JP2006024681A - Apparatus and method for position measurement, and aligner and method for exposure - Google Patents

Apparatus and method for position measurement, and aligner and method for exposure Download PDF

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable measurement of position of a mark on a wafer with high precision. <P>SOLUTION: An exposure apparatus 1 is provided with a surface state inspection device 30 which has an imaging apparatus 22c for inspecting surface state of a wafer W held on a wafer holder 15. Imaging data D2 imaged by the imaging apparatus 22c are supplied to a main control system 20, and defective distribution on the wafer W is computed. Based on the defective distribution, the main control system 20 selects a mark for instrumentation from marks formed on the wafer W, and location information of the selected mark for instrumentation is measured by using an alignment detection system AS. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ウエハ等の基板又は物体に形成された位置計測用パターンの位置情報を計測する位置計測装置及び位置計測方法、当該位置計測装置又は位置計測方法を用いて得られた位置情報を用いてウエハの位置合わせ(アライメント)を行い、マスクに形成されたパターンをウエハ上に露光転写する露光装置及び露光方法に関する。   The present invention uses a position measurement apparatus and position measurement method for measuring position information of a position measurement pattern formed on a substrate such as a wafer or an object, and position information obtained by using the position measurement apparatus or position measurement method. The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method for aligning a wafer and exposing and transferring a pattern formed on a mask onto the wafer.

半導体素子、液晶表示素子、その他のデバイスは、一般的にフォトリソグラフィ技術を用いて製造される。フォトリソグラフィ技術は、微細なパターンが形成されたマスク又はレチクル(以下、これらを総称するときにはマスクという)に照明光を照射してマスクのパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布されたウエハ又はガラスプレート等の基板上に転写し、感光剤を現像して基板上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンを用いて基板に対してエッチング等の各種処理を施す技術である。一般的に、上記の一連の処理を複数回に亘って繰り返し、基板上に複数の異なるパターンを重ねて形成することによりデバイスが製造される。   Semiconductor elements, liquid crystal display elements, and other devices are generally manufactured using photolithography technology. Photolithography is a technique in which a mask or reticle (hereinafter referred to as a mask when these are collectively called) on which a fine pattern is formed is irradiated with illumination light, and the mask pattern is applied to a wafer or glass coated with a photosensitive agent such as a photoresist. This is a technique for transferring onto a substrate such as a plate, developing a photosensitive agent to form a resist pattern on the substrate, and performing various processes such as etching on the substrate using the resist pattern. In general, a device is manufactured by repeating the above-described series of processes a plurality of times and forming a plurality of different patterns on the substrate.

デバイスを製造する際には、既に基板上に形成されたパターンと次に形成すべきパターンとの位置合わせを正確に行う必要がある。このため、基板上にパターンを形成する際に、パターンが形成される領域(ショット領域)に付随してアライメントマーク(位置計測用パターン)を形成しておき、次のパターンを形成する際に基板上に形成されているマークの位置情報を計測して各ショット領域の配列座標を求め、この位置情報を元に次に転写すべきパターンが形成されたマスクと各ショット領域との位置合わせを行った上でパターンの転写が行われる。   When manufacturing a device, it is necessary to accurately align a pattern already formed on a substrate with a pattern to be formed next. For this reason, when a pattern is formed on a substrate, an alignment mark (position measurement pattern) is formed in association with a region where the pattern is formed (shot region), and the substrate is formed when the next pattern is formed. By measuring the position information of the mark formed above, the array coordinates of each shot area are obtained, and based on this position information, the mask on which the pattern to be transferred next is formed and each shot area are aligned. Then, the pattern is transferred.

基板上における各ショット領域の配列座標はEGA(エンハンスド・グローバル・アライメント)演算により求められる。このEGA演算は、基板上に設定されたショット領域のうちの予め選択された所定数(数個〜数十個)のサンプルショット(計測対象ショット)に付随したマークの位置情報を計測し、この計測結果を用いて統計処理を行って基板上の全てのショット領域の配列座標を求めるものである。   The arrangement coordinates of each shot area on the substrate are obtained by EGA (enhanced global alignment) calculation. This EGA calculation measures mark position information associated with a predetermined number (several to several tens) of sample shots (shots to be measured) in a shot area set on a substrate. Statistical processing is performed using the measurement results to determine the array coordinates of all shot areas on the substrate.

ところで、近年、デバイスの製造工程の一つとして、基板に対してCMP(化学機械研磨:Chemical Mechanical Polishing)処理が行われることが多くなっている。このCMP処理は、スラリー(化学研磨剤)、研磨パッドなどを用い、デバイスの多層構造化に伴う表面(パターンが形成された面)の凹凸を機械的に削って平坦化したり、膜厚を薄くする処理である。   By the way, in recent years, CMP (Chemical Mechanical Polishing) processing is frequently performed on a substrate as one of device manufacturing processes. This CMP process uses a slurry (chemical abrasive), a polishing pad, etc., and mechanically scrapes the surface (the surface on which the pattern is formed) associated with the multi-layer structure of the device, thereby flattening or reducing the film thickness. It is processing to do.

このCMP処理においては、基板表面を機械的に研磨するため、スラリーによる引っ掻き傷(スクラッチ)が生じたり、又はスラリーに含まれる粒子が基板表面に埋め込まれる等の欠陥が生ずることがある。また、CMP処理を終えた基板表面は洗浄処理が施されて基板表面に付着しているスラリーが洗い流されるのであるが、一部が洗い流されずに残渣となることがある。これらの欠陥がマーク上に形成されると(残留していると)、そのマークの位置情報が誤計測されてしまうことがあるという問題があった。サンプルショットに付随したマーク上に欠陥が形成されていると、そのマークの計測結果を用いたEGA演算により求められるショット領域の配列座標も誤ったものになるという問題があった。   In this CMP process, the substrate surface is mechanically polished, so that scratches (scratches) may occur due to the slurry, or defects such as particles contained in the slurry being embedded in the substrate surface may occur. Further, the surface of the substrate that has been subjected to the CMP process is subjected to a cleaning process, and the slurry adhering to the surface of the substrate is washed away. However, a part of the slurry may remain as a residue without being washed away. When these defects are formed on the mark (if they remain), there is a problem that the position information of the mark may be erroneously measured. When a defect is formed on a mark associated with a sample shot, there is a problem that an array coordinate of a shot area obtained by an EGA calculation using the measurement result of the mark is also incorrect.

また、近年の半導体素子は、発熱を抑えるために電気抵抗が低いCu(銅)を用いて配線が形成されることが多く、基板上に形成された配線の余分な部分を取り除くためにCu−CMP処理が行われる。このCu−CMP処理では、研磨が不十分な部分が基板上の特定の部位、例えばスクライブライン(ストリートライン)上に分布しやすい傾向がある。ショット領域に付随するマークはスクライブライン上に形成されることが多いため、研磨が不十分な箇所に形成されているマークの位置情報を正確に計測することができないことが往々にして起こり得るという問題があった。つまり、研磨が不十分な部位にマークが位置している場合には、そのマークの計測結果を用いたEGA演算を行ってもショット領域の配列座標を正確に求められないという問題があった。   Further, in recent semiconductor elements, wiring is often formed using Cu (copper) having a low electric resistance in order to suppress heat generation, and in order to remove an excess portion of wiring formed on the substrate, Cu− A CMP process is performed. In this Cu-CMP process, a portion where polishing is insufficient tends to be distributed on a specific portion on the substrate, for example, a scribe line (street line). Since marks associated with shot areas are often formed on scribe lines, it is often possible that the positional information of marks formed at places where polishing is insufficient cannot be accurately measured. There was a problem. That is, when the mark is located at a location where polishing is insufficient, there is a problem that the array coordinates of the shot area cannot be obtained accurately even if the EGA calculation using the measurement result of the mark is performed.

本発明はこのような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、基板上に形成された位置検出用パターンの位置情報を高い精度で計測することができる位置計測装置及び方法、並びに当該装置又は方法を用いて計測された位置情報に基づきマスクと基板とが高い精度で位置合わせされた状態でマスクのパターンを基板上の各ショット領域に露光転写することができる露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and a position measuring apparatus and method capable of measuring position information of a position detection pattern formed on a substrate with high accuracy, and To provide an exposure apparatus capable of exposing and transferring a mask pattern to each shot area on a substrate in a state where the mask and the substrate are aligned with high accuracy based on position information measured using the apparatus or method. With the goal.

以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。   Hereinafter, in the description shown in this section, the present invention will be described in association with the member codes shown in the drawings representing the embodiments. However, each constituent element of the present invention is limited to the members shown in the drawings attached with these member codes. Is not to be done.

上記課題を解決するために、本発明の第1の観点によると、回路パターンが形成されるべき基板(W)上に形成されている複数の位置計測用パターン(Mx、My)の位置情報を計測する位置計測装置であって、前記基板上の、前記位置計測用パターンが形成されている側のほぼ全面に亘る表面状態を検査する検査手段(30)と、前記検査手段の検査結果に基づいて、前記基板上に形成された前記複数の位置計測用パターンの中から所定数の位置計測用パターンを計測対象パターンとして選択する選択手段(45)と、前記選択手段で選択された前記計測対象パターンの位置情報を計測する計測手段(AS)と、を備える位置計測装置が提供される。 In order to solve the above problem, according to the first aspect of the present invention, the positions of a plurality of position measurement patterns (Mx i , My i ) formed on a substrate (W) on which a circuit pattern is to be formed. A position measuring device for measuring information, the inspection means (30) for inspecting the surface state of the substrate on the substantially entire surface on the side where the pattern for position measurement is formed, and the inspection result of the inspection means Based on the selection means (45) for selecting a predetermined number of position measurement patterns as a measurement target pattern from the plurality of position measurement patterns formed on the substrate, and the selection means selected by the selection means There is provided a position measurement device comprising measurement means (AS) for measuring position information of a measurement target pattern.

上記課題を解決するために、本発明の第2の観点によると、回路パターンが形成されるべき基板(W)上に形成されている複数の位置計測用パターン(Mx、My)の位置情報を計測する位置計測方法であって、前記基板上の、前記位置計測用パターンが形成されている側のほぼ全面に亘る表面状態を検査する検査ステップ(S3)と、前記検査ステップの検査結果に基づいて、前記基板上に形成された前記複数の位置計測用パターンの中から所定数の位置計測用パターンを計測対象パターンとして選択する選択ステップ(S4)と、前記選択ステップで選択された前記計測対象パターンの位置情報を計測する計測ステップ(S5)と、を備える位置計測方法が提供される。 In order to solve the above problem, according to a second aspect of the present invention, the positions of a plurality of position measurement patterns (Mx i , My i ) formed on a substrate (W) on which a circuit pattern is to be formed. A position measurement method for measuring information, wherein an inspection step (S3) for inspecting a surface state over substantially the entire surface of the substrate on which the position measurement pattern is formed, and an inspection result of the inspection step And a selection step (S4) for selecting a predetermined number of position measurement patterns as a measurement target pattern from among the plurality of position measurement patterns formed on the substrate, and the selection selected in the selection step There is provided a position measurement method comprising a measurement step (S5) for measuring position information of a measurement target pattern.

これらの発明では、基板の表面状態の検査結果に基づいて位置計測用パターンを選択するようにしたので、面状態が良好でない部位に存在する位置計測用パターンを計測対象パターンから省き、面状態が良好な部位に存在する位置計測用パターンを計測対象パターンとして位置情報を計測することにより、位置計測用パターンの位置情報を高い精度で計測することができるようになる。   In these inventions, since the position measurement pattern is selected based on the inspection result of the surface state of the substrate, the position measurement pattern existing in the portion where the surface state is not good is omitted from the measurement target pattern, and the surface state is By measuring the position information using the position measurement pattern existing in a good part as the measurement target pattern, the position information of the position measurement pattern can be measured with high accuracy.

本発明の第3の観点によると、基板(W)を保持した状態で移動可能に構成された基板ステージ(WST)を備え、マスク(R)のパターンを前記基板上に形成されたショット領域(ES)の各々に露光転写する露光装置(1)において、前記本発明の第1の観点に係る位置計測装置によって計測された前記計測対象パターンの位置情報を用いて統計演算を行い、前記複数のショット領域の位置情報を求める演算手段(47)と、前記演算手段により求められた前記位置情報に基づいて前記基板ステージを移動制御して、前記マスクと前記基板上のショット領域との位置合わせを行う位置合わせ装置(20)とを有する露光装置が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate stage (WST) configured to be movable while holding a substrate (W), and a pattern of a mask (R) is formed on the substrate (shot region (WST)). In the exposure apparatus (1) for exposing and transferring to each of ES i ), statistical calculation is performed using position information of the measurement target pattern measured by the position measurement apparatus according to the first aspect of the present invention, and the plurality Calculating means (47) for obtaining positional information of the shot area, and positioning of the mask and the shot area on the substrate are controlled by moving the substrate stage based on the positional information obtained by the computing means. There is provided an exposure apparatus having an alignment apparatus (20) for performing.

本発明の第4の観点によると、マスク(R)のパターンを基板(W)上に形成されたショット領域(ES)の各々に露光転写する露光方法において、前記本発明の第2の観点に係る位置計測方法によって計測された前記計測対象パターンの位置情報に基づいて、前記基板とマスクとの位置合わせを行う位置合わせステップ(S6,S7)を含む露光方法が提供される。 According to a fourth aspect of the present invention, in the exposure method for exposing and transferring the pattern of the mask (R) to each of the shot regions (ES i ) formed on the substrate (W), the second aspect of the present invention. An exposure method including an alignment step (S6, S7) for aligning the substrate and the mask based on the position information of the measurement target pattern measured by the position measurement method according to the above is provided.

