can be stably measured. In addition, a conductive film is formed between the dielectric layer and the resist layer of the wafer or on the surface of the resist layer opposite to the wafer side, so that the detection electrode and the conductive film of the wafer are formed. The distance between the detection electrode and the conductive film of the wafer can be accurately measured. Accordingly, the position of one or the other surface of the resist layer of the wafer in the optical axis direction of the projection optical unit and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit can be detected stably and accurately. Can do.
[0039]
Further, based on a capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member, and a known capacitance between the conductive film of the wafer and the conductive member. Preferably, the calculating means calculates the position of one surface or the other surface of the resist layer of the wafer in the optical axis direction and the inclination of the projection optical means with respect to the surface perpendicular to the optical axis.
[0040]
Furthermore, a wafer chuck that is disposed on the back side of the wafer and fixes the wafer is provided, and the wafer chuck constitutes the conductive member by using a conductive material as the material of the wafer chuck. It is preferable.
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0042]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing an exposure apparatus provided with a surface position detection apparatus according to the first embodiment of the present invention. As the surface position detection device of the present embodiment, a device having the same configuration as the capacitance sensor is used.
[0043]
In the exposure apparatus provided with the surface position detection apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 1, an illumination apparatus 3 that irradiates the wafer with illumination light is provided. In the traveling direction of the illumination light emitted from the illumination device 3, the reticle 1, the reduction projection lens 4 as the projection optical means, and the wafer 5 are arranged in this order. The entire wafer 5 is covered with an oxide film as will be described later. The direction of the common optical axis AX of the illumination device 3 and the reduction projection lens 4 is the Z direction, and the direction perpendicular to the Z direction and parallel to the paper surface of FIG. 1 is the X direction. A direction perpendicular to the Z direction and perpendicular to the paper surface of FIG. 1 is defined as a Y direction. The reticle 1 is fixed to a reticle scan stage 2, and the reticle 1 is scanned in the X direction by the reticle scan stage 2. On the reticle 1, a predetermined pattern formed on the surface of the wafer 5 is formed.
[0044]
Sensor electrodes 20 a and 20 a ′, which are detection electrodes, are attached to the end of the reduction projection lens 4 on the wafer 5 side by a sensor fixing jig 21. The sensor electrodes 20a and 20a ′ are arranged in the X direction. As will be described later with reference to FIG. 2, in addition to the sensor electrodes 20 a and 20 a ′, a plurality of sensor electrodes are attached to the end of the reduction projection lens 4 on the wafer 5 side by a sensor fixing jig 21. The sensor electrodes are arranged so that at least two sensor electrodes are arranged in the Y direction, and the XY stage 7 is scanned in the X direction to detect the tilt ωx (hereinafter also referred to as tilt ωx) of the wafer 5. Do. The sensor fixing jig 21 is formed of a metal material such as aluminum, and the sensor fixing jig 21 is grounded in advance. As a result, the sensor electrode can be grounded via the sensor fixing jig 21.
[0045]
On the other hand, the wafer 5 is fixed to the wafer chuck 6. In FIG. 1, the wafer chuck 6 is shown attached to the surface of the XY stage 7. However, as will be described later with reference to FIG. 2, the wafer chuck 6 is attached to the surface of the XY stage 7 via a conductive substrate. It is attached. The XY stage 7 is provided on the surface of the Z tilt stage 8.
[0046]
Further, the exposure apparatus is provided with a control circuit 22 as a calculation means. A detection signal 23 having a frequency of 0 to several tens kHz is sent to the control circuit 22 from each sensor electrode attached to the reduction projection lens 4. A control signal 24 is sent from the control circuit 22 to the Z tilt stage 8.
[0047]
Since each electrostatic sensor attached to the reduction projection lens 4 cannot directly measure the position of the wafer 5 in the optical axis AX direction, each electrostatic sensor uses pre-measurement to measure the position of the wafer 5. I do. The sensor electrode 20a is used when the wafer 5 is scanned by the XY stage 7 in the right direction on the paper surface of FIG. 1, and the sensor electrode 20a 'is used when the wafer 5 is scanned by the XY stage 7 in the left direction on the paper surface of FIG. Used.
[0048]
FIG. 2 is a partial enlarged view of the exposure apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 2 shows a portion between the reduction projection lens 4 and the Z tilt stage 8. 2 is a view seen from the direction of arrow A shown in FIG. 1, and the direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2 is the X direction.
