JP2006078229A - Position detection method and its device, alignment measuring method and its device, and exposure method and its device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体素子等の電子デバイスを製造する際の露光装置に適用して好適な基板等の被露光面の位置を2つの斜入射光の反射光の相対位置に基づいて検出する位置検出方法とその装置、その位置検出方法を用いたアライメント計測方法とその装置、及び、そのアライメント計測方法により露光対象の基板等の位置を決定する露光方法とその装置に関する。
The present invention is a position that detects the position of a surface to be exposed such as a substrate suitable for application to an exposure apparatus when manufacturing an electronic device such as a semiconductor element based on the relative position of reflected light of two obliquely incident lights. BACKGROUND OF THE
半導体デバイス、液晶表示素子、CCD等の撮像素子、プラズマディスプレイ素子あるいは薄膜磁気ヘッド等の電子デバイス(以下、電子デバイスと総称する)を製造する際には、露光装置を用いて、フォトマスクやレチクル(以下、レチクルと総称する)に形成された微細なパターンの像を、フォトレジスト等の感光剤を塗布した半導体ウエハやガラスプレート等の基板上に投影露光する。
この時用いられる露光装置としては種々の方式のものがあるが、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(ステッパ)やステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(スキャニング・ステッパ)が広く使用されている。ステッパは、レチクルと感光基板との相対的な位置合わせを行った後で、レチクルに形成されたパターンを感光基板上に設定された複数のショット領域に、感光基板をステップ移動させながら順次露光(転写)する露光装置である。
When manufacturing an electronic device such as a semiconductor device, a liquid crystal display device, an imaging device such as a CCD, a plasma display device, or a thin film magnetic head (hereinafter collectively referred to as an electronic device), a photomask or reticle is used using an exposure apparatus An image of a fine pattern formed (hereinafter collectively referred to as a reticle) is projected and exposed onto a substrate such as a semiconductor wafer or a glass plate coated with a photosensitive agent such as a photoresist.
There are various types of exposure apparatuses used at this time, but step-and-repeat projection exposure apparatuses (steppers) and step-and-scan projection exposure apparatuses (scanning steppers) are widely used. ing. After the relative alignment between the reticle and the photosensitive substrate, the stepper sequentially exposes the pattern formed on the reticle to a plurality of shot areas set on the photosensitive substrate while stepping the photosensitive substrate ( This is an exposure apparatus for transferring.
通常、ウエハ上の各ショット領域には、複数のパターンが重ね合わせ露光されてデバイス製造がなされる。この重ね合わせの際の誤差を低減するために、この種の露光装置には、前層に露光されているパターンの位置を計測するための位置検出装置(アライメント検出装置)が具備されている
従来、この種の位置検出装置には、ウエハ上のアライメントマークを最適な焦点状態で計測するためのフォーカス検出装置が備えられており、例えばこの種のフォーカス装置として、いわゆる瞳分割方式の位置検出方式が知られている。瞳分割方式では、例えばスリット状の光束で物体面(露光装置の場合には感光性基板面)を照明し、照明された物体面からの光束を対物光学系の瞳面又は瞳共役面の近傍で瞳分割する。そして、瞳分割された光束の位置情報に基づいて、対物光学系の焦点位置に対する物体面の相対位置(露光装置の場合には投影光学系の結像面に対する感光性基板面の相対位置)を検出する(例えば特許文献1参照)。
そのような斜入射方式の位置検出装置においては、例えば反射面の反射率が計測困難なものであったり、あるいは計測機構の経時変化によって計測が適切に行なわれない状態となっていたとしても、2つの斜入射光の反射光の相対的な位置関係に基づいてそのフォーカス位置が予め事前に想定している計測ストローク内の計測結果が得られれば、その値を用いてフォーカスを合わせていた。すなわち、この斜入射方式によるフォーカス位置の検出結果をそのまま信じてフォーカス調整を行なうようにしている。しかしその結果、フォーカス状態が適切でない状態でパターンの位置検出等を行なう可能性があり問題であった。
フォーカス状態が不適切な状態では、アライメントマーク等の位置を適切に検出することができず、適切な位置に適切な線幅で適切なパターンを基板上に転写することができないこととなるため、改善が望まれている。
In such a grazing incidence position detection device, for example, even if the reflectance of the reflecting surface is difficult to measure, or even if the measurement is not properly performed due to a change in the measurement mechanism over time, If a measurement result within a measurement stroke in which the focus position is assumed in advance is obtained based on the relative positional relationship between the reflected lights of the two obliquely incident lights, the value is used for focusing. That is, the focus adjustment is performed by believing the detection result of the focus position by this oblique incidence method as it is. However, as a result, there is a possibility that pattern position detection or the like may be performed when the focus state is not appropriate.
If the focus state is inadequate, the position of the alignment mark or the like cannot be detected properly, and an appropriate pattern cannot be transferred onto the substrate at an appropriate position with an appropriate line width. Improvement is desired.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は斜入射方式の位置検出方法及び装置において、簡単な処理により、位置検出結果の整合性を検出することができ、少なくとも不適切なフォーカス位置で後段の処理を継続する可能性を少なくすることのできる位置検出方法及び位置検出装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、フォーカス状態が不適切な状態でのアライメント計測を避けることができるアライメント計測方法及びアライメント計測装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、フォーカス状態が不適切な状態でアライメントを行ない、さらに露光処理を行なうことを避けることができる露光方法及び露光装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to detect the consistency of the position detection result by simple processing in the position detection method and apparatus of the oblique incidence method, and at least It is an object of the present invention to provide a position detection method and a position detection apparatus that can reduce the possibility of continuing the subsequent processing at an inappropriate focus position.