これらの発明では、位置計測用パターンの位置情報を高い精度で計測することができる前記第1の観点に係る位置計測装置又は第2の観点に係る位置計測方法により計測された位置情報に基づいて、マスクと基板上のショット領域とが位置合わせされるため、基板上に既に形成されたパターンとマスクのパターンとを高い精度で重ね合わせることができるようになる。   In these inventions, based on the position information measured by the position measurement device according to the first aspect or the position measurement method according to the second aspect, the position information of the position measurement pattern can be measured with high accuracy. Since the mask and the shot area on the substrate are aligned, the pattern already formed on the substrate and the mask pattern can be superimposed with high accuracy.

本発明によれば、位置計測用パターンの位置情報を高い精度で計測することができるようになるという効果がある。   According to the present invention, there is an effect that position information of a position measurement pattern can be measured with high accuracy.

また、基板上に既に形成されたパターンとマスクのパターンとを高い精度で重ね合わせることができるので、高品質、高性能なデバイス等を、高い歩留まりで高効率的に製造することができるようになるという効果がある。   In addition, since the pattern already formed on the substrate and the pattern of the mask can be superimposed with high accuracy, high-quality and high-performance devices can be manufactured with high yield and high efficiency. There is an effect of becoming.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成の概略を示す図である。この露光装置1は、投影光学系PLに対してマスクとしてのレチクルRと基板としてのウエハWとを相対的に移動させつつ、レチクルRに形成されたパターンをウエハWに逐次転写して半導体素子を製造するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing an outline of the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. The exposure apparatus 1 sequentially transfers a pattern formed on the reticle R onto the wafer W while relatively moving the reticle R as a mask and the wafer W as a substrate with respect to the projection optical system PL. Is a step-and-scan exposure apparatus.

なお、以下の説明においては、図中にXYZ直交座標系を設定し、必要に応じてこのXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図1中のXYZ直交座標系は、X軸及びY軸がウエハWに対して平行となるよう設定され、Z軸がウエハWに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ直交座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態ではレチクルR及びウエハWを同期移動させる方向(以下、走査方向という)をY方向に設定している。なお、以下この座標系を静止座標系ということがある。   In the following description, an XYZ rectangular coordinate system is set in the drawing, and the positional relationship of each member will be described with reference to the XYZ rectangular coordinate system as necessary. The XYZ orthogonal coordinate system in FIG. 1 is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. In the XYZ orthogonal coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set to the vertically upward direction. In this embodiment, the direction in which the reticle R and the wafer W are moved synchronously (hereinafter referred to as the scanning direction) is set in the Y direction. Hereinafter, this coordinate system may be referred to as a stationary coordinate system.

露光装置1は、露光用照明光を射出する照明系10、マスクとしてのレチクルRを保持するマスクステージとしてのレチクルステージRST、投影光学系PL、基板としてのウエハWを保持してXY平面内をXY2次元方向に移動する基板ステージとしての基板テーブル14を搭載するウエハステージ装置16、ウエハWの外縁形状を撮像するとともに、ウエハWの表面状態を検出する表面状態検査装置(検査手段)の一部を兼ねるプリアライメント検出系RAS、ウエハW上に形成されたアライメントマーク(位置計測用パターン)を検出するアライメント検出系AS、及びこれらの制御系等を含んで構成される。なお、ウエハWの直径は、ここでは、300mm程度である。   The exposure apparatus 1 holds an illumination system 10 that emits exposure illumination light, a reticle stage RST as a mask stage that holds a reticle R as a mask, a projection optical system PL, and a wafer W as a substrate in an XY plane. A wafer stage device 16 on which a substrate table 14 as a substrate stage moving in an XY two-dimensional direction is mounted, a part of a surface state inspection device (inspection means) that images the outer edge shape of the wafer W and detects the surface state of the wafer W A pre-alignment detection system RAS that also functions as an alignment detection system AS that detects an alignment mark (position measurement pattern) formed on the wafer W, and a control system for these. Here, the diameter of the wafer W is about 300 mm here.

照明系10は、光源ユニット、シャッタ、オプティカルインテグレータ、ビームスプリッタ、集光レンズ系、レチクルブラインド、及び結像レンズ系等(いずれも不図示)を備えて構成されている。光源ユニットとしては、KrFエキシマレーザ光源(発振波長248nm)若しくはArFエキシマレーザ光源(発振波長193nm)等のエキシマレーザ光源、Fレーザ光源(発振波長157nm)、銅蒸気レーザ光源やYAGレーザの高調波発生装置、又は超高圧水銀ランプ(g線、i線等)等を用いることができる。 The illumination system 10 includes a light source unit, a shutter, an optical integrator, a beam splitter, a condenser lens system, a reticle blind, an imaging lens system, and the like (all not shown). Examples of the light source unit include excimer laser light sources such as KrF excimer laser light source (oscillation wavelength 248 nm) or ArF excimer laser light source (oscillation wavelength 193 nm), F 2 laser light source (oscillation wavelength 157 nm), harmonics of copper vapor laser light source and YAG laser. A generator or an ultrahigh pressure mercury lamp (g-line, i-line, etc.) can be used.

光源ユニットで発光された照明光は、シャッタが開いているとオプティカルインテグレータ(ここでは、フライアイレンズ)に入射し、オプティカルインテグレータに照明光が入射すると、その射出側焦点面に多数の光源像からなる面光源、即ち2次光源が形成される。オプティカルインテグレータから射出された照明光は、ビームスプリッタ及び集光レンズ系を介してレチクルブラインドに至る。レチクルブラインドを通過した照明光は、結像レンズ系を介して照明光ILとしてミラー11へ向けて射出され、ミラー11によって光路が鉛直下方(−Z方向)に折り曲げられ、レチクルステージRST上に保持されたレチクルR上の矩形の照明領域IARを照明する。   The illumination light emitted from the light source unit enters the optical integrator (here, fly-eye lens) when the shutter is open, and when the illumination light enters the optical integrator, a large number of light source images are incident on the exit-side focal plane. A surface light source, that is, a secondary light source is formed. The illumination light emitted from the optical integrator reaches the reticle blind through the beam splitter and the condenser lens system. Illumination light that has passed through the reticle blind is emitted toward the mirror 11 as illumination light IL through the imaging lens system, and the optical path is bent vertically downward (−Z direction) by the mirror 11 and held on the reticle stage RST. The rectangular illumination area IAR on the reticle R is illuminated.

レチクルステージRST上には、レチクルRが真空吸着により固定されている。レチクルステージRSTは、レチクルRの位置決めのため、投影光学系PLの光軸AXに垂直な平面内で2次元的に(X方向及びこれに直交するY方向及びXY平面に直交するZ軸回りの回転方向に)移動可能に構成されている。また、このレチクルステージRSTは、不図示のレチクルベース上をリニアモータ等で構成されたレチクル駆動部(図示省略)により、走査方向(Y方向)に指定された走査速度で移動可能となっている。   On reticle stage RST, reticle R is fixed by vacuum suction. In order to position reticle R, reticle stage RST is two-dimensionally (in the direction perpendicular to optical axis AX of projection optical system PL, in the X direction, the Y direction perpendicular to the X direction and the Z axis perpendicular to the XY plane). It is configured to be movable (in the direction of rotation). The reticle stage RST is movable on a reticle base (not shown) at a scanning speed designated in the scanning direction (Y direction) by a reticle driving unit (not shown) constituted by a linear motor or the like. .

レチクルステージRST上にはレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)13からのレーザビームを反射する移動鏡12が固定されており、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干渉計13によって、所定の分解能で常時検出される。ここで、実際には、レチクルステージRST上には走査方向(Y方向)に直交する反射面を有する移動鏡(又は、少なくとも1つのコーナーキューブ型ミラー)と非走査方向(X方向)に直交する反射面を有する移動鏡とが設けられ、レチクル干渉計13も各移動鏡ごとに1軸分又は複数軸分設けられているが、図1ではこれらが代表的に移動鏡12、レチクル干渉計13としてそれぞれ示している。   A movable mirror 12 that reflects a laser beam from a laser interferometer (hereinafter referred to as a “reticle interferometer”) 13 is fixed on the reticle stage RST, and the position of the reticle stage RST in the stage moving surface is determined by the reticle interferometer. 13 is always detected with a predetermined resolution. Here, actually, on the reticle stage RST, a movable mirror (or at least one corner cube mirror) having a reflecting surface orthogonal to the scanning direction (Y direction) and orthogonal to the non-scanning direction (X direction). A movable mirror having a reflecting surface is provided, and a reticle interferometer 13 is also provided for one axis or a plurality of axes for each movable mirror. In FIG. 1, these are typically the movable mirror 12 and the reticle interferometer 13. As shown respectively.

レチクル干渉計13からのレチクルステージRSTの位置情報(又は速度情報)RPVはステージ制御系21及びこれを介して主制御系20に送られ、ステージ制御系21では主制御系20からの指示に応じてレチクルステージRSTの位置情報に基づいてレチクル駆動部(図示省略)を介してレチクルステージRSTを駆動する。   Position information (or velocity information) RPV of reticle stage RST from reticle interferometer 13 is sent to stage control system 21 and main control system 20 through this, and stage control system 21 responds to an instruction from main control system 20. The reticle stage RST is driven via a reticle drive unit (not shown) based on the position information of the reticle stage RST.

投影光学系PLは、その光軸AXの方向がZ方向とされ、ここでは、両側テレセントリックで所定の縮小倍率(例えば1/5、1/4、又は1/6)を有する屈折光学系(但し、反射屈折光学系、反射光学系でも良い)が使用されている。照明系10からの照明光ILによってレチクルRの照明領域IAR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IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(部分倒立像)が表面にフォトレジストが塗布されたウエハW上の露光領域IAに投影される。   The projection optical system PL has an optical axis AX in the Z direction. Here, the projection optical system PL is a birefringent optical system having a predetermined reduction magnification (for example, 1/5, 1/4, or 1/6). A catadioptric optical system or a reflective optical system may be used. When the illumination region IAR of the reticle R is illuminated by the illumination light IL from the illumination system 10, the circuit pattern of the reticle R in the illumination region IAR is passed through the projection optical system PL by the illumination light IL that has passed through the reticle R. The reduced image (partially inverted image) is projected onto the exposure area IA on the wafer W whose surface is coated with a photoresist.

ウエハステージWSTは、例えば2次元リニアアクチュエータにより、ベースBS上を走査方向であるY方向(図1における左右方向)及びY方向と直交するX方向(図1における紙面直交方向)に駆動されるようになっている。このウエハステージWST上には基板テーブル14が設けられている。また、基板テーブル14上にはウエハホルダ15が載置され、このウエハホルダ15によってウエハWが真空吸着により保持される。なお、ウエハステージWST、基板テーブル14、及びウエハホルダ15でウエハステージ装置16が構成されている。   Wafer stage WST is driven by, for example, a two-dimensional linear actuator on base BS in the Y direction (the left-right direction in FIG. 1) that is the scanning direction and in the X direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1) perpendicular to the Y direction. It has become. A substrate table 14 is provided on wafer stage WST. A wafer holder 15 is placed on the substrate table 14, and the wafer W is held by the wafer holder 15 by vacuum suction. Wafer stage WST, substrate table 14, and wafer holder 15 constitute wafer stage device 16.

基板テーブル14は、ウエハステージWST上に、3個のアクチュエータを介して3点支持されており、これらが独立してZ方向に駆動されることにより、基板テーブル14上に保持されたウエハWの面位置(Z方向位置及びXY平面に対する傾斜)が所望の状態に設定されるようになっている。   The substrate table 14 is supported at three points on the wafer stage WST via three actuators, and these are independently driven in the Z direction, whereby the wafer W held on the substrate table 14 is moved. The surface position (Z direction position and inclination with respect to the XY plane) is set to a desired state.

基板テーブル14上にはレーザ干渉計(以下、「ウエハ干渉計」という)19からのレーザビームを反射する移動鏡18が固定され、ウエハ干渉計19により、基板テーブル14のXY面内での位置が所定の分解能で常時検出されている。ここで、実際には、基板テーブル14上には走査方向であるY方向に直交する反射面を有する移動鏡18Yと非走査方向であるX方向に直交する反射面を有する移動鏡18Xとが設けられ、ウエハ干渉計19X,19Yは移動鏡ごとに1軸分あるいは複数軸分設けられている(図2参照)。但し、図1ではこれらが代表的に移動鏡18、ウエハ干渉計19としてそれぞれ示している。   A movable mirror 18 that reflects a laser beam from a laser interferometer (hereinafter referred to as “wafer interferometer”) 19 is fixed on the substrate table 14, and the position of the substrate table 14 in the XY plane is fixed by the wafer interferometer 19. Is always detected with a predetermined resolution. Here, actually, a movable mirror 18Y having a reflecting surface orthogonal to the Y direction that is the scanning direction and a moving mirror 18X having a reflecting surface orthogonal to the X direction that is the non-scanning direction are provided on the substrate table 14. The wafer interferometers 19X and 19Y are provided for one axis or a plurality of axes for each movable mirror (see FIG. 2). However, in FIG. 1, these are typically shown as a movable mirror 18 and a wafer interferometer 19, respectively.

基板テーブル14の位置情報(又は速度情報)WPVはステージ制御系21及びこれを介して主制御系20に送られ、ステージ制御系21は主制御系20からの指示に応じて位置情報(又は速度情報)WPVに基づいて、ウエハ駆動装置17を介してウエハステージWSTを制御する。また、基板テーブル14上には、後述するオフアクシス方式のアライメント検出系ASの検出中心から投影光学系PLの光軸AXまでの距離を計測するベースライン計測等のための各種基準マークが形成された不図示の基準部材が固定されている。   The position information (or speed information) WPV of the substrate table 14 is sent to the stage control system 21 and the main control system 20 through this, and the stage control system 21 receives the position information (or speed) in response to an instruction from the main control system 20. Information) Based on WPV, wafer stage WST is controlled via wafer drive unit 17. On the substrate table 14, various reference marks for measuring the distance from the detection center of an off-axis alignment detection system AS described later to the optical axis AX of the projection optical system PL are formed. A reference member (not shown) is fixed.

