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JP2008270441A - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

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JP2008270441A
JP2008270441A JP2007109909A JP2007109909A JP2008270441A JP 2008270441 A JP2008270441 A JP 2008270441A JP 2007109909 A JP2007109909 A JP 2007109909A JP 2007109909 A JP2007109909 A JP 2007109909A JP 2008270441 A JP2008270441 A JP 2008270441A
Authority
JP
Japan
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optical system
output
measuring
measurement
measuring means
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007109909A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshitaka Amano
利孝 天野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
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
Priority to JP2007109909A priority Critical patent/JP2008270441A/en
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

【課題】計測手段の較正の回数を低減させることを例示的目的とする露光装置を提供する。
【解決手段】
投影光学系の光軸の方向における投影光学系の像面の位置を計測するため、投影光学系と基板ステージに配された基準面とを介した光を計測する第1の計測手段と、基板ステージに配された対象面の光軸の方向における位置を計測する第2の計測手段と、を有し、計測された像面の位置と計測された対象面としての基準面の位置とに基づいて第2の計測手段の較正を行い、第2の計測手段により基板ステージに配された対象面としての基板の表面の位置を計測し、計測された表面の位置に基づいて基板ステージを位置決めし、基板ステージにより基準面が位置決めされた状態の第1の計測手段の較正後の出力と、状態における基準面を対象面とする第2の計測手段の較正後の出力とに基づき、第1の計測手段の出力と第2の計測手段の出力との間の較正後の相対的変化量を算出する。
【選択図】図1
An exposure apparatus is provided that has an exemplary purpose of reducing the number of calibrations of measuring means.
[Solution]
A first measuring means for measuring light through the projection optical system and a reference plane disposed on the substrate stage in order to measure the position of the image plane of the projection optical system in the direction of the optical axis of the projection optical system; Second measuring means for measuring the position of the target surface arranged on the stage in the direction of the optical axis, and based on the measured position of the image plane and the position of the reference plane as the measured target plane The second measuring unit is calibrated, the second measuring unit measures the position of the surface of the substrate as the target surface arranged on the substrate stage, and positions the substrate stage based on the measured surface position. Based on the output after calibration of the first measuring means in a state where the reference plane is positioned by the substrate stage and the output after calibration of the second measuring means with the reference plane in the state as the target plane, The output of the measuring means and the output of the second measuring means Calculating the relative change amount after calibration between.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、露光装置及びそれを用いたデバイス製造方法に関するものである。   The present invention relates to an exposure apparatus and a device manufacturing method using the same.

露光装置による露光処理においては、装置の経時の変化に伴う焦点位置、平面方向位置等のずれを定期的に計測し、そのずれ補正を実施している。
計測処理は、露光装置のメンテナンス作業として生産を止めメンテナンス作業者によって実施されるか、若しくは露光処理中のプロセス条件として定期的に計測処理が実施されている。
そこで、特開平8−8165号公報(特許文献1)により、半導体集積回路素子等の半導体装置の製造に用いられる露光装置とそれを用いた半導体装置の製造方法が提案されている。
これは縮小倍率の補正が容易で重ね合わせ精度の向上を可能にする露光装置とそれを用いた半導体装置の製造方法の提案である。
特開平8−8165号公報
In the exposure processing by the exposure apparatus, deviations such as a focal position and a plane direction position accompanying a change with time of the apparatus are periodically measured and the deviation is corrected.
The measurement process is stopped by production as a maintenance operation of the exposure apparatus and is performed by a maintenance worker, or the measurement process is periodically performed as a process condition during the exposure process.
Japanese Patent Laid-Open No. 8-8165 (Patent Document 1) proposes an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor integrated circuit element and a method for manufacturing a semiconductor device using the exposure apparatus.
This is a proposal of an exposure apparatus that can easily correct the reduction ratio and improve the overlay accuracy, and a method of manufacturing a semiconductor device using the exposure apparatus.
JP-A-8-8165

近年の微細化デバイスへの対応は、高精度に装置の経時的変化の補正を行うことを必要としている。
一方、生産性を向上させるために露光処理以外の計測処理に許される時間は短くなっている。
そこで、本発明は、計測手段の較正の回数を低減させることを例示的目的とする。
Recent correspondence to miniaturized devices requires correction of changes over time of the apparatus with high accuracy.
On the other hand, in order to improve productivity, the time allowed for measurement processing other than exposure processing is shortened.
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the number of calibrations of the measuring means.

上記課題を解決するための本発明の露光装置は、基板を保持して移動する基板ステージと、原版からの光を前記基板ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、前記投影光学系の光軸の方向における前記投影光学系の像面の位置を計測するため、前記投影光学系と前記基板ステージに配された基準面とを介した光を計測する第1の計測手段と、前記基板ステージに配された対象面の該光軸の方向における位置を計測する第2の計測手段と、を有し、
前記第1の計測手段を用いて計測された該像面の位置と前記第2の計測手段により計測された該対象面としての該基準面の位置とに基づいて前記第2の計測手段の較正を行い、該較正のなされた前記第2の計測手段により前記基板ステージに配された該対象面としての基板の表面の位置を計測し、該計測された該表面の位置に基づいて前記基板ステージを位置決めし、該位置決めされた前記基板ステージに保持された基板を、該原版を介して露光する露光装置であって、前記基板ステージにより該基準面が位置決めされた状態における前記第1の計測手段の該較正後の出力と、該状態における該基準面を該対象面とする前記第2の計測手段の該較正後の出力とに基づき、前記第1の計測手段の出力と前記第2の計測手段の出力との間の該較正後の相対的変化量を算出する算出手段、を有することを特徴とする。
An exposure apparatus of the present invention for solving the above problems includes a substrate stage that holds and moves a substrate, a projection optical system that projects light from an original onto a substrate held on the substrate stage, and the projection optical system First measuring means for measuring light through the projection optical system and a reference plane disposed on the substrate stage in order to measure the position of the image plane of the projection optical system in the direction of the optical axis of A second measuring means for measuring a position of the target surface arranged on the substrate stage in the direction of the optical axis,
Calibration of the second measuring unit based on the position of the image plane measured using the first measuring unit and the position of the reference plane as the target plane measured by the second measuring unit And measuring the position of the surface of the substrate as the target surface arranged on the substrate stage by the calibrated second measuring means, and based on the measured position of the surface, the substrate stage An exposure apparatus that exposes the substrate held on the positioned substrate stage through the original plate, wherein the first measuring means is in a state in which the reference surface is positioned by the substrate stage. Output of the first measurement means and the second measurement based on the output after the calibration of the second measurement means using the reference surface in the state as the target surface. The calibration between the output of the means It characterized by having a calculating means for calculating a relative change amount.

さらに、本発明の露光装置は、 基板を保持して移動する基板ステージと、
原版からの光を前記基板ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、 前記投影光学系を介し、前記基板ステージに配された基準マークの位置を計測する第1の計測手段と、 前記投影光学系を介さずに、前記基板ステージに配された対象マークの位置を計測する第2の計測手段と、を有し、前記第1の計測手段を用いて計測された該基準マークの位置と前記第2の計測手段を用いて計測された該対象マークとしての該基準マークの位置とに基づいて前記第2の計測手段の較正を行い、該較正のなされた前記第2の計測手段により前記基板ステージに保持された基板に配された該対象マークとしてのアライメントマークの位置を計測し、該計測されたアライメントマークの位置に基づいて前記基板ステージを位置決めし、該位置決めされた前記基板ステージに保持された基板を、該原版を介して露光する露光装置であって、前記基板ステージにより該基準マークが位置決めされた状態における前記第1の計測手段の該較正後の出力と、該状態における該基準マークを該対象マークとする前記第2の計測手段の該較正後の出力とに基づき、前記第1の計測手段の出力と前記第2の計測手段の出力との間の該較正後の相対的変化量を算出する算出手段、を有することを特徴とする。
Furthermore, the exposure apparatus of the present invention includes a substrate stage that holds and moves the substrate,
A projection optical system that projects light from an original onto a substrate held on the substrate stage; first measurement means that measures a position of a reference mark disposed on the substrate stage via the projection optical system; Second reference means for measuring the position of the target mark placed on the substrate stage without using a projection optical system, and the position of the reference mark measured using the first measurement means And the position of the reference mark as the target mark measured using the second measuring means, the second measuring means is calibrated, and the second measuring means subjected to the calibration performs the calibration. The position of the alignment mark as the target mark arranged on the substrate held on the substrate stage is measured, the substrate stage is positioned based on the measured position of the alignment mark, and the positioning is performed. An exposure apparatus that exposes the substrate held on the substrate stage through the original plate, the output after calibration of the first measuring means in a state where the reference mark is positioned by the substrate stage; And between the output of the first measuring means and the output of the second measuring means based on the post-calibration output of the second measuring means using the reference mark in the state as the target mark. It has a calculation means for calculating the relative change after the calibration.

本発明の露光装置によれば、計測手段の較正の回数を低減させることができる。   According to the exposure apparatus of the present invention, the number of calibrations of the measuring means can be reduced.

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

ここで、図1を参照して本発明の実施例1の露光装置の概略構成を説明する。
図1は、本発明の実施例1の露光装置の概略構成を示す構成図である。
光源1は露光用の光源である。レチクル2上の回路パターンを基板であるウェハ8上に転写露光する際には、露光装置制御系70の指示が光源制御系30に伝えられ、光源制御系30の指示により光源1の動作が制御される。
不図示であるが、露光用の光源1とレチクルステージ4との間には、照明光の形状等を変更するための照明光学系が構成されている。
照明光学系内は、結像性能の安定等を目的としてN等の気体によりパージされている。気体の流量は不図示ではあるが気体の噴出し口又は排出口近辺に構成された流量をモニタするための流量計により計測される。
照明光学系内は気圧値をモニタするための気圧計、照明光学系内の雰囲気温度と湿度をモニタするための温湿度計も構成されている。
さらに、照明光学系内及び照明光学系とレチクルステージ4との間の雰囲気温度と湿度をモニタするために温湿度計が構成されている。
Here, the schematic configuration of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The light source 1 is a light source for exposure. When the circuit pattern on the reticle 2 is transferred and exposed onto the wafer 8 as a substrate, an instruction from the exposure apparatus control system 70 is transmitted to the light source control system 30, and the operation of the light source 1 is controlled by the instruction from the light source control system 30. Is done.
Although not shown, an illumination optical system for changing the shape of illumination light and the like is configured between the exposure light source 1 and the reticle stage 4.
The illumination optical system is purged with a gas such as N 2 for the purpose of stabilizing the imaging performance. Although not shown, the gas flow rate is measured by a flow meter for monitoring the flow rate formed in the vicinity of the gas outlet or outlet.
In the illumination optical system, a barometer for monitoring the atmospheric pressure value and a temperature / humidity meter for monitoring the atmospheric temperature and humidity in the illumination optical system are also configured.
Further, a thermohygrometer is configured to monitor the atmospheric temperature and humidity in the illumination optical system and between the illumination optical system and the reticle stage 4.

レチクル2は、レチクルステージ4に保持されている。レチクル基準プレート3は、図1においてはレチクルステージ4に保持されているが、光学的にレチクル2と等価な位置に固定されている場合もある。
レチクルステージ4は、走査型露光装置では投影光学系5の光軸方向(z)及びこの方向に直交する方向(x、y)に移動可能であり、光軸に対しての回転及び走査方向に対するピッチング及びヨーイングを変化させ得る。
ウェハステージ10は、基板であるウェハ8を保持して移動する基板ステージである。
投影光学系5は、原版であるレチクル2からの光を基板ステージであるウェハステージ10に保持された基板であるウェハ8に投影する光学系である。
レチクルステージ4は、露光装置制御系70の指示がレチクルステージ制御系40に伝えられ、レチクルステージ制御系40の指示により駆動制御される。
レチクルステージ4の位置は、レーザー干渉計101a、不図示のエンコーダ等の光軸方向及び水平方向位置検出手段により計測される。
さらに、レチクルステージ4は、不図示ではあるがレチクルステージ4の発熱を押さえるために純水等の液体の循環やエア等を直接吹きかけることにより冷却される。
The reticle 2 is held on the reticle stage 4. The reticle reference plate 3 is held by the reticle stage 4 in FIG. 1, but may be optically fixed at a position equivalent to the reticle 2 in some cases.
In the scanning exposure apparatus, the reticle stage 4 is movable in the optical axis direction (z) of the projection optical system 5 and in the directions (x, y) perpendicular to this direction, and is rotated with respect to the optical axis and in the scanning direction. Pitching and yawing can be varied.
The wafer stage 10 is a substrate stage that holds and moves the wafer 8 that is a substrate.
The projection optical system 5 is an optical system that projects light from the reticle 2 as an original onto a wafer 8 that is a substrate held by a wafer stage 10 that is a substrate stage.
The reticle stage 4 is driven and controlled by an instruction from the exposure apparatus control system 70 to the reticle stage control system 40 and in response to an instruction from the reticle stage control system 40.
The position of the reticle stage 4 is measured by optical axis direction and horizontal direction position detection means such as a laser interferometer 101a and an encoder (not shown).
Further, although not shown, the reticle stage 4 is cooled by circulating a liquid such as pure water or directly blowing air or the like in order to suppress the heat generation of the reticle stage 4.

