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JP2006269669A - Measuring apparatus and measuring method, exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

Measuring apparatus and measuring method, exposure apparatus and device manufacturing method Download PDF

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JP2006269669A
JP2006269669A JP2005084511A JP2005084511A JP2006269669A JP 2006269669 A JP2006269669 A JP 2006269669A JP 2005084511 A JP2005084511 A JP 2005084511A JP 2005084511 A JP2005084511 A JP 2005084511A JP 2006269669 A JP2006269669 A JP 2006269669A
Authority
JP
Japan
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measurement
reflectance
measuring
wafer
measured
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2005084511A
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Japanese (ja)
Inventor
Takahiro Matsumoto
隆宏 松本
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the degradation of focus precision due to a change in reflection factor of an object to be measured such as a wafer or the like without reducing throughput as much as possible. <P>SOLUTION: The measuring device is provided with a plane position measuring means to measure the position of a plane to be measured, a reflection factor measuring means to measure the reflection factor of the plane to be measured, and a parameter optimization means which optimizes the measuring parameters of the plane position measuring means on the basis of the reflection factor distribution of the plane to be measured that is obtained by the reflection factor measuring means. The plane position measuring means uses the optimized measuring parameters to measure the position of the plane to be measured. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えば、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等をリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置に搭載され、最良な像性能を得るべくウエハ表面位置を計測する技術に関するものである。   The present invention relates to a technique for measuring a wafer surface position to obtain the best image performance, for example, mounted in an exposure apparatus used when a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head or the like is manufactured in a lithography process. It is.

半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等をリソグラフィ工程で製造する際に、マスク又はレチクル(以下「レチクル」と総称する)のパターンの像を投影光学系を介して感光基板上に結像する投影露光装置が使用されている。   When a semiconductor element, a liquid crystal display element, a thin film magnetic head or the like is manufactured in a lithography process, an image of a mask or a reticle (hereinafter, collectively referred to as “reticle”) is formed on a photosensitive substrate via a projection optical system. A projection exposure apparatus is used.

近年、半導体素子の高集積化による加工線幅の微細化に伴って、投影露光装置における投影レンズの高NA化、使用される光源波長の短波長化、大画面化が進んでいる。これらを達成する手段としてかつてはほぼ正方形状に近い露光領域をウエハ上に縮小して一括投影露光する方式の通称「ステッパー」と呼ばれる装置に対し、露光領域を矩形のスリット形状とし、レチクルとウエハを相対的に高速走査して大画面を精度良く露光する走査型露光装置、通称「スキャナー」が主流になりつつある。   In recent years, along with miniaturization of the processing line width due to high integration of semiconductor elements, the NA of the projection lens in the projection exposure apparatus, the shortening of the wavelength of the light source used, and the enlargement of the screen are progressing. As a means to achieve these, the exposure area has a rectangular slit shape, compared to a so-called "stepper", which is a method of collectively projecting exposure by reducing an exposure area close to a square shape on the wafer. A scanning exposure apparatus, commonly referred to as a “scanner”, which exposes a large screen with high accuracy by relatively scanning at high speed is becoming mainstream.

スキャナーでは走査露光スリット単位でウエハの表面形状を最適露光像面位置に合わせ込むことができるためにウエハ平面度の影響も低減できる効果を有している。   In the scanner, since the surface shape of the wafer can be adjusted to the optimum exposure image plane position in units of scanning exposure slits, the influence of wafer flatness can be reduced.

また、スキャナーでは、走査露光スリット毎にウエハ表面を走査露光中に露光像面位置にリアルタイムで合わせ込むためには露光スリットに差し掛かる前に、事前にウエハ表面位置を光斜入射系の表面位置検出手段で計測し駆動補正を行うという技術が用いられている。   Also, in the scanner, in order to align the wafer surface with the exposure image plane position in real time during the scanning exposure for each scanning exposure slit, the wafer surface position is set in advance to the surface position of the light oblique incidence system before reaching the exposure slit. A technique of performing drive correction by measuring with a detecting means is used.

特に露光スリットの長手方向、つまり走査方向と直交方向には高さのみならず表面の傾きを計測すべく複数点の計測点を有している。上記走査露光におけるフォーカス・チルト計測方法に関しては特許文献1などに記載されている。
特開平06-260391号公報 特開平10-239015号公報
In particular, in the longitudinal direction of the exposure slit, that is, in the direction orthogonal to the scanning direction, a plurality of measurement points are provided to measure not only the height but also the surface inclination. The focus / tilt measurement method in the scanning exposure is described in Patent Document 1 and the like.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-260391 Japanese Patent Laid-Open No. 10-239015

最近では微細化トレンドに従い焦点深度が極めて小さくなり、露光すべきウエハ表面を最良結像面に合わせ込む精度、いわゆるフォーカス精度もますます厳しくなってきている。   Recently, the depth of focus has become extremely small in accordance with the trend toward miniaturization, and so-called focus accuracy, that is, the accuracy of aligning the wafer surface to be exposed to the best imaging plane has become increasingly severe.

特に、ウエハ上のパターンの影響や、レジストの厚さムラによる面位置検出系の騙されによる計測誤差が無視できない状況である。すなわち、周辺回路パターンやスクライブライン近傍においては、図のように焦点深度に比べて小さいが、フォーカス計測にとっては、大きな段差が発生してしまい、レジスト表面の傾斜角度が大きくなってしまうので、面位置検出系の反射光が反射や屈折により、正反射角度からずれたり、あるいは、ウエハパターンの粗密の違いにより、パターンが密な領域と粗な領域とでは、反射率に差が生じてしまう。このように、ウエハパターンにより、反射角や反射強度が変化するため、その反射光を受光した検出波形には、非対称性が発生して、検出誤差を生じて、正確に面位置検出ができない場合が発生することになる。   In particular, the measurement error due to the influence of the pattern on the wafer and the defacement of the surface position detection system due to uneven thickness of the resist cannot be ignored. That is, in the vicinity of the peripheral circuit pattern and the scribe line, it is smaller than the depth of focus as shown in the figure, but for focus measurement, a large step is generated and the inclination angle of the resist surface is increased. The reflected light of the position detection system is deviated from the regular reflection angle due to reflection or refraction, or a difference in reflectance occurs between a dense pattern and a rough pattern due to a difference in density of the wafer pattern. As described above, since the reflection angle and reflection intensity change depending on the wafer pattern, the detection waveform that receives the reflected light has an asymmetry that causes a detection error and cannot accurately detect the surface position. Will occur.

このような状態でウエハ面位置計測を行うと、露光の途中で面位置計測ができず露光がストップしたり、大きなデフォーカスを生じさせ、その結果として、チップ不良を発生させてしまうという問題があった。   If the wafer surface position is measured in such a state, the surface position cannot be measured in the middle of the exposure, and the exposure stops or a large defocus occurs, resulting in a chip defect. there were.

なお、このようなウエハの反射率ムラに対する対策が、特許文献2に記載されている。ここで、図18を用いて、反射率ムラに対する対処方法について説明する。   A countermeasure against such a wafer uneven reflectance is described in Patent Document 2. Here, a method for dealing with the uneven reflectance will be described with reference to FIG.

図18(A)は、ウエハの反射率ムラの影響で正弦波状の信号が歪んだ例を示し、横軸は受光センサー上での位置、縦軸は光強度である。これに対し、図18(B)は、均一強度の照明光を、ウエハ上の同一位置に照射した反射光を受光したもので、ウエハの反射率分布の計測値である。図18(A)の信号波形を、図18(B)の計測結果で割ることにより、図18(C)で示す補正後の信号を得ている。すなわち、補正前の信号の各画素の強度を、jを画素番号としてI1(j)とし、反射率分布計測値の各画素の強度をI2(j)とした場合に、補正後の各画素の強度I3(j)とI1(j)/I2(j)の計算を全ての画素に関して行うようにしている。この方式を用いると、ウエハの反射率ムラによる計測誤差を幾分補正できるという効果があるものの、以下において課題が残る。すなわち、計測点毎に各画素間での演算を実施していると計算時間が増え、スループットの低下を招く、特に、スキャナーの場合は、走査中にショット内の複数点のウエハ面形状を計測する必要があり、演算結果を待って制御することになり、ウエハ・レチクルステージの設定速度を下げる必要が生じ、半導体の生産速度を低下させてしまうという課題が残る。   FIG. 18A shows an example in which a sinusoidal signal is distorted due to the influence of uneven reflectance of the wafer, where the horizontal axis represents the position on the light receiving sensor and the vertical axis represents the light intensity. On the other hand, FIG. 18B shows a measurement value of the reflectance distribution of the wafer, which is obtained by receiving the reflected light that is irradiated on the same position on the wafer with the illumination light of uniform intensity. The corrected signal shown in FIG. 18C is obtained by dividing the signal waveform in FIG. 18A by the measurement result in FIG. 18B. That is, when the intensity of each pixel of the signal before correction is I1 (j) where j is the pixel number and the intensity of each pixel of the reflectance distribution measurement value is I2 (j), Intensities I3 (j) and I1 (j) / I2 (j) are calculated for all pixels. The use of this method has an effect that the measurement error due to the uneven reflectance of the wafer can be corrected to some extent, but the following problems remain. In other words, if calculation is performed between each pixel at each measurement point, calculation time increases and throughput is reduced. In particular, in the case of a scanner, the shape of the wafer surface at multiple points in a shot is measured during scanning. Therefore, it is necessary to control after waiting for the calculation result, and it becomes necessary to lower the set speed of the wafer / reticle stage, and the problem that the production speed of the semiconductor is lowered remains.

本発明は、上記課題に鑑みてなされ、スループットを極力落とさずに、ウエハ等の被計測物の反射率ムラによるフォーカス精度劣化を改善することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve focus accuracy deterioration due to uneven reflectance of a measurement object such as a wafer without reducing throughput as much as possible.

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第1の態様の計測装置及び計測方法は、被計測面の位置を計測する面位置計測手段又は工程と、被計測面の反射率を計測する反射率計測手段又は工程と、前記反射率計測手段又は工程で計測した被計測面の反射率分布に基づいて、前記面位置計測手段又は工程での計測パラメータを最適化するパラメータ最適化手段又は工程とを備え、前記面位置計測手段又は工程では、最適化された前記計測パラメータを用いて被計測面の位置を計測する。   In order to solve the above problems and achieve the object, the measuring apparatus and measuring method according to the first aspect of the present invention include a surface position measuring means or process for measuring the position of the surface to be measured, and the reflectance of the surface to be measured. Parameter optimization for optimizing measurement parameters in the surface position measuring means or process based on the reflectance distribution of the surface to be measured measured in the reflectance measuring means or process The surface position measuring means or step measures the position of the surface to be measured using the optimized measurement parameter.

また、上記態様において、前記パラメータ最適化手段又は工程は、予め決定された反射率分布と前記面位置計測手段又は工程での計測オフセットEとの関係に基づいて、オフセットEを決定し、前記面位置計測手段又は工程での計測値を前記オフセットEで補正して被計測面位置を決定する。   In the above aspect, the parameter optimization means or step determines the offset E based on the relationship between the reflectance distribution determined in advance and the measurement offset E in the surface position measurement means or step, and the surface A position to be measured is determined by correcting the measured value in the position measuring means or process with the offset E.

また、上記態様において、前記面位置計測手段又は工程では、スリット状のパターンを被計測面上に照射する第1の照明手段又は工程と、被計測面からの反射光を受光する検出手段又は工程とを有し、前記反射率計測手段又は工程では、前記第1の照明手段又は工程での照明光と波長、入射角度、偏光状態が同じ照明光を照射する第2の照明手段又は工程を有する。   In the above aspect, in the surface position measuring means or step, a first illuminating means or step for irradiating a surface to be measured with a slit-like pattern, and a detecting means or step for receiving reflected light from the surface to be measured. The reflectance measurement means or process has a second illumination means or process for irradiating illumination light having the same wavelength, incident angle, and polarization state as the illumination light in the first illumination means or process. .

