JP2003257841A - Method and device for detecting position of mark, for detecting position, and for exposure, and method of manufacturing device - Google Patents

Method and device for detecting position of mark, for detecting position, and for exposure, and method of manufacturing device

Info

Publication number
JP2003257841A
JP2003257841A JP2002060242A JP2002060242A JP2003257841A JP 2003257841 A JP2003257841 A JP 2003257841A JP 2002060242 A JP2002060242 A JP 2002060242A JP 2002060242 A JP2002060242 A JP 2002060242A JP 2003257841 A JP2003257841 A JP 2003257841A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mark
detected
detection
focus position
detecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002060242A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuho Kanatani
有歩 金谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2002060242A priority Critical patent/JP2003257841A/en
Publication of JP2003257841A publication Critical patent/JP2003257841A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect positions of marks with accuracy regardless of types of the marks. <P>SOLUTION: A method of deciding a target focus position is selected in accordance with information on a shape of a mark to be detected, namely, a mark which becomes the target of position detection (steps 306-312). In addition, the target focus position at the time of detecting the position of the mark to be detected by means of an imaging type mark detecting system is decided in accordance with a selected deciding method (steps 316 and 320). Thereafter, positional information on the mark to be detected in a two-dimensional plane perpendicular to an optical axis of a detecting optical system is detected by using the mark detecting system, by controlling the position of an object (wafer) on which the mark to be detected is formed with respect to the optical axis of the detecting optical system based on the target focus position (steps 322-326). Therefore, positional information on the mark to be detected in a two-dimensional plane perpendicular to the optical axis of the detecting optical system can be detected with accuracy by means of the mark detecting system in an optimum focus state corresponding to the design of the mark. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、マーク位置検出方
法及び装置、位置検出方法及び装置、露光方法及び装
置、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物
体上に形成されたマークの位置情報を検出するマーク位
置検出方法及び該方法を実施するのに好適なマーク位置
検出装置、前記マーク位置検出方法を含む位置検出方法
及び前記マーク位置検出装置を備える位置検出装置、前
記位置検出方法を含む露光方法及び前記位置検出装置を
備える露光装置、並びにリソグラフィ工程で前記露光装
置を用いるデバイス製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mark position detecting method and device, a position detecting method and device, an exposure method and device, and a device manufacturing method, and more particularly, to position information of a mark formed on an object. Including a mark position detecting method suitable for implementing the method, a position detecting method including the mark position detecting method, a position detecting apparatus including the mark position detecting apparatus, and the position detecting method The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus including the position detection apparatus, and a device manufacturing method that uses the exposure apparatus in a lithography process.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体素子、液晶表示素子等
のマイクロデバイスを製造するリソグラフィ工程では、
種々の露光装置が用いられている。近年では、例えば半
導体露光装置としては、フォトマスク又はレチクル(以
下、「レチクル」と総称する)に形成された微細なパタ
ーンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された半導体ウ
エハやガラスプレート等の基板(以下、「ウエハ」と総
称する)上に投影光学系を介して転写する、ステップ・
アンド・リピート方式の縮小投影露光装置(いわゆるス
テッパ)や、このステッパに改良を加えたステップ・ア
ンド・スキャン方式の走査型投影露光装置(いわゆるス
キャニング・ステッパ)等の投影露光装置が、主として
用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a lithography process for manufacturing microdevices such as semiconductor elements and liquid crystal display elements,
Various exposure apparatuses are used. In recent years, for example, as a semiconductor exposure apparatus, a substrate such as a semiconductor wafer or a glass plate on which a fine pattern formed on a photomask or a reticle (hereinafter, referred to as “reticle”) is coated with a photosensitizer such as a photoresist. Transferring through a projection optical system (hereinafter collectively referred to as “wafer”),
A projection exposure apparatus such as an and repeat type reduction projection exposure apparatus (so-called stepper) or a step-and-scan type scanning projection exposure apparatus (so-called scanning stepper), which is an improvement of this stepper, is mainly used. ing.

【0003】ところで、半導体素子等を製造する場合に
は、異なる回路パターンをウエハ上に幾層にも積み重ね
て形成する必要があるため、回路パターンが形成された
レチクルと、ウエハ上の各ショット領域に既に形成され
たパターンとを正確に重ね合わせることが重要である。
このレチクルとウエハとの位置合わせ(アライメント)
の要求精度は、パターンの微細化と共に厳しくなってき
ており、アライメントにはさまざまな工夫がなされてい
る。
By the way, when manufacturing a semiconductor device or the like, it is necessary to stack different layers of circuit patterns on a wafer. Therefore, the reticle on which the circuit patterns are formed and each shot area on the wafer are formed. It is important to exactly overlap the pattern already formed on the substrate.
Alignment of this reticle and wafer
The required accuracy has become severe with the miniaturization of patterns, and various measures have been taken for alignment.

【0004】ステッパ等におけるウエハの位置検出は、
ウエハ上に形成された位置合わせマーク(アライメント
マーク)を検出することにより行われる。このアライメ
ントマークを検出するウエハアライメント系としては、
種々の方式が知られている。最近では、例えばハロゲン
ランプ等を光源とする波長帯域幅の広い光で照明し、C
CDカメラなどで撮像したアライメントマークの画像デ
ータを画像処理してマーク位置を計測するFIA(Fiel
d Image Alignment)系のオフアクシス・アライメント
系などが比較的多く用いられている。このFIA系のア
ライメントセンサによると、レジスト層による薄膜干渉
の影響を受けず、アルミマークや非対称マーク等につい
ても高精度な位置検出が可能である。
The position of the wafer in the stepper or the like is detected by
This is performed by detecting the alignment mark (alignment mark) formed on the wafer. As a wafer alignment system that detects this alignment mark,
Various schemes are known. Recently, for example, a halogen lamp or the like is used as a light source to illuminate with light having a wide wavelength band, and C
An FIA (Fiel) that measures the mark position by image processing the image data of the alignment mark taken by a CD camera or the like.
Off-axis alignment systems such as d Image Alignment) are often used. According to this FIA type alignment sensor, it is possible to detect the position of an aluminum mark or an asymmetric mark with high accuracy without being affected by thin film interference due to the resist layer.

【0005】また、レチクルの位置検出は、同様に、レ
チクルに形成された位置合わせマーク(アライメントマ
ーク)を検出することにより行われるが、この場合に
は、検出光束として露光光を用いるものが一般的であ
る。例えば、露光光をレチクル上に形成されたアライメ
ントマークに照射し、CCDカメラなどで撮像したアラ
イメントマークの画像データを画像処理してマーク位置
を計測するVRA(VisualReticle Alignment)方式の
センサなどが知られている。
Similarly, the position of the reticle is detected by detecting the alignment mark (alignment mark) formed on the reticle. In this case, the exposure light is generally used as the detection light beam. Target. For example, there is known a VRA (Visual Reticle Alignment) type sensor that irradiates exposure light onto an alignment mark formed on a reticle, image-processes image data of the alignment mark captured by a CCD camera or the like, and measures the mark position. ing.

【0006】これらの光学式アライメントセンサを用い
たレチクルとウエハとのアライメントは、概略次の手順
で行われる。すなわち、まず、レチクル上のアライメン
トマークの像をウエハステージ上の基準マークの投影光
学系を介した像と同時にVRAセンサで検出し、その検
出結果に基づいてレチクルパターンの投影位置を算出す
る。次に、ウエハステージを例えば所定距離移動してF
IA系のセンサでウエハステージ上の基準マークを検出
し、その検出結果に基づいてFIA系のベースライン量
を求める。しかる後、ウエハ上のアライメントマークを
FIA系のセンサで検出し、その検出結果とそのときの
ウエハステージの位置座標とに基づいて、所定の演算処
理を行い、ウエハ上の各ショット領域の位置座標を求め
る。
The alignment between the reticle and the wafer using these optical alignment sensors is generally performed in the following procedure. That is, first, the image of the alignment mark on the reticle is detected by the VRA sensor at the same time as the image of the reference mark on the wafer stage through the projection optical system, and the projection position of the reticle pattern is calculated based on the detection result. Next, the wafer stage is moved by, for example, a predetermined distance and F
The reference mark on the wafer stage is detected by the IA system sensor, and the FIA system baseline amount is obtained based on the detection result. Then, the alignment mark on the wafer is detected by a FIA sensor, and a predetermined calculation process is performed based on the detection result and the position coordinate of the wafer stage at that time to determine the position coordinate of each shot area on the wafer. Ask for.

【0007】そして、上記の結果をもとに、レチクル
(レチクルステージ)とウエハ(ウエハステージ)との
相対位置関係を制御して、ステップ・アンド・リピート
方式又はステップ・アンド・スキャン方式で露光を行う
ことにより、ウエハ上の各ショット領域にレチクルのパ
ターンが順次重ね合せて転写される。
Based on the above result, the relative positional relationship between the reticle (reticle stage) and the wafer (wafer stage) is controlled to perform exposure by the step-and-repeat method or the step-and-scan method. By doing so, the reticle patterns are sequentially superimposed and transferred to each shot area on the wafer.

【0008】しかるに、上述したような結像式のアライ
メント系を用いて物体(ウエハ等)の上に形成されたア
ライメントマークの位置検出を行うことにより、ウエハ
等の位置検出を行うに際し、精度良くアライメントマー
クの位置を検出するためには、最適なフォーカス状態と
なる位置でアライメントマークの検出を行う必要があ
る。
However, when the position of the alignment mark formed on the object (wafer or the like) is detected by using the above-mentioned image-forming type alignment system, the position of the wafer or the like can be detected with high accuracy. In order to detect the position of the alignment mark, it is necessary to detect the alignment mark at the position where the optimum focus state is achieved.

【0009】アライメントマークなどのマークを検出す
る際のフォーカス位置としては、検出光学系のベストフ
ォーカス位置が用いられる。例えば、ウエハステージ上
などに設けられた基準マークの光軸方向(高さ方向)位
置を変化させながらその基準マークを結像式のアライメ
ント系を用いて繰り返し撮像し、その撮像結果として光
軸方向の位置毎に得られる撮像信号のうちの例えばコン
トラストが最大となる撮像信号に対応する基準マークの
光軸方向位置を検出光学系のベストフォーカス位置とす
る。この場合、使用する基準マークおよびその用い方に
より、このベストフォーカス位置は検出光学系に対して
ただ一つ決まるガウス像面と一致させることができる。
The best focus position of the detection optical system is used as the focus position when detecting marks such as alignment marks. For example, while changing the optical axis direction (height direction) position of a reference mark provided on a wafer stage or the like, the reference mark is repeatedly imaged by using an imaging type alignment system, and the image pickup result is the optical axis direction. For example, the position of the reference mark in the optical axis direction corresponding to the image pickup signal having the maximum contrast among the image pickup signals obtained at the respective positions is set as the best focus position of the detection optical system. In this case, the best focus position can be made to coincide with the Gaussian image plane that is uniquely determined for the detection optical system depending on the reference mark used and the method of using the reference mark.

【0010】この他、位置検出の対象となるマークが形
成された物体の光軸方向位置を変化させつつ、アライメ
ント系によりそのマークの像を撮像し、その撮像信号の
形状の変化を計測し、上記のマークを検出する際のフォ
ーカス位置を決定することもできる。この場合には、対
象となるマーク毎に異なるフォーカス位置でその位置検
出が行われることになる。
In addition to this, while changing the position in the optical axis direction of the object on which the mark for position detection is formed, an image of the mark is picked up by the alignment system, and the change in the shape of the picked-up signal is measured, It is also possible to determine the focus position when detecting the mark. In this case, the position detection is performed at a different focus position for each target mark.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来においては、同一
の露光装置などにおいては、上述した種々の方法のう
ち、いずれか一つの方法で決定されたフォーカス位置
が、検出の対象となるマークのデザイン(種類)に無関
係に、マーク検出を行う際の結像式のアライメント系の
フォーカス位置として用いられていた。
Conventionally, in the same exposure apparatus or the like, the focus position determined by any one of the above-mentioned various methods is designed for the mark to be detected. It has been used as the focus position of an image-forming alignment system when performing mark detection regardless of (type).

【0012】しかしながら、本発明者の経験では、いず
れの方法で決定したフォーカス位置が、より高精度なマ
ーク位置の検出に適しているかは、マークのデザイン、
すなわち配置、幅、断面形状などによって必ずしも一定
でないことが判っている。
However, according to the experience of the present inventor, it is determined by the method of the mark design whether the focus position determined by which method is suitable for detecting the mark position with higher accuracy.
That is, it is known that the arrangement, the width, the cross-sectional shape, and the like are not always constant.

【0013】本発明は、かかる事情の下になされたもの
で、その第1の目的は、マークの種類によらず、精度良
く位置検出を行うことができるマーク位置検出方法及び
マーク位置検出装置を提供することにある。
The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to provide a mark position detecting method and a mark position detecting device capable of accurately detecting the position regardless of the type of the mark. To provide.

【0014】また、本発明の第2の目的は、マークが形
成された物体の位置情報を精度良く検出することができ
る位置検出方法及び位置検出装置を提供することにあ
る。
A second object of the present invention is to provide a position detecting method and a position detecting device capable of accurately detecting the position information of an object on which a mark is formed.

【0015】また、本発明の第3の目的は、物体上に精
度良くパターンを転写形成することができる露光方法及
び露光装置を提供することにある。
A third object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus capable of accurately transferring and forming a pattern on an object.

【0016】また、本発明の第4の目的は、マイクロデ
バイスの生産性を向上することができるデバイス製造方
法を提供することにある。
A fourth object of the present invention is to provide a device manufacturing method capable of improving the productivity of microdevices.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】発明者は、種々のマーク
を仮定したシミュレーションを繰り返した結果、マーク
のデザイン(主として2次元的あるいは3次元的な形
状)によって、結像式のマーク検出系、例えば前述のF
IA系のセンサなどによるマーク位置の検出に適した、
前述のマーク検出時におけるフォーカス位置(そのフォ
ーカス位置の基準となるフォーカス位置を含む)が異な
ることが判明した。なお、上記のシミュレーションの一
部については、後述する。本発明は、かかる発明者の有
する新規知見に基づいてなされたもので、以下のような
手段(構成又は手法)を採用する。
As a result of repeating simulations on the assumption of various marks, the inventor has found that an image-forming mark detection system, based on the mark design (mainly two-dimensional or three-dimensional shape), For example, the above-mentioned F
Suitable for mark position detection by IA type sensor,
It was found that the focus position (including the focus position serving as a reference for the focus position) at the time of detecting the mark is different. A part of the above simulation will be described later. The present invention has been made on the basis of the novel findings of the inventor, and employs the following means (configuration or method).

【0018】請求項1に記載の発明は、物体上に形成さ
れたマークの位置情報を検出するマーク位置検出方法で
あって、被検出マークに関する形状情報に応じて、目標
フォーカス位置の決定方法を選択する選択工程と;前記
選択された決定方法に従って、前記被検出マークの像を
検出光学系を介して撮像する結像式のマーク検出系によ
る前記被検出マークの位置検出の際の目標フォーカス位
置を決定する決定工程と;前記目標フォーカス位置に基
づいて前記検出光学系の光軸方向に関する前記物体の位
置を制御して、前記マーク検出系を用いて前記光軸に直
交する2次元面内での前記被検出マークの位置情報を検
出する検出工程と;を含むマーク位置検出方法である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a mark position detecting method for detecting the position information of a mark formed on an object, wherein the target focus position is determined according to the shape information about the detected mark. A selection step of selecting; a target focus position at the time of detecting the position of the detected mark by an image-forming mark detection system that captures an image of the detected mark through a detection optical system according to the selected determination method. In a two-dimensional plane orthogonal to the optical axis by using the mark detection system by controlling the position of the object in the optical axis direction of the detection optical system based on the target focus position. And a detection step of detecting the position information of the detected mark.

【0019】これによれば、被検出マーク、すなわち位
置検出の対象となるマークに関する形状情報に応じて、
目標フォーカス位置の決定方法が選択される(選択工
程)。この場合、予めシミュレーション、あるいは実験
などによって、種々の種類のマークに対して、位置検出
を高精度に行うことができる、マーク検出時における結
像式のマーク検出系の最適なフォーカス位置及びそのフ
ォーカス位置の決定方法を求めておくことで、マーク検
出の際に、被検出マークに関する形状情報に応じて、そ
の決定方法が選択される。
According to this, according to the shape information regarding the detected mark, that is, the mark whose position is to be detected,
A method of determining the target focus position is selected (selection step). In this case, the optimum focus position of the image-forming mark detection system at the time of mark detection and its focus can be detected with high accuracy for various types of marks by simulation or experiment in advance. By obtaining the method of determining the position, the method of determining the mark is selected according to the shape information regarding the detected mark when the mark is detected.

【0020】次いで、選択された決定方法に従って、結
像式のマーク検出系による被検出マークの位置検出の際
の目標フォーカス位置が決定される(決定工程)。そし
て、前記目標フォーカス位置に基づいて検出光学系の光
軸方向に関する前記物体の位置が制御され、マーク検出
系を用いて前記光軸に直交する2次元面内での被検出マ
ークの位置情報が検出される(検出工程)。
Then, the target focus position when the position of the detected mark is detected by the image-forming mark detection system is determined according to the selected determination method (determination step). Then, the position of the object in the optical axis direction of the detection optical system is controlled based on the target focus position, and the position information of the detected mark in the two-dimensional plane orthogonal to the optical axis is detected using the mark detection system. It is detected (detection step).

【0021】従って、本発明のマーク位置検出方法によ
れば、マークのデザインに応じた最適なフォーカス状態
で、マーク検出系により光軸に直交する2次元面内での
被検出マークの位置情報を精度良く検出することが可能
となり、結果的にマークの種類によらず、その位置情報
を精度良く検出することが可能になる。
Therefore, according to the mark position detecting method of the present invention, the position information of the detected mark in the two-dimensional plane orthogonal to the optical axis is detected by the mark detecting system in the optimum focus state according to the mark design. It is possible to detect with high accuracy, and as a result, it is possible to accurately detect the position information regardless of the type of mark.

【0022】この場合において、請求項2に記載のマー
ク位置検出方法の如く、前記選択工程では、前記被検出
マークに関する形状情報が、前記被検出マークが前記検
出光学系の分解能以下の線幅を有すること及び前記被検
出マークが前記分解能以下の微小なマークの集合として
形成されていることのいずれかを示す情報である場合に
は、第1の決定方法を選択し、前記被検出マークに関す
る形状情報が、前記被検出マークが前記検出光学系の分
解能を超える線幅を有することを示す情報である場合に
は、第2の決定方法を選択し、前記決定工程では、前記
第1の決定方法が選択された場合には、前記マーク検出
系による前記被検出マークの撮像信号の波形に基づいて
前記目標フォーカス位置を動的に決定し、前記第2の決
定方法が選択された場合には、予め定めたフォーカス位
置を前記目標フォーカス位置として決定することとする
ことができる。発明者の行ったシミュレーション結果に
より、後述するように、被検出マークの線幅の大小によ
り、最適なフォーカス位置の決定方法が異なることが確
認されたことに基づくものである。
In this case, as in the mark position detecting method according to the second aspect, in the selecting step, the shape information regarding the detected mark has a line width equal to or less than the resolution of the detection optical system. If it is information indicating that the detected mark is present or that the detected mark is formed as a set of minute marks having a resolution equal to or lower than the resolution, the first determination method is selected, and the shape relating to the detected mark is selected. When the information is information indicating that the detected mark has a line width exceeding the resolution of the detection optical system, a second determination method is selected, and in the determination step, the first determination method is selected. Is selected, the target focus position is dynamically determined based on the waveform of the imaging signal of the detected mark by the mark detection system, and the second determination method is selected. In this case, it can be decided to determine the predetermined focus position as the target focus position. It is based on the result of the simulation conducted by the inventor that it is confirmed that the optimum focus position determining method differs depending on the size of the line width of the detected mark, as described later.

【0023】この場合において、請求項3に記載のマー
ク位置検出方法の如く、前記決定工程では、前記目標フ
ォーカス位置を動的に決定するに際し、前記被検出マー
クが形成された物体の前記検出光学系の光軸方向に関す
る複数の位置で、前記マーク検出系を用いて前記被検出
マークの像を撮像し、前記位置毎の前記被検出マークの
各撮像信号のうちその微分波形の絶対値が最大となる撮
像信号に対応する前記物体の前記光軸方向に関する位
置、及び前記各撮像信号のうちそのコントラストが最大
となる撮像信号に対応する前記物体の前記光軸方向に関
する位置のいずれかを、前記目標フォーカス位置とする
こととすることができる。
In this case, as in the mark position detecting method according to the third aspect, in the determining step, when the target focus position is dynamically determined, the detection optical of the object on which the detected mark is formed is detected. An image of the detected mark is picked up using the mark detection system at a plurality of positions in the optical axis direction of the system, and the absolute value of the differential waveform of each picked-up signal of the detected mark at each position is maximum. The position in the optical axis direction of the object corresponding to the image pickup signal, and the position in the optical axis direction of the object corresponding to the image pickup signal having the maximum contrast among the image pickup signals, The target focus position can be set.

【0024】上記請求項2に記載のマーク位置検出方法
において、請求項4に記載のマーク位置検出方法の如
く、前記決定工程では、マーク形成部材に形成された基
準マークを用いて予め求めた前記検出光学系の固定のフ
ォーカス位置、前記被検出マークが形成された物体の前
記検出光学系の光軸方向に関する複数の位置で、前記マ
ーク検出系を用いて前記被検出マークの像を撮像して前
記位置毎に得られた前記被検出マークの撮像信号に基づ
いて予め決定したフォーカス位置、及び前記被検出マー
クについてシミュレーションにより求めておいた前記検
出光学系のベストフォーカス位置のいずれかを、前記予
め定めた目標フォーカス位置とすることとすることがで
きる。
In the mark position detecting method according to the second aspect, as in the mark position detecting method according to the fourth aspect, in the determining step, the mark obtained in advance using the reference mark formed on the mark forming member is used. An image of the detected mark is captured by using the mark detection system at a fixed focus position of the detection optical system and at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system of the object on which the detected mark is formed. One of the focus position determined in advance based on the image pickup signal of the detected mark obtained for each position and the best focus position of the detection optical system obtained by simulation for the detected mark is set in advance. The target focus position may be determined.