レチクルステージ4の冷却系には、液体やエアの流量をモニタするための流量計、温度をモニタするための温度計、湿度をモニタするための湿度計が構成されている。
同様にレチクルステージ4空間にも空間温度を一定に保つためにエアが循環されているため、エアの流量をモニタするための流量計、温度をモニタするための温度計、湿度をモニタするための湿度計が構成されている。
また、レチクルステージ4空間には、気圧をモニタするための気圧計も構成されている。
一方、レチクル基準プレート3上には、レチクル基準プレート3上の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出用マーク等の不図示の数種類の基準マークが設けられている。
投影光学系5は、複数のレンズで構成されており、露光時はレチクル2上の回路パターンをウェハ8上に投影光学系5の縮小倍率に対応した倍率で結像させる。投影光学系5は、投影光学系制御系50により制御される。
The cooling system of the reticle stage 4 includes a flow meter for monitoring the flow rate of liquid and air, a thermometer for monitoring temperature, and a hygrometer for monitoring humidity.
Similarly, since air is circulated in the reticle stage 4 space in order to keep the space temperature constant, a flow meter for monitoring the air flow rate, a thermometer for monitoring temperature, and a humidity monitor A hygrometer is configured.
The reticle stage 4 space also includes a barometer for monitoring the atmospheric pressure.
On the other hand, on the reticle reference plate 3, several kinds of reference marks (not shown) such as an optical axis direction on the reticle reference plate 3 and a mark for detecting a tilt position in a direction orthogonal to the optical axis are provided.
The projection optical system 5 is composed of a plurality of lenses, and at the time of exposure, the circuit pattern on the reticle 2 is imaged on the wafer 8 at a magnification corresponding to the reduction magnification of the projection optical system 5. The projection optical system 5 is controlled by the projection optical system control system 50.

投影光学系5は、不図示のレーザー干渉計、エンコーダが構成されており、構成要素である各レンズ等の位置が計測される。
さらに、投影光学系5には、不図示ではあるが投影光学系5内の雰囲気温度をモニタするための温度計、雰囲気湿度をモニタするための湿度計、雰囲気気圧をモニタするための気圧計が構成されている。
投影光学系5も、レンズが吸収した熱を発散させるために純水等の液体の循環やエア等を直接吹きかけることにより冷却を実施している。
投影光学系5の冷却系には、液体やエアの流量をモニタするための流量計、結像性能の安定等を目的としてN等の気体パージの流量をモニタするための流量計が構成されている。
The projection optical system 5 includes a laser interferometer and an encoder (not shown), and the position of each lens as a component is measured.
Further, although not shown, the projection optical system 5 includes a thermometer for monitoring the ambient temperature in the projection optical system 5, a hygrometer for monitoring the atmospheric humidity, and a barometer for monitoring the atmospheric pressure. It is configured.
The projection optical system 5 is also cooled by directly circulating a circulation of liquid such as pure water or air in order to dissipate the heat absorbed by the lens.
The cooling system of the projection optical system 5 includes a flow meter for monitoring the flow rate of liquid and air, and a flow meter for monitoring the flow rate of a gas purge such as N 2 for the purpose of stabilizing the imaging performance. ing.

TTR(Through
The Reticle)方式のTTR観察光学系20は、後述する各構成要素21,22,23,24,25を有している。
TTR観察光学系20は、第1の計測手段を有し、投影光学系5の光軸の方向における投影光学系5の像面の位置を計測するため、投影光学系5と基板ステージであるウェハステージ10に配された基準面とを介した光を計測する手段である。
まず、ファイバ21から出射した照明光束は、ハーフミラー22を通過し、対物レンズ23とミラー24を介してレチクル基準プレート3又はレチクル2近傍に集光する。
レチクル基準プレート3近傍に集光した照明光束は、投影光学系5を介してステージ基準プレート9上に集光する。
ステージ基準プレート9からの反射光は元の光路を戻り、投影光学系5、レチクル基準プレート3、ミラー24、対物レンズ23を介し、ハーフミラー22で順に反射して撮像素子25に入射する。
なお、ステージ基準プレート9には、ステージ基準プレート9上の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出用マーク等が設けられている。
また、TTRアライメントスコープであるTTR観察光学系20内には不図示ではあるが、観察面との焦点位置を変えるリレーレンズが構成されている。
TTR (Through
The Reticle) type TTR observation optical system 20 has constituent elements 21, 22, 23, 24, and 25 described later.
The TTR observation optical system 20 has a first measuring means, and measures the position of the image plane of the projection optical system 5 in the direction of the optical axis of the projection optical system 5, so that the wafer as the projection optical system 5 and the substrate stage It is a means for measuring light through a reference plane arranged on the stage 10.
First, the illumination light beam emitted from the fiber 21 passes through the half mirror 22 and is condensed near the reticle reference plate 3 or the reticle 2 via the objective lens 23 and the mirror 24.
The illumination light beam condensed near the reticle reference plate 3 is condensed on the stage reference plate 9 via the projection optical system 5.
The reflected light from the stage reference plate 9 returns to the original optical path, and is sequentially reflected by the half mirror 22 via the projection optical system 5, reticle reference plate 3, mirror 24, and objective lens 23, and enters the image sensor 25.
The stage reference plate 9 is provided with an optical axis direction on the stage reference plate 9 and a mark for detecting a tilt position in a direction orthogonal to the optical axis.
Although not shown, a relay lens that changes the focal position with respect to the observation surface is configured in the TTR observation optical system 20 that is a TTR alignment scope.

TTR観察光学系20は、レチクル基準プレート3上の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出用マーク及びステージ基準プレート9上の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出用マークを計測する。
なお、TTR観察光学系20は、レチクルステージ4及び投影光学系5が複数構成される装置においては、投影光学系5の数に応じて複数構成される。
一方、TTR観察光学系20は、雰囲気温度をモニタするための温度計、雰囲気湿度をモニタするための湿度計、雰囲気気圧をモニタするための気圧計が構成されている。
TTR観察光学系20は、対物レンズ及びリレーレンズが吸収した熱を発散させるために純水等の液体の循環やエア等を直接吹きかけることにより冷却される。
このため、TTR観察光学系20には、液体やエアの流量をモニタするための流量計、結像性能の安定等を目的としてN等の気体パージの流量をモニタするための流量計が構成されている。
対物レンズ23及びリレーレンズの位置は、不図示のレーザー干渉計やエンコーダ等の位置検出手段により計測される。
The TTR observation optical system 20 includes an optical axis direction on the reticle reference plate 3 and a mark for detecting a tilt position in the direction orthogonal to the optical axis, and a mark for detecting a tilt position in the direction orthogonal to the optical axis direction and the optical axis on the stage reference plate 9. Measure.
Note that in an apparatus in which a plurality of reticle stages 4 and projection optical systems 5 are configured, a plurality of TTR observation optical systems 20 are configured according to the number of projection optical systems 5.
On the other hand, the TTR observation optical system 20 includes a thermometer for monitoring the atmospheric temperature, a hygrometer for monitoring the atmospheric humidity, and a barometer for monitoring the atmospheric pressure.
The TTR observation optical system 20 is cooled by directly circulating a liquid such as pure water or air in order to dissipate the heat absorbed by the objective lens and the relay lens.
Therefore, the TTR observation optical system 20 includes a flow meter for monitoring the flow rate of liquid and air, and a flow meter for monitoring the flow rate of a gas purge such as N 2 for the purpose of stabilizing the imaging performance. Has been.
The positions of the objective lens 23 and the relay lens are measured by position detection means such as a laser interferometer and an encoder (not shown).

投光光学系6より発せられた非露光光である光束は、ステージ基準プレート9上の点又はウェハ8の上面に集光して反射される。反射された光束は、検出光学系7に入射する。
不図示ではあるが、検出光学系7内には位置検出用受光素子が配置され、位置検出用受光素子とステージ基準プレート9上の光束の反射点が共役となるように構成されている。
ステージ基準プレート9の投影光学系5の光軸方向に対する位置ズレは、検出光学系7内の位置検出用受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測される。
なお、投光光学系6及び検出光学系7は、オフアクシスのオートフォーカス光学系を構成する。
A light beam, which is non-exposure light emitted from the light projecting optical system 6, is collected and reflected on a point on the stage reference plate 9 or the upper surface of the wafer 8. The reflected light beam enters the detection optical system 7.
Although not shown, a position detection light-receiving element is arranged in the detection optical system 7 so that the position detection light-receiving element and the reflection point of the light beam on the stage reference plate 9 are conjugate.
The positional deviation of the stage reference plate 9 with respect to the optical axis direction of the projection optical system 5 is measured as the positional deviation of the incident light beam on the position detection light receiving element in the detection optical system 7.
The light projecting optical system 6 and the detection optical system 7 constitute an off-axis autofocus optical system.

ステージ基準プレート9には、不図示ではあるが、投影光学系5を介し形成されたパターン像に対応した位置検出用マークが形成される。
即ち、レチクル2上に描画されたマークやレチクル基準プレート3上に描画された位置検出用マークに対し、光源1より射出された露光光束が照明光学系又はTTR観察光学系20を介し照明される。
このため、ステージ基準プレート9には、投影光学系5を介し形成されたパターン像に対応する図示されない位置検出用マークが形成されており位置検出に利用される。
検出光学系7により計測されたステージ基準プレート9の基準面からの位置ずれ量は、上記位置検出用マークとの関係で明確となりウェハステージ制御系60に伝達される。
Although not shown, a position detection mark corresponding to a pattern image formed via the projection optical system 5 is formed on the stage reference plate 9.
That is, the exposure light beam emitted from the light source 1 is illuminated via the illumination optical system or the TTR observation optical system 20 with respect to the mark drawn on the reticle 2 and the position detection mark drawn on the reticle reference plate 3. .
Therefore, a position detection mark (not shown) corresponding to the pattern image formed through the projection optical system 5 is formed on the stage reference plate 9 and is used for position detection.
The positional deviation amount from the reference surface of the stage reference plate 9 measured by the detection optical system 7 becomes clear in relation to the position detection mark and is transmitted to the wafer stage control system 60.

ウェハステージ制御系60は、フォーカスキャリブレーション計測時に、ステージ基準プレート9を基準位置の近傍で投影光学系5の光軸方向(z方向)に上下駆動を行い、さらに露光時にはウェハ8の位置制御も実施する。
一方、ウェハ8の表面を非露光光で観察及び計測することが可能なオフ−アクシス方式のオフ−アクシス観察光学系100が構成されている。
オフ−アクシス観察光学系100は、ウェハステージ10又はウェハ8の平面方向の位置を検出する平面方向位置検出手段を構成し、露光装置制御系70により制御される。
オフ−アクシス観察光学系100は、基板ステージに配された対象面の該光軸の方向における位置を計測する第2の計測手段である。
さらに、第1の計測手段を用いて計測された該像面の位置と第2の計測手段により計測された該対象面としての該基準面の位置とに基づいて前2の計測手段の較正を行う。
さらに、該較正のなされた第2の計測手段により基板ステージに配された該対象面としての基板の表面の位置を計測し、該計測された該表面の位置に基づいて前記基板ステージを位置決めする。
さらに、該位置決めされた基板ステージに保持された基板であるウェハ8を、原版であるレチクル2を介して露光する。
なお、後述するレーザー干渉計101cは、平面方向位置検出手段のうちオフ−アクシス観察光学系100の相対的な位置の変化を、露光処理を実施していない時に計測する相対位置計測手段を構成する。
The wafer stage control system 60 drives the stage reference plate 9 up and down in the optical axis direction (z direction) of the projection optical system 5 in the vicinity of the reference position during focus calibration measurement, and also controls the position of the wafer 8 during exposure. carry out.
On the other hand, an off-axis type off-axis observation optical system 100 capable of observing and measuring the surface of the wafer 8 with non-exposure light is configured.
The off-axis observation optical system 100 constitutes a planar position detection unit that detects the position of the wafer stage 10 or the wafer 8 in the planar direction, and is controlled by the exposure apparatus control system 70.
The off-axis observation optical system 100 is a second measurement unit that measures the position of the target surface arranged on the substrate stage in the direction of the optical axis.
Further, the calibration of the previous two measuring means is performed based on the position of the image plane measured using the first measuring means and the position of the reference plane as the target surface measured by the second measuring means. Do.
Furthermore, the position of the surface of the substrate as the target surface arranged on the substrate stage is measured by the second measuring means that has been calibrated, and the substrate stage is positioned based on the measured position of the surface. .
Furthermore, the wafer 8 that is the substrate held on the positioned substrate stage is exposed through the reticle 2 that is the original.
The laser interferometer 101c described later constitutes a relative position measuring unit that measures a change in the relative position of the off-axis observation optical system 100 in the planar direction position detecting unit when the exposure process is not performed. .