Another object of the present invention is to provide an alignment measurement method and an alignment measurement apparatus that can avoid alignment measurement in an inappropriate focus state.
Another object of the present invention is to provide an exposure method and an exposure apparatus capable of performing alignment in an inappropriate focus state and further avoiding exposure processing.
前記課題を解決するために、本発明に係る位置検出方法は、位置検出対象の被計測面上に2つの検出光を各々斜めから入射させ、前記被計測面で反射された2つの反射光を各々受光し、当該2つの反射光の受光面上での各受光位置間の間隔に基づいて、前記被計測面の当該被計測面に垂直な方向の位置を検出する位置検出方法において、前記2つの反射光の各受光位置間の間隔に基づいて検出された所望の検出結果が適切であるか否かを、前記2つの反射光個々の前記各受光位置に基づいてそれぞれ個別に検出された前記被計測面の2つの位置検出結果に基づいて判定する検出結果確認工程を有する(請求項1)。 In order to solve the above-described problem, a position detection method according to the present invention makes two detection lights incident obliquely on a measurement target surface that is a position detection target, and two reflected lights reflected by the measurement target surface. In the position detection method of detecting each position of the surface to be measured in a direction perpendicular to the surface to be measured based on the interval between the light receiving positions on the light receiving surface of the two reflected lights. Whether the desired detection result detected based on the interval between the light receiving positions of the two reflected lights is appropriate or not is determined individually based on the light receiving positions of the two reflected lights. A detection result confirming step for determining based on the two position detection results of the surface to be measured (claim 1);
また本発明に係る位置検出装置は、位置検出対象の被計測面に2つの検出光を各々斜めから入射させ、前記被計測面で反射された2つの反射光を各々受光し、当該2つの反射光の受光面上での各受光位置間の間隔に基づいて、前記被計測面の当該被計測面に垂直な方向の位置を検出する位置検出装置であって、前記2つの反射光の各受光位置間の間隔に基づいて検出された所望の検出結果が適切であるか否かを、前記2つの反射光個々の前記各受光位置に基づいてそれぞれ個別に検出された前記被計測面の2つの位置検出結果に基づいて判定する検出結果確認手段を有する(請求項11)。 Further, the position detection device according to the present invention causes two detection lights to enter the measurement target surface to be position-detected obliquely, receives the two reflected lights reflected by the measurement target surface, and receives the two reflections. A position detection device for detecting a position of the measurement target surface in a direction perpendicular to the measurement target surface based on an interval between the respective light reception positions on the light reception surface, wherein each light reception of the two reflected lights Whether or not the desired detection result detected based on the interval between the positions is appropriate is determined based on the two measured surfaces individually detected based on the light receiving positions of the two reflected lights. It has a detection result confirmation means for judging based on the position detection result (claim 11).
本発明によれば、斜入射方式の位置検出方法及び装置において、簡単な処理により、位置検出結果の整合性を検出することができ、少なくとも不適切なフォーカス位置で後段の処理を継続する可能性を少なくすることのできる位置検出方法及び位置検出装置を提供することができる。
また、フォーカス状態が不適切な状態でのアライメント計測を避けることができるアライメント計測方法及びアライメント計測装置を提供することができる。
また、フォーカス状態が不適切な状態でアライメントを行ない、さらに露光処理を行なうことを避けることができる露光方法及び露光装置を提供することができる。
According to the present invention, in the position detection method and apparatus of the oblique incidence method, it is possible to detect the consistency of the position detection result by a simple process, and to continue the subsequent process at least at an inappropriate focus position. It is possible to provide a position detection method and a position detection apparatus that can reduce the amount of the noise.
In addition, it is possible to provide an alignment measurement method and an alignment measurement apparatus that can avoid alignment measurement in an inappropriate focus state.
In addition, it is possible to provide an exposure method and an exposure apparatus that can perform alignment in a state where the focus state is inappropriate and can avoid performing an exposure process.
本発明の一実施形態の露光装置について、図1〜図12を参照して説明する。
図1は、本実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。
図1に示す露光装置は、所定の露光光でマスクとしてのレチクルRを均一に照明するための露光用照明系ILを有する。レチクルRは、レチクルステージRS上においてXY平面とほぼ平行に支持されており、そのパターン領域PAには転写すべき回路パターンが形成されている。
露光用照明系ILで照明されてレチクルRを透過した光は、投影光学系PLを介してウエハWに達し、ウエハW上にはレチクルRのパターン像が形成される。ウエハWは、ウエハホルダWHを介してZステージZS上においてXY平面とほぼ平行に支持されている。
An exposure apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of the exposure apparatus of the present embodiment.
The exposure apparatus shown in FIG. 1 has an exposure illumination system IL for uniformly illuminating a reticle R as a mask with predetermined exposure light. The reticle R is supported substantially parallel to the XY plane on the reticle stage RS, and a circuit pattern to be transferred is formed in the pattern area PA.
The light illuminated by the exposure illumination system IL and transmitted through the reticle R reaches the wafer W via the projection optical system PL, and a pattern image of the reticle R is formed on the wafer W. The wafer W is supported substantially parallel to the XY plane on the Z stage ZS via the wafer holder WH.
ZステージZSは、XYステージXY上に支持され、ステージ制御系SCによって、投影光学系PLの光軸に沿って駆動されるように構成されている。
XYステージXYは、同じくステージ制御系SCによって、投影光学系PLの光軸に対して垂直なXY平面内において二次元的に駆動されるように構成されている。なお、ステージ制御系SCは、主制御系MCによって制御されるように構成されている。
The Z stage ZS is supported on the XY stage XY, and is configured to be driven along the optical axis of the projection optical system PL by the stage control system SC.
