JP2002151377A - Projection aligner, projection aligning method, device- manufacturing method, and maintenance method for semiconductor manufacturing factory, and the projection aligner - Google Patents

Projection aligner, projection aligning method, device- manufacturing method, and maintenance method for semiconductor manufacturing factory, and the projection aligner

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JP2002151377A
JP2002151377A JP2000339880A JP2000339880A JP2002151377A JP 2002151377 A JP2002151377 A JP 2002151377A JP 2000339880 A JP2000339880 A JP 2000339880A JP 2000339880 A JP2000339880 A JP 2000339880A JP 2002151377 A JP2002151377 A JP 2002151377A
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate downtime of a device, caused by the processes of printing to and developing a pilot wafer by minimizing the number of the processes. SOLUTION: A device for projecting and aligning a pattern on the first substrate to the second substrate via a projecting optical system is provided with a detecting optical system for detecting the position of the second substrate via the first substrate and the projecting optical system, a detecting optical system for detecting the position in the direction of the optical axis of the projecting optical system of the first substrate, and means for controlling the focusing position, when the pattern on the first substrate is projected to the second substrate, based on the detection result of both the substrates.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子製造の分
野において、半導体ウエハ表面にレチクル上の回路パタ
ーンを繰り返し縮小投影露光するステッパ、スキャナと
呼ばれる投影露光装置、並びに該投影露光装置を用いた
投影露光方法、デバイス製造方法、半導体製造工場およ
び投影露光装置の保守方法に関するもので、特に自動焦
点調整機能を有する投影露光装置とその方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of semiconductor device manufacturing, and more particularly to a stepper, a scanner and a projection exposure apparatus for projecting a circuit pattern on a reticle onto a semiconductor wafer surface by repeatedly reducing and projecting the same. The present invention relates to an exposure method, a device manufacturing method, a semiconductor manufacturing factory, and a maintenance method of a projection exposure apparatus, and particularly to a projection exposure apparatus having an automatic focus adjustment function and a method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子、LSI素子、超LS
I素子等のパターンの微細化、高集積化の要求により、
投影露光装置には高い解像力を有する結像光学系が必要
とされるようになっている。それに伴って結像光学系の
高NA化が進んで、結像光学系の焦点深度はより浅くな
ってきているため、投影露光装置ではウエハ面を結像光
学系の焦点面に合致させるための有効な自動焦点合わせ
方法が重要なテーマとなっている。
2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor devices, LSI devices, super LS
Due to the demand for finer patterns and higher integration of I-elements,
The projection exposure apparatus requires an imaging optical system having a high resolution. Accompanying this, the NA of the imaging optical system has been increased, and the depth of focus of the imaging optical system has become smaller. Therefore, in a projection exposure apparatus, it is necessary to match the wafer surface with the focal plane of the imaging optical system. An effective autofocusing method is an important theme.

【0003】投影露光装置では、投影光学系周囲の温度
変化、大気圧変化、投影光学系に照射される光線による
温度上昇等により、露光装置のピント位置が変動するた
め、適宜ピント位置を補正する必要がある。この補正の
ためにピント位置を検出する手段としては、投影光学系
を通してそのピント位置を検出する、いわゆる、TTL
オートフォーカス(TTLAF)という方式がある。
In a projection exposure apparatus, the focus position of the exposure apparatus fluctuates due to a change in temperature around the projection optical system, a change in atmospheric pressure, a rise in temperature due to a light beam applied to the projection optical system, and the like. There is a need. As means for detecting the focus position for this correction, a so-called TTL that detects the focus position through a projection optical system is used.
There is a method called auto focus (TTLAF).

【0004】図11は特開平9−260269号公報で
開示されているTTLオートフォーカス機能を有する投
影露光装置の概略図である。図11において、106は
レチクルであり、レチクルステージ107上に保持され
ている。レチクル106上の回路パターンは、縮小投影
レンズ109によって、xyzステージ111上のウエ
ハ112に縮小投影露光される。一方、ウエハ112に
隣接する位置には、ウエハ112の上面と縮小投影光学
系のピント方向に関して、ほぼ一致する位置に基準平面
ミラー113が配置され、図13に示すような縦横パタ
ーンから成る、ステージ基準マーク(フォーカス検知用
マーク)113aが形成されている。
FIG. 11 is a schematic view of a projection exposure apparatus having a TTL autofocus function disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-260269. In FIG. 11, reference numeral 106 denotes a reticle, which is held on a reticle stage 107. The circuit pattern on the reticle 106 is subjected to reduction projection exposure on the wafer 112 on the xyz stage 111 by the reduction projection lens 109. On the other hand, at a position adjacent to the wafer 112, a reference plane mirror 113 is disposed at a position substantially coincident with the upper surface of the wafer 112 with respect to the focus direction of the reduction projection optical system, and a stage having a vertical and horizontal pattern shown in FIG. A reference mark (focus detection mark) 113a is formed.

【0005】また、xyzステージ111は縮小投影レ
ンズ109の光軸方向(z方向)およびこの方向に直交
する面内(x,y)で移動可能であり、光軸まわりに回
転させることもできる。
The xyz stage 111 is movable in the optical axis direction (z direction) of the reduction projection lens 109 and in a plane (x, y) orthogonal to this direction, and can be rotated around the optical axis.

【0006】レチクル106は、同図の要素101〜1
05で示される照明光学系によって、回路パターンの転
写が行われる画面領域内が照明されている。
The reticle 106 includes elements 101 to 1 shown in FIG.
The illumination optical system denoted by 05 illuminates the screen area where the circuit pattern is transferred.

【0007】また要素110、113、114は公知の
オフアクシスのオートフォーカス光学系を形成してい
る。投光光学系110より発せられた非露光光の光束
は、基準平面ミラー113上の点に集光し反射され、検
出光学系114に入射する。
The elements 110, 113 and 114 form a well-known off-axis autofocus optical system. The light flux of the non-exposure light emitted from the light projecting optical system 110 is condensed and reflected at a point on the reference plane mirror 113, and enters the detection optical system 114.

【0008】図示は略したが、検出光学系114内には
位置検出用受光素子があり、位置検出用受光素子と基準
平面ミラー113上の光束の反射点は、共役となるよう
配置されており、基準平面ミラー113の縮小投影レン
ズ109の光軸方向の位置ズレは、検出光学系114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。
Although not shown in the drawing, a light detecting element for position detection is provided in the detection optical system 114, and the light receiving element for position detection and the reflection point of the light beam on the reference plane mirror 113 are arranged to be conjugate. The positional deviation of the reference plane mirror 113 in the optical axis direction of the reduction projection lens 109 is measured as the positional deviation of the incident light beam on the position detecting light receiving element in the detection optical system 114.

【0009】この検出光学系114により計測された基
準平面ミラー113の所定の基準面からの位置ズレは、
オートフォーカス制御系132に伝達される。オートフ
ォーカス制御系132は、xyzステージ111を駆動
するステージ駆動系133にz方向の移動の指令を与え
る。また検出光学系127によりTTLでフォーカス位
置を検知する時、基準平面ミラー113を所定の基準位
置の近傍で縮小投影レンズ109の光軸方向に駆動を行
う。また露光の際のウエハ112の位置制御(図11の
基準平面ミラー113の位置にウエハ112が配置され
る。)もオートフォーカス制御系132により行ってい
る。
The displacement of the reference plane mirror 113 from a predetermined reference plane measured by the detection optical system 114 is as follows:
The signal is transmitted to the auto focus control system 132. The auto-focus control system 132 gives a movement instruction in the z-direction to a stage drive system 133 that drives the xyz stage 111. When the focus position is detected by TTL by the detection optical system 127, the reference plane mirror 113 is driven in the optical axis direction of the reduction projection lens 109 near a predetermined reference position. The position control of the wafer 112 during exposure (the wafer 112 is arranged at the position of the reference plane mirror 113 in FIG. 11) is also performed by the autofocus control system 132.

【0010】次に、縮小投影レンズ109のピント位置
検出光学系について説明する。127はTTLオートフ
ォーカスの検出光学系であり、後で述べる各要素12
3、124、140、141を有している。ファイバ1
40から出射した照明光束はハーフミラー141を通過
し、対物レンズ124とミラー123を介してレチクル
106近傍に集光する。レチクル106上には図12に
示すように、実素子領域外の位置RWに所定の大きさの
透光部(窓抜き部)108が設けられている。
Next, the focus position detecting optical system of the reduction projection lens 109 will be described. Reference numeral 127 denotes a TTL autofocus detection optical system.
3, 124, 140, and 141. Fiber 1
The illumination light beam emitted from 40 passes through the half mirror 141 and is condensed near the reticle 106 via the objective lens 124 and the mirror 123. As shown in FIG. 12, on the reticle 106, a light-transmitting portion (window cutout) 108 having a predetermined size is provided at a position RW outside the actual element region.

【0011】照明光束はこの窓抜き部108を通過した
後に縮小投影レンズ109を介して基準平面ミラー11
3上に集光している。基準平面ミラー113面上には図
13に示すようなフォーカス検知用マーク113aが設
けられている。そして基準平面ミラー113からの反射
光は元の光路を戻り、順に縮小投影レンズ109、窓抜
き部108、ミラー123、対物レンズ124を介し、
ハーフミラー141で反射して位置センサ126に入射
している。
After passing through the window opening 108, the illuminating light beam passes through a reduction projection lens 109 and is used as a reference plane mirror 11
3 is focused. A focus detection mark 113a as shown in FIG. 13 is provided on the surface of the reference plane mirror 113. Then, the reflected light from the reference plane mirror 113 returns to the original optical path, passes through the reduction projection lens 109, the window opening section 108, the mirror 123, and the objective lens 124 in order.
The light is reflected by the half mirror 141 and is incident on the position sensor 126.

【0012】この基準平面ミラー113は、ウエハ11
2と同じウエハステージ111上に配置されていて、ウ
エハ112とは、おおむね一致したフォーカス面上に固
定されている。そしてウエハ面112aとステージ基準
マーク113a面の各々のフォーカス位置、ないしは両
面間のフォーカスオフセット量はオートフォーカス検出
系131によって管理されている。これにより、以降の
手順に従って基準平面ミラー113に対してフォーカシ
ングして、所定のオフセット量を与えるだけで自動的に
実ウエハ上のフォーカシングを行っている。
This reference plane mirror 113
2 is arranged on the same wafer stage 111 and is fixed on a focus surface which is substantially coincident with the wafer 112. The focus position of each of the wafer surface 112a and the stage reference mark 113a or the focus offset amount between both surfaces is managed by the auto focus detection system 131. Thus, focusing on the reference plane mirror 113 is performed in accordance with the following procedure, and focusing on the actual wafer is automatically performed only by giving a predetermined offset amount.

【0013】図13に示すように、基準平面ミラー11
3上のステージ基準マーク113aは、所定の線幅の縦
横パターンより成っている。フォーカス検知用マーク1
13aから発した光束は往路を戻り対物レンズ124ま
で到達する。対物レンズ124を通過した光束はハーフ
ミラー141を今度は反射し、位置センサ126のセン
サ面126a上に結像する。この位置センサ126は、
一次元アレーセンサであっても、CCDに代表される二
次元センサであっても良い。ステージ基準マーク113
aと対応して、一方向パターンだけ(縦線または横線)
のフォーカス検出で良ければ一次元アレーセンサで十分
であるし、二方向パターン(縦線と横線同時)のフォー
カス検出が必要であれば二次元アレーセンサを用いる。
[0013] As shown in FIG.
The stage reference mark 113a on 3 is formed of a vertical and horizontal pattern having a predetermined line width. Focus detection mark 1
The light beam emitted from 13a returns to the forward path and reaches the objective lens 124. The light beam that has passed through the objective lens 124 is reflected by the half mirror 141, and forms an image on the sensor surface 126a of the position sensor 126. This position sensor 126
It may be a one-dimensional array sensor or a two-dimensional sensor represented by a CCD. Stage reference mark 113
Only one-way pattern (vertical or horizontal) corresponding to a
If the focus detection is sufficient, a one-dimensional array sensor is sufficient, and if focus detection of a two-way pattern (simultaneous vertical and horizontal lines) is required, a two-dimensional array sensor is used.

【0014】最適フォーカス面を求めるために基準平面
ミラー面113を縮小投影レンズ109の光軸方向に振
っている。その時位置センサ126上ではこれと対応し
て、ステージ基準マーク113aのフォーカス状態が変
化した情報が得られる。
The reference plane mirror surface 113 is swung in the optical axis direction of the reduction projection lens 109 in order to obtain an optimum focus plane. At this time, on the position sensor 126, information that the focus state of the stage reference mark 113a has changed correspondingly is obtained.