[0049]
As shown in FIG. 2, an oxide film 5 a is formed on the entire front surface, back surface, and side surface of the wafer 5. Sensor electrodes 20a, 20b, and 20c, which are detection electrodes, are attached to the end of the reduction projection lens 4 on the wafer 5 side by a sensor fixing jig 21, and the sensor electrodes 20a, 20b, and 20c are arranged in the Y direction. Are lined up. Using the sensor electrodes 20a, 20b, and 20c, the position of the surface on the sensor electrode side of the wafer 5 in the optical axis AX direction and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX direction are detected. The output of each of the sensor electrodes 20a, 20b, 20c is S 1 , S 2 , S Three Assuming that the distance between the sensor electrode 20a and the sensor electrode 20c is L, the position Z [μm] in the optical axis AX direction and the direction perpendicular to the optical axis AX direction of the surface of the wafer 5 on the sensor electrode 20a, 20b, 20c side Tilt ωx [rad], which is an inclination with respect to a smooth surface, is obtained by the following equation.
[0050]
Figure 0003814384
[0051]
A vacuum chuck is used as the wafer chuck 6 for fixing the wafer 5. Many minute protrusions are formed on the surface of the wafer chuck 6 to which the wafer 5 is attached in order to reduce the contact resistance. The material of the wafer chuck 6 is Al, similar to the wafer chuck used in the conventional exposure apparatus. 2 O Three An insulating material such as (alumina) is used.
[0052]
The wafer chuck 6 is attached to the surface of the XY stage 7 via a conductive substrate 25 that is a conductive member. The shape and size of the conductive substrate 25 are substantially the same as those of the wafer 5, and the conductive substrate 25 is disposed so that the wafer 5 and the conductive substrate 25 are substantially parallel to each other via the wafer chuck 6. The conductor substrate 25 is grounded and the potential of the conductor substrate 25 is fixed.
[0053]
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the surface position detection apparatus of the present embodiment. In the surface position detection device of this embodiment, the circuit of the surface position detection device is equivalent to the circuit shown in FIG. 3, unlike the circuit shown in FIG. 11 of the prior art. As shown in FIG. 3, in the equivalent circuit of the surface position detection apparatus of the present embodiment, the capacitance between any sensor electrode of the sensor electrodes 20a, 20b, and 20c and the wafer 5 is represented by C. S1 And the capacitance between the wafer 5 and the conductive substrate 25 is C C1 Then, capacitance C S1 And capacitance C C1 Are connected in series. And the capacitance C connected in series C1 And C S1 The oscillator 31 and the ammeter 32 are electrically connected to each other.
[0054]
In the measurement by the surface position detection device, the capacitance C S1 Is a variable, and capacitance C C1 Is a constant. In addition, the surface position detection device has a capacitance C C1 And C S1 The electrostatic capacitance between the arbitrary sensor electrode and the conductive substrate 25, which is the combined electrostatic capacitance, is measured. Therefore, the capacitance C C1 Is previously measured by actual measurement, and the capacitance C as an offset unique to the exposure apparatus. C1 Must be determined in advance. Capacitance between each sensor electrode 20a, 20b, 20c and the conductive substrate 25, and capacitance C C1 The control circuit 22 calculates the position of the surface on the sensor electrode 20a, 20b, 20c side of the wafer 5 in the optical axis AX direction and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX. Here, since the electrostatic capacitance between any of the sensor electrodes 20a, 20b, and 20c and the wafer 5 is inversely proportional to the distance between the arbitrary sensor electrode and the wafer 5, the control circuit 22 Perform the calculation.
[0055]
In such a surface position detection device, the conductive substrate 25 is used, whereby the wafer 5 is sandwiched between the sensor electrodes 20a, 20b, 20c and the conductive substrate 25, and the potential is fixed to the conductive substrate 25. Therefore, the wafer 5 is not affected by the electric field and magnetic field disturbance caused by the XY stage 7 and the Z tilt stage 8 and is in an electrically stable state. Therefore, the capacitance C C1 However, the wafer 5 can be a component of the circuit of the surface position detecting device and the potential of the wafer 5 can be fixed. Thereby, when detecting the position of the surface of the wafer 5 on the sensor electrode 20a, 20b, 20c side with respect to the position in the optical axis AX direction and the plane perpendicular to the optical axis AX direction, the conductor substrate 25 and the wafer 5 are XY. It is possible to suppress the influence of disturbance of the electric field and magnetic field caused by the stage 7 and the Z tilt stage 8. As a result, detection can be performed more stably than when the potential of the wafer 5 is not fixed.
[0056]
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a partially enlarged view of the exposure apparatus for explaining the surface position detection apparatus of the present embodiment. The surface position detection device of this embodiment differs from the first embodiment in that the material of the wafer chuck is different and the wafer chuck is directly fixed to the XY stage without using a conductive substrate. Yes. Below, it demonstrates centering on a different point from 1st Embodiment. Moreover, in FIG. 4, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment.