プリアライメント検出系RASは、投影光学系PLと離間した位置に、不図示の保持部材によって保持されている。このプリアライメント検出系RASは、不図示のウエハローダによって搬送され、ウエハホルダ15に保持されたウエハWの外緑部3箇所の位置を検出する3つのプリアライメントセンサ22a,22b,22cを備えている。ここで、プリアライメント検出系RASの構成について、図2を参照して説明する。   The pre-alignment detection system RAS is held by a holding member (not shown) at a position separated from the projection optical system PL. The pre-alignment detection system RAS includes three pre-alignment sensors 22 a, 22 b, and 22 c that detect the positions of three outer green portions of the wafer W that are conveyed by a wafer loader (not shown) and held by the wafer holder 15. Here, the configuration of the pre-alignment detection system RAS will be described with reference to FIG.

図2に示す通り、ウエハWの外周部は円形形状であり、その一部に直線状の切り欠きであるオリエンテーションフラットOFが形成されている。プリアライメントセンサ22a,22bは、オリエンテーションフラットOFの両端付近を撮像する位置にそれぞれ配置されている。また、プリアライメントセンサ22cは、オリエンテーションフラットOFの形成部以外のウエハWの外縁位置の一部を撮像する位置に配置されている。図2に示す例では、ウエハWのオリエンテーションフラットOFがX軸に平行に且つプリアライメントセンサ22a,22bの下方(−Z方向)に配置されているときに、ウエハWの中心から−X方向に位置するウエハWの外周部を撮影可能な位置にプリアライメントセンサ22cが配置されている。なお、プリアライメントセンサ22a,22b,22cの相対的な位置関係は、予め定められている。   As shown in FIG. 2, the outer peripheral portion of the wafer W has a circular shape, and an orientation flat OF which is a linear cutout is formed in a part thereof. The pre-alignment sensors 22a and 22b are respectively arranged at positions where the vicinity of both ends of the orientation flat OF is imaged. Further, the pre-alignment sensor 22c is disposed at a position for imaging a part of the outer edge position of the wafer W other than the portion where the orientation flat OF is formed. In the example shown in FIG. 2, when the orientation flat OF of the wafer W is arranged parallel to the X axis and below the pre-alignment sensors 22 a and 22 b (−Z direction), the wafer W extends from the center to the −X direction. The pre-alignment sensor 22c is arranged at a position where the outer periphery of the wafer W that is positioned can be photographed. The relative positional relationship between the pre-alignment sensors 22a, 22b, and 22c is determined in advance.

これらのプリアライメントセンサ22a,22b,22cは、CCD等の撮像素子と、下方(−Z方向)から入射する光学像を撮像素子の撮像面に結像させる光学系と、撮像素子から出力される画像信号の画像処理を行う画像処理回路とを含んで構成されている。また、プリアライメント系RASに設けられるプリアライメントセンサ22a,22b,22cの何れか1つあるいは複数が、ウエハWの表面状態を検査するための表面状態検査装置の一部として用いられる。なお、本実施形態ではプリアライメントセンサ22cが表面状態検査装置の一部として用いられるものとする。   These pre-alignment sensors 22a, 22b, and 22c are output from the image pickup device such as a CCD, an optical system that forms an optical image incident from below (-Z direction) on the image pickup surface of the image pickup device, and the image pickup device. And an image processing circuit that performs image processing of the image signal. In addition, any one or a plurality of pre-alignment sensors 22a, 22b, and 22c provided in the pre-alignment system RAS are used as a part of the surface state inspection apparatus for inspecting the surface state of the wafer W. In the present embodiment, it is assumed that the pre-alignment sensor 22c is used as part of the surface state inspection apparatus.

表面状態検査装置は、CMP処理が施されたウエハW上に形成されたスクラッチ、CMP処理において用いられるスラリーに含まれる粒子のウエハW上への埋め込み、及びウエハW上のスラリー残渣、並びにウエハW上に塗布されたレジストの塗布むらをウエハWの表面状態として検査する装置である。表面状態検査装置において、プリアライメントセンサ22cは、ウエハW表面からの反射光、回折光等を受光する受光装置として用いられる。   The surface condition inspection apparatus includes a scratch formed on a wafer W that has been subjected to a CMP process, embedding particles contained in a slurry used in the CMP process on the wafer W, a slurry residue on the wafer W, and a wafer W. This is an apparatus for inspecting the coating unevenness of the resist applied thereon as the surface state of the wafer W. In the surface condition inspection apparatus, the pre-alignment sensor 22c is used as a light receiving device that receives reflected light, diffracted light, and the like from the surface of the wafer W.

図3は、本実施形態の露光装置1に設けられる表面状態検査装置の構成を示す図である。この表面状態検査装置30は、ウエハホルダ15上に保持されたウエハWの表面に検出用照明光を照射する検出用照明系30a、検出用照明光の照射によりウエハWからの反射光、回折光等を集光する結像光学系30b、及びプリアライメントセンサ22cとを含んで構成される。   FIG. 3 is a view showing a configuration of a surface state inspection apparatus provided in the exposure apparatus 1 of the present embodiment. The surface condition inspection apparatus 30 includes a detection illumination system 30a for irradiating the surface of the wafer W held on the wafer holder 15 with detection illumination light, reflected light from the wafer W by irradiating the detection illumination light, diffracted light, and the like. And an imaging optical system 30b that collects the light and a pre-alignment sensor 22c.

検出用照明系30aは、メタルハライドランプ等の放電光源31と、放電光源31からの照明光束を集光するコレクタレンズ32と、コレクタレンズ32により集光された照明光束を透過させて波長選択を行う波長選択フィルタ33と、調光を行うニュートラルデンシティフィルタ34と、波長選択フィルタ33及びニュートラルデンシティフィルタ34を透過した照明光束を集光するインプットレンズ35とを含んで構成される。インプットレンズ35により集束された照明光はファイバ36の一端36aに導入される。   The detection illumination system 30a performs wavelength selection by transmitting a discharge light source 31 such as a metal halide lamp, a collector lens 32 for condensing the illumination light beam from the discharge light source 31, and transmitting the illumination light beam collected by the collector lens 32. The wavelength selection filter 33, a neutral density filter 34 that performs dimming, and an input lens 35 that condenses the illumination light flux that has passed through the wavelength selection filter 33 and the neutral density filter 34 are configured. The illumination light focused by the input lens 35 is introduced into one end 36 a of the fiber 36.

ここで、波長選択フィルタ33は、切替駆動機構33aを有した円盤(ターレット)33b内に設けられており、いくつかの種類のフィルタを切換えて使用することが可能となっている。例えばg線(波長436nm)、i線(波長365nm)等の特定の波長の光だけを透過させる干渉フィルタ、特定の波長帯域の光を透過させるバンドパスフィルタ、又は所定の波長より長い波長の光だけを透過させるシャープカットフィルタ等を必要に応じて選択して用いることができる。ニュートラルデンシティフィルタ34は、回転角に応じて透過光量が順次変化する円盤状のフィルタからなり、回転駆動機構34aにより回転制御されて透過光量を制御できるように構成されている。   Here, the wavelength selection filter 33 is provided in a disk (turret) 33b having a switching drive mechanism 33a, and several types of filters can be switched and used. For example, an interference filter that transmits only light of a specific wavelength such as g-line (wavelength 436 nm), i-line (wavelength 365 nm), a band-pass filter that transmits light of a specific wavelength band, or light having a wavelength longer than a predetermined wavelength A sharp cut filter or the like that transmits only the light can be selected and used as necessary. The neutral density filter 34 is composed of a disk-like filter in which the amount of transmitted light sequentially changes according to the rotation angle, and is configured to be able to control the amount of transmitted light by being rotationally controlled by the rotation drive mechanism 34a.

検出用照明系30aは、さらにファイバ36の他端36bから射出される発散光束を受ける照明系凹面鏡37を有しており、この照明系凹面鏡37からほぼその焦点距離だけ離れた位置にファイバ36の他端36bが配設されている。このため、ファイバ36の一端36aに導入されてファイバ36の他端36bから照明系凹面鏡37に向けて射出された照明光は、照明系凹面鏡37によって平行光束となってウエハホルダ15に保持されたウエハWの表面に照射される。   The detection illumination system 30a further includes an illumination system concave mirror 37 that receives the divergent light beam emitted from the other end 36b of the fiber 36, and the fiber 36 is located at a position substantially away from the illumination system concave mirror 37 by its focal length. The other end 36b is disposed. For this reason, the illumination light introduced into one end 36 a of the fiber 36 and emitted from the other end 36 b of the fiber 36 toward the illumination system concave mirror 37 is converted into a parallel light beam by the illumination system concave mirror 37 and held by the wafer holder 15. The surface of W is irradiated.

このとき、ウエハWの表面に照射される照明光束は、ウエハWの表面と垂直な軸AX1(鉛直軸)に対して角度θをもって入射し、角度θをもって射出される。これら入射角θと射出角θとの関係は、ウエハWの表面に平行な軸AX2(例えば、X軸に平行な軸)を中心としてウエハホルダ15をチルト(傾動)させることにより調整可能である。即ち、ウエハホルダ15のチルトによりウエハWの載置角度を変化させて、入射角θと射出角θとの関係を調整可能である。 At this time, the illumination light beam applied to the surface of the wafer W is incident on the axis AX1 (vertical axis) perpendicular to the surface of the wafer W at an angle θ i and is emitted at an angle θ r . The relationship between the incident angle θ i and the emission angle θ r can be adjusted by tilting (tilting) the wafer holder 15 about an axis AX2 (for example, an axis parallel to the X axis) parallel to the surface of the wafer W. is there. That is, the relationship between the incident angle θ i and the exit angle θ r can be adjusted by changing the mounting angle of the wafer W by tilting the wafer holder 15.

ウエハWの表面からの射出光(ここでは回折光を用いる)は結像光学系22cにより集光される。プリアライメントセンサ22cは、ウエハからの反射光を撮像素子で撮像する。ここで、プリアライメントセンサ22cの計測視野MVの大きさは、ウエハWの一部を撮影する程度の大きさに設定される。   Light emitted from the surface of the wafer W (here, diffracted light is used) is collected by the imaging optical system 22c. The pre-alignment sensor 22c images reflected light from the wafer with an image sensor. Here, the size of the measurement visual field MV of the pre-alignment sensor 22c is set to such a size that a part of the wafer W is photographed.

表面状態検査装置30はウエハWの面状態を、その一部について詳細に検査するものではなく、ウエハWの表面全体に亘る状態の検査を行う、所謂マクロ検査を行うものである。このため、本来的には計測視野MVの大きさはウエハWの全体を一度に撮影することができる程度の大きさに設定されることが望ましい。しかしながら、本実施形態ではプリアライメント時に用いられるプリアライメントセンサ22cを表面状態検査装置30で兼用しているため、計測視野MVの大きさはウエハWの大きさよりも小さく設定されている。本実施形態の表面状態検査装置30は、ウエハステージWSTを移動させつつウエハWの各部からの光を取り込むことによりウエハW全体についてのマクロ検査を行う。   The surface state inspection apparatus 30 does not inspect the surface state of the wafer W in detail, but performs a so-called macro inspection that inspects the state over the entire surface of the wafer W. For this reason, it is desirable that the size of the measurement visual field MV is originally set to such a size that the entire wafer W can be photographed at once. However, in this embodiment, since the pre-alignment sensor 22c used during pre-alignment is also used by the surface state inspection apparatus 30, the size of the measurement visual field MV is set smaller than the size of the wafer W. The surface state inspection apparatus 30 of the present embodiment performs macro inspection on the entire wafer W by taking in light from each part of the wafer W while moving the wafer stage WST.

なお、表面状態検査装置30の詳細な構成は、特開2002−162368号公報に開示されている。又はより広範囲を一度に検査できるようプリアライメント系22cの中に倍率切り換え機構を配してもよい。その例として、倍率切り換え機構30bがプリアライメント時にはプリアライメントセンサ22cの計測視野外に退避され、ウエハWの面状態検査時にプリアライメントセンサ22cの計測視野内に配置される構成としてもよい。また、22a,22bにも22cと同様の機能をもたせ同時に計測することで、計測時間を短縮することもできる。   The detailed configuration of the surface state inspection apparatus 30 is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-162368. Alternatively, a magnification switching mechanism may be arranged in the pre-alignment system 22c so that a wider range can be inspected at a time. As an example, the magnification switching mechanism 30b may be retracted outside the measurement visual field of the pre-alignment sensor 22c during pre-alignment, and disposed within the measurement visual field of the pre-alignment sensor 22c during the surface condition inspection of the wafer W. Also, the measurement time can be shortened by providing the same functions as 22c to 22a and 22b and simultaneously measuring them.