オフ−アクシス観察光学系100は、雰囲気温度をモニタするための温度計、雰囲気湿度をモニタするための湿度計、雰囲気気圧をモニタするための気圧計が構成されている。
ウェハステージ10は、走査型露光装置では投影光学系5の光軸方向(z)及びこの方向に直交する方向(x、y)に移動可能であり、光軸に対し回転及び走査方向に対するピッチング及びヨーイングを変化させることも可能である。
ウェハステージ10の駆動制御は、露光装置制御系70の指示がウェハステージ制御系60に伝えられ、ウェハステージ制御系60の指示によりウェハステージ10は駆動制御される。
ウェハステージ10は、レーザー干渉計102,103、不図示のエンコーダ等の光軸方向及び水平方向位置検出手段や相対位置計測手段によりウェハステージ10位置が計測される。
ウェハステージ10は、不図示ではあるがウェハステージ10の発熱を押さえるために純水等の液体を循環させることやエア等を直接吹きかけることにより冷却が実施される。
このため、冷却用の液体やエアの流量をモニタするための流量計、温度をモニタするための温度計が構成されている。
The off-axis observation optical system 100 includes a thermometer for monitoring the atmospheric temperature, a hygrometer for monitoring the atmospheric humidity, and a barometer for monitoring the atmospheric pressure.
The wafer stage 10 is movable in the optical axis direction (z) of the projection optical system 5 and in the directions (x, y) orthogonal to the projection optical system 5 in the scanning exposure apparatus, and is rotated with respect to the optical axis and pitched in the scanning direction. It is also possible to change the yawing.
Regarding the drive control of the wafer stage 10, an instruction from the exposure apparatus control system 70 is transmitted to the wafer stage control system 60, and the wafer stage 10 is driven and controlled by an instruction from the wafer stage control system 60.
The wafer stage 10 is measured for the position of the wafer stage 10 by means of optical position and horizontal position detection means and relative position measurement means such as laser interferometers 102 and 103 and an encoder (not shown).
Although not shown, the wafer stage 10 is cooled by circulating a liquid such as pure water or directly blowing air or the like in order to suppress the heat generation of the wafer stage 10.
For this reason, a flow meter for monitoring the flow rate of the cooling liquid or air and a thermometer for monitoring the temperature are configured.

また、ウェハステージ10空間にも空間温度を一定に保つためにエアが循環される。
このため、ウェハステージ10空間にも同様にエアの流量をモニタするための流量計、温度をモニタするための温度計、湿度をモニタするための湿度計、気圧をモニタするための気圧計が構成されている。
Air is also circulated in the space of the wafer stage 10 in order to keep the space temperature constant.
Therefore, a flow meter for monitoring the air flow rate, a thermometer for monitoring the temperature, a hygrometer for monitoring the humidity, and a barometer for monitoring the atmospheric pressure are configured in the wafer stage 10 space as well. Has been.

相対位置計測手段の計測には、既存の露光処理の焦点位置における複数の直交方向傾き位置検出手段101aによる計測結果を記憶する記憶手段70aあるいは1つの直交方向傾き位置検出手段のいずれかを用いる。
相対位置計測手段は、記憶手段70aに記憶された既存の露光処理の焦点位置における計測結果により、露光装置内の構成ユニットを、光軸方向と光軸との直交方向傾き方向に駆動する。
さらに、1つの直交方向傾き位置検出手段以外の直交方向傾き位置検出手段で計測する。
なお、上記の構成ユニットには、例えば、レチクル2、レチクルステージ4、基板であるウェハ8、ウェハステージ10、投影光学系5、TTR観察光学系20、TTR観察光学系20内の構成要素、オフ−アクシス観察光学系100等がある。
また、基板であるウェハ8の非露光処理時のウェハステージ10におけるステージ基準プレート9付近のエッジ側、及びウェハ8付近のエッジ側の各々のY軸方向の上方には、レーザー干渉計102が設置されている。
For the measurement by the relative position measuring means, either the storage means 70a for storing the measurement results by the plurality of orthogonal direction inclination position detecting means 101a at the focal position of the existing exposure processing or one orthogonal direction inclination position detecting means is used.
The relative position measuring means drives the constituent units in the exposure apparatus in the direction perpendicular to the optical axis direction and the optical axis inclination direction based on the measurement result at the focal position of the existing exposure process stored in the storage means 70a.
Further, the measurement is performed by an orthogonal direction inclination position detection unit other than one orthogonal direction inclination position detection unit.
The above-described constituent units include, for example, the reticle 2, the reticle stage 4, the wafer 8, which is the substrate, the wafer stage 10, the projection optical system 5, the TTR observation optical system 20, the constituent elements in the TTR observation optical system 20, and the off-state. -Axis observation optical system 100 or the like.
A laser interferometer 102 is installed above each of the edge side near the stage reference plate 9 and the edge side near the wafer 8 in the Y-axis direction of the wafer stage 10 during the non-exposure processing of the wafer 8 as a substrate. Has been.

さらに、ウェハ8の非露光処理時のウェハステージ10における裏面側の中央側のY軸方向の下方にも、レーザー干渉計102が設置されている。
各々のレーザー干渉計102は、ウェハステージ10の傾斜状態等を計測するものであり、ウェハステージ10の相対的な位置の変化を、露光処理を実施していない時に計測する相対位置計測手段の一つを構成する。
ウェハステージ10におけるステージ基準プレート9付近の側面側の外方付近には、レーザー干渉計103が設置されている。
レーザー干渉計103は、ウェハステージ10の水平方向の位置を検出するものであり、ウェハステージ10の相対的な位置の変化を、露光処理を実施していない時に計測する相対位置計測手段の一つを構成する。
Further, a laser interferometer 102 is also provided below the center side of the back side of the wafer stage 10 during the non-exposure processing of the wafer 8 in the Y-axis direction.
Each laser interferometer 102 measures the tilt state of the wafer stage 10 and the like, and is one of the relative position measuring means for measuring the relative position change of the wafer stage 10 when the exposure process is not performed. Configure one.
A laser interferometer 103 is installed near the outer side of the side surface of the wafer stage 10 near the stage reference plate 9.
The laser interferometer 103 detects the position of the wafer stage 10 in the horizontal direction, and is one of relative position measuring means for measuring a change in the relative position of the wafer stage 10 when exposure processing is not performed. Configure.

一方、露光装置制御系70は、各種制御を実行するCPU及び各種計測情報や補正制御用プログラムを含む各種制御用プログラム等を記憶する記憶手段70aを備える。各種制御用プログラムについては後述する。
露光装置制御系70は、平面方向位置検出手段、及び相対位置計測手段による計測結果により露光装置内の各構成要素、各構成ユニットの経時的変化の有無を自動的に判定する判定手段を構成する。
この判定手段は、算出手段を有し、基板ステージにより基準面が位置決めされた状態における第1の計測手段の較正後の出力と、該状態における基準面を対象面とする第2の計測手段の該較正後の出力とに基づき算出する。
この算出手段は、さらに、第1の計測手段の出力と第2の計測手段の出力との間の該較正後の相対的変化量を算出する。
さらに、第1の計測手段および第2の計測手段のうち一方の出力に基づいて基準面を位置決めし、該位置決めされた状態で第1の計測手段および第2の計測手段のうち他方の出力を得る。
また、算出手段は、該較正を行ったときの第1の計測手段の出力と第2の計測手段の出力との関係を記憶する記憶手段を有し、かつ、該一方の出力と、該他方の出力と、前記記憶手段に記憶された関係とに基づいて該相対的変化量を算出する。
露光装置制御系70は、判定手段である露光装置制御系70による判定された結果により補正計測を実施する補正計測制御手段70bとしての構成を含む。
露光装置制御系70に基づく補正計測の対象は露光装置内のウェハステージ10やTTR観察光学系20等の任意の各構成要素、各構成ユニットである。
なお、レーザー干渉計101a〜101c、102、103、オフ−アクシス観察光学系100も補正計測制御手段としての構成に含まれる。
露光装置制御系70は、補正計測に基づく補正値に基づき露光装置の各構成要素、各構成ユニットを補正制御することにより高精度な露光処理を実行する。
On the other hand, the exposure apparatus control system 70 includes a CPU that executes various controls and a storage unit 70a that stores various control programs including various measurement information and correction control programs. Various control programs will be described later.
The exposure apparatus control system 70 constitutes a determination means that automatically determines the presence / absence of temporal change of each component and each component in the exposure apparatus based on the measurement results by the planar direction position detection means and the relative position measurement means. .
This determination means has a calculation means, and outputs the first measurement means after calibration in a state where the reference surface is positioned by the substrate stage, and the second measurement means that uses the reference surface in the state as the target surface. It calculates based on the output after the calibration.
The calculating unit further calculates a relative change amount after the calibration between the output of the first measuring unit and the output of the second measuring unit.
Further, the reference surface is positioned based on the output of one of the first measuring means and the second measuring means, and the other output of the first measuring means and the second measuring means is output in the positioned state. obtain.
Further, the calculation means has storage means for storing the relationship between the output of the first measurement means and the output of the second measurement means when the calibration is performed, and the one output and the other And the relative change amount is calculated based on the relationship stored in the storage means.
The exposure apparatus control system 70 includes a configuration as a correction measurement control means 70b that performs correction measurement based on a result determined by the exposure apparatus control system 70 that is a determination means.
Targets of correction measurement based on the exposure apparatus control system 70 are arbitrary constituent elements and constituent units such as the wafer stage 10 and the TTR observation optical system 20 in the exposure apparatus.
Note that the laser interferometers 101a to 101c, 102, 103, and the off-axis observation optical system 100 are also included in the configuration as the correction measurement control unit.
The exposure apparatus control system 70 executes high-precision exposure processing by correcting and controlling each component and each unit of the exposure apparatus based on the correction value based on the correction measurement.

図2は、光軸方向及び光軸との直交方向傾きの経時的変化の補正計測シーケンスである露光装置制御系70の御用プログラムの一例を示すフローチャートである。
ここで図2を参照し、露光装置内に構成した複数の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出手段の相対的な位置の変化を計測し、装置の経時的変化の有無を判断し補正計測の実施を自動制御する具体的な方法に関し説明する。
補正計測では、TTR観察光学系20を用いて、レチクル基準プレート3上の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出用マーク及びステージ基準プレート9上の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出用マークを計測する。
補正計測に必要な計測準備では、TTR観察光学系20の対物レンズ23の駆動、TTR観察光学系20へ導光するための照明光学系の駆動、レチクル基準プレート3上のマークを計測するためのレチクルステージの駆動は完了している。
また、ステージ基準プレート9上のマークを計測するためのウェハステージ10の駆動等も既に完了しているものとする。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a program used by the exposure apparatus control system 70, which is a correction measurement sequence for a change with time in the optical axis direction and the inclination in the direction orthogonal to the optical axis.
Here, with reference to FIG. 2, a plurality of optical axis directions configured in the exposure apparatus and a relative position change of the inclination position detecting means orthogonal to the optical axis are measured to determine whether or not the apparatus has changed over time. A specific method for automatically controlling the execution of correction measurement will be described.
In the correction measurement, using the TTR observation optical system 20, the optical axis direction on the reticle reference plate 3 and the orthogonal tilt position detection mark on the reticle reference plate 3 and the optical axis direction on the stage reference plate 9 and the optical axis orthogonal to each other. The direction inclination position detection mark is measured.
In the measurement preparation necessary for the correction measurement, the objective lens 23 of the TTR observation optical system 20 is driven, the illumination optical system is guided to the TTR observation optical system 20, and the marks on the reticle reference plate 3 are measured. The drive of the reticle stage is complete.
It is also assumed that driving of the wafer stage 10 for measuring the mark on the stage reference plate 9 has already been completed.

以上の後、まず、ステップS10では、TTR観察光学系20の不図示のリレーレンズを計測開始位置へ駆動する。
図2中のステップS15では、レチクル2側の位置検出用マークの計測を行う。レチクル2側の位置検出用マークの計測とは、TTR観察光学系20の構成により位置検出用マークのコントラスト又は光量の計測を指す。
ステップS20では、計測完了を確認する。計測が完了していない場合はステップS25でリレーレンズの焦点位置を変更してステップS10へ戻り、上述の処理を繰り返す。
全計測対象の計測が完了した場合は、ステップS30で最適な光軸方向位置及び光軸との直交方向傾きの算出、つまり最適な焦点位置の算出を行う。
ここでの最適な光軸方向位置とは、レチクル2側の位置検出用マークに対するTTR観察光学系20の最適な焦点位置である。
光軸との直交方向傾きとは、左右のTTR観察光学系20の各々で算出した最適な光軸方向位置と左右のTTR観察光学系20のスパンより算出した光軸との直交方向傾きである。
After the above, first, in step S10, the relay lens (not shown) of the TTR observation optical system 20 is driven to the measurement start position.
In step S15 in FIG. 2, the position detection mark on the reticle 2 side is measured. The measurement of the position detection mark on the reticle 2 side means the measurement of the contrast or light quantity of the position detection mark by the configuration of the TTR observation optical system 20.
In step S20, the completion of measurement is confirmed. If the measurement has not been completed, the focus position of the relay lens is changed in step S25, the process returns to step S10, and the above processing is repeated.
When the measurement of all the measurement targets is completed, in step S30, the optimal position in the optical axis direction and the inclination in the direction orthogonal to the optical axis are calculated, that is, the optimal focal position is calculated.
Here, the optimum position in the optical axis direction is the optimum focal position of the TTR observation optical system 20 with respect to the position detection mark on the reticle 2 side.
The inclination in the direction orthogonal to the optical axis is the inclination in the direction orthogonal to the optical axis calculated from the optimum optical axis position calculated in each of the left and right TTR observation optical systems 20 and the span of the left and right TTR observation optical systems 20. .