【0015】どの種のフォーカス情報を信号として利用
するかは、例えばフォーカス検知用マークの光強度コン
トラストがベストピント位置では最も高く、デフォーカ
ス位置ではこれが低下する、という方法がある。あるい
はフォーカス検知用マークの光プロファイルの微分値
(傾斜角に対応)を評価量としても良い。これらの信号
処理は画像信号解析回路147で行っている。以上の説
明で明らかなように、図11に示す投影露光装置におい
て、往路は照明光路であり、フォーカスに関する情報は
復路の片道だけの光路で得ている。
As to which kind of focus information is used as a signal, for example, there is a method in which the light intensity contrast of the focus detection mark is highest at the best focus position, and decreases at the defocus position. Alternatively, the differential value (corresponding to the tilt angle) of the light profile of the focus detection mark may be used as the evaluation amount. These signal processings are performed by the image signal analysis circuit 147. As is clear from the above description, in the projection exposure apparatus shown in FIG. 11, the outward path is the illumination optical path, and the information on the focus is obtained through only one optical path on the return path.

【0016】ここに示す従来技術としてのTTLオート
フォーカス方法では、最初にレチクル106上のパター
ンを実際にウエハ112に露光転写することによって、
投影レンズ109の最良結像面に対してウエハ面112
aをフォーカスする第一の工程と、これとだいたい同じ
第一の時刻にTTLのフォーカス検出光学系127によ
ってウエハ面112aないしはこれと等価面の最良結像
位置を検出する第二工程と、ウエハ露光中、あるいは前
記第一の時刻と異なる第二の時刻に、該ウエハ面112
aないしは前記等価面の最適フォーカス位置を該検出光
学系127によって検出する第三の工程とを有し、第三
工程によって求めた該最適フォーカス面の検出結果に基
づいて該レチクル面106aと該ウエハ面112aとを
常に最適なフォーカス状態に補正しうる手段とを利用し
ている。
In the TTL autofocus method as the prior art shown here, the pattern on the reticle 106 is first actually exposed and transferred to the wafer 112,
The wafer surface 112 with respect to the best image formation surface of the projection lens 109
a first step of focusing a, a second step of detecting the best imaging position of the wafer surface 112a or an equivalent surface thereof by the TTL focus detection optical system 127 at approximately the same first time, In the middle or at a second time different from the first time, the wafer surface 112
a or a third step of detecting the optimum focus position of the equivalent surface by the detection optical system 127, and based on the detection result of the optimum focus surface obtained in the third step, the reticle surface 106a and the wafer A means for always correcting the surface 112a to the optimum focus state is used.

【0017】図14は、従来技術におけるTTLオート
フォーカス検出のシーケンスを示すフローチャートであ
る。図14においては、まずレチクルパターン面106
aに検出光学系127のフォーカスを調整する。この目
的はあくまで計測位置が計測レンジに対して大きくずれ
ないためのものである。元々レチクル面106aとウエ
ハ面112aとは事前におおむねフォーカシングされて
いるので、レチクル面106aとセンサ面126aとが
極端にずれていると、結果的にセンサ面126aとウエ
ハ面112aとが大きくずれてしまい、信号のピークを
失ってしまうことになる。そのような場合には、駆動手
段148を用いて対物レンズ124のフォーカシングを
行う。その必要性を判断するのはコントローラ146の
作用の一つであり、画像信号解析装置147の出力を得
て、対物レンズ124の駆動手段148に指令を下して
いる。
FIG. 14 is a flowchart showing a sequence of TTL autofocus detection in the prior art. In FIG. 14, first, reticle pattern surface 106
The focus of the detection optical system 127 is adjusted to a. This purpose is only for the purpose of preventing the measurement position from largely deviating from the measurement range. Originally, the reticle surface 106a and the wafer surface 112a are roughly focused beforehand. Therefore, if the reticle surface 106a and the sensor surface 126a are extremely displaced, the sensor surface 126a and the wafer surface 112a are greatly displaced as a result. As a result, the peak of the signal is lost. In such a case, focusing of the objective lens 124 is performed using the driving unit 148. One of the functions of the controller 146 is to judge the necessity of the operation. The controller 146 obtains the output of the image signal analyzer 147 and issues a command to the driving unit 148 of the objective lens 124.

【0018】次にレチクル106とウエハ112との焼
きによるフォーカス原点合わせを行う。具体的にはウエ
ハ面112aのフォーカスを変えながらレチクルパター
ン(例えば解像力チャートや実素子パターン)をウエハ
112上の複数の位置に焼き付けていく。そしてこのウ
エハ112を一旦現像し、SEM等の手段で焼き付け像
を測定し、最適フォーカス面を決定する。
Next, the focus origin is adjusted by burning the reticle 106 and the wafer 112. Specifically, a reticle pattern (for example, a resolution chart or an actual element pattern) is printed at a plurality of positions on the wafer 112 while changing the focus of the wafer surface 112a. Then, the wafer 112 is once developed, and a printed image is measured by means such as an SEM to determine an optimum focus plane.

【0019】一方、これとだいたい同じ時刻(装置のフ
ォーカス状態が変化しない十分短い時間以内を意味す
る)に、前述の検出光学系127を用い、ステージ基準
マーク113aを送り込んでウエハステージ111のZ
方向(投影レンズの光軸方向)の位置を変えながらフォ
ーカス計測を繰り返す。そして位置センサ126で得ら
れる信号を用いて最適フォーカス面を自動決定する。
On the other hand, at about the same time (meaning that the focus state of the apparatus does not change within a sufficiently short time), the above-described detection optical system 127 is used to send the stage reference mark 113a to the Z-axis of the wafer stage 111.
The focus measurement is repeated while changing the position in the direction (optical axis direction of the projection lens). Then, the optimal focus plane is automatically determined using the signal obtained by the position sensor 126.

【0020】最適フォーカス面が求まったらその情報を
装置にフォーカスオフセットとして入力する。このオフ
セット入力は、実際の最適露光ピントとオートフォーカ
ス検出系131が促える最適ピント面との原点ずれ量を
補正することを意味する。このような原点出しを各プロ
セス毎に最初に行い、プロセスオフセットとしてファイ
ルしておく。
When the optimum focus plane is determined, the information is input to the apparatus as a focus offset. This offset input means that the original point shift amount between the actual optimum exposure focus and the optimum focus surface promoted by the autofocus detection system 131 is corrected. Such origin search is first performed for each process, and is filed as a process offset.

【0021】一旦、実ウエハ(プロセスウエハ)の露光
が始まったら、実ウエハの間に定期的にステージ基準マ
ーク113aを送り込んで、そのフォーカスを変えなが
ら、先と同様に検出光学系127でそのフォーカス計測
を繰り返す。そして最適フォーカス面を自動決定し、初
期に求めたフォーカス原点とのオフセット変化量を算出
する。その値だけウエハステージ111をz方向に駆動
してウエハ面112aを投影レンズ109の最適フォー
カス面にもっていく。露光中は定期的にまたは所定のタ
イミングで、以上のシーケンスを実行する。
Once the exposure of the actual wafer (process wafer) is started, the stage reference mark 113a is periodically sent between the actual wafers, and the focus is changed by the detection optical system 127 similarly to the above while changing the focus. Repeat measurement. Then, the optimum focus plane is automatically determined, and the amount of offset change from the initially determined focus origin is calculated. The wafer stage 111 is driven in the z direction by that value to bring the wafer surface 112a to the optimum focus surface of the projection lens 109. The above sequence is executed periodically or at a predetermined timing during exposure.

【0022】このように投影レンズ109のピント面に
ウエハ112が位置したときのウエハステージ111上
の基準平面ミラー113の位置(投影レンズ109の光
軸方向の位置)を基準平面ミラー113に設けたフォー
カス検知用マーク113aの像を投影レンズ109を介
して検出光学系127の位置センサ126に結像させ、
この時の位置センサ126で得られる信号を投影レンズ
109のピント位置としている。またこの時、オフアク
シスオートフォーカス検出系110、114、132で
得られる信号を基準信号、即ちピントが合った時の信号
としている。
The position of the reference plane mirror 113 on the wafer stage 111 when the wafer 112 is positioned on the focus surface of the projection lens 109 (the position in the optical axis direction of the projection lens 109) is provided on the reference plane mirror 113. The image of the focus detection mark 113a is formed on the position sensor 126 of the detection optical system 127 via the projection lens 109,
The signal obtained by the position sensor 126 at this time is the focus position of the projection lens 109. At this time, the signals obtained by the off-axis auto focus detection systems 110, 114, and 132 are used as reference signals, that is, signals at the time of focusing.

【0023】そして繰り返し露光する時にはウエハ11
2面の光軸方向の位置を検出方法が容易なオフアクシス
オートフォーカス検出系110、114、132を用い
て検出し、該検出結果に基づいてステージ駆動系133
によりウエハステージ111を光軸方向に駆動させてピ
ント合わせを行っている。なお検出光学系127による
ピント位置の検出はあらかじめ定めた時間毎に行ってい
る。
When repeatedly exposing, the wafer 11 is exposed.
The positions of the two surfaces in the optical axis direction are detected using off-axis autofocus detection systems 110, 114, and 132, which are easy to detect, and based on the detection results, a stage drive system 133 is provided.
The wafer stage 111 is driven in the optical axis direction to perform focusing. The detection of the focus position by the detection optical system 127 is performed at predetermined time intervals.

【0024】[0024]

【発明が解決しようとする課題】以上述べてきた従来技
術では、ひとたびレチクルが変わると、レチクルそれぞ
れについて、焼きによるフォーカス原点出し(第一工
程)を行い、それとだいたい同じ時刻にステージ基準マ
ークのTTLフォーカス計測(第二工程)を行い、両者
の相関を取る必要がある。
In the prior art described above, once the reticle is changed, the focus origin is determined for each reticle by burning (first step), and the TTL of the stage reference mark is approximately at the same time. It is necessary to perform focus measurement (second step) and obtain a correlation between the two.

【0025】以下、その理由について述べる。 (1)投影露光装置においては、投影光学系周囲の温度
変化、大気圧変化、投影光学系に照射される光線による
温度上昇、あるいは投影光学系を含む装置の発熱による
温度上昇などにより、投影露光装置のピント位置が変動
する。この装置としての経時変化は、上記第一工程およ
び第二工程で行うTTLフォーカス計測で、等しく発生
するため相関を取る必要はない。
Hereinafter, the reason will be described. (1) In a projection exposure apparatus, projection exposure is performed by a change in temperature around the projection optical system, a change in atmospheric pressure, a rise in temperature due to a light beam applied to the projection optical system, or a rise in temperature due to heat generation in an apparatus including the projection optical system. The focus position of the device fluctuates. The time-dependent change as this device occurs equally in the TTL focus measurement performed in the first step and the second step, so that it is not necessary to take a correlation.

【0026】(2)しかしながら、レチクル面精度はレ
チクル毎に異なるため、特に面精度が悪くなるレチクル
周辺部でレチクルステージヘの吸着を行っている関係か
ら、有効パターニング領域の面精度はさらに悪化してし
まう場合がある。この誤差要因は、上記第一工程におい
ては計測されるが、上記第二工程ではレチクルパターン
面106aの位置によらないため、計測できない。よっ
て、レチクル面精度の影響を考えると、両者の相関をレ
チクル毎に取る必要がある。
(2) However, since the reticle surface accuracy varies from reticle to reticle, the surface accuracy of the effective patterning region is further deteriorated due to the fact that suction is performed on the reticle stage particularly at the periphery of the reticle where the surface accuracy deteriorates. In some cases. This error factor is measured in the first step, but cannot be measured in the second step because it does not depend on the position of the reticle pattern surface 106a. Therefore, in consideration of the influence of the reticle surface accuracy, it is necessary to correlate the two for each reticle.

【0027】(3)さらにレチクルの厚み誤差の問題が
ある。上記第一工程では、レチクル106の厚み誤差の
影響は受けない。しかし上記第二工程においては、検出
光学系127はレチクル106を通して、ステージ基準
マーク113aを観察するため、レチクル106の厚み
誤差の影響を受け、ステージ基準マーク113aのTT
Lフォーカス計測値は変わってしまう。SEMI規格に
よれば、例えば6インチレチクルの場合の厚みは、6.
35±0.10mmである。基準厚み6.35mmのレ
チクルAと6.25mmのレチクルBの、6.35mm
相当における空気換算による光路長を比較する。レチク
ルの露光波長(検出光学系127の観察波長)における
屈折率を仮に1.51とすると、 レチクルA:6.35/1.51=4.2053mm レチクルB:6.25/1.51+0.10=4.23
91mm で、両者の差は、0.0338mmとなる。この量が、
対物レンズ24によるレチクルAとレチクルBのレチク
ル相当面におけるフォーカシング差に相当する。縮小投
影レンズ109の縮小率を1/5とすると、光軸方向の
ピントずれは、倍率の二乗に比例する。よってレチクル
面相当で0.0388mmのピントズレは、ウエハ面相
当で考えると25分の1となり、1.35μm相当のピ
ントがウエハ面上でずれることになる。この量は近年の
露光時におけるウエハのピント合わせが0.10μm程
度が要求されることから考えると、到底許容できるもの
ではない。
(3) Further, there is a problem of a reticle thickness error. In the first step, the thickness error of the reticle 106 is not affected. However, in the second step, since the detection optical system 127 observes the stage reference mark 113a through the reticle 106, the detection optical system 127 is affected by the thickness error of the reticle 106, and the TT of the stage reference mark 113a is
The L focus measurement value changes. According to the SEMI standard, for example, the thickness for a 6-inch reticle is 6.
35 ± 0.10 mm. 6.35 mm of reticle A with a reference thickness of 6.35 mm and reticle B with a thickness of 6.25 mm
Compare the equivalent optical path lengths in air. Assuming that the refractive index at the exposure wavelength of the reticle (the observation wavelength of the detection optical system 127) is 1.51, reticle A: 6.35 / 1.51 = 4.2053 mm reticle B: 6.25 / 1.51 + 0.10 = 4.23
At 91 mm 2, the difference between the two is 0.0338 mm. This amount is
This corresponds to a focusing difference between the reticle A and the reticle B on the reticle equivalent surface by the objective lens 24. Assuming that the reduction ratio of the reduction projection lens 109 is 1/5, the focus shift in the optical axis direction is proportional to the square of the magnification. Therefore, the focus shift of 0.0388 mm on the reticle surface is 1/25 when considered on the wafer surface, and the focus of 1.35 μm is shifted on the wafer surface. This amount is unacceptable in view of the requirement that the wafer be focused at about 0.10 μm during recent exposure.