図1に戻り、プリアライメント検出系RASを用いたプリアライメント時のウエハWの外縁の撮像データD1は、主制御系20に供給される。なお、撮像データD1は、プリアライメントセンサ22aによる撮像結果データDAと、プリアライメントセンサ22bによる撮像結果データDBと、プリアライメントセンサ22cによる撮像結果データDCとから構成されている。また、ウエハWの表面状態を検査する時にプリアライメントセンサ22cにより撮像された撮像データD2も主制御系20に出力される。D1で求めたウエハの方向情報にもとづいてウエハを回転、所定の向きにした後、ウエハホルダーにおかれ、アライメント検出系ASの下に移動する。   Returning to FIG. 1, imaging data D <b> 1 of the outer edge of the wafer W during pre-alignment using the pre-alignment detection system RAS is supplied to the main control system 20. The imaging data D1 includes imaging result data DA by the pre-alignment sensor 22a, imaging result data DB by the pre-alignment sensor 22b, and imaging result data DC by the pre-alignment sensor 22c. In addition, image data D <b> 2 captured by the pre-alignment sensor 22 c when inspecting the surface state of the wafer W is also output to the main control system 20. Based on the orientation information of the wafer obtained in D1, the wafer is rotated and set in a predetermined direction, then placed on the wafer holder and moved under the alignment detection system AS.

アライメント検出系ASは、投影光学系PLの側面に配置されており、本実施形態ではウエハW上に形成されたスクライブライン(ストリートライン)や位置検出用マーク(ファインアライメントマーク)を計測する結像アライメントセンサからなるオフアクシス方式のアラインメント顕微鏡が用いられている。このアライメント検出系ASの詳細な構成は、例えば特開平9−219354号公報及び米国特許5,859,707号等に開示されている。アライメント検出系ASで観測されたウエハWの像データD3は主制御系20に供給される。   The alignment detection system AS is arranged on the side surface of the projection optical system PL, and in this embodiment, the image is formed to measure a scribe line (street line) and a position detection mark (fine alignment mark) formed on the wafer W. An off-axis alignment microscope consisting of an alignment sensor is used. The detailed configuration of the alignment detection system AS is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-219354 and US Pat. No. 5,859,707. Image data D3 of the wafer W observed by the alignment detection system AS is supplied to the main control system 20.

さらに、この露光装置には、露光領域IA(前述した照明領域IARと光学的に共役なウエハW上の領域)内部分及びその近傍領域にそれぞれ設定される計測点でウエハW表面のZ方向(光軸AX方向)の位置を検出するための斜入射方式のフォーカス検出系(焦点検出系)の一つである、多点フォーカス位置検出系(不図示)が設けられている。この多点フォーカス位置検出系は、光ファイバ束、集光レンズ、パターン形成板、レンズ、ミラー、及び照射対物レンズからなる照射光学系と、集光対物レンズ、回転方向振動板、結像レンズ、受光用スリット板、及び多数のフォトセンサを有する受光器からなる受光光学系と(いずれも不図示)から構成されている。この多点フォーカス位置検出系の詳細な構成等については、例えば特開平6−283403号公報及びこれに対応する米国特許第5,448,332号等に開示されている。   Further, in this exposure apparatus, the measurement point set in the exposure area IA (the area on the wafer W optically conjugate with the illumination area IAR described above) and its neighboring area respectively in the Z direction ( A multi-point focus position detection system (not shown), which is one of oblique detection type focus detection systems (focus detection systems) for detecting the position in the optical axis AX direction), is provided. The multi-point focus position detection system includes an irradiation optical system including an optical fiber bundle, a condensing lens, a pattern forming plate, a lens, a mirror, and an irradiation objective lens, a condensing objective lens, a rotational direction vibration plate, an imaging lens, The light receiving optical system is composed of a light receiving slit plate and a light receiver having a number of photosensors (all not shown). The detailed configuration of this multipoint focus position detection system is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-283403 and US Pat. No. 5,448,332 corresponding thereto.

次に、主制御系20について説明する。図4は、この露光装置が備える主制御系20の主要部の構成を示すブロック図である。主制御系20は、画像データ記憶部41、ウエハ設計データ記憶部42、ウエハ位置誤差算出部43、欠陥分布算出部44、マーク選択部45、マーク位置情報算出部46、ショット配列算出部47、及び制御部48を含んで構成される。   Next, the main control system 20 will be described. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the main part of the main control system 20 provided in this exposure apparatus. The main control system 20 includes an image data storage unit 41, a wafer design data storage unit 42, a wafer position error calculation unit 43, a defect distribution calculation unit 44, a mark selection unit 45, a mark position information calculation unit 46, a shot array calculation unit 47, And a control unit 48.

画像データ記憶部41は、プリアライメント検出系RAS(プリアライメントセンサ22a〜22c)から出力される撮像データD1、ウエハWの表面状態を検査する時にプリアライメントセンサ22cから出力される撮像データD2、及びアライメント検出系ASから出力される像データD3のそれぞれを一時的に記憶する。ウエハ設計データ記憶部42は、ウエハW上おけるショット領域の設計上の配列座標(ショットマップデータ)及び各ショット領域に付随するマーク(ファインアライメントマーク)の設計上の座標値を記憶している。   The image data storage unit 41 includes imaging data D1 output from the pre-alignment detection system RAS (pre-alignment sensors 22a to 22c), imaging data D2 output from the pre-alignment sensor 22c when inspecting the surface state of the wafer W, and Each of the image data D3 output from the alignment detection system AS is temporarily stored. The wafer design data storage unit 42 stores design coordinates of shot areas on the wafer W (shot map data) and design coordinate values of marks (fine alignment marks) associated with the shot areas.

ここで、ウエハW上に設定されるショット領域について簡単に説明する。図5は、ウエハW上に設定されるショット領域の配列の一例を示す図である。なお、この図5のウエハ上には、ショットES(サンプルショットSA)の周りにスクラッチが多く発生している例をイメージ的に分かりやすいように示している。図5に示す通り、ウエハW上には図1に示す静止座標系(X,Y)とは異なる座標系(x,y)が設定されており、この座標系(x,y)に沿って規則的にショット領域ES,ES,…,ES(Mは3以上の整数)が形成されている。各ショット領域ES(i=1〜M)にはそれまでの工程によりそれぞれチップパターンが形成されている。また、各ショット領域ESはx方向及びy方向に伸びる所定幅のスクライブラインで区切られており、各ショット領域ESに接するx方向に伸びたスクライブラインの中央部にX軸用のマークMxが形成され、各ショット領域ESに接するy方向に伸びたスクライブラインの中央部にY軸用のマークMyが形成されている。なお、一例として、ショット領域ESの大きさは、30mm角程度であり、スクライブラインの幅は50〜80μm程度である。 Here, the shot area set on the wafer W will be briefly described. FIG. 5 is a diagram showing an example of an array of shot areas set on the wafer W. As shown in FIG. It should be noted that an example in which many scratches are generated around the shot ES 3 (sample shot SA 2 ) on the wafer of FIG. As shown in FIG. 5, a coordinate system (x, y) different from the stationary coordinate system (X, Y) shown in FIG. 1 is set on the wafer W, and along this coordinate system (x, y). Shot areas ES 1 , ES 2 ,..., ES M (M is an integer of 3 or more) are regularly formed. In each shot area ES i (i = 1 to M), a chip pattern is formed by the process so far. Each shot area ES i is delimited by a scribe line having a predetermined width extending in the x direction and the y direction, and an X-axis mark Mx is provided at the center of the scribe line extending in the x direction in contact with each shot area ES i. i is formed, and a Y-axis mark My i is formed at the center of the scribe line extending in the y direction in contact with each shot region ES i . As an example, the size of the shot area ES i is about 30 mm square, and the width of the scribe line is about 50 to 80 μm.

X軸用のマークMx及びY軸用のマークMyはそれぞれx方向及びy方向に所定ピッチで3本の直線パターンを並べたものであり、これらのパターンはウエハWの下地に凹部、凸部、又はうめ込みのパターンとして形成されている。ウエハW上の座標系(x,y)でのマークMxのx座標(設計上の座標値)x、及びマークMyのy座標(設計上の座標値)yは既知であり、上記のウエハ設計データ記憶部42に記憶されている。この場合、マークMxのx座標、及びマークMyのy座標を、それぞれショット領域ESのx座標及びy座標とみなす。 Mark Mx i and mark My i for the Y-axis of the X-axis are those formed by arranging three linear pattern at a predetermined pitch in the x and y directions, respectively, the recess in the base of these patterns the wafer W, convex It is formed as a pattern of part or embedding. Coordinate system on the wafer W (x, y) marks the x coordinate (coordinate value in design) of Mx i x i, and y-coordinate (coordinate value in design) of the mark My i in y i are known, It is stored in the wafer design data storage unit 42 described above. In this case, the x coordinate of the mark Mx i and the y coordinate of the mark My i are regarded as the x coordinate and the y coordinate of the shot area ES i , respectively.

また、ウエハW上に設定された複数のショット領域ES〜ESの内、予め所定数のショット領域がサンプルショット(サンプル領域)として選択されている。図5に示す例では、斜線を付した9個のショット領域がサンプルショットSA〜SAとして選択されている。サンプルショットSA〜SAの各々にはマークMx,Myがそれぞれ設けられている。例えば、サンプルショットSAには、マークMx,Myがそれぞれ設けられている。なお、サンプルショットSA(ショットES)に付随して設けられているマーク上には、他のマークに比して多くのスクラッチが生じているものとする。 In addition, a predetermined number of shot areas are selected in advance as sample shots (sample areas) among the plurality of shot areas ES 1 to ES M set on the wafer W. In the example shown in FIG. 5, nine shot areas with diagonal lines are selected as sample shots SA 1 to SA 9 . Each of the sample shots SA 1 to SA 9 is provided with marks Mx and My. For example, the sample shot SA 1 is provided with marks Mx 1 and My 1 , respectively. It is assumed that more scratches are generated on the mark provided accompanying the sample shot SA 2 (shot ES 3 ) than other marks.

図4に戻り、ウエハ位置誤差算出部43は、画像データ記憶部41に記憶された撮像データD1に対して画像処理を行ってウエハWに形成されたオリエンテーションフラットOFの位置を求め、基板テーブル14上に予め設定された基準位置からのウエハWの位置誤差と回転量とを算出する。ウエハ位置誤差算出部43が算出した位置誤差及び回転量は、制御部48に出力される。   Returning to FIG. 4, the wafer position error calculation unit 43 performs image processing on the imaging data D1 stored in the image data storage unit 41 to obtain the position of the orientation flat OF formed on the wafer W, and the substrate table 14. A position error and a rotation amount of the wafer W from the reference position set in advance above are calculated. The position error and the rotation amount calculated by the wafer position error calculation unit 43 are output to the control unit 48.

欠陥分布算出部44は、画像データ記憶部41に記憶された撮像データD2と予め記憶されている良品ウエハの表面の画像(検査基準画像)との比較処理を行ったり、予め学習させておいた検査基準画像の特徴との相違点の有無検査を行い、ウエハW上における欠陥分布を算出する。ここで、欠陥分布算出部44により算出される分布は、CMP処理を行ってウエハW上に形成されたスクラッチの分布、スラリー残渣の分布、レジストの塗布むら分布、ウエハW表面に対して行われるエッチング等の各種処理のばらつきによる反射率又は分光特性の分布、洗浄工程後の残り物質の分布等である。これらは、ウエハW表面の形状(凹凸)の不均一性、反射率の不均一性、分光特性の不均一性として現れる。   The defect distribution calculation unit 44 performs comparison processing between the imaging data D2 stored in the image data storage unit 41 and the image (inspection reference image) of the surface of the non-defective wafer stored in advance, or has been learned in advance. The presence / absence inspection of the difference from the feature of the inspection reference image is performed, and the defect distribution on the wafer W is calculated. Here, the distribution calculated by the defect distribution calculation unit 44 is performed on the scratch distribution, slurry residue distribution, resist coating unevenness distribution, and wafer W surface formed on the wafer W by performing the CMP process. The distribution of reflectance or spectral characteristics due to variations in various processes such as etching, and the distribution of remaining substances after the cleaning process. These appear as non-uniformity in the shape (unevenness) of the surface of the wafer W, nonuniformity in reflectance, and nonuniformity in spectral characteristics.

欠陥分布算出部44は、例えばスクラッチの分布を求める際には、上記の相違点の有無検査を行った撮像データD2に対して図6に示す閾値THを設定し、この閾値THを超えた信号が得られる画素をウエハWに形成されたスクラッチを撮像した画素、即ち欠陥部位を撮像した画素であると判断する。図6は、欠陥分布算出部44で行われる処理の一例を説明するための図である。欠陥分布算出部44は、撮像データD2の全体に亘って以上の処理を行ってウエハW上における分布を求める。欠陥の分布は、例えば各ショット領域ESに毎にこれらに含まれる欠陥数(欠陥画素数)で表現し、あるいはウエハW上を所定の複数の領域に分割して、これらの分割領域毎にこれらに含まれる欠陥数で表現することができる。また、レジストの塗りむらの分布を算出する場合には、欠陥分布算出部44はアライメントセンサ22cで撮像される色むら又は明暗縞等から算出する。なお、スクラッチの幅の一例は100μm程度である。 For example, when obtaining the distribution of scratches, the defect distribution calculation unit 44 sets the threshold value TH shown in FIG. 6 for the imaging data D2 subjected to the above-described inspection for the presence of a difference, and a signal exceeding the threshold value TH It is determined that a pixel obtained from the above is a pixel obtained by imaging a scratch formed on the wafer W, that is, a pixel obtained by imaging a defective portion. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of processing performed by the defect distribution calculation unit 44. The defect distribution calculation unit 44 performs the above processing over the entire imaging data D2 to obtain the distribution on the wafer W. Distribution of defects, for example, expressed by each shot area ES i number of defects included in these every (defective pixel count), or on the wafer W is divided into a predetermined plurality of areas for each of these divided regions It can be expressed by the number of defects included in these. Further, when calculating the distribution of the resist coating unevenness, the defect distribution calculating unit 44 calculates the color unevenness or light / dark stripes captured by the alignment sensor 22c. An example of the width of the scratch is about 100 μm.

