JP2007027263A - Exposure apparatus and method, position detecting apparatus and method, and device manufacturing method - Google Patents

Exposure apparatus and method, position detecting apparatus and method, and device manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2007027263A
JP2007027263A JP2005204517A JP2005204517A JP2007027263A JP 2007027263 A JP2007027263 A JP 2007027263A JP 2005204517 A JP2005204517 A JP 2005204517A JP 2005204517 A JP2005204517 A JP 2005204517A JP 2007027263 A JP2007027263 A JP 2007027263A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
detection
detection signal
exposure apparatus
signal processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005204517A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Ine
秀樹 稲
Satoru Oishi
哲 大石
Tomoyuki Miyashita
朋之 宮下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2005204517A priority Critical patent/JP2007027263A/en
Publication of JP2007027263A publication Critical patent/JP2007027263A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal processing technique having high accuracy of position detection. <P>SOLUTION: An exposure apparatus for exposing a substrate via an original plate has a detecting means for detecting a reflection light from an object, and a signal processing means for obtaining the position of the object on the basis of the detection signal detected by the detecting means. The detection signal comprises N pieces of constituents. The signal processing means uses M pieces of orthogonal base vector previously obtained, the M being smaller than the number N, to obtain similarities with respect to a plurality of different relative positions between the detection signal and the orthogonal base vector, and signal processing means obtains the position of the object on the basis of the plurality of obtained similarities. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、原版を介して基板を露光する露光装置における原版または基板等、対象物の位置を求める露光装置および方法、位置検出装置および方法、ならびにデバイス製造方法に関するものである。   The present invention relates to an exposure apparatus and method, a position detection apparatus and method, and a device manufacturing method for obtaining the position of an object such as an original or a substrate in an exposure apparatus that exposes a substrate through the original.

フォトリソグラフィー技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子又は液晶表示素子を製造する。この際、レチクル(マスク)に描画された回路パターンを投影光学系によってウエハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が使用されている。   A fine semiconductor element such as a semiconductor memory or a logic circuit or a liquid crystal display element is manufactured by using a photolithography technique. At this time, a projection exposure apparatus is used in which a circuit pattern drawn on a reticle (mask) is projected onto a wafer or the like by a projection optical system to transfer the circuit pattern.

投影露光装置においては、半導体素子の高集積化に伴い、より高い解像力でレチクルの回路パターンをウエハに投影露光することが要求されている。投影露光装置で転写できる最小の寸法(解像度)は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数(NA)に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像力はよくなる。このため、近年の光源は、超高圧水銀ランプ(g線(波長約436nm)、i線(波長約365nm))より更に短波長の光を発するようになっている。すなわち、KrFエキシマレーザー(波長約248nm)やArFエキシマレーザー(波長約193nm)が用いられ、Fレーザー(波長約157nm)の実用化も進んでいる。更に、露光領域の一層の拡大も要求されている。 In a projection exposure apparatus, as the integration of semiconductor elements increases, it is required to project and expose a reticle circuit pattern onto a wafer with higher resolution. The minimum dimension (resolution) that can be transferred by the projection exposure apparatus is proportional to the wavelength of light used for exposure and inversely proportional to the numerical aperture (NA) of the projection optical system. Therefore, the shorter the wavelength, the better the resolution. For this reason, recent light sources emit light having a shorter wavelength than ultra high pressure mercury lamps (g-line (wavelength: about 436 nm), i-line (wavelength: about 365 nm)). That is, a KrF excimer laser (wavelength of about 248 nm) or an ArF excimer laser (wavelength of about 193 nm) is used, and the practical use of F 2 laser (wavelength of about 157 nm) is also progressing. Furthermore, further expansion of the exposure area is also required.

従来は、略正方形形状の露光領域をウエハに縮小して一括露光するステップ・アンド・リピート方式の露光装置(「ステッパー」とも呼ばれる。)が主流であった。しかし、上述の要求を達成するため、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置(「スキャナー」とも呼ばれる。)が主流になりつつある。スキャナーは、露光領域を矩形のスリット形状としてレチクルとウエハを相対的に高速走査し、大画面を精度よく露光する。   Conventionally, a step-and-repeat type exposure apparatus (also referred to as a “stepper”) that performs batch exposure by reducing a substantially square exposure area to a wafer has been the mainstream. However, step-and-scan type exposure apparatuses (also referred to as “scanners”) are becoming mainstream in order to achieve the above requirements. The scanner exposes a large screen with high accuracy by relatively scanning the reticle and wafer at a high speed with the exposure area as a rectangular slit.