次いでステップS35では、リレーレンズを最適な光軸方向位置へ駆動する。駆動が完了することによりレチクル2側の位置検出用マークに対するTTR観察光学系20の光軸方向位置が最適化される。
ステップS40では、最適な焦点状態を記憶する。ここでは最適な光軸方向位置での複数の光軸方向位置検出系の計測値を記憶する。
例えば、一つには出力結果を元にレチクルステージ4の光軸方向位置及び光軸との直交方向傾きを制御するレーザー干渉計101a、エンコーダの読み値を記憶する。
第2にはリレーレンズの光軸方向位置を制御するレーザー干渉計101b、エンコーダの読み値を記憶する。
第3にはリレーレンズの駆動を行うモータのパルス数、TTR観察光学系20の光軸位置計測値である光量値やコントラスト値を記憶する。
さらに他にも装置内環境要因として各々の気圧、温度、湿度も焦点位置が変化する要因となるため、レチクルステージ4及びレチクルステージ空間及びTTR観察光学系20内のエア又は液体の流量や温度、湿度、気圧値も記憶する。
Next, in step S35, the relay lens is driven to the optimum position in the optical axis direction. When the driving is completed, the position in the optical axis direction of the TTR observation optical system 20 with respect to the position detection mark on the reticle 2 side is optimized.
In step S40, the optimum focus state is stored. Here, the measurement values of a plurality of optical axis direction position detection systems at the optimum optical axis direction position are stored.
For example, the reading values of the laser interferometer 101a and the encoder that control the position in the optical axis direction of the reticle stage 4 and the tilt in the direction orthogonal to the optical axis based on the output result are stored.
Second, the laser interferometer 101b that controls the position of the relay lens in the optical axis direction and the readings of the encoder are stored.
Third, the number of pulses of the motor that drives the relay lens, the light amount value and the contrast value, which are measured values of the optical axis position of the TTR observation optical system 20, are stored.
Furthermore, since the atmospheric pressure, temperature, and humidity are factors that change the focal position as environmental factors in the apparatus, the flow rate and temperature of the air or liquid in the reticle stage 4 and the reticle stage space and the TTR observation optical system 20, Humidity and atmospheric pressure values are also stored.

ステップS45では、ウェハ8側の位置検出用マークを計測位置に駆動する。
ここでウェハ8側の位置検出用マークを計測位置に駆動する理由は、ウェハ8側マーク面がTTR観察光学系20下にあるとウェハ8面からの反射光がTTR観察光学系20に入射してしまうためである。
ウェハ8面からの反射光がTTR観察光学系20に入射する場合、一時的にウェハステージ10を反射面が無い場所に駆動する必要があるため、作業効率の観点からすれば好ましくない。
しかし、ステップS10〜S30の処理を実施しない場合、ステップS45は省略しても良い。
ステップS50では、ウェハ8側の位置検出用マークの計測を実施する。ウェハ8側の位置検出用マークの計測とは、TTR観察光学系20の構成によりコントラスト又は光量計測を実施する。
In step S45, the position detection mark on the wafer 8 side is driven to the measurement position.
Here, the reason for driving the position detection mark on the wafer 8 side to the measurement position is that if the wafer 8 side mark surface is under the TTR observation optical system 20, the reflected light from the wafer 8 surface enters the TTR observation optical system 20. It is because it ends up.
When reflected light from the surface of the wafer 8 is incident on the TTR observation optical system 20, it is not preferable from the viewpoint of work efficiency because the wafer stage 10 needs to be temporarily driven to a place where there is no reflective surface.
However, step S45 may be omitted when the processes of steps S10 to S30 are not performed.
In step S50, the position detection mark on the wafer 8 side is measured. The measurement of the position detection mark on the wafer 8 side is performed by measuring the contrast or light quantity by the configuration of the TTR observation optical system 20.

ステップS55では、ウェハ8側の位置検出用マークの計測が完了したか否かを確認する。
ウェハ8側の位置検出用マークの計測が完了していない場合は、ステップS60でウェハステージ10に構成されているZステージの光軸方向位置を変更し、Zステージの焦点位置変更を行い、ステップS50へ戻る。
全計測が完了後、ステップS65では、最適な光軸方向位置及び光軸との直交方向傾きの算出、つまり最焦点位置の算出を行う。
ここでの最適な光軸方向位置とは、レチクル2側の位置検出用マークに対するウェハ8側の位置検出用マークの最適な焦点位置を指す。
光軸との直交方向傾きとは、左右のTTR観察光学系20の各々で算出した最適な光軸方向位置と左右のTTR観察光学系20のスパンより算出した光軸との直交方向傾きである。
In step S55, it is confirmed whether or not the measurement of the position detection mark on the wafer 8 side is completed.
If the measurement of the position detection mark on the wafer 8 side has not been completed, the optical axis direction position of the Z stage configured in the wafer stage 10 is changed in step S60, the focal position of the Z stage is changed, and the step Return to S50.
After all the measurements are completed, in step S65, the optimal position in the optical axis direction and the inclination in the direction orthogonal to the optical axis are calculated, that is, the most focal position is calculated.
Here, the optimum position in the optical axis direction refers to the optimum focal position of the position detection mark on the wafer 8 side with respect to the position detection mark on the reticle 2 side.
The inclination in the direction orthogonal to the optical axis is the inclination in the direction orthogonal to the optical axis calculated from the optimum optical axis position calculated in each of the left and right TTR observation optical systems 20 and the span of the left and right TTR observation optical systems 20. .

ステップS70では、Zステージを最適な光軸方向位置及び最適な光軸との直交方向傾き位置へ駆動する。
その駆動が完了することによりレチクル2側の位置検出用マークに対するウェハ8側の位置検出用マークの光軸方向位置及び光軸との直交方向傾きが最適化される。
ステップS75では、最適な焦点状態を記憶する。ここでは最適な光軸方向位置での複数の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出系の計測値を記憶する。
例えば、出力結果を元にウェハステージ10の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置を制御するレーザー干渉計102,103、エンコーダの読み値、オフアクシスオートフォーカス検出光学系の読み値を記憶する。
また、TTR観察光学系20の光軸位置計測値である光量値やコントラスト値、さらには出力結果を元に投影光学系の各レンズの位置を制御するレーザー干渉計101b等、及びエンコーダの読み値を記憶する。
他にも装置内環境要因として気圧、温度、湿度も焦点位置が変化する要因となるため、ウェハステージ10及びウェハステージ空間、投影光学系及びTTR観察光学系20内のエア又は液体の流量や温度、湿度、気圧値を記憶する。
In step S70, the Z stage is driven to an optimal position in the optical axis direction and an inclined position orthogonal to the optimal optical axis.
When the driving is completed, the position in the optical axis direction of the position detection mark on the wafer 8 side and the inclination in the direction orthogonal to the optical axis with respect to the position detection mark on the reticle 2 side are optimized.
In step S75, the optimum focus state is stored. Here, a plurality of optical axis directions at the optimum position in the optical axis direction and measurement values of the tilt position detection system orthogonal to the optical axis are stored.
For example, the laser interferometers 102 and 103 for controlling the optical axis direction of the wafer stage 10 and the orthogonal tilt position with respect to the optical axis based on the output result, the reading value of the encoder, and the reading value of the off-axis autofocus detection optical system are stored. To do.
Further, the light amount value and contrast value, which are optical axis position measurement values of the TTR observation optical system 20, and the laser interferometer 101b for controlling the position of each lens of the projection optical system based on the output result, and the reading value of the encoder Remember.
In addition, since atmospheric pressure, temperature, and humidity are factors that change the focal position as environmental factors in the apparatus, the flow rate and temperature of air or liquid in the wafer stage 10 and the wafer stage space, the projection optical system, and the TTR observation optical system 20 Memorize the humidity and pressure values.

図3は、光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出手段の相対的な位置の変化を計測する計測シーケンスである露光装置制御系70の御用プログラムの他の一例を示すフローチャートである。
ここでは、レチクル2側の位置検出用マークに対するウェハ8側の位置検出用マークの光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置の経時的変化の有無の計測を例に挙げ説明する。
まず、ステップS100では、レチクルステージ4、ウェハステージ10を記憶している最適な焦点位置へ駆動する。
記憶している最適な焦点位置とは、前述の図2中のステップS40及びステップS75で記憶した最適な焦点位置を指す。
FIG. 3 is a flowchart showing another example of a program used by the exposure apparatus control system 70, which is a measurement sequence for measuring a change in the relative position of the optical axis direction and an inclination direction detecting unit orthogonal to the optical axis.
Here, an example will be described in which the presence / absence of time-dependent changes in the optical axis direction of the position detection mark on the wafer 8 side relative to the position detection mark on the reticle 2 side and the inclination direction orthogonal to the optical axis is described.
First, in step S100, the reticle stage 4 and the wafer stage 10 are driven to the optimum focal position stored.
The stored optimal focus position refers to the optimal focus position stored in step S40 and step S75 in FIG.

最適な焦点位置への駆動とは、レチクルステージ4の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置は記憶しているレーザー干渉計101a又はエンコーダの値となる位置へのレチクルステージ4の高さの駆動調整を指す。
第2にTTR観察光学系20のリレーレンズの光軸方向位置が、記憶しているレーザー干渉計101b又はエンコーダの値となる位置へのリレーレンズの駆動調整を指す。
第3に投影光学系5内のレンズ位置が、記憶している不図示のレーザー干渉計又はエンコーダの値となる位置への投影光学系5内のレンズの駆動調整を指す。
第4にウェハステージ10の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置が、記憶しているレーザー干渉計102、103又はエンコーダの値となる位置へのウェハステージ10の高さの駆動調整を指す。
Driving to the optimum focus position means that the reticle stage 4 is at a height that is the value of the laser interferometer 101a or the encoder stored in the optical axis direction of the reticle stage 4 and the inclination direction orthogonal to the optical axis. Refers to the drive adjustment.
Secondly, the drive adjustment of the relay lens to the position where the optical axis direction position of the relay lens of the TTR observation optical system 20 becomes the value of the stored laser interferometer 101b or encoder.
Thirdly, the lens position in the projection optical system 5 is adjusted to a position where the lens position in the projection optical system 5 becomes the value of a stored laser interferometer or encoder (not shown).
Fourth, drive adjustment of the height of the wafer stage 10 to a position where the optical axis direction of the wafer stage 10 and the tilt direction orthogonal to the optical axis become the values of the stored laser interferometers 102 and 103 or the encoder. Point to.

ステップS105では、光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出手段を使った計測を実施する。
即ち実施例1ではオフアクシスの投光光学系6及び検出光学系7から成るオートフォーカス検出光学系とTTR観察光学系20による計測を実施する。
オフアクシスのオートフォーカス検出光学系は、ウェハステージ10の高さ及び傾きを計測する。
TTR観察光学系20は、ウェハステージ10側の位置検出用マークの光量又はコントラストを計測する。
ステップS110では、複数の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出手段の検出結果の相対変化を比較する。
ウェハステージ空間での経時的変化の有無を判断するためには、ウェハステージ10の光軸方向高さ及び傾きとオフアクシスのオートフォーカス検出光学系の検出結果との関係を見れば良い。
In step S105, measurement is performed using an optical axis direction and a tilt position detecting unit orthogonal to the optical axis.
That is, in the first embodiment, measurement is performed by the autofocus detection optical system including the off-axis projection optical system 6 and the detection optical system 7 and the TTR observation optical system 20.
The off-axis autofocus detection optical system measures the height and tilt of the wafer stage 10.
The TTR observation optical system 20 measures the light quantity or contrast of the position detection mark on the wafer stage 10 side.
In step S110, a plurality of optical axis directions and a relative change in the detection result of the inclination direction detecting unit orthogonal to the optical axis are compared.
In order to determine whether or not there is a change with time in the wafer stage space, the relationship between the height and inclination of the wafer stage 10 in the optical axis direction and the detection result of the off-axis autofocus detection optical system may be viewed.

ところで、ステップS100により、ウェハステージ10の光軸方向高さ及び傾きが、既に記憶している最適な焦点位置であるレーザー干渉計102、103又はエンコーダの値への駆動調整が完了している。
このためウェハステージ10が経時的に変化していなければ最適な焦点位置に駆動されている。
また、ステップS105により、オフアクシスのオートフォーカス検出光学系によりウェハステージ10の高さ及び傾きが計測されている。
オフアクシスのオートフォーカス検出光学系が経時的変化していなければ計測値は記憶しているオフアクシスのオートフォーカス検出光学系の計測値と同じ値となる。
ステップS115では、複数の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出手段の検出結果に相対変化があるか否かを判定する。
ここで各検出結果が同じ値となっている場合は、「経時的変化無し」と判断し、ステップS125へ進む。
しかし、オフアクシスのオートフォーカス検出光学系の計測値が記憶した値と異なる場合は、ウェハステージ10又はオフアクシスのオートフォーカス検出光学系のどちらかが経時的変化していると判断し、ステップS120へ進む。
By the way, by step S100, the drive adjustment to the values of the laser interferometers 102 and 103 or the encoders, which are the optimum focal positions stored in the optical axis direction height and inclination of the wafer stage 10, is completed.
For this reason, if the wafer stage 10 does not change with time, it is driven to an optimum focal position.
In step S105, the height and inclination of the wafer stage 10 are measured by an off-axis autofocus detection optical system.
If the off-axis autofocus detection optical system has not changed over time, the measured value is the same as the stored measurement value of the off-axis autofocus detection optical system.
In step S115, it is determined whether or not there is a relative change in the detection results of the plurality of optical axis directions and the orthogonal inclination position detection means with respect to the optical axis.
If the respective detection results have the same value, it is determined that there is “no change with time”, and the process proceeds to step S125.
However, if the measured value of the off-axis autofocus detection optical system is different from the stored value, it is determined that either the wafer stage 10 or the off-axis autofocus detection optical system has changed over time, and step S120. Proceed to

また、同様に、ウェハステージ空間又は投影光学系空間での経時的変化の有無を判断するためには、ウェハステージ10の光軸方向高さと傾き及び投影光学系5内の各レンズ位置とTTR観察光学系20の関係を見れば良い。
即ち、ステップS100によりウェハステージの光軸方向高さ及び傾きは記憶している最適な焦点位置にレーザー干渉計又はエンコーダの値を元に駆動が完了している。
同様に投影光学系5内の各レンズ位置も記憶している最適な焦点位置にレーザー干渉計又はエンコーダの値を元に駆動が完了しており、ウェハステージ10及び投影光学系5に経時的変化がなければ最適な焦点位置に駆動されている。
さらに、TTR観察光学系20によりウェハ8側の位置検出用マークの光量又はコントラストが計測されている。
このため、TTR観察光学系20が経時的変化していなければ光量又はコントラスト値は記憶しているTTR観察光学系20の光量又はコントラスト値と同じ値となる。
Similarly, in order to determine whether or not there is a change with time in the wafer stage space or the projection optical system space, the height and inclination of the wafer stage 10 in the optical axis direction, each lens position in the projection optical system 5, and TTR observation. What is necessary is just to look at the relationship of the optical system 20.
That is, in step S100, the height and inclination of the wafer stage in the optical axis direction are driven to the optimum focal position stored based on the value of the laser interferometer or encoder.
Similarly, driving is completed based on the value of the laser interferometer or encoder at the optimum focal position that stores the lens positions in the projection optical system 5, and the wafer stage 10 and the projection optical system 5 change over time. If there is no, it is driven to the optimum focus position.
Further, the light quantity or contrast of the position detection mark on the wafer 8 side is measured by the TTR observation optical system 20.
For this reason, if the TTR observation optical system 20 has not changed over time, the light amount or contrast value is the same as the stored light amount or contrast value of the TTR observation optical system 20.