また、上記態様において、前記反射率計測手段又は工程は、被計測面の反射光を受光して反射率分布と位相分布を計測し、前記面位置計測手段又は工程での計測オフセットEの算出に、前記反射率分布と位相分布を用いる。   In the above aspect, the reflectance measuring means or step receives reflected light from the surface to be measured, measures the reflectance distribution and the phase distribution, and calculates the measurement offset E in the surface position measuring means or step. The reflectance distribution and the phase distribution are used.

また、上記態様において、前記オフセットEの算出に、前記反射率計測手段又は工程での計測値に基づいた光学シミュレーションを用いる。   Moreover, in the said aspect, the optical simulation based on the measured value in the said reflectance measurement means or a process is used for calculation of the said offset E. FIG.

また、上記態様において、前記オフセットEの算出に、前記反射率計測手段又は工程での計測値と露光結果を用いる。   Moreover, in the said aspect, the measurement value and exposure result in the said reflectance measurement means or process are used for calculation of the said offset E. FIG.

また、上記態様において、前記面位置計測手段又は工程は、複数の波長の光を照射して被計測面の位置を検出し、前記反射率計測手段又は工程は、複数の波長の光を照射し、前記パラメータ最適手段又は工程は、前記反射率計測手段又は工程での計測値から、前記面位置計測手段の被計測面上の計測領域の反射率ムラ、または反射光の位相ムラが最小となる波長を選択し、前記面位置計測手段又は工程では、前記パラメータ最適手段で決定された波長の光を使用して被計測面の位置を計測する。   Further, in the above aspect, the surface position measuring means or step irradiates light of a plurality of wavelengths to detect the position of the surface to be measured, and the reflectance measuring means or step irradiates light of a plurality of wavelengths. The parameter optimization means or step minimizes the reflectance unevenness of the measurement region on the measurement surface of the surface position measurement means or the phase unevenness of the reflected light from the measurement value obtained by the reflectance measurement means or step. A wavelength is selected, and in the surface position measuring means or step, the position of the surface to be measured is measured using light of the wavelength determined by the parameter optimizing means.

また、上記態様において、複数の波長の選択的に照射に、波長可変液晶フィルタを用いる。   In the above aspect, a wavelength tunable liquid crystal filter is used for selectively irradiating a plurality of wavelengths.

また、上記態様において、複数の波長の選択的に照射に、波長の異なる複数のLDまたはLEDを用いる。   In the above aspect, a plurality of LDs or LEDs having different wavelengths are used for selective irradiation of a plurality of wavelengths.

また、上記態様において、前記面位置計測に用いる光学系の開口数(NA)は、前記反射率計測に用いる光学系の開口数と同じ、もしくは小さい。   In the above aspect, the numerical aperture (NA) of the optical system used for the surface position measurement is the same as or smaller than the numerical aperture of the optical system used for the reflectance measurement.

また、上記態様において、前記面位置計測と前記反射率計測の切り替えを、同一光路上に配置したデジタルミラーデバイス(DMD)により行う。   In the above aspect, the surface position measurement and the reflectance measurement are switched by a digital mirror device (DMD) arranged on the same optical path.

また、本発明の第2の態様の露光装置は、上記いずれかの計測装置を搭載し、前記面位置計測手段の計測値に基づいて基板面を最適な露光像面位置に補正し、原版と基板とを相対的に走査して原版パターンを基板上に露光する。   An exposure apparatus according to a second aspect of the present invention includes any one of the above-described measurement apparatuses, corrects the substrate surface to an optimum exposure image surface position based on the measurement value of the surface position measurement unit, and The original pattern is exposed on the substrate by scanning the substrate relatively.

また、本発明の第3の態様の露光装置は、基板面の位置を計測する面位置計測手段を有し、前記面位置計測手段の計測値に基づいて基板面を最適な露光像面位置に補正し、原版と基板とを相対的に走査して原版パターンを基板上に露光する露光装置であって、前記走査方向と直交方向の少なくとも2点以上の領域に光を斜め方向から照射する照明手段と、前記基板からの反射光を検出する検出手段と、前記照明手段の照射領域に対応して、反射率分布の計測を行う反射率計測手段と、前記反射率計測手段で計測した基板の反射率分布を元に、前記面位置計測手段の計測パラメータを最適化するパラメータ最適化手段とを備え、前記面位置計測手段は、前記パラメータ最適手段で決定された計測パラメータを用いて基板の計測点の高さ方向の位置を求め、少なくとも2点以上の計測点からの情報から露光領域における平均的な高さと傾きを算出する。   The exposure apparatus according to the third aspect of the present invention has surface position measuring means for measuring the position of the substrate surface, and sets the substrate surface to an optimum exposure image surface position based on the measurement value of the surface position measuring means. An exposure apparatus that corrects and relatively scans the original and the substrate to expose the original pattern on the substrate, and irradiates at least two points in the direction orthogonal to the scanning direction with light from an oblique direction. A means for detecting reflected light from the substrate, a reflectance measuring means for measuring a reflectance distribution corresponding to an irradiation area of the illumination means, and a substrate measured by the reflectance measuring means. Parameter optimization means for optimizing the measurement parameters of the surface position measurement means based on the reflectance distribution, and the surface position measurement means measures the substrate using the measurement parameters determined by the parameter optimization means. The height of the point The calculated, calculates the average height and inclination in the exposure area from the information from at least two points of measurement points.

また、上記態様において、前記パラメータ最適手段は、予め決定された反射率分布と前記面位置計測手段の計測オフセットEとの関係に基づいて、オフセットEを決定する手段を有し、前記面位置計測手段の計測値を前記オフセットEで補正して基板面の位置を決定する。   In the above aspect, the parameter optimization means includes means for determining an offset E based on a relationship between a predetermined reflectance distribution and a measurement offset E of the surface position measurement means, and the surface position measurement The position of the substrate surface is determined by correcting the measured value of the means with the offset E.

また、上記態様において、前記面位置計測手段は、複数の波長の光を照射して基板面の位置を計測する手段を有し、前記反射率計測手段は、複数の波長の光を照射して基板面の反射率を計測する手段を有し、前記パラメータ最適手段は、前記反射率計測手段の計測値から、前記面位置計測手段の基板上の計測領域の反射率ムラ、または反射光の位相ムラが最小となる波長を選択する手段を有し、前記面位置計測手段は、前記パラメータ最適手段で決定された波長の光を用いて基板面の位置を計測する。   Further, in the above aspect, the surface position measuring means has means for irradiating light of a plurality of wavelengths to measure the position of the substrate surface, and the reflectance measuring means irradiates light of a plurality of wavelengths. Means for measuring the reflectivity of the substrate surface, and the parameter optimizing unit is configured to determine, from the measurement value of the reflectivity measurer, the unevenness of reflectivity in the measurement region on the substrate of the surface position measurer, or the phase of the reflected light The surface position measuring means measures the position of the substrate surface using the light having the wavelength determined by the parameter optimizing means.

また、本発明の第4の態様のデバイス製造方法は、上記いずれかの露光装置を用いて半導体デバイスを製造する。   Moreover, the device manufacturing method of the 4th aspect of this invention manufactures a semiconductor device using one of the said exposure apparatuses.

本発明によれば、ウエハ等の被計測物の反射率ムラに影響されない高精度な面位置計測を実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize highly accurate surface position measurement that is not affected by uneven reflectance of a measurement object such as a wafer.

また、本発明の露光装置によれば、縮小される焦点深度に対し、高いフォーカス補正精度を高スループットで達成でき、一枚の基板あたりの歩留まり向上が可能になる。   Also, according to the exposure apparatus of the present invention, high focus correction accuracy can be achieved with high throughput with respect to the reduced depth of focus, and the yield per substrate can be improved.

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。   In addition, in each figure, the same reference number is attached | subjected about the same member and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図3は、本発明に係る一実施形態の露光装置の構成を示す図である。   FIG. 3 is a view showing the arrangement of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

本実施形態の露光装置は、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル1に形成された回路パターンをウエハ3に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィ工程に好適である。露光装置は、図3に示すように、照明装置700と、レチクル1を載置するレチクルステージRSと、投影光学系2と、ウエハ3を載置するウエハステージWSと、フォーカス・チルト計測系33と、その演算処理部400と、ウエハ反射率分布計測系39と、その演算処理部402とを有する。   The exposure apparatus of this embodiment is a projection exposure apparatus that exposes a wafer 3 with a circuit pattern formed on a reticle 1 by a step-and-scan method. Such an exposure apparatus is suitable for a lithography process of submicron or quarter micron or less. As shown in FIG. 3, the exposure apparatus includes an illumination apparatus 700, a reticle stage RS on which the reticle 1 is placed, a projection optical system 2, a wafer stage WS on which the wafer 3 is placed, and a focus / tilt measurement system 33. And an arithmetic processing unit 400, a wafer reflectance distribution measurement system 39, and an arithmetic processing unit 402.

制御部1100は、CPUやメモリを有し、照明装置800、レチクルステージRS、ウエハステージWS、フォーカス・チルト計測系33と電気的に接続され、露光装置の動作を制御する。制御部1100は、本実施形態では、後述するフォーカス・チルト計測系33がウエハ3の表面位置を検出する際の計測値の補正演算及び制御も行う。   The control unit 1100 includes a CPU and a memory, and is electrically connected to the illumination device 800, the reticle stage RS, the wafer stage WS, and the focus / tilt measurement system 33, and controls the operation of the exposure apparatus. In this embodiment, the control unit 1100 also performs correction calculation and control of measurement values when a focus / tilt measurement system 33 (to be described later) detects the surface position of the wafer 3.

照明装置700は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル1を照明し、光源部800と、照明光学系801とを有する。   The illumination device 700 illuminates the reticle 1 on which a transfer circuit pattern is formed, and includes a light source unit 800 and an illumination optical system 801.

光源部800は、例えば、レーザーを使用する。レーザーは、波長約193nmのArFエキシマレーザー、波長約248nmのKrFエキシマレーザーなどを使用することができるが、光源の種類はエキシマレーザーに限定されず、例えば、波長約157nmのF2レーザーや波長20nm以下のEUV(Extreme Ultra Violet)光を使用してもよい。   The light source unit 800 uses a laser, for example. As the laser, an ArF excimer laser with a wavelength of about 193 nm, a KrF excimer laser with a wavelength of about 248 nm, or the like can be used. However, the type of light source is not limited to the excimer laser, for example, an F2 laser with a wavelength of about 157 nm or a wavelength of 20 nm or less. EUV (Extreme Ultra Violet) light may be used.

照明光学系801は、光源部800から射出した光束を用いて被照明面を照明する光学系であり、本実施形態では、光束を露光に最適な所定の形状の露光スリットに成形し、レチクル1を照明する。照明光学系801は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含み、例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で配置する。また、照明光学系801は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや2組のシリンドリカルレンズアレイ(又はレンチキュラーレンズ)板を重ねることによって構成されるインテグレーターを含むが、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。   The illumination optical system 801 is an optical system that illuminates the surface to be illuminated using a light beam emitted from the light source unit 800. In this embodiment, the light beam is formed into an exposure slit having a predetermined shape optimum for exposure, and the reticle 1 is used. Illuminate. The illumination optical system 801 includes a lens, a mirror, an optical integrator, a diaphragm, and the like. For example, a condenser lens, a fly-eye lens, an aperture diaphragm, a condenser lens, a slit, and an imaging optical system are arranged in this order. The illumination optical system 801 can be used regardless of whether it is axial light or off-axis light. The optical integrator includes an integrator configured by stacking a fly-eye lens and two sets of cylindrical lens array (or lenticular lens) plates, but may be replaced by an optical rod or a diffractive element.