【0028】以上を考えると、要因(2)と(3)によ
り上記第一工程と第二工程の相関を取ることは必須のこ
とと言える。仮にその相関値をレチクル毎にオフセット
として管理することにすれば、レチクル毎に一度、第一
工程と第二工程を行い、オフセットを入力すれば良い
が、一般的にレチクルの数は膨大になるため、第一工程
の焼きによる原点出しの負荷が大きく、装置のダウンタ
イムを長くしていた。
In view of the above, it can be said that it is essential to correlate the first step and the second step with the factors (2) and (3). If the correlation value is to be managed as an offset for each reticle, the first step and the second step may be performed once for each reticle and the offset may be input, but generally the number of reticles becomes enormous. Therefore, the load of finding the origin by the baking in the first process is large, and the downtime of the apparatus is prolonged.

【0029】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、パイロットウエハへの焼き付け現像および現像処
理の回数を最小限に減らすことにより、これらの処理に
起因する装置のダウンタイムをなくすことにある。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to minimize the number of times of baking development and development processing on a pilot wafer, thereby eliminating downtime of the apparatus due to these processings. It is in.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本発明による露光装置は、 (1−1)第一の基板上のパターンを投影光学系を介し
て第二の基板上に投影露光する装置において、第一の基
板と投影光学系を介して第二の基板の位置を検出する検
出光学系と、第一の基板の投影光学系の光軸方向の位置
を検出する検出光学系とを具備し、両基板の検出結果に
基づいて、第一の基板を第二の基板上に投影露光する際
のフォーカス位置の制御を行う手段を有することを特徴
とする。
In order to achieve the above object, an exposure apparatus according to the present invention comprises: (1-1) a pattern on a first substrate on a second substrate via a projection optical system; In a projection exposure apparatus, a detection optical system for detecting a position of a second substrate via a first substrate and a projection optical system, and a detection optical system for detecting a position of the first substrate in an optical axis direction of the projection optical system And a means for controlling a focus position when projecting and exposing the first substrate onto the second substrate based on the detection results of both substrates.

【0031】また、具体的には、例えば以下のような構
成および作用により上記目的を達成することができる。 (1−1−1)第一の基板の位置を検出する検出光学系
においては、この検出光学系内のレンズを光軸方向に逐
次移動させることで、この光学系内の位置検出センサ上
の結像状態を変えることにより、第一の基板の位置を検
出することができる。 (1−1−2)第二の基板の位置を検出する検出光学系
においては、第二の基板の投影光学系の光軸方向の位置
を逐次移動させることで、この検出光学系内の位置検出
センサ上の結像状態を変えることにより、第二の基板の
位置を検出することができる。 (1−1−3)第一の基板の位置を検出する検出光学系
と、第二の基板の位置を検出する検出光学系との、少な
くとも一部を同一の光学系として、且つ第一の基板上と
第二の基板上に、フォーカス検出のための専用マークを
設け、第一の基板と投影光学系を介して第二の基板の位
置を検出する検出光学系内の位置検出センサ上には、両
方のマークが結像するように構成することにより、使用
者が本発明の効果を視覚的に確認することができる。 (1−1−4)第一の基板と第二の基板の位置を検出す
る検出光学系は、投影光学系の光軸方向の位置計測を行
うとともに光軸に直交した方向の位置計測も行うもので
あってもよい。すなわち、第一の基板と第二の基板の位
置合わせを行うためのアライメント光学系、またはその
一部を本発明の検出光学系として用いても良い。 (1−1−5)また、例えば第一の基板上の周辺領域に
あるアライメントマークを使用して投影光学系の光軸方
向の位置を検出する構成としても良く、この場合第二の
基板上にあるフォーカス専用マークは、第一の基板上に
ある窓抜き部を通して計測する。 (1−1−6)(1−1−5)において、第一の基板の
位置を検出する光学系の少なくとも1部は、装置上に保
持された基準マークと第一の基板とを位置合わせするた
めのアライメント用の光学系としても良く、この場合、
第二の基板の位置を検出する光学系は、これとは別の光
学系が別個に設けられる。
Further, specifically, the above object can be achieved by, for example, the following configuration and operation. (1-1-1) In the detection optical system that detects the position of the first substrate, the lens in the detection optical system is sequentially moved in the optical axis direction, so that the position on the position detection sensor in the optical system is changed. By changing the imaging state, the position of the first substrate can be detected. (1-1-2) In the detection optical system for detecting the position of the second substrate, the position of the second substrate in the direction of the optical axis of the projection optical system is sequentially moved, so that the position in the detection optical system is obtained. By changing the imaging state on the detection sensor, the position of the second substrate can be detected. (1-1-3) At least a part of the detection optical system for detecting the position of the first substrate and the detection optical system for detecting the position of the second substrate are the same optical system, and A dedicated mark for focus detection is provided on the substrate and the second substrate, and on a position detection sensor in the detection optical system that detects the position of the second substrate via the first substrate and the projection optical system. By configuring so that both marks form an image, a user can visually confirm the effects of the present invention. (1-1-4) The detection optical system that detects the positions of the first substrate and the second substrate performs position measurement in the optical axis direction of the projection optical system and also performs position measurement in the direction orthogonal to the optical axis. It may be something. That is, an alignment optical system for aligning the first substrate and the second substrate, or a part thereof, may be used as the detection optical system of the present invention. (1-1-5) Further, for example, a configuration may be employed in which the position of the projection optical system in the optical axis direction is detected using an alignment mark in a peripheral region on the first substrate. Is measured through a window cutout on the first substrate. (1-1-6) In (1-1-5), at least a part of the optical system for detecting the position of the first substrate aligns the first substrate with the reference mark held on the apparatus. May be used as an optical system for alignment. In this case,
An optical system for detecting the position of the second substrate is provided separately from another optical system.

【0032】(1−2−1)さらに、本発明の露光装置
に、ディスプレイと、ネットワークインタフェースと、
ネットワーク用ソフトウェアを実行するコンピュータと
を設けることにより、露光装置の保守情報をコンピュー
タネットワークを介してデータ通信することが可能とな
る。このネットワーク用ソフトウェアは、露光装置が設
置された工場の外部ネットワークに接続され露光装置の
ベンダーもしくはユーザが提供する保守データベースに
アクセスするためのユーザインタフェースをディスプレ
イ上に提供することにより、外部ネットワークを介して
該データベースから情報を得ることを可能にする。
(1-2-1) Further, a display, a network interface,
By providing a computer that executes network software, it becomes possible to perform data communication of maintenance information of the exposure apparatus via a computer network. The network software is connected to an external network of a factory where the exposure apparatus is installed, and provides a user interface on a display for accessing a maintenance database provided by an exposure apparatus vendor or a user. To obtain information from the database.

【0033】また本発明による露光方法は、 (2−1)第一の基板上のパターンを投影光学系を介し
て第二の基板上に投影露光する方法において、第一の基
板の投影光学系の光軸方向の位置を検出光学系により検
出する第一工程と、第一の基板と投影光学系を介して第
二の基板の位置を検出光学系により検出する第二工程
と、両基板の検出結果に基づいて、第一の基板を第二の
基板上に投影露光する際のフォーカス位置の制御を行う
第三工程を有することを特徴とする。
The exposure method according to the present invention may further comprise the following steps: (2-1) A method of projecting and exposing a pattern on a first substrate onto a second substrate via a projection optical system. A first step of detecting the position in the optical axis direction by a detection optical system, a second step of detecting the position of a second substrate by a detection optical system via a first substrate and a projection optical system, A third step of controlling a focus position when projecting and exposing the first substrate on the second substrate based on the detection result.

【0034】(2−1−1)(2−1)における第一工
程においては、検出光学系による第一基板上のパターン
に対するフォーカス計測後、検出光学系内の位置センサ
のピントを第一基板上のパターンに対して合焦すること
が好ましい。 (2−1−2)ここで、第一の基板が交換された直後
は、通常、第一工程、第二工程、第三工程という手順を
踏んで第一の基板上のパターンを第二の基板上に投影露
光するが、ある決められた時間または前記第二の基板の
枚数に依存して、前記第一工程または前記第一および第
二工程を共に行わないで、前記第二基板上に投影露光す
る際のフォーカス位置の制御を、直前の第二基板に対す
るフォーカス位置に基づいて行ってもよい。これによ
り、投影露光処理のトータルスループットが向上する。
(2-1-1) In the first step in (2-1), after the focus measurement of the pattern on the first substrate by the detection optical system, the focus of the position sensor in the detection optical system is changed to the first substrate. It is preferable to focus on the above pattern. (2-1-2) Here, immediately after the first substrate is replaced, the pattern on the first substrate is usually changed to the second process by following the procedure of the first step, the second step, and the third step. Projection exposure on the substrate, but depending on a predetermined time or the number of the second substrate, without performing the first step or the first and second steps together, on the second substrate The control of the focus position at the time of the projection exposure may be performed based on the focus position on the second substrate immediately before. Thereby, the total throughput of the projection exposure processing is improved.

【0035】また、本発明のデバイス製造方法は、 (2−2−1)露光装置を含む各種プロセス用の製造装
置群を半導体製造工場に設置する工程と、該製造装置群
を用いて複数のプロセスによって半導体デバイスを製造
する工程とを有することを特徴とする。さらに、製造装
置群をローカルエリアネットワークで接続する工程と、
ローカルエリアネットワークと半導体製造工場外の外部
ネットワークとの間で、製造装置群の少なくとも1台に
関する情報をデータ通信する工程とを有してもよい。ま
た、露光装置のベンダーもしくはユーザが提供するデー
タベースに外部ネットワークを介してアクセスしてデー
タ通信によって製造装置の保守情報を得る、または半導
体製造工場とは別の半導体製造工場との間で外部ネット
ワークを介してデータ通信して生産管理を行うようにし
てもよい。
Further, the device manufacturing method according to the present invention comprises: (2-2-1) a step of installing a group of manufacturing apparatuses for various processes including an exposure apparatus in a semiconductor manufacturing plant; Manufacturing a semiconductor device by a process. A step of connecting a group of manufacturing apparatuses via a local area network;
Data communication between at least one manufacturing apparatus group and the local area network and an external network outside the semiconductor manufacturing plant. Also, a database provided by an exposure apparatus vendor or user is accessed via an external network to obtain maintenance information of the manufacturing apparatus by data communication, or an external network is connected to a semiconductor manufacturing factory different from a semiconductor manufacturing factory. The production management may be performed by data communication via the PC.

【0036】また、本発明の半導体製造工場は、 (3−1)上記本発明の露光装置を含む各種プロセス用
の製造装置群と、該製造装置群を接続するローカルエリ
アネットワークと、該ローカルエリアネットワークから
工場外の外部ネットワークにアクセス可能にするゲート
ウェイを有し、製造装置群の少なくとも1台に関する情
報をデータ通信することを可能にしたものである。
The semiconductor manufacturing plant according to the present invention includes: (3-1) a group of manufacturing apparatuses for various processes including the above-described exposure apparatus of the present invention, a local area network connecting the group of manufacturing apparatuses, and a local area network. It has a gateway that allows access from the network to an external network outside the factory, and enables data communication of information on at least one of the manufacturing equipment groups.