[0057]
In the exposure apparatus provided with the surface position detection apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 2 A wafer chuck 46 as a conductive member, which is formed of a conductive material such as SiC or SiC, is directly attached to the surface of the XY stage 7. Further, as the wafer chuck 46, a vacuum chuck is used similarly to the wafer chuck 6 used in the first embodiment, and there are many minute protrusions on the surface of the wafer chuck 6 opposite to the XY stage 7 side. Is formed. Such a wafer chuck 46 is grounded, and the potential of the wafer chuck 46 is fixed. Based on the electrostatic capacitance between each of the sensor electrodes 20a, 20b, and 20c attached to the end of the reduction projection lens 4 on the wafer 5 side and the wafer chuck 46, the surface of the wafer 5 on the sensor electrode side, The position in the direction of the optical axis AX and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX are calculated by a computing means (not shown).
[0058]
The detection principle of the surface position detection device of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the surface position detection device of this embodiment is more suitable for the wafer 5 and the wafer chuck than those of the first embodiment. 46, since the thickness of the oxide film 5a as a dielectric layer interposed between the surface position detection device and the surface position detection device of the present embodiment is more stable than that of the first embodiment. it can.
[0059]
(Third embodiment)
FIG. 5 is a partially enlarged view for explaining a surface position detection apparatus according to a third embodiment of the present invention. The surface position detection method of this embodiment differs from the second embodiment in that the oxide film on the wafer is removed and the calculation method by the calculation means. In FIG. 5, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals. Below, it demonstrates centering on a different point from the surface position detection method of 2nd Embodiment.
[0060]
In the surface position detection apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 5, an oxide film 15 a is formed on the surface of the wafer 15 on the sensor electrodes 20 a, 20 b, and 20 c side and on the side surface of the wafer 15, and the wafer 15 A metal film (not shown) such as aluminum is deposited on the surface on the chuck 46 side. An oxide film is formed in advance on the surface of the wafer 15 on the wafer chuck 46 side. After the oxide film is removed by etching or the like, a metal film is formed on the exposed surface of the wafer 15.
[0061]
The wafer 15 is fixed by the wafer chuck 46 so that the metal film formed on the wafer 15 contacts the wafer chuck 46. Therefore, the wafer 15 is electrically connected to the wafer chuck 46 through the metal film formed on the wafer 15. As a result, the wafer 15 is grounded via the metal film of the wafer 15 and the wafer chuck 46, and the potential of the wafer 15 is completely fixed at 0V. Accordingly, the wafer 15 is in an electrically stable state without being affected by the disturbance of the electric and magnetic fields caused by the XY stage 7 and the Z tilt stage 8.
[0062]
In such a surface position detecting device, the optical axis AX of the surface of the wafer 15 on the side of the sensor electrodes 20a, 20b, 20c is based on the capacitance between the sensor electrodes 20a, 20b, 20c and the wafer 15. The position of the direction and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX are calculated by the calculation means.
[0063]
In the above-described surface position detection apparatus of this embodiment, there is no variation in potential between wafers as compared with the method of removing the oxide film 5a of the wafer 5 as described in the second embodiment, and in addition, the sensor The distances from the respective sensor electrodes of the electrodes 20a, 20b, and 20c to the surface of the wafer 15 on the side of the sensor electrodes 20a, 20b, and 20c can be accurately measured, and the influence of uneven thickness of the wafer 15 is eliminated.
[0064]
(Fourth embodiment)
FIG. 6 is a partially enlarged view for explaining a surface position detection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. In the surface position detection apparatus according to the present embodiment, an insulating resist layer is formed on the front surface side of the wafer via a dielectric layer as compared with the second embodiment, and the calculation method in the calculation unit Is different. FIG. 6A is a partially enlarged view of an exposure apparatus provided with a surface position detecting device, and FIG. 6B is a partially enlarged view of a portion D in FIG. 6A. In FIG. 6, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals. Below, it demonstrates centering on a different point from the imaging surface detection apparatus of 2nd Embodiment.
[0065]
A resist layer is formed on the surface side of the wafer used in the surface position detection apparatus of the present embodiment. A two-layer resist process is used as a resist process for forming a resist layer on a wafer. In the two-layer resist process, as shown in FIGS. 6A and 6B, a lower layer is formed on the surface of the wafer 54 on the sensor electrode 20a, 20b, 20c side via a process layer 53 that is a dielectric layer. A resist 52 is formed, and an upper resist 51 is formed on the surface of the lower resist 52 opposite to the process layer 53 side. The lower resist 52 is a conductive resist film, and the upper resist 51 is an insulating resist layer.