レチクル1は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターンが形成され、レチクルステージRSに支持及び駆動されている。レチクル1から発せられた回折光は、投影光学系2を通り、ウエハ3上に投影される。レチクル1とウエハ3とは、光学的に共役の関係に配置される。レチクル1とウエハ3を縮小倍率比の速度比で走査することによりレチクル1のパターンをウエハ3上に転写する。なお、露光装置には、光斜入射系のレチクル計測系36が設けられており、レチクル1は、レチクル計測系36によって位置が検出され、所定の位置に配置される。   The reticle 1 is made of, for example, quartz, on which a circuit pattern to be transferred is formed, and is supported and driven by the reticle stage RS. Diffracted light emitted from the reticle 1 passes through the projection optical system 2 and is projected onto the wafer 3. The reticle 1 and the wafer 3 are arranged in an optically conjugate relationship. The pattern of the reticle 1 is transferred onto the wafer 3 by scanning the reticle 1 and the wafer 3 at the speed ratio of the reduction magnification ratio. The exposure apparatus is provided with a light oblique incidence type reticle measurement system 36, and the position of the reticle 1 is detected by the reticle measurement system 36 and placed at a predetermined position.

レチクルステージRSは、図示しないレチクルチャックを介してレチクル1を支持し、図示しない移動機構に接続されている。移動機構は、リニアモーターなどで構成され、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向及び各軸の回転方向にレチクルステージRSを駆動することでレチクル1を移動させることができる。   The reticle stage RS supports the reticle 1 via a reticle chuck (not shown) and is connected to a moving mechanism (not shown). The moving mechanism is configured by a linear motor or the like, and can move the reticle 1 by driving the reticle stage RS in the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the rotation direction of each axis.

投影光学系2は、物体面からの光束を像面に結像する機能を有し、本実施形態では、レチクル1に形成されたパターンを経た回折光をウエハ3上に結像する。投影光学系2は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系(カタディオプトリック光学系)、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系等を使用することができる。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値(アッベ値)の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方向の分散が生じるように構成したりする。   The projection optical system 2 has a function of forming an image of a light beam from the object plane on the image plane. In this embodiment, the projection optical system 2 forms an image on the wafer 3 of diffracted light that has passed through the pattern formed on the reticle 1. The projection optical system 2 includes an optical system composed only of a plurality of lens elements, an optical system (catadioptric optical system) having a plurality of lens elements and at least one concave mirror, a plurality of lens elements, and at least one kinoform. An optical system having a diffractive optical element such as can be used. When correction of chromatic aberration is required, a plurality of lens elements made of glass materials having different dispersion values (Abbe values) can be used, or the diffractive optical element can be configured to generate dispersion in the opposite direction to the lens element. To do.

ウエハ3は、被処理体であり、フォトレジストが基板上に塗布されている。なお、本実施形態では、ウエハ3は、フォーカス・チルト計測系33により位置が検出される被計測体でもある。ウエハ3は、別の実施形態では、液晶基板やその他の被処理体に置換される。   The wafer 3 is an object to be processed, and a photoresist is applied on the substrate. In the present embodiment, the wafer 3 is also a measurement object whose position is detected by the focus / tilt measurement system 33. In another embodiment, the wafer 3 is replaced with a liquid crystal substrate or another object to be processed.

ウエハステージWSは、図示しないウエハチャックによってウエハ3を支持する。ウエハステージWSは、レチクルステージRSと同様に、リニアモーターを利用して、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向及び各軸の回転方向にウエハ3を移動させる。また、レチクルステージRSの位置とウエハステージWSの位置は、例えば、レーザー干渉計101などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウエハステージWSは、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられ、レチクルステージRS及び投影光学系2は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される図示しない鏡筒定盤上に設けられる。   Wafer stage WS supports wafer 3 by a wafer chuck (not shown). Similar to reticle stage RS, wafer stage WS moves wafer 3 in the X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction, and the rotation direction of each axis using a linear motor. Further, the position of reticle stage RS and the position of wafer stage WS are monitored by, for example, laser interferometer 101 and the like, and both are driven at a constant speed ratio. The wafer stage WS is provided, for example, on a stage surface plate supported on a floor or the like via a damper, and the reticle stage RS and the projection optical system 2 are, for example, on a base frame placed on the floor or the like. It is provided on a lens barrel surface plate (not shown) that is supported via a damper.

フォーカス・チルト計測系33は、本実施形態では、光学的な計測システムを用いて、露光中のウエハ3の表面位置(Z軸方向)の位置情報を検出する。フォーカス・チルト計測系33は、ウエハ3上の複数の計測すべき計測点に光束を入射し、各々の光束を個別のセンサに導き、異なる位置の位置情報(計測結果)から露光する面のチルトを検出する。   In the present embodiment, the focus / tilt measurement system 33 detects position information on the surface position (Z-axis direction) of the wafer 3 during exposure using an optical measurement system. The focus / tilt measurement system 33 makes a light beam incident on a plurality of measurement points to be measured on the wafer 3, guides each light beam to an individual sensor, and tilts a surface to be exposed from position information (measurement results) at different positions. Is detected.

フォーカス・チルト計測系33は、図2に示すように、ウエハ3の表面に対して高入射角度(角度θ)で光束を入射させる照明部31と、ウエハ3の表面で反射した反射光の像ずれを検出する検出部32と、演算部400とを有する。照明部31は、光源S1と、パターン板15と、結像レンズ16と、ミラー17とを有する。検出部32は、ミラー18と、レンズ19と、受光器D1とを有する。なお、図2では、照明部31において、パターン板15を均一な照度分布で照明するために必要なレンズ類や、受光器D1において、色収差を補正するレンズ類は図示を省略している。   As shown in FIG. 2, the focus / tilt measurement system 33 includes an illumination unit 31 that makes a light beam incident on the surface of the wafer 3 at a high incident angle (angle θ), and an image of reflected light reflected by the surface of the wafer 3. It has the detection part 32 which detects deviation | shift, and the calculating part 400. The illumination unit 31 includes a light source S 1, a pattern plate 15, an imaging lens 16, and a mirror 17. The detection unit 32 includes a mirror 18, a lens 19, and a light receiver D1. In FIG. 2, illustrations of lenses necessary for illuminating the pattern plate 15 with a uniform illuminance distribution in the illumination unit 31 and lenses for correcting chromatic aberration in the light receiver D1 are omitted.

図2を参照するに、LEDやハロゲンランプ等の光源S1から射出された波長λ1の光はスリット等のパターンが形成されたパターン板15を照明する。パターン板15を経た光は、結像レンズ16及びミラー17を介してウエハ3上に投影結像する。照明光学系のコヒーレンス(σ)は1としている。   Referring to FIG. 2, light having a wavelength λ1 emitted from a light source S1 such as an LED or a halogen lamp illuminates a pattern plate 15 on which a pattern such as a slit is formed. The light that has passed through the pattern plate 15 is projected and imaged on the wafer 3 via the imaging lens 16 and the mirror 17. The coherence (σ) of the illumination optical system is 1.

更に、ウエハ3で反射した光は、ミラー18及びレンズ19を介して、CCDやラインセンサ等の受光素子で構成する受光器D1で受光される。したがって、パターン板15のウエハ3面上へのパターン像は、レンズ19により受光器D1の受光素子に再結像する構成となっている。   Further, the light reflected by the wafer 3 is received by a light receiver D1 constituted by a light receiving element such as a CCD or a line sensor via a mirror 18 and a lens 19. Therefore, the pattern image on the surface of the wafer 3 of the pattern plate 15 is re-imaged on the light receiving element of the light receiver D1 by the lens 19.

ウエハステージWSを介してウエハ3が上下方向(即ち、Z軸方向)に移動すると、パターン板15のパターン像は、受光器D1上で左右方向(即ち、X軸方向)に移動する。従って、フォーカス・チルト計測系33は、かかるパターン像の位置を演算部400で算出することにより、ウエハ3の表面位置を計測点毎に検出している。   When the wafer 3 moves in the vertical direction (that is, the Z-axis direction) via the wafer stage WS, the pattern image of the pattern plate 15 moves in the left-right direction (that is, the X-axis direction) on the light receiver D1. Therefore, the focus / tilt measurement system 33 detects the position of the surface of the wafer 3 for each measurement point by calculating the position of the pattern image with the calculation unit 400.

パターン板15は、図4に示すように、遮光部に矩形の透過スリットパターンM1,M2,M3が形成されており、その透過スリットパターンがウエハに投影され、さらにウエハで反射した光が、レンズ19により受光器D1の受光素子に再結像するようにしている。   As shown in FIG. 4, the pattern plate 15 has rectangular transmission slit patterns M1, M2, and M3 formed in the light shielding portion, and the light reflected by the wafer is projected onto the lens by the transmission slit pattern being projected onto the wafer. 19, the image is re-imaged on the light receiving element of the light receiver D1.

続いて、受光器D1で検出される信号波形について説明する。   Next, the signal waveform detected by the light receiver D1 will be described.

受光器D1で検出される信号波形は図5のようになる。図4の透過スリットM1,M2,M3に対応する受光器D1上の強度分布はそれぞれ、S1,S2,S3のようになる。検出部31のNA(開口数)が小さいため、矩形パターンは完全には解像せず、ガウスビームのような形状をしている。   The signal waveform detected by the light receiver D1 is as shown in FIG. The intensity distributions on the light receiver D1 corresponding to the transmission slits M1, M2, and M3 in FIG. 4 are S1, S2, and S3, respectively. Since the NA (numerical aperture) of the detection unit 31 is small, the rectangular pattern is not completely resolved and has a shape like a Gaussian beam.

受光素子として2次元センサを用いる場合には、透過スリットパターンの配列方向と垂直な方向に光量を積分(又は平均化)して信号波形を得る。また、受光素子として1次元ラインセンサを用いる場合には、透過スリットパターンの配列方向と垂直な方向にパワーを有するシリンドリカルレンズを用いて光学的に積分して信号波形を得る方が、信号波形のS/N(信号雑音比)を向上させるため有利である。   When a two-dimensional sensor is used as the light receiving element, a signal waveform is obtained by integrating (or averaging) the light quantity in a direction perpendicular to the arrangement direction of the transmission slit pattern. Further, when a one-dimensional line sensor is used as the light receiving element, it is better to obtain a signal waveform by optically integrating using a cylindrical lens having power in a direction perpendicular to the arrangement direction of the transmission slit pattern. This is advantageous for improving the S / N (signal to noise ratio).

ウエハ表面位置のZ方向の変位zに対する受光器D1上での各スポットの変位量xは、検出部32の光学倍率をM、ウエハ3への入射角度をθとした時、x=(2Msinθ)*zとなるので、表面位置の変位zは以下の簡単な式により計算される。
z=x/(2Msinθ)・・・(1)
ここで、入射角度θとしては、70°から85°、光学倍率Mとしては5倍から100倍程度が好ましい。例えば、入射角度を80度、光学倍率を30倍とした時、ウエハ表面位置の変位zは、受光部上では59倍に拡大されることになる。また、受光器D1の画素ピッチを8μmとした場合、図5のような信号スポット(S1,S2,S3)の重心位置を検出する場合、1/20画素の分解能で検出することができるとすれば、この場合のウエハ面位置分解能は、8/20/59[μm]より、約7nm程度となり、フォーカス計測の分解能としては十分である。
The displacement amount x of each spot on the light receiver D1 with respect to the displacement z in the Z direction of the wafer surface position is x = (2Msin θ), where M is the optical magnification of the detection unit 32 and θ is the incident angle to the wafer 3. Since it becomes * z, the displacement z of the surface position is calculated by the following simple formula.
z = x / (2Msin θ) (1)
Here, the incident angle θ is preferably 70 to 85 °, and the optical magnification M is preferably about 5 to 100 times. For example, when the incident angle is 80 degrees and the optical magnification is 30 times, the displacement z of the wafer surface position is magnified 59 times on the light receiving portion. In addition, when the pixel pitch of the light receiver D1 is 8 μm, when detecting the center of gravity position of the signal spots (S1, S2, S3) as shown in FIG. 5, it can be detected with a resolution of 1/20 pixel. In this case, the wafer surface position resolution is about 7 nm from 8/20/59 [μm], which is sufficient as the resolution for focus measurement.

更に、分解能が必要な場合には、前述の式に基づき、入射角度θや、光学倍率Mおよび、受光器D1の画素ピッチを設計すれば良い。また、スリットの本数を増やして平均化効果により精度を向上させても良い。   Furthermore, when resolution is required, the incident angle θ, the optical magnification M, and the pixel pitch of the light receiver D1 may be designed based on the above-described formula. In addition, the number of slits may be increased to improve the accuracy by an averaging effect.