【0037】また、本発明の露光装置の保守方法は、 (4−1)露光装置のベンダーもしくはユーザーが、半
導体製造工場の外部ネットワークに接続された保守デー
タベースを提供する工程と、半導体製造工場内から外部
ネットワークを介して保守データベースへのアクセスを
許可する工程と、保守データベースに蓄積される保守情
報を外部ネットワークを介して半導体製造工場側に送信
する工程とを有することを特徴とする。
The method for maintaining an exposure apparatus according to the present invention includes the following steps: (4-1) a step in which a vendor or user of the exposure apparatus provides a maintenance database connected to an external network of the semiconductor manufacturing plant; , A step of permitting access to the maintenance database via an external network, and a step of transmitting maintenance information stored in the maintenance database to the semiconductor manufacturing factory via the external network.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】(実施形態1)図1は、本発明の
投影露光装置の実施形態1を示す要部概略図である。本
実施形態は、逐次露光方式(ステッパ)において、ウエ
ハステージ上の基準平面ミラーを用いたTTLAF方式
の概略構成を示している。同図において、1はレチクル
であり、レチクルステージ2に保持されている。レチク
ル1上には、図2に示すようなフォーカス検出用マーク
RWがある。レチクル1上の回路パターンは投影レンズ
3によって、xyzステージ8上のウエハ6上に、所定
の縮小率で結像し露光が行われる。またウエハ6に隣接
する位置に、ウエハ6の上面とミラー面がほぼ一致する
基準平面ミラー7が配置されている。基準平面ミラー7
には、図3に示すようなステージ基準マーク(フォーカ
ス検出用マーク)7aが設けられている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view showing a main part of a projection exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. This embodiment shows a schematic configuration of a TTLAF system using a reference plane mirror on a wafer stage in a sequential exposure system (stepper). In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reticle, which is held on a reticle stage 2. On the reticle 1, there is a focus detection mark RW as shown in FIG. The circuit pattern on the reticle 1 is imaged by the projection lens 3 on the wafer 6 on the xyz stage 8 at a predetermined reduction rate, and exposure is performed. At a position adjacent to the wafer 6, a reference plane mirror 7 whose mirror surface almost coincides with the upper surface of the wafer 6 is arranged. Reference plane mirror 7
Is provided with a stage reference mark (focus detection mark) 7a as shown in FIG.

【0039】また、xyzステージ8は縮小投影レンズ
3の光軸方向(z方向)およびこの方向に直交する面内
(x,y)で移動可能であり、光軸のまわりに回転させ
ることもできる。
The xyz stage 8 is movable in the optical axis direction (z direction) of the reduction projection lens 3 and in a plane (x, y) orthogonal to this direction, and can be rotated around the optical axis. .

【0040】レチクル1は、不図示の露光照明系によっ
て、回路パターンの転写が行われる画面領域内が照明さ
れている。
The reticle 1 is illuminated by an exposure illumination system (not shown) in a screen area where a circuit pattern is transferred.

【0041】マーク要素4、7および5は公知のオフア
クシスの面位置検出光学系を形成している。面位置検出
投光系4より発せられた非露光光の光束は、基準平面ミ
ラー7上の点に集光し反射され、面位置検出受光系5に
入射する。
The mark elements 4, 7 and 5 form a well-known off-axis surface position detecting optical system. The luminous flux of the non-exposure light emitted from the surface position detection light projecting system 4 is condensed and reflected on a point on the reference plane mirror 7 and enters the surface position detection light receiving system 5.

【0042】図示は略したが、面位置検出受光系5内に
は位置検出用受光素子があり、位置検出用受光素子と基
準平面ミラー7上の光束の反射点は、共役となるよう配
置されており、基準平面ミラー7の縮小投影レンズ3の
光軸方向の位置ズレは、面位置検出受光系5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。
Although not shown, there is a position detecting light receiving element in the surface position detecting light receiving system 5, and the position detecting light receiving element and the reflection point of the light beam on the reference plane mirror 7 are arranged to be conjugate. The positional deviation of the reference plane mirror 7 in the optical axis direction of the reduction projection lens 3 is measured as the positional deviation of the incident light beam on the position detecting light receiving element in the surface position detecting light receiving system 5.

【0043】この面位置検出受光系5により計測された
基準平面ミラー7の所定の基準面からの位置ズレは、面
位置検出系61、オートフォーカス制御系71に伝達さ
れる。オートフォーカス制御系71は、xyzステージ
8を駆動するステージ駆動系51にz方向への移動の指
令を与える。
The displacement of the reference plane mirror 7 from the predetermined reference plane measured by the surface position detection light receiving system 5 is transmitted to the surface position detection system 61 and the autofocus control system 71. The autofocus control system 71 gives an instruction for movement in the z direction to the stage drive system 51 that drives the xyz stage 8.

【0044】また検出光学系である観察顕微鏡41によ
りTTLでフォーカス位置を検知する時、基準平面ミラ
ー7を所定の基準位置の近傍で縮小投影レンズ3の光軸
方向に駆動を行う。また露光の際のウエハ6の位置制御
(図1の基準平面ミラー7の位置にウエハ6が配置され
る。)もオートフォーカス制御系71により行ってい
る。
When the focus position is detected by the TTL by the observation microscope 41 serving as a detection optical system, the reference plane mirror 7 is driven in the optical axis direction of the reduction projection lens 3 near a predetermined reference position. The position control of the wafer 6 at the time of exposure (the wafer 6 is arranged at the position of the reference plane mirror 7 in FIG. 1) is also performed by the autofocus control system 71.

【0045】次に本実施形態においては、まずレチクル
1面のフォーカス状態を検知し、観察顕微鏡41のピン
トをレチクル1に対して合せ、次にウエハ6面のフォー
カス状態を検知することで、投影レンズ3のピント位置
を検出し、ウエハ6に対して露光する、という方法を取
っている。以下その詳細について説明する。
Next, in the present embodiment, first, the focus state of the reticle 1 surface is detected, the focus of the observation microscope 41 is adjusted with respect to the reticle 1, and then the focus state of the wafer 6 is detected. The focus position of the lens 3 is detected and the wafer 6 is exposed. The details will be described below.

【0046】41はレチクル面のフォーカスとウエハ面
のTTLによるフォーカスを検出する観察顕微鏡であ
る。この観察顕微鏡41は、左右2眼構成としてある
が、対物レンズ12の位置は、左右対称であってもそう
でなくても良く、また、マーク左右どちらかの1眼構成
としても良い。
An observation microscope 41 detects the focus on the reticle surface and the focus on the wafer surface by TTL. Although the observation microscope 41 has a left-right two-eye configuration, the position of the objective lens 12 may be left-right symmetric or not, and may be a left-right one-eye configuration.

【0047】不図示の露光照明系から導かれたファイバ
21から出射した照明光束はレンズ22を経てビームス
プリッタ13を通過し、対物レンズ12とミラー11を
介してレチクル1上のフォーカス検出用マークRW近傍
をケーラー照明する。対物レンズ12とミラー11は対
物レンズ駆動系52により、一体となってx方向に移動
でき、また観察顕微鏡駆動系54により観察顕微鏡41
全体をy方向に移動できるようになっている。そのため
フォーカス検出用マークRWは、最大実素子領域の外側
のどこか固定した位置でも良いし、実素子領域の外側で
ウエハ6上に転写しないように遮光帯をはさんで配置し
ても良い。なお対物レンズ12とミラー11のx方向の
移動では、位置センサ18におけるピントが変わらない
ように、対物レンズ12とリレーレンズ14の間の光束
は、平行光になっている。
An illumination light beam emitted from a fiber 21 guided from an exposure illumination system (not shown) passes through a beam splitter 13 via a lens 22, and passes through an objective lens 12 and a mirror 11 to a focus detection mark RW on the reticle 1. The area is Koehler-illuminated. The objective lens 12 and the mirror 11 can be integrally moved in the x direction by an objective lens driving system 52, and the observation microscope 41 can be moved by an observation microscope driving system 54.
The whole can be moved in the y direction. Therefore, the focus detection mark RW may be at a fixed position somewhere outside the maximum real element region, or may be arranged with a light-shielding band interposed therebetween so as not to be transferred onto the wafer 6 outside the real element region. When the objective lens 12 and the mirror 11 are moved in the x direction, the light flux between the objective lens 12 and the relay lens 14 is a parallel light so that the focus of the position sensor 18 does not change.

【0048】フォーカス検出用マークRWは図2に示す
ように、実素子領域外の位置に所定の線幅のパターン1
aとその周囲に所定の大きさの透光部(窓抜き部)1b
から成り、対物レンズ12の視野の大きさは両者を含ん
だものになっている。
As shown in FIG. 2, the focus detection mark RW is formed at a position outside the actual element area by a pattern 1 having a predetermined line width.
a and a light-transmitting portion (window-less portion) 1b of a predetermined size
, And the size of the field of view of the objective lens 12 includes both.

【0049】パターン1aから反射した光は、順にミラ
ー11、対物レンズ12、ビームスプリッタ13、リレ
ーレンズ14、ミラー15を通ってダハプリズム16で
左右の視野を合成し、エレクタ17でさらに拡大して位
置センサ18に結像する。
The light reflected from the pattern 1 a passes through the mirror 11, the objective lens 12, the beam splitter 13, the relay lens 14, the mirror 15, and combines the left and right fields of view with the roof prism 16. An image is formed on the sensor 18.

【0050】まずレチクルに対する観察顕微鏡41のピ
ントを合せるために、リレーレンズ駆動系53により、
リレーレンズ14の光軸方向の位置を変えてフォーカス
状態に依存した情報を位置センサ18により得ている。
この位置センサ18は、一次元アレーセンサであって
も、CCDに代表される二次元センサであっても良い。
パターン1aと対応して、一方向パターンだけ(縦線ま
たは横線)のフォーカス検出で良ければ一次元アレーセ
ンサで十分であるし、二方向パターン(縦線と横線同
時)のフォーカス検出が必要であれば二次元アレーセン
サを用いる。
First, in order to focus the observation microscope 41 on the reticle, the relay lens driving system 53
The position sensor 18 obtains information depending on the focus state by changing the position of the relay lens 14 in the optical axis direction.
The position sensor 18 may be a one-dimensional array sensor or a two-dimensional sensor represented by a CCD.
A one-dimensional array sensor is sufficient if focus detection of only one direction pattern (vertical line or horizontal line) is sufficient, and focus detection of two direction patterns (simultaneous vertical line and horizontal line) corresponding to pattern 1a is required. For example, a two-dimensional array sensor is used.

【0051】本実施形態においては、どの種のフォーカ
ス情報を信号として利用するかは、特に限定していな
い。例えばマークRW,7aのようなフォーカス検知用
マークの光強度コントラストがベストピント位置では最
も高く、デフォーカス位置ではこれが低下する、という
方法がある。図5はこのときの、リレーレンズ14を光
軸方向に振った時のフォーカスに対する光強度コントラ
ストの関係を示したものである。この光強度コントラス
トカーブに対して、二次曲線で近似してそのピーク位置
を求める方法や、あるスライスレベルで切って曲線と交
わる所の中点を求める方法等が考えられる。また別の方
法としては、フォーカス検知用マークの光プロファイル
の微分値(傾斜角に対応)を評価量としても良い。これ
らの信号処理はTTLフォーカス検出系62で行ってい
る。
In this embodiment, there is no particular limitation on what kind of focus information is used as a signal. For example, there is a method in which the light intensity contrast of a focus detection mark such as the mark RW, 7a is highest at the best focus position, and decreases at the defocus position. FIG. 5 shows the relationship between the light intensity contrast and the focus when the relay lens 14 is swung in the optical axis direction at this time. With respect to this light intensity contrast curve, a method of obtaining a peak position by approximating the curve with a quadratic curve, a method of cutting the light intensity contrast curve at a certain slice level and obtaining a middle point where the curve intersects, or the like can be considered. As another method, a differential value (corresponding to the inclination angle) of the light profile of the focus detection mark may be used as the evaluation amount. These signal processes are performed by the TTL focus detection system 62.

【0052】パターン1aに対するピント状態を検知し
た後、リレーレンズ14の位置をリレーレンズ駆動系5
3により左右別々にベストピントの位置に変更し、観察
顕微鏡41のレチクル1に対するフォーカス合せは終了
する。
After detecting the focus state with respect to the pattern 1a, the position of the relay lens 14 is changed to the relay lens driving system 5
The focus is changed to the best focus position on the left and right separately by 3, and the focusing of the observation microscope 41 on the reticle 1 ends.

【0053】一方、照明光束はこの窓抜き部1bを通過
した後に縮小投影レンズ3を介して基準平面ミラー7上
を照明している。基準平面ミラー7上には図3に示すよ
うなステージ基準マーク(フォーカス検出用マーク)7
aが左右2箇所設けられている。左右2箇所のステージ
基準マーク間の間隔は、レチクル1上のフォーカス検出
用マークRWに対応した位置になっている。そして基準
平面ミラー7からの反射光は元の光路を戻り、縮小投影
レンズ3、窓抜き部1b、ミラー11、対物レンズ12
を介し、ビームスプリッタ13で反射してリレーレンズ
14を通り、ダハプリズム16で左右の視野を合成し、
エレクタ17でさらに拡大して、位置センサ18に入射
し、図4に示すような、フォーカス検出用マーク7aお
よびRWの像を得ている。
On the other hand, the illumination light beam illuminates the reference plane mirror 7 via the reduction projection lens 3 after passing through the window cutout 1b. A stage reference mark (focus detection mark) 7 as shown in FIG.
a are provided at two places on the left and right. The interval between the two stage reference marks on the left and right is a position corresponding to the focus detection mark RW on the reticle 1. Then, the reflected light from the reference plane mirror 7 returns to the original optical path, and the reduction projection lens 3, the window opening 1 b, the mirror 11, the objective lens 12
, Is reflected by the beam splitter 13, passes through the relay lens 14, and combines the left and right visual fields with the roof prism 16.
The image is further enlarged by the elector 17 and is incident on the position sensor 18 to obtain an image of the focus detection mark 7a and the RW as shown in FIG.