The XY stage XY is also configured to be driven two-dimensionally in the XY plane perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL by the stage control system SC. The stage control system SC is configured to be controlled by the main control system MC.
このような構成の露光装置では、投影露光に先立って、投影光学系PLの結像面に対してウエハWの露光面を設定する必要がある。そこで、露光装置には、投影光学系PLの結像面に対する光軸に沿ったウエハWの相対位置を検出するための位置検出装置PDが搭載されている。 In the exposure apparatus having such a configuration, it is necessary to set the exposure surface of the wafer W with respect to the imaging surface of the projection optical system PL prior to the projection exposure. Therefore, the exposure apparatus is equipped with a position detection device PD for detecting the relative position of the wafer W along the optical axis with respect to the imaging plane of the projection optical system PL.
図2は、図1に示す位置検出装置PDの全体構成を模式的に示す図である。
位置検出装置PDは、例えばハロゲンランプに波長選択フィルターを設けた図示せぬ第1光源を備えており、第1光源から供給された照明光(例えば波長530nm〜800nm)は、図示せぬリレーレンズ系を介して、光ファイバーのような一対のライトガイド1a、1bに入射する。
ライトガイド1a,1bの内部を伝搬した照明光は、その射出端から射出された後、アライメントオートフォーカス(ALG−AF)光学系の照明光学系2に入射される。この照明光学系2については、図3(A)にその概略構成が示されている。図3(A)において、左側に示されたライトガイド1aから射出された光(第1検出光)をウエハ上に導く照明系と、ライトガイド1bから射出された光(第2検出光)をウエハ上に導く照明系とは、その構成は左右対称になっている点以外は同一である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the overall configuration of the position detection device PD shown in FIG.
The position detection device PD includes, for example, a first light source (not shown) in which a wavelength selection filter is provided in a halogen lamp, and illumination light (for example, a wavelength of 530 nm to 800 nm) supplied from the first light source is a relay lens (not shown). It enters into a pair of
The illumination light propagating through the inside of the
ライトガイド1a,1bそれぞれから射出し、レンズ系20a,20bを通過した各光束は、照明スリット22a,22bをそれぞれ照明する。
照明スリット22a,22bは、ウエハWの表面と光学的に共役な位置又はその近傍に配置され、図4に示すようなX方向に沿ってピッチ方向を有するライン・アンド・スペースパターン(一対の太いラインパターンと、その間に挟まれた5本の細いラインパターン)に対応した複数の開口部を有する。
The light beams emitted from the
The illumination slits 22a and 22b are arranged at or near the position optically conjugate with the surface of the wafer W, and have a line and space pattern (a pair of thick patterns) having a pitch direction along the X direction as shown in FIG. A plurality of openings corresponding to a line pattern and five thin line patterns sandwiched therebetween.
照明スリット22aを通過した光は、第1検出光束として、レンズ系24a、プリズム26a,28a及びハーフミラー3を介して、第2対物レンズ13に入射する。一方、照明スリット22bを通過した光束は、第2検出光束として、レンズ系24b、プリズム26b、28b及びハーフミラー3を介して、第2対物レンズ13に入射する。
The light that has passed through the
第2対物レンズ13を介した光束は、ミラー14で反射され、ハーフプリズム15を透過した後、第1対物レンズ16に入射する。第1対物レンズ16の第1群に入射した光束は、その光路中に配置されたミラー17で反射された後、第1対物レンズ16の第2群を介してウエハWの表面(被計測面,露光面)を照明する。
この時、第1検出光束及び第2検出光束は、ウエハWの表面の法線に関してほぼ対称に斜めから入射して、図5(A)に示すように、ウエハWの表面上の矩形状領域81において、図5(B)に示すような形態のスリットパターン像を形成する。なお、図5(A)において破線で示す円82は、結像光学系13及び16の視野に対応している。また、図5(B)に示すように、スリット22a,22bを介した各スリット像は、ウエハ上でストリートラインに対して略30度傾斜して投影されている。
The light beam that has passed through the second
At this time, the first detection light beam and the second detection light beam are obliquely incident with respect to the normal line of the surface of the wafer W from an oblique direction, and as shown in FIG. In 81, a slit pattern image having a form as shown in FIG. 5B is formed. A
前述したように、第1検出光束及び第2検出光束は、図4に示すような照明スリット68b及び68cの開口部パターンに対応するパターンを形成する。この時、第1対物レンズ16の焦点位置とウエハWの表面とが一致しているフォーカス状態において、図5(B)に示すように2つのライン・アンド・スペース・パターンが重なり合うように設定されている。
As described above, the first detection light beam and the second detection light beam form a pattern corresponding to the opening pattern of the illumination slits 68b and 68c as shown in FIG. At this time, in the focus state in which the focal position of the first
一対の検出光束で照明されたウエハWからの反射光は、第1対物 レンズ16、その光路中に配置されたミラー17、ハーフプリズム15、ミラー14、第2対物レンズ13、ハーフミラー3,4を介して、ALG−AF光学系の検出光学系(受光光学系)5に入射する。この受光光学系3については、図3(B)にその概略構成が示されている。図3(B)において、ライトガイド1aから射出した第1検出光束は、ウエハW上で反射された後に、図3(B)において右側に図示された光学系(プリズム310a,320a、レンズ系330a、プリズム340a,350a)を介して開口絞り板に到達する。一方のライトガイド1bから射出した第2検出光束は、図3(B)において左側に図示された光学系(310b〜350b)を介して開口絞り板6に到達する。その後、各光束は、それぞれ絞り6の各開口6a,6b(図6(C)参照)を通過した後に、図6(A)に示すように、一次元撮像素子7の撮像面7a上においてX方向に沿って間隔を隔てた位置に、2つのパターン像73a及び73bを形成する。ここで、ウエハWの表面で反射された第1検出光束が形成する第1パターン像及び第2検出光束が形成する第2パターン像は、図6(B)に示すように、図4に示す照明スリット22a及び22bのパターンに対応している。