【0025】上記請求項1〜4に記載の各マーク位置検
出方法において、請求項5に記載のマーク位置検出方法
の如く、前記検出工程では、前記決定された前記目標フ
ォーカス位置を中心とする前記検出光学系の光軸方向に
関する複数の位置に前記物体をそれぞれ位置させて、前
記マーク検出系を用いて前記被検出マークの前記2次元
面内の位置情報を検出し、光軸方向に関する位置毎に得
られた検出結果の線形結合を含む式に基づいて前記被検
出マークの前記2次元面内での位置情報を算出すること
とすることができる。あるいは、請求項6に記載のマー
ク位置検出方法の如く、前記検出工程では、前記決定さ
れた前記目標フォーカス位置を中心とする前記検出光学
系の光軸方向に関する複数の位置に前記物体をそれぞれ
位置させて、前記マーク検出系を用いて前記被検出マー
クの像を撮像し、光軸方向に関する位置毎に得られた各
撮像信号を合成した合成信号に基づいて前記2次元面内
における前記被検出マークの位置情報を算出することと
することができる。
In each of the mark position detecting methods described in claims 1 to 4, as in the mark position detecting method described in claim 5, in the detecting step, the target focus position determined in the center is set. The object is positioned at each of a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system, position information in the two-dimensional plane of the detected mark is detected using the mark detection system, and each position in the optical axis direction is detected. The position information in the two-dimensional plane of the detected mark can be calculated based on an expression including a linear combination of the detection results obtained in the above. Alternatively, as in the mark position detecting method according to claim 6, in the detecting step, the object is respectively positioned at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on the determined target focus position. Then, an image of the detected mark is picked up using the mark detection system, and the detected object in the two-dimensional plane is detected based on a combined signal obtained by combining the imaged signals obtained at each position in the optical axis direction. The position information of the mark can be calculated.

【0026】請求項7に記載の発明は、物体の位置情報
を検出する位置検出方法であって、前記物体に形成され
た位置検出用マークの前記2次元面内の位置情報を請求
項1〜6のいずれか一項に記載のマーク位置検出方法に
よって検出する工程と;前記検出された位置検出用マー
クの位置情報に基づいて前記物体の位置情報を算出する
工程と;を含む位置検出方法である。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a position detecting method for detecting position information of an object, wherein the position information in the two-dimensional plane of the position detection mark formed on the object is used. 6. The position detecting method according to any one of 6 to 6; and a step of calculating the position information of the object based on the position information of the detected position detecting mark; is there.

【0027】これによれば、請求項1〜6のいずれか一
項に記載のマーク位置検出方法により物体に形成された
位置検出用マークの2次元面内の位置情報が検出され
る。この場合、高精度な位置検出を行うのに最適なフォ
ーカス状態で、マーク検出系を用いて物体上に形成され
た位置検出マークの検出が行われる。これにより、位置
検出用マークの光軸に直交する2次元面内の位置を精度
良く検出することができる。そして、この精度良く検出
された位置検出用マークの位置情報に基づいて物体の位
置情報が算出されるので、物体の2次元面内の位置情報
を高精度に検出することが可能となる。
According to this, the position information in the two-dimensional plane of the position detecting mark formed on the object is detected by the mark position detecting method according to any one of claims 1 to 6. In this case, the position detection mark formed on the object is detected using the mark detection system in the optimum focus state for highly accurate position detection. This makes it possible to accurately detect the position of the position detection mark in the two-dimensional plane orthogonal to the optical axis. Then, since the position information of the object is calculated based on the position information of the position detection mark detected with high accuracy, it is possible to detect the position information within the two-dimensional plane of the object with high accuracy.

【0028】請求項8に記載の発明は、物体を露光して
所定のパターンを前記物体上に形成する露光方法であっ
て、前記物体の移動面内の位置情報を請求項7に記載の
位置検出方法を用いて検出する工程と;前記検出された
位置情報に基づいて、前記物体の前記移動面内の位置を
制御して前記露光を行う工程と;を含む露光方法であ
る。
The present invention according to claim 8 is an exposure method for exposing an object to form a predetermined pattern on the object, wherein the position information in the moving plane of the object is used for the position information. And a step of detecting using a detection method; and a step of performing the exposure by controlling the position of the object in the moving surface based on the detected position information.

【0029】これによれば、請求項7に記載の位置検出
方法を用いて物体の移動面内の位置情報が検出される。
このため、精度良く物体の移動面内の位置情報が検出さ
れる。そして、露光の際に、その検出された物体の移動
面内の位置情報に基づいて物体の2次元面内の位置が制
御される。従って、露光時の物体の位置を精度良く制御
することができ、パターン形成位置誤差の極めて小さい
高精度な露光が可能となる。
According to this, the position information in the moving plane of the object is detected by using the position detecting method according to the seventh aspect.
Therefore, the position information on the moving surface of the object is accurately detected. Then, at the time of exposure, the position of the object in the two-dimensional plane is controlled based on the detected position information of the object in the moving plane. Therefore, the position of the object at the time of exposure can be controlled with high accuracy, and high-precision exposure with an extremely small pattern formation position error becomes possible.

【0030】例えば、投影露光装置で、静止露光を行う
場合には、物体(感光基板)を露光位置(マスクパター
ンの投影位置)に精度良く位置決めすることができ、ま
た、例えば、走査露光を行う場合には、物体(感光基
板)とマスクとの相対位置関係を所望の状態に維持する
ことが可能になる。いずれにしても、マスクのパターン
を物体(感光基板)上の所望の区画領域に精度良く重ね
合せて転写することができる。
For example, when static exposure is performed by the projection exposure apparatus, the object (photosensitive substrate) can be accurately positioned at the exposure position (projection position of the mask pattern), and, for example, scanning exposure is performed. In this case, the relative positional relationship between the object (photosensitive substrate) and the mask can be maintained in a desired state. In any case, the pattern of the mask can be accurately superimposed and transferred to a desired divided area on the object (photosensitive substrate).

【0031】請求項9に記載の発明は、物体上に形成さ
れたマークの位置情報を検出するマーク位置検出装置で
あって、被検出マークの像を検出光学系を介して撮像す
る結像式のマーク検出系と;前記被検出マークに関する
形状情報に応じて、目標フォーカス位置の決定方法を選
択する選択装置と;前記選択装置によって選択された方
法に従って前記マーク検出系による前記被検出マークの
位置検出の際の目標フォーカス位置を決定するフォーカ
ス位置決定装置と;前記フォーカス位置決定装置で決定
された前記目標フォーカス位置に基づいて前記検出光学
系の光軸方向に関する前記物体の位置を制御して、前記
マーク検出系を用いて前記被検出マークの前記光軸に直
交する2次元面内での位置情報を検出する検出制御装置
と;を備えるマーク位置検出装置である。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a mark position detecting device for detecting position information of a mark formed on an object, which is an image-forming system for picking up an image of a detected mark through a detection optical system. Mark detection system; a selection device for selecting a target focus position determination method according to shape information about the detected mark; and a position of the detected mark by the mark detection system according to the method selected by the selection device. A focus position determining device for determining a target focus position at the time of detection; controlling the position of the object in the optical axis direction of the detection optical system based on the target focus position determined by the focus position determining device, A detection control device for detecting position information of the detected mark in a two-dimensional plane orthogonal to the optical axis by using the mark detection system; A position detecting device.

【0032】これによれば、選択装置により、被検出マ
ークに関する形状情報に応じて、目標フォーカス位置の
決定方法が選択される。この場合、予めシミュレーショ
ン、あるいは実験などによって、種々の種類のマークに
対して、位置検出を高精度に行うことができる、マーク
検出時におけるマーク検出系の最適なフォーカス位置及
びそのフォーカス位置の決定方法が求められており、そ
の結果に従って選択装置の選択基準が例えばソフトウェ
アプログラム、あるいはテーブルデータなどとして用意
されている。
According to this, the selection device selects the method of determining the target focus position according to the shape information regarding the detected mark. In this case, the optimum focus position of the mark detection system at the time of mark detection and the method of determining the focus position can be detected with high accuracy for various types of marks by simulations or experiments in advance. According to the result, the selection criterion of the selection device is prepared as, for example, a software program or table data.

【0033】次いで、フォーカス位置決定装置により、
選択装置によって選択された方法に従ってマーク検出系
による被検出マークの位置検出の際の目標フォーカス位
置が決定される。そして、検出制御装置では、フォーカ
ス位置決定装置で決定された目標フォーカス位置に基づ
いて検出光学系の光軸方向に関する物体の位置を制御し
て、マーク検出系を用いて被検出マークの光軸に直交す
る2次元面内での位置情報を検出する。
Then, by the focus position determining device,
The target focus position when the position of the detected mark is detected by the mark detection system is determined according to the method selected by the selection device. Then, in the detection control device, the position of the object in the optical axis direction of the detection optical system is controlled based on the target focus position determined by the focus position determination device, and the optical axis of the detected mark is detected using the mark detection system. The position information in the orthogonal two-dimensional plane is detected.

【0034】従って、本発明のマーク位置検出装置によ
れば、マークのデザインに応じた最適なフォーカス状態
で、マーク検出系により光軸に直交する2次元面内での
被検出マークの位置情報を精度良く検出することが可能
となり、結果的にマークの種類によらず、その位置情報
を精度良く検出することが可能になる。
Therefore, according to the mark position detecting device of the present invention, the position information of the detected mark in the two-dimensional plane orthogonal to the optical axis is detected by the mark detecting system in the optimum focus state according to the mark design. It is possible to detect with high accuracy, and as a result, it is possible to accurately detect the position information regardless of the type of mark.

【0035】この場合において、請求項10に記載のマ
ーク位置検出装置の如く、前記被検出マークに関する形
状情報は、外部から与えられる情報であっても良いし、
あるいは請求項11に記載のマーク位置検出装置の如
く、前記被検出マークに関する形状情報は、前記マーク
検出系による前記被検出マークの撮像信号の波形を処理
した結果として得られる情報であっても良い。
In this case, as in the mark position detecting device according to the tenth aspect, the shape information regarding the detected mark may be information provided from the outside,
Alternatively, as in the mark position detecting device according to claim 11, the shape information regarding the detected mark may be information obtained as a result of processing a waveform of an image pickup signal of the detected mark by the mark detection system. .

【0036】上記請求項9〜11に記載の各マーク位置
検出装置において、請求項12に記載のマーク位置検出
装置の如く、前記選択装置は、前記被検出マークに関す
る形状情報が、前記被検出マークが前記検出光学系の分
解能以下の線幅を有すること及び前記被検出マークが前
記分解能以下の微小なマークの集合として形成されてい
ることのいずれかを示す情報である場合には、第1の決
定方法を選択し、前記被検出マークに関する形状情報
が、前記被検出マークが前記検出光学系の分解能を超え
る線幅を有することを示す情報である場合には、第2の
決定方法を選択し、前記フォーカス位置決定装置は、前
記第1の決定方法が選択された場合には、前記マーク検
出系による前記被検出マークの撮像信号の波形に基づい
て前記目標フォーカス位置を動的に決定し、前記第2の
決定方法が選択された場合には、予め定めたフォーカス
位置を前記目標フォーカス位置として決定することとす
ることができる。
In each of the mark position detecting devices described in claims 9 to 11, like the mark position detecting device according to claim 12, the selection device is configured such that the shape information regarding the detected mark is the detected mark. Is information having a line width equal to or less than the resolution of the detection optical system and the detected mark being formed as a set of minute marks equal to or less than the resolution. If the shape information regarding the detected mark is information indicating that the detected mark has a line width exceeding the resolution of the detection optical system, the second determination method is selected. When the first determination method is selected, the focus position determination device determines the target focus based on the waveform of the image pickup signal of the detected mark by the mark detection system. Position dynamically determine, when the second determination method is selected, it can be decided to determine the predetermined focus position as the target focus position.

【0037】この場合において、請求項13に記載のマ
ーク位置検出装置の如く、前記フォーカス位置決定装置
は、前記目標フォーカス位置を動的に決定するに際し、
前記被検出マークが形成された物体の前記検出光学系の
光軸方向に関する複数の位置で、前記マーク検出系を用
いて前記被検出マークの像を撮像し、前記位置毎に得ら
れる被検出マークの各撮像信号のうちその微分波形の絶
対値が最大となる撮像信号に対応する前記物体の前記光
軸方向に関する位置を、前記目標フォーカス位置とする
こととすることができる。あるいは、請求項14に記載
のマーク位置検出装置の如く、前記フォーカス位置決定
装置は、前記フォーカス位置を動的に決定するに際し、
前記被検出マークが形成された物体の前記検出光学系の
光軸方向に関する複数の位置で、前記マーク検出系を用
いて前記被検出マークの像を撮像し、前記位置毎に得ら
れる前記被検出マークの各撮像信号のうちそのコントラ
ストが最大となる撮像信号に対応する前記物体の前記光
軸方向に関する位置を、前記目標フォーカス位置とする
こととすることができる。
In this case, as in the mark position detecting device according to the thirteenth aspect, when the focus position determining device dynamically determines the target focus position,
Detected marks obtained at each of the positions by capturing an image of the detected mark using the mark detection system at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system of the object on which the detected mark is formed. The position in the optical axis direction of the object corresponding to the image pickup signal having the maximum absolute value of the differential waveform of the image pickup signals can be set as the target focus position. Alternatively, as in the mark position detection device according to claim 14, the focus position determination device dynamically determines the focus position,
The detected target image obtained by capturing images of the detected mark using the mark detection system at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system of the object on which the detected mark is formed. The position in the optical axis direction of the object corresponding to the image pickup signal having the maximum contrast among the image pickup signals of the mark can be set as the target focus position.

【0038】上記請求項12〜14に記載の各マーク位
置検出装置において、請求項15に記載のマーク位置検
出装置の如く、前記フォーカス位置決定装置は、マーク
形成部材に形成された基準マークを用いて予め求めた前
記検出光学系の固定のフォーカス位置を前記予め定めた
目標フォーカス位置とすることとすることができる。あ
るいは、請求項16に記載のマーク位置検出装置の如
く、前記フォーカス位置決定装置は、前記被検出マーク
が形成された物体の前記検出光学系の光軸方向に関する
複数の位置で、前記マーク検出系を用いて前記被検出マ
ークの像を撮像して前記位置毎に得られた前記被検出マ
ークの撮像信号に基づいて予め決定したフォーカス位置
を、前記予め定めた目標フォーカス位置とすることとす
ることができる。あるいは、請求項17に記載のマーク
位置検出装置の如く、前記フォーカス位置決定装置は、
前記被検出マークについてシミュレーションにより求め
ておいた前記検出光学系のベストフォーカス位置を前記
予め定めた目標フォーカス位置とすることとすることが
できる。
In each of the mark position detecting devices described in claims 12 to 14, like the mark position detecting device described in claim 15, the focus position determining device uses a reference mark formed on a mark forming member. The fixed focus position of the detection optical system obtained in advance can be set as the predetermined target focus position. Alternatively, as in the mark position detection device according to claim 16, the focus position determination device is such that the mark detection system is provided at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system of the object on which the detected mark is formed. A focus position determined in advance based on an image pickup signal of the detected mark obtained for each position by capturing an image of the detected mark using You can Alternatively, as in the mark position detection device according to claim 17, the focus position determination device is
The best focus position of the detection optical system obtained by simulation for the detected mark may be set as the predetermined target focus position.

【0039】上記請求項9〜17に記載の各マーク位置
検出装置において、請求項18に記載のマーク位置検出
装置の如く、前記検出制御装置は、前記フォーカス位置
決定装置で決定された前記目標フォーカス位置を中心と
する前記検出光学系の光軸方向に関する複数の位置に前
記物体をそれぞれ位置させて、前記マーク検出系を用い
て前記被検出マークの前記2次元面内の位置情報を検出
し、前記光軸方向の位置毎に得られた検出結果の線形結
合を含む式に基づいて前記被検出マークの前記2次元面
内での位置情報を算出することとすることができる。あ
るいは、請求項19に記載のマーク位置検出装置の如
く、前記検出制御装置は、前記フォーカス位置決定装置
で決定された前記目標フォーカス位置を中心とする前記
検出光学系の光軸方向に関する複数の位置に前記物体を
それぞれ位置させて、前記マーク検出系を用いて前記被
検出マークの像を撮像し、前記光軸方向に関する位置毎
に得られた各撮像信号を合成した合成信号に基づいて前
記2次元面内における前記被検出マークの位置情報を算
出することとすることができる。
In each of the mark position detecting devices described in claims 9 to 17, as in the mark position detecting device according to claim 18, the detection control device is configured to detect the target focus determined by the focus position determining device. Positioning the object at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on a position, and detecting the position information in the two-dimensional surface of the detected mark using the mark detection system, The position information in the two-dimensional plane of the detected mark can be calculated based on an equation including a linear combination of detection results obtained for each position in the optical axis direction. Alternatively, as in the mark position detection device according to claim 19, the detection control device is arranged such that a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on the target focus position determined by the focus position determination device. The objects are respectively positioned at the respective positions, the image of the detected mark is picked up by using the mark detection system, and the image pickup signal obtained at each position in the optical axis direction is combined to generate the composite signal. It is possible to calculate position information of the detected mark in the dimension plane.

【0040】請求項20に記載の発明は、物体上に形成
されたマークの位置情報を検出するマーク位置検出装置
であって、被検出マークの像を検出光学系を介して撮像
する結像式のマーク検出系と;所定の目標フォーカス位
置を中心とする前記検出光学系の光軸方向に関する複数
の位置に前記物体をそれぞれ位置させて、前記マーク検
出系を用いて前記被検出マークの像を撮像し、前記光軸
方向の位置毎に得られる各撮像信号を用いて前記光軸に
直交する2次元面内での前記被検出マークの位置情報を
算出する検出制御装置と;を備えるマーク位置検出装置
である。
According to a twentieth aspect of the present invention, there is provided a mark position detecting device for detecting position information of a mark formed on an object, which is an imaging type for picking up an image of a detected mark via a detection optical system. A mark detection system for locating the object at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on a predetermined target focus position, and using the mark detection system to form an image of the detected mark. A detection control device that captures an image and calculates position information of the detected mark in a two-dimensional plane orthogonal to the optical axis by using each imaging signal obtained for each position in the optical axis direction; It is a detection device.

【0041】これによれば、検出制御装置では、所定の
目標フォーカス位置を中心とする検出光学系の光軸方向
に関する複数の位置に物体をそれぞれ位置させて、マー
ク検出系を用いて被検出マークの像を撮像し、光軸方向
の位置毎に得られる各撮像信号を用いて光軸に直交する
2次元面内での被検出マークの位置情報を算出する。す
なわち、目標フォーカス位置が、仮に被検出マークの検
出に最適なフォーカス位置からずれている場合であって
も、その目標フォーカス位置を中心とする検出光学系の
光軸方向に関する複数の位置に物体をそれぞれ位置させ
て、その光軸方向の位置毎に得られる被検出マークの各
撮像信号を用いて所定の処理を行って光軸に直交する2
次元面内での被検出マークの位置情報を算出することに
より、そのずれた目標フォーカス位置にのみ物体を位置
させて得られる被検出マークの撮像信号を用いて2次元
面内での被検出マークの位置情報を算出する場合に比べ
て、精度の良いマークの位置情報の検出が可能となる。
この結果、マークの種類によらず、精度の良い位置検出
が可能となる。
According to this, in the detection control device, the object is respectively positioned at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on the predetermined target focus position, and the mark detection system is used to detect the detected mark. The image of the image is captured, and the position information of the detected mark in the two-dimensional plane orthogonal to the optical axis is calculated using the respective image pickup signals obtained for each position in the optical axis direction. That is, even if the target focus position is deviated from the optimum focus position for detecting the detection target mark, the object is placed at a plurality of positions around the target focus position in the optical axis direction of the detection optical system. 2 is orthogonal to the optical axis by performing a predetermined process by using each image pickup signal of the detected mark obtained at each position in the optical axis direction.
By calculating the position information of the detected mark in the two-dimensional plane, the detected mark in the two-dimensional plane is used by using the imaging signal of the detected mark obtained by positioning the object only at the displaced target focus position. It is possible to detect the position information of the mark with higher accuracy than in the case of calculating the position information of.
As a result, accurate position detection can be performed regardless of the type of mark.

【0042】この場合において、請求項21に記載のマ
ーク位置検出装置の如く、前記検出制御装置は、前記各
撮像信号を用いて前記被検出マークの前記2次元面内の
位置情報を光軸方向に関する前記物体の位置毎に算出
し、その位置毎の各算出結果の線形結合を含む式に基づ
いて前記被検出マークの前記2次元面内での位置情報を
算出することとすることができる。あるいは、請求項2
2に記載のマーク位置検出装置の如く、前記検出制御装
置は、前記各撮像信号を合成した合成信号に基づいて前
記2次元面内における前記被検出マークの位置情報を算
出することとすることができる。
In this case, as in the mark position detection device according to the twenty-first aspect, the detection control device uses the image pickup signals to obtain position information of the detected mark in the two-dimensional plane in the optical axis direction. Can be calculated for each position of the object, and position information of the detected mark in the two-dimensional plane can be calculated based on an equation including a linear combination of the calculation results for each position. Alternatively, claim 2
As in the mark position detecting device described in 2, the detection control device may calculate the position information of the detected mark in the two-dimensional plane based on a combined signal obtained by combining the image pickup signals. it can.

【0043】請求項23に記載の発明は、物体の位置情
報を検出する位置検出装置であって、前記物体に形成さ
れた位置検出用マークを前記被検出マークとする請求項
9〜22のいずれか一項に記載のマーク位置検出装置
と;前記位置検出装置で検出された位置検出用マークの
位置情報に基づいて前記物体の前記2次元面内の位置情
報を算出する算出装置と;を備える位置検出装置であ
る。
The invention according to claim 23 is a position detecting device for detecting position information of an object, wherein the position detection mark formed on the object is the detected mark. A mark position detecting device according to any one of the preceding claims; and a calculating device that calculates the position information of the object in the two-dimensional plane based on the position information of the position detecting marks detected by the position detecting device. It is a position detection device.

【0044】これによれば、請求項9〜22のいずれか
一項に記載のマーク位置検出装置により物体に形成され
た位置検出用マークの2次元面内の位置情報が精度良く
検出される。そして、この精度良く検出された位置検出
用マークの位置情報に基づいて、算出装置により、物体
の2次元面内の位置情報が算出されるので、物体の2次
元面内の位置情報を高精度に検出することが可能とな
る。
According to this, the position information in the two-dimensional plane of the position detection mark formed on the object is accurately detected by the mark position detecting device according to any one of claims 9 to 22. Then, the position information in the two-dimensional plane of the object is calculated by the calculation device based on the position information of the position detection mark detected with high accuracy, so that the position information in the two-dimensional plane of the object is highly accurate. Can be detected.