ここで、双方のTTR観察光学系20の光量又はコントラスト値が同じ値となっている場合も、「経時的変化無し」と判断し、ステップS125へ進む。
しかし、TTR観察光学系20の光量又はコントラスト値が記憶している値と異なっている場合は、ウェハステージ10又は投影光学系5又はTTR観察光学系20のいずれかが経時的変化していると判断しステップS120へ進む。
かくて、ステップS120では、「経時的変化有り」と確定し、「経時的変化有り」をディスプレイ等に表示する。
一方、ステップS125では、「経時的変化無し」と確定し、「経時的変化無し」をディスプレイ等に表示する。
Here, also when the light amount or the contrast value of both TTR observation optical systems 20 are the same value, it is determined that “no change with time”, and the process proceeds to step S125.
However, if the light amount or contrast value of the TTR observation optical system 20 is different from the stored value, it is assumed that any one of the wafer stage 10, the projection optical system 5, or the TTR observation optical system 20 has changed over time. Determine and proceed to step S120.
Thus, in step S120, it is confirmed that “there is a change with time”, and “there is a change with time” is displayed on the display or the like.
On the other hand, in step S125, “no change with time” is confirmed, and “no change with time” is displayed on the display or the like.

レーザー干渉計101a〜101c、102やオフアクシスのオートフォーカス検出光学系等の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出手段は、温度や湿度、気圧等の環境要因に対して敏感度を持っている。
このため、記憶している最適な焦点位置での温度や湿度、気圧と現在の値が異なっている場合は、敏感度を考慮し補正を行う。
上記の様に、本発明では記憶している最適な焦点位置情報を元にレチクルステージ4等の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置をレーザー干渉計やエンコーダという光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出手段により計測する。
その計測し記憶した最適な焦点位置へウェハステージ10等を駆動した状態で、オフアクシスのオートフォーカス検出光学系やTTR観察光学系20といった光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出手段を使用する。
しかし、これとは異なる光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置検出手段で光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置を計測し、記憶している最適な焦点位置情報との相対比較により装置内経時的変化の有無の判断が可能となる。
即ち実施例1では、レーザー干渉計101a等の値に従いステージ4,10の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置を駆動調整し、オフアクシスのオートフォーカス検出光学系又はTTR観察光学系20で計測を実施し記憶する。
An optical axis direction such as the laser interferometers 101a to 101c, 102 and an off-axis autofocus detection optical system and a tilt position detecting means orthogonal to the optical axis is sensitive to environmental factors such as temperature, humidity, and atmospheric pressure. have.
For this reason, when the stored temperature, humidity, and pressure at the optimum focal position are different from the current values, correction is performed in consideration of sensitivity.
As described above, in the present invention, the optical axis direction of the reticle stage 4 or the like and the tilt direction orthogonal to the optical axis based on the stored optimum focal position information are the optical axis direction and optical axis of the laser interferometer or encoder. Measured by means for detecting the inclination position in the orthogonal direction.
With the wafer stage 10 or the like being driven to the optimal focal position that has been measured and stored, an off-axis autofocus detection optical system and a TTR observation optical system 20, such as an optical axis direction and an orthogonal tilt position detection means for the optical axis. use.
However, the optical axis direction and the optical axis direction orthogonal inclination position detection means measure the optical axis direction and the orthogonal direction inclination position with the optical axis, and make a relative comparison with the stored optimum focal position information. This makes it possible to determine whether or not there is a change with time in the apparatus.
That is, in the first embodiment, the optical axis direction of the stages 4 and 10 and the tilt position in the direction orthogonal to the optical axis are driven and adjusted according to the values of the laser interferometer 101a and the like, and the off-axis autofocus detection optical system or the TTR observation optical system 20 is adjusted. Measure and memorize.

実施例1では、記憶している計測値との相対値を比較することを例に挙げたが、本発明の相対値比較はこれに限定されるものではない。
例えば、オフアクシスのオートフォーカス検出光学系の値に従いステージ4,10の光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置を駆動調整し、TTR観察光学系20での計測を実施しても良い。
また、例えば、オフアクシスのオートフォーカス検出光学系の値に従いステージ4,10を光軸方向及び光軸との直交方向傾き位置に駆動し、オフ−アクシス観察光学系100による計測を実施しても良い。
あるいは、装置の経時的変化の有無を判別するために、いずれかの光軸方向及び光軸との1つの直交方向傾き位置検出手段に従い計測対象物であるウェハ側マークやレチクル側マークを記憶している最適な焦点位置に駆動調整する。
そして、光軸方向及び光軸との1つの直交方向傾き位置検出手段以外の直交方向傾き位置検出手段により計測を実施し、記憶している値との計測値の差の有無を計測するという手法も好ましい。即ち計測値と記憶値との差が計測可能又は判定可能であれば良い。
In the first embodiment, the relative value is compared with the stored measurement value as an example. However, the relative value comparison of the present invention is not limited to this.
For example, the TTR observation optical system 20 may perform measurement by driving and adjusting the optical axis direction of the stages 4 and 10 and the orthogonal tilt position with respect to the optical axis according to the value of the off-axis autofocus detection optical system.
Further, for example, the stages 4 and 10 may be driven to the optical axis direction and a position inclined in the direction orthogonal to the optical axis according to the value of the off-axis autofocus detection optical system, and measurement by the off-axis observation optical system 100 may be performed. good.
Alternatively, in order to determine whether or not the apparatus has changed over time, a wafer-side mark or a reticle-side mark, which is a measurement object, is stored according to any one of the optical axis direction and one orthogonal direction tilt position detection means with respect to the optical axis. The drive is adjusted to the optimum focus position.
And the method of measuring by the orthogonal | vertical direction inclination position detection means other than one orthogonal direction inclination position detection means with respect to an optical axis direction and an optical axis, and measuring the presence or absence of the measured value with the memorize | stored value Is also preferable. That is, it is sufficient if the difference between the measured value and the stored value can be measured or determined.

図4は、前記光軸方向及び光軸との直交方向傾き装置の経時的変化の有無の判定を含む露光処理シーケンスである露光装置制御系70の御用プログラムのさらに他の一例を示すフローチャートである。
前Lot処理終了後、ステップS200では、構成ユニットとしての、例えば、レチクルステージ4、ウェハステージ10、オフアクシスのオートフォーカス検出光学系、TTR観察光学系20等の相対的な位置の変化の計測を実施する。
各々の相対的な位置の相対的な変化の計測は前述しているのでここではその詳しい説明は省略する。
ステップS205では、相対な変化の計測に相対的な変化があるか否か、つまり相対的な位置の変化の有無を確認する。
ここで、相対的な位置の変化がある場合は、次の露光処理前に装置の経時的変化の補正計測を実施する必要があるため、ステップS210で補正計測の実施を意味するFlagを”On”する。
しかし、相対的な位置の変化がない場合は、次の露光処理前に装置の経時的変化の補正計測を実施する必要が無いため、ステップS215で非補正計測実施を意味するFlagを”Off”する。
FIG. 4 is a flowchart showing yet another example of a program used by the exposure apparatus control system 70, which is an exposure processing sequence including determination of whether or not there is a change with time in the optical axis direction and the orthogonal tilting apparatus with respect to the optical axis. .
After completion of the previous Lot processing, in step S200, measurement of relative position changes such as the reticle stage 4, the wafer stage 10, the off-axis autofocus detection optical system, the TTR observation optical system 20 and the like as the constituent units is performed. carry out.
Since the measurement of the relative change in each relative position has been described above, a detailed description thereof will be omitted here.
In step S205, it is confirmed whether or not there is a relative change in the measurement of the relative change, that is, whether or not there is a relative position change.
Here, if there is a relative position change, it is necessary to carry out correction measurement of the change with time of the apparatus before the next exposure processing, and therefore, in Step S210, Flag indicating execution of correction measurement is set to “On”. "
However, if there is no change in the relative position, it is not necessary to carry out correction measurement of the change with time of the apparatus before the next exposure processing, so in step S215 Flag indicating that non-correction measurement is performed is set to “Off”. To do.

なお、ここではステップS200の相対的な位置の変化計測タイミングを、前のLot処理終了後で次のLot処理開始前とした。
しかし図4に示す次のLot処理開始の後、ステップS220のレチクル2供給とステップS225のウェハ8供給は並列処理される。
ただし必ずしもレチクル2及びウェハ8の供給完了タイミングは同じにはならないため、先に供給処理が完了したユニットであるレクチル2等を優先して相対的な位置の変化計測を実施するという方法を用いても良い。
また、Lot処理中であればウェハ8交換は頻繁に実施されるが、ウェハ8交換のタイミングで必ずしもレチクル2交換が発生するとは限らない。
即ちレチクル2交換が発生しないタイミングで相対的な位置の変化計測を実施することも可能であるため、相対的な位置の変化計測タイミングはLot処理終了から開始までの間に限定されるものではない。
つまり、レチクル2やウェハ8等を含む各種構成ユニットの相対的な位置の変化計測の実施は、露光処理に遅延を与えない任意のタイミング、若しくは遅延を容認し得る任意のタイミングで実施すれば良い。
Here, the relative position change measurement timing in step S200 is set to be after the end of the previous lot process and before the start of the next lot process.
However, after the start of the next lot process shown in FIG. 4, the reticle 2 supply in step S220 and the wafer 8 supply in step S225 are processed in parallel.
However, since the supply completion timings of the reticle 2 and the wafer 8 are not necessarily the same, the relative position change measurement is performed with priority given to the reticle 2 or the like that has been supplied first. Also good.
In addition, while the lot process is being performed, the wafer 8 is frequently replaced, but the reticle 2 is not always replaced at the wafer 8 replacement timing.
That is, since it is possible to perform relative position change measurement at a timing at which reticle 2 replacement does not occur, the relative position change measurement timing is not limited from the end of Lot processing to the start. .
That is, the relative position change measurement of various structural units including the reticle 2 and the wafer 8 may be performed at any timing that does not give a delay to the exposure process or any timing that can tolerate the delay. .

ステップS230では、経時的変化の補正計測の実施の必要性を示すFlagの状態を確認する。Flagが”On”の場合は、ステップS235で経時的変化の補正計測を実施する。
経時的変化の補正計測の詳細は図2を用いて既に記述しているので、ここでは省略する。
ステップS240では、アライメント計測を実施する。アライメント計測実施時は露光装置の各構成ユニットの経時的変化が補正された状態で計測処理が実施されるため、高精度なアライメント計測が実施されることなる。
ステップS245では、露光処理が実施される。不図示であるが、露光処理はLot処理が完了するまでウェハ8交換やレチクル2交換を繰り返しながら処理が実施される。
以上実施例1では、露光装置内の各構成ユニットの経時的変化の有無を露光処理を実施していない時に判定し、経時的変化が有る場合には、露光直前に経時的変化の補正計測を実施するため、装置を効率よく高精度に稼動できる。
このため、実施例1の露光装置は、メンテナンス作業に費やす時間と露光処理中に必要な補正計測時間を低減することができる。
In step S230, the state of Flag indicating the necessity of performing correction measurement of change over time is confirmed. If Flag is “On”, the correction measurement of the temporal change is performed in step S235.
The details of the correction measurement of the change over time have already been described with reference to FIG.
In step S240, alignment measurement is performed. When the alignment measurement is performed, the measurement process is performed in a state in which the change with time of each constituent unit of the exposure apparatus is corrected, so that highly accurate alignment measurement is performed.
In step S245, an exposure process is performed. Although not shown, the exposure process is performed while repeating the wafer 8 exchange and the reticle 2 exchange until the Lot process is completed.
In the first embodiment, whether or not there is a change with time of each constituent unit in the exposure apparatus is determined when the exposure process is not performed, and when there is a change with time, correction measurement of the change with time is performed immediately before exposure. As a result, the apparatus can be operated efficiently and with high accuracy.
For this reason, the exposure apparatus of Example 1 can reduce the time spent for maintenance work and the correction measurement time required during the exposure process.