【0054】最適フォーカス面を求めるために基準平面
ミラー面7を縮小投影レンズ3の光軸方向に振ってい
る。その時位置センサ18上ではこれと対応して、ステ
ージ基準マーク7aのフォーカス状態が変化した情報が
得られる。この方法は、パターン1aに対する観察顕微
鏡41のフォーカス合せの時と同様である。
The reference plane mirror surface 7 is swung in the optical axis direction of the reduction projection lens 3 in order to obtain the optimum focus plane. At that time, information indicating that the focus state of the stage reference mark 7a has changed is obtained on the position sensor 18 correspondingly. This method is the same as that when the observation microscope 41 is focused on the pattern 1a.

【0055】この基準平面ミラー7は、ウエハ6と同じ
ウエハステージ8上に配置されていて、ウエハ6とは、
おおむね一致したフォーカス面上に固定されている。そ
してウエハ面6aとステージ基準マーク7a面の各々の
フォーカス位置、ないしは両面間のフォーカスオフセッ
ト量はオートフォーカス制御系71によって管理されて
いる。これにより、以降の手順は基準平面ミラー7に対
してフォーカシングして、所定のオフセット量を与える
だけで自動的に実ウエハ上のフォーカシングを行ってい
る。
The reference plane mirror 7 is arranged on the same wafer stage 8 as the wafer 6, and
It is fixed on the focus plane which is almost coincident. The focus position of each of the wafer surface 6a and the stage reference mark 7a surface or the focus offset amount between both surfaces is managed by the auto focus control system 71. Thus, in the subsequent procedure, focusing on the reference plane mirror 7 and focusing on the actual wafer are automatically performed only by giving a predetermined offset amount.

【0056】以上の説明で明らかなように、図1に示す
投影露光装置において、基準平面ミラー面7への住路は
照明光路であり、フォーカスに関する情報は復路の片道
だけの光路で得ている。
As is clear from the above description, in the projection exposure apparatus shown in FIG. 1, the dwelling path to the reference plane mirror surface 7 is an illumination light path, and the information regarding focus is obtained by only one light path on the return path. .

【0057】本実施形態におけるTTLオートフォーカ
ス方法では、観察顕微鏡41で、最初にレチクル1上の
フォーカス検出用マーク1aに対するフォーカス状態を
検出し、その結果を元にフォーカス検出用マーク1aの
ピントが位置センサ18上でベストになるよう、リレー
レンズ14の光軸方向の位置を変える第一工程と、観察
顕微鏡41によりウエハ面6aないしはこれと等価面
(例えば、7a)の最良結像位置を検出する第二工程と
を有し、第二工程によって求めた該最適フォーカス面の
検出結果に基づいて該レチクル面と該ウエハ面とを常に
最適なフォーカス状態に補正し得る手段とを利用してい
る。図6は、本実施形態におけるTTLオートフォーカ
ス検出のシーケンスを示すフローチャートである。
In the TTL autofocus method according to this embodiment, the observation microscope 41 first detects the focus state of the focus detection mark 1a on the reticle 1, and the focus of the focus detection mark 1a is adjusted based on the detection result. A first step of changing the position of the relay lens 14 in the optical axis direction so as to be the best on the sensor 18, and the observation microscope 41 detects the best imaging position on the wafer surface 6a or its equivalent surface (for example, 7a). And a means for constantly correcting the reticle surface and the wafer surface to an optimum focus state based on the detection result of the optimum focus surface obtained in the second process. FIG. 6 is a flowchart illustrating a TTL autofocus detection sequence according to the present embodiment.

【0058】図6のフローチャートを用いて、TTLA
F検出工程を説明する。 <第一工程> まずリレーレンズ14の光軸方向の位置
をリレーレンズ駆動系53によって順次移動し、観察顕
微鏡41によりフォーカス計測を操り返す。そして位置
センサ18で得られる信号を用いて、フォーカス検出用
マーク1aに対する最適フォーカス位置を求め、リレー
レンズ14の位置をリレーレンズ駆動系53によってそ
の最適フォーカス位置に移動する。
Using the flowchart of FIG. 6, TTLA
The F detection step will be described. <First Step> First, the position of the relay lens 14 in the optical axis direction is sequentially moved by the relay lens driving system 53, and the focus measurement is repeated by the observation microscope 41. Then, using the signal obtained by the position sensor 18, the optimum focus position for the focus detection mark 1 a is obtained, and the position of the relay lens 14 is moved to the optimum focus position by the relay lens drive system 53.

【0059】<第二工程> 次に前述の観察顕微鏡41
を用い、ステージ基準マーク7aを送り込んでウエハス
テージ8のz方向(投影レンズ3の光軸方向)の位置を
変えながらフォーカス計測を繰り返す。そして位置セン
サ18で得られる信号を用いて、ステージ基準マーク7
aに対する最適TTLフォーカス面を自動決定する。
<Second Step> Next, the above-mentioned observation microscope 41
And focus measurement is repeated while the position of the wafer stage 8 in the z direction (the optical axis direction of the projection lens 3) is changed by sending the stage reference mark 7a. Then, using the signal obtained by the position sensor 18, the stage reference mark 7
The optimum TTL focus plane for a is automatically determined.

【0060】<テストウエハ露光> さらに、この第一
工程および第二工程とだいたい同じ時刻に、従来から行
われているように、実際のパターンをテストウエハ上に
露光して最適フォーカス面の決定をしておく。この両者
の差は装置にフォーカスオフセットとして入力する。こ
のオフセットは、実際の最適露光ピントとTTLフォー
カス検出系62が促える最適ピント面との原点ずれ量を
補正することを意味する。この原点ずれ量は、TTLフ
ォーカス検出系62が2箇所の像高で検出しているた
め、縮小レンズに像面湾曲があると露光領域全域で決定
する最適露光ピントとは差が生じてしまうこと等に起因
する。また基準平面ミラーの平面度誤差によっても発生
する。しかし、原点ずれ量は、レチクルおよびプロセス
に依存しないため、ひとたび両者の相関を取れば変わる
ことはない。このことが従来技術と決定的に異なる点で
ある。
<Test Wafer Exposure> Further, at about the same time as the first step and the second step, an actual pattern is exposed on a test wafer to determine an optimum focus plane, as has been conventionally performed. Keep it. The difference between the two is input to the apparatus as a focus offset. This offset means that the origin shift amount between the actual optimum exposure focus and the optimum focus surface promoted by the TTL focus detection system 62 is corrected. Since the TTL focus detection system 62 detects the origin shift amount at two image heights, if the reduction lens has a curvature of field, there will be a difference from the optimal exposure focus determined over the entire exposure area. And so on. It also occurs due to the flatness error of the reference plane mirror. However, since the origin shift amount does not depend on the reticle and the process, it does not change once the correlation between them is obtained. This is a decisive difference from the prior art.

【0061】<第三工程> 一旦プロセスウエハの露光
が始まったら、実ウエハの間に定期的にステージ基準マ
ーク7aを送り込んで、そのフォーカスを変えながら、
先と同様にTTLフォーカス検出系62でそのフォーカ
ス計測を繰り返す。この時、必ずしもレチクル1上のフ
ォーカス検出用マーク1aに対するフォーカス合せは必
要とはしない。リレーレンズ14の位置は、最初のフォ
ーカス検出用マーク1aに対するフォーカス合せ後、そ
の位置を保持していれば良い。必要あれば、その位置を
記憶してステージ基準マーク7aのフォーカス計測に先
立ち、その位置にリレーレンズ14を駆動すれば良い。
リレーレンズの位置の検出方法としては、リレーレンズ
を光軸方向に駆動するパルスモーターのパルス数とか外
部センサでリレーレンズの位置を計測する方法とがあ
る。そして最適フォーカス面を自動決定し、初期に求め
たフォーカス原点とのオフセット変化量を算出する。そ
の値だけウエハステージ8をz方向に駆動してウエハ面
6aを投影レンズ3の最適フォーカス面にもっていく。
露光中は定期的にまたは所定のタイミングで、以上のシ
ーケンスを実行する。
<Third Step> Once the exposure of the process wafer has started, the stage reference mark 7a is periodically sent between the actual wafers while changing the focus thereof.
Similar to the above, the focus measurement is repeated by the TTL focus detection system 62. At this time, focusing on the focus detection mark 1a on the reticle 1 is not necessarily required. The position of the relay lens 14 only needs to be maintained after focusing on the first focus detection mark 1a. If necessary, the position may be stored and the relay lens 14 may be driven to the position before the focus measurement of the stage reference mark 7a.
As a method of detecting the position of the relay lens, there is a method of measuring the number of pulses of a pulse motor for driving the relay lens in the optical axis direction or measuring the position of the relay lens with an external sensor. Then, the optimum focus plane is automatically determined, and the amount of offset change from the initially determined focus origin is calculated. The wafer stage 8 is driven in the z direction by that value to bring the wafer surface 6a to the optimum focus surface of the projection lens 3.
The above sequence is executed periodically or at a predetermined timing during exposure.

【0062】このように本実施形態では、投影レンズ3
のピント面にウエハ6が位置したときのウエハステージ
8上の基準平面ミラー7の位置(投影レンズ3の光軸方
向の位置)を基準平面ミラー7に設けたステージ基準マ
ーク7aの像を投影レンズ3を介して観察顕微鏡41の
位置センサ18に結像させ、この時の位置センサ18で
得られる信号を投影レンズ3のピント位置としている。
またこの時、オフアクシスの面位置検出光学系4、7お
よび5で得られる信号を基準信号、即ちピントが合った
時の信号としている。
As described above, in this embodiment, the projection lens 3
The position of the reference plane mirror 7 on the wafer stage 8 (the position in the optical axis direction of the projection lens 3) on the wafer stage 8 when the wafer 6 is positioned on the focal plane of the projection lens is an image of the stage reference mark 7a provided on the reference plane mirror 7. An image is formed on the position sensor 18 of the observation microscope 41 via the lens 3, and the signal obtained by the position sensor 18 at this time is used as the focus position of the projection lens 3.
At this time, the signals obtained by the off-axis surface position detecting optical systems 4, 7, and 5 are used as reference signals, that is, signals when focus is achieved.

【0063】そして繰り返し露光する時にはウエハ6面
の光軸方向の位置を検出方法が容易な面位置検出光学系
4、7および5を用いて検出し、該検出結果に基づいて
ステージ駆動系51によりウエハステージ8を光軸方向
に駆動させてピント合わせを行っている。なお観察顕微
鏡41によるステージ基準マーク7aに対するピント位
置の検出はあらかじめ定めた時間毎に行っている。
During repeated exposure, the position of the surface of the wafer 6 in the direction of the optical axis is detected by using the surface position detecting optical systems 4, 7 and 5 which are easy to detect. The wafer stage 8 is driven in the optical axis direction to perform focusing. The detection of the focus position with respect to the stage reference mark 7a by the observation microscope 41 is performed at predetermined time intervals.

【0064】(実施形態2)図7は本発明の投影露光装
置の第2の実施形態を示す要部概略図である。同図に示
す装置が図1の装置と異なる点は、レチクル1上のフォ
ーカス検出用マークRWが単なる窓抜き部のため、レチ
クル1に対する観察顕微鏡41のフォーカス合せを、レ
チクルアライメントの為のRAU マーク29aを使って
いる点が異なる。以下その詳細について説明する。図7
において、不図示の露光光源または別に設けた光源から
導光したファイバ25から発した光束は、集光レンズ2
6を通り、ミラー27で反射してレチクル基準マーク2
8上のRAD マーク28aとレチクル1上のRAU マー
ク29aを照明する。なお別光源の場合の波長は、露光
波長に限らず観察顕微鏡41で収差補正されていれば任
意で良い。またレチクル基準マーク28は、ステッパ本
体に対して保持されているもので、レチクル1とは数十
μmのギャップを取って、レチクルアライメントのため
に用いられている。図8におけるレチクル1上のRA U
マーク29aの下に、図9におけるレチクル基準マーク
28上のRAD マーク28aがあり、両者の相対位置を
合せることでレチクルアライメントを行っている。対物
レンズ12とミラー11は対物レンズ駆動系52および
観察顕微鏡駆動系54により、RAD マーク28aとR
U マーク29aを観察できる位置にあらかじめ移動し
てある。RAD マーク28aとRAU マーク29aを通
過した光束は、実施形態1と同様に位置センサ18上に
結像する。
(Embodiment 2) FIG. 7 shows a projection exposure apparatus according to the present invention.
It is a principal part schematic diagram which shows 2nd Embodiment of an installation. Shown in the figure
The difference between the apparatus shown in FIG. 1 and the apparatus shown in FIG.
Since the mark detection mark RW is just a window,
The focus of the observation microscope 41 on the
RA for tickle alignmentU Using the mark 29a
Are different. The details will be described below. FIG.
, From an exposure light source (not shown) or a separately provided light source
The luminous flux emitted from the light-guiding fiber 25 is collected by the condenser lens 2.
6, reticle fiducial mark 2 reflected by mirror 27
RA on 8D Mark 28a and RA on reticle 1U Mar
The lamp 29a is illuminated. In the case of another light source, the wavelength
Not only the wavelength but also if the aberration is corrected by the observation microscope 41
It is good The reticle reference mark 28 is a stepper book.
It is held against the body and is several tens of
μm gap for reticle alignment
It is used for RA on reticle 1 in FIG. U 
Below the mark 29a, the reticle reference mark in FIG.
RA on 28D There is a mark 28a, and the relative position of both
Reticle alignment is performed by matching. Objective
The lens 12 and the mirror 11 are connected to an objective lens driving system 52 and
By the observation microscope drive system 54, RAD Mark 28a and R
AU Move to a position where you can observe the mark 29a in advance.
It is. RAD Mark 28a and RAU Through the mark 29a
The luminous flux that has passed is placed on the position sensor 18 as in the first embodiment.
Form an image.