[0066]
FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit of the surface position detection apparatus of the present embodiment. In the equivalent circuit shown in FIG. 7, the capacitance between the sensor electrode attached to the end of the reduction projection lens 4 and the lower resist 52 is represented by C. S2 And the capacitance of the process layer 53 sandwiched between the lower resist 52 and the wafer 54 is C P And the capacitance between the wafer 54 and the wafer chuck 46 is C C2 It is said. As shown in FIG. S2 And capacitance C C2 Capacitance C between P So that the capacitance C S2 , C P , C C2 Are connected in series. And the capacitance C connected in series S2 , C P , C C2 The oscillator 31 and the ammeter 32 are electrically connected to each other.
[0067]
Capacitance C P Changes for each process for forming the process layer 53. Therefore, before the wafer 54 is exposed, the capacitance C P And C C2 It is necessary to measure in advance the offset value determined by the combined capacitance. Capacitance C P And C C2 Is a capacitance between the lower layer resist 52 and the wafer chuck 46.
[0068]
Based on the electrostatic capacitance between each of the sensor electrodes 20a, 20b, 20c and the wafer chuck 46 and the electrostatic capacitance between the lower resist 52 and the wafer chuck 46, the sensor electrodes 20a, 20b, The position of the surface on the 20c side in the direction of the optical axis AX and the inclination with respect to the surface perpendicular to the optical axis AX are calculated by a computing means (not shown). That is, the position of the surface of the upper resist 51 on the lower resist 52 side in the optical axis AX direction and the inclination with respect to the surface perpendicular to the optical axis AX are calculated.
[0069]
As described above, in the surface position detection method of the present embodiment, the conductive lower layer resist 52 is formed on the surface of the wafer 54 via the process layer 53, and the distance between the conductive lower layer resist 52 and the sensor electrode is formed. Measure. Accordingly, since the distance between the lower layer resist 52 and the sensor electrode is reliably measured, there is no deception of the process peculiar to the electrostatic sensor as occurs in the surface position detection apparatus of the first to third embodiments. Disappear. Thereby, a surface position detection method as a complete offsetless focus detection system can be realized.
[0070]
In the surface position detection method of the present embodiment described above, the lower resist 52 is formed as a conductive film on the wafer 54 side of the upper resist 51. However, instead of the lower resist 52, the wafer 54 of the upper resist 51 is formed. A conductive film may be formed on the surface opposite to the side.
[0071]
(Fifth embodiment)
FIG. 8 is a partially enlarged view showing an exposure apparatus provided with a surface position detection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The exposure apparatus provided with the surface position detection apparatus of this embodiment is a modification of that shown in the third embodiment, and this embodiment has a method of grounding a wafer as compared with the third embodiment. Is different. Below, it demonstrates centering on a different point from 3rd Embodiment. Moreover, in FIG. 8, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 3rd Embodiment.
[0072]
In the exposure apparatus provided with the surface position detection apparatus of this embodiment, a wafer chuck 66 is attached to the surface of the XY stage 7 via a conductive substrate 65 as shown in FIG. The conductor substrate 65 is grounded and the potential of the conductor substrate 65 is fixed. A vacuum chuck is used as the wafer chuck 66, and a plurality of minute protrusions are formed on the surface of the wafer chuck 66 opposite to the conductor substrate 65 side.
[0073]
Some of the plurality of minute protrusions formed on the wafer chuck 66 are conductor portions 66a formed of a conductive material. The conductor portion 66 a passes through the wafer chuck 66 toward the surface of the wafer chuck 66 on the XY stage 7 side, and is exposed on the surface of the wafer chuck 66 on the XY stage 7 side. Therefore, the conductor portion 66a and the conductor substrate 65 are in contact and electrically connected. Further, an insulating material is used as the material of the portion of the wafer chuck 66 excluding the conductor portion 66a.
[0074]
On the other hand, on the surface of the wafer 15 opposite to the sensor electrodes 20a, 20b, and 20c, a metal film (not shown) such as aluminum is deposited after the oxide film is removed as in the third embodiment. Yes. The wafer 15 is fixed to the wafer chuck 66 so that the surface of the wafer 15 on which the metal film is formed contacts the wafer chuck 66. As a result, the metal film formed on the wafer 15 contacts the conductor portion 66a and is electrically connected to the conductor portion 66a. Therefore, the wafer 15 is grounded via the metal film of the wafer 15, the conductor portion 66a, and the conductor substrate 65, and the potential of the wafer 15 is fixed to 0V.