次に、本発明の実施例2を説明する。
本実施例では、平面方向の位置を検出する複数の平面方向位置検出手段であるTTR観察光学系20、オフ−アクシス観察光学系100の相対的な位置の変化を非露光処理時に相対位置計測手段であるレーザー干渉計101c等で計測する。
第1の計測手段であるTTR観察光学系20は、投影光学系5を介し、基板ステージであるウェハステージ10に配された基準マークの位置を計測する手段である。
第2の計測手段であるオフ−アクシス観察光学系100は、投影光学系5を介さずに、基板ステージに配された対象マークの位置を計測する手段である。
さらに、第1の計測手段を用いて計測された該基準マークの位置と第2の計測手段を用いて計測された該対象マークとしての該基準マークの位置とに基づいて第2の計測手段の較正を行う。
さらに、該較正のなされた第2の計測手段により基板ステージに保持された基板に配された該対象マークとしてのアライメントマークの位置を計測し、該計測されたアライメントマークの位置に基づいて前記基板ステージを位置決めする。
これにより、該位置決めされた基板ステージに保持された基板であるウェハ8を、原版であるレチクル2を介して露光する。
その計測結果に基づく装置の構成ユニットである平面方向位置検出手段の経時的変化の有無は、判定手段としての露光装置制御系70により自動的に判定する。
露光装置制御系70は、算出手段を有し、基板ステージにより該基準マークが位置決めされた状態における第1の計測手段の該較正後の出力と、該状態における該基準マークを該対象マークとする前記第2の計測手段の該較正後の出力とに基づき算出する。
さらに、第1の計測手段の出力と第2の計測手段の出力との間の該較正後の相対的変化量を算出する。
さらに、第1の計測手段および第2の計測手段のうち一方の出力に基づいて該基準面を位置決めし、該位置決めされた状態で第1の計測手段および第2の計測手段のうち他方の出力を得る。
算出手段は、該較正を行ったときの第1の計測手段の出力と第2の計測手段の出力との関係を記憶する記憶手段を有し、かつ 該一方の出力と、該他方の出力と、前記記憶手段に記憶された関係とに基づいて該相対的変化量を算出する。
ここで、該算出された相対的変化量が許容量を超えたことに対応する報知を行う報知手段を有し、該算出された相対的変化量が許容量を超えた場合に該較正を行う。
露光装置制御系70は補正計測を実施する補正計測制御手段70bの構成を含む。
また、本実施例でも、相対位置計測には、既存の露光処理の平面方向位置における複数の平面方向位置検出手段の計測結果を記憶する記憶手段70aあるいは1つの前記平面方向位置検出手段のいずれかを用いる。
そして、記憶手段70aに記憶されている既存の露光処理の平面方向位置における計測結果により露光装置内の構成ユニットである平面方向位置検出手段を平面方向に位置を駆動し、他の前記平面方向位置検出手段で計測する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, the relative position changer in the non-exposure process is used to detect changes in the relative positions of the TTR observation optical system 20 and the off-axis observation optical system 100, which are a plurality of planar position detection means for detecting the position in the planar direction. It measures with the laser interferometer 101c etc. which are.
The TTR observation optical system 20 as the first measuring means is a means for measuring the position of the reference mark arranged on the wafer stage 10 as the substrate stage via the projection optical system 5.
The off-axis observation optical system 100 as the second measuring means is means for measuring the position of the target mark placed on the substrate stage without using the projection optical system 5.
Further, based on the position of the reference mark measured using the first measuring means and the position of the reference mark as the target mark measured using the second measuring means, the second measuring means Perform calibration.
Further, the position of the alignment mark as the target mark placed on the substrate held on the substrate stage is measured by the second measuring means that has been calibrated, and the substrate is based on the position of the measured alignment mark. Position the stage.
As a result, the wafer 8 that is the substrate held on the positioned substrate stage is exposed through the reticle 2 that is the original.
Based on the measurement result, the presence / absence of a temporal change in the planar position detecting means which is a constituent unit of the apparatus is automatically determined by an exposure apparatus control system 70 as a determining means.
The exposure apparatus control system 70 has calculation means, and uses the output after the calibration of the first measurement means in a state where the reference mark is positioned by the substrate stage and the reference mark in the state as the target mark. It calculates based on the output after the calibration of the second measuring means.
Further, a relative change amount after the calibration between the output of the first measuring unit and the output of the second measuring unit is calculated.
Further, the reference plane is positioned based on the output of one of the first measuring means and the second measuring means, and the other output of the first measuring means and the second measuring means is positioned in the positioned state. Get.
The calculating means has storage means for storing the relationship between the output of the first measuring means and the output of the second measuring means when the calibration is performed, and the one output, the other output, The relative change amount is calculated based on the relationship stored in the storage means.
Here, there is an informing means for informing that the calculated relative change amount exceeds the allowable amount, and the calibration is performed when the calculated relative change amount exceeds the allowable amount. .
The exposure apparatus control system 70 includes a configuration of correction measurement control means 70b that performs correction measurement.
Also in this embodiment, for relative position measurement, either the storage unit 70a for storing the measurement results of the plurality of plane direction position detection units at the plane direction position of the existing exposure process or one of the plane direction position detection units. Is used.
Then, the position of the plane direction position detecting means, which is a constituent unit in the exposure apparatus, is driven in the plane direction based on the measurement result at the position in the plane direction of the existing exposure process stored in the storage means 70a, and the other position in the plane direction Measure with the detection means.

本実施例2では、露光装置内に構成した複数の光軸方向及び平面方向位置検出手段の相対的な位置の変化を計測し、装置の経時的変化の有無を判断し補正計測の実施を自動制御する具体的な方法に関し説明する。
なお、平面方向位置検出手段は、TTR観察光学系20、オフ−アクシス観察光学系100により構成されている。
図5は、平面方向位置検出手段の経時的変化を補正する補正計測シーケンスである露光装置制御系70の御用プログラムのさらに他の一例を示すフローチャートである。
実施例2での補正計測はTTR観察光学系20を用いて、レチクル基準プレート3上の平面方向位置検出用マーク及びステージ基準プレート9上の平面方向位置検出用マークを計測する。
なお、レチクル基準プレート3及びステージ基準プレート9の双方の平面方向位置検出用マークは、以下、位置検出用マークと略称する。
また、本実施例では、補正計測に必要な計測準備として、TTR観察光学系20の対物レンズ23の駆動、TTR観察光学系20へ導光するための照明光学系の駆動は既に完了している。
さらに、レチクル基準プレート3上の位置検出用マークを計測するためのレチクルステージ4の駆動、ステージ基準プレート9上の位置検出用マークを計測するためのウェハステージ10の駆動等は既に完了しているものとする。
In the second embodiment, relative position changes of a plurality of optical axis direction and plane direction position detecting means configured in the exposure apparatus are measured, and whether or not the apparatus has changed over time is determined and correction measurement is automatically performed. A specific method of controlling will be described.
Note that the planar position detection means includes a TTR observation optical system 20 and an off-axis observation optical system 100.
FIG. 5 is a flowchart showing still another example of the control program of the exposure apparatus control system 70, which is a correction measurement sequence for correcting the change with time of the planar direction position detecting means.
In the correction measurement in the second embodiment, the TTR observation optical system 20 is used to measure the plane direction position detection mark on the reticle reference plate 3 and the plane direction position detection mark on the stage reference plate 9.
The planar position detection marks on both the reticle reference plate 3 and the stage reference plate 9 are hereinafter abbreviated as position detection marks.
In this embodiment, as the measurement preparation necessary for the correction measurement, the driving of the objective lens 23 of the TTR observation optical system 20 and the driving of the illumination optical system for guiding the light to the TTR observation optical system 20 are already completed. .
Further, driving of the reticle stage 4 for measuring the position detection mark on the reticle reference plate 3, driving of the wafer stage 10 for measuring the position detection mark on the stage reference plate 9, and the like have already been completed. Shall.

まず、ステップS300では、TTR観察光学系20のリレーレンズをレチクル基準プレート3上の位置検出用マークに対する最適な焦点位置へ駆動する。その最適な焦点位置計測の詳細な説明は前述しているため省略する。
ステップS305では、ウェハステージ10のZステージを最適な焦点位置へ駆動する。その最適な焦点位置計測の詳細な説明は前述しているため省略する。ステップS300とステップS305は並列処理される。
なお、ステップS300及びステップS305は、平面方向位置計測を高精度に計測するために直前に計測マークの最適な焦点位置を求めるために実施するが、光軸方向位置が経時的変化していない場合は省略しても良い。
ステップS310では、構成ユニットとして、レチクル2、ウェハ8、レチクル基準プレート3、ステージ基準プレート9、TTR観察光学系20、オフ−アクシス観察光学系100等の平面方向位置の計測を実施する。
First, in step S300, the relay lens of the TTR observation optical system 20 is driven to the optimum focal position for the position detection mark on the reticle reference plate 3. Since the detailed explanation of the optimum focus position measurement has been described above, it will be omitted.
In step S305, the Z stage of the wafer stage 10 is driven to the optimum focal position. Since the detailed explanation of the optimum focus position measurement has been described above, it will be omitted. Steps S300 and S305 are processed in parallel.
Note that steps S300 and S305 are performed to obtain the optimum focal position of the measurement mark immediately before in order to measure the planar position measurement with high accuracy, but the optical axis direction position has not changed over time. May be omitted.
In step S310, the measurement of the planar direction positions of the reticle 2, the wafer 8, the reticle reference plate 3, the stage reference plate 9, the TTR observation optical system 20, the off-axis observation optical system 100, etc. is performed as a constituent unit.

ステップS315では、各構成ユニットの平面方向位置を算出する。算出は、TTR観察光学系20が2次元CCDで構成されている場合はCCDの中心に対する次の算出を行う。
即ちレチクル2側の位置検出用マークの位置ずれ量とウェハ8側の位置検出用マークの位置ずれ量、又は、レチクル2側の位置検出用マークとウェハ8側の位置検出用マークの相対位置ずれ量を算出する。
ウェハ8に描画されたパターンの平面方向位置検出は、オフ−アクシス観察光学系100により実施される。
オフ−アクシス観察光学系100に対するウェハ8上の計測マークの位置ずれ量を算出する。
ステップS320では、各構成ユニットの平面方向状態を記憶する。ここでは複数の平面方向位置検出手段であるTTR観察光学系20、オフ−アクシス観察光学系100の計測値を記憶する。
例えば、出力結果を基にレチクルステージ4の平面方向位置を制御するレーザー干渉計101aおよびエンコーダの読み値、対物レンズ23の平面方向位置を制御するレーザー干渉計101bおよびエンコーダの読み値を記憶する。
さらに、オフ−アクシス観察光学系100の平面方向位置を計測するレーザー干渉計101cの読み値を記憶する。
また、TTR観察光学系20の対物レンズ23の駆動を行うモータのパルス数、TTR観察光学系20の平面位置計測値である位置ずれ量を記憶する。
また、出力結果を元にウェハステージ10の平面方向位置を制御するレーザー干渉計102,103やエンコーダの読み値、出力結果を元に投影光学系5の各レンズの位置を制御するレーザー干渉計やエンコーダの読み値を記憶する。
他にも装置内環境要因として気圧、温度、湿度も焦点位置が変化する要因となるため、ウェハステージ10及びウェハステージ空間、投影光学系5及びTTR観察光学系20内のエア又は液体の流量や温度、湿度、気圧値をも記憶する。
In step S315, the planar direction position of each component unit is calculated. When the TTR observation optical system 20 is configured with a two-dimensional CCD, the following calculation is performed with respect to the center of the CCD.
That is, the positional deviation amount of the position detection mark on the reticle 2 side and the positional deviation amount of the position detection mark on the wafer 8 side, or the relative positional deviation between the position detection mark on the reticle 2 side and the position detection mark on the wafer 8 side. Calculate the amount.
Detection of the position of the pattern drawn on the wafer 8 in the plane direction is performed by the off-axis observation optical system 100.
The positional deviation amount of the measurement mark on the wafer 8 with respect to the off-axis observation optical system 100 is calculated.
In step S320, the planar direction state of each component unit is stored. Here, the measurement values of the TTR observation optical system 20 and the off-axis observation optical system 100 which are a plurality of planar direction position detection means are stored.
For example, the reading values of the laser interferometer 101a and the encoder that control the planar position of the reticle stage 4 based on the output result and the reading values of the laser interferometer 101b and the encoder that control the planar position of the objective lens 23 are stored.
Furthermore, the reading value of the laser interferometer 101c that measures the planar position of the off-axis observation optical system 100 is stored.
Further, the number of pulses of the motor that drives the objective lens 23 of the TTR observation optical system 20 and the amount of positional deviation that is a planar position measurement value of the TTR observation optical system 20 are stored.
In addition, the laser interferometers 102 and 103 that control the planar direction position of the wafer stage 10 based on the output result and the reading values of the encoder and the laser interferometer that controls the position of each lens of the projection optical system 5 based on the output result Store the encoder reading.
In addition, since atmospheric pressure, temperature, and humidity are factors that change the focal position as environmental factors in the apparatus, the flow rate of air or liquid in the wafer stage 10 and the wafer stage space, the projection optical system 5 and the TTR observation optical system 20 Also stores temperature, humidity, and barometric pressure values.