The reflected light from the wafer W illuminated by the pair of detection light beams is a first
一次元撮像素子7は、その撮像面7a上に形成された2つのパターン像を光電検出し、検出信号を信号処理系26に供給する。図7は、この撮像素子7で計測された一対のパターン像の信号歯系の一例を示すものである。信号処理系26では、後述するように、第1パターン像における特定の1つのライン部の位置、第2パターン像における特定の1つのライン部の位置、及び、これら2つのパターンの特定のライン部の中心間距離を計測し、計測した中心間距離に基づいて第1対物レンズ16の焦点位置に対するウエハWの表面の高さ方向(Z方向)における相対位置ずれ量を検出する。
信号処理系26で検出された第1パターン像のライン部の位置、第2パターン像のライン部の位置、及び、第1パターン像のライン部と第2パターン像のライン部の相対位置ずれ量の情報は、主制御系MCに供給される。
The one-
The position of the line portion of the first pattern image, the position of the line portion of the second pattern image detected by the
主制御系MCでは、信号処理系26から供給された第1パターン像のライン部の位置、第2パターン像のライン部の位置、及び、第1パターン像のライン部と第2パターン像のライン部の相対位置ずれ量の情報に基づいて、まず、検出結果が妥当な結果か否かの判定を行なう。そして、検出結果が妥当な結果と判定した場合は、検出した相対位置ずれ量だけZステージZSを光軸AXに沿って駆動させるための指令をステージ制御系SCに供給する。
こうして、主制御系MCからの指令に基づいて作動するステージ制御系SCの作用により、第1対物レンズ16の焦点位置に、ウエハWの露光面が設定される。
In the main control system MC, the position of the line portion of the first pattern image, the position of the line portion of the second pattern image supplied from the
In this way, the exposure surface of the wafer W is set at the focal position of the first
また、位置検出装置PDは、ウエハ上に形成されたウエハマークのX方向位置及びY方向位置を検出するためのFIA系位置検出部を具備する。
FIA系位置検出部は、例えばハロゲンランプに波長選択フィルターを付け加えた図示せぬ第2光源(例えば波長530nm〜800nmのブロードバンド光を発生する)と、例えばLED(例えば波長870nm)のように赤外光を供給するための第3光源とを備えている。
Further, the position detection device PD includes an FIA system position detection unit for detecting the X-direction position and the Y-direction position of the wafer mark formed on the wafer.
The FIA system position detection unit includes, for example, a second light source (not shown) in which a wavelength selection filter is added to a halogen lamp (for example, generates broadband light having a wavelength of 530 nm to 800 nm) and infrared light such as an LED (for example, wavelength 870 nm). And a third light source for supplying light.
第2光源及び第3光源からの光は、リレーレンズ等を介して、例えば光ファイバーのようなライトガイド31に入射する。ライトガイド31の内部を伝搬した光は、その射出端から射出された後、リレーレンズ34を介してハーフプリズム15で反射された後、第1対物 レンズ16を介して、指標板35に入射する。指標板35は、例えば石英ガラスで形成された平行平面板状の光学部材であって、その下側面(ウエハW側面)には赤外反射膜が形成されている。赤外反射膜は、第3光源からの赤外光を反射し且つ第2光源からの白色光(可視光、上述のブロードバンド光)を透過させる特性を有し、例えば誘電体層膜で構成されている。
Light from the second light source and the third light source enters a
したがって、第2光源からの白色光は、指標板35を透過してウエハW上に形成されたウエハマークを照明する。照明されたウエハマークからの反射光は、指標板35及び第1対物レンズ16を介して、ハーフプリズム15に入射する。一方、第3光源からの赤外光は、指標板35の内部を伝搬し、赤外反射膜で反射され、指標板35の内部を伝搬した後、指標マークを照明する。そして、照明された指標マークからの反射光は、指標板35の内部を伝搬し、赤外反射膜で反射され、指標板35の内部を伝搬した後、第1対物レンズ16を介してハーフプリズム15に入射する。
Therefore, the white light from the second light source passes through the
ハーフプリズム15を透過した白色光及び赤外光は、ミラー14、第2対物レンズ13、ハーフミラー3,4を介して、第3対物レンズ36に入射する。第3対物レンズ36を通過した白色光及び赤外光は、開口絞り37、第4対物レンズ38、及びミラー39を介して、ダイクロイックミラー40に入射する。ダイクロイックミラー40は、白色光を反射しつつ赤外光を透過させる特性を有する。したがって、ウエハマークからの白色光は、ダイクロイックミラー40で反射されてウエハマーク検出用CCD41に入射する。
White light and infrared light transmitted through the
こうして、ウエハマーク検出用CCD41の撮像面には、ウエハマークの像が形成される。ウエハマーク検出用CCD41からの出力信号は、信号処理系26に供給される。一方、指標マークからの赤外光は、ダイクロイックミラー40を透過し、ミラー42で反射された後、指標マーク検出用CCD43に入射する。指標マーク検出用CCD43の撮像面には、指標マークの像が形成される。指標マーク検出用CCD3からの出力信号は、信号処理系26に供給される。
なお、図5において、結像光学系13及び16の円形視野82の中央における矩形状の領域83は、ウエハマーク検出用CCD41の撮像面及び指標マーク検出用CCD43の撮像面に対応している。
Thus, an image of the wafer mark is formed on the imaging surface of the wafer
In FIG. 5, a
信号処理系26では、ウエハマーク検出用CCD41からの出力信号及び指標マーク検出用CCD43からの出力信号を信号処理(波形処理)することにより、指標マークを基準としたウエハマークの位置情報が得られる。信号処理系26で検出されたウエハマークの位置情報(すなわちウエハWの位置情報)は、主制御系MCに供給される。主制御系MCでは、信号処理系26から供給されたウエハWの位置情報に基づいて、XYステージXYを駆動させるための指令をステージ制御系SCに供給する。こうして、主制御系MCからの指令に基づいて作動するステージ制御系SCの作用により、レチクルR上のパターン領域PAとウエハW上の各露光領域とのアライメント(位置合わせ)が行なわれる。
The
次に、このような位置検出装置PDにおける本発明に係るフォーカス位置の検出結果の判定方法について説明する。
前述したように、本実施形態においては、2系統の検出光束の検出位置(絶対位置)に基づいて、それら2系統の検出光束の相対的な位置関係に基づいて検出されたフォーカス位置の検出結果の妥当性を判定する。その判定の基準(判定の閾値)としては、種々の閾値を用いることができるが、一例として、例えば計測再現性上のあそび程度のずれを許容するような閾値を用いるのが好適である。ここで、「あそび程度のずれ」とは、Z方向に1μm(1000nm)程度以内のずれの許容値のことである。
その場合の、フォーカス位置検出結果の判定方法について説明する。
Next, a method of determining the focus position detection result according to the present invention in such a position detection device PD will be described.