[0075]
As described above, in the surface position detection apparatus of the present embodiment, the wafer 15 is grounded via the metal film, the conductor portion 66a, and the conductor substrate 65 of the wafer 15, and the potential of the wafer 15 is fixed. The wafer 15 is in an electrically stable state without being affected by disturbance of the electric field and magnetic field due to the XY stage 7 and the Z tilt stage 8. Accordingly, the capacitance between each of the sensor electrodes 20a, 20b, and 20c and the wafer 15 can be stably measured, and the position of the surface on the sensor electrode 20a, 20b, and 20c side of the wafer 15 in the optical axis AX direction and The inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX can be stably detected.
[0076]
(Sixth embodiment)
FIG. 9 is a partially enlarged view showing an exposure apparatus provided with a surface position detection apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The exposure apparatus provided with the surface position detection apparatus of this embodiment is also a modification of that shown in the third embodiment, and this embodiment has a method of grounding the wafer as compared with the third embodiment. Is different. Below, it demonstrates centering on a different point from 3rd Embodiment. Moreover, in FIG. 9, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 3rd Embodiment.
[0077]
In the exposure apparatus provided with the surface position detection apparatus of this embodiment, a wafer chuck 76 is attached to the surface of the XY stage 7 as shown in FIG. A vacuum chuck is used as the wafer chuck 76, and a plurality of minute protrusions are formed on the surface of the wafer chuck 76 opposite to the XY stage 7 side. An insulating material is used for the wafer chuck 76. The entire surface of the wafer chuck 76 excluding the surface on the XY stage 7 side is provided with TiO 2. 2 The conductive film 76a is formed, and the conductive film 76a is grounded.
[0078]
Similar to the third and fifth embodiments, the wafer 15 is fixed to the wafer chuck 76 so that the metal film formed on the wafer 15 contacts the minute protrusion of the wafer chuck 76 as described above. . Thereby, the wafer 15 is electrically connected to the conductive film 76a via the metal film of the wafer 15, the wafer 15 is grounded via the metal film of the wafer 15 and the conductive film 76a, and the potential of the wafer 15 is increased. It is fixed at 0V.
[0079]
As described above, in the surface position detection apparatus of the present embodiment, the wafer 15 is grounded via the metal film of the wafer 15 and the conductive film 76a, and the potential of the wafer 15 is fixed. Similarly, the wafer 15 is not affected by the electric field and magnetic field disturbance caused by the XY stage 7 and the Z tilt stage 8, and the wafer 15 is in an electrically stable state. Accordingly, the capacitance between each of the sensor electrodes 20a, 20b, and 20c and the wafer 15 can be stably measured, and the position of the surface on the sensor electrode 20a, 20b, and 20c side of the wafer 15 in the optical axis AX direction and The inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis AX can be stably detected.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, the present invention has the following effects.
[0081]
In the first and fourth aspects of the invention, the wafer is disposed between the plurality of detection electrodes and the conductive member, and the electric potential of the conductive member is fixed. In addition, since the conductive member and the wafer are in an electrically stable state without being affected by the disturbance of the magnetic field, it is possible to stably measure the capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the wafer. it can. Therefore, based on the electrostatic capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the wafer and the known electrostatic capacitance between the wafer and the conductive member, the projection of the surface on the detection electrode side of the wafer is projected. It is possible to stably detect the position of the optical means in the optical axis direction and the inclination of the projection optical means with respect to the plane perpendicular to the optical axis. Thereby, there is an effect that it is possible to obtain a highly accurate surface position detecting device that is suppressed from being affected by disturbance of the electric field and the magnetic field.
[0082]
According to the second and ninth aspects of the present invention, the wafer covered with the oxide film and the conductive member whose potential is fixed are electrically connected via the metal film formed on the surface of the wafer on the conductive member side. Since the potential of the wafer is fixed, the wafer is not affected by the disturbance of the electric field and the magnetic field, and the wafer is in an electrically stable state. Capacitance can be measured stably. Therefore, based on the electrostatic capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the wafer, the position of the surface of the wafer on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical means and the optical axis of the projection optical means The inclination with respect to the vertical plane can be detected stably. Thereby, there is an effect that a highly accurate surface position detection method and a surface position detection device which are suppressed from being affected by the disturbance of the electric field and the magnetic field can be obtained.