【0045】請求項24に記載の発明は、物体を露光し
て所定のパターンを前記物体上に形成する露光装置であ
って、前記物体の移動面内の位置情報を検出する請求項
23に記載の位置検出装置と;前記検出された位置情報
に基づいて、前記物体の前記移動面内の位置を制御して
前記露光を行う処理装置と;を備える露光装置である。
The invention as set forth in claim 24 is an exposure apparatus which exposes an object to form a predetermined pattern on the object, and detects position information in a moving plane of the object. And a processing device that controls the position of the object in the moving surface based on the detected position information to perform the exposure.

【0046】これによれば、請求項23に記載の位置検
出装置により物体の移動面内の位置情報が、精度良く検
出される。そして、処理装置により、露光の際に、その
精度良く検出された物体の移動面内の位置情報に基づい
て、物体の2次元面内の位置が制御される。従って、露
光時の物体の位置を精度良く制御することができ、パタ
ーン形成位置誤差の極めて小さい高精度な露光が可能と
なる。
According to this, the position information in the moving surface of the object can be accurately detected by the position detecting device according to the twenty-third aspect. Then, during the exposure, the processing device controls the position of the object in the two-dimensional plane on the basis of the position information in the moving surface of the object detected with high accuracy. Therefore, the position of the object at the time of exposure can be controlled with high accuracy, and high-precision exposure with an extremely small pattern formation position error becomes possible.

【0047】請求項25に記載の発明は、リソグラフィ
工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフ
ィ工程では、請求項24に記載の露光装置を用いて露光
を行うことを特徴とするデバイス製造方法である。
A twenty-fifth aspect of the present invention is a device manufacturing method including a lithography step, wherein in the lithography step, exposure is performed using the exposure apparatus of the twenty-fourth aspect. Is.

【0048】[0048]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
〜図9(B)に基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
~ It demonstrates based on FIG. 9 (B).

【0049】図1には、本発明のマーク位置検出方法、
位置検出方法及び露光方法を実施するのに好適な露光装
置100の概略構成が示されている。この露光装置10
0は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置
である。この露光装置100は、照明系10、マスクと
してのレチクルRを保持するレチクルステージRST、
投影光学系PL、物体としてのウエハWが搭載されるウ
エハステージWST、レチクルステージRST及びウエ
ハステージWSTを制御するステージ制御系19、並び
に装置全体を括制御する主制御系20等を備えている。
FIG. 1 shows a mark position detecting method according to the present invention,
The schematic configuration of an exposure apparatus 100 suitable for carrying out the position detection method and the exposure method is shown. This exposure apparatus 10
Reference numeral 0 is a step-and-scan type projection exposure apparatus. The exposure apparatus 100 includes an illumination system 10, a reticle stage RST that holds a reticle R as a mask,
The projection optical system PL, a wafer stage WST on which a wafer W as an object is mounted, a stage control system 19 for controlling the reticle stage RST and the wafer stage WST, and a main control system 20 for collectively controlling the entire apparatus are provided.

【0050】前記照明系10は、例えば特開平6−34
9701号公報などに開示されるように、光源、オプテ
ィカルインテグレータ等を含む照度均一化光学系、リレ
ーレンズ、可変NDフィルタ、レチクルブラインド、及
びダイクロイックミラー等(いずれも不図示)を含んで
構成されている。オプティカルインテグレータとして
は、フライアイレンズ、ロッド(内面反射型)インテグ
レータ、あるいは回折光学素子などが用いられる。この
照明系10は、不図示のレチクルブラインドで規定され
X軸方向(図1における紙面内左右方向)に細長く延び
るレチクルR上のスリット状の照明領域部分を、照明光
ILによりほぼ均一な照度で照明する。ここで、照明光
ILとしては、KrFエキシマレーザ光(波長248n
m)などの遠紫外光、ArFエキシマレーザ光(波長1
93nm)あるいはF2レーザ光(波長157nm)な
どの真空紫外光などが用いられる。照明光ILとして、
超高圧水銀ランプからの紫外域の輝線(g線、i線等)
を用いることも可能である。
The illumination system 10 is, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-34.
As disclosed in Japanese Patent No. 9701 etc., it is configured to include a light source, an illumination uniformizing optical system including an optical integrator, a relay lens, a variable ND filter, a reticle blind, and a dichroic mirror (all not shown). There is. A fly-eye lens, a rod (internal reflection type) integrator, a diffractive optical element, or the like is used as the optical integrator. The illumination system 10 has a slit-shaped illumination area portion on a reticle R, which is defined by a reticle blind (not shown) and extends in the X-axis direction (horizontal direction in the plane of FIG. 1), with a substantially uniform illuminance by the illumination light IL. Illuminate. Here, as the illumination light IL, KrF excimer laser light (wavelength 248n
m) and other far-ultraviolet light, ArF excimer laser light (wavelength 1
93 nm) or vacuum ultraviolet light such as F 2 laser light (wavelength 157 nm). As the illumination light IL,
Ultraviolet emission line (g line, i line, etc.) from ultra-high pressure mercury lamp
It is also possible to use.

【0051】前記レチクルステージRST上には、その
パターン面(図1における下面)に回路パターンPAが
形成されたレチクルRが、例えば真空吸着等により固定
されている。レチクルステージRSTは、例えばリニア
モータ及びボイスコイルモータ等のアクチュエータを含
むレチクルステージ駆動部12によって、照明系10の
光軸(後述する投影光学系PLの光軸AXに一致)に垂
直なXY平面内で微少駆動可能であるとともに、所定の
走査方向(ここでは図1における紙面直交方向であるY
軸方向とする)に指定された走査速度で駆動可能となっ
ている。
On the reticle stage RST, a reticle R having a circuit pattern PA formed on its pattern surface (lower surface in FIG. 1) is fixed by, for example, vacuum suction. The reticle stage RST is within an XY plane perpendicular to the optical axis of the illumination system 10 (which coincides with the optical axis AX of the projection optical system PL described later) by the reticle stage drive unit 12 including an actuator such as a linear motor and a voice coil motor. And a predetermined scanning direction (here, Y which is a direction orthogonal to the paper surface in FIG. 1).
It is possible to drive at the scanning speed specified in the (axial direction).

【0052】レチクルステージRSTのステージ移動面
内の位置は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル
干渉計」という)16によって、移動鏡15を介して、
例えば0.5〜1nm程度の分解能で常時検出される。
レチクル干渉計16からのレチクルステージRSTの位
置情報はステージ制御系19及びこれを介して主制御系
20に供給される。ステージ制御系19では、主制御系
20からの指示に応じ、レチクルステージRSTの位置
情報に基づいてレチクルステージ駆動部12を介してレ
チクルステージRSTを駆動制御する。なお、レチクル
ステージRSTの端面を鏡面加工して反射面(前述の移
動鏡15の反射面に相当)を形成しても良い。
The position of the reticle stage RST on the stage moving surface is moved by a reticle laser interferometer (hereinafter referred to as “reticle interferometer”) 16 via a moving mirror 15.
For example, it is always detected with a resolution of about 0.5 to 1 nm.
Position information of the reticle stage RST from the reticle interferometer 16 is supplied to the stage control system 19 and the main control system 20 via the stage control system 19. In accordance with an instruction from the main control system 20, the stage control system 19 drives and controls the reticle stage RST via the reticle stage drive unit 12 based on the position information of the reticle stage RST. The end surface of reticle stage RST may be mirror-finished to form a reflection surface (corresponding to the reflection surface of movable mirror 15 described above).

【0053】前記投影光学系PLは、レチクルステージ
RSTの図1における下方に配置され、その光軸AXの
方向がZ軸方向とされている。投影光学系PLとして
は、例えば両側テレセントリックで所定の縮小倍率(例
えば1/5、又は1/4)を有する屈折光学系が使用さ
れている。このため、照明光学系からの照明光ILによ
ってレチクルRの照明領域が照明されると、このレチク
ルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PLを介
してその照明領域内のレチクルRの回路パターンPAの
縮小像(部分倒立像)が表面にレジスト(感光剤)が塗
布されたウエハW上に形成される。
The projection optical system PL is arranged below the reticle stage RST in FIG. 1, and its optical axis AX is in the Z-axis direction. As the projection optical system PL, for example, a dioptric system that is both-side telecentric and has a predetermined reduction magnification (for example, 1/5 or 1/4) is used. Therefore, when the illumination light IL from the illumination optical system illuminates the illumination area of the reticle R, the illumination light IL passing through the reticle R causes the circuit of the reticle R in the illumination area via the projection optical system PL. A reduced image (partial inverted image) of the pattern PA is formed on the wafer W whose surface is coated with a resist (photosensitive agent).

【0054】前記ウエハステージWSTは、投影光学系
PLの図1における下方で、不図示のベース上に配置さ
れ、このウエハステージWST上には、ウエハテーブル
25が載置されている。このウエハテーブル25上に不
図示のウエハホルダを介してウエハWが例えば真空吸着
等によって固定されている。ウエハテーブル25は、ボ
イスコイルモータ等を含む駆動部によって投影光学系P
Lの光軸に直交する面に対し、任意方向に傾斜可能で、
かつ投影光学系PLの光軸AX方向(Z軸方向)にも微
動可能に構成されている。また、このウエハテーブル2
5はZ軸回りの微小回転動作も可能になっている。
The wafer stage WST is arranged on a base (not shown) below the projection optical system PL in FIG. 1, and a wafer table 25 is placed on the wafer stage WST. The wafer W is fixed on the wafer table 25 via a wafer holder (not shown) by, for example, vacuum suction. The wafer table 25 is projected onto the projection optical system P by a driving unit including a voice coil motor.
Can be tilted in any direction with respect to the plane orthogonal to the optical axis of L,
Moreover, it is configured to be finely movable in the optical axis AX direction (Z-axis direction) of the projection optical system PL. Also, this wafer table 2
No. 5 is also capable of a minute rotation operation around the Z axis.

【0055】ウエハステージWSTは、走査方向(Y軸
方向)の移動のみならず、ウエハW上の複数のショット
領域を前記照明領域と共役な露光領域に位置させること
ができるように、走査方向に直交する非走査方向(X軸
方向)にも移動可能に構成されている。このウエハステ
ージWSTはモータ等を含む駆動系によりXY2次元方
向に駆動される。このように、ウエハテーブル25の駆
動部とウエハステージWSTの駆動系とは、それぞれ別
々に設けられるが、図1においては、これらが纏めてウ
エハ駆動装置24として示されている。従って、以下に
おいては、このウエハ駆動装置24によって、ウエハス
テージWSTがXY2次元方向に駆動されるとともに、
ウエハテーブル25がZ、θx、θy、θzの4自由度
方向に微少駆動されるものとして説明を行う。
Wafer stage WST is moved in the scanning direction so that not only the movement in the scanning direction (Y-axis direction) but also a plurality of shot areas on wafer W can be positioned in an exposure area conjugate with the illumination area. It is also configured to be movable in the non-scanning direction (X-axis direction) orthogonal to each other. Wafer stage WST is driven in the XY two-dimensional directions by a drive system including a motor and the like. As described above, the drive unit of wafer table 25 and the drive system of wafer stage WST are separately provided, but in FIG. 1, they are collectively shown as wafer drive device 24. Therefore, in the following, the wafer driving device 24 drives the wafer stage WST in the XY two-dimensional directions, and
The description will be made assuming that the wafer table 25 is finely driven in the directions of four degrees of freedom Z, θx, θy, and θz.

【0056】ウエハステージWST(及びウエハテーブ
ル25)のXY平面内での位置は、ウエハテーブル25
上に設けられた移動鏡17を介して、ウエハレーザ干渉
計システム18によって、例えば0.5〜1nm程度の
分解能で常時検出されている。ここで、実際には、ウエ
ハテーブル25上には、走査方向(Y軸方向)に直交す
る反射面を有するY移動鏡と非走査方向(X軸方向)に
直交する反射面を有するX移動鏡とが設けられ、これに
対応してウエハレーザ干渉計もY移動鏡に垂直に干渉計
ビームを照射するY干渉計と、X移動鏡に垂直に干渉計
ビームを照射するX干渉計とが設けられているが、図1
ではこれらが代表的に移動鏡17、ウエハレーザ干渉計
システム18として示されている。なお、例えば、ウエ
ハテーブル25の端面を鏡面加工して反射面(移動鏡1
7の反射面に相当)を形成しても良い。また、X干渉計
及びY干渉計は測長軸を複数有する多軸干渉計であり、
ウエハテーブル25のX、Y位置の他、回転(ヨーイン
グ(Z軸回りの回転であるθz回転)、ピッチング(X
軸回りの回転であるθx回転)、ローリング(Y軸回り
の回転であるθy回転))も計測可能となっている。従
って、以下の説明ではウエハレーザ干渉計システム18
によって、ウエハテーブル25のX、Y、θz、θy、
θxの5自由度方向の位置が計測されるものとする。本
実施形態では、ウエハステージWSTの移動位置を規定
する静止座標系(直交座標系)が、ウエハレーザ干渉計
システム18のY干渉計及びX干渉計の測長軸によって
規定されている。以下においては、この静止座標系を
「ステージ座標系」とも呼ぶ。また、多軸干渉計は45
°傾いてウエハテーブル25に設置される反射面を介し
て、投影光学系PLが載置される架台(不図示)に設置
される反射面にレーザビームを照射し、投影光学系PL
の光軸方向(Z軸方向)に関する相対位置情報を検出す
るようにしても良い。
The position of wafer stage WST (and wafer table 25) in the XY plane is wafer table 25.
Wafer laser interferometer system 18 constantly detects it with a resolution of, for example, about 0.5 to 1 nm via movable mirror 17 provided above. Here, in practice, on the wafer table 25, a Y moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the scanning direction (Y axis direction) and an X moving mirror having a reflecting surface orthogonal to the non-scanning direction (X axis direction). In correspondence with this, the wafer laser interferometer is also provided with a Y interferometer that irradiates the interferometer beam perpendicularly to the Y moving mirror and an X interferometer that irradiates the interferometer beam perpendicularly to the X moving mirror. However, Figure 1
These are typically shown as a moving mirror 17 and a wafer laser interferometer system 18. It should be noted that, for example, the end surface of the wafer table 25 is mirror-finished to have a reflecting surface (the moving mirror
7) may be formed. Further, the X interferometer and the Y interferometer are multi-axis interferometers having a plurality of length measuring axes,
In addition to the X and Y positions of the wafer table 25, rotation (yawing (θz rotation around the Z axis), pitching (X
It is also possible to measure the rotation about the axis (θx rotation) and the rolling (rotation about the Y axis about the θy rotation). Therefore, the wafer laser interferometer system 18 will be described below.
X, Y, θz, θy of the wafer table 25,
It is assumed that the position of θx in the 5-DOF direction is measured. In the present embodiment, the stationary coordinate system (orthogonal coordinate system) that defines the movement position of wafer stage WST is defined by the length measurement axes of the Y interferometer and X interferometer of wafer laser interferometer system 18. In the following, this stationary coordinate system is also referred to as "stage coordinate system". Also, the multi-axis interferometer is 45
The laser beam is irradiated onto the reflection surface installed on the pedestal (not shown) on which the projection optical system PL is mounted through the reflection surface installed on the wafer table 25 with a tilt, and the projection optical system PL is irradiated.
The relative position information regarding the optical axis direction (Z-axis direction) may be detected.

【0057】ウエハステージWSTのステージ座標系上
における位置情報(又は速度情報)はステージ制御系1
9、及びこれを介して主制御系20に供給される。ステ
ージ制御系19では、主制御系20の指示に応じ、ウエ
ハステージWSTの上記位置情報(又は速度情報)に基
づき、ウエハ駆動装置24を介してウエハステージWS
Tを制御する。
The position information (or speed information) of wafer stage WST on the stage coordinate system is the stage control system 1.
9 and the main control system 20 via this. The stage control system 19 responds to an instruction from the main control system 20 based on the position information (or speed information) of the wafer stage WST via the wafer driving device 24.
Control T.

【0058】また、ウエハテーブル25上のウエハWの
近傍には、マーク形成部材としての基準マーク板FMが
固定されている。この基準マーク板FMの表面は、ウエ
ハWの表面と同じ高さに設定され、この表面には後述す
るアライメント顕微鏡のベストフォーカス位置などを計
測するための計測用マーク、いわゆるベースライン計測
用の基準マーク、及びレチクルアライメント用の基準マ
ークその他のマーク(図1に符号GMで代表的に図示)
が形成されている。
A reference mark plate FM as a mark forming member is fixed near the wafer W on the wafer table 25. The surface of the reference mark plate FM is set at the same height as the surface of the wafer W, and a measurement mark for measuring the best focus position of an alignment microscope, which will be described later, a so-called baseline measurement reference is set on this surface. Marks, reference marks for reticle alignment, and other marks (typically shown as GM in FIG. 1)
Are formed.

【0059】さらに、この露光装置100は、マーク検
出系としてのオフアクシス方式のアライメント顕微鏡A
Sを備えている。このアライメント顕微鏡ASは、所定
の波長幅を有する照明光を基準マーク板FM上のマー
ク、あるいはウエハW上の位置検出用マークとしてのア
ライメントマーク(以下、適宜「ウエハマーク」とも呼
ぶ)に照射し、それらのマークの像と、ウエハと共役な
面内に配置された指標板上の指標マークの像とを、対物
レンズ等によって撮像素子(CCD等)の受光面上に結
像し、その結果として得られる撮像信号に所定の処理を
施して、前記指標マークの中心を基準とする被検出マー
クの位置情報を算出し、その位置情報を主制御系20へ
向けて出力する。
Further, the exposure apparatus 100 includes an off-axis type alignment microscope A as a mark detection system.
It has S. The alignment microscope AS irradiates the mark on the reference mark plate FM or the alignment mark as a position detection mark on the wafer W (hereinafter, also referred to as “wafer mark”) with illumination light having a predetermined wavelength width. , The images of the marks and the images of the index marks on the index plate arranged in the plane conjugate with the wafer are imaged on the light receiving surface of the image pickup device (CCD, etc.) by the objective lens, etc. The position information of the detected mark with the center of the index mark as a reference is calculated by performing a predetermined process on the image pickup signal obtained as, and the position information is output to the main control system 20.

【0060】このアライメント顕微鏡ASは、例えばハ
ロゲンランプなどの光源103、光ファイバなどのライ
トガイド104、照明開口絞り127、コンデンサレン
ズ129、照明リレーレンズ105、ビームスプリッタ
106、第1対物レンズ107、反射用プリズム10
8、第2対物レンズ111、指標板112、リレーレン
ズ系(113,114)、結像開口絞り130、ビーム
スプリッタ115、Y方向用CCD116、X方向用C
CD117、及び信号処理系118等を備えている。
This alignment microscope AS includes, for example, a light source 103 such as a halogen lamp, a light guide 104 such as an optical fiber, an illumination aperture stop 127, a condenser lens 129, an illumination relay lens 105, a beam splitter 106, a first objective lens 107, and a reflection. Prism 10
8, second objective lens 111, index plate 112, relay lens system (113, 114), imaging aperture stop 130, beam splitter 115, Y direction CCD 116, X direction C
The CD 117 and the signal processing system 118 are provided.

【0061】このアライメント顕微鏡ASの作用を説明
すると、光源103からのアライメント光ALは、ライ
トガイド104を介して所定位置まで導かれる。ライト
ガイド104の射出端から射出されたアライメント光A
Lは、必要に応じて照明開口絞り127で制限された
後、適当な断面形状を有する照明光束となってコンデン
サレンズ129に入射する。
The operation of the alignment microscope AS will be described. The alignment light AL from the light source 103 is guided to a predetermined position via the light guide 104. Alignment light A emitted from the emission end of the light guide 104
After being limited by the illumination aperture stop 127 as necessary, L becomes an illumination light flux having an appropriate cross-sectional shape and enters the condenser lens 129.

【0062】コンデンサレンズ129から出射されたア
ライメント光ALは、一旦集光された後、不図示の照明
視野絞りを介して照明リレーレンズ105に入射する。
照明リレーレンズ105を介して平行光となったアライ
メント光ALは、ビームスプリッタ106を透過した
後、第1対物レンズ107に入射する。第1対物レンズ
107で集光されたアライメント光ALは、反射用プリ
ズム108の反射面で鉛直下方に反射された後、ウエハ
ステージWST上の検出対象のマーク、例えば基準マー
ク板FM上の前述の計測用マーク、その他の基準マー
ク、又はウエハW上のアライメントマークを照明する。
The alignment light AL emitted from the condenser lens 129 is once condensed and then enters the illumination relay lens 105 through an illumination field stop (not shown).
The alignment light AL that has become parallel light through the illumination relay lens 105 passes through the beam splitter 106 and then enters the first objective lens 107. The alignment light AL condensed by the first objective lens 107 is reflected vertically downward by the reflection surface of the reflection prism 108, and then, a mark to be detected on the wafer stage WST, for example, the above-mentioned mark on the reference mark plate FM. The measurement mark, other reference mark, or the alignment mark on the wafer W is illuminated.

【0063】アライメント光ALにより照明された上記
の被検出マーク(以下、便宜上、「マークM」と呼ぶ)
からの反射光は、反射用プリズム108及び第1対物レ
ンズ107を介して、ビームスプリッタ106に入射す
る。そして、このビームスプリッタ106により鉛直上
方に反射された光は、第2対物レンズ111を介して、
指標マーク(不図示)が形成された指標板112上にマ
ークMの像を形成する。
The above-mentioned detected mark illuminated by the alignment light AL (hereinafter referred to as "mark M" for convenience).
The reflected light from is incident on the beam splitter 106 via the reflecting prism 108 and the first objective lens 107. Then, the light reflected vertically upward by the beam splitter 106 passes through the second objective lens 111,
An image of the mark M is formed on the index plate 112 on which index marks (not shown) are formed.

【0064】指標板112から出射される光は、リレー
レンズ系(113,114)を通過し、その通過中に必
要に応じて結像開口絞り130により制限され、ビーム
スプリッタ115に入射する。そして、ビームスプリッ
タ115で分割された一方の光(反射光)はY方向用C
CD116に、他方の光(透過光)はX方向用CCD1
17に入射する。
The light emitted from the index plate 112 passes through the relay lens system (113, 114), is limited by the imaging aperture stop 130 as necessary during the passage, and enters the beam splitter 115. One of the lights (reflected light) split by the beam splitter 115 is C for Y direction.
The other light (transmitted light) is transmitted to the CD 116 by the CCD 1 for the X direction.
It is incident on 17.