As described above, in the present embodiment, the detection result of the focus position detected based on the relative positional relationship between the detected light beams of the two systems based on the detection positions (absolute positions) of the detected light beams of the two systems. Determine the validity of. Various thresholds can be used as the criterion (determination threshold) for the determination. For example, it is preferable to use a threshold that allows a deviation of the degree of play in measurement reproducibility. Here, “deviation of play” is an allowable value of deviation within about 1 μm (1000 nm) in the Z direction.
A method of determining the focus position detection result in that case will be described.
図8に示す信号は、図3に示した如き左右2系統の斜入射光の相対的な位置関係を検出する2つのラインの受光信号を示す図である。図8中の2つの凸部分が各々左右の系統の信号を示す。なお、ここで左系統とは、図3(A)においてライトガイド1bから射出した第2検出光束を受光する系統310b〜7(図3(B))であり、右系統とは図3(A)のライトガイド1aから射出した第2検出光束を検出する系統310a〜7である。この検出信号においては、左の例えば、左系統の半分の領域にウエハ上のショット領域内の回路パターンの中の低反射率の反射面領域が入ってしまうと、このような信号が得られる。
The signal shown in FIG. 8 is a diagram showing light reception signals of two lines for detecting the relative positional relationship between the left and right systems of obliquely incident light as shown in FIG. The two convex portions in FIG. 8 indicate left and right system signals, respectively. Here, the left system is a
なお、図8においては、右系統は基準位置X2と観測位置X2’に差が無いものとし、左系統については、基準位置X1に対して観測位置X1’を観測値として得たものとする。なお、ここで基準位置X1,X2とは、予め(事前に)一様な輝度をもつ基準面(例えばウエハステージ上に設けた不図示のフィデューシャルマーク板上の非マーク形成面)に対して、位置検出装置PDの上述したALG−AF系を用いてフォーカス計測をし、合焦状態となった時のALG−AF系の計測信号に基づいて求められるセンサー(CCD7)上での2つのスリットパターン像の各位置のことである。
この時、間隔X2’−X1’及び、左系統及び右系統の各位置X1’及びX2’から算出される各デフォーカス量ΔZは、
In FIG. 8, it is assumed that there is no difference between the reference position X2 and the observation position X2 ′ in the right system, and the observation position X1 ′ is obtained as an observation value with respect to the reference position X1 in the left system. Here, the reference positions X1 and X2 refer to a reference surface (for example, a non-mark forming surface on a fiducial mark plate (not shown) provided on the wafer stage) having a uniform brightness in advance (in advance). Then, focus measurement is performed using the above-described ALG-AF system of the position detection device PD, and two sensors on the sensor (CCD 7) obtained based on the measurement signal of the ALG-AF system when the in-focus state is achieved. Each position of the slit pattern image.
At this time, each defocus amount ΔZ calculated from the interval X2′−X1 ′ and the positions X1 ′ and X2 ′ of the left system and the right system is
となる。ここで、Sは事前に計測される各々XとΔZの関係を示す係数であり、SX1’SX2’は、それぞれ一対のスリットパターン像の各々のパターン像のセンサー(CCD7)上での位置(この場合X方向の位置)とΔZとの各関係を示し、SX1’−X2’は、一対のスリットパターン像のセンサー(CCD7)上での相対位置間隔とΔZとの関係を示すものである。
上式(1)に示す3つのΔZは、計測誤差及び計測だまされが全く無ければ一致するはずである。
しかし、今、左・右系統個々のセンサー上3ピクセルが反射面位置換算3μm、左右間隔のセンサー上3ピクセルが反射面位置換算1.5μmというシステムだったとすると、
It becomes. Here, S is a coefficient indicating the relationship between X and ΔZ measured in advance, and S X1 ′ S X2 ′ is the position on the sensor (CCD 7) of each of the pair of slit pattern images. (In this case, the position in the X direction) and ΔZ are shown, and S X1′−X2 ′ shows the relationship between the relative position interval of the pair of slit pattern images on the sensor (CCD7) and ΔZ. is there.