各信号スポットS1,S2,S3の重心位置を演算し、(1)式により、各スリット位置におけるウエハ3の表面位置Z1,Z2,Z3を計算し、その平均値Zmをウエハの表面計測値とする。   The barycentric positions of the signal spots S1, S2, and S3 are calculated, and the surface positions Z1, Z2, and Z3 of the wafer 3 at the slit positions are calculated by the equation (1), and the average value Zm is used as the wafer surface measurement value. To do.

続いて、本実施形態におけるウエハ表面上のフォーカス計測点について説明する。図2に本実施形態のフォーカス計測点の配置を示す。   Next, focus measurement points on the wafer surface in the present embodiment will be described. FIG. 2 shows the arrangement of focus measurement points according to this embodiment.

本実施形態では、同図に示すとおり、1ショットの露光領域に対して、スキャン方向に、7ポイント、スキャン方向と垂直方向(スリット長手方向)に3ポイントの合計21ポイントの計測ポイントを有している。図1に示すフォーカス・チルト計測系33を、スリット長手方向(X)に3個並べて配置して、スリット長手方向の3ポイントの計測を行い、スキャン方向(Y)には、ウエハステージをY方向にスキャンして、7ポイントの計測を行うようにしている。   In the present embodiment, as shown in the figure, there are 21 measurement points in total, that is, 7 points in the scanning direction and 3 points in the direction perpendicular to the scanning direction (slit longitudinal direction) with respect to the exposure area of one shot. ing. Three focus / tilt measurement systems 33 shown in FIG. 1 are arranged side by side in the slit longitudinal direction (X) to measure three points in the slit longitudinal direction, and the wafer stage is moved in the Y direction in the scanning direction (Y). And 7 points are measured.

次に、図3におけるウエハ反射率分布計測系39について詳細に説明する。   Next, the wafer reflectance distribution measurement system 39 in FIG. 3 will be described in detail.

ウエハ反射率分布計測系39は、フォーカス・チルト計測系33の計測点におけるウエハ3の反射率の分布を計測するために用いられる。ウエハ反射率分布計測系39は、図6に示すように、ウエハ3の表面に対して、フォーカス・チルト計測系33と同じ入射角度θで平行光束を入射させる照明部37と、ウエハ3の表面で反射した反射光の強度分布を検出する検出部38と、演算部402とを有する。照明部37は、光源S2(光源は、フォーカス計測系と同じものを使用し、中心波長、波長幅、偏光状態を光源S1に揃えている)と、コリメータレンズ26と、ハーフミラー40とを有する。検出部38は、ハーフミラー41と、レンズ29と、受光器D2とを有する。なお、図6では、色収差を補正するレンズ類は図示を省略している。   The wafer reflectance distribution measurement system 39 is used to measure the reflectance distribution of the wafer 3 at the measurement point of the focus / tilt measurement system 33. As shown in FIG. 6, the wafer reflectance distribution measurement system 39 includes an illumination unit 37 that causes a parallel light beam to be incident on the surface of the wafer 3 at the same incident angle θ as the focus / tilt measurement system 33, and the surface of the wafer 3. And a calculation unit 402. The detection unit 38 detects the intensity distribution of the reflected light reflected by the light source. The illumination unit 37 includes a light source S2 (the same light source as the focus measurement system is used and the center wavelength, wavelength width, and polarization state are aligned with the light source S1), a collimator lens 26, and a half mirror 40. . The detection unit 38 includes a half mirror 41, a lens 29, and a light receiver D2. In FIG. 6, lenses for correcting chromatic aberration are not shown.

図6を参照するに、LEDやハロゲンランプ等の光源S2から射出された波長λ1の光はコリメータレンズにより平行光にされ、ウエハ3上を照明する。更に、ウエハ3で反射した光は、レンズ29を介して、CCD素子の受光素子で構成する受光器D2で受光される。ここで、ウエハ面と受光器D2はレンズ29に関して共役な関係を成しており、ウエハ表面が受光器D2に結像される構成となっている。更に、レンズ29は、フォーカス・チルト計測系33で使用している結像レンズ19に比べて大きな開口数(NA)になるようにしている。結像レンズ19の開口数をNA1とするとレンズ29の開口数NA2は、NA2>5*NA1を満たすように設計されている。この理由は、解像度は波長をλとした時λ/NAに比例するため、フォーカス計測系のNAに比べて反射率分布計測系のNAを大きくすることにより、フォーカス・チルト計測系33の照明スリット内における反射率分布を、フォーカス・チルト計測系33の5倍以上の分解能で計測が出来るようにしているためである。   Referring to FIG. 6, light having a wavelength λ1 emitted from a light source S2 such as an LED or a halogen lamp is collimated by a collimator lens and illuminates the wafer 3. Further, the light reflected by the wafer 3 is received by a light receiver D2 constituted by a light receiving element of a CCD element through a lens 29. Here, the wafer surface and the light receiver D2 have a conjugate relationship with respect to the lens 29, and the wafer surface is imaged on the light receiver D2. Further, the lens 29 has a larger numerical aperture (NA) than the imaging lens 19 used in the focus / tilt measurement system 33. When the numerical aperture of the imaging lens 19 is NA1, the numerical aperture NA2 of the lens 29 is designed to satisfy NA2> 5 * NA1. The reason is that the resolution is proportional to λ / NA when the wavelength is λ. Therefore, the NA of the reflectance distribution measurement system is made larger than the NA of the focus measurement system, so that the illumination slit of the focus / tilt measurement system 33 is increased. This is because the reflectance distribution inside can be measured with a resolution five times or more that of the focus / tilt measurement system 33.

図7は、ウエハ反射率分布計測系39で計測したウエハの反射率分布の一例を示すものである。受光器D2では、50のような強度分布が計測される。   FIG. 7 shows an example of the wafer reflectance distribution measured by the wafer reflectance distribution measuring system 39. In the light receiver D2, an intensity distribution such as 50 is measured.

同図において、スリット像S1’,S2’,S3’はぞれぞれ、パターン板15のスリットマークM1,M2,M3のウエハ上での照射位置を示すものである。ウエハ反射率分布計測系39の受光器D2のどの位置にスリット像が位置するかは、前もって、光源S1を発光させることにより決定される。図7において、スリット像S1’,S2’の照射位置は反射率ムラが無く、信号が歪まないので、計測誤差を生じない。一方、S3’のスリットは、反射率の異なる位置に照射されるので、計測誤差を生じる。照明スリットがS3’のように反射率の異なる領域を含み位置に照射された場合、図8に示すように、反射率が一定の領域に照射されて反射した光の信号は対象な波形となり、反射率の異なる領域で反射した光の信号は非対称な波形となる。検出信号は、この対称部、非対称部が積算された信号となるので、トータルとして計測方向に若干歪みの生じた波形となり。その結果計測誤差を生じることになる。   In the figure, slit images S1 ', S2' and S3 'respectively indicate the irradiation positions on the wafer of the slit marks M1, M2 and M3 of the pattern plate 15. In which position of the light receiver D2 of the wafer reflectance distribution measurement system 39 the slit image is positioned is determined in advance by causing the light source S1 to emit light. In FIG. 7, the irradiation position of the slit images S1 'and S2' has no reflectance unevenness and the signal is not distorted, so that no measurement error occurs. On the other hand, since the slit of S3 'is irradiated to a position having a different reflectance, a measurement error occurs. When the illumination slit is irradiated to a position including a region having a different reflectance such as S3 ′, as shown in FIG. 8, the signal of the light reflected and irradiated to the region where the reflectance is constant becomes a target waveform, The light signal reflected by the regions having different reflectivities has an asymmetric waveform. Since the detection signal is a signal obtained by integrating the symmetric part and the asymmetric part, the waveform is slightly distorted in the measurement direction as a total. As a result, a measurement error occurs.

続いて、このウエハ反射率ムラと計測誤差と関係について説明する。図8は、スリットS3’が反射率R1と反射率R2の境界に照射された時の模式図を示す。ウエハ上の反射率R1,R2に任意の値を入力し、スリットS3’を照射して反射した光を用いて、光学シミュレーションを実施して、そのシミュレーション像を元に、反射率ムラがない場合のシミュレーション像に対するオフセットEを見積もる。ここで、ウエハの反射率のコントラストCとして、
C=(R1−R2)/(R1+R2)・・・(2)
の計算を行うと、図9のようにコントラストCとオフセットEの間には、比例関係があることが検討の結果、判明した。
Next, the relationship between the wafer reflectance unevenness and the measurement error will be described. FIG. 8 is a schematic diagram when the slit S3 ′ is irradiated to the boundary between the reflectance R1 and the reflectance R2. When arbitrary values are input to the reflectances R1 and R2 on the wafer, and an optical simulation is performed using the light reflected by the slit S3 ′, and there is no unevenness in reflectance based on the simulation image The offset E with respect to the simulation image is estimated. Here, as contrast C of the reflectance of the wafer,
C = (R1-R2) / (R1 + R2) (2)
As a result of examination, it was found that there is a proportional relationship between the contrast C and the offset E as shown in FIG.

この結果を受け、反射率分布計測系39の計測結果を元に、それぞれのスリットにおける反射率コントラストCを計算して、次式により、オフセット量Eが計算できる。ここで、Aは図9の傾き成分を示す。
E=A*c・・・(3)
更に、図8に示すように、スリットS3’の中心とウエハ反射率差のある境界(図ではY’軸)にシフトXSがある場合、先に示した反射率コントラストCに対するオフセットEの直線の傾きは、少し変化する。
In response to this result, the reflectance contrast C in each slit is calculated based on the measurement result of the reflectance distribution measuring system 39, and the offset amount E can be calculated by the following equation. Here, A indicates the slope component of FIG.
E = A * c (3)
Further, as shown in FIG. 8, when there is a shift XS between the center of the slit S3 ′ and the boundary where there is a difference in wafer reflectivity (Y ′ axis in the figure), the straight line of the offset E with respect to the reflectivity contrast C shown above. The slope changes slightly.

図10は、シフトXSを±200μmシフトした場合のオフセットEの計算値をプロットしたものを示し、傾きが変化する様子を示している。   FIG. 10 shows a plot of the calculated value of the offset E when the shift XS is shifted by ± 200 μm, and shows how the slope changes.

つまり、次式のように反射率コントラストCとオフセットEの関係式の傾きをシフトXSの関数とすることで、より高精度な補正が可能となる。
E=A(XS)*c・・・(4)
ここで、傾きの関数A(XS)は、2次の関数すなわち、次式のような関数で、(a,b,c)のパラメータを、想定されるウエハの反射率R1,R2およびシフトXSを与えて光学シミュレーションにより決定しておけば良い。
A(XS)=aXS2+bXS+c・・・(5)
反射率分布計測系39で計測した反射率分布から、(2)式に導入して反射率コントラストCを計算し、シフトXSを求めた後に、予め係数の決定された(4)式、(5)式にこの(C,XS)を代入することにより、瞬時にオフセット量Eが計算される。
That is, by using the gradient of the relational expression between the reflectance contrast C and the offset E as a function of the shift XS as in the following expression, correction with higher accuracy can be performed.
E = A (XS) * c (4)
Here, the slope function A (XS) is a quadratic function, that is, a function like the following equation, and parameters (a, b, c) are assumed, and the reflectance R1, R2 of the wafer and the shift XS are assumed. And determined by optical simulation.
A (XS) = aXS 2 + bXS + c (5)
After introducing the reflectance distribution measured by the reflectance distribution measuring system 39 into the equation (2) to calculate the reflectance contrast C and obtaining the shift XS, the coefficients are determined in advance (4), (5 By substituting this (C, XS) into the formula, the offset amount E is instantaneously calculated.