【0065】こうして、Y方向用CCD116及びX方
向用CCD117の撮像面には、マークMの像が指標板
112の指標マークの像とともに形成される。Y方向用
CCD116及びX方向用CCD117からの出力信号
は、信号処理系118に供給され、該信号処理系118
で所定の信号処理(例えば、ノイズ除去など)及びA/
D変換がなされ、そのデジタル化された撮像信号、すな
わち画像データが主制御系20に供給される。主制御系
20では、その撮像信号に基づいて、指標マークの中心
を基準とするマークMの位置を算出し、その算出結果と
その時の干渉計システム18の計測値とに基づいて、ス
テージ座標系上におけるマークMの位置座標を算出す
る。
In this way, the image of the mark M is formed together with the image of the index mark on the index plate 112 on the image pickup surfaces of the Y direction CCD 116 and the X direction CCD 117. Output signals from the Y-direction CCD 116 and the X-direction CCD 117 are supplied to the signal processing system 118, and the signal processing system 118 is supplied.
Predetermined signal processing (for example, noise removal) and A /
D conversion is performed, and the digitized image pickup signal, that is, image data is supplied to the main control system 20. The main control system 20 calculates the position of the mark M based on the center of the index mark based on the image pickup signal, and based on the calculation result and the measurement value of the interferometer system 18 at that time, the stage coordinate system. The position coordinates of the mark M on the top are calculated.

【0066】上述の説明からわかるように、本実施形態
では、光源103、ライトガイド104、照明開口絞り
127、コンデンサレンズ129、照明視野絞り(不図
示)、照明リレーレンズ105、ビームスプリッタ10
6、第1対物レンズ107、及び反射用プリズム108
によって、マークMにアライメント光を照射するための
照明光学系が構成されている。また、反射用プリズム1
08、第1対物レンズ107、ビームスプリッタ10
6、第2対物レンズ111、指標板112、リレーレン
ズ系(113,114)、結像開口絞り130およびビ
ームスプリッタ115によって、アライメント光ALに
対するマークMからの反射光に基づいてマーク像を形成
するための検出光学系としての結像光学系が構成されて
いる。
As can be seen from the above description, in the present embodiment, the light source 103, the light guide 104, the illumination aperture stop 127, the condenser lens 129, the illumination field stop (not shown), the illumination relay lens 105, and the beam splitter 10.
6, first objective lens 107, and reflection prism 108
An illumination optical system for irradiating the mark M with alignment light is constituted by. Also, the reflection prism 1
08, first objective lens 107, beam splitter 10
6, the second objective lens 111, the index plate 112, the relay lens system (113, 114), the imaging aperture stop 130, and the beam splitter 115 form a mark image based on the reflected light from the mark M with respect to the alignment light AL. An imaging optical system as a detection optical system is configured.

【0067】露光装置100には、さらに、投影光学系
PLの最良結像面に向けて複数のスリット像を形成する
ための結像光束を光軸AX方向に対して斜め方向より供
給する不図示の照射光学系と、その結像光束のウエハW
の表面での各反射光束をそれぞれスリットを介して受光
する不図示の受光光学系とから成る斜入射方式の多点フ
ォーカス検出系が、投影光学系PLを支える支持部(図
示省略)に固定されている。この多点フォーカス検出系
としては、例えば特開平6−283403号公報公報な
どに開示されるものと同様の構成のものが用いられ、ス
テージ制御系19はこの多点フォーカス検出系からのウ
エハ位置情報に基づいてウエハテーブル25をZ方向及
び傾斜方向に駆動する。
The exposure apparatus 100 further supplies an image forming light beam for forming a plurality of slit images toward the best image forming plane of the projection optical system PL from an oblique direction with respect to the optical axis AX direction. Illuminating optical system and the wafer W of the image forming light beam
An oblique-incidence type multi-point focus detection system including a light receiving optical system (not shown) that receives each reflected light beam on the surface of the lens is fixed to a support portion (not shown) that supports the projection optical system PL. ing. As this multi-point focus detection system, for example, a structure similar to that disclosed in JP-A-6-283403 is used, and the stage control system 19 uses the wafer position information from the multi-point focus detection system. Based on the above, the wafer table 25 is driven in the Z direction and the tilt direction.

【0068】また、露光装置100は、さらに、特開2
001−257157や特開2000−12445等で
公知のアライメント顕微鏡AS内に設けられている、不
図示のアライメントフォーカス検出系も有している。従
って、露光装置100では、ウエハテーブル25をZ方
向に駆動する場合には、上述の多点フォーカス検出系か
あるいはアライメントフォーカス検出系のいずれかが用
いられることになる。
Further, the exposure apparatus 100 is further described in Japanese Patent Laid-Open No.
It also has an alignment focus detection system (not shown) provided in the alignment microscope AS known from 001-257157 and JP 2000-12445A. Therefore, in the exposure apparatus 100, when the wafer table 25 is driven in the Z direction, either the above-mentioned multipoint focus detection system or the alignment focus detection system is used.

【0069】主制御系20は、マイクロコンピュータ又
はワークステーションを含んで構成され、装置の構成各
部を統括して制御する。また、主制御系20には、例え
ばキーボードのような入力装置126を介して、照明開
口絞り127に対する指令や結像開口絞り130に対す
る指令が供給される。主制御系20は、これらの指令に
基づき、駆動系128を介して照明開口絞り127を駆
動したり、駆動系131を介して結像開口絞り130を
駆動したりする。
The main control system 20 is constituted by including a microcomputer or a workstation, and controls each component of the apparatus as a whole. Further, the main control system 20 is supplied with a command for the illumination aperture stop 127 and a command for the imaging aperture stop 130 via an input device 126 such as a keyboard. Based on these commands, the main control system 20 drives the illumination aperture stop 127 via the drive system 128 and drives the imaging aperture stop 130 via the drive system 131.

【0070】次に、上述のようにして構成された露光装
置100において、第2層目以降の層(レイヤ)の露光
を行う場合の露光処理工程における動作について説明す
る。
Next, in the exposure apparatus 100 configured as described above, the operation in the exposure processing step when exposing the second and subsequent layers will be described.

【0071】まず、主制御系20の管理の下、不図示の
レチクルローダ、ウエハローダによって、レチクルロー
ド、ウエハロードが行なわれる。
First, under the control of the main control system 20, a reticle loader and a wafer loader (not shown) perform reticle load and wafer load.

【0072】次いで、主制御系20からの指示に応じ、
ステージ制御系19によりウエハ駆動装置24が制御さ
れ、レチクルR上の一対のレチクルアライメントマーク
と、これに対応する基準マーク板FM上の一対のレチク
ルアライメント用の第1基準マークとを、不図示の一対
のレチクル顕微鏡により同時に検出可能となる位置に、
ウエハステージWSTが移動される(位置決めされ
る)。そして、主制御系20により、レチクル顕微鏡を
用いてレチクルアライメントマークと対応する第1基準
マークとの位置関係がそれぞれ検出される。
Then, in response to an instruction from the main control system 20,
The wafer drive device 24 is controlled by the stage control system 19, and a pair of reticle alignment marks on the reticle R and a corresponding first reference mark for reticle alignment on the reference mark plate FM, which are not shown, are provided. At a position where it can be detected simultaneously by a pair of reticle microscopes,
Wafer stage WST is moved (positioned). Then, the main control system 20 detects the positional relationship between the reticle alignment mark and the corresponding first reference mark using the reticle microscope.

【0073】次いで、主制御系20の指示に基づき、ス
テージ制御系19によりウエハ駆動装置24が制御さ
れ、アライメント顕微鏡ASにより基準マーク板FM上
のベースライン計測用の第2基準マークが検出可能とな
る位置に、ウエハステージWSTが移動される。そし
て、主制御系20により、アライメント顕微鏡ASを用
いて第2基準マークの検出が行われる。
Next, based on an instruction from the main control system 20, the stage control system 19 controls the wafer drive unit 24 so that the alignment microscope AS can detect the second fiducial mark for baseline measurement on the fiducial mark plate FM. Wafer stage WST is moved to the position. Then, the main control system 20 detects the second fiducial mark using the alignment microscope AS.

【0074】そして、主制御系20では、レチクルアラ
イメントマークと対応する第1基準マークとの位置関係
と、アライメント顕微鏡ASの指標マークの中心と第2
基準マークとの位置関係と、それぞれの計測時のレチク
ル干渉計16及びウエハレーザ干渉計システム18の計
測値と、設計上のベースライン距離とに基づいてベース
ライン量(アライメント顕微鏡ASの指標中心とレチク
ルパターンの投影位置との位置関係)を算出する。
Then, in the main control system 20, the positional relationship between the reticle alignment mark and the corresponding first reference mark, the center of the index mark of the alignment microscope AS, and the second position.
Based on the positional relationship with the reference mark, the measured values of the reticle interferometer 16 and the wafer laser interferometer system 18 at the time of each measurement, and the designed baseline distance, the baseline amount (the index center of the alignment microscope AS and the reticle The positional relationship with the projected position of the pattern) is calculated.

【0075】その後、主制御系20では、例えばEGA
(エンハンスト・グローバル・アライメント)等のウエ
ハアライメントを実行する。
Thereafter, in the main control system 20, for example, EGA
Perform wafer alignment such as (enhanced global alignment).

【0076】以下、このウエハアライメントの際に行わ
れるアライメントマークの位置の検出動作について、主
制御系20内のCPUの処理アルゴリズムを示す図2の
フローチャートに沿って、かつ適宜他の図面を参照して
説明する。前提として、ウエハW上の予め選択したM個
(少なくとも3つ、通常8〜10個)のショット領域
(サンプルショット)にそれぞれ付設されたアライメン
トマーク、すなわちウエハマーク(以下、適宜「サンプ
ルマーク」と呼ぶ)の順番を示すカウンタnは1に初期
化されているものとする。
Hereinafter, regarding the operation of detecting the position of the alignment mark performed at the time of this wafer alignment, along with the flowchart of FIG. 2 showing the processing algorithm of the CPU in the main control system 20, and referring to other drawings as appropriate. Explain. As a premise, alignment marks, that is, wafer marks (hereinafter referred to as “sample marks” as appropriate) attached to M (at least three, usually 8 to 10) shot areas (sample shots) selected in advance on the wafer W. It is assumed that the counter n indicating the order of calling) is initialized to 1.

【0077】まず、ステップ302において、第n番目
(ここでは第1番目)のサンプルマークが、アライメン
ト顕微鏡ASの検出視野内に位置するように、ステージ
制御系19に対してウエハW(ウエハステージWST)
の移動を指示する。これにより、ステージ制御系19で
は、ウエハレーザ干渉計システム18の計測値をモニタ
しつつ、上記の位置にウエハWが位置するようにウエハ
駆動装置24を介してウエハステージWSTを移動す
る。このウエハステージWSTの移動(位置決め)が完
了後、ステップ304に移行する。
First, in step 302, the wafer W (wafer stage WST) is moved to the stage control system 19 so that the n-th (here, first) sample mark is located within the detection field of view of the alignment microscope AS. )
Instruct to move. As a result, the stage control system 19 moves the wafer stage WST via the wafer drive device 24 so that the wafer W is positioned at the above position while monitoring the measurement value of the wafer laser interferometer system 18. After the movement (positioning) of wafer stage WST is completed, the process proceeds to step 304.

【0078】ステップ304では、前述のカウンタnが
1であるか否かを判断する。ここでは、カウンタnは1
に初期化されているので、ここでの判断は肯定され、ス
テップ306に移行する。このステップ306では、第
n番目(ここでは第1番目)のサンプルマークをアライ
メント顕微鏡ASを用いて撮像する。
At step 304, it is judged whether the counter n is 1 or not. Here, the counter n is 1
Since it has been initialized to, the determination here is affirmative, and the routine proceeds to step 306. In this step 306, the n-th (here, first) sample mark is imaged using the alignment microscope AS.

【0079】次のステップ308では、その撮像の結果
得られたサンプルマークの撮像信号を解析して、そのサ
ンプルマークの形状情報を取得する。ここで得られる形
状情報としては、そのサンプルマークを構成する各ライ
ンの間隔(マークピッチ)、線幅などの二次元的な情報
が代表的に挙げられる。また、この形状情報に基づい
て、マークがアライメント顕微鏡ASで解像できない
(すなわちアライメント顕微鏡ASの検出光学系(前述
の結像光学系)の分解能以下である)微細なパターンの
集合として形成されたマーク(セグメントマーク)であ
るかどうかの判断も可能である。
At the next step 308, the image pickup signal of the sample mark obtained as a result of the image pickup is analyzed to obtain the shape information of the sample mark. Typical examples of the shape information obtained here are two-dimensional information such as the interval (mark pitch) between the lines forming the sample mark and the line width. Further, based on this shape information, the mark is formed as a set of fine patterns that cannot be resolved by the alignment microscope AS (that is, the resolution is not higher than the resolution of the detection optical system of the alignment microscope AS (imaging optical system described above)). It is also possible to judge whether or not it is a mark (segment mark).

【0080】そこで、次のステップ310では、上記ス
テップ308において取得した形状情報に基づいて、そ
のサンプルマークがセグメントマークであるか否かを判
断する。そして、この判断が肯定された場合には、ステ
ップ316のサンプルマークの撮像信号の波形に基づい
て上記の目標フォーカス位置を動的に決定するサブルー
チンに移行する。このサブルーチンの処理については後
述する。
Therefore, in the next step 310, it is determined whether or not the sample mark is a segment mark based on the shape information obtained in step 308. If this determination is affirmative, the routine proceeds to step 316 where the target focus position is dynamically determined based on the waveform of the image signal of the sample mark. The processing of this subroutine will be described later.

【0081】一方、上記ステップ310における判断が
否定された場合には、ステップ312に移行して上記ス
テップ308において取得した形状情報に基づいて、そ
のサンプルマークの線幅がアライメント顕微鏡ASの検
出光学系(前述の結像光学系)の分解能以下であるか否
かを判断する。そして、この判断が肯定された場合に
は、前述と同様にステップ316のサンプルマークの撮
像信号の波形に基づいて上記の目標フォーカス位置を動
的に決定するサブルーチンに移行する。この一方、ステ
ップ312における判断が否定された場合には、ステッ
プ320に移行して予め定めたフォーカス位置をサンプ
ルマークの位置検出時のアライメント顕微鏡ASの目標
フォーカス位置として決定する。このステップ320に
おける具体例については、後述する。
On the other hand, when the determination in step 310 is negative, the process proceeds to step 312, and the line width of the sample mark is detected based on the shape information acquired in step 308 and the detection optical system of the alignment microscope AS. It is determined whether the resolution is equal to or lower than the resolution of the above-mentioned image forming optical system. When this determination is affirmative, the process proceeds to a subroutine for dynamically determining the above-mentioned target focus position based on the waveform of the imaging signal of the sample mark in step 316, as in the above. On the other hand, if the determination in step 312 is negative, the process moves to step 320 and a predetermined focus position is determined as the target focus position of the alignment microscope AS at the time of detecting the position of the sample mark. A specific example of this step 320 will be described later.

【0082】なお、本実施形態では、被検出マーク、す
なわち位置検出の対象であるサンプルマークの形状情報
を、実際にサンプルマークの像を撮像した撮像信号の解
析結果に基づいて取得するものとしているが、前述の入
力装置126などを介してオペレータが予めマークの形
状情報を入力し、メモリ内に記憶しておいても良い。こ
のように外部からの入力による場合は、マークの断面形
状についても、あらかじめ与えることが可能である。ま
た、例えばセグメントマークであるかどうかは、アライ
メントマークを形成するための層(レイヤ)、例えば第
1層の露光に用いられるレチクルを作成する段階で決ま
るので、セグメントマークについての形状情報も支障な
く予め入力することは可能である。
In the present embodiment, the shape information of the detected mark, that is, the sample mark of which the position is to be detected, is obtained based on the analysis result of the image pickup signal that actually picks up the image of the sample mark. However, the operator may previously input the mark shape information via the input device 126 or the like and store it in the memory. When inputting from the outside in this way, the cross-sectional shape of the mark can be given in advance. Further, for example, whether or not it is a segment mark is determined at a stage of forming a layer (layer) for forming an alignment mark, for example, a reticle used for exposure of the first layer, and therefore the shape information about the segment mark can be used without any problem. It is possible to input in advance.

【0083】ここで、上述の如く、セグメントマークで
あるか否か、あるいはマークの線幅が検出光学系の分解
能以下であるか否かを基準として、フォーカス位置の決
定方法を選択することとしたのは、発明者が行ったシミ
ュレーションの結果、このような基準を採用すると、マ
ークの種類によらず、位置検出誤差が非常に小さくなる
ことが判明したことに基づくものである。
Here, as described above, the method for determining the focus position is selected on the basis of whether it is a segment mark or whether the line width of the mark is less than the resolution of the detection optical system. The reason for this is that, as a result of simulation performed by the inventor, it was found that when such a criterion is adopted, the position detection error becomes extremely small regardless of the type of mark.

【0084】以下、上記の発明者が行ったシミュレーシ
ョンについて説明する。
The simulation performed by the above inventor will be described below.

【0085】マーク位置計測(検出)における誤差要因
は、光学系の製造精度に起因する成分(TIS:Tool I
nduced Shift)と被検出マーク自体の製造精度(WI
S:Wafer Induced Shift)に大別される。そこで、発
明者は、TIS,WIS両方を考慮した精度比較シミュ
レーションを行った。
An error factor in mark position measurement (detection) is a component (TIS: Tool I) caused by the manufacturing accuracy of the optical system.
nduced Shift) and the manufacturing accuracy of the detected mark itself (WI
S: Wafer Induced Shift). Therefore, the inventor performed a precision comparison simulation considering both TIS and WIS.

【0086】TISの発生原因としては、位置検出用の
(アライメント顕微鏡ASの)光学系(以下、「検出光
学系」と呼ぶ)の波面収差としてコマ収差、球面収差を
与えた。また波面収差以外のTIS(誤差)の要因とし
て瞳のずれを与えた。
As the cause of TIS, a coma aberration and a spherical aberration are given as wavefront aberrations of an optical system for position detection (of the alignment microscope AS) (hereinafter referred to as "detection optical system"). Further, the pupil shift is given as a factor of TIS (error) other than the wavefront aberration.

【0087】WISの発生原因としては、図5(A)、
図5(B)などに示されるように、マーク断面を非対称
に歪ませた。なお、これら図5(A)、図5(B)で
は、高さ方向が拡大して表されている。誤差要因の絶対
値は装置、マークによってさまざまであり、妥当な量を
正確に想定することは困難である。
The cause of WIS is as shown in FIG.
As shown in FIG. 5B, the mark cross section was distorted asymmetrically. In addition, in these FIG. 5 (A) and FIG. 5 (B), the height direction is expanded and represented. The absolute value of the error factor varies depending on the device and the mark, and it is difficult to accurately assume a reasonable amount.

【0088】そこで、TIS,WISによる位置計測誤
差が同程度になるように誤差要因の大きさを調節した。
Therefore, the magnitude of the error factor is adjusted so that the position measurement errors due to TIS and WIS are almost the same.

【0089】シミュレーションは、一般に位置計測(検
出)が困難となる低段差のマークについて行うため、2
5nm段差(照明波長をハロゲンランプの612nmと
して、その約25分の1の段差)のマーク(図5(A)
参照)を想定した。
Since the simulation is generally performed on a mark having a low step, which makes it difficult to measure (detect) the position,
Mark of 5 nm step (about 25 times the step of 612 nm of halogen lamp as the illumination wavelength) (Fig. 5 (A))
(See reference).

【0090】また、マークとしては、各ラインの両端の
間隔(左右エッジ間隔)が検出光学系の分解能に比べ充
分大きい図6(A)に示されるようなラインアンドスペ
ースマークと、各ラインの両端の間隔が検出光学系の分
解能以下である図7(A)に示されるようなマルチバー
マークとを想定し、両者の比較を行った。図6(A)に
おいて、P1=9.6μm,L1=4.8μmである。
また、図7(A)において、P2=9.6μm,L2=
0.96μmである。なお、図6(B)は、図6(A)
のラインアンドスペースマークの断面を示し、図6
(C)は、そのマークを撮像して得られる撮像信号の例
を示す。同様に図7(B)は、図7(A)のマークの断
面を示し、図7(C)は、そのマークを撮像して得られ
る撮像信号の例を示す。
As the marks, the line and space marks as shown in FIG. 6A, in which the distance between both ends of each line (left and right edge distance) is sufficiently larger than the resolution of the detection optical system, and both ends of each line are used. Assuming a multi-bar mark as shown in FIG. 7A in which the interval is less than or equal to the resolution of the detection optical system, the two were compared. In FIG. 6A, P1 = 9.6 μm and L1 = 4.8 μm.
Further, in FIG. 7A, P2 = 9.6 μm and L2 =
It is 0.96 μm. Note that FIG. 6B corresponds to FIG.
6 shows a cross section of the line and space mark of FIG.
(C) shows an example of an imaging signal obtained by imaging the mark. Similarly, FIG. 7B shows a cross section of the mark in FIG. 7A, and FIG. 7C shows an example of an image pickup signal obtained by picking up an image of the mark.

【0091】また、線幅が数μmといった大きいマーク
は、CMPによる表面加工の制約から現実的でない場合
があるため、マーク内を検出光学系の分解能以下の微細
マークで埋めつくした図6(D)に示されるような断面
形状を有するマーク(セグメントマーク)も対象とし
た。なお、図6(E)は、図6(D)のセグメントマー
クを撮像して得られる撮像信号の例を示す。
A mark having a large line width of several μm may not be practical due to the restriction of the surface processing by CMP. Therefore, the inside of the mark is filled with fine marks whose resolution is lower than that of the detection optical system. The mark (segment mark) having a cross-sectional shape as shown in FIG. Note that FIG. 6E illustrates an example of an imaging signal obtained by imaging the segment mark in FIG. 6D.

【0092】マークの位置検出(計測)を行うフォーカ
ス位置としては、被検出マークが検出光学系のガウス像
面にある場合と、複数のフォーカス位置(検出光学系の
光軸方向に関する位置)にマークを位置させて撮像した
マークの撮像信号を処理して動的にフォーカス位置を決
定した場合とを比較した。
The focus positions for detecting (measuring) the positions of the marks include the case where the detected mark is on the Gaussian image plane of the detection optical system and the marks at a plurality of focus positions (positions in the optical axis direction of the detection optical system). Is compared with the case where the focus position is dynamically determined by processing the image pickup signal of the mark imaged by locating.

【0093】ここで、動的なフォーカス位置の決定方法
としては、マークが存在する領域内で撮像信号の信号波
形の微分値を計算し、その絶対値が最大となるフォーカ
ス位置(光軸方向位置に関するマークの位置)、すなわ
ち最も急峻な信号が得られるフォーカス位置(以下「エ
ッジ傾斜最大フォーカス位置」と呼ぶ)を求める方法を
使用した。
Here, as a method of dynamically determining the focus position, the differential value of the signal waveform of the image pickup signal is calculated in the area where the mark is present, and the absolute value of the focus position (position in the optical axis direction) is maximized. Position of the mark), that is, the focus position at which the steepest signal is obtained (hereinafter referred to as “edge tilt maximum focus position”).