マーク選択部45は、欠陥分布算出部44で求められた欠陥分布に基づいて、EGA演算によりウエハW上のショット領域ESの配列を求める際のEGA演算に用いる計測対象マーク(計測対象パターン)の選択を行う。マーク選択部45は、抽象的には、欠陥の無い若しくは少ないショット領域又は分割領域に含まれるマークMx,Myを選択して計測対象マークとする。より具体的には、マーク選択部45は、各ショット領域毎に均一性(欠陥数の少なさの程度)を求め、該均一性が所定の閾値(第2レベル)以上となるショット領域に付随するマークMx,Myの中から計測対象マークを選択し、あるいは各分割領域毎に均一性を求め、該均一性が予め決められた所定の閾値(第1レベル)以上となる分割領域に含まれる各ショット領域に付随するマークMx,Myの中から計測対象マークを選択する。 The mark selection unit 45 is a measurement target mark (measurement target pattern) used for EGA calculation when determining the arrangement of the shot areas ES i on the wafer W by EGA calculation based on the defect distribution obtained by the defect distribution calculation unit 44. Make a selection. The mark selection unit 45 abstractly selects marks Mx and My included in a shot area or a divided area having no or few defects as the measurement target marks. More specifically, the mark selection unit 45 obtains uniformity (a degree of a small number of defects) for each shot region, and accompanies the shot region where the uniformity is equal to or greater than a predetermined threshold (second level). The mark to be measured is selected from the marks Mx and My to be measured, or the uniformity is obtained for each divided region, and the uniformity is included in the divided region where the uniformity is equal to or higher than a predetermined threshold (first level). A measurement target mark is selected from marks Mx and My associated with each shot area.

なお、このような処理により、マークMx,Myを任意に選択すると、例えば、ウエハWの中央部分に形成されたマークのみを選択したとすると、EGA演算で用いられるパラメータであるウエハWの線形伸縮(スケーリング)又はオフセット(ウエハWの平行移動)等の精度が悪化し、却って誤差が大きくなる場合があり得る。そこで、マーク選択部45は、予め分散的に設定されたサンプルショットSA〜SA毎に均一性(欠陥数の少なさの程度)を求め、該均一性が所定の閾値(第2レベル)以上となるサンプルショットSA〜SAに付随するマークMx,Myの中から計測対象マークを選択し、あるいは各分割領域毎に均一性を求め、該均一性が予め決められた所定の閾値(第1レベル)以上となる分割領域に含まれるサンプルショットSA〜SAに付随するマークMx,Myの中から計測対象マークを選択するようにすると良い。このとき、アライメント検出系ASの視野内に配置するのに長時間を要しない位置に形成されたマークを優先的に選択する、あるいは均一性がなるべく同程度となるように選択する等、他の要素も考慮して選択するようにするとさらに良い。なお、上記説明では、サンプルショットの数を9個としたが、これらを考慮すると16個又は32個程度のサンプルショットを設定しておくことが望ましい。 If the marks Mx and My are arbitrarily selected by such processing, for example, if only the mark formed in the central portion of the wafer W is selected, the linear expansion / contraction of the wafer W, which is a parameter used in the EGA calculation, is selected. The accuracy such as (scaling) or offset (parallel movement of the wafer W) may deteriorate, and the error may increase. Therefore, the mark selection unit 45 obtains uniformity (degree of a small number of defects) for each of the sample shots SA 1 to SA 9 set in a distributed manner, and the uniformity is a predetermined threshold value (second level). A mark to be measured is selected from the marks Mx and My accompanying the sample shots SA 1 to SA 9 as described above, or uniformity is obtained for each divided region, and the uniformity is determined in advance by a predetermined threshold value ( The measurement target mark may be selected from the marks Mx and My associated with the sample shots SA 1 to SA 9 included in the divided area that is equal to or higher than the first level. At this time, the mark formed at a position that does not require a long time to be arranged in the field of view of the alignment detection system AS is preferentially selected, or the uniformity is selected as much as possible. It is even better if the selection is made in consideration of factors. In the above description, the number of sample shots is nine, but considering these, it is desirable to set about 16 or 32 sample shots.

また、上記説明では、予め設定された所定の閾値との比較により選択を行うようにしているが、このような閾値を設定せずに、各ショット領域毎又は各分割領域毎の均一性を相対評価することにより選択するようにしても良い。例えば、各ショット領域又は各分割領域の均一性について標準偏差を算出して、該標準偏差を閾値として用いても良い。   Further, in the above description, selection is performed by comparison with a predetermined threshold value set in advance, but the uniformity for each shot area or each divided area is relatively set without setting such a threshold value. You may make it select by evaluating. For example, a standard deviation may be calculated for the uniformity of each shot area or each divided area, and the standard deviation may be used as a threshold value.

マーク位置情報算出部46は、画像データ記憶部41に記憶された像データD3、即ちアライメント検出系ASで撮像された像データD3に対して画像処理を施し、ウエハW上に形成されたマークMx,Myの位置情報(サンプルショットの位置情報)を算出する。具体的には、例えば折り返し自己相関処理や、所定のテンプレートを用いたテンプレートマッチング処理や、あるいはエッジ位置計測処理(マークの輪郭を求める処理、得られた輪郭からマークをなすマーク要素各々のエッジ位置を検出する処理、検出したエッジ位置からマーク中心を求める処理)等の処理を行ってサンプルショットの位置情報を算出する。なお、ここで算出される位置情報は、ウエハW上に設定された(x,y)座標系上での位置情報である。ここで、アライメント検出系ASで撮像されるマークは上記のマーク選択部45で選択されたマークである。あるいはASでサンプルショットの像データD3は全て採取し、データD2で選択したマークのみに対して位置情報の算出を行ってもよい。   The mark position information calculation unit 46 performs image processing on the image data D3 stored in the image data storage unit 41, that is, the image data D3 imaged by the alignment detection system AS, and the mark Mx formed on the wafer W. , My position information (sample shot position information) is calculated. Specifically, for example, aliasing autocorrelation processing, template matching processing using a predetermined template, or edge position measurement processing (processing for obtaining the contour of a mark, the edge position of each mark element forming a mark from the obtained contour The position information of the sample shot is calculated by performing a process such as a process for detecting the mark and a process for obtaining the mark center from the detected edge position. The position information calculated here is position information on the (x, y) coordinate system set on the wafer W. Here, the mark imaged by the alignment detection system AS is the mark selected by the mark selection unit 45 described above. Alternatively, all the image data D3 of the sample shot may be collected by AS, and the position information may be calculated only for the mark selected by the data D2.

ショット配列算出部47は、マーク位置情報算出部46で算出された位置情報とウエハ設計データ記憶部42に記憶されたショットマップデータとを用いてEGA演算を行い、各ショット領域ESの配列座標を算出する。具体的には、まずマーク位置情報算出部46で算出されたサンプルショットの位置情報(ウエハW上における位置情報)と各サンプルショットをアライメント検出系ASで計測したときの基板テーブル14の位置情報WPVとから静止座標系(XYZ座標系)上におけるサンプルショットの位置情報(実測値)を求める。次いで、サンプルショットの設計上の座標値を実際のサンプルショットの位置に変換する行列式を設定し、この行列式にサンプルショットの各々についての設計上の座標値を代入し、設計上の座標値と計算上の座標値の関係を示す複数の行列式を求める。そして、上記の実測値と計算上の座標値との差が最小となるように上記の行列式を決定する。決定された行列式に各ショット領域ESの座標値を代入することで、全ショット領域の静止座標系上における配列座標が算出される。 The shot array calculation unit 47 performs an EGA operation using the position information calculated by the mark position information calculation unit 46 and the shot map data stored in the wafer design data storage unit 42, and the array coordinates of each shot area ES i Is calculated. Specifically, first, the sample shot position information (position information on the wafer W) calculated by the mark position information calculation unit 46 and the position information WPV of the substrate table 14 when each sample shot is measured by the alignment detection system AS. The position information (measured value) of the sample shot on the stationary coordinate system (XYZ coordinate system) is obtained from the above. Next, a determinant that converts the design coordinate value of the sample shot into the actual sample shot position is set, and the design coordinate value for each of the sample shots is substituted into this determinant, and the design coordinate value is set. A plurality of determinants that show the relationship between the calculated coordinate value and the calculated coordinate value are obtained. Then, the determinant is determined so that the difference between the actually measured value and the calculated coordinate value is minimized. By substituting the coordinate value of each shot area ES i into the determined determinant, the array coordinates on the stationary coordinate system of all shot areas are calculated.

制御部48は、上記のウエハ位置誤差算出部43〜ショット配列算出部47の各々に制御信号を出力してプリアライメント時の基準位置に対する位置誤差及び回転量を求めさせ、ウエハW上の欠陥分布(均一性)を算出させてEGA演算に用いるマークを選択させ、選択されたマークを用いてEGA演算を行わせてショット領域ESの配列座標を算出させる。また、算出されたショット領域ESの配列座標に基づいてステージ制御系21にステージ制御データCDを供給してウエハステージWSTの位置決めを制御するとともに、露光時にはレチクルRの位置情報(速度情報)RPV及びウエハWの位置情報(速度情報)WPVに基づいて、ステージ制御系21にステージ制御データCDを供給してレチクルステージRSTとウエハステージWSTとを走査する。 The control unit 48 outputs a control signal to each of the wafer position error calculation unit 43 to the shot arrangement calculation unit 47 so as to obtain a position error and a rotation amount with respect to a reference position at the time of pre-alignment, and defect distribution on the wafer W. (Uniformity) is calculated, a mark used for EGA calculation is selected, EGA calculation is performed using the selected mark, and the array coordinates of the shot area ES i are calculated. Further, to control the positioning of the wafer stage WST by supplying stage control data CD to the stage control system 21 based on the arrangement coordinates of the calculated shot areas ES i, position information (speed information) of the reticle R during exposure RPV Based on the position information (velocity information) WPV of the wafer W, the stage control data CD is supplied to the stage control system 21 to scan the reticle stage RST and the wafer stage WST.

また、制御部48は、図3に示す表面状態検査装置30に設けられた切替駆動機構33aによる波長選択フィルタ33の切替作動制御及び回転駆動機構34aによるニュートラルデンシティフィルタ34の回転制御を行うとともに、ステージ制御系21にステージ制御データCDを出力して軸AX1を中心としたウエハホルダ15の回転制御、心軸AX2を中心としたウエハホルダ15のチルト制御等を行う。   Further, the control unit 48 performs switching operation control of the wavelength selection filter 33 by the switching drive mechanism 33a provided in the surface state inspection apparatus 30 shown in FIG. 3 and rotation control of the neutral density filter 34 by the rotation drive mechanism 34a. Stage control data CD is output to the stage control system 21 to perform rotation control of the wafer holder 15 around the axis AX1, tilt control of the wafer holder 15 around the axis AX2, and the like.

なお、図4においては、各ブロックをハードウェア的に構成し、これらを組み合わせて主制御系20を構成する場合を例に挙げて図示している。しかしながら、ハードウェア的には主制御系20を計算機システムとして構成し、主制御系20を構成する各ブロックの機能を主制御系20に内蔵されたプログラムによって実現することも可能である。また、主制御系20を計算機システムとして構成した場合には、主制御系20を構成する上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムの全てを予め主制御系20に内蔵することは必ずしも必須ではなく、上記の各ブロックの機能を実現するためのプログラムを記録媒体に格納しておき必要なときに記録媒体から読み出してインストールし、さらにはインターネット等を利用し、通信ネットワークを介してインストールすることもできる。   In FIG. 4, the case where each block is configured in hardware and the main control system 20 is configured by combining these is illustrated as an example. However, in terms of hardware, the main control system 20 may be configured as a computer system, and the functions of the blocks constituting the main control system 20 may be realized by a program built in the main control system 20. Further, when the main control system 20 is configured as a computer system, it is not always necessary to incorporate all the programs for realizing the functions of the respective blocks constituting the main control system 20 in the main control system 20 in advance. Rather, the programs for realizing the functions of the above blocks are stored in a recording medium, read out from the recording medium when necessary, and then installed via a communication network using the Internet or the like. You can also.

次に、露光時の動作について説明する。図7は、この露光装置の露光処理の動作の概略を示すフローチャートである。なお、ここでは、前工程で行われたパターンがウエハW上の各ショット領域に形成されているものとする。また、図7に示すフローチャートは1枚のウエハWに対する処理を示したものであり、個々のウエハWに対して図7に示す処理が行われる。   Next, the operation during exposure will be described. FIG. 7 is a flowchart showing an outline of the operation of the exposure process of this exposure apparatus. Here, it is assumed that the pattern formed in the previous process is formed in each shot area on the wafer W. Further, the flowchart shown in FIG. 7 shows processing for one wafer W, and the processing shown in FIG.

露光処理が開始されると、まず、不図示のレチクルローダを用いて不図示のレチクルライブラリから転写すべきパターンが形成されたレチクルRがレチクルステージRST上にロードされる。また、不図示のウエハローダにより、露光すべきウエハWが基板テーブル14上(ウエハホルダ15上)にロードされる(ステップS1)。   When the exposure process is started, first, a reticle R on which a pattern to be transferred is formed from a reticle library (not shown) using a reticle loader (not shown) is loaded on the reticle stage RST. Further, a wafer W to be exposed is loaded onto the substrate table 14 (on the wafer holder 15) by a wafer loader (not shown) (step S1).