本実施形態では、関数式で補正を行う例を示したが、反射率R1,R2から求めたコントラストCおよびXSに対する補正テーブルを予め装置に入力する方法で良い。更には、光学シミュレーションにより、ウエハ反射率分布とオフセットの関係を算出する方法の他に、ロットの先頭のウエハで、ウエハ反射率分布計測系39でウエハの反射率分布を計測し、補正無しの面位置検出系33を用いてウエハのZ・チルトの制御を行った後に露光動作を行い、フォーカス精度の検査を行うことにより、反射率分布とオフセット量Eの関係を求めるようにしても良い。この場合、先行ウエハで求めた反射率分布→オフセット量の変換式または変換テーブルを露光装置に登録をして、次のウエハからは、反射率分布計測値から、その変換式(または変換テーブル)に基づいて、面位置計測結果をオフセットEで補正することにより、正確にウエハ表面位置の計測を行うことが出来る。   In the present embodiment, an example is shown in which correction is performed using a functional equation. However, a method may be used in which a correction table for the contrast C and XS obtained from the reflectances R1 and R2 is input to the apparatus in advance. Furthermore, in addition to the method of calculating the relationship between the wafer reflectance distribution and the offset by optical simulation, the wafer reflectance distribution measurement system 39 measures the wafer reflectance distribution on the wafer at the head of the lot, and no correction is performed. The relationship between the reflectance distribution and the offset amount E may be obtained by performing an exposure operation after controlling the Z / tilt of the wafer using the surface position detection system 33 and inspecting the focus accuracy. In this case, the conversion formula or conversion table for the reflectance distribution obtained from the preceding wafer is registered in the exposure apparatus, and the conversion formula (or conversion table) is calculated from the reflectance distribution measurement value for the next wafer. By correcting the surface position measurement result with the offset E based on the above, the wafer surface position can be accurately measured.

最後に図1を用いて、再度、本発明のポイントを整理しておく。Step1で予め、露光装置のフォーカス・チルト計測系33のウエハ上への照射パターンに応じて、ウエハの反射率R1,R2のコントラストCとオフセット量Eの関係式を光学シミュレーションあるいは露光結果との照合により求めて、露光装置に登録しておく。続いて、露光装置にウエハを搭載し、Step2でウエハ反射率分布計測系39を用いて、ウエハの反射率分布を計測し、反射率コントラストCと反射率境界からのシフトXSを求める。続いて、Step3でフォーカス・チルト計測系33を用いてウエハの面位置Zmの計測を行う。Step4で、反射率コントラストCとシフトXSからオフセット量Eの算出を行う。Step5でオフセット量Eを用いて面位置の計測値を補正した後に、Step6でウエハのZ、チルトの補正を行うようにしている。
[第2の実施形態]
次に、第2の実施形態について説明する。
Finally, the points of the present invention will be organized again using FIG. In step 1, the relational expression between the contrast C of the wafer reflectivity R1 and R2 and the offset amount E is compared with the optical simulation or the exposure result in advance according to the irradiation pattern on the wafer of the focus / tilt measurement system 33 of the exposure apparatus. And is registered in the exposure apparatus. Subsequently, the wafer is mounted on the exposure apparatus, and the wafer reflectance distribution measurement system 39 is used in Step 2 to measure the reflectance distribution of the wafer, thereby obtaining the reflectance contrast C and the shift XS from the reflectance boundary. Subsequently, in step 3, the surface position Zm of the wafer is measured using the focus / tilt measurement system 33. In Step 4, the offset amount E is calculated from the reflectance contrast C and the shift XS. After the surface position measurement value is corrected using the offset amount E in Step 5, the wafer Z and tilt are corrected in Step 6.
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.

図12は、本実施形態で使用するフォーカス・チルト計測系とウエハ反射率分布計測系を示す図である。その他の構成および機能は第1の実施形態と同じなので、詳細な説明は省略する。本実施形態では、第1の実施形態と異なり、フォーカス・チルト計測系とウエハ反射率分布計測系とを一体化させた構成となっている。図12(A)において、S3は光源であり、波長400−700nmの波長幅を持ったブロードバンド光源であり、ハロゲンランプや複数の波長のLEDを合成して構成したものが用いられる。63は波長選択素子であり、液晶フィルタなどが用いられる。波長選択素子を透過した光は、DMD(デジタルミラーデバイス)64で反射し、レンズ65、65を介し、DMD64で反射した光は、ウエハ3上に照射される。ウエハ3の反射光は、レンズ67、68を介し、CCDからなる受光器D3で受光される。DMD64は、レンズ65、66に関して、ウエハ3と共役な関係、また、受光器D3は、ウエハ3とレンズ67、68に関して共役な関係を成しており、DMD64とウエハ3と受光器D3はシャインプルーフの関係を満足している。   FIG. 12 is a diagram showing a focus / tilt measurement system and a wafer reflectance distribution measurement system used in this embodiment. Since other configurations and functions are the same as those of the first embodiment, detailed description thereof is omitted. In the present embodiment, unlike the first embodiment, the focus / tilt measurement system and the wafer reflectance distribution measurement system are integrated. In FIG. 12A, S3 is a light source, which is a broadband light source having a wavelength width of 400 to 700 nm, and a combination of a halogen lamp and LEDs having a plurality of wavelengths is used. Reference numeral 63 denotes a wavelength selection element, for which a liquid crystal filter or the like is used. The light transmitted through the wavelength selection element is reflected by a DMD (digital mirror device) 64, and the light reflected by the DMD 64 is irradiated onto the wafer 3 through lenses 65 and 65. The reflected light of the wafer 3 is received by a light receiver D3 comprising a CCD via lenses 67 and 68. The DMD 64 has a conjugate relationship with the wafer 3 with respect to the lenses 65 and 66, and the light receiver D3 has a conjugate relationship with the wafer 3 and the lenses 67 and 68. The DMD 64, the wafer 3 and the light receiver D3 are shine. Satisfied the proof relationship.

DMD64は、CMOS基板上に、16μm2程度のミラーがアレイ状に配置されており、CMOSのメモリのON・OFFで角度が±12度変化するデバイスである。メモリがONの場合に、照明光学系の光軸の中心を通るように配置している。照明系のNA(開口数)は角度にして10度以下としているため、DMD64でメモリがOFFとなっている領域で反射した光は、照明光学系のNAより外を通ることになり、照明光学系の不図示の絞りにより遮断され、ウエハ上に到達しない構成としている。 The DMD 64 is a device in which mirrors of about 16 μm 2 are arranged in an array on a CMOS substrate, and the angle changes by ± 12 degrees depending on whether the CMOS memory is turned on or off. When the memory is ON, it is arranged so as to pass through the center of the optical axis of the illumination optical system. Since the NA (numerical aperture) of the illumination system is 10 degrees or less in angle, the light reflected by the DMD 64 in the area where the memory is OFF passes outside the NA of the illumination optical system, and illumination optics. The system is configured to be blocked by a diaphragm (not shown) of the system and not reach the wafer.

本実施形態では、反射率分布計測時には、図12(B)のように、DMD64の全てのメモリセルをONとして、ウエハ上を均一に照明するようにしている。一方、フォーカス・チルト計測時には、図12(C)のように、ウエハ3上に照射スリットが発生するように、DMD64を制御するようにしている。DMD64の切り替え速度は、0.2msec以下と高速なため、露光装置のスキャン中にも、フォーカス計測・反射率分布計測の切り替えが可能である。   In this embodiment, at the time of measuring the reflectance distribution, as shown in FIG. 12B, all the memory cells of the DMD 64 are turned on to uniformly illuminate the wafer. On the other hand, at the time of focus / tilt measurement, the DMD 64 is controlled so that an irradiation slit is generated on the wafer 3 as shown in FIG. Since the switching speed of the DMD 64 is as fast as 0.2 msec or less, it is possible to switch between focus measurement and reflectance distribution measurement even during exposure apparatus scanning.

さて、本実施形態のもう一つのポイントである波長選択素子63について詳細に説明する。波長選択素子は、入射する波長幅の広い光源からの光のうち、所定波長のスペクトルのみを透過する素子である。図13は、この素子の透過スペクトルの一例を示すものであり、約20nmの半値全幅のスペクトルを透過することになる。   Now, the wavelength selection element 63 which is another point of the present embodiment will be described in detail. The wavelength selection element is an element that transmits only a spectrum having a predetermined wavelength out of light from a light source having a wide wavelength width. FIG. 13 shows an example of the transmission spectrum of this element, which transmits a full width at half maximum of about 20 nm.

続いて、この波長選択素子を用いた本実施形態の補正方法について説明する。   Next, the correction method of this embodiment using this wavelength selection element will be described.

まず、ウエハ3のショットレイアウトにおいて、1つまたは複数のショットを選択し(サンプルショットと呼ぶ)、そのサンプルショットのウエハの反射率分布をウエハ反射率分布計測系で計測する。この時の波長選択素子の透過波長を切り替えながら、反射率分布の計測を行う。複数のサンプルショットを選択した場合は、ショット内の計測ポイント毎に計測値の平均値を求めるようにする。続いて、この反射率分布の計測値を用いて、反射率のコントラストの計算を(2)式に基づいて行う。なお、反射率コントラストCsij(λ)は、全ての光の波長及び全ての計測点について算出する。ここで、添え字のsはサンプルショット番号で、iはスリット長手方向のショット内計測位置番号で、jはスキャン方向のショット内計測位置番号で、λは照明する光の波長である。なお、図11にショット内の計測ポイントを示す。本実施形態では、図11に示すように、1ショットの露光領域51に対して、スキャン方向に7点、スキャン方向と垂直な方向(スリット長手方向)に3点の合計21点の計測点を有している。フォーカス・チルト計測系33をスリット長手方向(X軸方向)に3つ配置してスリット長手方向の3点の計測点の計測を行い、ウエハステージWSをY軸方向にスキャンしてスキャン方向(Y軸方向)の7点の計測点の計測を行えるように構成する。また、ウエハ3上に複数のショットを露光するため、ショット毎にウエハステージWSをステップ又はスキャンして、図11に示した21点の計測点について計測を行う。スリット長手方向の計測点は、スリット長手方向のウエハ3のチルト量ωyを求めることが最低限必要であるため、2点以上の計測点が必要となる。更に、スリット内でスキャン方向のウエハ3のチルト量ωxの計測が必要な場合には、露光スリット50内でスキャン方向に異なる位置の計測点と、その位置に対応するフォーカス・チルト計測系33を設ける必要がある
次に、信号コントラストCsij(λ)を基に、全てのサンプルショットの反射率コントラストの平均を求めて、ショット内の計測位置(i、j)における反射率コントラストが最小となる波長λをショット内での各計測位置(i、j)の最適波長λopt(i、j)とする。先の実施形態の図10で示したように、反射率コントラストCが小さいほどオフセットE(計測誤差)は小さくなるので、信号波形の歪みの影響が低減されて計測精度が良いと言える。したがって、反射率のコントラストが最小となる波長を選択すれば良い。ここで、反射率の代わりにフォーカス・チルト計測系33の計測領域の反射光の位相ムラが最小となる波長を選択することでも同等の効果が得られる。なお、反射光の位相の計測方法については、後の実施形態で詳しく説明を行う。
First, in the shot layout of the wafer 3, one or a plurality of shots are selected (referred to as sample shots), and the wafer reflectivity distribution of the sample shot is measured by the wafer reflectivity distribution measurement system. The reflectance distribution is measured while switching the transmission wavelength of the wavelength selection element at this time. When a plurality of sample shots are selected, an average value of measurement values is obtained for each measurement point in the shot. Subsequently, the contrast of the reflectance is calculated based on the equation (2) using the measured value of the reflectance distribution. The reflectance contrast Csij (λ) is calculated for all wavelengths of light and all measurement points. Here, the subscript s is the sample shot number, i is the in-shot measurement position number in the slit longitudinal direction, j is the in-shot measurement position number in the scanning direction, and λ is the wavelength of the illumination light. FIG. 11 shows measurement points in the shot. In the present embodiment, as shown in FIG. 11, a total of 21 measurement points, that is, 7 points in the scanning direction and 3 points in the direction perpendicular to the scanning direction (slit longitudinal direction) are obtained for one exposure area 51. Have. Three focus / tilt measurement systems 33 are arranged in the slit longitudinal direction (X-axis direction) to measure three measurement points in the slit longitudinal direction, and the wafer stage WS is scanned in the Y-axis direction to scan direction (Y (Axial direction) 7 measurement points can be measured. Further, in order to expose a plurality of shots on the wafer 3, the wafer stage WS is stepped or scanned for each shot, and measurement is performed on the 21 measurement points shown in FIG. As the measurement points in the slit longitudinal direction, it is necessary to obtain the tilt amount ωy of the wafer 3 in the slit longitudinal direction at least, so two or more measurement points are required. Further, when it is necessary to measure the tilt amount ωx of the wafer 3 in the scan direction in the slit, measurement points at different positions in the scan direction in the exposure slit 50 and a focus / tilt measurement system 33 corresponding to the position are provided. Next, based on the signal contrast Csij (λ), the average of the reflectance contrast of all the sample shots is obtained, and the wavelength at which the reflectance contrast at the measurement position (i, j) in the shot is minimized Let λ be the optimum wavelength λopt (i, j) of each measurement position (i, j) in the shot. As shown in FIG. 10 of the previous embodiment, the smaller the reflectance contrast C, the smaller the offset E (measurement error). Therefore, it can be said that the measurement accuracy is good because the influence of signal waveform distortion is reduced. Therefore, a wavelength that minimizes the contrast of the reflectance may be selected. Here, the same effect can be obtained by selecting a wavelength that minimizes the phase unevenness of the reflected light in the measurement region of the focus / tilt measurement system 33 instead of the reflectance. The method for measuring the phase of the reflected light will be described in detail in a later embodiment.