The three ΔZs shown in the above equation (1) should match if there is no measurement error and no measurement trick.
However, suppose that the left and right systems have 3 pixels on the sensor for each reflecting surface position conversion of 3 μm, and 3 pixels on the left and right sensor on the reflecting surface position conversion is 1.5 μm.
という結果が得られる。そして、設定されている閾値が、通常の計測再現性の仕様値及び上述のあそび程度を許容するという観点から、例えば1.5μm未満と設定されていたとすると、上述の計算結果から明らかなように、何れのずれ量も閾値を越えており、何らかの不都合が生じていると判定される。
本実施形態においては、このようにして検出されたフォーカス位置の妥当性を判定する。
なお、判定性の基準としては、上記閾値の他に、例えばマルチラインのマーク像を用いる場合には、そのピッチ抜け等に対応する閾値を用いるようにしても良い。
The result is obtained. And, from the viewpoint that the set threshold value allows a normal measurement reproducibility specification value and the above-described degree of play, for example, if it is set to be less than 1.5 μm, it is clear from the above calculation result. Any deviation amount exceeds the threshold value, and it is determined that some inconvenience has occurred.
In the present embodiment, the validity of the focus position thus detected is determined.
In addition to the above threshold value, for example, when a multi-line mark image is used, a threshold value corresponding to the missing pitch may be used as a criterion for determination.
次に、ALG−AF系(撮像素子7)で計測された信号波形のエッジの傾斜から検査する方法について説明する。
エッジの傾斜からフォーカス検出結果の適否を判定する場合には、図9に示すように、予め、デフォーカス量、エッジ傾斜量、左右系統のセンサー上位置の対応関係を求めておく。具体的には、一様な輝度分布を有する基準面(例えば上述したFMの非マーク形成面)上にアライメントAF系の上述したスリット像を投影した状態で、ウエハステージ(基準面)をZ方向に振りながら、各Z位置での計測信号をラインセンサー7で得る(サンプリングする)。そして、各Z位置でのセンサー7からの信号に基づいて、左右各系統で検出したスリットパターン像のセンサー7上での位置、デフォーカス量、エッジ傾斜量をそれぞれ対応付けて求めておく。なお、エッジ傾斜量とは、計測した信号(スリットパターンの光電信号)を微分して得られた微分信号のピーク値(微分値)を示すものとする。なお、図9においては、エッジ傾斜量は左右系統で等しいものとした。但し、より精度を高くするためには、左右系統別に、エッジ傾斜量との関係を抽出しておくのが適切である。
Next, a method for inspecting from the inclination of the edge of the signal waveform measured by the ALG-AF system (image sensor 7) will be described.
When determining the suitability of the focus detection result from the inclination of the edge, as shown in FIG. 9, the correspondence between the defocus amount, the edge inclination amount, and the positions on the sensors of the left and right systems is obtained in advance. Specifically, the wafer stage (reference surface) is moved in the Z direction in a state in which the above-described slit image of the alignment AF system is projected onto a reference surface (for example, the above-described FM non-mark forming surface) having a uniform luminance distribution. The
適度なサンプリング点数で上記情報量(例えば図9のデータ)を得たら、2次(又はより高次数)の補完を得たデータに対して行ない、図10のようなセンサー位置とエッジ傾斜量の関係(関数、多項式)を得る。この求めた関係が、実測データとの比較の基準となる。
そして、実際のウエハに対するフォーカス検出の際に計測(実測)して得られたフォーカス信号(ラインセンサー7の信号)に基づき算出された左右各系統のエッジ傾斜量(実測値)と、図9又は図10に示すようなセンサー位置とエッジ傾斜量(比較基準となる関係)から算出されるエッジ傾斜量の基準値(左右各系統のセンサー上の位置(実測値)をxとして、図10に示した左右系統の各関数式で算出されるエッジ傾斜量yに、上述の許容閾値を加えたもの)との関係とを対比し、その差(エッジ傾斜量の上記実測値と上記基準値との間の差)が所定の閾値を越えた場合には、その系統にだまされが生じているものという判断を下す。
When the above information amount (for example, the data in FIG. 9) is obtained with an appropriate number of sampling points, it is performed on the data obtained with the secondary (or higher order) interpolation, and the sensor position and edge inclination amount as shown in FIG. Get relationship (function, polynomial). This obtained relationship becomes a reference for comparison with the measured data.
Then, the edge inclination amounts (measured values) of the left and right systems calculated based on the focus signal (signal of the line sensor 7) obtained by measurement (actual measurement) at the time of focus detection on the actual wafer, and FIG. As shown in FIG. 10, the reference value of the edge tilt amount calculated from the sensor position and the edge tilt amount (relationship reference relationship) as shown in FIG. And the relationship between the edge inclination amount y calculated by the respective functional expressions of the left and right systems and the above-described allowable threshold value) and the difference (the measured value of the edge inclination amount and the reference value) If the difference between the two values exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the system is fooled.
ここで、上述のエッジ傾斜量を用いる方法を具体例を挙げて説明する。
上述した構成のアライメントフォーカス検出系(ALG−AF系)を用いて、あるプロセスウエハのフォーカス検出を行ったところ(ラインセンサー7でスリットパターン像の検出を行ったところ)、左系統で検出したスリットパターン像のラインセンサー7上での位置が0[pixel]で、そのスリットパターン像に対応する信号波形のエッジ傾斜量が139であったとする。
今、上述の許容閾値が1.0μmに設定されており、また、センサー上位置[pixel]とZ方向の位置[μm]との換算レートが1[pixel]⇔1[μm]というシステムであったとすると、上述の図10に示した関係式(左系統の式:y=−0.4x2−0.0x+140.0)のxに0±1[pixel]を代入すると、エッジ傾斜量の上記基準値yは、y=140.0±0.4となる。上記実測値139は、上記基準値140.0±0.4に入っていないため、この場合には、左系統に不整合が生じていると判断されることになる。
Here, a method using the above-described edge inclination amount will be described with a specific example.