次に、主制御系20(より詳しくは、制御部48(図4参照))がステージ制御系21に制御信号を出力してウエハ駆動装置17を介してウエハステージWSTを駆動し、ウエハWをプリアライメントセンサ22a,22b,22cによる撮像位置へ移動させる。具体的には、ウエハWに形成されたオリエンテーションフラットOFがプリアライメントセンサ22a,22bの真下に位置し、オリエンテーションフラットOFの形成部以外のウエハWの外縁位置の一部がプリアライメントセンサ22cの真下に位置するようにウエハWを移動する。   Next, the main control system 20 (more specifically, the control unit 48 (see FIG. 4)) outputs a control signal to the stage control system 21 to drive the wafer stage WST via the wafer driving device 17, thereby The pre-alignment sensors 22a, 22b, and 22c are moved to imaging positions. Specifically, the orientation flat OF formed on the wafer W is positioned directly below the pre-alignment sensors 22a and 22b, and a part of the outer edge position of the wafer W other than the portion where the orientation flat OF is formed is directly below the pre-alignment sensor 22c. The wafer W is moved so as to be positioned at the position.

ウエハWの移動が完了すると、プリアライメントセンサ22a,22b,22cを用いてウエハWの外縁近傍を撮像する。プリアライメントセンサ22a,22b,22cによって撮像されたウエハWの撮像データD1は、主制御系20に供給される。主制御系20に供給された撮像データD1は、画像データ記憶部41(図4参照)に一時的に記憶される。撮像データD1が画像データ記憶部41に記憶されると、制御部48からウエハ位置誤差算出部43に制御信号が出力され、これによりウエハ位置誤差算出部43においてウエハWの基準位置に対する位置誤差及び回転量を算出する処理が行われる(ステップS2)。この処理により求められたウエハWの基準位置に対する位置誤差及び回転量は、制御部48に出力され、以後ウエハステージWSTを駆動する際の補正値として用いられる。   When the movement of the wafer W is completed, the vicinity of the outer edge of the wafer W is imaged using the pre-alignment sensors 22a, 22b, and 22c. Image data D1 of the wafer W imaged by the pre-alignment sensors 22a, 22b, and 22c is supplied to the main control system 20. The imaging data D1 supplied to the main control system 20 is temporarily stored in the image data storage unit 41 (see FIG. 4). When the imaging data D1 is stored in the image data storage unit 41, a control signal is output from the control unit 48 to the wafer position error calculation unit 43, whereby the wafer position error calculation unit 43 causes the position error relative to the reference position of the wafer W and Processing for calculating the amount of rotation is performed (step S2). The position error and the rotation amount with respect to the reference position of the wafer W obtained by this processing are output to the control unit 48 and are used as correction values when driving the wafer stage WST thereafter.

ウエハWのプリアライメントが終了すると、制御部48は図3に示す表面状態検査装置30に設けられた放電光源31から照明光束を射出させるとともに、切替駆動機構33aを制御して波長選択フィルタ33を切り替え、且つ回転駆動機構34aを制御してニュートラルデンシティフィルタ34の回転制御を行う。また、ステージ制御系21にステージ制御データCDを出力して軸AX1を中心としたウエハホルダ15の回転制御、心軸AX2を中心としたウエハホルダ15のチルト制御等を行う。そして、ウエハステージWSTをX方向又はY方向に駆動し、ウエハWを一定速度で移動させつつウエハWの表面からの反射光、回折光等をプリアライメントセンサ22cで撮像する。このときのウエハホルダ15のチルト制御は、例えば、コントラストが最良となるように設定される。   When the pre-alignment of the wafer W is completed, the control unit 48 emits the illumination light beam from the discharge light source 31 provided in the surface state inspection apparatus 30 shown in FIG. 3, and controls the switching drive mechanism 33a to activate the wavelength selection filter 33. The neutral density filter 34 is controlled to rotate by switching and controlling the rotation drive mechanism 34a. Further, the stage control data CD is output to the stage control system 21 to perform rotation control of the wafer holder 15 about the axis AX1, tilt control of the wafer holder 15 about the core axis AX2, and the like. Then, wafer stage WST is driven in the X direction or Y direction, and reflected light, diffracted light, and the like from the surface of wafer W are imaged by pre-alignment sensor 22c while moving wafer W at a constant speed. At this time, the tilt control of the wafer holder 15 is set so that, for example, the contrast is the best.

プリアライメントセンサ22cで撮像された撮像データD2は、主制御系20に供給されて画像データ記憶部41に一時的に記憶される。撮像データD2が画像データ記憶部41に記憶されると、制御部48から欠陥分布算出部44に制御信号が出力され、撮像データD2と予め記憶されている良品ウエハの表面の画像(検査基準画像)との比較等の処理、及び図6に示す閾値THを用いた欠陥判別処理が行われ各ショット領域ESに含まれる欠陥の数が求められる。このようにして欠陥分布(均一性)が求められてウエハW全体の表面状態の検査(マクロ検査)が行われる(ステップS3)。 Imaging data D2 captured by the pre-alignment sensor 22c is supplied to the main control system 20 and temporarily stored in the image data storage unit 41. When the imaging data D2 is stored in the image data storage unit 41, a control signal is output from the control unit 48 to the defect distribution calculation unit 44, and the imaging data D2 and an image of the surface of the non-defective wafer stored in advance (inspection reference image) ) And a defect determination process using the threshold value TH shown in FIG. 6 are performed, and the number of defects included in each shot area ES i is obtained. In this way, the defect distribution (uniformity) is obtained, and the surface state inspection (macro inspection) of the entire wafer W is performed (step S3).

ウエハWの表面状態が検査されると、制御部48からマーク選択部45に制御信号が出力され、表面状態検査結果に基づいてサンプルショットを選択する処理が行われる(ステップS4)。具体的には、例えば、サンプルショットSA〜SAのうち上記の表面状態検査によって求められた欠陥数が予め設定された閾値を越える(即ち均一性が所定の閾値未満である)サンプルショットを除き、欠陥数が予め設定された閾値以下(即ち均一性が所定の閾値以上である)であるものを選択する。このようにして欠陥の割合が少ないサンプルショットが選択される。なお、図5に示した例の場合には、サンプルショットSA(ショットSE)の辺りの領域上に多くのスクラッチが生じているため、このサンプルショットSAが、EGA演算に用いられるサンプルショットから除外される(後のステップS5における位置計測処理からも除外される)ことになる。 When the surface state of the wafer W is inspected, a control signal is output from the control unit 48 to the mark selection unit 45, and a process of selecting a sample shot based on the surface state inspection result is performed (step S4). Specifically, for example, among sample shots SA 1 to SA 9 , sample shots in which the number of defects obtained by the surface condition inspection exceeds a preset threshold value (that is, uniformity is less than a predetermined threshold value). Except for this, a defect whose number of defects is equal to or less than a preset threshold value (that is, uniformity is equal to or greater than a predetermined threshold value) is selected. In this way, a sample shot with a low defect rate is selected. In the case of the example shown in FIG. 5, since many scratches are generated in the region around the sample shot SA 2 (shot SE 3 ), this sample shot SA 2 is a sample used for EGA calculation. It is excluded from the shot (also excluded from the position measurement process in the later step S5).

ここで選択されたサンプルショットの数が予め設定された数(EGA演算に用いるマークの最大数)よりも多い場合には、例えば各サンプルショットに付随するマークを順にアライメント検出系ASの計測視野内に配置するのに要する総時間が最も短くなるサンプルショットを選択する。選択されたサンプルショットの情報は制御部48に出力される。   When the number of sample shots selected here is larger than a preset number (the maximum number of marks used for EGA calculation), for example, marks associated with each sample shot are sequentially placed in the measurement field of view of the alignment detection system AS. Select the sample shot with the shortest total time required for placement. Information on the selected sample shot is output to the control unit 48.

以上の処理が終了すると、制御部48はステージ制御系21にステージ制御データCDを出力してウエハステージWSTをXY面内で移動させることにより、マーク選択部48で選択されたサンプルショットに付随するマークを順にアライメント検出系ASの計測視野内に配置して撮像する。アライメント検出系ASで撮像されたマークの像データD3は主制御系20に供給されて画像データ記憶部41に一時的に記憶される。   When the above processing is completed, the control unit 48 outputs stage control data CD to the stage control system 21 and moves the wafer stage WST in the XY plane, thereby accompanying the sample shot selected by the mark selection unit 48. The marks are sequentially arranged in the measurement visual field of the alignment detection system AS and imaged. The mark image data D3 captured by the alignment detection system AS is supplied to the main control system 20 and temporarily stored in the image data storage unit 41.

選択されたマークの全てについて撮像が完了すると、制御部48からマーク位置情報算出部46に制御信号が出力される。これにより、マーク位置情報算出部46は、像データD3に対して折り返し自己相関処理や、所定のテンプレートを用いたテンプレートマッチング処理や、あるいはエッジ位置計測処理等の処理を行ってステップS4で選択されたサンプルショット各々の位置情報を算出する(ステップS5)。算出された位置情報はショット配列算出部47に出力される。   When imaging of all the selected marks is completed, a control signal is output from the control unit 48 to the mark position information calculation unit 46. Thereby, the mark position information calculation unit 46 performs processing such as folding autocorrelation processing, template matching processing using a predetermined template, or edge position measurement processing on the image data D3, and is selected in step S4. The position information of each sample shot is calculated (step S5). The calculated position information is output to the shot array calculation unit 47.

次いで、制御部48からショット配列算出部47に対して制御信号が出力される。この制御信号により、ショット配列算出部47は、マーク位置情報算出部46で求められたサンプルショットの位置情報とウエハ設計データ記憶部42に記憶されたショットマップデータとに基づいてEGA演算を行い、ウエハW上の全ショット領域ESの配列座標を算出する(ステップS6)。算出された配列座標は、制御部48に出力される。 Next, a control signal is output from the control unit 48 to the shot arrangement calculation unit 47. Based on this control signal, the shot array calculation unit 47 performs EGA calculation based on the position information of the sample shot obtained by the mark position information calculation unit 46 and the shot map data stored in the wafer design data storage unit 42, The arrangement coordinates of all shot areas ES i on the wafer W are calculated (step S6). The calculated array coordinates are output to the control unit 48.

以上の処理が完了すると、ウエハWに対する露光が行われる(ステップS7)。この露光動作にあたっては、まず、ウエハW上の最初のショット領域(ファースト・ショット)の露光のための走査開始位置となるように、基板テーブル14が移動される。この移動は、ステップS6で算出された配列座標の各々を、予め高い精度で求めてあるベースライン量(投影光学系PLの投影領域中心とアライメント検出系ASの計測視野中心との距離)で補正した配列座標値、及びウエハ干渉計19からの位置情報(速度情報)等に基づき、主制御系20によりステージ制御系21及びウエハ駆動装置17等を介して行われる。同時に、レチクルRのXY位置が、走査開始位置となるように、レチクルステージRSTが移動される。この移動は、主制御系20によりステージ制御系21及び不図示のレチクル駆動部等を介して行われる。   When the above processing is completed, the wafer W is exposed (step S7). In this exposure operation, first, the substrate table 14 is moved so as to be a scanning start position for exposure of the first shot area (first shot) on the wafer W. In this movement, each of the arrangement coordinates calculated in step S6 is corrected with a baseline amount (distance between the projection area center of the projection optical system PL and the measurement visual field center of the alignment detection system AS) obtained in advance with high accuracy. This is performed by the main control system 20 via the stage control system 21 and the wafer driving device 17 based on the arrayed coordinate values and the position information (speed information) from the wafer interferometer 19. At the same time, the reticle stage RST is moved so that the XY position of the reticle R becomes the scanning start position. This movement is performed by the main control system 20 via a stage control system 21 and a reticle driving unit (not shown).

次に、ステージ制御系21が、主制御系20からの制御命令に応じて、多点フォーカス位置検出系によって検出されたウエハWのZ位置情報、レチクル干渉計13によって計測されたレチクルRのXY位置情報、ウエハ干渉計19によって計測されたウエハWのXY位置情報に基づき、不図示のレチクル駆動部及びウエハ駆動装置17を介して、ウエハWの面位置の調整を行いつつ、レチクルRとウエハWとを相対移動させて走査露光を行う。   Next, the stage control system 21 responds to a control command from the main control system 20, the Z position information of the wafer W detected by the multipoint focus position detection system, and the XY of the reticle R measured by the reticle interferometer 13. Based on the position information and the XY position information of the wafer W measured by the wafer interferometer 19, the surface position of the wafer W is adjusted via the reticle driving unit and the wafer driving device 17 (not shown), and the reticle R and the wafer. The scanning exposure is performed by relatively moving W.

以上の処理によって最初のショット領域の露光が終了すると、次のショット領域の露光のための走査開始位置となるように、基板テーブル14が移動されるとともに、レチクルRのXY位置が、走査開始位置となるように、レチクルステージRSTが移動される。そして、このショット領域に関する走査露光が上述の最初のショット領域と同様にして行われる。以後、同様にして各ショット領域について走査露光が行われ、露光が完了する。ウエハWの露光が完了すると、ウエハステージWSTがアンロード位置に移動された後、不図示のウエハアンローダにより、ウエハWが基板テーブル14からアンロードされる(ステップS8)。こうして、ウエハ1枚についての露光処理が終了する。   When the exposure of the first shot area is completed by the above processing, the substrate table 14 is moved so as to be the scanning start position for the exposure of the next shot area, and the XY position of the reticle R is set to the scanning start position. The reticle stage RST is moved so that Then, scanning exposure relating to this shot area is performed in the same manner as the first shot area described above. Thereafter, scanning exposure is performed on each shot area in the same manner, and the exposure is completed. When the exposure of wafer W is completed, wafer stage WST is moved to the unload position, and then wafer W is unloaded from substrate table 14 by a wafer unloader (not shown) (step S8). Thus, the exposure process for one wafer is completed.