最適波長λopt(i、j)を選択した後は、DMD64をフォーカス検出用に切り替えて、最適波長λopt(i、j)で照明し、その信号波形から、スリットパターンの像の位置X1,X2,X3を計測し、ウエハ3の表面位置を(1)式に基づいて算出し、その平均値Zmを求めるようにしている。   After selecting the optimum wavelength λopt (i, j), the DMD 64 is switched for focus detection and illuminated with the optimum wavelength λopt (i, j). From the signal waveform, the position X1, X2, position of the slit pattern image X3 is measured, the surface position of the wafer 3 is calculated based on the equation (1), and the average value Zm is obtained.

最後に、本実施形態の露光シーケンスについて詳細に説明する。図14は、露光装置を用いた露光方法を説明するためのフローチャートである。図14を参照するに、まず、露光装置にウエハ3を搬入し(ステップS1002)、フォーカス・チルト計測系が計測点を照明する光の波長の最適化を行うかどうかを判断する(ステップS1003)。なお、波長の最適化を行うかどうかは、予め露光装置に登録しておく。   Finally, the exposure sequence of this embodiment will be described in detail. FIG. 14 is a flowchart for explaining an exposure method using the exposure apparatus. Referring to FIG. 14, first, the wafer 3 is carried into the exposure apparatus (step S1002), and it is determined whether or not the focus / tilt measurement system optimizes the wavelength of light that illuminates the measurement point (step S1003). . Whether or not to optimize the wavelength is registered in advance in the exposure apparatus.

波長の最適化が必要な場合には、サンプルショットで、フォーカス・チルト計測系が用いることができる光の波長の全てに対して、反射率計測系でウエハの反射率分布の計測を行い(ステップS1004)、かかる表面反射率情報を格納する(ステップS1005)。そして、計測していないサンプルショット(未計測サンプルショット)があるかどうかを判断し(ステップS1006)、未計測サンプルショットがある場合には、かかる未計測ショットの反射率分布の計測及び反射率分布情報の格納を、未計測サンプルショットが無くなるまで繰り返す。   If wavelength optimization is required, the reflectance measurement system measures the wafer's reflectance distribution for all light wavelengths that can be used by the focus / tilt measurement system in the sample shot (step S1004), the surface reflectance information is stored (step S1005). Then, it is determined whether or not there is an unmeasured sample shot (unmeasured sample shot) (step S1006). If there is an unmeasured sample shot, measurement of the reflectance distribution of the unmeasured shot and reflectance distribution are performed. Information storage is repeated until there are no unmeasured sample shots.

サンプルショットの反射率分布の計測及び反射率分布情報の格納が終了すると(即ち、未測定サンプルショットが無くなると)、ステップS1007で格納した各サンプルショットの反射率情報を基に、ショット内の計測点毎に最適波長λopt(i、j)を算出する(ステップS1010)。   When measurement of the reflectance distribution of the sample shot and storage of the reflectance distribution information are completed (that is, when there is no unmeasured sample shot), measurement within the shot is performed based on the reflectance information of each sample shot stored in step S1007. The optimum wavelength λopt (i, j) is calculated for each point (step S1010).

一方、波長の最適化が不要の場合には、フォーカス・チルト計測系が計測点を照明する光の最適な波長が算出されているかどうかを判断する(ステップS1008)。ここでは、例えば、先行ウエハによって最適波長λopt(i、j)が算出されているかどうかで判断する。最適波長λopt(i、j)が算出されている場合には、ステップS1010に進む。最適波長λopt(i、j)が算出されていない場合には、全ての計測点に対して同一のデフォルト波長を選択し(ステップS1009)、ステップS1010に進む。   On the other hand, if it is not necessary to optimize the wavelength, the focus / tilt measurement system determines whether or not the optimum wavelength of light for illuminating the measurement point has been calculated (step S1008). Here, for example, the determination is made based on whether or not the optimum wavelength λopt (i, j) is calculated by the preceding wafer. If the optimum wavelength λopt (i, j) has been calculated, the process proceeds to step S1010. If the optimum wavelength λopt (i, j) has not been calculated, the same default wavelength is selected for all measurement points (step S1009), and the process proceeds to step S1010.

ステップS1010では、フォーカス・チルト計測系が計測点を照明する光の波長を最適波長λopt(i、j)又はデフォルト波長に設定する。その後、ウエハステージWSを駆動して露光ショットを露光位置にセットし(ステップS1011)、露光ショットに対して、最適波長λopt(i、j)又はデフォルト波長の光を用いてフォーカス・チルト出系による表面位置の計測を行う(ステップS1012)。   In step S1010, the wavelength of the light that illuminates the measurement point by the focus / tilt measurement system is set to the optimum wavelength λopt (i, j) or the default wavelength. Thereafter, the wafer stage WS is driven to set the exposure shot at the exposure position (step S1011), and the exposure shot is focused / tilted using the optimum wavelength λopt (i, j) or the default wavelength light. The surface position is measured (step S1012).

次いで、ステップS1012で計測した表面位置を基に、ウエハ3を駆動してフォーカス及びチルトの補正を行い(ステップS1013)、レチクル1上のパターンをウエハ3に露光する(ステップS1014)。そして、露光すべきショット(即ち、未露光ショット)がないかどうかを判断し(ステップS1015)、未露光ショットがなくなるまでステップS1011以下を繰り返す。全ての露光ショットの露光が終了したら、ウエハ3を回収し(ステップS1016)、終了する。なお、ここで示したシーケンスの各ステップにおいて、並列処理できるステップについてはスループットの事を考慮して、並列処理することが好ましい。
[第3の実施形態]
次に、第3の実施形態について説明する。本実施形態は、第1の実施形態とはウエハ反射率分布計測系が異なる実施形態の例を示す。第1の実施形態では、ウエハの反射率(強度)の分布を計測するのに対し、本実施形態では、強度(振幅)に加えて位相情報の分布を計測する目的で、干渉方式でウエハ反射率分布計測系を構成したことに特徴がある。
Next, based on the surface position measured in step S1012, the wafer 3 is driven to correct focus and tilt (step S1013), and the pattern on the reticle 1 is exposed on the wafer 3 (step S1014). Then, it is determined whether or not there is a shot to be exposed (that is, an unexposed shot) (step S1015), and step S1011 and subsequent steps are repeated until there is no unexposed shot. When exposure of all exposure shots is completed, the wafer 3 is collected (step S1016), and the process ends. In addition, in each step of the sequence shown here, it is preferable that the steps that can be processed in parallel are processed in parallel in consideration of throughput.
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment will be described. This embodiment shows an example of an embodiment in which the wafer reflectance distribution measurement system is different from that of the first embodiment. In the first embodiment, the reflectance (intensity) distribution of the wafer is measured. In the present embodiment, the wafer reflection is performed by an interference method in order to measure the distribution of phase information in addition to the intensity (amplitude). It is characterized by configuring a rate distribution measurement system.

図15は、フォーカス・チルト計測系33(構成は第1の実施形態と同じなので、説明は省略する。)の光軸と本実施形態で使用するウエハ反射率分布計測系80の光軸の関係を示している。フォーカス・チルト計測系33は、照射スリット像72がXY軸から傾くように、XY軸から傾けて照明、検出するようにしており、ウエハ反射率分布計測系80は、X軸上の光軸が配置されている。   FIG. 15 shows the relationship between the optical axis of the focus / tilt measurement system 33 (the configuration is the same as that of the first embodiment and the description thereof will be omitted) and the optical axis of the wafer reflectance distribution measurement system 80 used in this embodiment. Is shown. The focus / tilt measurement system 33 illuminates and detects the illumination slit image 72 tilted from the XY axis so that the irradiation slit image 72 tilts from the XY axis. The wafer reflectance distribution measurement system 80 has an optical axis on the X axis. Has been placed.

図16に示すように、ウエハ反射率分布計測系80は可干渉光源73から出射した光は、ハーフミラー74で2分され、透過光はウエハ3に入射し、ハーフミラー74の反射光は参照ミラー75に入射する。光源S3は、フォーカス・チルト計測系33の光源S1の中心波長と一致する波長を使用する。ウエハ3および参照ミラー75でそれぞれ反射した光は、ハーフミラー76で合成され、その合成光がCCDカメラ77で受光され、干渉縞が得られる。なお、図16において、光束を平行光に調整するコリメータレンズや、結像レンズ類は省略している。   As shown in FIG. 16, in the wafer reflectance distribution measurement system 80, the light emitted from the coherent light source 73 is divided into two by the half mirror 74, the transmitted light is incident on the wafer 3, and the reflected light from the half mirror 74 is a reference. Incident on the mirror 75. The light source S3 uses a wavelength that matches the center wavelength of the light source S1 of the focus / tilt measurement system 33. The lights reflected by the wafer 3 and the reference mirror 75 are combined by the half mirror 76, and the combined light is received by the CCD camera 77 to obtain interference fringes. In FIG. 16, a collimator lens for adjusting the light beam to parallel light and an imaging lens are omitted.

次に、ウエハ反射率分布計測系80を用いたウエハ反射率分布の計測方法を説明する。干渉計で得られる干渉縞を解析する(振幅、位相分布の算出)方法には、公知の技術として、フリンジスキャン法(縞走査法)とフーリエ変換法がある。ここでは、フリンジスキャン法を例に、振幅・位相の計算方法を示す。フリンジスキャン法では、参照面または被検面を光軸方向に少し移動させて,両者の間隔を変化させて、干渉縞を変化させる(走査とも呼ぶ)。   Next, a method for measuring the wafer reflectance distribution using the wafer reflectance distribution measuring system 80 will be described. As methods for analyzing interference fringes obtained by an interferometer (calculation of amplitude and phase distribution), there are a fringe scanning method (fringe scanning method) and a Fourier transform method as known techniques. Here, the amplitude / phase calculation method is shown by taking the fringe scan method as an example. In the fringe scanning method, the reference plane or the test surface is moved slightly in the optical axis direction, the distance between the two is changed, and the interference fringes are changed (also called scanning).

干渉縞がちょうど1周期分(2π)走査される範囲を、干渉縞がπ/2走査されるピッチで参照ミラー75を不図示のアクチェータでZ方向に変化させ、その間に干渉縞がπ/2走査される毎に4回画像を取り込んで(4ステップ法と呼ぶ)、位相を計算する。計測点における各計測回の強度を、I1,I2,I3,I4とすると,初期位相(φ)は、
φ=tan-1{(I4−I2)/(I1−I3)}・・・(6)
から求めることができる。
The reference mirror 75 is changed in the Z direction by an actuator (not shown) at a pitch at which the interference fringes are scanned by π / 2 within a range in which the interference fringes are scanned by exactly one cycle (2π), and the interference fringes are π / 2 during that time. Each time it is scanned, it captures the image four times (called the four-step method) and calculates the phase. If the intensity of each measurement time at the measurement point is I1, I2, I3, I4, the initial phase (φ) is
φ = tan −1 {(I4-I2) / (I1-I3)} (6)
Can be obtained from

また、反射強度Iは、
I=(I1+I3)/2・・・(7)
である。
The reflection intensity I is
I = (I1 + I3) / 2 (7)
It is.