スキャナーでは、露光中において、ウエハの所定の位置が露光スリット領域に差し掛かる前に、光斜入射系の表面位置検出手段によってそのウエハの所定の位置における表面位置を計測する。そして、その所定の位置を露光する際に、ウエハ表面をレチクル上のパターンの結像位置に合わせ込む補正を行っている。   In the scanner, the surface position at a predetermined position of the wafer is measured by the surface position detecting means of the oblique incidence system before the predetermined position of the wafer reaches the exposure slit region during the exposure. When the predetermined position is exposed, correction is performed so that the wafer surface is aligned with the image forming position of the pattern on the reticle.

特に、露光スリットの長手方向(即ち、走査方向と垂直方向)には、ウエハの表面位置の高さだけではなく、表面の傾き(チルト)を計測するために、複数の計測点を有している。かかる高さおよびチルトの計測方法は、数々提案されている(特許文献1参照。)。
特開平6−260391号公報
In particular, the longitudinal direction of the exposure slit (that is, the direction perpendicular to the scanning direction) has a plurality of measurement points for measuring not only the height of the surface position of the wafer but also the tilt of the surface. Yes. Many methods for measuring the height and tilt have been proposed (see Patent Document 1).
JP-A-6-260391

しかし、近年では露光光の短波長化及び投影光学系の高NA化が進み、焦点深度が極めて小さくなっている。そのため、露光すべきウエハ表面を最良結像面に合わせ込む(焦点合せする)精度、いわゆるフォーカス精度もますます厳しくなってきている。特に、ウエハ上のパターンの影響やウエハに塗布されたレジストの厚さむらに起因する表面位置検出手段の計測誤差を無視することができなくなってきている。   However, in recent years, the wavelength of exposure light has been shortened and the NA of the projection optical system has been increased, and the depth of focus has become extremely small. For this reason, the accuracy of aligning (focusing) the wafer surface to be exposed with the best imaging plane, so-called focus accuracy, is becoming increasingly severe. In particular, measurement errors of the surface position detecting means due to the influence of the pattern on the wafer and the unevenness of the thickness of the resist applied to the wafer cannot be ignored.

例えば、レジストの厚さむらによって、周辺回路パターンやスクライブライン近傍には、焦点深度と比べれば小さいものの、フォーカス計測にとっては大きな段差が発生している。このため、レジスト表面の傾斜角度が大きくなり、表面位置検出手段の検出する反射光は、正反射角度からずれを生じてしまう。また、ウエハ上のパターンの粗密の違いによって、パターンが密な領域と粗な領域とでは、ウエハの反射率に差が生じてしまう。このように、表面位置検出手段で検出する反射光の反射角や反射強度が変化してしまう。このため、図11に示すような反射光を検出した信号波形に非対称性が発生して、例えば重心処理等の信号処理ではウエハのZ方向の位置検出に誤差が生じる。   For example, due to uneven thickness of the resist, a large step is generated in the vicinity of the peripheral circuit pattern and the scribe line, although it is smaller than the focal depth, for focus measurement. For this reason, the inclination angle of the resist surface increases, and the reflected light detected by the surface position detecting means deviates from the regular reflection angle. Further, due to the difference in density of the pattern on the wafer, a difference occurs in the reflectance of the wafer between the dense pattern area and the rough area. In this way, the reflection angle and reflection intensity of the reflected light detected by the surface position detecting means change. For this reason, asymmetry occurs in the signal waveform in which reflected light is detected as shown in FIG. 11, and an error occurs in the position detection of the wafer in the Z direction in signal processing such as center of gravity processing.

なお、一般に、ウエハプロセスによってウエハ面内でのパターン段差の不均一性やレジストの厚さむらが生じ、ウエハ内又はウエハ間での再現性も乏しいため、オフセット処理も困難である。従って、露光中にウエハの表面位置を計測できずに露光動作が停止したり、大きなデフォーカスが生じた結果チップ不良が発生し歩留まりが低下したりすることになる。   In general, the wafer process causes non-uniformity in the pattern step in the wafer surface and uneven thickness of the resist, and the reproducibility within the wafer or between the wafers is poor, so that the offset process is difficult. Therefore, the wafer surface position cannot be measured during exposure, and the exposure operation is stopped, or as a result of large defocusing, chip failure occurs and yield decreases.