なお、以上の説明においては、ウエハWの全てについて図7に示す処理が行われるとした。しかしながら、複数枚のウエハからなるロットを処理する場合には、ロット先頭のウエハに対してのみ図7に示す処理を行い、ロットの残りのウエハに対してはロット先頭のウエハで選択されたサンプルショット(サンプルショットに付随するマーク)の位置情報を計測して、EGA演算により全ショット領域の位置情報を求めるようにしても良い。これにより、ウエハWの表面状態検査に要する時間が短縮されるため、スループットの向上を図る上で望ましい。   In the above description, it is assumed that the processing shown in FIG. However, when a lot consisting of a plurality of wafers is processed, the processing shown in FIG. 7 is performed only on the wafer at the beginning of the lot, and the sample selected on the wafer at the beginning of the lot is applied to the remaining wafers in the lot. Position information of shots (marks attached to sample shots) may be measured, and position information of all shot areas may be obtained by EGA calculation. This shortens the time required for the surface state inspection of the wafer W, which is desirable for improving the throughput.

ところで、ウエハWの表面状態の検出の際には、スクラッチやスラリー残渣等の欠陥とともに、既に形成されているパターンも同時に撮像されるため、上記では、撮像データD2と予め記憶されている良品ウエハ(上述した如き欠陥が殆ど生じていないウエハ)の表面の画像(検査基準画像)との比較等を行い、当該欠陥部分を特定するようにしている。但し、各ショット領域に同一のパターンが形成されている場合には、既に形成されているパターンをも含めて撮像した結果に基づいてサンプルショット単位でデータ(欠陥画素数)を集計し、当該パターンをも考慮に入れた閾値を設定して比較評価し、あるいはこれらを相対評価することにより、欠陥の少ないショットと欠陥の多いショット(不良ショット)とを特定し、当該不良ショットに係るマークを除外して計測対象マークを選択するようにしても良い。   By the way, when detecting the surface state of the wafer W, since an already formed pattern is simultaneously imaged along with defects such as scratches and slurry residues, in the above, the non-defective wafer stored in advance with the imaging data D2 A comparison with an image (inspection reference image) on the surface of the wafer (the wafer having almost no defects as described above) is performed to identify the defective portion. However, when the same pattern is formed in each shot area, the data (number of defective pixels) is totaled for each sample shot based on the result of imaging including the already formed pattern. By setting a threshold value that also takes into account, or comparatively evaluating these values, it is possible to identify shots with few defects and shots with many defects (defective shots) and exclude marks related to the defective shots. Then, the measurement target mark may be selected.

また、既に形成されているパターン(基板上に本来的に形成されるべきパターンであり、以下、回路パターンという)と欠陥パターン(基板上に本来的に形成されるべきでないスクラッチやスラリー残渣等の傷パターンであり、以下、痣パターンという)を区別する他の手法としては、暗視野照明を利用する方式がある。この方式について、簡単に説明する。   In addition, patterns that have already been formed (patterns that should be originally formed on the substrate, hereinafter referred to as circuit patterns) and defect patterns (such as scratches and slurry residues that should not be originally formed on the substrate). As another method for distinguishing a scratch pattern (hereinafter referred to as a wrinkle pattern), there is a method using dark field illumination. This method will be briefly described.

基板を照明する照明系と照明された基板の像を撮像装置に結像する結像系とを備えた検出装置において、結像系の瞳面における回折光の分布は、基板上のパターン(回路パターン、痣パターンを含む)の方向性と照明系の瞳面における照明光の形状により決定されることが知られている。この原理を応用して、 回路パターンの延在する方向は一般に既知であるから、これとの関係で照明系の開口絞りの形状ないし姿勢及び結像系の開口絞りの形状ないし姿勢を適宜に設定することにより、回路パターンと痣パターンとを分離して検出することができる。   In a detection device including an illumination system that illuminates a substrate and an imaging system that forms an image of the illuminated substrate on an imaging device, the distribution of diffracted light on the pupil plane of the imaging system is a pattern (circuit) on the substrate. It is known that it is determined by the directionality of the pattern and the eyelid pattern) and the shape of the illumination light on the pupil plane of the illumination system. By applying this principle, the direction in which the circuit pattern extends is generally known, and accordingly the shape or attitude of the aperture stop in the illumination system and the shape or attitude of the aperture stop in the imaging system are set appropriately. By doing so, the circuit pattern and the heel pattern can be detected separately.

上述した表面状態検査装置30に適用して、具体的に説明すると、検出用照明系30aの瞳面にウエハWを傾斜照明するための開口絞り(例えば、輪帯形状の開口絞り)を配置して暗視野照明とし、ウエハWの表面を暗視野方式で撮像装置としてのプリアライメントセンサ22cに結像するために結像光学系30bの瞳面にも開口絞り(例えば、スリット形状の開口絞り)を配置する。そして、結像光学系30bの開口絞りの形状ないし姿勢(例えば、スリット形状の開口絞りの場合にはその長手方向の光軸を中心とした回転)を適宜に設定することにより、回路パターンの延在する方向とは異なる方向(斜め方向)に延在する特定パターン(即ち、痣パターン)のみを選択的に撮像することが可能である。なお、回路パターンの方向と痣パターンの方向が一致する場合には、痣パターンの当該一致する部分については検出することはできないが、痣パターンの多くは不規則な方向性をもって形成されるのが通常であるから、それ程問題を生じることはないと考えられる。   More specifically, when applied to the surface condition inspection apparatus 30 described above, an aperture stop (for example, an annular aperture stop) for tilting illumination of the wafer W is disposed on the pupil plane of the detection illumination system 30a. In order to form a dark field illumination and image the surface of the wafer W onto the pre-alignment sensor 22c as an imaging device in the dark field method, an aperture stop (for example, a slit-shaped aperture stop) is also formed on the pupil plane of the imaging optical system 30b. Place. Then, by appropriately setting the shape or posture of the aperture stop of the imaging optical system 30b (for example, rotation about the optical axis in the longitudinal direction in the case of a slit-shaped aperture stop), the circuit pattern can be extended. Only a specific pattern (that is, a heel pattern) extending in a direction (oblique direction) different from the existing direction can be selectively imaged. In addition, when the direction of the circuit pattern and the direction of the eyelid pattern coincide with each other, the coincident portion of the eyelid pattern cannot be detected, but most of the eyelid patterns are formed with irregular directionality. Because it is normal, it does not seem to cause much problem.

これとは逆に、回路パターンのみを選択的に撮像するように構成して、このような暗視野照明による方式を採用しないで(即ち、明視野で)撮像した結果(回路パターン、痣パターンの両者を含む)から該回路パターンのみの撮像結果を差し引くことにより、痣パターンを分離するようにしても良い。   Contrary to this, it is configured so that only the circuit pattern is selectively imaged, and the result (circuit pattern, eyelid pattern of the image pattern) is taken without adopting such a dark field illumination method (that is, in the bright field). Alternatively, the wrinkle pattern may be separated by subtracting the imaging result of only the circuit pattern from (including both).

以上説明した通り、本実施形態によれば、ウエハWの表面状態に基づいて欠陥の無い若しくは少ないショット領域に付随するマークを選択しているため、CMP処理によるスクラッチ若しくはスラリー残渣等の欠陥やウエハW上に塗布されたレジストの塗布むら、その他の傷等が生じていても高い精度でマークの位置情報を求めることができる。また、選択されたマークの位置情報計測結果を用いてウエハW上のショット領域の配列座標を求めることで、高い精度でレチクルRと各ショット領域との位置合わせを行うことができるため、ウエハ上に既に形成されたパターンと次に形成すべきパターンとを高い精度で重ね合わせることができる。この結果、重ね合わせの不具合による不良が大幅に低減されるため、高性能、高品質なマイクロデバイス等を高い歩留まりで高効率的に製造することができる。   As described above, according to the present embodiment, since a mark associated with a shot area having no defect or few defects is selected based on the surface state of the wafer W, a defect such as a scratch or slurry residue caused by CMP processing or the wafer The position information of the mark can be obtained with high accuracy even if the resist applied on W is uneven or other scratches are generated. Further, by obtaining the alignment coordinates of the shot area on the wafer W using the position information measurement result of the selected mark, the reticle R and each shot area can be aligned with high accuracy. The pattern that has already been formed and the pattern to be formed next can be superimposed with high accuracy. As a result, defects due to overlay defects are greatly reduced, so that high-performance, high-quality microdevices and the like can be manufactured with high yield and high efficiency.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。従って、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment includes all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

例えば、上記実施形態では、表面状態検査装置30としてウエハW表面からの反射光又は回折光を用いてウエハWの表面状態のマクロ検査を行う回折光検出装置を備える場合を例に挙げて説明した。しかしながら、回折光検出装置に代えてウエハWの表面にレーザ光を照射してレーザ光をスキャンさせながらウエハW表面において生ずる散乱光を測定することによりウエハWの表面状態のマクロ検査を行う散乱光検出装置、又は微分干渉装置を用いることができる。ここで、微分干渉装置とは、ウエハWの表面から得られる光の波面と、この波面を横方向(XY面内)にずらした波面との干渉を利用した干渉計であり、例えばノマルスキー微分干渉計に代表される干渉計である。また、これらの装置を単独で設けるのではなく、複数を併設して複数の装置によりウエハWの表面状態を検査しても良い。複数の装置でウエハWの表面状態を検査することで、ウエハWの表面状態に関する情報をより多く得ることができ、安定した高精度な位置計測を行うことができる。   For example, in the above embodiment, the case where the surface state inspection device 30 includes a diffracted light detection device that performs macro inspection of the surface state of the wafer W using reflected light or diffracted light from the surface of the wafer W has been described as an example. . However, instead of the diffracted light detection device, scattered light that performs a macro inspection of the surface state of the wafer W by irradiating the surface of the wafer W with laser light and measuring the scattered light generated while scanning the laser light. A detection device or a differential interference device can be used. Here, the differential interference device is an interferometer that uses interference between a wavefront of light obtained from the surface of the wafer W and a wavefront obtained by shifting the wavefront in the lateral direction (in the XY plane), for example, Nomarski differential interference. It is an interferometer represented by a meter. Further, instead of providing these apparatuses alone, a plurality of apparatuses may be provided side by side to inspect the surface state of the wafer W using a plurality of apparatuses. By inspecting the surface state of the wafer W with a plurality of apparatuses, more information on the surface state of the wafer W can be obtained, and stable and highly accurate position measurement can be performed.

また、上記の実施形態では、基板テーブル14(ウエハホルダ15)上に保持されたウエハWのプリアライメントを行うプリアライメント検出系RASに設けられるプリアライメントセンサ22cを表面状態検査装置の撮像装置として兼用していた。しかしながら、ウエハローダが備えるプリアライメント検出系に設けられたプリアライメントセンサを表面状態検査装置に兼用することもできる。また、図1に示すアライメント検出系ASを表面状態検査装置として兼用しても良い。かかる構成の場合には、表面状態検査装置から検出用照明光が射出され、この反射光、回折光等がアライメント検出系ASで受光されることになる。さらに、表面状態検査装置とプリアライメント検出系を個別に設けた構成であっても良い。また、上記の実施形態では、アライメント系ASに画像処理を行う系を例に挙げたが、レーザーをウエハに対してスキャンしてマークの位置を求める系(LSA系など)でもよい。   In the above embodiment, the pre-alignment sensor 22c provided in the pre-alignment detection system RAS that performs pre-alignment of the wafer W held on the substrate table 14 (wafer holder 15) is also used as the imaging device of the surface state inspection apparatus. It was. However, the pre-alignment sensor provided in the pre-alignment detection system provided in the wafer loader can also be used as the surface condition inspection apparatus. Further, the alignment detection system AS shown in FIG. 1 may also be used as a surface state inspection apparatus. In such a configuration, the illumination light for detection is emitted from the surface state inspection apparatus, and the reflected light, diffracted light, and the like are received by the alignment detection system AS. Furthermore, the structure which provided the surface state inspection apparatus and the pre-alignment detection system separately may be sufficient. In the above embodiment, the alignment system AS is described as an example of a system that performs image processing. However, a system that scans a laser with respect to a wafer to obtain a mark position (LSA system or the like) may be used.

さらに、上記の実施形態では、露光装置に表面状態検査装置が設けられた場合を例に挙げて説明したが、露光装置と表面状態検査装置とを別体として設けてこれらの間をLAN(Local Area Network)等のネットワークで接続し、表面状態検査装置の検査結果を露光装置に送信する構成としても良い。例えば、露光工程の前の工程であるレジスト塗布工程を行うレジスト塗布装置(コータ)や露光工程の後の工程である現像工程を行う現像装置(デベロッパ)、CMP装置を露光装置とインライン形式で接続した構成の場合には、ウエハの搬送経路中に表面状態検査装置を設けると良い。さらに、上記の実施形態では露光装置に本発明の位置計測装置を適用した例について説明したが、本発明の位置計測装置は基板、その他の物体上に形成されたマーク(位置検出用パターン)を計測する装置一般について適用可能である。   Further, in the above embodiment, the case where the exposure apparatus is provided with the surface condition inspection apparatus has been described as an example. However, the exposure apparatus and the surface condition inspection apparatus are provided separately, and a LAN (Local) is provided between them. It is good also as a structure which connects with networks, such as Area Network, and transmits the inspection result of a surface state inspection apparatus to an exposure apparatus. For example, a resist coating apparatus (coater) that performs a resist coating process that is a process before the exposure process, a developing apparatus (developer) that performs a development process that is a process after the exposure process, and a CMP apparatus are connected to the exposure apparatus in an in-line manner. In the case of the above-described configuration, it is preferable to provide a surface condition inspection apparatus in the wafer transfer path. Furthermore, in the above embodiment, an example in which the position measuring device of the present invention is applied to an exposure apparatus has been described. However, the position measuring device of the present invention uses marks (position detection patterns) formed on a substrate or other objects. Applicable to general measuring devices.