【0065】次に本実施形態におけるTTLオートフォ
ーカス方法の具体的な動作について説明する。 <第一工程> まずレチクル基準マーク28上のRAD
マーク28a(またはレチクル1上のRAU マーク29
a)に対して、リレーレンズ駆動系53によりリレーレ
ンズ14を光軸方向に移動しながらフォーカス計測を繰
り返す。そして位置センサ18で得られる信号から、レ
チクル基準マーク28上のRAD マーク28a(または
レチクル1上のRAU マーク29a)のピントが位置セ
ンサ18上で最適になるよう、リレーレンズ駆動系53
によりリレーレンズ14の光軸方向の位置を変更する。
Next, a specific operation of the TTL autofocus method according to the present embodiment will be described. RA D on <First Step> First reticle reference mark 28
Mark 28a (or RA U mark 29 on reticle 1)
With respect to a), focus measurement is repeated while the relay lens drive system 53 moves the relay lens 14 in the optical axis direction. And from the signals obtained by the position sensor 18, so that the focus of the RA D mark 28a on the reticle reference mark 28 (or RA U mark 29a on the reticle 1) is optimum on the position sensor 18, a relay lens drive system 53
Changes the position of the relay lens 14 in the optical axis direction.

【0066】<第二工程> さらに対物レンズ12とミ
ラー11は、対物レンズ駆動系52と観察顕微鏡駆動系
54により、あらかじめ確認し座標が設定されているレ
チクル上パターンがない窓抜き部RWに移動する。実施
形態1と同様に、観察顕微鏡41を用い、ステージ基準
マーク7aを送り込んでウエハステージ8のz方向(投
影レンズの光軸方向)の位置を変えながらフォーカス計
測を繰り返す。そして位置センサ18で得られる信号を
用いて、ステージ基準マーク7aに対する最適フォーカ
ス面を自動決定する。
<Second Step> Further, the objective lens 12 and the mirror 11 are moved by the objective lens drive system 52 and the observation microscope drive system 54 to the windowless portion RW where there is no pattern on the reticle whose coordinates have been confirmed and set in advance. I do. As in the first embodiment, the focus measurement is repeated using the observation microscope 41 while sending the stage reference mark 7a and changing the position of the wafer stage 8 in the z direction (the optical axis direction of the projection lens). Then, using the signal obtained by the position sensor 18, the optimum focus plane for the stage reference mark 7a is automatically determined.

【0067】ここでレチクル基準マーク28上のRAD
マーク28aを用いた場合は、レチクル1と数十μmの
ギャップがあるため、観察顕微鏡41のピントはレチク
ル1からずれたものとなる。しかしこのズレは、実際の
露光ではレチクルに依存せず、一度フォーカスオフセッ
トを取りさえすれば良いので、問題にはならない。
[0067] Here, RA D on the reticle reference mark 28
When the mark 28a is used, since the gap between the reticle 1 and the reticle 1 is several tens μm, the focus of the observation microscope 41 is shifted from the reticle 1. However, this shift is not a problem because the actual exposure does not depend on the reticle and only needs to take a focus offset once.

【0068】以上、TTLオートフォーカス方法につい
て述べたが、レチクル基準マーク28に対するレチクル
1のアライメントを第一工程に先立って、または引き続
いて行うことも可能である。
Although the TTL autofocus method has been described above, the alignment of the reticle 1 with respect to the reticle reference mark 28 can be performed before or after the first step.

【0069】(実施形態3)図10は、本発明の投影露
光装置の第3の実施形態を示す要部概略図である。本実
施形態3は、ステージ基準マーク上パターンに対するフ
ォーカス合せは、実施形態2と同様であるが、レチクル
基準マーク28(またはレチクル1上のマーク)に対す
るフォーカス合せは、これとは別のレチクルアライメン
トを行う顕微鏡で行うものでる。
(Embodiment 3) FIG. 10 is a schematic view showing a main part of a projection exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention. In the third embodiment, the focusing on the pattern on the stage reference mark is the same as that in the second embodiment, but the focusing on the reticle reference mark 28 (or the mark on the reticle 1) uses another reticle alignment. Perform with a microscope.

【0070】図10において、光源25は例えば発光ダ
イオード、レーザダイオード等であり、波長に関して露
光波長である必要はない。もちろん実施例2と同様に、
不図示の露光光源からファイバによって導光しても良
い。光源25から出た光は、集光レンズ26およびミラ
ー27を通って、レチクル基準マーク28上のRAD
ーク28aとレチクル1上のRAU マーク29aを照明
する。そこを透過した光は、ミラー81、対物レンズ8
2、リレーレンズ83、ミラー84およびエレクタ85
を通って、位置センサ86上に結像する。
In FIG. 10, the light source 25 is, for example, a light emitting diode, a laser diode or the like, and the wavelength does not need to be the exposure wavelength. Of course, as in the second embodiment,
Light may be guided from an exposure light source (not shown) by a fiber. Light emitted from the light source 25 passes through the condenser lens 26 and a mirror 27, illuminates the RA D marks 28a and RA U mark 29a on the reticle 1 on the reticle reference mark 28. The light passing therethrough is reflected by the mirror 81 and the objective lens 8.
2, relay lens 83, mirror 84 and erecta 85
To form an image on the position sensor 86.

【0071】次に本実施形態におけるTTLオートフォ
ーカス方法の具体的な動作について説明する。 <第一工程> まずレチクル基準マーク28上のRAD
マーク28a(またはレチクル1上のRAU マーク29
a)に対して、リレーレンズ駆動系55によりリレーレ
ンズ83を光軸方向に移動しながらフォーカス計測を繰
り返す。そして位置センサ86で得られる信号から、レ
チクル基準マーク28上のRAD マーク28a(または
レチクル1上のRAU マーク29a)のピントが位置セ
ンサ86上でベストになる位置を求める。そしてリレー
レンズ83駆動によるベストフォーカス位置の、ある基
準位置からのずれをレチクル面またはウエハ面相当に換
算し、今度は観察顕微鏡41内のリレーレンズ14のあ
る基準位置からのずれに換算し、その位置にリレーレン
ズ駆動系53によりリレーレンズ14の位置を変更す
る。リレーレンズ83とリレーレンズ14の基準位置は
それぞれ別個にもっているため、観察顕微鏡41におい
て、レチクル基準マーク28上のRAD マーク28a
(またはレチクル1上のRAU マーク29a)に対し
て、ピントが合うことにはならない。しかし、ベストピ
ントに対するフォーカスずれは、露光時に一定のフォー
カスオフセットとなるため、問題にはならない。
Next, a specific operation of the TTL autofocus method according to the present embodiment will be described. RA D on <First Step> First reticle reference mark 28
Mark 28a (or RA U mark 29 on reticle 1)
With respect to a), focus measurement is repeated while the relay lens 83 is moved in the optical axis direction by the relay lens driving system 55. And from the signals obtained by the position sensor 86 determines the position where the focus of the RA D mark 28a on the reticle reference mark 28 (or RA U mark 29a on the reticle 1) is the best on the position sensor 86. Then, the shift of the best focus position from the reference position by the driving of the relay lens 83 is converted into a reticle surface or a wafer surface, and this time, the shift from the reference position of the relay lens 14 in the observation microscope 41 is converted. The position of the relay lens 14 is changed to the position by the relay lens driving system 53. Since the reference position of the relay lens 83 and the relay lens 14 are respectively separately with, in the observation microscope 41, RA D mark 28a on the reticle reference mark 28
Against (or RA U mark 29a on the reticle 1), does not mean that focus is achieved. However, the focus deviation from the best focus is not a problem because it becomes a constant focus offset at the time of exposure.

【0072】<第二工程> さらに対物レンズ12とミ
ラー11は、対物レンズ駆動系52と観察顕微鏡駆動系
54により、露光光を遮らない初期位置から、あらかじ
め確認し座標が設定されているレチクル上パターンがな
い窓抜き部RWに移動する。実施形態1と同様に、観察
顕微鏡41を用い、ステージ基準マーク7aを送り込ん
でウエハステージ8のz方向(投影レンズの光軸方向)
の位置を変えながらフォーカス計測を繰り返す。そして
位置センサ18で得られる信号を用いて、ステージ基準
マーク7aに対する最適フォーカス面を自動決定する。
<Second Step> Further, the objective lens 12 and the mirror 11 are moved from the initial position where the exposure light is not blocked by the objective lens drive system 52 and the observation microscope drive system 54 onto the reticle whose coordinates have been previously confirmed and set. Move to windowless portion RW where there is no pattern. As in the first embodiment, the stage reference mark 7a is fed using the observation microscope 41 to move the wafer stage 8 in the z direction (the optical axis direction of the projection lens).
Focus measurement while changing the position of. Then, using the signal obtained by the position sensor 18, the optimum focus plane for the stage reference mark 7a is automatically determined.

【0073】ここでレチクル基準マーク28上のRAD
マーク28aを用いた場合は、レチクル1と数十μmの
ギャップがあるが、実施例2で説明したようにギャップ
をフォーカスオフセットとすれば良いので、問題にはな
らない。
[0073] Here, RA D on the reticle reference mark 28
When the mark 28a is used, there is a gap of several tens of μm from the reticle 1. However, since the gap may be used as the focus offset as described in the second embodiment, there is no problem.

【0074】またリレーレンズ駆動系53と55につい
ては、左右個別にしても共通のものを使用すれば、機構
的に単純化することができる。その際、対物レンズ12
と対物レンズ82、およびリレーレンズ14とリレーレ
ンズ83の焦点距離を同じにすれば、第一工程における
リレーレンズ83とリレーレンズ14の基準位置を共通
にすることができ、またリレーレンズ駆動によるステー
ジ基準マークのフォーカスずれの敏感度が同じになる。
しかし露光時に一定のフォーカスオフセットが必要なこ
とに変わりはない。
The relay lens driving systems 53 and 55 can be mechanically simplified by using a common one even if they are left and right individually. At this time, the objective lens 12
If the focal lengths of the relay lens 83 and the relay lens 14 are the same, the reference positions of the relay lens 83 and the relay lens 14 in the first step can be made common, and the stage driven by the relay lens can be used. The sensitivity of the focus shift of the reference mark becomes the same.
However, a constant focus offset is still required during exposure.

【0075】以上、TTLオートフォーカス方法につい
て述べたが、レチクル基準マーク28に対するレチクル
1のアライメントを第一工程に先立って、または引き続
いて行うことも可能である。
While the TTL autofocus method has been described above, the alignment of the reticle 1 with respect to the reticle reference mark 28 can be performed prior to or subsequent to the first step.

【0076】(半導体生産システムの実施例)次に、半
導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パ
ネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の
生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に
設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナン
ス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、
製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行う
ものである。
(Embodiment of Semiconductor Production System) Next, an example of a production system for semiconductor devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, micromachines, etc.) will be described. This includes maintenance services such as troubleshooting and periodic maintenance of manufacturing equipment installed in semiconductor manufacturing plants, and software provision.
This is performed using a computer network outside the manufacturing factory.

【0077】図15は全体システムをある角度から切り
出して表現したものである。図中、301は半導体デバ
イスの製造装置を提供するベンダー(装置供給メーカ)
の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工
場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例え
ば、前工程用機器(露光装置、レジスト処理装置、エッ
チング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装
置、平坦化装置等)や後工程用機器(組立て装置、検査
装置等)を想定している。事業所301内には、製造装
置の保守データベースを提供するホスト管理システム3
08、複数の操作端末コンピュータ310、これらを結
んでイントラネットを構築するローカルエリアネットワ
ーク(LAN)309を備える。ホスト管理システム3
08は、LAN309を事業所の外部ネットワークであ
るインタネット305に接続するためのゲートウェイ
と、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を
備える。
FIG. 15 shows the whole system cut out from a certain angle. In the figure, reference numeral 301 denotes a vendor that supplies a semiconductor device manufacturing apparatus (apparatus supplier).
Is a business establishment. Examples of manufacturing equipment include semiconductor manufacturing equipment for various processes used in semiconductor manufacturing factories, for example, pre-processing equipment (lithography equipment such as exposure equipment, resist processing equipment, etching equipment, heat treatment equipment, film formation equipment, planarization). Equipment) and post-process equipment (assembly equipment, inspection equipment, etc.). In the business office 301, a host management system 3 that provides a maintenance database for manufacturing equipment
08, a plurality of operation terminal computers 310, and a local area network (LAN) 309 connecting these to construct an intranet. Host management system 3
Reference numeral 08 includes a gateway for connecting the LAN 309 to the Internet 305, which is an external network of the business office, and a security function for restricting external access.