そこで、本発明は、位置検出精度の高い信号処理技術を提供することを例示的目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a signal processing technique with high position detection accuracy.

第1の発明は、原版を介して基板を露光する露光装置であって、
対象物からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された検出信号に基づき、前記対象物の位置を求める信号処理手段とを有し、
前記検出信号はN個の要素からなり、
前記信号処理手段は、前記N個より少ないM個の予め求めた直交基底ベクトルを用いて前記検出信号を近似するときの類似度を、前記検出信号と前記直交基底ベクトルとの間の異なる複数の相対位置に関して求め、求められた複数の類似度に基づいて、前記対象物の位置を求める
ことを特徴とする露光装置である。
A first invention is an exposure apparatus that exposes a substrate through an original,
Detection means for detecting reflected light from the object;
Signal processing means for determining the position of the object based on the detection signal detected by the detection means;
The detection signal is composed of N elements,
The signal processing means calculates a similarity when approximating the detection signal using M pre-determined orthogonal basis vectors smaller than the N, a plurality of different degrees between the detection signal and the orthogonal basis vectors. An exposure apparatus characterized in that a position of the object is obtained based on a plurality of similarities obtained with respect to a relative position.

第2の発明は、対象物の位置を求める位置検出装置であって、
対象物からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された検出信号に基づき、前記対象物の位置を求める信号処理手段とを有し、
前記検出信号はN個の要素からなり、
前記信号処理手段は、前記N個より少ないM個の予め求めた直交基底ベクトルを用いて前記検出信号を近似するときの類似度を、前記検出信号と前記直交基底ベクトルとの間の異なる複数の相対位置に関して求め、求められた複数の類似度に基づいて、前記対象物の位置を求める
ことを特徴とする位置検出装置である。
A second invention is a position detection device for determining the position of an object,
Detection means for detecting reflected light from the object;
Signal processing means for determining the position of the object based on the detection signal detected by the detection means;
The detection signal is composed of N elements,
The signal processing means calculates a similarity when approximating the detection signal using M pre-determined orthogonal basis vectors smaller than the N, a plurality of different degrees between the detection signal and the orthogonal basis vectors. The position detection device is characterized in that the position of the object is obtained based on a plurality of similarities obtained with respect to a relative position.

また、第3の発明は、原版を介して基板を露光する露光方法であって、
対象物からの反射光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された検出信号に基づき、前記対象物の位置を求める信号処理ステップとを有し、
前記検出信号はN個の要素からなり、
前記信号処理ステップにおいて、前記N個より少ないM個の予め求めた直交基底ベクトルを用いて前記検出信号を近似するときの類似度を、前記検出信号と前記直交基底ベクトルとの間の異なる複数の相対位置に関して求め、求められた複数の類似度に基づいて、前記対象物の位置を求める
ことを特徴とする露光方法である。
The third invention is an exposure method for exposing a substrate through an original,
A detection step for detecting reflected light from the object;
A signal processing step for determining the position of the object based on the detection signal detected in the detection step;
The detection signal is composed of N elements,
In the signal processing step, the similarity when the detection signal is approximated using M pre-determined orthogonal basis vectors less than N is calculated as a plurality of different degrees of difference between the detection signal and the orthogonal basis vectors. The exposure method is characterized in that a position of the object is obtained based on a plurality of similarities obtained with respect to a relative position.

また、第4の発明は、対象物の位置を求める位置検出方法であって、
対象物からの反射光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された検出信号に基づき、前記対象物の位置を求める信号処理ステップとを有し、
前記検出信号はN個の要素からなり、
前記信号処理ステップにおいて、前記N個より少ないM個の予め求めた直交基底ベクトルを用いて前記検出信号を近似するときの類似度を、前記検出信号と前記直交基底ベクトルとの間の異なる複数の相対位置に関して求め、求められた複数の類似度に基づいて、前記対象物の位置を求める
ことを特徴とする位置検出方法である。
Moreover, 4th invention is a position detection method which calculates | requires the position of a target object,
A detection step for detecting reflected light from the object;
A signal processing step for determining the position of the object based on the detection signal detected in the detection step;
The detection signal is composed of N elements,
In the signal processing step, the similarity when the detection signal is approximated using M pre-determined orthogonal basis vectors less than N is calculated as a plurality of different degrees of difference between the detection signal and the orthogonal basis vectors. In this position detection method, the relative position is obtained, and the position of the object is obtained based on the obtained plurality of similarities.