このようにして、フォーカス・チルト計測系33の照射スリット72における位相分布、強度分布の算出を行う。   In this way, the phase distribution and intensity distribution in the irradiation slit 72 of the focus / tilt measurement system 33 are calculated.

本実施形態では、計測された反射率分布(強度、位相)を元に、その都度光学シミュレーションにより、フォーカス・チルト計測系33で検出される光学像を計算して、オフセット量Eを算出し、フォーカス・チルト計測系33の計測値Zmを補正する構成としている。   In this embodiment, based on the measured reflectance distribution (intensity, phase), an optical image detected by the focus / tilt measurement system 33 is calculated by an optical simulation each time, and an offset amount E is calculated. The measurement value Zm of the focus / tilt measurement system 33 is corrected.

また、本実施形態における露光装置の構成は、図17に示すように、ツインステージと呼ばれる構成であり、露光ステーションと計測ステーションに分離されており、計測ステーションにフォーカス・チルト計測系33およびウエハ反射率分布計測系80が配置されている。ウエハは、まず、計測ステーションにロードされ、計測ステーションにおいて、ウエハ3の表面形状の計測、反射率分布の計測、光学シミュレーションの計算に基づくオフセット量Eの計算がされ、露光ステーションにウエハ3およびウエハチャック84が送られる間に、オフセット量Eが補正されて、正確なウエハ3の表面形状の計測値が得られている。ウエハチャックと一体化した基準マーク台80,81,82(不図示)も、フォーカス・チルト計測系33で計測され、基準マーク台が形成する平面からの差分として、ウエハ表面形状のデータが露光装置に格納される。なお、計測ステーションにおいては、不図示のアライメントスコープによりウエハの面内位置ずれの計測も行われる。基準マーク台80,81,82(不図示)上にはアライメントマークが形成されており、アライメントスコープにより、この基準マーク台上のアライメントマークの位置も計測することにより、基準マーク台に対するウエハの面内位置ずれが露光装置に格納される。   Further, as shown in FIG. 17, the configuration of the exposure apparatus in the present embodiment is a configuration called a twin stage, which is separated into an exposure station and a measurement station. The focus / tilt measurement system 33 and the wafer reflection are arranged in the measurement station. A rate distribution measurement system 80 is arranged. The wafer is first loaded into the measurement station, and the measurement of the surface shape of the wafer 3, the measurement of the reflectance distribution, and the calculation of the offset amount E based on the calculation of the optical simulation are performed at the measurement station. While the chuck 84 is fed, the offset amount E is corrected, and an accurate measurement value of the surface shape of the wafer 3 is obtained. Reference mark stands 80, 81 and 82 (not shown) integrated with the wafer chuck are also measured by the focus / tilt measurement system 33, and the wafer surface shape data is obtained as a difference from the plane formed by the reference mark stand. Stored in In the measurement station, the in-plane positional deviation of the wafer is also measured by an alignment scope (not shown). Alignment marks are formed on fiducial mark stands 80, 81, and 82 (not shown), and the surface of the wafer relative to the fiducial mark stand is measured by measuring the position of the alignment mark on the fiducial mark stand with an alignment scope. The internal position shift is stored in the exposure apparatus.

図17の矢印のように、露光ステーションに送られた後、ウエハチャック84と一体化された基準マーク台を露光ステーション側に取り付けられた第2のフォーカス検出系85により、Z方向の位置が計測され、露光ステーションにおいて、Z方向の位置決めが行われる。基準マーク台80,81,82には、フォーカス検出系85に計測オフセットを発生させるような反射率分布がないため、正確なZ方向の計測が可能である。また、基準マーク台80,81,82上のアライメントマークの位置を計測、位置決めすることにより面内位置も確定される。レチクル1上のパターンをスキャン露光中には、計測ステーションで計測し、露光装置に格納されたウエハ表面形状を元に、投影レンズ2の最適像面にウエハ3の表面が位置決めされるようにウエハのZ・チルト制御がなされる。   As indicated by the arrow in FIG. 17, the position in the Z direction is measured by the second focus detection system 85 in which the reference mark base integrated with the wafer chuck 84 is sent to the exposure station and attached to the exposure station side. In the exposure station, positioning in the Z direction is performed. Since the reference mark stands 80, 81, and 82 do not have a reflectance distribution that causes a measurement offset in the focus detection system 85, accurate measurement in the Z direction is possible. Further, the in-plane position is determined by measuring and positioning the position of the alignment mark on the reference mark bases 80, 81, 82. During the scanning exposure of the pattern on the reticle 1, the wafer is measured by a measurement station so that the surface of the wafer 3 is positioned on the optimum image plane of the projection lens 2 based on the wafer surface shape stored in the exposure apparatus. Z / tilt control is performed.

また、露光装置に格納されたウエハの面内位置情報を元に、露光装置にウエハがアライメントされる。   Further, the wafer is aligned with the exposure apparatus based on the in-plane position information of the wafer stored in the exposure apparatus.

本実施形態において、全てのウエハの反射率分布計測を行っても良く、ロットの先頭のウエハの反射率分布計測から補正値(オフセットE)を求め、その補正値を次のウエハ以降にも使用するようにしても良い。また、露光するショットの全てのショットを計測するのでは無く、第2の実施形態で説明したように、数ショットのサンプルショットを選択し、そのサンプルショットの反射率分布の計測、オフセット量Eの算出を行い、サンプルショット間で、ショット内の計測ポイント毎に平均値を求めて、そのオフセット量各ショットの計測値の補正に用いるようにしても良い。   In this embodiment, the reflectance distribution measurement of all wafers may be performed, and a correction value (offset E) is obtained from the reflectance distribution measurement of the wafer at the head of the lot, and the correction value is used for the subsequent wafers. You may make it do. Further, instead of measuring all the shots to be exposed, as described in the second embodiment, several sample shots are selected, the reflectance distribution of the sample shots is measured, and the offset amount E is measured. An average value may be obtained for each measurement point in the shot between the sample shots, and the offset amount may be used for correcting the measurement value of each shot.

本実施形態のように、ウエハの反射率分布を強度だけで無く、位相情報の分布も計測することにより、より高精度な補正精度が得られるという特別な効果が得られる。   As in the present embodiment, by measuring not only the intensity of the reflectance distribution of the wafer but also the distribution of the phase information, it is possible to obtain a special effect that more accurate correction accuracy can be obtained.

なお、複数の実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明においては、各々の実施形態の要素を組み合わせても同様の効果が得られることは当業者なら容易に想像できる範囲なので詳細な説明は省略している。
[デバイス製造方法]
次に、本実施形態の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図19は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップS1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップS2(マスク作製)では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。
Although the present invention has been described using a plurality of embodiments, in the present invention, it can be easily understood by those skilled in the art that the same effect can be obtained by combining the elements of each embodiment. The explanation is omitted.
[Device manufacturing method]
Next, a semiconductor device manufacturing process using the exposure apparatus of this embodiment will be described. FIG. 19 is a diagram showing a flow of an entire manufacturing process of a semiconductor device. In step S1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step S2 (mask fabrication), a mask is fabricated based on the designed circuit pattern.

一方、ステップS3(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S4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップS5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップS5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)等の組み立て工程を含む。ステップS6(検査)ではステップS5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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップS7でこれを出荷する。   On the other hand, in step S3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step S4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer using the above-described mask and wafer using the above-described exposure apparatus by utilizing lithography technology. The next step S5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step S5. The assembly process (dicing, bonding), packaging process (chip encapsulation), etc. Process. In step S6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step S5 are performed. A semiconductor device is completed through these steps, and is shipped in step S7.

上記ステップS4のウエハプロセスは以下のステップを有する(図20)。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するCVDステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。   The wafer process in step S4 has the following steps (FIG. 20). An oxidation step for oxidizing the surface of the wafer, a CVD step for forming an insulating film on the wafer surface, an electrode formation step for forming electrodes on the wafer by vapor deposition, an ion implantation step for implanting ions on the wafer, and applying a photosensitive agent to the wafer A resist processing step, an exposure step for transferring the circuit pattern to the wafer after the resist processing step by the above exposure apparatus, a development step for developing the wafer exposed in the exposure step, and an etching step for scraping off portions other than the resist image developed in the development step A resist stripping step that removes the resist that has become unnecessary after etching. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

本発明の概念を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the concept of this invention. 本発明に係る第1の実施形態であるフォーカス計測系の構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the focus measurement system which is 1st Embodiment based on this invention. 本発明に係る実施形態である露光装置を説明する図である。It is a figure explaining the exposure apparatus which is embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施形態で使用するフォーカス計測マークを説明する図である。It is a figure explaining the focus measurement mark used in the 1st embodiment concerning the present invention. 本発明に係る第1の実施形態であるフォーカス信号を説明する図である。It is a figure explaining the focus signal which is the 1st embodiment concerning the present invention. 本発明に係る第1の実施形態のウエハ反射率分布計測系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wafer reflectance distribution measurement system of 1st Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第1の実施形態のウエハ反射率分布計測系の計測結果とフォーカス計測系の計測ポイントの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the measurement result of the wafer reflectance distribution measurement system of 1st Embodiment which concerns on this invention, and the measurement point of a focus measurement system. 本発明に係る第1の実施形態のウエハ反射率のコントラストの定義を示す図である。It is a figure which shows the definition of the contrast of the wafer reflectance of 1st Embodiment which concerns on this invention. 反射率コントラストと面位置計測値のオフセット量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a reflectance contrast and the offset amount of a surface position measured value. 反射率コントラストと面位置計測位置に対する面位置計測値のオフセット量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the reflectance contrast and the offset amount of the surface position measurement value with respect to a surface position measurement position. 面位置検出系のショット内の計測ポイントの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the measurement point in the shot of a surface position detection system. 本発明に係る第2の実施形態のウエハ反射率分布計測系および面位置検出系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wafer reflectance distribution measurement system and surface position detection system of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2の実施形態の波長選択素子の透過光スペクトルを示す図である。It is a figure which shows the transmitted light spectrum of the wavelength selection element of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第2の実施形態の露光シーケンスを説明する図である。It is a figure explaining the exposure sequence of 2nd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第3の実施形態の面位置検出系とウエハ反射率分布計測系の配置を示す図である。It is a figure which shows arrangement | positioning of the surface position detection system and wafer reflectance distribution measurement system of 3rd Embodiment based on this invention. 本発明に係る第3の実施形態のウエハ反射率分布計測系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wafer reflectance distribution measurement system of 3rd Embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第3の実施形態の露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exposure apparatus of 3rd Embodiment which concerns on this invention. 従来の反射率ムラのある場合の信号補正方法を示す図である。It is a figure which shows the signal correction method in the case of the conventional reflectance nonuniformity. 微小デバイスの製造フローを説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing flow of a microdevice. ウエハプロセスを説明する図である。It is a figure explaining a wafer process.