【0078】一方、302〜304は、製造装置のユー
ザとしての半導体製造メーカの製造工場である。製造工
場302〜304は、互いに異なるメーカに属する工場
であっても良いし、同一のメーカに属する工場(例え
ば、前工程用の工場、後工程用の工場等)であっても良
い。各工場302〜304内には、夫々、複数の製造装
置306と、それらを結んでイントラネットを構築する
ローカルエリアネットワーク(LAN)311と、各製
造装置306の稼動状況を監視する監視装置としてホス
ト管理システム307とが設けられている。各工場30
2〜304に設けられたホスト管理システム307は、
各工場内のLAN311を工場の外部ネットワークであ
るインタネット305に接続するためのゲートウェイを
備える。これにより各工場のLAN311からインタネ
ット305を介してベンダー301側のホスト管理シス
テム308にアクセスが可能となり、ホスト管理システ
ム308のセキュリティ機能によって限られたユーザだ
けがアクセスが許可となっている。具体的には、インタ
ネット305を介して、各製造装置306の稼動状況を
示すステータス情報(例えば、トラブルが発生した製造
装置の症状)を工場側からベンダー側に通知する他、そ
の通知に対応する応答情報(例えば、トラブルに対する
対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデー
タ)や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの保守情
報をベンダー側から受け取ることができる。各工場30
2〜304とベンダー301との間のデータ通信および
各工場内のLAN311でのデータ通信には、インタネ
ットで一般的に使用されている通信プロトコル(TCP
/IP)が使用される。なお、工場外の外部ネットワー
クとしてインタネットを利用する代わりに、第三者から
のアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネット
ワーク(ISDNなど)を利用することもできる。ま
た、ホスト管理システムはベンダーが提供するものに限
らずユーザがデータベースを構築して外部ネットワーク
上に置き、ユーザの複数の工場から該データベースへの
アクセスを許可するようにしてもよい。
On the other hand, reference numerals 302 to 304 denote manufacturing factories of a semiconductor manufacturer as users of the manufacturing apparatus. The manufacturing factories 302 to 304 may be factories belonging to different manufacturers, or factories belonging to the same manufacturer (for example, a factory for a pre-process, a factory for a post-process, etc.). In each of the factories 302 to 304, a plurality of manufacturing apparatuses 306, a local area network (LAN) 311 for connecting them and constructing an intranet, and a host management as a monitoring apparatus for monitoring the operation status of each manufacturing apparatus 306 are provided. A system 307 is provided. Each factory 30
The host management system 307 provided in each of the servers 2 to 304 includes:
A gateway is provided for connecting the LAN 311 in each factory to the Internet 305 which is an external network of the factory. This allows access to the host management system 308 on the vendor 301 side from the LAN 311 of each factory via the Internet 305, and access is permitted only to users limited by the security function of the host management system 308. More specifically, the factory notifies the vendor of status information indicating the operation status of each manufacturing apparatus 306 (for example, the symptom of the manufacturing apparatus in which a trouble has occurred) via the Internet 305, and responds to the notification. Response information (for example, information instructing a coping method for a trouble, software and data for coping), and maintenance information such as the latest software and help information can be received from the vendor. Each factory 30
For data communication between the vendors 2 to 304 and the vendor 301 and data communication on the LAN 311 in each factory, a communication protocol (TCP) generally used on the Internet is used.
/ IP) is used. Instead of using the Internet as an external network outside the factory, it is also possible to use a dedicated line network (such as ISDN) that cannot be accessed by a third party and has high security. Further, the host management system is not limited to the one provided by the vendor, and a user may construct a database and place the database on an external network, and permit a plurality of factories of the user to access the database.

【0079】さて、図16は本実施形態の全体システム
を図15とは別の角度から切り出して表現した概念図で
ある。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユ
ーザ工場と、該製造装置のベンダーの管理システムとを
外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介
して各工場の生産管理や少なくとも1台の製造装置の情
報をデータ通信するものであった。これに対し本例は、
複数のベンダーの製造装置を備えた工場と、該複数の製
造装置のそれぞれのベンダーの管理システムとを工場外
の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報
をデータ通信するものである。図中、201は製造装置
ユーザ(半導体デバイス製造メーカ)の製造工場であ
り、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装
置、ここでは例として露光装置202、レジスト処理装
置203、成膜処理装置204が導入されている。なお
図16では製造工場201は1つだけ描いているが、実
際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工
場内の各装置はLAN206で接続されてイントラネッ
トを構成し、ホスト管理システム205で製造ラインの
稼動管理がされている。一方、露光装置メーカ210、
レジスト処理装置メーカ220、成膜装置メーカ230
などベンダー(装置供給メーカ)の各事業所には、それ
ぞれ供給した機器の遠隔保守を行なうためのホスト管理
システム211,221,231を備え、これらは上述
したように保守データベースと外部ネットワークのゲー
トウェイを備える。ユーザの製造工場内の各装置を管理
するホスト管理システム205と、各装置のベンダーの
管理システム211,221,231とは、外部ネット
ワーク200であるインタネットもしくは専用線ネット
ワークによって接続されている。このシステムにおい
て、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブ
ルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、
トラブルが起きた機器のベンダーからインタネット20
0を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能
で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
FIG. 16 is a conceptual diagram showing the whole system of the present embodiment cut out from a different angle from FIG. In the above example, a plurality of user factories each having a manufacturing device and a management system of a vendor of the manufacturing device are connected via an external network, and the production management of each factory and at least one device are connected via the external network. The data of the manufacturing apparatus was communicated. In contrast, this example
A factory provided with manufacturing apparatuses of a plurality of vendors is connected to a management system of each vendor of the plurality of manufacturing apparatuses via an external network outside the factory, and data communication of maintenance information of each manufacturing apparatus is performed. In the figure, reference numeral 201 denotes a manufacturing factory of a manufacturing apparatus user (semiconductor device maker), and a manufacturing line for performing various processes, for example, an exposure apparatus 202, a resist processing apparatus 203, and a film forming apparatus 204 have been introduced. Although only one manufacturing factory 201 is illustrated in FIG. 16, a plurality of factories are actually networked similarly. Each device in the factory is connected by a LAN 206 to form an intranet, and the host management system 205 manages the operation of the production line. On the other hand, the exposure apparatus maker 210,
Resist processing equipment maker 220, film forming equipment maker 230
Each of the offices of such vendors (equipment suppliers) is provided with host management systems 211, 221, and 231 for performing remote maintenance of the supplied equipment, and as described above, the maintenance management database and the gateway of the external network are provided. Prepare. The host management system 205 that manages each device in the user's manufacturing factory and the management systems 211, 221, and 231 of the vendors of each device are connected by the Internet or the dedicated line network that is the external network 200. In this system, if a trouble occurs in any of a series of manufacturing equipment on the production line, the operation of the production line will be stopped,
Troubled equipment vendor Internet 20
By receiving the remote maintenance via the network 0, quick response is possible, and downtime of the production line can be minimized.

【0080】半導体製造工場に設置された各製造装置は
それぞれ、ディスプレイと、ネットワークインタフェー
スと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用
ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行
するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモ
リやハードディスク、あるいはネットワークファイルサ
ーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフト
ウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例え
ば図17に一例を示す様な画面のユーザインタフェース
をディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理
するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機
種(401)、シリアルナンバー(402)、トラブル
の件名(403)、発生日(404)、緊急度(40
5)、症状(406)、対処法(407)、経過(40
8)等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力され
た情報はインタネットを介して保守データベースに送信
され、その結果の適切な保守情報が保守データベースか
ら返信されディスプレイ上に提示される。またウェブブ
ラウザが提供するユーザインタフェースはさらに図示の
ごとくハイパーリンク機能(410〜412)を実現
し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセスし
たり、ベンダーが提供するソフトウェアライブラリから
製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引
出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド
(ヘルプ情報)を引出したりすることができる。
Each manufacturing apparatus installed in the semiconductor manufacturing factory has a display, a network interface, and a computer for executing network access software and apparatus operation software stored in a storage device. The storage device is a built-in memory, a hard disk, a network file server, or the like. The network access software includes a dedicated or general-purpose web browser, and provides, for example, a user interface having a screen as shown in FIG. 17 on a display. The operator who manages the manufacturing equipment at each factory refers to the screen and refers to the manufacturing equipment model (401), serial number (402), trouble subject (403), date of occurrence (404), and urgency (40).
5), symptom (406), coping method (407), course (40)
8) Input information such as in the input items on the screen. The input information is transmitted to the maintenance database via the Internet, and the resulting appropriate maintenance information is returned from the maintenance database and presented on the display. Further, the user interface provided by the web browser further realizes a hyperlink function (410 to 412) as shown in the figure, so that the operator can access more detailed information of each item or use the software library provided by the vendor for the manufacturing apparatus. The latest version of software to be extracted can be extracted, and an operation guide (help information) can be extracted for reference by a factory operator.

【0081】次に上記説明した生産システムを利用した
半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図18は半
導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。
ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計
を行なう。ステップ2(マスク製作)では設計した回路
パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ
3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハ
を製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と
呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグ
ラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステッ
プ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化
する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボン
ディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の組
立て工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で
作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テ
スト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバ
イスが完成し、これを出荷(ステップ7)する。前工程
と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工
場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がな
される。また前工程工場と後工程工場との間でも、イン
タネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や
装置保守のための情報がデータ通信される。
Next, a semiconductor device manufacturing process using the above-described production system will be described. FIG. 18 shows a flow of the whole semiconductor device manufacturing process.
In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and assembly such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). Process. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7). The pre-process and the post-process are performed in separate dedicated factories, and maintenance is performed for each of these factories by the above-described remote maintenance system. Also, information for production management and equipment maintenance is communicated between the pre-process factory and the post-process factory via the Internet or a dedicated line network.

【0082】図19は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を成膜する。ステップ13(電極形成)ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオ
ン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ1
5(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ16(露光)では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステッ
プ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製
造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守が
なされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もし
トラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べ
て半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
FIG. 19 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. Since the manufacturing equipment used in each process is maintained by the remote maintenance system described above, troubles can be prevented beforehand, and if troubles occur, quick recovery is possible. Productivity can be improved.

【0083】[0083]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来レチクル毎に行う必要のあった、パイロットウエハ
による実際の露光ピントとTTLオートフォーカス計測
値の相関を取る作業をなくし、そのことによる装置のダ
ウンタイムをなくすことができる。
As described above, according to the present invention,
This eliminates the need to perform the correlation between the actual exposure focus by the pilot wafer and the TTL autofocus measurement value, which had to be conventionally performed for each reticle, thereby eliminating downtime of the apparatus.

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

【図1】 本発明の実施形態1の投影露光装置の概略図
である。
FIG. 1 is a schematic view of a projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の実施形態1におけるレチクルの図で
ある。
FIG. 2 is a diagram of a reticle according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の実施形態1における基準平面ミラー
の図である。
FIG. 3 is a diagram of a reference plane mirror according to the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施形態1における位置センサが観
察する画像である。
FIG. 4 is an image observed by a position sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の実施形態1におけるレチクル面また
はウエハ面の、フォーカスとコントラストの相関図であ
る。
FIG. 5 is a correlation diagram of focus and contrast on a reticle surface or a wafer surface according to the first embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施形態1におけるTTLAF動作
のフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of a TTLAF operation according to the first embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の実施形態2の投影露光装置の概略図
である。
FIG. 7 is a schematic view of a projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施形態2におけるレチクルの図で
ある。
FIG. 8 is a diagram of a reticle according to a second embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施形態2におけるレチクル基準マ
ークの図である。
FIG. 9 is a diagram of a reticle reference mark according to the second embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施形態3の投影露光装置の概略
図である。
FIG. 10 is a schematic view of a projection exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図11】 従来技術における投影露光装置の概略図で
ある。
FIG. 11 is a schematic view of a projection exposure apparatus according to the related art.

【図12】 従来技術におけるレチクルの図である。FIG. 12 is a diagram of a reticle according to the related art.

【図13】 従来技術における基準平面ミラーの図であ
る。
FIG. 13 is a diagram of a reference plane mirror in the related art.

【図14】 従来技術におけるTTLAF動作のフロー
チャートである。
FIG. 14 is a flowchart of a TTLAF operation according to the related art.

【図15】 半導体デバイスの生産システムをある角度
から見た概念図である。
FIG. 15 is a conceptual diagram of a semiconductor device production system viewed from a certain angle.

【図16】 半導体デバイスの生産システムを別の角度
から見た概念図である。
FIG. 16 is a conceptual diagram of a semiconductor device production system viewed from another angle.

【図17】 ユーザインタフェースの具体例である。FIG. 17 is a specific example of a user interface.

【図18】 デバイスの製造プロセスのフローを説明す
る図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a flow of a device manufacturing process.