さらに、第5の発明は、上記第1の発明の露光装置を用い、原版を介して基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法である。   Further, a fifth invention is a device manufacturing method characterized by having a step of exposing a substrate through an original plate using the exposure apparatus of the first invention.

本発明の他の目的、特徴および効果等は、添付図面を参照してなされた後述の説明により明らかにされている。なお、当該図面において、同一または類似の符号は複数の図面を通して同一または類似の構成要素を表している。   Other objects, features, and effects of the present invention will become apparent from the following description made with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same or similar reference numerals represent the same or similar components throughout the drawings.

本発明によれば、位置検出精度の高い信号処理技術を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a signal processing technique with high position detection accuracy.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図10は、本発明の一側面としての露光装置1の構成を示す概略ブロック図である。   FIG. 10 is a schematic block diagram showing the configuration of the exposure apparatus 1 as one aspect of the present invention.

露光装置1は、ステップ・アンド・スキャン方式でレチクル20に形成された回路パターンをウエハ40に露光する投影露光装置である。かかる露光装置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグラフィー工程に好適である。露光装置1は、図10に示すように、照明装置10と、レチクル20を載置するレチクルステージ25と、投影光学系30と、ウエハ40を載置するウエハステージ45と、フォーカスチルト検出系50と、制御部60とを有する。制御部60は、CPUやメモリを有し、照明装置10、レチクルステージ25、ウエハステージ45、フォーカスチルト検出系50と電気的に接続され、露光装置1の動作を制御する。また、制御部60は、本実施形態における後述の信号処理を実行する処理部としても機能する。なお、当該信号処理の少なくとも一部は、露光装置外の装置(例えば、専用の信号処理装置、適当なコンピュータ、パターン検査装置等)で実行されてもよい。特に、後述の学習処理は、露光装置外のコンピュータで実行されてもよい。当該外部装置と露光装置とは通信手段により接続されていることが好ましい。   The exposure apparatus 1 is a projection exposure apparatus that exposes a wafer 40 with a circuit pattern formed on a reticle 20 by a step-and-scan method. Such an exposure apparatus is suitable for a lithography process of submicron or quarter micron or less. As shown in FIG. 10, the exposure apparatus 1 includes an illumination apparatus 10, a reticle stage 25 on which a reticle 20 is placed, a projection optical system 30, a wafer stage 45 on which a wafer 40 is placed, and a focus tilt detection system 50. And a control unit 60. The control unit 60 includes a CPU and a memory, and is electrically connected to the illumination device 10, the reticle stage 25, the wafer stage 45, and the focus tilt detection system 50, and controls the operation of the exposure apparatus 1. The control unit 60 also functions as a processing unit that executes signal processing described later in the present embodiment. Note that at least a part of the signal processing may be executed by an apparatus outside the exposure apparatus (for example, a dedicated signal processing apparatus, a suitable computer, a pattern inspection apparatus, etc.). In particular, the learning process described later may be executed by a computer outside the exposure apparatus. The external apparatus and the exposure apparatus are preferably connected by communication means.

照明装置10は、転写用の回路パターンが形成されたレチクル20を照明し、光源部12と、照明光学系14とを有する。   The illumination device 10 illuminates a reticle 20 on which a transfer circuit pattern is formed, and includes a light source unit 12 and an illumination optical system 14.

光源部12は、レーザー光を使用し、例えば、波長約193nmのArFエキシマレーザー光、波長約248nmのKrFエキシマレーザー光などを使用することができる。なお、光源の種類はエキシマレーザー光源に限定されず、波長約157nmのF2レーザー光源や波長20nm以下のEUV(Extreme ultraviolet)光源を使用してもよい。   The light source unit 12 uses laser light, for example, ArF excimer laser light having a wavelength of about 193 nm, KrF excimer laser light having a wavelength of about 248 nm, or the like. The type of light source is not limited to an excimer laser light source, and an F2 laser light source having a wavelength of about 157 nm or an EUV (Extreme Ultraviolet) light source having a wavelength of 20 nm or less may be used.