[0083]
In the inventions of claims 3 and 14, when a wafer having an insulating resist layer formed on the surface side through a dielectric layer is used, between the dielectric layer and the resist layer or on the wafer side of the resist layer By detecting the capacitance between the detection electrode placed on the front side of the wafer and the conductive member placed on the back side of the wafer, by forming a conductive film on the opposite side There is an effect that the distance between the working electrode and the conductive film of the wafer can be accurately measured. Accordingly, the position of one or the other surface of the resist layer of the wafer in the optical axis direction of the projection optical unit and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit can be detected stably and accurately. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an exposure apparatus provided with a surface position detection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged view of the exposure apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a diagram showing an equivalent circuit of the surface position detection apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a partially enlarged view for explaining a surface position detection apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partially enlarged view for explaining a surface position detection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining a surface position detection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing an equivalent circuit of a surface position detection apparatus according to a fourth embodiment.
FIG. 8 is a partially enlarged view for explaining a surface position detection apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a partially enlarged view for explaining a surface position detection apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram illustrating a conventional surface position detection apparatus.
FIG. 11 is a diagram for explaining a detection principle of a capacitance sensor.
[Explanation of symbols]
1 Reticle
2 Reticle scan stage
3 Lighting equipment
4 Reduction projection lens
5, 15, 54 wafers
5a, 15a Oxide film
6, 46, 66, 76 Wafer chuck
7 XY stage
8 Z tilt stage
20a, 20a ', 20b, 20c Sensor electrode
21 Sensor fixing jig
22 Control circuit
23 Detection signal
24 Control signal
25, 65 Conductor board
31 Oscillator
32 Ammeter
51 Upper resist
52 Underlayer resist
53 Process layer
66a Conductor part
76a conductive film
AX optical axis

Claims (16)

ウェハと、該ウェハの表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、
前記ウェハの表面側に該表面から距離をおいて複数の検出用電極を配置し、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを検出する面位置検出方法において、
前記ウェハの裏面側に導電性部材を配置すると共に該導電性部材の電位を固定する段階と、
前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量を計測する段階と、
前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量と、既知の、前記ウェハと前記導電性部材との間の静電容量とを基に、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する段階とを有することを特徴とする面位置検出方法。Used in an exposure apparatus including a wafer and projection optical means for projecting a predetermined pattern onto the surface of the wafer;
A plurality of detection electrodes are arranged on the surface side of the wafer at a distance from the surface, the position of the surface on the detection electrode side of the wafer in the optical axis direction of the projection optical means, and the projection optical means In the surface position detection method for detecting the inclination with respect to the surface perpendicular to the optical axis,
Arranging a conductive member on the back side of the wafer and fixing the potential of the conductive member;
Measuring a capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member;
Based on the electrostatic capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member and the known electrostatic capacitance between the wafer and the conductive member, the detection of the wafer is performed. A surface position detecting method comprising: calculating a position of an electrode side surface in a direction of an optical axis of the projection optical unit and a tilt with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit. 表面、裏面及び側面の全体に酸化膜が形成されたウェハと、該ウェハの表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、
前記ウェハの表面側に該表面から距離をおいて複数の検出用電極を配置し、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを検出する面位置検出方法において、
前記ウェハの、前記検出電極側と反対側の面の酸化膜を除去した後に該面に金属膜を形成し、かつ、前記ウェハの該金属膜側に、該金属膜と接触して電気的に接続される導電性部材を配置すると共に該導電性部材の電位を固定する段階と、前記複数の検出用電極のそれぞれと前記ウェハとの間の静電容量を計測する段階と、
前記複数の検出用電極のそれぞれと前記ウェハとの間の静電容量を基に、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する段階とを有することを特徴とする面位置検出方法。Used in an exposure apparatus including a wafer having an oxide film formed on the entire front surface, back surface, and side surface, and projection optical means for projecting a predetermined pattern onto the surface of the wafer,
A plurality of detection electrodes are arranged on the surface side of the wafer at a distance from the surface, the position of the surface on the detection electrode side of the wafer in the optical axis direction of the projection optical means, and the projection optical means In the surface position detection method for detecting the inclination with respect to the surface perpendicular to the optical axis,