【0094】上述した3種類のマークについて、複数の
誤差要因が存在する場合の平均的な計測誤差を求めたと
ころ、(表1)に示されるような結果が得られた。
When an average measurement error was determined for the above-mentioned three types of marks when a plurality of error factors existed, the results shown in (Table 1) were obtained.

【0095】[0095]

【表1】 [Table 1]

【0096】前述のとおりこのシミュレーションにおい
ては誤差の絶対値は重要でない。各マークにおいて、い
ずれのフォーカス決定方法によって高精度の位置検出を
おこなうことができるか、を比較することが重要であ
る。
As described above, the absolute value of the error is not important in this simulation. For each mark, it is important to compare which focus determination method can perform highly accurate position detection.

【0097】(表1)によれば、マークの線幅が検出光
学系の分解能以下である場合、及びマークが分解能以下
の微小マークの集合として形成されている場合には、信
号波形を基にフォーカスを動的に決定する場合(例えば
エッジ傾斜最大フォーカス位置を採用する場合)に、ガ
ウス像面位置を採用する場合に比べて、より高精度な位
置検出が可能になる、ということがわかる。
According to (Table 1), when the line width of the mark is less than the resolution of the detection optical system, and when the mark is formed as a set of minute marks whose resolution is less than the resolution, based on the signal waveform. It can be seen that when the focus is dynamically determined (for example, when the edge tilt maximum focus position is adopted), the position detection can be performed with higher accuracy than when the Gaussian image plane position is adopted.

【0098】以上のシミュレーション結果より、照明光
源の波長をλ[nm]、検出光学系(前述の結像光学
系)の開口数をN.A.として、以下のa.〜c.の基
準により位置検出を行う際のアライメント顕微鏡ASの
目標フォーカス位置を決定することにより、精度良くマ
ークの位置を検出することができると言える。
From the above simulation results, the wavelength of the illumination light source is λ [nm], and the numerical aperture of the detection optical system (the above-mentioned imaging optical system) is N.V. A. As a. ~ C. It can be said that the mark position can be detected with high accuracy by determining the target focus position of the alignment microscope AS when performing position detection based on the reference.

【0099】a.被検出マークの線幅が検出光学系の分
解能(λ/N.A./2)以下である場合、目標フォー
カス位置をマーク信号波形より動的に決定する。 b.被検出マークの線幅が検出光学系の分解能より大き
いが、各線が分解能以下の微小なマークの集合として形
成されている場合、目標フォーカス位置をマーク信号波
形より動的に決定する。 c.上記a.及びb.以外のマークの場合、予め定めた
検出光学系のベストフォーカス位置(例えばガウス像面
位置など)を、目標フォーカス位置とする。
A. When the line width of the detected mark is equal to or smaller than the resolution (λ / NA. / 2) of the detection optical system, the target focus position is dynamically determined from the mark signal waveform. b. When the line width of the detected mark is larger than the resolution of the detection optical system but each line is formed as a set of minute marks whose resolution is equal to or smaller than the resolution, the target focus position is dynamically determined from the mark signal waveform. c. Above a. And b. For other marks, the predetermined best focus position of the detection optical system (for example, the Gaussian image plane position) is set as the target focus position.

【0100】このような理由により、本実施形態では、
マークの線幅とセグメント化の有無を基準として、位置
検出を行うためのフォーカス位置の決定方法を前述の如
く選択するものとしたのである。
For this reason, in the present embodiment,
As described above, the method for determining the focus position for position detection is selected based on the line width of the mark and the presence / absence of segmentation.

【0101】図2のサブルーチン316の説明に戻る。
このサブルーチン316では、図3に示されるように、
まず、ステップ342において、カウンタiを1に初期
化する。次のステップ344において、ウエハWのZ軸
方向位置(Z位置)をZi(ここでは、第1ポイント
1)に設定するように、ステージ制御系19に指示を
与える。これにより、ステージ制御系19では、ウエハ
WのZ位置が予め定めた第1ポイントに設定されるよう
に多点フォーカス検出系からのウエハ位置情報に基づい
てウエハ駆動装置24を介してウエハテーブル25をZ
軸方向に駆動する。
Returning to the explanation of the subroutine 316 in FIG.
In this subroutine 316, as shown in FIG.
First, in step 342, the counter i is initialized to 1. In the next step 344, the stage control system 19 is instructed to set the Z-axis direction position (Z position) of the wafer W to Z i (here, the first point Z 1 ). As a result, in the stage control system 19, the wafer table 25 is transferred via the wafer drive device 24 based on the wafer position information from the multi-point focus detection system so that the Z position of the wafer W is set to the predetermined first point. Z
Drive in the axial direction.

【0102】なお、本実施形態では、ウエハテーブル2
5のZ軸方向における位置検出や位置制御を、多点フォ
ーカス検出系で行うものとして説明するが、本発明はこ
れに限らず、既述したアライメントフォーカス検出系を
用いてZ軸方向の位置検出や位置制御を行うようにして
も良い。
In this embodiment, the wafer table 2 is used.
The position detection and position control in the Z-axis direction of No. 5 will be described as being performed by the multi-point focus detection system, but the present invention is not limited to this, and the position detection in the Z-axis direction using the alignment focus detection system described above is performed. Alternatively, position control may be performed.

【0103】次のステップ346では、光源103の発
光を開始して前述したようにして、サンプルマークの像
をアライメント顕微鏡ASを用いて撮像し、サンプルマ
ーク(及び指標マーク)の撮像データ(撮像信号)を信
号処理系118を介して受信し、メモリに記憶する。
In the next step 346, the light source 103 starts to emit light, and the image of the sample mark is picked up by using the alignment microscope AS as described above, and the picked-up image data (the picked-up signal) of the sample mark (and the index mark) is taken. ) Is received via the signal processing system 118 and stored in the memory.

【0104】次のステップ348では、カウンタiが予
め定めた総ステップ数m以上であるか否かを判断し、こ
の判断が否定されると、ステップ350でカウンタiを
1インクリメントした後、ステップ344に戻る。
At the next step 348, it is judged whether or not the counter i is equal to or more than a predetermined total number of steps m, and if this judgment is denied, the counter i is incremented by 1 at step 350 and then step 344. Return to.

【0105】このステップ344では、前述と同様にし
て、ウエハWのZ位置をZ2(=Z1+ΔZ)に設定し、
次のステップ346でサンプルマークの撮像及び撮像信
号のメモリ内への記憶を行う。ここで、ΔZは、予め定
めたステップピッチである。
In step 344, the Z position of the wafer W is set to Z 2 (= Z 1 + ΔZ) in the same manner as described above.
In the next step 346, the sample mark is imaged and the imaged signal is stored in the memory. Here, ΔZ is a predetermined step pitch.

【0106】そして、次のステップ348で、カウンタ
iがm以上であるか否かを判断し、この判断が否定され
ると、ステップ350に移行し、以後ステップ348に
おける判断が肯定されるまで、ステップ344〜350
のループの処理を繰り返す。このようにして、所定ステ
ップピッチΔZで、ウエハWのZ位置を変更しつつ、、
位置毎サンプルマーク(及び指標マーク)の撮像信号の
取り込みを行う。
Then, in the next step 348, it is judged whether or not the counter i is greater than or equal to m, and if this judgment is denied, the routine proceeds to step 350, and thereafter, until the judgment in step 348 is affirmed. Steps 344-350
The processing of the loop is repeated. In this way, while changing the Z position of the wafer W at the predetermined step pitch ΔZ,
The imaging signal of the sample mark (and the index mark) for each position is captured.

【0107】そして、予定していたZ位置、Z1〜Zm
の撮像信号の取り込みが終了すると、ステップ348の
判断が肯定され、ステップ352に移行する。この時点
では、種々のデフォーカス状態で、サンプルマーク(及
び指標マーク)の撮像信号(画像データ)が、メモリ内
に記憶されている。
When the capture of the image pickup signal at the planned Z position and Z 1 to Z m is completed, the determination at step 348 is affirmed and the routine proceeds to step 352. At this point, the image pickup signal (image data) of the sample mark (and the index mark) is stored in the memory in various defocus states.

【0108】ステップ352では、メモリ内に記憶され
ている図8(A)に示されるような各撮像信号Sg
i(i=1〜m)を順次取り出し、それぞれを微分して
図8(B)に示されるような微分信号Sgi’を求め、
図8(C)中に示されるような各微分信号Sgi’の絶
対値の最大値(エッジの最大傾斜)Diを求める。そし
て、全てのDiのうち、最大となる撮像信号Sgiに対応
するZ位置Ziを、目標フォーカス位置として決定し、
メモリに記憶した後、メインルーチンのステップ322
にリターンする。
At step 352, each image pickup signal Sg stored in the memory as shown in FIG.
i (i = 1 to m) are sequentially taken out, and each is differentiated to obtain a differential signal Sg i ′ as shown in FIG.
The maximum absolute value (maximum slope of edge) D i of each differential signal Sg i 'as shown in FIG. 8C is obtained. Then, of all D i , the Z position Z i corresponding to the maximum image pickup signal Sg i is determined as the target focus position,
After storing in memory, step 322 of the main routine.
Return to.

【0109】図9(A)には、マークの撮像信号の最大
エッジ傾斜とフォーカス位置との関係の一例が示されて
いる。この図9(A)において、Z=0μmはガウス像
面を示す。この図9(A)の例では、ガウス像面から−
5μmのフォーカス位置で最大の撮像信号のエッジ傾斜
が得られている。
FIG. 9A shows an example of the relationship between the maximum edge inclination of the image signal of the mark and the focus position. In FIG. 9A, Z = 0 μm represents a Gaussian image plane. In the example of FIG. 9A, from the Gaussian image plane −
The maximum edge tilt of the image pickup signal is obtained at the focus position of 5 μm.

【0110】なお、上記のステップ352における説明
では、前述のシミュレーションと同様に、撮像信号から
得られる特徴量として、信号の微分値をもとにしたフォ
ーカス決定方法を採用したが、これは信号の強度を求め
るための一つの方法であり、微分値以外の指標を利用し
ても良い。例えば、上記ステップ352において、例え
ば、マークの撮像信号Sgiの最大値と最小値の差、あ
るいはこの差を平均的な信号強度で正規化した値であ
る、コントラストを指標値として、このコントラストが
最大となる撮像信号Sgiに対応するZ位置Ziを、目標
フォーカス位置として決定しても良い。但し、信号のエ
ッジ部分は位置検出に最も寄与が大きい部分であるか
ら、信号波形全体から算出するコントラストから求めた
フォーカス位置よりも、信号のエッジ傾斜から求めたフ
ォーカス位置の方が、位置検出精度の向上が期待でき
る。
In the above description of step 352, the focus determination method based on the differential value of the signal is adopted as the feature amount obtained from the image pickup signal as in the above-mentioned simulation. This is one method for obtaining the strength, and an index other than the differential value may be used. For example, in step 352, for example, the difference between the maximum value and the minimum value of the image pickup signal Sg i of the mark or a value obtained by normalizing the difference with the average signal intensity, the contrast is set as an index value, and the contrast is The Z position Z i corresponding to the maximum image pickup signal Sg i may be determined as the target focus position. However, since the edge portion of the signal has the largest contribution to position detection, the focus position obtained from the signal edge inclination is more accurate than the focus position obtained from the contrast calculated from the entire signal waveform. Can be expected to improve.

【0111】図2のステップ320では、予め定めたフ
ォーカス位置を目標フォーカス位置として決定するが、
この予め定めたフォーカス位置としては、種々のフォー
カス位置が挙げられる。例えば、前述のシミュレーショ
ンの結果からは、アライメント顕微鏡ASの検出光学系
(結像光学系)のガウス像面を予め定めたフォーカス位
置とすると、精度の良いマークの位置検出が期待でき
る。この場合、例えば、アライメント顕微鏡ASを製造
あるいは調整する際に、ウエハステージWST上あるい
はスーパーフラットウエハなどの計測用ウエハ上に形成
された基準マークを撮像して得られる撮像信号の信号波
形を基に、アライメント顕微鏡ASのベストフォーカス
位置を求めておく。この際、適切な基準マークを適切な
方法で計測することにより、ベストフォーカス位置を検
出光学系のガウス像面に一致させておくこともできる。
このようにして、求めたベストフォーカス位置、すなわ
ちガウス像面の位置を主制御系20内のメモリに記憶し
ておく。ステップ320では、このガウス像面の位置を
メモリ内から読み出し、サンプルマークの位置検出の際
のアライメント顕微鏡ASの目標フォーカス位置として
設定(決定)する。
In step 320 of FIG. 2, the predetermined focus position is determined as the target focus position.
Various focus positions may be used as the predetermined focus position. For example, from the result of the above-mentioned simulation, if the Gaussian image plane of the detection optical system (imaging optical system) of the alignment microscope AS is set to a predetermined focus position, accurate mark position detection can be expected. In this case, for example, when manufacturing or adjusting the alignment microscope AS, based on the signal waveform of the imaging signal obtained by imaging the reference mark formed on the wafer stage WST or the measurement wafer such as a super flat wafer. First, the best focus position of the alignment microscope AS is obtained. At this time, it is also possible to match the best focus position with the Gaussian image plane of the detection optical system by measuring an appropriate reference mark by an appropriate method.
The best focus position thus obtained, that is, the position of the Gaussian image plane, is stored in the memory in the main control system 20. In step 320, the position of the Gaussian image plane is read out from the memory and set (determined) as the target focus position of the alignment microscope AS when detecting the position of the sample mark.

【0112】この他、前述のシミュレーションの結果、
信号の特徴から求めたフォーカス位置は、マークのデザ
インによって一定であり、マークの微小な変形によって
は変化しないことが確認された。従って、サンプルマー
クと同一のデザインのマークについて、予め前述した最
大エッジ傾斜、最大コントラストなどの信号の特徴に基
づいてフォーカス位置を求めておき、その求めたフォー
カス位置をメモリに記憶しておいても良い。この場合、
ステップ320では、サンプルマークの形状情報に基づ
いて、同一のデザインのマークに対して記憶しておいた
フォーカス位置をメモリ内から読み出し、サンプルマー
クの位置検出の際のアライメント顕微鏡ASの目標フォ
ーカス位置として設定(決定)する。
In addition to the above, as a result of the above-mentioned simulation,
It was confirmed that the focus position obtained from the characteristics of the signal was constant depending on the mark design and did not change due to the slight deformation of the mark. Therefore, for the mark having the same design as the sample mark, the focus position may be obtained in advance based on the signal characteristics such as the maximum edge inclination and the maximum contrast described above, and the obtained focus position may be stored in the memory. good. in this case,
In step 320, the focus position stored for the mark of the same design is read out from the memory based on the shape information of the sample mark, and is set as the target focus position of the alignment microscope AS when detecting the position of the sample mark. Set (decide).

【0113】あるいは、事前にシミュレーションにより
位置検出精度が最も良くなると期待されるフォーカス位
置を求めてメモリ内に記憶しておいても良い。この場合
において、検出光学系のベストフォーカス位置をガウス
像面の位置に一致させておき、シミュレーションによっ
て求める上記の位置検出精度が最も良くなると期待され
るフォーカス位置のガウス像面からのオフセット量を、
前述の基準マークを使用して予め求め、そのオフセット
量をメモリに記憶させておくことが望ましい。この場合
には、ステップ320において、そのオフセット量をメ
モリから読み出し、そのオフセット量に基づいてサンプ
ルマークの位置検出の際のアライメント顕微鏡ASの目
標フォーカス位置を決定(設定)する。これにより、正
確に検出精度が最も良くなると期待される目標とするフ
ォーカス位置でマーク位置の検出を行うことができる。
Alternatively, the focus position, which is expected to have the highest position detection accuracy, may be obtained in advance by simulation and stored in the memory. In this case, the best focus position of the detection optical system is made to coincide with the position of the Gaussian image plane, and the offset amount from the Gaussian image plane of the focus position expected to have the best position detection accuracy obtained by simulation is
It is desirable to obtain the offset amount in advance using the reference mark and store the offset amount in the memory. In this case, in step 320, the offset amount is read from the memory, and the target focus position of the alignment microscope AS at the time of detecting the position of the sample mark is determined (set) based on the offset amount. Accordingly, it is possible to accurately detect the mark position at the target focus position that is expected to have the highest detection accuracy.

【0114】上述した種々の手法により、予め定めたフ
ォーカス位置(上記のオフセットを含む)をメモリ内に
記憶する方法を採用すると、マーク毎にフォーカス位置
を決定するための計測時間が不要となり、露光処理時間
を短縮できる利点がある。
When the method of storing a predetermined focus position (including the above offset) in the memory by the various methods described above is adopted, the measurement time for determining the focus position for each mark becomes unnecessary, and the exposure is performed. There is an advantage that the processing time can be shortened.

【0115】上記ステップ320における目標フォーカ
ス位置の決定が終了すると、ステップ322に移行す
る。
When the determination of the target focus position in step 320 is completed, the process proceeds to step 322.

【0116】ステップ322では、ステップ316又は
320で決定した目標フォーカス位置に基づいてウエハ
WのZ位置を制御すべく、ステージ制御系19にその目
標フォーカス位置の指令を与える。これにより、ステー
ジ制御系19によって前述の多点フォーカス検出系から
のウエハ位置情報に基づいてウエハテーブル25がZ軸
方向に駆動され、ウエハWの表面が目標フォーカス位置
に正確に一致する。
In step 322, a command for the target focus position is given to the stage control system 19 in order to control the Z position of the wafer W based on the target focus position determined in step 316 or 320. As a result, the stage control system 19 drives the wafer table 25 in the Z-axis direction based on the wafer position information from the above-mentioned multi-point focus detection system, and the surface of the wafer W exactly matches the target focus position.

【0117】次のステップ324では、前述と同様にし
てアライメント顕微鏡ASを用いてサンプルマークの撮
像を行い、サンプルマーク及び指標マークの撮像信号を
信号処理系118から受信する。
In the next step 324, the sample mark is imaged using the alignment microscope AS in the same manner as described above, and the image signals of the sample mark and the index mark are received from the signal processing system 118.

【0118】次のステップ326では、上記の撮像信号
とその位置検出時のウエハレーザ干渉計システム18の
計測値とに基づいて、サンプルマークのステージ座標系
上における位置座標を算出し、メモリに記憶する。すな
わち、撮像信号に基づいてサンプルマークの指標マーク
の中心に対する位置(x、y)を求めるとともに、その
検出時のウエハレーザ干渉計システム18の計測値に基
づいて、指標マークの中心に対する位置をステージ座標
系上における位置座標(X、Y)に変換するのである。
At the next step 326, the position coordinate of the sample mark on the stage coordinate system is calculated based on the above-mentioned image pickup signal and the measurement value of the wafer laser interferometer system 18 at the time of detecting the position and stored in the memory. . That is, the position (x, y) of the sample mark with respect to the center of the index mark is obtained based on the image pickup signal, and the position of the index mark with respect to the center is determined based on the measurement value of the wafer laser interferometer system 18 at the time of detection. It is converted into position coordinates (X, Y) on the system.

【0119】このようにして、第n番目(ここではn=
1)のサンプルマークの位置検出が終了すると、ステッ
プ328に移行して、カウンタnが予め選択したサンプ
ルショットの個数M以上であるか否かを判断することに
より、全てのサンプルマークの位置検出が終了したか否
かを判断する。ここでは、第1番目のサンプルマークの
位置検出が終了したのみなので、この判断は否定され、
ステップ330でカウンタnを1インクリメントした
後、ステップ302に戻り、第n番目(ここでは第2番
目)のサンプルマークが、アライメント顕微鏡ASの検
出視野内に位置するように、前述と同様にステージ制御
系19を介してウエハW(ウエハステージWST)を移
動した後、ステップ304に移行する。
In this way, the n-th (here, n =
When the position detection of the sample marks of 1) is completed, the process proceeds to step 328, and the position detection of all the sample marks is performed by determining whether the counter n is equal to or more than the number M of the preselected sample shots. Determine if it is finished. Here, since the position detection of the first sample mark is only completed, this determination is denied,
After incrementing the counter n by 1 in step 330, the process returns to step 302, and stage control is performed in the same manner as described above so that the nth (here, second) sample mark is located within the detection field of view of the alignment microscope AS. After moving the wafer W (wafer stage WST) via the system 19, the process proceeds to step 304.

【0120】このステップ304では、前述のカウンタ
nが1であるか否かを判断するが、カウンタnは2にな
っているので、ここでの判断は否定され、ステップ32
2にジャンプする。そして、このステップ322〜32
6で、前述と同様の手順で第n番目(ここでは第2番
目)のサンプルマークの位置検出を行う。
In this step 304, it is judged whether or not the counter n is 1, but since the counter n is 2, the judgment here is denied, and step 32
Jump to 2. And this step 322-32
In step 6, the position of the n-th (here, second) sample mark is detected by the same procedure as described above.

【0121】そして、この第2番目のサンプルマークの
位置検出が終了すると、ステップ328に移行して、前
述と同様にカウンタnを参照して全てのサンプルマーク
の位置検出が終了したか否かを判断し、この判断が否定
されると、ステップ330でカウンタnを1インクリメ
ントした後、ステップ302に戻る。以後、ステップ3
28における判断が肯定されるまで、ステップ302→
304→322〜326→328→330のループを繰
り返すことにより、第3番目〜第M番目のサンプルマー
クの位置検出動作を順次行う。
When the position detection of the second sample mark is completed, the process proceeds to step 328 to check whether or not the position detection of all the sample marks is completed by referring to the counter n as described above. If the determination is negative, the counter n is incremented by 1 in step 330, and then the process returns to step 302. After that, step 3
28 until the determination in 28 is affirmed.
By repeating the loop of 304 → 322 to 326 → 328 → 330, the position detection operation of the third to Mth sample marks is sequentially performed.

【0122】そして、予定数Mのサンプルマークの位置
検出が終了すると、ステップ328の判断が肯定され、
本ルーチンの一連の処理を終了する。
When the position detection of the planned number M of sample marks is completed, the determination at step 328 is affirmed,
A series of processing of this routine is finished.

【0123】その後、主制御系20(内のCPU)で
は、算出したサンプルマーク(ウエハマーク)の位置座
標を用いて、例えば特開昭61−44429号公報など
に開示される最小自乗法を用いた統計演算を行い、その
演算結果に基づいて所定の演算により、ウエハW上の全
てのショット領域の配列座標を算出する。
Thereafter, the main control system 20 (the CPU therein) uses the least squares method disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-44429 by using the calculated position coordinates of the sample mark (wafer mark). The statistical calculation is performed, and the array coordinates of all shot areas on the wafer W are calculated by a predetermined calculation based on the calculation result.