図6は、平面方向位置検出手段であるTTR観察光学系20、オフ−アクシス観察光学系100の相対的な位置の変化を計測する計測シーケンスである露光装置制御系70の御用プログラムのさらに他の一例を示すフローチャートである。
ここでは、レチクル2側の位置検出用マークに対するウェハ8側の位置検出用マークの平面方向位置の経時的変化の有無の計測を例に挙げ説明する。
まず、ステップS350では、各構成ユニットを記憶している平面方向位置へ駆動する。記憶している平面方向位置とは、前述の図5中のステップS320で記憶した平面方向位置を指す。
平面方向位置への駆動は、レチクルステージ4の平面方向位置として、記憶しているレーザー干渉計101a又はエンコーダの値となる位置にレチクルステージ4のX,Y,θを駆動調整する。
さらに、TTR観察光学系20の対物レンズ23の平面方向位置として、記憶しているレーザー干渉計101b又はエンコーダの値となる位置に対物レンズ23を駆動調整する。
さらに、投影光学系5の平面方向位置として、記憶しているレーザー干渉計又はエンコーダの値となる位置に投影光学系5内のレンズを駆動調整する。
さらに、ウェハステージ10の平面方向位置として、記憶しているレーザー干渉計102、103又はエンコーダの値となる位置にウェハステージ10のX,Y,θを駆動調整する。
FIG. 6 shows still another program for the exposure apparatus control system 70 which is a measurement sequence for measuring a relative position change of the TTR observation optical system 20 and the off-axis observation optical system 100 which are planar position detection means. It is a flowchart which shows an example.
Here, the measurement of whether or not the position in the plane direction of the position detection mark on the wafer 8 side with respect to the position detection mark on the reticle 2 side changes with time will be described as an example.
First, in step S350, each component unit is driven to a stored planar position. The stored plane direction position refers to the plane direction position stored in step S320 in FIG.
In the driving to the plane direction position, X, Y, and θ of the reticle stage 4 are driven and adjusted to the position that becomes the value of the stored laser interferometer 101a or encoder as the plane direction position of the reticle stage 4.
Further, the objective lens 23 is driven and adjusted to a position that becomes the value of the stored laser interferometer 101b or encoder as the position in the plane direction of the objective lens 23 of the TTR observation optical system 20.
Further, the lens in the projection optical system 5 is driven and adjusted to a position that becomes the value of the stored laser interferometer or encoder as the position in the plane direction of the projection optical system 5.
Further, the X, Y, and θ of the wafer stage 10 is driven and adjusted to the position that becomes the value of the stored laser interferometers 102 and 103 or the encoder as the planar direction position of the wafer stage 10.

ステップS355では、平面方向位置検出手段を使った計測を実施する。即ち平面方向位置検出手段を構成するTTR観察光学系20、オフ−アクシス観察光学系100による計測を実施する。
オフ−アクシス観察光学系100による計測は、ウェハステージ10側の位置検出用マークのオフ−アクシス観察光学系100の位置基準に対する位置ずれ量を計測する。
TTR観察光学系20による計測は、レチクル2側位置検出用マークのTTR観察光学系20の位置基準に対する位置ずれ量及びウェハステージ10側位置検出用マークのTTR観察光学系20の位置基準に対する位置ずれ量を計測する。
TTR観察光学系20による計測は、又は、レチクル2側位置計測用マークとウェハ8側位置検出用マークとの相対位置ずれ量を計測する。
In step S355, measurement using the planar position detection means is performed. That is, measurement is performed by the TTR observation optical system 20 and the off-axis observation optical system 100 constituting the planar direction position detection means.
The measurement by the off-axis observation optical system 100 measures the amount of positional deviation of the position detection mark on the wafer stage 10 side with respect to the position reference of the off-axis observation optical system 100.
The measurement by the TTR observation optical system 20 is performed by measuring the amount of positional deviation of the reticle 2 side position detection mark with respect to the position reference of the TTR observation optical system 20 and the position deviation of the wafer stage 10 side position detection mark with respect to the position reference of the TTR observation optical system 20. Measure the amount.
The measurement by the TTR observation optical system 20 or the relative positional deviation amount between the reticle 2 side position measurement mark and the wafer 8 side position detection mark is measured.

ステップS360では、複数の平面方向位置検出手段の計測結果を相対比較する。
例えば、ウェハステージ空間での経時的変化の有無を判断するためには、ウェハステージ10の平面方向位置とオフ−アクシス観察光学系100の関係を見れば良い。
即ちステップS350でウェハステージ10の平面方向位置は、記憶している平面方向位置にレーザー干渉計103又はエンコーダの値を元に駆動が完了している。
ウェハステージ10が経時的変化していなければオフ−アクシス観察光学系100の位置基準に対してウェハ8側の位置検出用マークの位置は既存計測した位置と同じ位置に駆動されている。
一方、ステップS355でオフ−アクシス観察光学系100によりウェハ8側の位置検出用マークのオフ−アクシス観察光学系100の位置基準に対する位置ずれが計測されている。
オフ−アクシス観察光学系100が経時的変化していなければ計測値は記憶しているオフ−アクシス観察光学系100による計測値と同じ値となる。
In step S360, the measurement results of the plurality of planar direction position detecting means are relatively compared.
For example, in order to determine whether or not there is a change with time in the wafer stage space, the relationship between the planar position of the wafer stage 10 and the off-axis observation optical system 100 may be viewed.
That is, in step S350, the planar position of the wafer stage 10 has been driven based on the value of the laser interferometer 103 or the encoder in the stored planar direction position.
If the wafer stage 10 has not changed over time, the position of the position detection mark on the wafer 8 side is driven to the same position as the existing measurement position with respect to the position reference of the off-axis observation optical system 100.
On the other hand, in step S355, the off-axis observation optical system 100 measures the positional deviation of the position detection mark on the wafer 8 side with respect to the position reference of the off-axis observation optical system 100.
If the off-axis observation optical system 100 has not changed over time, the measured value is the same as the stored value measured by the off-axis observation optical system 100.

ステップS365では、ステップS360による複数の平面方向位置検出手段の計測結果の相対比較の結果、各値に相対変化があるか否かを確認する。
確認の結果、同じ値である場合は、「経時的変化無し」と判断し、ステップS375へ進む。
しかし、オフ−アクシス観察光学系100の計測値が記憶している値と異なっている場合は、ウェハステージ10又はオフ−アクシス観察光学系100のどちらかが経時的変化していると判断し、ステップS370へ進む。
同様に、レチクルステージ空間又は投影光学系空間での経時的変化の有無を判断するためには、レチクルステージ10の平面方向位置及び投影光学系5内の各レンズ位置とTTR観察光学系20の関係を見ればよい。
ステップS350でレチクルステージ4の平面方向位置は記憶している平面方向位置にレーザー干渉計101a又はエンコーダの値を元に駆動が完了している。
In step S365, it is confirmed whether or not there is a relative change in each value as a result of the relative comparison of the measurement results of the plurality of planar direction position detection units in step S360.
If the values are the same as a result of the confirmation, it is determined that there is “no change with time”, and the process proceeds to step S375.
However, if the measured value of the off-axis observation optical system 100 is different from the stored value, it is determined that either the wafer stage 10 or the off-axis observation optical system 100 has changed over time, Proceed to step S370.
Similarly, in order to determine whether or not there is a change over time in the reticle stage space or the projection optical system space, the relationship between the TTR observation optical system 20 and the position in the plane direction of the reticle stage 10 and each lens position in the projection optical system 5. Just look at it.
In step S350, the driving of the reticle stage 4 is completed based on the value of the laser interferometer 101a or the encoder in the stored plane direction position.

同様に投影光学系5内の各レンズ位置は記憶している位置にレーザー干渉計又はエンコーダの値を元に駆動が完了している。
レチクルステージ4及び投影光学系5が経時的変化していなければTTR観察光学系20の位置基準又はレチクル2側位置検出用マークに対してウェハ8側位置検出用マークの位置は既存計測した位置と同じ位置に駆動されている。
ここで、ウェハ8側位置検出用マークとの相対位置ずれを計測する場合は、前述したウェハステージ10とオフ−アクシス観察光学系100の関係によりウェハステージ空間は経時的変化していないことが前提となる。
ステップS355でTTR観察光学系20によりレチクル2側位置検出用マークのTTR観察光学系20の位置基準に対する位置ずれ又はレチクル2側位置検出用マークに対するウェハ8側位置検出用マークの位置ずれが計測されている。
TTR観察光学系20が経時的変化していなければ計測値は記憶しているTTR観察光学系20の計測値、又は、ウェハ8側位置検出用マークとレチクル2側位置検出用マークの相対位置ずれ量とは同じ値となる。
Similarly, driving of each lens position in the projection optical system 5 is completed at the stored position based on the value of the laser interferometer or encoder.
If the reticle stage 4 and the projection optical system 5 have not changed over time, the position of the wafer 8 side position detection mark relative to the position reference of the TTR observation optical system 20 or the reticle 2 side position detection mark is the same as the existing measured position. Driven to the same position.
Here, when measuring the relative positional deviation with respect to the wafer 8 side position detection mark, it is assumed that the wafer stage space has not changed over time due to the relationship between the wafer stage 10 and the off-axis observation optical system 100 described above. It becomes.
In step S355, the TTR observation optical system 20 measures the positional deviation of the reticle 2 side position detection mark with respect to the position reference of the TTR observation optical system 20 or the positional deviation of the wafer 8 side position detection mark with respect to the reticle 2 side position detection mark. ing.
If the TTR observation optical system 20 has not changed over time, the measured value is stored in the TTR observation optical system 20 or the relative displacement between the wafer 8 side position detection mark and the reticle 2 side position detection mark. The amount is the same value.

したがって、ステップS365で同じ値となっているかを確認し、同じ値である場合は、「経時的変化無し」と判断し、ステップS375へ進む。
しかし、TTR観察光学系20の計測値又はウェハステージ10側位置検出用マークとレチクル2側位置検出用マークの相対位置ずれ量が記憶している値と異なる場合は、経時的変化していると判断しステップS370へ進む。
即ち、構成ユニットであるレチクルステージ4、投影光学系5、及びTTR観察光学系20のいずれかが経時的変化していると判断しステップS370へ進む。
一方、レーザー干渉計101a〜101c、102、103や、TTR観察光学系20及びオフ−アクシス観察光学系100等の平面方向位置検出手段は温度や湿度、気圧等環境要因に対して敏感度を持っている。
このため、記憶している平面方向位置取得時の温度や湿度、気圧と現在の値が異なっている場合は、敏感度を考慮し補正を行う。
Therefore, it is confirmed in step S365 that the values are the same. If the values are the same, it is determined that there is no change with time, and the process proceeds to step S375.
However, if the measured value of the TTR observation optical system 20 or the relative positional deviation amount between the wafer stage 10 side position detection mark and the reticle 2 side position detection mark is different from the stored value, it changes over time. Determination is made and the process proceeds to step S370.
That is, it is determined that any one of the reticle stage 4, the projection optical system 5, and the TTR observation optical system 20 that is a constituent unit has changed with time, and the process proceeds to step S370.
On the other hand, the planar position detecting means such as the laser interferometers 101a to 101c, 102, 103, the TTR observation optical system 20 and the off-axis observation optical system 100 have sensitivity to environmental factors such as temperature, humidity, and atmospheric pressure. ing.
For this reason, when the stored temperature, humidity, and pressure at the time of acquiring the planar position are different from the current value, correction is performed in consideration of sensitivity.

即ち上記の様に、記憶している平面方向位置情報を元にレチクルステージ4等の焦点位置をレーザー干渉計101a又はエンコーダといった平面方向位置検出手段により記憶している平面方向位置へ駆動する(ステップS350)。
そして、その駆動した状態で、オフ−アクシス観察光学系100やTTR観察光学系20といった駆動制御に使用した平面方向位置検出手段とは異なる平面方向位置検出手段で平面方向位置を計測する(ステップS355)。
その計測結果と、記憶している平面方向位置情報との相対比較をすることにより(ステップS360)、装置内の経時的変化の有無を判断している(ステップS365)。
以上の後、ステップS370では、「経時的変化有り」と確定し、例えば「経時的変化有り」をディスプレイ等に表示する。
一方、ステップS375では、「経時的変化無し」と確定し、例えば「経時的変化無し」をディスプレイ等に表示する。
That is, as described above, the focal position of the reticle stage 4 or the like is driven to the stored planar direction position by the planar position detecting means such as the laser interferometer 101a or the encoder based on the stored planar direction position information (step S350).
Then, in the driven state, the planar position is measured by a planar position detector different from the planar position detector used for driving control, such as the off-axis observation optical system 100 and the TTR observation optical system 20 (step S355). ).
By comparing the measurement result with the stored planar direction position information (step S360), it is determined whether or not there is a change with time in the apparatus (step S365).
After the above, in step S370, it is determined that “there is a change with time” and, for example, “there is a change with time” is displayed on the display or the like.
On the other hand, in step S375, “no change with time” is confirmed, and for example, “no change with time” is displayed on the display or the like.