【図19】 ウエハプロセスを説明する図である。FIG. 19 is a diagram illustrating a wafer process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,106:レチクル、2,107:レチクルステー
ジ、3,109:縮小投影レンズ、4,110:面位置
検出投光系、5,114:面位置検出受光系、6,11
2:ウエハ、7,113:基準平面ミラー、7a:フォ
ーカス検出用マーク、8,111:xyzステージ、1
1,15,27,81,84,123:ミラー、12,
82,124:対物レンズ、13,141:ビームスプ
リッタ、14,83:リレーレンズ、16:ダハプリズ
ム、17,85:エレクタ、18,86,126:位置
センサ、21,140:ファイバ、22:レンズ、2
5:ファイバ、26:集光レンズ、28:レチクル基準
マーク、28a:レチクル基準マーク上のレチクルアラ
イメントマーク、29a:レチクル上のレチクルアライ
メントマーク、41:観察顕微鏡、51,133:ステ
ージ駆動系、52,148:対物レンズ駆動系、53,
55:リレーレンズ駆動系、54:観察顕微鏡駆動系、
61:面位置検出系、62:TTLフォーカス検出系、
71:オートフォーカス制御系、RW:フォーカス検出
用マーク、108:窓抜き部、127:検出光学系、1
31:オートフォーカス検出系、132:オートフォー
カス制御系、146:コントローラ、147:画像信号
解析装置。
1,106: reticle, 2,107: reticle stage, 3,109: reduction projection lens, 4,110: surface position detection light projecting system, 5,114: surface position detection light receiving system, 6,11
2: wafer, 7, 113: reference plane mirror, 7a: focus detection mark, 8, 111: xyz stage, 1
1, 15, 27, 81, 84, 123: mirror, 12,
82, 124: objective lens, 13, 141: beam splitter, 14, 83: relay lens, 16: roof prism, 17, 85: elector, 18, 86, 126: position sensor, 21, 140: fiber, 22: lens, 2
5: fiber, 26: condenser lens, 28: reticle reference mark, 28a: reticle alignment mark on reticle reference mark, 29a: reticle alignment mark on reticle, 41: observation microscope, 51, 133: stage drive system, 52 , 148: objective lens driving system, 53,
55: relay lens driving system, 54: observation microscope driving system,
61: surface position detection system, 62: TTL focus detection system,
71: autofocus control system, RW: focus detection mark, 108: window cutout, 127: detection optical system, 1
31: autofocus detection system, 132: autofocus control system, 146: controller, 147: image signal analyzer.

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一の基板上のパターンを投影光学系を
介して第二の基板上に投影露光する装置において、前記
第一の基板と前記投影光学系を介して前記第二の基板の
位置を検出する検出光学系と、前記第一の基板の前記投
影光学系の光軸方向の位置を検出する検出光学系とを具
備し、両基板の検出結果に基づいて、前記第一の基板を
前記第二の基板上に投影露光する際のフォーカス位置の
制御を行う手段を有することを特徴とする投影露光装
置。
1. An apparatus for projecting and exposing a pattern on a first substrate onto a second substrate via a projection optical system, wherein the first substrate and the second substrate are exposed via the projection optical system. A detection optical system for detecting a position, comprising a detection optical system for detecting the position of the first substrate in the optical axis direction of the projection optical system, based on the detection results of both substrates, the first substrate A means for controlling a focus position at the time of projecting and exposing on the second substrate.
【請求項2】 前記第一の基板の位置を検出する検出光
学系において、この検出光学系内のレンズを光軸方向に
逐次移動させることで、この光学系内の位置検出センサ
上の結像状態を変えることを特徴とする、請求項1に記
載の投影露光装置。
2. In a detection optical system for detecting a position of the first substrate, an image on a position detection sensor in the optical system is formed by sequentially moving a lens in the detection optical system in an optical axis direction. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein the state is changed.
【請求項3】 前記第二の基板の位置を検出する検出光
学系において、前記第二の基板の前記投影光学系の光軸
方向の位置を逐次移動させることで、この検出光学系内
の位置検出センサ上の結像状態を変えることを特徴とす
る、請求項1または2に記載の投影露光装置。
3. A detection optical system for detecting a position of the second substrate, wherein the position of the second substrate in the direction of the optical axis of the projection optical system is sequentially moved, thereby obtaining a position in the detection optical system. 3. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein an image formation state on a detection sensor is changed.
【請求項4】 前記第一の基板の位置を検出する検出光
学系と、前記第二の基板の位置を検出する検出光学系と
の、少なくとも一部は同一の光学系からなり、且つ前記
第一の基板上と第二の基板上には、フォーカス検出のた
めの専用マークがあって、前記第一の基板と前記投影光
学系を介して前記第二の基板の位置を検出する検出光学
系内の位置検出センサ上には、両方のマークが結像する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載
の投影露光装置。
4. A detection optical system for detecting a position of the first substrate and a detection optical system for detecting a position of the second substrate, at least a part of the same optical system, and On one substrate and on the second substrate, there is a dedicated mark for focus detection, and a detection optical system that detects the position of the second substrate via the first substrate and the projection optical system. The projection exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein both marks form an image on a position detection sensor in the inside.
【請求項5】 前記第一の基板と第二の基板の位置を検
出する検出光学系は、前記投影光学系の光軸方向の位置
計測を行うとともに光軸に直交した方向の位置計測も行
うことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載
の投影露光装置。
5. A detection optical system for detecting the positions of the first substrate and the second substrate performs position measurement in the optical axis direction of the projection optical system and also performs position measurement in a direction orthogonal to the optical axis. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項6】 前記第一の基板上の周辺領域にあるアラ
イメントマークを使用して前記投影光学系の光軸方向の
位置を検出し、前記第一の基板上にある窓抜き部を通し
て前記第二の基板上にあるフォーカス専用マークを計測
することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に
記載の投影露光装置。
6. A position of the projection optical system in an optical axis direction is detected using an alignment mark in a peripheral region on the first substrate, and the position of the projection optical system is detected through a windowed portion on the first substrate. The projection exposure apparatus according to claim 1, wherein a focus-only mark on the second substrate is measured.
【請求項7】 前記第一の基板の位置を検出する光学系
の少なくとも1部は、装置上に保持された基準マークと
前記第一の基板とを位置合わせするためのアライメント
用の光学系であり、前記第二の基板の位置を検出する光
学系は、これとは別の光学系を別個に持つことを特徴と
する、請求項6記載の投影露光装置。
7. At least a part of an optical system for detecting a position of the first substrate is an alignment optical system for aligning a reference mark held on an apparatus with the first substrate. 7. The projection exposure apparatus according to claim 6, wherein the optical system for detecting the position of the second substrate has another optical system separately therefrom.
【請求項8】 第一の基板上のパターンを投影光学系を
介して第二の基板上に投影露光する方法において、前記
第一の基板の前記投影光学系の光軸方向の位置を検出光
学系により検出する第一工程と、前記第一の基板と前記
投影光学系を介して前記第二の基板の位置を前記検出光
学系により検出する第二工程と、両基板の検出結果に基
づいて、前記第一の基板を前記第二の基板上に投影露光
する際のフォーカス位置の制御を行う第三工程を有する
ことを特徴とする投影露光方法。
8. A method of projecting and exposing a pattern on a first substrate onto a second substrate via a projection optical system, wherein a position of the first substrate in an optical axis direction of the projection optical system is detected. A first step of detecting by a system, a second step of detecting the position of the second substrate by the detection optical system via the first substrate and the projection optical system, based on the detection results of both substrates And a third step of controlling a focus position when projecting and exposing the first substrate onto the second substrate.
【請求項9】 前記第一工程は、前記検出光学系による
前記第一基板上のパターンに対するフォーカス計測後、
前記検出光学系内の位置センサのピントを第一基板上の
パターンに対して合焦することを特徴とする請求項8に
記載の投影露光方法。
9. The method according to claim 1, wherein, after the focus measurement on the pattern on the first substrate by the detection optical system,
9. The projection exposure method according to claim 8, wherein a focus of a position sensor in the detection optical system is focused on a pattern on the first substrate.
【請求項10】 前記第一の基板が交換された直後は、
前記第一工程、前記第二工程、前記第三工程という手順
を踏んで前記第一の基板上のパターンを前記第二の基板
上に投影露光することを特徴とする請求項8または9に
記載の投影露光方法。
10. Immediately after the first substrate has been replaced,
The pattern on the first substrate is projected and exposed on the second substrate by performing a procedure of the first step, the second step, and the third step. Projection exposure method.
【請求項11】 ある決められた時間または前記第二の
基板の枚数に依存して、前記第一工程または前記第一お
よび第二工程を共に行わないで、前記第二基板上に投影
露光する際のフォーカス位置の制御を、直前の第二基板
に対するフォーカス位置に基づいて行うことを特徴とす
る請求項10に記載の投影露光方法。
11. A projection exposure is performed on the second substrate without performing the first step or the first and second steps depending on a predetermined time or the number of the second substrates. The projection exposure method according to claim 10, wherein the control of the focus position is performed based on a focus position with respect to the second substrate immediately before.
【請求項12】 請求項1〜7記載の露光装置を含む各
種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場に設置する
工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセスによって
半導体デバイスを製造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。
12. A step of installing a group of manufacturing apparatuses for various processes including the exposure apparatus according to claim 1 in a semiconductor manufacturing plant, and a step of manufacturing a semiconductor device by a plurality of processes using the group of manufacturing apparatuses. A device manufacturing method comprising:
【請求項13】 前記製造装置群をローカルエリアネッ
トワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネット
ワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの
間で、前記製造装置群の少なくとも1台に関する情報を
データ通信する工程とをさらに有する請求項12記載の
方法。
13. A method for connecting said group of manufacturing apparatuses via a local area network, and performing data communication between said local area network and an external network outside said semiconductor manufacturing factory, the information relating to at least one of said group of manufacturing apparatuses. 13. The method of claim 12, further comprising the step of:
【請求項14】 前記露光装置のベンダーもしくはユー
ザが提供するデータベースに前記外部ネットワークを介
してアクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保
守情報を得る、または前記半導体製造工場とは別の半導
体製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデー
タ通信して生産管理を行う請求項12記載の方法。
14. A semiconductor manufacturing plant different from the semiconductor manufacturing plant by accessing a database provided by a vendor or a user of the exposure apparatus via the external network to obtain maintenance information of the manufacturing device by data communication. 13. The method according to claim 12, wherein data is communicated with the device via the external network to control production.
【請求項15】 請求項1〜7記載の露光装置を含む各
種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を接続する
ローカルエリアネットワークと、該ローカルエリアネッ
トワークから工場外の外部ネットワークにアクセス可能
にするゲートウェイを有し、前記製造装置群の少なくと
も1台に関する情報をデータ通信することを可能にした
半導体製造工場。
15. A manufacturing apparatus group for various processes including the exposure apparatus according to claim 1, a local area network connecting the manufacturing apparatus group, and an external network outside the factory can be accessed from the local area network. A semiconductor manufacturing factory having a gateway for performing data communication of information on at least one of the manufacturing apparatus groups.
【請求項16】 半導体製造工場に設置された請求項1
〜7記載の露光装置の保守方法であって、前記露光装置
のベンダーもしくはユーザが、半導体製造工場の外部ネ
ットワークに接続された保守データベースを提供する工
程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネットワーク
を介して前記保守データベースへのアクセスを許可する
工程と、前記保守データベースに蓄積される保守情報を
前記外部ネットワークを介して半導体製造工場側に送信
する工程とを有することを特徴とする露光装置の保守方
法。
16. The semiconductor device according to claim 1, which is installed in a semiconductor manufacturing plant.
7. The maintenance method of an exposure apparatus according to any one of claims 7 to 7, wherein a vendor or a user of the exposure apparatus provides a maintenance database connected to an external network of the semiconductor manufacturing plant; A step of permitting access to the maintenance database via the external device, and a step of transmitting maintenance information stored in the maintenance database to the semiconductor manufacturing plant via the external network. Method.
【請求項17】 請求項1〜7記載の露光装置におい
て、ディスプレイと、ネットワークインタフェースと、
ネットワーク用ソフトウェアを実行するコンピュータと
をさらに有し、露光装置の保守情報をコンピュータネッ
トワークを介してデータ通信することを可能にした露光
装置。
17. The exposure apparatus according to claim 1, wherein a display, a network interface,
An exposure apparatus, further comprising: a computer that executes network software, and capable of performing data communication of maintenance information of the exposure apparatus via a computer network.
【請求項18】 前記ネットワーク用ソフトウェアは、
前記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接
続され前記露光装置のベンダーもしくはユーザが提供す
る保守データベースにアクセスするためのユーザインタ
フェースを前記ディスプレイ上に提供し、前記外部ネッ
トワークを介して該データベースから情報を得ることを
可能にする請求項17記載の装置。
18. The network software,
Provided on the display is a user interface for accessing a maintenance database provided by a vendor or a user of the exposure apparatus connected to an external network of a factory where the exposure apparatus is installed, and from the database via the external network. 18. The device according to claim 17, which makes it possible to obtain information.
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