【0124】これにより、ウエハアライメントが終了
し、その後、主制御系20を中心として、以下のように
してステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行な
われる。
As a result, the wafer alignment is completed, and thereafter, the step-and-scan type exposure operation is performed with the main control system 20 as the center as follows.

【0125】この露光動作にあたって、主制御系20か
らのウエハアライメントの結果及びベースラインの計測
結果に基づく指示に応じて、ステージ制御系19がウエ
ハレーザ干渉計システム18の計測値をモニタしつつウ
エハWのファーストショット(第1番目のショット領
域)の露光のための走査開始位置(加速開始位置)にウ
エハステージWSTを移動する。
In this exposure operation, the stage control system 19 monitors the measurement value of the wafer laser interferometer system 18 in accordance with an instruction from the main control system 20 based on the result of the wafer alignment and the measurement result of the baseline, and the wafer W. Wafer stage WST is moved to the scan start position (acceleration start position) for the exposure of the first shot (first shot region) of.

【0126】そして、ステージ制御系19では、レチク
ルステージ駆動部12、ウエハ駆動装置24を介してレ
チクルステージRSTとウエハステージWSTとのY軸
方向の走査を開始し、両ステージRST、WSTがそれ
ぞれの目標走査速度に達すると、照明光ILによってレ
チクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開
始される。
Then, the stage control system 19 starts scanning the reticle stage RST and the wafer stage WST in the Y-axis direction via the reticle stage drive unit 12 and the wafer drive unit 24, and both stages RST and WST respectively. When the target scanning speed is reached, the pattern area of the reticle R starts to be illuminated by the illumination light IL, and scanning exposure is started.

【0127】ステージ制御系19では、特に上記の走査
露光時にレチクルステージRSTのY軸方向の移動速度
VrとウエハステージWSTのY軸方向の移動速度Vw
とが投影光学系PLの投影倍率に応じた速度比に維持さ
れるようにレチクルステージRST及びウエハステージ
WSTを同期制御する。
In the stage control system 19, especially during the above scanning exposure, the moving speed Vr of the reticle stage RST in the Y-axis direction and the moving speed Vw of the wafer stage WST in the Y-axis direction.
The reticle stage RST and the wafer stage WST are synchronously controlled so that and are maintained at a speed ratio according to the projection magnification of the projection optical system PL.

【0128】そして、レチクルRのパターン領域の異な
る領域が照明光ILで逐次照明され、パターン領域全面
に対する照明が完了することにより、ウエハW上のファ
ーストショットの走査露光が終了する。これにより、レ
チクルRの回路パターンが投影光学系PLを介してファ
ーストショットに縮小転写される。
Then, different areas of the pattern area of the reticle R are successively illuminated with the illumination light IL, and the illumination of the entire pattern area is completed, whereby the first shot scanning exposure on the wafer W is completed. As a result, the circuit pattern of the reticle R is reduced and transferred to the first shot via the projection optical system PL.

【0129】このようにして、ファーストショットの走
査露光が終了すると、主制御系20からの指示に応じ、
ステージ制御系19により、ウエハステージWSTが
X、Y軸方向にステップ移動され、セカンドショット
(第2番目のショット領域)の露光のための走査開始位
置に移動される。
When the first shot scanning exposure is completed in this way, in response to an instruction from the main control system 20,
Wafer stage WST is step-moved in the X-axis and Y-axis directions by stage control system 19, and is moved to a scan start position for exposure of a second shot (second shot area).

【0130】そして、主制御系20の管理の下、セカン
ドショットに対して上記と同様の走査露光が行われる。
Then, under the control of the main control system 20, the scanning exposure similar to the above is performed on the second shot.

【0131】このようにして、ウエハW上のショット領
域の走査露光と次ショット領域露光のためのステッピン
グ動作とが繰り返し行われ、ウエハW上の全ての露光対
象ショット領域にレチクルRの回路パターンが順次転写
される。
In this way, the scanning exposure of the shot area on the wafer W and the stepping operation for the next shot area exposure are repeated, and the circuit pattern of the reticle R is formed on all the shot areas to be exposed on the wafer W. Transferred in sequence.

【0132】なお、前述のシミュレーションにおいて、
例えば被検出マークの線幅が検出光学系の分解能(λ/
N.A./2)以下である場合、マークが非対称に歪ん
でいる場合に、位置検出結果とフォーカスとの関係とし
て、図9(B)に示されるような関係が得られた。この
図9(B)の場合、検出光学系のガウス像面(Z=0μ
m)に対してほぼ対称なフォーカス位置でのマーク位置
の検出誤差(位置誤差)が真のマーク位置に対して対称
に発生している。
In the above simulation,
For example, the line width of the detected mark is the resolution (λ /
N. A. In the case of / 2) or less, when the mark is asymmetrically distorted, the relationship as shown in FIG. 9B is obtained as the relationship between the position detection result and the focus. In the case of FIG. 9B, the Gaussian image plane of the detection optical system (Z = 0 μ
A mark position detection error (positional error) at a focus position that is substantially symmetrical with respect to m) occurs symmetrically with respect to the true mark position.

【0133】このことより、マークの位置検出に際し、
検出光学系のベストフォーカスを中心とする所定範囲内
に所定間隔で配置される複数のフォーカス位置で、マー
クの位置を検出した結果の例えば平均値を求めれば、平
均化効果により、位置検出精度が向上するものと期待さ
れる。例えば、ガウス像面を中心として、+6μm、−
6μmの2つのフォーカス位置で、マーク位置を検出
し、その検出結果の単純平均値を求め、その平均値を最
終的なマークの位置検出結果とすることができる。図9
(B)の例では、この方法を採用すれば、位置検出の誤
差を1nm以下にすることができる。
Therefore, when detecting the position of the mark,
If, for example, an average value of the results of detecting the positions of the marks is obtained at a plurality of focus positions that are arranged at predetermined intervals within a predetermined range centered on the best focus of the detection optical system, the position detection accuracy will be improved by the averaging effect. Expected to improve. For example, centering on the Gaussian image plane, +6 μm, −
It is possible to detect the mark position at two focus positions of 6 μm, obtain a simple average value of the detection results, and use the average value as the final mark position detection result. Figure 9
In the example of (B), if this method is adopted, the position detection error can be reduced to 1 nm or less.

【0134】そこで、前述した図2において二点鎖線で
囲まれるステップ322〜326に代えて、例えば、図
4のステップ362〜380のような処理アルゴリズム
を採用しても良い。この図4について説明すると、図2
のステップ316又は320の処理の後、ステップ36
2で、カウンタjを1に初期化する。次のステップ36
4では、ウエハWのZ位置をZj(ここでは、先に決定
した目標フォーカス位置をZとして、Z−ΔZ’で表さ
れる第1ポイントZ1)に設定するように、ステージ制
御系19に指示を与える。これにより、ステージ制御系
19では、ウエハWのZ位置がZ1設定されるように多
点フォーカス検出系からのウエハ位置情報に基づいてウ
エハ駆動装置24を介してウエハテーブル25をZ軸方
向に駆動する。ここで、ΔZ’は、予め定めた値であ
り、例えば6μmである。
Therefore, instead of the steps 322 to 326 surrounded by the chain double-dashed line in FIG. 2 described above, for example, a processing algorithm such as steps 362 to 380 in FIG. 4 may be adopted. Referring to FIG. 4, FIG.
After the processing of step 316 or 320 of
At 2, the counter j is initialized to 1. Next step 36
4, the stage control system 19 is set so that the Z position of the wafer W is set to Z j (here, the previously determined target focus position is Z and the first point Z 1 represented by Z−ΔZ ′). Give instructions to. As a result, in the stage control system 19, the wafer table 25 is moved in the Z-axis direction via the wafer drive device 24 based on the wafer position information from the multipoint focus detection system so that the Z position of the wafer W is set to Z 1. To drive. Here, ΔZ ′ is a predetermined value, for example, 6 μm.

【0135】次のステップ366では、前述と同様にし
てアライメント顕微鏡ASを用いてサンプルマークの撮
像を行い、サンプルマーク及び指標マークの撮像信号を
信号処理系118から受信する。
In the next step 366, the sample mark is imaged using the alignment microscope AS in the same manner as described above, and the image signals of the sample mark and the index mark are received from the signal processing system 118.

【0136】次のステップ368では、前述のステップ
326と同様にして、上記の撮像信号とその位置検出時
のウエハレーザ干渉計システム18の計測値とに基づい
て、サンプルマークのステージ座標系上における位置座
標(Xj、Yj)、すなわち(X1、Y1)を算出し、メモ
リに記憶する。
In the next step 368, the position of the sample mark on the stage coordinate system is determined based on the image pickup signal and the measurement value of the wafer laser interferometer system 18 at the time of detecting the position, in the same manner as in step 326 described above. Coordinates (X j , Y j ), that is, (X 1 , Y 1 ) are calculated and stored in the memory.

【0137】次のステップ370では、カウンタjが2
以上であるか否かを判断するが、ここではj=1である
ため、この判断は否定され、ステップ372に移行して
カウンタjを1インクリメントしてステップ364に戻
る。
At the next step 370, the counter j is set to 2
Whether or not it is above is determined, but since j = 1 here, this determination is negative, the process moves to step 372, the counter j is incremented by 1, and the process returns to step 364.

【0138】このステップ364では、前述と同様にウ
エハWのZ位置を、Zj(ここでは、Z+ΔZ’で表さ
れる第2ポイントZ2)にステージ制御系19を介して
設定する。
In this step 364, the Z position of the wafer W is set to Z j (here, the second point Z 2 represented by Z + ΔZ ′) via the stage control system 19 as described above.

【0139】次のステップ366では、前述と同様にし
てアライメント顕微鏡ASを用いてサンプルマークの撮
像を行い、サンプルマーク及び指標マークの撮像信号を
信号処理系118から受信し、次のステップ368で、
上記の撮像信号とその位置検出時のウエハレーザ干渉計
システム18の計測値とに基づいて、サンプルマークの
ステージ座標系上における位置座標(Xj、Yj)、すな
わち(X2、Y2)を算出し、メモリに記憶する。
In the next step 366, the image of the sample mark is picked up using the alignment microscope AS in the same manner as described above, the image signals of the sample mark and the index mark are received from the signal processing system 118, and in the next step 368,
The position coordinates (X j , Y j ) of the sample mark on the stage coordinate system, that is, (X 2 , Y 2 ) are calculated based on the above-mentioned imaging signal and the measurement value of the wafer laser interferometer system 18 at the time of detecting the position. Calculate and store in memory.

【0140】次のステップ370では、カウンタjが2
以上であるか否かを判断するが、ここではj=2である
ため、この判断は肯定され、ステップ380に進んで、
位置座標(X1、Y1)と(X2、Y2)との単純平均値、
すなわち((X1+X2)/2、(Y1+Y2)/2)を、
サンプルマークのXY位置(X、Y)として算出し、メ
モリ内に記憶する。
At the next step 370, the counter j is set to 2
Whether or not it is above is determined. However, since j = 2 here, this determination is affirmative, and the processing proceeds to step 380.
A simple average value of position coordinates (X 1 , Y 1 ) and (X 2 , Y 2 ),
That is, ((X 1 + X 2 ) / 2, (Y 1 + Y 2 ) / 2)
It is calculated as the XY position (X, Y) of the sample mark and stored in the memory.

【0141】その後、処理は、図2のステップ328に
移行する。
Thereafter, the processing shifts to step 328 of FIG.

【0142】これにより、前述したように平均化効果に
より、サンプルマークの位置検出誤差が低減され、精度
良くサンプルマークの位置座標を検出することができ
る。
As a result, as described above, the position detection error of the sample mark is reduced by the averaging effect, and the position coordinate of the sample mark can be detected with high accuracy.

【0143】なお、上記ステップ380では、予め決定
した目標フォーカス位置を中心として+方向、−方向に
同一距離だけ離れた2点のフォーカス位置で検出したサ
ンプルマークの位置座標の単純平均値を最終的なサンプ
ルマークの位置の検出結果とするものとしたが、これに
限らず、上記の位置座標(X1、Y1)と(X2、Y2)と
の重み付け平均値を最終的なサンプルマークの位置の検
出結果としても良い。例えばZ1、Z2それぞれにおける
撮像信号のコントラストや振幅に応じて重みを決定する
ことができる。また、サンプルマークの位置検出は、予
め決定した目標フォーカス位置を中心として+方向、−
方向に対称な位置である2p点(pは自然数)のフォー
カス位置、更にはこれに目標フォーカス位置を加えた
(2p+1)点のフォーカス位置で行い、これらの算出
結果の単純平均値又は重み付け平均値を、最終的なサン
プルマークの位置の検出結果としても良い。
In step 380, the simple average value of the position coordinates of the sample marks detected at the focus positions of two points separated by the same distance in the + direction and the-direction with the predetermined target focus position as the center is finally determined. However, the present invention is not limited to this, and the weighted average value of the above position coordinates (X 1 , Y 1 ) and (X 2 , Y 2 ) is used as the final sample mark. It may be the detection result of the position. For example, the weight can be determined according to the contrast and the amplitude of the image pickup signal in each of Z 1 and Z 2 . Further, the position of the sample mark is detected in the + direction, − with the target focus position determined in advance as the center.
A simple average value or a weighted average value of these calculation results is performed at the focus positions of 2p points (p is a natural number) which are symmetrical positions in the direction, and further at the focus position of (2p + 1) points obtained by adding the target focus position to this. May be used as the final detection result of the sample mark position.

【0144】すなわち、前記複数のフォーカス位置にお
いてマークの位置検出を行い、得られた位置検出結果の
線型結合を含む式に基づいて算出される結果を最終的な
位置検出結果とすることができる。
That is, the position of the mark is detected at the plurality of focus positions, and the result calculated based on the expression including the linear combination of the obtained position detection results can be used as the final position detection result.

【0145】なお、上記の単純平均値又は重み付け平均
値などの算出は、指標マークの中心を基準とするサンプ
ルマークの位置の算出結果に対して行っても良いことは
勿論である。
It is needless to say that the simple average value or the weighted average value may be calculated with respect to the calculation result of the position of the sample mark with the center of the index mark as a reference.

【0146】この他、予め決定した目標フォーカス位置
を中心として所定範囲内に設定された上記の(2p+
1)点のフォーカス位置でサンプルマークの位置検出を
行い、それぞれのフォーカス位置で得られた撮像信号の
信号波形を合成し、得られた信号波形に基づいて、指標
マークの中心を基準とするサンプルマークの位置、ある
いはステージ座標系におけるサンプルマークの位置を算
出しても良い。この場合、信号の合成は主制御系20に
おいて複数の信号波形をソフト的に合成しても良いし、
撮像時にCCD上でおこなっても良い。CCD上で合成
する場合は、マーク観測時間内にウエハテーブル25を
Z軸方向に沿って駆動することで、連続的にフォーカス
を変化させた平均的な撮像信号の波形を取り込むことも
可能である。
In addition to the above, (2p +) set within a predetermined range centered on a predetermined target focus position.
1) The position of the sample mark is detected at the focus positions of the points, the signal waveforms of the image pickup signals obtained at the respective focus positions are combined, and the sample with the center of the index mark as a reference is based on the obtained signal waveforms. The position of the mark or the position of the sample mark in the stage coordinate system may be calculated. In this case, the signals may be synthesized by softly synthesizing a plurality of signal waveforms in the main control system 20,
It may be performed on the CCD at the time of imaging. When synthesizing on the CCD, the wafer table 25 can be driven along the Z-axis direction within the mark observation time to capture the waveform of the average image pickup signal with continuously changed focus. .

【0147】ここで、図9(B)の結果を重視して、被
検出マークの線幅が検出光学系の分解能(λ/N.A.
/2)以下である場合、すなわちステップ316の処理
によって目標フォーカス位置を決定した場合にのみ、目
標フォーカス位置を中心とする上記2p点あるいは(2
p+1)点のフォーカス位置での被検出マークの撮像信
号を利用した被検出マークの位置検出を行うシーケンス
を採用し、その他の被検出マークの場合には、すなわち
ステップ320で目標フォーカス位置を決定する場合に
は、その目標フォーカス位置に基づいてウエハのZ位置
を制御し、その位置で被検出マークを撮像した撮像信号
に基づいてその被検出マークの位置検出を行うシーケン
スを採用することとしても良い。
Here, placing importance on the result of FIG. 9B, the line width of the detected mark is determined by the resolution (λ / NA) of the detection optical system.
/ 2) or less, that is, only when the target focus position is determined by the process of step 316, the 2p point or (2
A sequence for detecting the position of the detected mark using the image pickup signal of the detected mark at the focus position of (p + 1) point is adopted, and for other detected marks, that is, the target focus position is determined in step 320. In this case, a sequence may be adopted in which the Z position of the wafer is controlled based on the target focus position and the position of the detected mark is detected based on the image pickup signal of the detected mark at that position. .

【0148】これまでの説明から明らかなように、本実
施形態では、主制御系20、より具体的にはCPUとソ
フトウェアプログラムとによって、アライメント顕微鏡
ASを除く、マーク位置検出装置の構成部分が実現され
ている。すなわち、CPUが行うステップ310及び3
12の処理によって選択装置が実現され、ステップ31
6(342〜352)及び320の処理によってフォー
カス位置決定装置が実現され、ステップ322〜326
の処理によって検出制御装置が実現されている。なお、
上記のソフトウェアプログラムで実現した構成部分の少
なくとも一部をハードウェアにて構成しても良いことは
勿論である。
As is apparent from the above description, in the present embodiment, the main control system 20, more specifically, the CPU and the software program realize the components of the mark position detecting device except the alignment microscope AS. Has been done. That is, steps 310 and 3 performed by the CPU
The selection device is realized by the process of 12, and step 31
6 (342 to 352) and 320 realize the focus position determination device, and steps 322 to 326.
The detection control device is realized by the processing of. In addition,
Of course, at least a part of the components realized by the above software program may be configured by hardware.

【0149】また、本実施形態では、主制御系20によ
って算出装置が構成され、この算出装置と上記マーク位
置検出装置とによって位置検出装置が構成されている。
また、ステージ制御系19と主制御系20とによって、
露光装置を構成する処理装置が構成されている。
Further, in this embodiment, the main control system 20 constitutes a calculating device, and the calculating device and the mark position detecting device constitute a position detecting device.
Further, by the stage control system 19 and the main control system 20,
A processing device that constitutes an exposure device is configured.

【0150】以上詳細に説明したように、本実施形態に
係る露光装置100を構成する上記マーク位置検出装置
(及びそのマーク位置検出方法)によると、主制御系2
0により、被検出マークとしてのサンプルマークに関す
る形状情報に応じて、目標フォーカス位置の決定方法が
選択され(ステップ310、312)その選択された方
法に従ってアライメント顕微鏡ASによるサンプルマー
クの位置検出の際の目標フォーカス位置が決定される
(ステップ316、320)。そして、主制御系20で
は、決定された目標フォーカス位置に基づいてアライメ
ント顕微鏡ASの検出光学系の光軸方向(フォーカス方
向)に関するウエハWの位置を制御して、アライメント
顕微鏡ASを用いてサンプルマークの光軸に直交する2
次元面内(XY面内)での位置情報を検出する。
As described in detail above, according to the mark position detecting apparatus (and the mark position detecting method therefor) which constitutes the exposure apparatus 100 according to the present embodiment, the main control system 2
By 0, the method of determining the target focus position is selected according to the shape information about the sample mark as the detected mark (steps 310 and 312), and the position of the sample mark is detected by the alignment microscope AS according to the selected method. The target focus position is determined (steps 316 and 320). Then, the main control system 20 controls the position of the wafer W in the optical axis direction (focus direction) of the detection optical system of the alignment microscope AS based on the determined target focus position, and uses the alignment microscope AS to sample marks. 2 orthogonal to the optical axis of
The position information in the dimension plane (XY plane) is detected.

【0151】従って、本実施形態のマーク位置検出装置
によれば、マークのデザインに応じた最適なフォーカス
状態で、アライメント顕微鏡ASにより2次元面内での
サンプルマークの位置情報を精度良く検出することが可
能となり、結果的にマークの種類によらず、その位置情
報を精度良く検出することが可能になる。
Therefore, according to the mark position detecting apparatus of the present embodiment, the position information of the sample mark in the two-dimensional plane can be accurately detected by the alignment microscope AS in the optimum focus state according to the mark design. As a result, the position information can be accurately detected regardless of the type of mark.

【0152】また、本実施形態の露光装置100を構成
する上記位置検出装置及びその位置検出方法によると、
上述の如くマーク位置検出装置により、ウエハWに形成
されたウエハマーク(サンプルマーク)のXY面内(検
出光学系の光軸に直交する2次元面内)の位置情報が精
度良く検出される。そして、この精度良く検出されたサ
ンプルマークの位置情報に基づいて、主制御系20が、
ウエハWのXY面内の位置情報、より具体的にはウエハ
W上の各ショット領域のXY配列座標を算出するので、
ウエハW上の各ショット領域の配列座標を精度良く算出
することができる。
Further, according to the position detecting device and the position detecting method thereof which constitute the exposure apparatus 100 of the present embodiment,
As described above, the mark position detection device accurately detects the position information of the wafer mark (sample mark) formed on the wafer W in the XY plane (in the two-dimensional plane orthogonal to the optical axis of the detection optical system). Then, based on the position information of the sample mark detected with high accuracy, the main control system 20
Since the position information of the wafer W in the XY plane, more specifically, the XY arrangement coordinates of each shot area on the wafer W are calculated,
The array coordinates of each shot area on the wafer W can be accurately calculated.

【0153】さらに、本実施形態の露光装置100によ
ると、主制御系20及びステージ制御系19により、露
光の際に、上記の如くして精度良く検出されたウエハW
のXY面(移動面)内の位置情報、すなわちウエハW上
の各ショット領域の配列座標(及びベースライン量)に
基づいて、ウエハWのXY面内の位置が制御される。従
って、露光時のウエハWの位置を精度良く制御すること
ができ、パターン形成位置誤差の極めて小さい高精度な
露光が可能となる。
Further, according to the exposure apparatus 100 of the present embodiment, the wafer W detected by the main control system 20 and the stage control system 19 with high accuracy as described above at the time of exposure.
The position in the XY plane of the wafer W is controlled on the basis of the position information in the XY plane (moving surface), that is, the array coordinates (and the baseline amount) of each shot area on the wafer W. Therefore, the position of the wafer W at the time of exposure can be controlled with high accuracy, and highly accurate exposure with an extremely small pattern formation position error becomes possible.