実施例2では、レーザー干渉計101a等の値に従いステージ4、10の平面方向位置を駆動調整し、TTR観察光学系20の計測を実施し、記憶している計測値との相対値を比較することを例に挙げた。
しかし、本発明の相対値比較はこれに限定されるものではなく、例えば、オフ−アクシス観察光学系100の値に従いステージ4、10の平面方向位置を駆動調整し、レーザー干渉計101a等の計測を実施しても良い。
即ち、装置の経時的変化の有無を判別すべく、まず、いずれかの平面方向位置計測手段に従い計測対象物であるウェハ8側やレチクル2側の位置検出用マークを記憶している平面方向位置に駆動調整しておく。
そして、他の平面方向位置計測手段であるTTR観察光学系20、オフ−アクシス観察光学系100により計測を実施し、記憶している値との計測値の差の有無が計測可能であれば良い。
なお、構成ユニットの平面方向の経時的変化の有無の判定を含む露光処理シーケンスフローは前述した図4に示すフローチャートを適用することが可能であるが、その点の詳細は前述しているため省略する。
以上実施例2では、露光装置内の平面方向位置計測手段の経時的変化の有無を露光処理を実施していない時に判定し、経時的変化がある場合は、平面方向位置計測手段の補正計測を実施するため、装置を効率よく高精度に稼動できる。
このため、実施例2の露光装置も、メンテナンス作業に費やす時間と露光処理中に必要な補正計測時間を低減することができる。
In the second embodiment, the planar position of the stages 4 and 10 is driven and adjusted according to the values of the laser interferometer 101a and the like, the measurement of the TTR observation optical system 20 is performed, and the relative value with the stored measurement value is compared. I took this as an example.
However, the relative value comparison of the present invention is not limited to this. For example, the position in the plane direction of the stages 4 and 10 is driven and adjusted according to the value of the off-axis observation optical system 100, and the measurement by the laser interferometer 101a or the like is performed. May be implemented.
That is, in order to determine whether or not the apparatus has changed over time, first, the position in the plane direction in which the position detection marks on the wafer 8 side and the reticle 2 side, which are measurement objects, are stored in accordance with any plane direction position measuring means. Adjust the drive.
Then, it is sufficient if measurement is performed by the TTR observation optical system 20 and the off-axis observation optical system 100 which are other planar direction position measurement means, and whether or not there is a difference between the measured values and the stored values can be measured. .
Note that the above-described flowchart shown in FIG. 4 can be applied to the exposure processing sequence flow including the determination of whether there is a change in the planar direction of the constituent units over time, but the details of this point are omitted because they are described above. To do.
As described above, in the second embodiment, the presence or absence of a change with time of the planar position measuring unit in the exposure apparatus is determined when the exposure process is not being performed. As a result, the apparatus can be operated efficiently and with high accuracy.
For this reason, the exposure apparatus of Embodiment 2 can also reduce the time spent for maintenance work and the correction measurement time required during the exposure process.

(デバイス製造方法の実施例)
次に、図7及び図8を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図7は、ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等のデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
露光装置を用いてウェハを露光する工程と、前記ウェハを現像する工程とを備え、具体的には、以下の工程から成る。
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(マスク製作)では設計した回路パターンに基づいてマスク(レチクル)を製作する。
ステップS3(ウェハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
ステップS4(ウェハプロセス)は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップS5(組み立て)は、後工程と呼ばれ、ステップS4によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程である。
この工程には、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、それが出荷(ステップS7)される。
(Example of device manufacturing method)
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the manufacture of semiconductor chips such as IC and LSI, and devices such as LCD and CCD. Here, a semiconductor chip manufacturing method will be described as an example.
The method comprises the steps of exposing a wafer using an exposure apparatus and developing the wafer, and specifically comprises the following steps.
In step S1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed.
In step S2 (mask production), a mask (reticle) is produced based on the designed circuit pattern.
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 by using the mask and the wafer by the above exposure apparatus using the lithography technique.
Step S5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer manufactured in step S4.
This process includes assembly processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation).
In step S6 (inspection), inspections such as an operation check test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step S5 are performed.
Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step S7).

図8は、ステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップS11(酸化)では、ウェハの表面を酸化させる。
ステップS12(CVD)では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップS13(電極形成)では、ウェハに電極を形成する。
ステップS14(イオン打ち込み)では、ウェハにイオンを打ち込む。
ステップS15(レジスト処理)では、ウェハに感光剤を塗布する。
ステップS16(露光)では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。
ステップS17(現像)では、露光したウェハを現像する。
ステップS18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。
ステップS19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
本実施例のデバイス製造方法は、上記の露光装置を用いるため、デバイス製造の効率を向上させることができる。
FIG. 8 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4.
In step S11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized.
In step S12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer.
In step S13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer.
In step S14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer.
In step S15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer.
In step S16 (exposure), the circuit pattern of the mask is exposed onto the wafer by the exposure apparatus.
In step S17 (development), the exposed wafer is developed.
In step S18 (etching), portions other than the developed resist image are removed.
In step S19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed.
By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
Since the device manufacturing method of the present embodiment uses the above exposure apparatus, the efficiency of device manufacturing can be improved.

本発明の実施例1の露光装置の概略構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the exposure apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の光軸方向及び光軸との直交方向傾きの経時的変化の補正計測シーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction | amendment measurement sequence of the time-dependent change of the optical axis direction of Example 1 of this invention, and an orthogonal direction inclination with an optical axis. 本発明の実施例1の露光装置における光軸方向位置検出系の相対的な位置の変化を計測する計測シーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement sequence which measures the relative position change of the optical axis direction position detection system in the exposure apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の露光装置における経時的変化の有無の判定を含む露光シーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the exposure sequence including determination of the presence or absence of a time-dependent change in the exposure apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の露光装置における平面方向装置の経時的変化を補正する補正計測シーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the correction | amendment measurement sequence which correct | amends the time-dependent change of the plane direction apparatus in the exposure apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の露光装置における平面方向位置検出系の相対的な位置の変化を計測する計測シーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement sequence which measures the change of the relative position of the planar direction position detection system in the exposure apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の露光装置を使用したデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the device manufacturing method using the exposure apparatus of this invention. 図7に示すフローチャートのステップ4のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。It is a detailed flowchart of the wafer process of step 4 of the flowchart shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 露光光源 2 レチクル
3 レチクル基準プレート
4 レチクルステージ
5 投影光学系 6 投光光学系
7 検出光学系 8 ウェハ
9 ステージ基準プレート
10 ウェハステージ
20 TTR観察光学系
21 ファイバ 22 ハーフミラー
23 対物レンズ 24 ミラー
25 撮像素子 30 光源制御系
40 レチクルステージ制御系
50 投影光学系制御系
60 ウェハステージ制御系
70 露光装置制御系
70a 記憶手段 70b 補正計測制御手段
100 オフ−アクシス観察光学系
101a,101b,101c レーザー干渉計
102,103 レーザー干渉計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure light source 2 Reticle 3 Reticle reference plate 4 Reticle stage 5 Projection optical system 6 Light projection optical system 7 Detection optical system 8 Wafer 9 Stage reference plate 10 Wafer stage 20 TTR observation optical system 21 Fiber 22 Half mirror 23 Objective lens 24 Mirror 25 Image sensor 30 Light source control system 40 Reticle stage control system 50 Projection optical system control system 60 Wafer stage control system 70 Exposure apparatus control system 70a Storage means 70b Correction measurement control means 100 Off-axis observation optical system 101a, 101b, 101c Laser interferometer 102,103 Laser interferometer

Claims (7)

基板を保持して移動する基板ステージと、
原版からの光を前記基板ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の光軸の方向における前記投影光学系の像面の位置を計測するため、前記投影光学系と前記基板ステージに配された基準面とを介した光を計測する第1の計測手段と、
前記基板ステージに配された対象面の該光軸の方向における位置を計測する第2の計測手段と、
を有し、
前記第1の計測手段を用いて計測された該像面の位置と前記第2の計測手段により計測された該対象面としての該基準面の位置とに基づいて前記第2の計測手段の較正を行い、該較正のなされた前記第2の計測手段により前記基板ステージに配された該対象面としての基板の表面の位置を計測し、該計測された該表面の位置に基づいて前記基板ステージを位置決めし、該位置決めされた前記基板ステージに保持された基板を、該原版を介して露光する露光装置であって、
前記基板ステージにより該基準面が位置決めされた状態における前記第1の計測手段の該較正後の出力と、該状態における該基準面を該対象面とする前記第2の計測手段の該較正後の出力とに基づき、前記第1の計測手段の出力と前記第2の計測手段の出力との間の該較正後の相対的変化量を算出する算出手段、
を有することを特徴とする露光装置。
A substrate stage that holds and moves the substrate;
A projection optical system that projects light from an original onto a substrate held by the substrate stage;
First measurement for measuring light through the projection optical system and a reference plane arranged on the substrate stage in order to measure the position of the image plane of the projection optical system in the direction of the optical axis of the projection optical system Means,
A second measuring means for measuring a position of the target surface arranged on the substrate stage in the direction of the optical axis;
Have
Calibration of the second measuring unit based on the position of the image plane measured using the first measuring unit and the position of the reference plane as the target plane measured by the second measuring unit And measuring the position of the surface of the substrate as the target surface arranged on the substrate stage by the calibrated second measuring means, and based on the measured position of the surface, the substrate stage An exposure apparatus that exposes the substrate held on the positioned substrate stage through the original plate,
The post-calibration output of the first measurement means in a state where the reference plane is positioned by the substrate stage, and the post-calibration of the second measurement means using the reference plane in the state as the target plane Calculating means for calculating a relative change amount after the calibration between the output of the first measuring means and the output of the second measuring means based on the output;
An exposure apparatus comprising:
前記第1の計測手段および前記第2の計測手段のうち一方の出力に基づいて該基準面を位置決めし、該位置決めされた状態で前記第1の計測手段および前記第2の計測手段のうち他方の出力を得、
前記算出手段は、
該較正を行ったときの前記第1の計測手段の出力と前記第2の計測手段の出力との関係を記憶する記憶手段を有し、かつ
該一方の出力と、該他方の出力と、前記記憶手段に記憶された関係とに基づいて該相対的変化量を算出する、
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
The reference plane is positioned based on the output of one of the first measuring means and the second measuring means, and the other of the first measuring means and the second measuring means is positioned in the positioned state. Output
The calculating means includes
Storage means for storing the relationship between the output of the first measurement means and the output of the second measurement means when the calibration is performed, and the one output, the other output, Calculating the relative change amount based on the relationship stored in the storage means;
The exposure apparatus according to claim 1, wherein:
基板を保持して移動する基板ステージと、
原版からの光を前記基板ステージに保持された基板に投影する投影光学系と、
前記投影光学系を介し、前記基板ステージに配された基準マークの位置を計測する第1の計測手段と、
前記投影光学系を介さずに、前記基板ステージに配された対象マークの位置を計測する第2の計測手段と、
を有し、
前記第1の計測手段を用いて計測された該基準マークの位置と前記第2の計測手段を用いて計測された該対象マークとしての該基準マークの位置とに基づいて前記第2の計測手段の較正を行い、該較正のなされた前記第2の計測手段により前記基板ステージに保持された基板に配された該対象マークとしてのアライメントマークの位置を計測し、該計測されたアライメントマークの位置に基づいて前記基板ステージを位置決めし、該位置決めされた前記基板ステージに保持された基板を、該原版を介して露光する露光装置であって、
前記基板ステージにより該基準マークが位置決めされた状態における前記第1の計測手段の該較正後の出力と、該状態における該基準マークを該対象マークとする前記第2の計測手段の該較正後の出力とに基づき、前記第1の計測手段の出力と前記第2の計測手段の出力との間の該較正後の相対的変化量を算出する算出手段、
を有することを特徴とする露光装置。
A substrate stage that holds and moves the substrate;
A projection optical system that projects light from an original onto a substrate held by the substrate stage;
First measurement means for measuring a position of a reference mark disposed on the substrate stage via the projection optical system;
A second measuring means for measuring the position of the target mark placed on the substrate stage without passing through the projection optical system;
Have
The second measuring means based on the position of the reference mark measured using the first measuring means and the position of the reference mark as the target mark measured using the second measuring means. The position of the alignment mark as the target mark placed on the substrate held on the substrate stage is measured by the second measuring means subjected to the calibration, and the position of the measured alignment mark An exposure apparatus that positions the substrate stage based on the substrate stage and exposes the substrate held by the positioned substrate stage through the original plate,
The post-calibration output of the first measurement means in a state where the reference mark is positioned by the substrate stage, and the post-calibration of the second measurement means using the reference mark in the state as the target mark Calculating means for calculating a relative change amount after the calibration between the output of the first measuring means and the output of the second measuring means based on the output;
An exposure apparatus comprising:
前記第1の計測手段および前記第2の計測手段のうち一方の出力に基づいて該基準面を位置決めし、該位置決めされた状態で前記第1の計測手段および前記第2の計測手段のうち他方の出力を得、
前記算出手段は、
該較正を行ったときの前記第1の計測手段の出力と前記第2の計測手段の出力との関係を記憶する記憶手段を有し、かつ
該一方の出力と、該他方の出力と、前記記憶手段に記憶された関係とに基づいて該相対的変化量を算出する、
ことを特徴とする請求項3に記載の露光装置。
The reference plane is positioned based on the output of one of the first measuring means and the second measuring means, and the other of the first measuring means and the second measuring means is positioned in the positioned state. Output
The calculating means includes
Storage means for storing the relationship between the output of the first measurement means and the output of the second measurement means when the calibration is performed, and the one output, the other output, Calculating the relative change amount based on the relationship stored in the storage means;
The exposure apparatus according to claim 3, wherein:
該算出された相対的変化量が許容量を超えたことに対応する報知を行う報知手段、
を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の露光装置。
Notification means for performing notification corresponding to the calculated relative change amount exceeding an allowable amount;
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus comprises:
該算出された相対的変化量が許容量を超えた場合に該較正を行う、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の露光装置。
Performing the calibration when the calculated relative change exceeds an allowable amount;
5. An exposure apparatus according to claim 1, wherein
請求項1乃至6のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
該露光された基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
A step of exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 1;
Developing the exposed substrate;
A device manufacturing method comprising:
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