符号の説明Explanation of symbols

1 レチクル
2 投影レンズ
3 ウエハ
S1,S2,S3 光源
17,18 ミラー
15 パターン板
16,19,26,29,62,65−68 レンズ
D1,D2,D3 受光器
23 光分波手段
24 信号処理演算器
31 フォーカス・チルト計測系用照明系
32 フォーカス・チルト計測系用検出系
33 フォーカス・チルト計測系
34 レチクルフォーカス・チルト計測系用照明系
35 レチクルフォーカス・チルト計測系用検出系
36 レチクルフォーカス・チルト計測系
37 ウエハ反射率分布計測系用照明系
38 ウエハ反射率分布計測系検出系
39 ウエハ反射率分布計測系
40,41、74,76 ハーフミラー
50 露光スリット
51 露光ショット領域
63 波長選択素子
64 デジタルミラーデバイス
73 可干渉光源
75 ミラー
77 CCDカメラ
80−82 基準マーク台
84 ウエハチャック
85 フォーカス検出系
101 干渉計
400 フォーカス信号処理系
401 レチクルフォーカス信号処理系
402 ウエハ反射率処理系
800 露光用レーザー光源
801 投影露光用照明光学系
1000 ステージ駆動系
1100 制御系
RS レチクルステージ
WS ウエハステージ
WS1 露光ステーション用ウエハステージ
WS2 計測ステーション用ウエハステージ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reticle 2 Projection lens 3 Wafer S1, S2, S3 Light source 17, 18 Mirror 15 Pattern board 16, 19, 26, 29, 62, 65-68 Lens D1, D2, D3 Light receiver 23 Optical demultiplexing means 24 Signal processing calculation Instrument 31 Illumination system for focus / tilt measurement system 32 Detection system for focus / tilt measurement system 33 Focus / tilt measurement system 34 Illumination system for reticle focus / tilt measurement system 35 Detection system for reticle focus / tilt measurement system 36 Reticle focus / tilt Measurement system 37 Wafer reflectance distribution measurement system illumination system 38 Wafer reflectance distribution measurement system detection system 39 Wafer reflectance distribution measurement system 40, 41, 74, 76 Half mirror 50 Exposure slit 51 Exposure shot area 63 Wavelength selection element 64 Digital Mirror device 73 Coherent light source 75 Mirror 77 CCD camera 0-82 Reference mark stand 84 Wafer chuck 85 Focus detection system 101 Interferometer 400 Focus signal processing system 401 Reticle focus signal processing system 402 Wafer reflectivity processing system 800 Exposure laser light source 801 Projection exposure illumination optical system 1000 Stage drive system 1100 Control system RS Reticle stage WS Wafer stage WS1 Wafer stage for exposure station WS2 Wafer stage for measurement station

Claims (17)

被計測面の位置を計測する面位置計測手段と、
被計測面の反射率を計測する反射率計測手段と、
前記反射率計測手段で計測した被計測面の反射率分布に基づいて、前記面位置計測手段の計測パラメータを最適化するパラメータ最適化手段とを備え、
前記面位置計測手段は、最適化された前記計測パラメータを用いて被計測面の位置を計測することを特徴とする計測装置。
Surface position measuring means for measuring the position of the surface to be measured;
A reflectance measuring means for measuring the reflectance of the surface to be measured;
Parameter optimization means for optimizing the measurement parameters of the surface position measuring means based on the reflectance distribution of the surface to be measured measured by the reflectance measuring means,
The surface position measuring means measures the position of the surface to be measured using the optimized measurement parameter.
前記パラメータ最適化手段は、予め決定された反射率分布と前記面位置計測手段の計測オフセットとの関係に基づいて、オフセットを決定する手段を有し、
前記面位置計測手段の計測値を前記オフセットで補正して被計測面位置を決定することを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
The parameter optimization means includes means for determining an offset based on a relationship between a predetermined reflectance distribution and a measurement offset of the surface position measurement means,
The measurement apparatus according to claim 1, wherein the measurement surface position is determined by correcting the measurement value of the surface position measurement unit with the offset.
前記面位置計測手段は、スリット状のパターンを被計測面上に照射する第1の照明手段と、被計測面からの反射光を受光する検出手段とを有し、
前記反射率計測手段は、前記第1の照明手段と波長、入射角度、偏光状態が同じである第2の照明手段を有することを特徴とする請求項2に記載の計測装置。
The surface position measuring unit includes a first illumination unit that irradiates a surface to be measured with a slit-shaped pattern, and a detecting unit that receives reflected light from the surface to be measured.
The measuring apparatus according to claim 2, wherein the reflectance measuring unit includes a second illuminating unit having the same wavelength, incident angle, and polarization state as the first illuminating unit.
前記反射率計測手段は、被計測面の反射光を受光して反射率分布と位相分布を計測し、前記面位置計測手段の計測オフセットの算出に、前記反射率分布と位相分布を用いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の計測装置。   The reflectance measuring means receives reflected light from the surface to be measured, measures the reflectance distribution and the phase distribution, and uses the reflectance distribution and the phase distribution to calculate the measurement offset of the surface position measuring means. The measuring apparatus according to claim 1, wherein the measuring apparatus is characterized. 前記オフセットの算出に、前記反射率計測手段の計測値に基づいた光学シミュレーションを用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の計測装置。   The measurement apparatus according to claim 1, wherein an optical simulation based on a measurement value of the reflectance measurement unit is used for calculating the offset. 前記オフセットの算出に、前記反射率計測手段の計測値と露光結果を用いることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の計測装置。   5. The measuring apparatus according to claim 1, wherein a measurement value and an exposure result of the reflectance measuring unit are used for the calculation of the offset. 前記面位置計測手段は、複数の波長の光を照射して被計測面の位置を検出する手段を有し、
前記反射率計測手段は、複数の波長の光を照射する手段を有し、
前記パラメータ最適手段は、前記反射率計測手段の計測値から、前記面位置計測手段の被計測面上の計測領域の反射率ムラ、または反射光の位相ムラが最小となる波長を選択する手段を有し、
前記面位置計測手段は、前記パラメータ最適手段で決定された波長の光を使用して被計測面の位置を計測することを特徴とする請求項1に記載の計測装置。
The surface position measuring means has means for irradiating light of a plurality of wavelengths to detect the position of the surface to be measured,
The reflectance measuring means has means for irradiating light of a plurality of wavelengths,
The parameter optimizing unit is a unit that selects, from the measurement value of the reflectance measuring unit, a wavelength that minimizes the reflectance unevenness of the measurement region on the measurement target surface of the surface position measuring unit or the phase unevenness of the reflected light. Have
The measurement apparatus according to claim 1, wherein the surface position measurement unit measures the position of the surface to be measured using light having a wavelength determined by the parameter optimization unit.
複数の波長を選択的に照射する手段に、波長可変液晶フィルタを用いることを特徴とする請求項7に記載の計測装置。   8. The measuring apparatus according to claim 7, wherein a tunable liquid crystal filter is used as means for selectively irradiating a plurality of wavelengths. 複数の波長を選択的に照射する手段に、波長の異なる複数のLDまたはLEDを用いることを特徴とする請求項7に記載の計測装置。   The measuring apparatus according to claim 7, wherein a plurality of LDs or LEDs having different wavelengths are used as means for selectively irradiating a plurality of wavelengths. 前記面位置計測手段の開口数は、前記反射率計測手段の開口数と同じ、もしくは小さいことを特徴とする請求項1に記載の計測装置。   The measurement apparatus according to claim 1, wherein the numerical aperture of the surface position measurement unit is the same as or smaller than the numerical aperture of the reflectance measurement unit. 前記面位置計測手段と前記反射率計測手段の切り替えを、同一光路上に配置したデジタルミラーデバイスにより行うことを特徴とした請求項1に記載の計測装置。   2. The measuring apparatus according to claim 1, wherein switching between the surface position measuring unit and the reflectance measuring unit is performed by a digital mirror device arranged on the same optical path. 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の計測装置を搭載し、前記面位置計測手段の計測値に基づいて基板面を最適な露光像面位置に補正し、原版と基板とを相対的に走査して原版パターンを基板上に露光することを特徴とする露光装置。   A measurement apparatus according to any one of claims 1 to 11 is mounted, the substrate surface is corrected to an optimum exposure image surface position based on the measurement value of the surface position measurement means, and the original and the substrate are relatively relative to each other. An exposure apparatus for exposing the original pattern on the substrate by scanning. 基板面の位置を計測する面位置計測手段を有し、前記面位置計測手段の計測値に基づいて基板面を最適な露光像面位置に補正し、原版と基板とを相対的に走査して原版パターンを基板上に露光する露光装置であって、
前記走査方向と直交方向の少なくとも2点以上の領域に光を斜め方向から照射する照明手段と、
前記基板からの反射光を検出する検出手段と、
前記照明手段の照射領域に対応して、反射率分布の計測を行う反射率計測手段と、
前記反射率計測手段で計測した基板の反射率分布を元に、前記面位置計測手段の計測パラメータを最適化するパラメータ最適化手段とを備え、
前記面位置計測手段は、前記パラメータ最適手段で決定された計測パラメータを用いて基板の計測点の高さ方向の位置を求め、少なくとも2点以上の計測点からの情報から露光領域における平均的な高さと傾きを算出することを特徴とする露光装置。
A surface position measuring means for measuring the position of the substrate surface, correcting the substrate surface to an optimum exposure image surface position based on the measurement value of the surface position measuring means, and relatively scanning the original and the substrate; An exposure apparatus that exposes an original pattern on a substrate,
Illuminating means for irradiating light from an oblique direction to an area of at least two points in the direction orthogonal to the scanning direction;
Detecting means for detecting reflected light from the substrate;
Reflectivity measurement means for measuring the reflectance distribution corresponding to the irradiation area of the illumination means;
Based on the reflectance distribution of the substrate measured by the reflectance measuring means, the parameter optimization means for optimizing the measurement parameters of the surface position measuring means,
The surface position measuring means obtains the position in the height direction of the measurement point on the substrate using the measurement parameter determined by the parameter optimization means, and averages the exposure area from information from at least two measurement points. An exposure apparatus that calculates height and inclination.
前記パラメータ最適手段は、予め決定された反射率分布と前記面位置計測手段の計測オフセットEとの関係に基づいて、オフセットEを決定する手段を有し、
前記面位置計測手段の計測値を前記オフセットEで補正して基板面の位置を決定することを特徴とする請求項13に記載の露光装置。
The parameter optimization means includes means for determining an offset E based on a relationship between a predetermined reflectance distribution and a measurement offset E of the surface position measurement means,
14. The exposure apparatus according to claim 13, wherein the position of the substrate surface is determined by correcting the measurement value of the surface position measuring means with the offset E.
前記面位置計測手段は、複数の波長の光を照射して基板面の位置を計測する手段を有し、
前記反射率計測手段は、複数の波長の光を照射して基板面の反射率を計測する手段を有し、
前記パラメータ最適手段は、前記反射率計測手段の計測値から、前記面位置計測手段の基板上の計測領域の反射率ムラ、または反射光の位相ムラが最小となる波長を選択する手段を有し、
前記面位置計測手段は、前記パラメータ最適手段で決定された波長の光を用いて基板面の位置を計測することを特徴とする請求項14に記載の露光装置。
The surface position measuring means has means for measuring the position of the substrate surface by irradiating light of a plurality of wavelengths,
The reflectance measuring means has means for irradiating light of a plurality of wavelengths and measuring the reflectance of the substrate surface,
The parameter optimizing means has means for selecting, from the measurement values of the reflectance measuring means, a wavelength that minimizes the reflectance unevenness of the measurement region on the substrate of the surface position measuring means or the phase unevenness of the reflected light. ,
15. The exposure apparatus according to claim 14, wherein the surface position measurement unit measures the position of the substrate surface using light having a wavelength determined by the parameter optimization unit.
請求項12乃至15のいずれか1項に記載の露光装置を用いて半導体デバイスを製造することを特徴とするデバイス製造方法。   16. A device manufacturing method, wherein a semiconductor device is manufactured using the exposure apparatus according to any one of claims 12 to 15. 被計測面の位置を計測する面位置計測工程と、
被計測面の反射率を計測する反射率計測工程と、
前記反射率計測工程で計測した被計測面の反射率分布に基づいて、前記面位置計測工程での計測パラメータを最適化するパラメータ最適化工程とを備え、
前記面位置計測工程では、最適化された前記計測パラメータを用いて被計測面の位置を計測することを特徴とする計測方法。
A surface position measuring process for measuring the position of the surface to be measured;
A reflectance measurement process for measuring the reflectance of the surface to be measured;
A parameter optimization step of optimizing measurement parameters in the surface position measurement step based on the reflectance distribution of the measurement target surface measured in the reflectance measurement step;
In the surface position measuring step, the position of the surface to be measured is measured using the optimized measurement parameter.
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