また、上記実施形態においては、本発明をステップ・アンド・スキャン方式の露光装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置(ステッパー)にも適用することができる。また、照明光ILとしては、エキシマレーザ等から射出されるレーザ光の他に、レーザプラズマ光源、又はSORから発生する軟X線領域、例えば波長13.4nm、又は11.5nmのEUV(Extreme Ultra Violet)光を用いるようにしてもよい。さらに、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いてもよい。DFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム(又はエルビウムとイットリビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。なお、EUV光を用いる露光装置では反射型マスクが用いられ、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)が用いられるので、マスクの原版としてはシリコンウエハなどが用いられる。   In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a step-and-scan type exposure apparatus has been described as an example. However, the present invention is also applicable to a step-and-repeat type exposure apparatus (stepper). Can do. Further, as the illumination light IL, in addition to laser light emitted from an excimer laser or the like, a soft X-ray region generated from a laser plasma light source or SOR, for example, EUV (Extreme Ultra of wavelength 13.4 nm or 11.5 nm) Violet) light may be used. Furthermore, you may use charged particle beams, such as an electron beam or an ion beam. Infrared or visible single wavelength lasers oscillated from DFB semiconductor lasers or fiber lasers are amplified with, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and yttrium) and ultraviolet light is applied using a nonlinear optical crystal. You may use the harmonic which wavelength-converted to light. Note that a reflective mask is used in an exposure apparatus that uses EUV light, and a transmission mask (stencil mask, membrane mask) is used in an electron beam exposure apparatus or the like, so that a silicon wafer or the like is used as an original mask.

さらに、半導体素子の製造に用いられるデバイスパターンをウエハ上に転写する露光装置だけでなく、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DNAチップなどの製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。   Furthermore, not only an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a semiconductor element onto a wafer, but also an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a display including a liquid crystal display element onto a glass plate, a thin film magnetic head. The present invention can also be applied to an exposure apparatus for transferring a device pattern used for manufacturing a ceramic wafer onto an ceramic wafer, an exposure device used for manufacturing an imaging device (CCD or the like), a micromachine, a DNA chip, and the like.

複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系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基板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、さらに総合調整(電気調整、動作確認等)をすることにより本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及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。   An illumination optical system and projection optical system composed of multiple lenses are incorporated into the exposure apparatus body for optical adjustment, and a reticle stage and substrate stage consisting of numerous mechanical parts are attached to the exposure apparatus body to connect wiring and piping. Further, the exposure apparatus of the present embodiment can be manufactured by further comprehensive adjustment (electrical adjustment, operation check, etc.). The exposure apparatus is preferably manufactured in a clean room in which the temperature, cleanliness, etc. are controlled.

半導体素子は、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、上述した実施形態の露光装置等によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。   A semiconductor element includes a step of designing a function / performance of a device, a step of manufacturing a reticle based on the design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a reticle pattern by the exposure apparatus of the above-described embodiment. It is manufactured through an exposure transfer step, a device assembly step (including a dicing process, a bonding process, and a packaging process), an inspection step, and the like.

本発明の実施形態に係る露光装置の全体構成の概略を示す図である。1 is a view showing an outline of the overall configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る露光装置のプリアライメント検出系周辺の構成を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the structure of the pre-alignment detection system periphery of the exposure apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る表面状態検査装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface state inspection apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る露光装置が備える主制御系の主要部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the principal part of the main control system with which the exposure apparatus which concerns on embodiment of this invention is provided. ウエハ上に設定されるショット領域の配列の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the arrangement | sequence of the shot area | region set on a wafer. 欠陥分布算出部で行われる処理の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the process performed in a defect distribution calculation part. 本発明の実施形態に係る露光装置の露光処理動作の概略を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline of the exposure process operation | movement of the exposure apparatus which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…露光装置
20…主制御系
30…表面状態検査装置
45…マーク選択部
47…ショット配列算出部
AS…アライメント検出系
ES…ショット領域
Mx、My…マーク
R…レチクル
SA〜SA…サンプルショット
W…ウエハ
WST…ウエハステージ
1 ... exposure device 20 ... main control system 30 ... surface state inspecting apparatus 45 ... mark selection section 47 ... shot array computing unit AS ... alignment detection system ES i ... shot region Mx i, My i ... mark R ... reticle SA 1 -SA 9 ... Sample shot W ... Wafer WST ... Wafer stage

Claims (12)

回路パターンが形成されるべき基板上に形成されている複数の位置計測用パターンの位置情報を計測する位置計測装置であって、
前記基板上の、前記位置計測用パターンが形成されている側のほぼ全面に亘る表面状態を検査する検査手段と、
前記検査手段の検査結果に基づいて、前記基板上に形成された前記複数の位置計測用パターンの中から所定数の位置計測用パターンを計測対象パターンとして選択する選択手段と、
前記選択手段で選択された前記計測対象パターンの位置情報を計測する計測手段と、を備えることを特徴とする位置計測装置。
A position measurement device that measures position information of a plurality of position measurement patterns formed on a substrate on which a circuit pattern is to be formed,
Inspection means for inspecting a surface state over substantially the entire surface of the substrate on which the position measurement pattern is formed;
A selection unit that selects a predetermined number of position measurement patterns as a measurement target pattern from the plurality of position measurement patterns formed on the substrate based on the inspection result of the inspection unit;
And a measuring unit that measures position information of the measurement target pattern selected by the selecting unit.
前記検査手段は、前記基板の表面上における所定の均一性についての検査を行い、
前記選択手段は、前記検査手段の結果に基づいて、前記均一性が第1レベル以上であると評価された領域に存在する前記位置計測用パターンを、前記計測対象パターンとして選択することを特徴とする請求項1に記載の位置計測装置。
The inspection means performs an inspection for a predetermined uniformity on the surface of the substrate,
The selection unit selects, as the measurement target pattern, the position measurement pattern that exists in an area where the uniformity is evaluated to be a first level or more based on a result of the inspection unit. The position measuring device according to claim 1.
前記基板上には、前記位置計測用パターンをそれぞれ付随して備える複数のショット領域が形成されており、
前記検査手段は、前記基板の表面上における所定の均一性についての検査を行い、
前記選択手段は、前記複数のショット領域のうち、前記均一性が第2レベル以上となるショット領域に付随する前記位置計測用パターンを、前記計測対象パターンとして選択することを特徴とする請求項1に記載の位置計測装置。
On the substrate, a plurality of shot regions each including the position measurement pattern is formed,
The inspection means performs an inspection for a predetermined uniformity on the surface of the substrate,
The selection means selects the position measurement pattern associated with a shot area where the uniformity is equal to or higher than a second level among the plurality of shot areas as the measurement target pattern. The position measuring device described in 1.
前記検査手段は、前記基板表面の形状、反射率、及び分光特性のうち少なくとも1つの均一性についての検査を行うことを特徴とする請求項2又は3に記載の位置計測装置。   The position measuring apparatus according to claim 2, wherein the inspection unit performs an inspection on at least one uniformity among a shape, a reflectance, and a spectral characteristic of the substrate surface. 前記検査手段は、前記基板の表面に光を照射して得られる回折光を検出する回折光検出装置、前記基板の表面にレーザ光を照射して得られる散乱光を検出する散乱光検出装置、及び微分干渉装置の少なくとも1つの装置を備えることを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の位置計測装置。   The inspection means is a diffracted light detection device that detects diffracted light obtained by irradiating light on the surface of the substrate, a scattered light detection device that detects scattered light obtained by irradiating the surface of the substrate with laser light, The position measuring device according to claim 2, further comprising at least one of a differential interference device and a differential interference device. 前記検査手段は、
前記基板上に形成されているパターンのうち、前記回路パターンの延在する方向とは異なる方向に延在する特定パターンに対して有効となるように前記基板を傾斜照明する検出用照明系と、
前記基板表面を暗視野方式で結像する結像光学系を備えた撮像装置とを含み、
前記撮像装置は、前記基板上に形成された前記特定パターンの像を抽出して撮像することを特徴とする請求項2〜4の何れか一項に記載の位置計測装置。
The inspection means includes
A detection illumination system that illuminates the substrate so as to be effective for a specific pattern extending in a direction different from a direction in which the circuit pattern extends among the patterns formed on the substrate;
Including an imaging optical system that forms an image on the surface of the substrate by a dark field method,
The position measuring device according to claim 2, wherein the image pickup device extracts and picks up an image of the specific pattern formed on the substrate.
基板を保持した状態で移動可能に構成された基板ステージを備え、マスクのパターンを前記基板上に形成されたショット領域の各々に露光転写する露光装置において、
請求項1〜6の何れか一項に記載の位置計測装置によって計測された前記計測対象パターンの位置情報を用いて統計演算を行い、前記複数のショット領域の位置情報を求める演算手段と、
前記演算手段により求められた前記位置情報に基づいて前記基板ステージを移動制御して、前記マスクと前記基板上のショット領域との位置合わせを行う位置合わせ装置と、を有することを特徴とする露光装置。
In an exposure apparatus comprising a substrate stage configured to be movable while holding the substrate, and exposing and transferring a mask pattern to each of the shot regions formed on the substrate,
Calculation means for performing statistical calculation using the position information of the measurement target pattern measured by the position measurement device according to any one of claims 1 to 6 to obtain position information of the plurality of shot areas;
An exposure apparatus comprising: an alignment device that controls the movement of the substrate stage on the basis of the position information obtained by the calculating means and aligns the mask and a shot area on the substrate; apparatus.
回路パターンが形成されるべき基板上に形成されている複数の位置計測用パターンの位置情報を計測する位置計測方法であって、
前記基板上の、前記位置計測用パターンが形成されている側のほぼ全面に亘る表面状態を検査する検査ステップと、
前記検査ステップの検査結果に基づいて、前記基板上に形成された前記複数の位置計測用パターンの中から所定数の位置計測用パターンを計測対象パターンとして選択する選択ステップと、
前記選択ステップで選択された前記計測対象パターンの位置情報を計測する計測ステップと、を備えることを特徴とする位置計測方法。
A position measurement method for measuring position information of a plurality of position measurement patterns formed on a substrate on which a circuit pattern is to be formed,
An inspection step for inspecting a surface state over substantially the entire surface of the substrate on which the position measurement pattern is formed;
A selection step of selecting a predetermined number of position measurement patterns as a measurement target pattern from the plurality of position measurement patterns formed on the substrate based on the inspection result of the inspection step;
And a measurement step of measuring position information of the measurement target pattern selected in the selection step.
前記検査ステップでは、前記基板の表面上における所定の均一性についての検査を行い、
前記選択ステップでは、前記検査ステップでの結果に基づいて、前記均一性が第1レベル以上であると評価された領域に存在する前記位置計測用パターンを、前記計測対象パターンとして選択することを特徴とする請求項8に記載の位置計測方法。
In the inspection step, an inspection for a predetermined uniformity on the surface of the substrate is performed,
In the selection step, based on the result in the inspection step, the position measurement pattern existing in an area where the uniformity is evaluated to be equal to or higher than the first level is selected as the measurement target pattern. The position measuring method according to claim 8.
前記基板上には、前記位置計測用パターンをそれぞれ付随して備える複数のショット領域が形成されており、
前記検査ステップでは、前記基板の表面上における所定の均一性についての検査を行い、
前記選択ステップでは、前記複数のショット領域のうち、前記均一性が第2レベル以上となるショット領域に付随する前記位置計測用パターンを、前記計測対象パターンとして選択することを特徴とする請求項8に記載の位置計測方法。
On the substrate, a plurality of shot regions each including the position measurement pattern is formed,
In the inspection step, an inspection for a predetermined uniformity on the surface of the substrate is performed,
9. The position measuring pattern that accompanies a shot area in which the uniformity is equal to or higher than a second level among the plurality of shot areas is selected as the measurement target pattern in the selecting step. The position measuring method described in 1.
前記検査ステップでは、前記基板表面の形状、反射率、及び分光特性のうち少なくとも1つの均一性についての検査を行うことを特徴とする請求項9又は10に記載の位置計測方法。   The position measurement method according to claim 9 or 10, wherein in the inspection step, an inspection is performed for at least one uniformity among the shape, reflectance, and spectral characteristics of the substrate surface. マスクのパターンを基板上に形成されたショット領域の各々に露光転写する露光方法において、
請求項8〜11の何れか一項に記載の位置計測方法によって計測された前記計測対象パターンの位置情報に基づいて、前記基板とマスクとの位置合わせを行う位置合わせステップを含むことを特徴とする露光方法。
In an exposure method for exposing and transferring a mask pattern to each of shot areas formed on a substrate,
An alignment step of aligning the substrate and the mask based on position information of the measurement target pattern measured by the position measurement method according to any one of claims 8 to 11 is provided. Exposure method.
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CN102265670A (en) * 2008-12-26 2011-11-30 株式会社Ntt都科摩 mobile communication method, wireless access device, and gateway device
US9941177B2 (en) 2016-03-16 2018-04-10 Toshiba Memory Corporation Pattern accuracy detecting apparatus and processing system
JP2021148520A (en) * 2020-03-18 2021-09-27 株式会社東芝 Optical inspection apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008233085A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh & Co Kg Method and device for inspecting existence of normal conditions in processing of thin plate
CN102265670A (en) * 2008-12-26 2011-11-30 株式会社Ntt都科摩 mobile communication method, wireless access device, and gateway device
US9941177B2 (en) 2016-03-16 2018-04-10 Toshiba Memory Corporation Pattern accuracy detecting apparatus and processing system
JP2021148520A (en) * 2020-03-18 2021-09-27 株式会社東芝 Optical inspection apparatus

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