【0154】すなわち、走査露光時のウエハWとレチク
ルRとの相対位置関係を所望の状態に維持することが可
能となり、レチクルRのパターンをウエハW上の各ショ
ット領域に精度良く重ね合せて転写することができる。
That is, the relative positional relationship between the wafer W and the reticle R during scanning exposure can be maintained in a desired state, and the pattern of the reticle R is transferred onto each shot area on the wafer W with high precision. can do.

【0155】なお、上記実施形態では、EGA方式のウ
エハアライメントを行うに際し、複数のサンプルマーク
のうちの最初の検出対象となるサンプルマークについて
のみ、その形状情報に基づき位置検出時のアライメント
顕微鏡ASのフォーカス位置の決定を行い、残りのサン
プルマークの位置検出の際には、その決定したフォーカ
ス位置をそのまま目標フォーカス位置として検出を行う
ものとしたが、これに限らず、全てのサンプルマークあ
るいは任意の複数のサンプルマークについてその形状情
報に基づき位置検出時のアライメント顕微鏡ASのフォ
ーカス位置の決定を行うようにしても、勿論良い。
In the above embodiment, when performing the EGA type wafer alignment, only the first sample mark of the plurality of sample marks to be detected is detected by the alignment microscope AS at the time of position detection based on its shape information. When the focus position is determined and the positions of the remaining sample marks are detected, the determined focus position is directly detected as the target focus position. However, the present invention is not limited to this, and all sample marks or arbitrary sample marks are detected. Of course, the focus position of the alignment microscope AS at the time of position detection may be determined based on the shape information of a plurality of sample marks.

【0156】また、上記実施形態では、ウエハアライメ
ントに際して、サンプルマークの形状情報に基づいてマ
ーク位置検出時のアライメント顕微鏡ASの目標フォー
カス位置を決定した後に、その目標フォーカス位置に基
づいてウエハのフォーカス方向の位置を調整してサンプ
ルマークの位置検出を行う場合について説明したが、こ
れに限らず、例えば図4のような処理アルゴリズムでサ
ンプルマークのXY面内の位置検出を行う場合には、上
記の目標フォーカス位置を決定は必ずしも行う必要はな
い。
Further, in the above embodiment, in wafer alignment, after the target focus position of the alignment microscope AS at the time of detecting the mark position is determined based on the shape information of the sample mark, the wafer focus direction is determined based on the target focus position. The case where the position of the sample mark is adjusted to detect the position of the sample mark has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when the position of the sample mark in the XY plane is detected by the processing algorithm shown in FIG. It is not always necessary to determine the target focus position.

【0157】すなわち、前述の図2において、ステップ
304〜326のステップに代えて、図4のステップ3
62〜380を採用することとしても良い。この場合、
1を、検出光学系のベストフォーカスZbest−Δ
Z’、Z2をZbest+ΔZ’とすることが望ましい。こ
のようにすると、主制御系20では、所定の目標フォー
カス位置、すなわちベストフォーカス位置を中心とする
Z位置Z1、Z2にウエハWをそれぞれ位置させて、アラ
イメント顕微鏡ASを用いて被検出マークの像を撮像
し、Z位置毎に得られる各撮像信号を用いてXY面内で
の被検出マークの位置情報を算出する。すなわち、目標
フォーカス位置(ベストフォーカス位置)が、仮に被検
出マークの検出に最適なフォーカス位置からずれている
場合であっても、その目標フォーカス位置を中心とする
フォーカス方向に関する複数の位置にウエハをそれぞれ
位置させて、そのフォーカス位置毎に得られる被検出マ
ークの各撮像信号を用いて所定の処理を行ってXY面内
での被検出マークの位置情報を算出することにより、そ
のずれた目標フォーカス位置にのみウエハを位置させて
得られる被検出マークの撮像信号を用いてXY面内での
被検出マークの位置情報を算出する場合に比べて、精度
の良いマークの位置情報の検出が可能と成る。この結
果、マークの種類によらず、精度の良い位置検出が可能
となる。
That is, in place of steps 304 to 326 in FIG. 2 described above, step 3 in FIG.
62 to 380 may be adopted. in this case,
Z 1 is the best focus of the detection optical system Z best −Δ
It is desirable that Z ′ and Z 2 be Z best + ΔZ ′. In this way, in the main control system 20, the wafer W is respectively positioned at Z positions Z 1 and Z 2 around the predetermined target focus position, that is, the best focus position, and the detected mark is detected by using the alignment microscope AS. Image is captured, and the position information of the detected mark in the XY plane is calculated using each image pickup signal obtained for each Z position. That is, even if the target focus position (best focus position) is deviated from the optimum focus position for detecting the detected mark, the wafer is placed at a plurality of positions in the focus direction with the target focus position as the center. When the respective target positions are set and the image pickup signals of the detected mark obtained for each focus position are used to perform a predetermined process to calculate the position information of the detected mark in the XY plane, the misaligned target focus is calculated. It is possible to detect the position information of the mark with high accuracy compared to the case where the position information of the mark to be detected in the XY plane is calculated using the image pickup signal of the mark to be detected obtained by positioning the wafer only at the position. Become. As a result, accurate position detection can be performed regardless of the type of mark.

【0158】この場合にも、目標フォーカス位置を中心
として所定範囲内に設定された上記の(2p+1)点の
フォーカス位置でサンプルマークの位置検出を行い、そ
れぞれのフォーカス位置で得られた撮像信号の信号波形
を合成し、得られた信号波形に基づいて、指標マークの
中心を基準とするサンプルマークの位置、あるいはステ
ージ座標系におけるサンプルマークの位置を算出しても
良い。この場合、信号の合成は主制御系20において複
数の信号波形をソフト的に合成しても良いし、撮像時に
CCD上でおこなっても良い。CCD上で合成する場合
は、マーク観測時間内にウエハテーブル25をZ軸方向
に沿って駆動することで、連続的にフォーカスを変化さ
せた平均的な撮像信号の波形を取り込むことも可能であ
る。
Also in this case, the position of the sample mark is detected at the focus positions of the above (2p + 1) points set within the predetermined range with the target focus position as the center, and the image pickup signals obtained at the respective focus positions are detected. It is also possible to synthesize the signal waveforms and calculate the position of the sample mark based on the center of the index mark or the position of the sample mark in the stage coordinate system based on the obtained signal waveform. In this case, the signals may be combined by software combining a plurality of signal waveforms in the main control system 20, or may be performed on the CCD during image pickup. When synthesizing on the CCD, the wafer table 25 can be driven along the Z-axis direction within the mark observation time to capture the waveform of the average image pickup signal with continuously changed focus. .

【0159】なお、上記実施形態では、本発明がスキャ
ニング・ステッパに適用された場合について説明した
が、これに限らず、ステップ・アンド・リピート方式の
ステッパ等の静止型の露光装置にも適用できる。かかる
場合には、静止露光を行う際に、ウエハを露光位置(レ
チクルパターンの投影位置)に精度良く位置決めするこ
とができ、レチクルのパターンをウエハ上の所望の区画
領域に精度良く重ね合せて転写することができる。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the scanning stepper has been described, but the present invention is not limited to this, and can be applied to a static exposure apparatus such as a step-and-repeat type stepper. . In such a case, the wafer can be accurately positioned at the exposure position (projection position of the reticle pattern) when performing static exposure, and the reticle pattern is accurately superimposed and transferred onto a desired sectioned area on the wafer. can do.

【0160】なお、複数のレンズから構成される照明光
学系、投影光学系、並びにアライメント顕微鏡ASを露
光装置本体に組み込み、光学調整をするとともに、多数
の機械部品からなるレチクルステージやウエハステージ
を露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、更に
総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより、
上記実施形態の露光装置を製造することができる。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。
The illumination optical system including a plurality of lenses, the projection optical system, and the alignment microscope AS are incorporated into the exposure apparatus main body for optical adjustment, and the reticle stage and wafer stage consisting of many mechanical parts are exposed. By attaching to the device body, connecting wiring and piping, and further performing comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.),
The exposure apparatus of the above embodiment can be manufactured. It is desirable that the exposure apparatus be manufactured in a clean room where the temperature and cleanliness are controlled.

【0161】なお、本発明は、半導体製造用の露光装置
に限らず、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造
に用いられる、デバイスパターンをガラスプレート上に
転写する露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる
デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光
装置、撮像素子(CCDなど)、マイクロマシン及びD
NAチップなどの製造に用いられる露光装置などにも適
用することができる。また、半導体素子などのマイクロ
デバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X
線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチ
クル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリ
コンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも
本発明を適用できる。ここで、DUV(遠紫外)光やV
UV(真空紫外)光などを用いる露光装置では一般的に
透過型レチクルが用いられ、レチクル基板としては石英
ガラス、フッ素がドープされた石英ガラス、ホタル石、
フッ化マグネシウム、又は水晶などが用いられる。ま
た、プロキシミティ方式のX線露光装置、又は電子線露
光装置などでは透過型マスク(ステンシルマスク、メン
ブレンマスク)が用いられ、マスク基板としてはシリコ
ンウエハなどが用いられる。
The present invention is not limited to the exposure apparatus for manufacturing semiconductors, but may be used for manufacturing an exposure apparatus for transferring a device pattern onto a glass plate and a thin film magnetic head used for manufacturing a display including a liquid crystal display element or the like. An exposure device that transfers the used device pattern onto a ceramic wafer, an imaging device (CCD, etc.), a micromachine, and a D.
It can also be applied to an exposure apparatus used for manufacturing NA chips and the like. Moreover, not only microdevices such as semiconductor elements, but also optical exposure apparatuses, EUV exposure apparatuses, X
The present invention can also be applied to an exposure apparatus that transfers a circuit pattern onto a glass substrate, a silicon wafer, or the like in order to manufacture a reticle or mask used in a line exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, or the like. Here, DUV (far-ultraviolet) light or V
Generally, a transmissive reticle is used in an exposure apparatus that uses UV (vacuum ultraviolet) light, and the reticle substrate is made of quartz glass, fluorine-doped quartz glass, fluorite,
Magnesium fluoride, crystal, or the like is used. Further, a transmission type mask (stencil mask, membrane mask) is used in a proximity type X-ray exposure apparatus, an electron beam exposure apparatus, or the like, and a silicon wafer or the like is used as a mask substrate.

【0162】さらに、本発明に係るマーク位置検出装置
及び方法、並びに位置検出方法及び位置検出装置は、露
光装置に限らず、結像式のマーク検出系を備えた装置で
あれば、適用が可能である。
Furthermore, the mark position detecting apparatus and method, and the position detecting method and position detecting apparatus according to the present invention are not limited to the exposure apparatus, but can be applied as long as the apparatus has an image forming type mark detecting system. Is.

【0163】《デバイス製造方法》次に上述した露光装
置100をリソグラフィ工程で使用したデバイス製造方
法の実施形態について説明する。
<< Device Manufacturing Method >> Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 100 in a lithography process will be described.

【0164】図10には、デバイス(ICやLSI等の
半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等)の製造例のフローチャートが示され
ている。
FIG. 10 shows devices (semiconductor chips such as IC and LSI, liquid crystal panel, CCD, thin film magnetic head,
A flow chart of a manufacturing example of a micromachine etc. is shown.

【0165】図10に示されるように、まず、ステップ
201(設計ステップ)において、デバイスの機能・性
能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行
い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引
き続き、ステップ202(マスク製作ステップ)におい
て、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203(ウエハ製造ステップ)にお
いて、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
As shown in FIG. 10, first, in step 201 (design step), function / performance design of a device (for example, circuit design of a semiconductor device) is performed, and pattern design for realizing the function is performed. To do. Subsequently, in step 202 (mask manufacturing step), a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in step 203 (wafer manufacturing step), a wafer is manufactured using a material such as silicon.

【0166】次に、ステップ204(ウエハ処理ステッ
プ)において、ステップ201〜ステップ203で用意
したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソ
グラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成
する。次いで、ステップ205(デバイス組立てステッ
プ)において、ステップ204で処理されたウエハを用
いてデバイス組立てを行う。このステップ205には、
ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージン
グ工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれ
る。
Next, in step 204 (wafer processing step), the mask and wafer prepared in steps 201 to 203 are used to form an actual circuit or the like on the wafer by a lithography technique or the like, as described later. . Next, in step 205 (device assembly step), device assembly is performed using the wafer processed in step 204. In this step 205,
Steps such as a dicing step, a bonding step, and a packaging step (chip encapsulation) are included as necessary.

【0167】最後に、ステップ206(検査ステップ)
において、ステップ205で作成されたデバイスの動作
確認テスト、耐久テスト等の検査を行う。こうした工程
を経た後にデバイスが完成し、これが出荷される。
Finally, step 206 (inspection step)
In step 1, inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device created in step 205 are performed. After these steps, the device is completed and shipped.

【0168】図11には、半導体デバイスにおける、上
記ステップ204の詳細なフロー例が示されている。図
11において、ステップ211(酸化ステップ)におい
てはウエハの表面を酸化させる。ステップ212(CV
Dステップ)においてはウエハ表面に絶縁膜を形成す
る。ステップ213(電極形成ステップ)においてはウ
エハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ214
(イオン打ち込みステップ)においてはウエハにイオン
を打ち込む。以上のステップ211〜ステップ214そ
れぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成して
おり、各段階において必要な処理に応じて選択されて実
行される。
FIG. 11 shows a detailed flow example of the above step 204 in the semiconductor device. In FIG. 11, in step 211 (oxidation step), the surface of the wafer is oxidized. Step 212 (CV
In step D), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 213 (electrode forming step), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. Step 214
In the (ion implantation step), ions are implanted in the wafer. Each of the above steps 211 to 214 constitutes a pretreatment process in each stage of wafer processing, and is selected and executed in accordance with a required process in each stage.

【0169】ウエハプロセスの各段階において、上述の
前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程
が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ2
15(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光
剤を塗布する。引き続き、ステップ216(露光ステッ
プ)において、上で説明した露光装置及び露光方法によ
ってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、
ステップ217(現像ステップ)においては露光された
ウエハを現像し、ステップ218(エッチングステッ
プ)において、レジストが残存している部分以外の部分
の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステ
ップ219(レジスト除去ステップ)において、エッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。
At each stage of the wafer process, after the above-mentioned pretreatment process is completed, the posttreatment process is executed as follows. In this post-treatment process, first, step 2
In 15 (resist formation step), a photosensitive agent is applied to the wafer. Subsequently, in step 216 (exposure step), the circuit pattern of the mask is transferred onto the wafer by the exposure apparatus and the exposure method described above. next,
In step 217 (developing step), the exposed wafer is developed, and in step 218 (etching step), the exposed member other than the portion where the resist remains is removed by etching. Then, in step 219 (resist removing step), the unnecessary resist after etching is removed.

【0170】これらの前処理工程と後処理工程とを繰り
返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターン
が形成される。
By repeating these pre-processing step and post-processing step, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0171】以上説明した本実施形態のデバイス製造方
法を用いれば、露光工程(ステップ216)において上
記実施形態の露光装置が用いられるので、レチクルパタ
ーンとウエハW上の各ショット領域との重ね合わせ精度
を向上して精度良くウエハ上にレチクルパターンを転写
することができる。従って、最終製品であるマイクロデ
バイスの歩留まりが向上し、その生産性を向上させるこ
とができる。
When the device manufacturing method of this embodiment described above is used, the exposure apparatus of the above embodiment is used in the exposure step (step 216), so that the overlay accuracy of the reticle pattern and each shot area on the wafer W is high. Therefore, the reticle pattern can be transferred onto the wafer with high accuracy. Therefore, the yield of the final microdevice can be improved, and the productivity thereof can be improved.

【0172】[0172]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るマー
ク位置検出方法及びマーク位置検出装置によれば、マー
クの種類によらず、精度良く位置検出を行うことができ
るという効果がある。
As described above, according to the mark position detecting method and the mark position detecting apparatus of the present invention, there is an effect that the position can be detected accurately regardless of the kind of the mark.

【0173】また、本発明に係る位置検出方法及び位置
検出装置によれば、マークが形成された物体の位置情報
を精度良く検出することができるという効果がある。
Further, according to the position detecting method and the position detecting device of the present invention, there is an effect that the position information of the object on which the mark is formed can be accurately detected.

【0174】また、本発明に係る露光方法及び露光装置
によれば、物体上に精度良くパターンを転写形成するこ
とができるという効果がある。
Further, according to the exposure method and exposure apparatus of the present invention, there is an effect that a pattern can be transferred and formed on an object with high accuracy.

【0175】また、本発明のデバイス製造方法によれ
ば、マイクロデバイスの生産性を向上させることができ
るという効果がある。
Further, according to the device manufacturing method of the present invention, there is an effect that the productivity of microdevices can be improved.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概
略的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】ウエハアライメントの際に行われるアライメン
トマークの位置の検出動作を示す主制御系20内CPU
の処理アルゴリズムを示すフローチャートである。
FIG. 2 is a CPU in a main control system 20 showing an operation of detecting a position of an alignment mark performed during wafer alignment.
3 is a flowchart showing the processing algorithm of FIG.

【図3】図2のサブルーチン316の処理内容を示すフ
ローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing the processing contents of a subroutine 316 of FIG.

【図4】複数フォーカス位置における撮像信号を用いて
サンプルマークの位置を検出する実施形態について説明
するためのフローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart for explaining an embodiment in which the position of a sample mark is detected using image pickup signals at a plurality of focus positions.

【図5】図5(A)、図5(B)は、断面形状が非対称
であるアライメントマークの一例を示す図である。
5A and 5B are views showing an example of an alignment mark having an asymmetric cross-sectional shape.

【図6】図6(A)は、ライン幅が検出光学系の分解能
より大きいマークの一例を示す平面図、図6(B)は、
図6(A)のマークの断面図、図6(C)は、図6
(B)の断面形状を有するマークから得られる信号波形
の例を示す図、図6(D)は、セグメントマークの断面
図、図6(E)は図6(D)のマークから得られる信号
波形の例を示す図である。
FIG. 6A is a plan view showing an example of a mark having a line width larger than the resolution of the detection optical system, and FIG.
6A is a cross-sectional view of the mark in FIG. 6A and FIG.
FIG. 6B is a diagram showing an example of a signal waveform obtained from the mark having the sectional shape of FIG. 6B, FIG. 6D is a sectional view of the segment mark, and FIG. 6E is a signal obtained from the mark of FIG. 6D. It is a figure which shows the example of a waveform.

【図7】図7(A)は、ライン幅が検出光学系の分解能
以下であるマークの一例を示す平面図、図7(B)は、
図7(A)のマークの断面図、図7(C)は、図7
(B)の断面形状を有するマークから得られる信号波形
の例を示す図である。
FIG. 7A is a plan view showing an example of a mark having a line width equal to or less than the resolution of the detection optical system, and FIG.
A cross-sectional view of the mark in FIG. 7A and FIG.
It is a figure which shows the example of the signal waveform obtained from the mark which has sectional shape of (B).

【図8】撮像信号から信号エッジ傾斜を求める方法を説
明するための図であって、図8(A)は、撮像信号の波
形の一例を示す図、図8(B)は、図8(A)の撮像信
号の微分信号の波形を示す図、図8(C)は、図8
(B)の波形の絶対値をとった信号の波形を示す図であ
る。
8A and 8B are views for explaining a method for obtaining a signal edge inclination from an image pickup signal, FIG. 8A is a diagram showing an example of a waveform of an image pickup signal, and FIG. 8A is a diagram showing a waveform of a differential signal of the image pickup signal of FIG. 8A, and FIG.
It is a figure which shows the waveform of the signal which took the absolute value of the waveform of (B).

【図9】図9(A)は、信号エッジ傾斜とフォーカスの
関係の一例を示す図、図9(B)はマーク位置計測誤差
とフォーカスの関係の一例を示す図である。
9A is a diagram showing an example of the relationship between the signal edge inclination and the focus, and FIG. 9B is a diagram showing an example of the relationship between the mark position measurement error and the focus.

【図10】本発明に係るデバイス製造方法の実施形態を
説明するためのフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart for explaining an embodiment of a device manufacturing method according to the present invention.

【図11】図10のステップ204における処理を示す
フローチャートである。
11 is a flowchart showing a process in step 204 of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

19…ステージ制御系(処理装置の一部)、20…主制
御系(選択装置、フォーカス位置決定装置、検出制御装
置、算出装置、処理装置の一部)、106…ビームスプ
リッタ(検出光学系の一部)、107…第1対物レンズ
(検出光学系の一部)、108…反射用プリズム(検出
光学系の一部)、111…第2対物レンズ(検出光学系
の一部)、112…指標板(検出光学系の一部)、11
3,114…リレーレンズ(検出光学系の一部)、11
5…ビームスプリッタ(検出光学系の一部)、130…
結像開口絞り(検出光学系の一部)、AS…アライメン
ト顕微鏡(マーク検出系)、FM…基準マーク板(マー
ク形成部材)、W…ウエハ(物体)。
19 ... Stage control system (part of processing device), 20 ... Main control system (selection device, focus position determination device, detection control device, calculation device, part of processing device), 106 ... Beam splitter (of detection optical system) 107 ... First objective lens (part of detection optical system), 108 ... Reflection prism (part of detection optical system), 111 ... Second objective lens (part of detection optical system), 112 ... Index plate (part of detection optical system), 11
3, 114 ... Relay lens (part of detection optical system), 11
5 ... Beam splitter (a part of detection optical system), 130 ...
Imaging aperture stop (a part of detection optical system), AS ... Alignment microscope (mark detection system), FM ... Reference mark plate (mark forming member), W ... Wafer (object).