After removing the oxide film on the surface of the wafer opposite to the detection electrode side, a metal film is formed on the surface, and the metal film side of the wafer is in contact with the metal film and electrically Arranging a conductive member to be connected and fixing a potential of the conductive member; measuring a capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the wafer;
Based on the capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the wafer, the position of the surface on the detection electrode side of the wafer in the optical axis direction of the projection optical means, and the projection optical means Calculating a tilt with respect to a plane perpendicular to the optical axis. 表面側に誘電体層を介して絶縁性のレジスト層が形成されたウェハと、前記レジスト層の表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、
前記ウェハの表面側に該表面から距離をおいて複数の検出用電極を配置し、該複数の検出用電極を用いて前記ウェハの前記レジスト層の一面または他面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを検出する面位置検出方法であって、
前記ウェハの前記誘電体層と前記レジスト層との間、または、前記レジスト層の、前記ウェハ側と反対側の面に導電性の膜を形成し、かつ、前記ウェハの裏面側に導電性部材を配置すると共に該導電性部材の電位を固定する段階と、
前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量を計測する段階と、
前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量と、既知の、前記ウェハの導電性の膜と前記導電性部材との間の静電容量とを基に、前記ウェハのレジスト層の一面または他面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する段階とを有する面位置検出方法。Used in an exposure apparatus including a wafer having an insulating resist layer formed on the surface side through a dielectric layer, and projection optical means for projecting a predetermined pattern on the surface of the resist layer,
A plurality of detection electrodes are arranged on the surface side of the wafer at a distance from the surface, and the light of the projection optical means on one surface or the other surface of the resist layer of the wafer using the plurality of detection electrodes. A surface position detection method for detecting an axial position and an inclination with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical means,
A conductive film is formed between the dielectric layer and the resist layer of the wafer or on the surface of the resist layer opposite to the wafer side, and a conductive member is formed on the back surface side of the wafer. And fixing the electric potential of the conductive member,
Measuring a capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member;
Based on the electrostatic capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member, and the known electrostatic capacitance between the conductive film of the wafer and the conductive member, the A surface position detecting method comprising: calculating a position of one surface or the other surface of a resist layer of a wafer in the optical axis direction of the projection optical means and an inclination with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical means. ウェハと、該ウェハの表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、
前記ウェハの表面側に該表面側から距離をおいて配置された複数の検出用電極と、
前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する演算手段とを有する面位置検出装置において、
前記ウェハの裏面側に導電性部材が配置され、該導電性部材の電位が固定されていることを特徴とする面位置検出装置。Used in an exposure apparatus including a wafer and projection optical means for projecting a predetermined pattern onto the surface of the wafer;
A plurality of detection electrodes arranged on the front side of the wafer at a distance from the front side;
In a surface position detection apparatus, comprising: a calculation unit that calculates a position of a surface of the wafer on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical unit and a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit ,
A surface position detecting device, wherein a conductive member is disposed on the back side of the wafer, and a potential of the conductive member is fixed. 前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量と、既知の、前記ウェハと前記導電性部材との間の静電容量とを基に、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを前記演算手段が算出する請求項４に記載の面位置検出装置。Based on the electrostatic capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member and the known electrostatic capacitance between the wafer and the conductive member, the detection of the wafer is performed. The surface position detection apparatus according to claim 4, wherein the calculation unit calculates a position of the surface on the electrode side in the optical axis direction of the projection optical unit and a tilt with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit. 前記導電性部材として導電基板が用いられ、該導電基板が前記ウェハに対して略平行に配置されている請求項４または５に記載の面位置検出装置。The surface position detection device according to claim 4, wherein a conductive substrate is used as the conductive member, and the conductive substrate is disposed substantially parallel to the wafer. 前記導電基板の形状及び大きさが前記ウェハと同等である請求項６に記載の面位置検出装置。The surface position detection apparatus according to claim 6, wherein a shape and a size of the conductive substrate are equal to those of the wafer. 前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックの材質として導電性のものが用いられることにより該ウェハチャックが前記導電性部材を構成している請求項４または５に記載の面位置検出装置。A wafer chuck disposed on the back side of the wafer for fixing the wafer is provided, and the wafer chuck constitutes the conductive member by using a conductive material as the material of the wafer chuck. The surface position detection apparatus according to 4 or 5. 表面、裏面及び側面の全体に酸化膜が形成されたウェハと、該ウェハの表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、
前記ウェハの表面側に該表面側から距離をおいて配置された複数の検出用電極と、
前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する演算手段とを有する面位置検出装置において、