When the focus detection of a certain process wafer is performed using the alignment focus detection system (ALG-AF system) configured as described above (when the slit pattern image is detected by the line sensor 7), the slit detected by the left system Assume that the position of the pattern image on the
Now, the above-described allowable threshold is set to 1.0 μm, and the conversion rate between the position on the sensor [pixel] and the position in the Z direction [μm] is 1 [pixel] ⇔1 [μm]. Assuming that 0 ± 1 [pixel] is substituted for x in the relational expression shown in FIG. 10 (the left system expression: y = −0.4x 2 −0.0x + 140.0), the above-described edge inclination amount is calculated as described above. The reference value y is y = 140.0 ± 0.4. Since the actual measurement value 139 is not included in the reference value 140.0 ± 0.4, in this case, it is determined that a mismatch occurs in the left system.
このエッジ傾斜量を用いる方法では、フォーカス位置の検出結果の妥当性の判定に加えて、何れの系統が不適切かを判定することができる。
なお、このエッジ傾斜量を用いる方法は、何れの系統が不適切かを判定する場合にのみ使用し、そもそも不適切か否かの判定は、前述した計測精度に基づく閾値を用いるようにしても良い。
In the method using the edge inclination amount, in addition to determining the validity of the focus position detection result, it is possible to determine which system is inappropriate.
The method using the edge inclination amount is used only when determining which system is inappropriate. The threshold based on the above-described measurement accuracy is used for determining whether the system is inappropriate in the first place. good.
なお、エッジ傾斜量からも求められるデフォーカス量ΔZは、正負2つ検出されることが予測される。何れのデフォーカス量を用いるかは、元のセンサー上の位置に基づいて判断するようにすれば良い。
また、エッジ傾斜量の絶対値は、反射率の異なる反射面を計測した場合、無意味なものとなるが、この場合は、信号を正規化(規格化)(平均信号強度で信号全体の値を割る等)してから、エッジ傾斜量を求めれば良い。
Note that it is predicted that two defocus amounts ΔZ obtained from the edge inclination amount are detected. Which defocus amount is used may be determined based on the position on the original sensor.
In addition, the absolute value of the edge tilt amount is meaningless when measuring reflecting surfaces with different reflectivities. In this case, the signal is normalized (normalized) (average signal strength is the value of the entire signal) And the like, and the edge inclination amount may be obtained.
なお、このようにして、フォーカス位置の検出結果に何らかの矛盾があることを判定した場合には、計測不可能と判断して計測エラーのため装置を停止するようにしても良いが、スループット低下を抑えるために、以下のような対処を行なうようにしても良い。例えば、反射率が一様であるような既知の位置への視野移動、近傍のストリートラインへの視野移動、事前にシーケンスプログラム等の中に記載した第2の計測点への移動、あるいはごく近傍の任意の位置への移動等を行なった上で、その移動先(移動した場所)で、フォーカス位置の再計測を行なう(フォーカス計測のリトライ)ようにすれば、シーケンス(装置シーケンス、あるいは計測シーケンス)を止めることなく処理を続行でき、且つ、不整合(不適正)なフォーカス計測値(フォーカス結果)を用いないようにすることもできる。あるいは、ALG−AF計測の信号処理アルゴリズムとして複数の信号処理アルゴリズムを備える場合には、その信号処理アルゴリズムのうち最も適切なものを選択するようにしても良い。 In this way, when it is determined that there is some contradiction in the focus position detection result, it may be determined that measurement is impossible and the apparatus may be stopped due to a measurement error. In order to suppress this, the following measures may be taken. For example, visual field movement to a known position where the reflectance is uniform, visual field movement to a nearby street line, movement to the second measurement point described in the sequence program in advance, or very close If the focus position is re-measured (focus measurement retry) at the destination (the place where it was moved) after moving to an arbitrary position, the sequence (device sequence or measurement sequence) ) Can be continued without stopping, and an inconsistent (incorrect) focus measurement value (focus result) can be avoided. Alternatively, when a plurality of signal processing algorithms are provided as signal processing algorithms for ALG-AF measurement, the most appropriate one of the signal processing algorithms may be selected.
このように、本実施形態によれば、2系統の斜入射光の受光センサー上の結像位置関係で反射面の位置(基準位置からのずれ量)を計測する場合に、間隔を計測する上で必然的に計測することになるセンサー上の結像位置を活用することで、計測結果の自己判定を行なうことができる。
また、同じくエッジ傾斜量を用いることで、2系統のどちらに異常があるかをチェックできる。
また、別途の調整や製造が必要なく、簡単に判定を行なうことができ、その結果、自己矛盾の無い、高精度な計測が期待できる。
As described above, according to the present embodiment, when measuring the position of the reflecting surface (the amount of deviation from the reference position) in relation to the imaging position of the two systems of obliquely incident light on the light receiving sensor, the interval is measured. By utilizing the imaging position on the sensor that will inevitably be measured, it is possible to perform self-determination of the measurement result.
Similarly, it is possible to check which of the two systems is abnormal by using the edge inclination amount.
In addition, the determination can be easily performed without the need for separate adjustment or manufacturing, and as a result, high-precision measurement without self-contradiction can be expected.