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物体上に形成されたマークの位置情報を
検出するマーク位置検出方法であって、 被検出マークに関する形状情報に応じて、目標フォーカ
ス位置の決定方法を選択する選択工程と;前記選択され
た決定方法に従って、前記被検出マークの像を検出光学
系を介して撮像する結像式のマーク検出系による前記被
検出マークの位置検出の際の目標フォーカス位置を決定
する決定工程と;前記目標フォーカス位置に基づいて前
記検出光学系の光軸方向に関する前記物体の位置を制御
して、前記マーク検出系を用いて前記光軸に直交する2
次元面内での前記被検出マークの位置情報を検出する検
出工程と;を含むマーク位置検出方法。
1. A mark position detecting method for detecting position information of a mark formed on an object, comprising: a selecting step of selecting a target focus position determining method according to shape information about a detected mark; A determining step of determining a target focus position at the time of detecting the position of the detected mark by an image-forming mark detection system that captures an image of the detected mark through a detection optical system according to the selected determination method; The position of the object in the optical axis direction of the detection optical system is controlled based on the target focus position, and the mark detection system is used to orthogonally intersect the optical axis.
A step of detecting the position information of the mark to be detected in the three-dimensional plane;
【請求項2】 前記選択工程では、前記被検出マークに
関する形状情報が、前記被検出マークが前記検出光学系
の分解能以下の線幅を有すること及び前記被検出マーク
が前記分解能以下の微小なマークの集合として形成され
ていることのいずれかを示す情報である場合には、第1
の決定方法を選択し、前記被検出マークに関する形状情
報が、前記被検出マークが前記検出光学系の分解能を超
える線幅を有することを示す情報である場合には、第2
の決定方法を選択し、 前記決定工程では、前記第1の決定方法が選択された場
合には、前記マーク検出系による前記被検出マークの撮
像信号の波形に基づいて前記目標フォーカス位置を動的
に決定し、前記第2の決定方法が選択された場合には、
予め定めたフォーカス位置を前記目標フォーカス位置と
して決定することを特徴とする請求項1に記載のマーク
位置検出方法。
2. In the selecting step, the shape information regarding the detected mark has a line width of the detected mark that is less than or equal to the resolution of the detection optical system, and the detected mark is a minute mark that is less than or equal to the resolution. If it is information indicating that it is formed as a set of
If the shape information about the detected mark is information indicating that the detected mark has a line width exceeding the resolution of the detection optical system,
In the determining step, when the first determining method is selected, the target focus position is dynamically changed based on the waveform of the image pickup signal of the detected mark by the mark detection system. And when the second determination method is selected,
The mark position detecting method according to claim 1, wherein a predetermined focus position is determined as the target focus position.
【請求項3】 前記決定工程では、前記目標フォーカス
位置を動的に決定するに際し、前記被検出マークが形成
された物体の前記検出光学系の光軸方向に関する複数の
位置で、前記マーク検出系を用いて前記被検出マークの
像を撮像し、前記位置毎の前記被検出マークの各撮像信
号のうちその微分波形の絶対値が最大となる撮像信号に
対応する前記物体の前記光軸方向に関する位置、及び前
記各撮像信号のうちそのコントラストが最大となる撮像
信号に対応する前記物体の前記光軸方向に関する位置の
いずれかを、前記目標フォーカス位置とすることを特徴
とする請求項2に記載のマーク位置検出方法。
3. The mark detecting system at the plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system of the object on which the detected mark is formed in dynamically determining the target focus position in the determining step. With respect to the optical axis direction of the object corresponding to the image pickup signal having the maximum absolute value of the differential waveform of the image pickup signals of the detected mark at each position. 3. The target focus position according to claim 2, wherein any one of a position and a position in the optical axis direction of the object corresponding to an image pickup signal having the maximum contrast among the image pickup signals is set. Mark position detection method.
【請求項4】 前記決定工程では、マーク形成部材に形
成された基準マークを用いて予め求めた前記検出光学系
の固定のフォーカス位置、前記被検出マークが形成され
た物体の前記検出光学系の光軸方向に関する複数の位置
で、前記マーク検出系を用いて前記被検出マークの像を
撮像して前記位置毎に得られた前記被検出マークの撮像
信号に基づいて予め決定したフォーカス位置、及び前記
被検出マークについてシミュレーションにより求めてお
いた前記検出光学系のベストフォーカス位置のいずれか
を、前記予め定めた目標フォーカス位置とすることを特
徴とする請求項2に記載のマーク位置検出方法。
4. In the determining step, a fixed focus position of the detection optical system, which is obtained in advance using a reference mark formed on a mark forming member, and the detection optical system of the detection optical system of the object on which the detected mark is formed. At a plurality of positions in the optical axis direction, a focus position determined in advance based on an image pickup signal of the detected mark obtained at each position by capturing an image of the detected mark using the mark detection system, and The mark position detecting method according to claim 2, wherein any one of the best focus positions of the detection optical system obtained by simulation for the detected mark is set as the predetermined target focus position.
【請求項5】 前記検出工程では、前記決定された前記
目標フォーカス位置を中心とする前記検出光学系の光軸
方向に関する複数の位置に前記物体をそれぞれ位置させ
て、前記マーク検出系を用いて前記被検出マークの前記
2次元面内の位置情報を検出し、光軸方向に関する位置
毎に得られた検出結果の線形結合を含む式に基づいて前
記被検出マークの前記2次元面内での位置情報を算出す
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載
のマーク位置検出方法。
5. In the detection step, the object is respectively positioned at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on the determined target focus position, and the mark detection system is used. The positional information of the detected mark in the two-dimensional plane is detected, and the positional information of the detected mark in the two-dimensional plane is calculated based on an equation including a linear combination of detection results obtained for each position in the optical axis direction. The mark position detection method according to claim 1, wherein position information is calculated.
【請求項6】 前記検出工程では、前記決定された前記
目標フォーカス位置を中心とする前記検出光学系の光軸
方向に関する複数の位置に前記物体をそれぞれ位置させ
て、前記マーク検出系を用いて前記被検出マークの像を
撮像し、光軸方向に関する位置毎に得られた各撮像信号
を合成した合成信号に基づいて前記2次元面内における
前記被検出マークの位置情報を算出することを特徴とす
る請求項1〜4のいずれか一項に記載のマーク位置検出
方法。
6. In the detection step, the object is respectively positioned at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on the determined target focus position, and the mark detection system is used. An image of the detected mark is picked up, and position information of the detected mark in the two-dimensional plane is calculated based on a combined signal obtained by combining the image pickup signals obtained for each position in the optical axis direction. The mark position detecting method according to any one of claims 1 to 4.
【請求項7】 物体の位置情報を検出する位置検出方法
であって、 前記物体に形成された位置検出用マークの前記2次元面
内の位置情報を請求項1〜6のいずれか一項に記載のマ
ーク位置検出方法によって検出する工程と;前記検出さ
れた位置検出用マークの位置情報に基づいて前記物体の
位置情報を算出する工程と;を含む位置検出方法。
7. A position detecting method for detecting the position information of an object, wherein the position information in the two-dimensional plane of the position detection mark formed on the object is given in any one of claims 1 to 6. A position detecting method including: a step of detecting the mark position detecting method described above; and a step of calculating the position information of the object based on the position information of the detected position detecting mark.
【請求項8】 物体を露光して所定のパターンを前記物
体上に形成する露光方法であって、 前記物体の移動面内の位置情報を請求項7に記載の位置
検出方法を用いて検出する工程と;前記検出された位置
情報に基づいて、前記物体の前記移動面内の位置を制御
して前記露光を行う工程と;を含む露光方法。
8. An exposure method for exposing an object to form a predetermined pattern on the object, wherein position information in a moving plane of the object is detected by using the position detection method according to claim 7. An exposure method including: a step of controlling the position of the object in the moving surface based on the detected position information to perform the exposure.
【請求項9】 物体上に形成されたマークの位置情報を
検出するマーク位置検出装置であって、 被検出マークの像を検出光学系を介して撮像する結像式
のマーク検出系と;前記被検出マークに関する形状情報
に応じて、目標フォーカス位置の決定方法を選択する選
択装置と;前記選択装置によって選択された決定方法に
従って前記マーク検出系による前記被検出マークの位置
検出の際の目標フォーカス位置を決定するフォーカス位
置決定装置と;前記フォーカス位置決定装置で決定され
た前記目標フォーカス位置に基づいて前記検出光学系の
光軸方向に関する前記物体の位置を制御して、前記マー
ク検出系を用いて前記被検出マークの前記光軸に直交す
る2次元面内での位置情報を検出する検出制御装置と;
を備えるマーク位置検出装置。
9. A mark position detection device for detecting position information of a mark formed on an object, comprising: an image-forming mark detection system for picking up an image of a detected mark through a detection optical system; A selection device for selecting a method of determining a target focus position according to shape information about the detected mark; a target focus for detecting the position of the detected mark by the mark detection system according to the determination method selected by the selection device. A focus position determining device for determining a position; controlling the position of the object in the optical axis direction of the detection optical system based on the target focus position determined by the focus position determining device, and using the mark detection system And a detection control device for detecting positional information of the detected mark in a two-dimensional plane orthogonal to the optical axis;
A mark position detecting device comprising:
【請求項10】 前記被検出マークに関する形状情報
は、外部から与えられる情報であることを特徴とする請
求項9に記載のマーク位置検出装置。
10. The mark position detecting device according to claim 9, wherein the shape information regarding the detected mark is information provided from the outside.
【請求項11】 前記被検出マークに関する形状情報
は、前記マーク検出系による前記被検出マークの撮像信
号の波形を処理した結果として得られる情報であること
を特徴とする請求項9に記載のマーク位置検出装置。
11. The mark according to claim 9, wherein the shape information regarding the detected mark is information obtained as a result of processing a waveform of an image pickup signal of the detected mark by the mark detection system. Position detection device.
【請求項12】 前記選択装置は、前記被検出マークに
関する形状情報が、前記被検出マークが前記検出光学系
の分解能以下の線幅を有すること及び前記被検出マーク
が前記分解能以下の微小なマークの集合として形成され
ていることのいずれかを示す情報である場合には、第1
の決定方法を選択し、前記被検出マークに関する形状情
報が、前記被検出マークが前記検出光学系の分解能を超
える線幅を有することを示す情報である場合には、第2
の決定方法を選択し、 前記フォーカス位置決定装置は、前記第1の決定方法が
選択された場合には、前記マーク検出系による前記被検
出マークの撮像信号の波形に基づいて前記目標フォーカ
ス位置を動的に決定し、前記第2の決定方法が選択され
た場合には、予め定めたフォーカス位置を前記目標フォ
ーカス位置として決定することを特徴とする請求項9〜
11のいずれか一項に記載のマーク位置検出装置。
12. The selecting device according to claim 1, wherein the shape information regarding the detected mark has a line width of the detected mark which is equal to or lower than a resolution of the detection optical system, and the detected mark is a minute mark whose resolution is equal to or lower than the resolution. If it is information indicating that it is formed as a set of
If the shape information about the detected mark is information indicating that the detected mark has a line width exceeding the resolution of the detection optical system,
When the first determination method is selected, the focus position determination device determines the target focus position based on the waveform of the imaging signal of the detected mark by the mark detection system. 10. The determination is made dynamically, and when the second determination method is selected, a predetermined focus position is determined as the target focus position.
11. The mark position detection device according to any one of 11.
【請求項13】 前記フォーカス位置決定装置は、前記
目標フォーカス位置を動的に決定するに際し、前記被検
出マークが形成された物体の前記検出光学系の光軸方向
に関する複数の位置で、前記マーク検出系を用いて前記
被検出マークの像を撮像し、前記位置毎に得られる被検
出マークの各撮像信号のうちその微分波形の絶対値が最
大となる撮像信号に対応する前記物体の前記光軸方向に
関する位置を、前記目標フォーカス位置とすることを特
徴とする請求項12に記載のマーク位置検出装置。
13. The focus position determining device dynamically determines the target focus position at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system of the object on which the detected mark is formed. The image of the detected mark is picked up using a detection system, and the light of the object corresponding to the picked-up signal whose absolute value of the differential waveform of each picked-up signal of the detected mark obtained at each position is maximum. The mark position detection device according to claim 12, wherein a position in the axial direction is set as the target focus position.
【請求項14】 前記フォーカス位置決定装置は、前記
目標フォーカス位置を動的に決定するに際し、前記被検
出マークが形成された物体の前記検出光学系の光軸方向
に関する複数の位置で、前記マーク検出系を用いて前記
被検出マークの像を撮像し、前記位置毎に得られる前記
被検出マークの各撮像信号のうちそのコントラストが最
大となる撮像信号に対応する前記物体の前記光軸方向に
関する位置を、前記目標フォーカス位置とすることを特
徴とする請求項12に記載のマーク位置検出装置。
14. The focus position determining device dynamically determines the target focus position at a plurality of positions of the object on which the detected mark is formed in the optical axis direction of the detection optical system. An image of the detected mark is picked up using a detection system, and among the image pickup signals of the detected mark obtained at each of the positions, the contrast of the object is associated with the optical axis direction of the object corresponding to the image pickup signal having the maximum contrast. The mark position detecting device according to claim 12, wherein a position is set to the target focus position.
【請求項15】 前記フォーカス位置決定装置は、マー
ク形成部材に形成された基準マークを用いて予め求めた
前記検出光学系の固定のフォーカス位置を前記予め定め
た目標フォーカス位置とすることを特徴とする請求項1
2〜14のいずれか一項に記載のマーク位置検出装置。
15. The focus position determining device sets a fixed focus position of the detection optical system, which is previously obtained by using a reference mark formed on a mark forming member, as the predetermined target focus position. Claim 1
The mark position detection device according to any one of 2 to 14.
【請求項16】 前記フォーカス位置決定装置は、前記
被検出マークが形成された物体の前記検出光学系の光軸
方向に関する複数の位置で、前記マーク検出系を用いて
前記被検出マークの像を撮像して前記位置毎に得られた
前記被検出マークの撮像信号に基づいて予め決定したフ
ォーカス位置を、前記予め定めた目標フォーカス位置と
することを特徴とする請求項12〜14のいずれか一項
に記載のマーク位置検出装置。
16. The focus position determining device uses the mark detection system to form an image of the detected mark at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system of the object on which the detected mark is formed. 15. A focus position determined in advance based on an image pickup signal of the detected mark obtained at each position by image pickup is set as the predetermined target focus position, according to any one of claims 12 to 14. The mark position detection device according to the item.
【請求項17】 前記フォーカス位置決定装置は、前記
被検出マークについてシミュレーションにより求めてお
いた前記検出光学系のベストフォーカス位置を前記予め
定めた目標フォーカス位置とすることを特徴とする請求
項12〜14のいずれか一項に記載のマーク位置検出装
置。
17. The focus position determining device sets the best focus position of the detection optical system, which has been obtained by simulation for the detected mark, as the predetermined target focus position. 15. The mark position detecting device according to any one of 14.
【請求項18】 前記検出制御装置は、前記フォーカス
位置決定装置で決定された前記目標フォーカス位置を中
心とする前記検出光学系の光軸方向に関する複数の位置
に前記物体をそれぞれ位置させて、前記マーク検出系を
用いて前記被検出マークの前記2次元面内の位置情報を
検出し、前記光軸方向の位置毎に得られた検出結果の線
形結合を含む式に基づいて前記被検出マークの前記2次
元面内での位置情報を算出することを特徴とする請求項
9〜17のいずれか一項に記載のマーク位置検出装置。
18. The detection control device positions the object at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on the target focus position determined by the focus position determination device, Position information in the two-dimensional plane of the detected mark is detected using a mark detection system, and the detected mark is detected based on an equation including a linear combination of detection results obtained for each position in the optical axis direction. 18. The mark position detection device according to claim 9, wherein position information in the two-dimensional plane is calculated.
【請求項19】 前記検出制御装置は、前記フォーカス
位置決定装置で決定された前記目標フォーカス位置を中
心とする前記検出光学系の光軸方向に関する複数の位置
に前記物体をそれぞれ位置させて、前記マーク検出系を
用いて前記被検出マークの像を撮像し、前記光軸方向に
関する位置毎に得られた各撮像信号を合成した合成信号
に基づいて前記2次元面内における前記被検出マークの
位置情報を算出することを特徴とする請求項9〜17の
いずれか一項に記載のマーク位置検出装置。
19. The detection control device positions the object at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on the target focus position determined by the focus position determination device, The image of the detected mark is picked up using a mark detection system, and the position of the detected mark in the two-dimensional plane is based on a combined signal obtained by combining the image pickup signals obtained for each position in the optical axis direction. The mark position detecting device according to claim 9, wherein the mark position detecting device calculates information.
【請求項20】 物体上に形成されたマークの位置情報
を検出するマーク位置検出装置であって、 被検出マークの像を検出光学系を介して撮像する結像式
のマーク検出系と;所定の目標フォーカス位置を中心と
する前記検出光学系の光軸方向に関する複数の位置に前
記物体をそれぞれ位置させて、前記マーク検出系を用い
て前記被検出マークの像を撮像し、前記光軸方向の位置
毎に得られる各撮像信号を用いて前記光軸に直交する2
次元面内での前記被検出マークの位置情報を算出する検
出制御装置と;を備えるマーク位置検出装置。
20. A mark position detection device for detecting position information of a mark formed on an object, comprising: an image-forming mark detection system for picking up an image of a mark to be detected via a detection optical system; The object is respectively positioned at a plurality of positions in the optical axis direction of the detection optical system centered on the target focus position of, and an image of the detected mark is captured using the mark detection system, the optical axis direction 2 which is orthogonal to the optical axis by using each image pickup signal obtained at each position
And a detection control device that calculates position information of the detected mark in the dimension plane;
【請求項21】 前記検出制御装置は、前記各撮像信号
を用いて前記被検出マークの前記2次元面内の位置情報
を光軸方向に関する前記物体の位置毎に算出し、その位
置毎の各算出結果の線形結合を含む式に基づいて前記被
検出マークの前記2次元面内での位置情報を算出するこ
とを特徴とする請求項20に記載のマーク位置検出装
置。
21. The detection control device calculates position information in the two-dimensional surface of the detected mark for each position of the object in the optical axis direction by using each of the image pickup signals, and for each position. 21. The mark position detecting apparatus according to claim 20, wherein the position information of the detected mark in the two-dimensional plane is calculated based on an equation including a linear combination of the calculation results.
【請求項22】 前記検出制御装置は、前記各撮像信号
を合成した合成信号に基づいて前記2次元面内における
前記被検出マークの位置情報を算出することを特徴とす
る請求項20に記載のマーク位置検出装置。
22. The detection control device calculates position information of the detected mark in the two-dimensional plane based on a combined signal obtained by combining the image pickup signals. Mark position detection device.
【請求項23】 物体の位置情報を検出する位置検出装
置であって、 前記物体に形成された位置検出用マークを前記被検出マ
ークとする請求項9〜22のいずれか一項に記載のマー
ク位置検出装置と;前記位置検出装置で検出された位置
検出用マークの位置情報に基づいて前記物体の前記2次
元面内の位置情報を算出する算出装置と;を備える位置
検出装置。
23. A position detecting device for detecting position information of an object, wherein the position detection mark formed on the object is the detected mark. A position detecting device, which includes: a position detecting device; and a calculating device that calculates position information of the object in the two-dimensional plane based on the position information of the position detecting mark detected by the position detecting device.
【請求項24】 物体を露光して所定のパターンを前記
物体上に形成する露光装置であって、 前記物体の移動面内の位置情報を検出する請求項23に
記載の位置検出装置と;前記検出された位置情報に基づ
いて、前記物体の前記移動面内の位置を制御して前記露
光を行う処理装置と;を備える露光装置。
24. An exposure apparatus for exposing an object to form a predetermined pattern on the object, wherein the position detecting apparatus according to claim 23 detects position information in a moving plane of the object. An exposure apparatus that controls the position of the object in the moving surface based on the detected position information to perform the exposure.
【請求項25】 リソグラフィ工程を含むデバイス製造
方法であって、 前記リソグラフィ工程では、請求項24に記載の露光装
置を用いて露光を行うことを特徴とするデバイス製造方
法。
25. A device manufacturing method including a lithography process, wherein in the lithography process, exposure is performed using the exposure apparatus according to claim 24.
JP2002060242A 2002-03-06 2002-03-06 Method and device for detecting position of mark, for detecting position, and for exposure, and method of manufacturing device Pending JP2003257841A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002060242A JP2003257841A (en) 2002-03-06 2002-03-06 Method and device for detecting position of mark, for detecting position, and for exposure, and method of manufacturing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002060242A JP2003257841A (en) 2002-03-06 2002-03-06 Method and device for detecting position of mark, for detecting position, and for exposure, and method of manufacturing device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003257841A true JP2003257841A (en) 2003-09-12

Family

ID=28669671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002060242A Pending JP2003257841A (en) 2002-03-06 2002-03-06 Method and device for detecting position of mark, for detecting position, and for exposure, and method of manufacturing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003257841A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005649A (en) * 2005-06-24 2007-01-11 Nikon Corp Superposition measuring device
JP2008058797A (en) * 2006-09-01 2008-03-13 Fujifilm Corp Drawing device and drawing method
JP2008287935A (en) * 2007-05-15 2008-11-27 Ulvac Japan Ltd Alignment method and method for forming thin film

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007005649A (en) * 2005-06-24 2007-01-11 Nikon Corp Superposition measuring device
JP2008058797A (en) * 2006-09-01 2008-03-13 Fujifilm Corp Drawing device and drawing method
JP2008287935A (en) * 2007-05-15 2008-11-27 Ulvac Japan Ltd Alignment method and method for forming thin film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5464155B2 (en) Exposure apparatus and exposure method
US6992751B2 (en) Scanning exposure apparatus
JP4345098B2 (en) Exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
JP3997068B2 (en) Lithographic projection apparatus calibration method and apparatus to which such a method can be applied
JP4029183B2 (en) Projection exposure apparatus and projection exposure method
JP2005020030A (en) Method and apparatus for repetitively projecting mask pattern on substrate, using time-saving height measurement
JP2002198303A (en) Aligner, optical characteristic measuring method and method for manufacturing device
JPWO2005038885A1 (en) Optical characteristic measuring apparatus, optical characteristic measuring method, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method
CN112180696A (en) Detection apparatus, exposure apparatus, and article manufacturing method
JP5147865B2 (en) Device manufacturing method, lithographic apparatus, and computer program
JP3950082B2 (en) Lithographic apparatus and method for manufacturing a device
JP2002170754A (en) Exposure system, method of detecting optical characteristic, and exposure method
EP1184896A1 (en) Pattern matching method and device, position determining method and device, position aligning method and device, exposing method and device, and device and its production method
JP2002231616A (en) Instrument and method for measuring position aligner and method of exposure, and method of manufacturing device
JPH1097083A (en) Projection aligner and its method
JPH10189443A (en) Mark for position detection, method and apparatus for detection of mark, and exposure device
JP2003257841A (en) Method and device for detecting position of mark, for detecting position, and for exposure, and method of manufacturing device
JP2005116580A (en) Device and method for detecting position, device and method for exposure, and method of manufacturing device
JP2006030021A (en) Position detection apparatus and position detection method
US20020021433A1 (en) scanning exposure apparatus
JP2004087562A (en) Position detection method and apparatus thereof, exposure method and apparatus thereof, and device manufacturing method
JP4332891B2 (en) Position detection apparatus, position detection method, exposure method, and device manufacturing method
JPH11233424A (en) Projection optical device, aberration measuring method, projection method, and manufacture of device
JP2001358059A (en) Method for evaluating exposure apparatus and exposure apparatus
JP2006032807A (en) Exposure device and device manufacturing method