前記ウェハの、前記検出用電極側と反対側の面の酸化膜が除去された後に該面に金属膜が形成され、かつ、前記ウェハの該金属膜側に、該金属膜と接触して該金属膜と電気的に接続される導電性部材が配置されると共に該導電性部材の電位が固定されていることを特徴とする面位置検出装置。Used in an exposure apparatus including a wafer having an oxide film formed on the entire front surface, back surface, and side surface, and projection optical means for projecting a predetermined pattern onto the surface of the wafer,
A plurality of detection electrodes arranged on the front side of the wafer at a distance from the front side;
In a surface position detection apparatus, comprising: a calculation unit that calculates a position of a surface of the wafer on the detection electrode side in the optical axis direction of the projection optical unit and a plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit ,
After the oxide film on the surface opposite to the detection electrode side of the wafer is removed, a metal film is formed on the surface, and on the metal film side of the wafer, the metal film is in contact with the metal film. A surface position detecting apparatus, wherein a conductive member electrically connected to a metal film is disposed and a potential of the conductive member is fixed. 前記複数の検出用電極のそれぞれと前記ウェハとの間の静電容量を基に、前記ウェハの前記検出用電極側の面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを前記演算手段が算出する請求項９に記載の面位置検出装置。Based on the capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the wafer, the position of the surface on the detection electrode side of the wafer in the optical axis direction of the projection optical means, and the projection optical means The surface position detection apparatus according to claim 9, wherein the calculation unit calculates an inclination with respect to a plane perpendicular to the optical axis. 前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックの材質として導電性のものが用いられることにより該ウェハチャックが前記導電性部材を構成している請求項９または１０に記載の面位置検出装置。A wafer chuck disposed on the back side of the wafer for fixing the wafer is provided, and the wafer chuck constitutes the conductive member by using a conductive material as the material of the wafer chuck. The surface position detection apparatus according to 9 or 10. 前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックに導体部分が部分的に形成されることにより該導体部分が前記導電性部材を構成している請求項９または１０に記載の面位置検出装置。A wafer chuck disposed on the back side of the wafer for fixing the wafer is provided, and a conductor portion is partially formed on the wafer chuck so that the conductor portion constitutes the conductive member. The surface position detection apparatus according to 9 or 10. 前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックの、少なくとも前記ウェハの金属膜と接触する部分に導電性の膜が形成されることにより該導電性の膜が前記導電性部材を構成している請求項９または１０に記載の面位置検出装置。A wafer chuck disposed on the back side of the wafer for fixing the wafer; and a conductive film formed on at least a portion of the wafer chuck that contacts the metal film of the wafer. The surface position detection apparatus according to claim 9 or 10, wherein a film constitutes the conductive member. 表面側に誘電体層を介して絶縁性のレジスト層が形成されたウェハと、前記レジスト層の表面に所定のパターンを投影する投影光学手段とを含む露光装置に用いられ、
前記ウェハの表面側に該表面から距離をおいて配置された複数の検出用電極と、
前記複数の検出用電極を用いて前記ウェハの前記レジスト層の一面または他面の、前記投影光学手段の光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを算出する演算手段とを有し、
前記ウェハの前記誘電体層と前記レジスト層との間、または、前記レジスト層の、前記ウェハ側と反対側の面に導電性の膜が形成され、かつ、前記ウェハの裏面側に導電性部材が配置されると共に該導電性部材の電位が固定されている面位置検出装置。Used in an exposure apparatus including a wafer having an insulating resist layer formed on the surface side through a dielectric layer, and projection optical means for projecting a predetermined pattern on the surface of the resist layer,
A plurality of detection electrodes arranged on the surface side of the wafer at a distance from the surface;
Using the plurality of detection electrodes, the position of one surface or the other surface of the resist layer of the wafer in the optical axis direction of the projection optical unit and the inclination with respect to the plane perpendicular to the optical axis of the projection optical unit are calculated. Computing means,
A conductive film is formed between the dielectric layer and the resist layer of the wafer or on the surface of the resist layer opposite to the wafer side, and a conductive member is formed on the back side of the wafer. And a surface position detecting device in which the electric potential of the conductive member is fixed. 前記複数の検出用電極のそれぞれと前記導電性部材との間の静電容量と、既知の、前記ウェハの導電性の膜と前記導電性部材との間の静電容量とを基に、前記ウェハのレジスト層の一面または他面の、光軸方向の位置及び、前記投影光学手段の光軸に垂直な面に対する傾きを前記演算手段が算出する請求項１４に記載の面位置検出装置。Based on the electrostatic capacitance between each of the plurality of detection electrodes and the conductive member, and the known electrostatic capacitance between the conductive film of the wafer and the conductive member, the The surface position detection apparatus according to claim 14, wherein the calculation unit calculates a position of one surface or the other surface of the resist layer of the wafer in the optical axis direction and an inclination of the projection optical unit with respect to a plane perpendicular to the optical axis. 前記ウェハの裏面側に配置されて前記ウェハを固定するウェハチャックが備えられ、該ウェハチャックの材質として導電性のものが用いられることにより該ウェハチャックが前記導電性部材を構成している請求項１４または１５に記載の面位置検出装置。A wafer chuck disposed on the back side of the wafer for fixing the wafer is provided, and the wafer chuck constitutes the conductive member by using a conductive material as the material of the wafer chuck. The surface position detection device according to 14 or 15.
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