なお、本実施の形態は、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何ら限定するものではない。本実施の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み、また任意好適な種々の改変が可能である。 In addition, this Embodiment was described in order to make an understanding of this invention easy, and does not limit this invention at all. Each element disclosed in the present embodiment includes all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention, and various suitable modifications are possible.
PD…位置検出装置
IL…露光用照明系
R…レチクル
RS…レチクルステージ
PL…投影光学系
W…ウエハ
WH…ウエハホルダ
ZS…Zステージ
SC…ステージ制御系
XY…XYステージ
MC…主制御系
1a,1b…ライトガイド
2…ALG−AF用照明光学系
5…ALG−AF用受光光学系
6…開口絞り
7…ラインセンサー
13…第2対物レンズ
16…第1対物レンズ
22a,22b…照明スリット
26…信号処理系
PD ... position detection device IL ... exposure illumination system R ... reticle RS ... reticle stage PL ... projection optical system W ... wafer WH ... wafer holder ZS ... Z stage SC ... stage control system XY ... XY stage MC ...
Claims (13)
前記2つの反射光の各受光位置間の間隔に基づいて検出された所望の検出結果が適切であるか否かを、前記2つの反射光個々の前記各受光位置に基づいてそれぞれ個別に検出された前記被計測面の2つの位置検出結果に基づいて判定する検出結果確認工程を有することを特徴とする位置検出方法。 Two detection lights are incident obliquely on the measurement target surface to be position-detected, the two reflected lights reflected on the measurement target surface are received, and the two reflected lights are received on the light receiving surface. In a position detection method for detecting a position of the measurement surface in a direction perpendicular to the measurement surface based on an interval between positions,
Whether or not a desired detection result detected based on the interval between the light receiving positions of the two reflected lights is appropriate is detected individually based on the light receiving positions of the two reflected lights. A position detection method comprising: a detection result confirmation step for determining based on two position detection results of the surface to be measured.
前記被計測面の位置は、前記検出光の反射光で形成されるラインアンドスペースの像に基づいて検出するものであり、
前記所定の閾値は、前記反射光で形成されるラインアンドスペースの像に基づいて前記被計測面の位置を検出する処理において、ピッチとびが発生した場合に生じる前記被計測面の位置の変動に基づいて、当該変動を吸収するに十分な値に設定されることを特徴とする請求項2に記載の位置検出方法。 The detection light is projected with a line-and-space image in which a plurality of lines are arranged at a predetermined pitch,
The position of the surface to be measured is detected based on a line and space image formed by reflected light of the detection light,
The predetermined threshold is a variation in the position of the measurement surface that occurs when a pitch jump occurs in the process of detecting the position of the measurement surface based on a line-and-space image formed by the reflected light. The position detection method according to claim 2, wherein the position detection method is set to a value sufficient to absorb the fluctuation.
前記基板の被露光面の位置をアライメント計測系の合焦位置に位置合わせし、
前記基板に形成された所望のパターンの位置を前記アライメント計測系により計測する
ことを特徴とするアライメント計測方法。 By the position detection method according to any one of claims 1 to 8, the position of the exposed surface of the substrate is detected,
Align the position of the exposed surface of the substrate with the in-focus position of the alignment measurement system,
An alignment measurement method, comprising: measuring a position of a desired pattern formed on the substrate by the alignment measurement system.
前記基板の被露光面の位置を投影光学系の合焦位置に位置合わせし、
前記基板上に所定のパターンの像を前記投影光学系を投影し、当該パターンを前記基板に転写露光する
ことを特徴とする露光方法。 By the position detection method according to any one of claims 1 to 8, the position of the exposed surface of the substrate is detected,
Align the position of the exposed surface of the substrate with the in-focus position of the projection optical system;
An exposure method comprising: projecting an image of a predetermined pattern onto the substrate by the projection optical system, and transferring and exposing the pattern onto the substrate.
前記2つの反射光の各受光位置間の間隔に基づいて検出された所望の検出結果が適切であるか否かを、前記2つの反射光個々の前記各受光位置に基づいてそれぞれ個別に検出された前記被計測面の2つの位置検出結果に基づいて判定する検出結果確認手段
を有することを特徴とする位置検出装置。 Two detection lights are incident on the measurement target surface of the position detection target obliquely, the two reflected lights reflected by the measurement target surface are received, and the respective light receiving positions on the light receiving surface of the two reflected lights. A position detection device that detects a position of the surface to be measured in a direction perpendicular to the surface to be measured, based on an interval between them,
Whether or not a desired detection result detected based on the interval between the light receiving positions of the two reflected lights is appropriate is detected individually based on the light receiving positions of the two reflected lights. And a detection result confirming means for determining based on the two position detection results of the surface to be measured.
前記基板の被露光面の位置を位置合わせする位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた基板に形成された所望のパターンの位置を計測するアライメント計測系と、
を有することを特徴とするアライメント計測装置。 The position detection device according to claim 11 for detecting a position of an exposed surface of the substrate;
Alignment means for aligning the position of the exposed surface of the substrate;
An alignment measurement system for measuring the position of a desired pattern formed on the aligned substrate;
An alignment measurement apparatus comprising:
前記基板の被露光面の位置を位置合わせする位置合わせ手段と、
前記位置合わせされた基板上に、所定のパターンを転写露光する露光手段と
を有することを特徴とする露光装置。 The position detection device according to claim 11 for detecting a position of an exposed surface of the substrate;
Alignment means for aligning the position of the exposed surface of the substrate;
An exposure apparatus comprising: exposure means for transferring and exposing a predetermined pattern on the aligned substrate.
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JP2016096269A (en) * | 2014-11-14 | 2016-05-26 | キヤノン株式会社 | Imprint device and manufacturing method of article |
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