照明光学系14は、光源部12から射出した光束を用いて被照明面を照明する光学系であり、本実施形態では、光束を露光に最適な所定の形状の露光スリットに成形し、レチクル20を照明する。照明光学系14は、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、絞り等を含み、例えば、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で配置する。照明光学系14は、軸上光、軸外光を問わずに使用することができる。オプティカルインテグレーターは、ハエの目レンズや2組のシリンドリカルレンズアレイ(又はレンチキュラーレンズ)板を重ねることによって構成されるインテグレーターを含み得る。また、オプティカルインテグレーターは、光学ロッドや回折素子に置換される場合もある。   The illumination optical system 14 is an optical system that illuminates a surface to be illuminated using a light beam emitted from the light source unit 12, and in this embodiment, the light beam is formed into an exposure slit having a predetermined shape optimum for exposure, and the reticle 20 is formed. Illuminate. The illumination optical system 14 includes a lens, a mirror, an optical integrator, a diaphragm, and the like. For example, a condenser lens, a fly-eye lens, an aperture diaphragm, a condenser lens, a slit, and an imaging optical system are arranged in this order. The illumination optical system 14 can be used regardless of on-axis light or off-axis light. The optical integrator may include an integrator configured by stacking a fly-eye lens or two sets of cylindrical lens array (or lenticular lens) plates. The optical integrator may be replaced with an optical rod or a diffractive element.

レチクル20は、例えば、石英製で、その上には転写されるべき回路パターンが形成され、レチクルステージ25により支持及び駆動される。レチクル20から発せられた回折光は、投影光学系30を通り、ウエハ40上に投影される。レチクル20とウエハ40とは、光学的に共役の関係に配置される。レチクル20とウエハ40を投影光学系の縮小倍率に対応した速度比で走査することによりレチクル20のパターンをウエハ40上に転写する。なお、露光装置1には、光斜入射系のレチクル検出手段70が設けられている。また、レチクル20は、不図示のレチクル検出手段によってその位置が検出され、所定の位置に配置される。   The reticle 20 is made of, for example, quartz, on which a circuit pattern to be transferred is formed, and is supported and driven by the reticle stage 25. Diffracted light emitted from the reticle 20 passes through the projection optical system 30 and is projected onto the wafer 40. The reticle 20 and the wafer 40 are arranged in an optically conjugate relationship. The pattern of the reticle 20 is transferred onto the wafer 40 by scanning the reticle 20 and the wafer 40 at a speed ratio corresponding to the reduction magnification of the projection optical system. The exposure apparatus 1 is provided with an oblique incidence type reticle detection means 70. The position of the reticle 20 is detected by a reticle detection means (not shown), and is arranged at a predetermined position.

レチクルステージ25は、不図示のレチクルチャックを介してレチクル20を支持し、不図示の移動機構に接続されている。不図示の移動機構は、リニアモーターなどで構成され、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向ならびに当該各軸の回転方向にレチクルステージ25を駆動することでレチクル20を移動させることができる。   The reticle stage 25 supports the reticle 20 via a reticle chuck (not shown) and is connected to a moving mechanism (not shown). A moving mechanism (not shown) is configured by a linear motor or the like, and can move the reticle 20 by driving the reticle stage 25 in the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the rotation direction of each axis.

投影光学系30は、物体面(レチクル上のパターン面)を像面に結像する機能を有し、レチクル20に形成されたパターンを経た回折光によりレチクル上のパターンをウエハ40上に結像する。   The projection optical system 30 has a function of forming an object surface (pattern surface on the reticle) on the image plane, and forms an image on the reticle on the wafer 40 by diffracted light that has passed through the pattern formed on the reticle 20. To do.

ウエハ40は、被処理体であり、フォトレジストが基板上に塗布されている。なお、本実施形態では、ウエハ40は、フォーカスチルト検出系50が位置を検出する対象物(被検出体)でもある。   The wafer 40 is an object to be processed, and a photoresist is applied on the substrate. In the present embodiment, the wafer 40 is also an object (detected body) whose position is detected by the focus tilt detection system 50.

ウエハステージ45は、不図示のウエハチャックによってウエハ40を支持する。ウエハステージ45は、レチクルステージ25と同様に、リニアモーター等により、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向ならびに当該各軸の回転方向に移動される。また、レチクルステージ25の位置とウエハステージ45の位置は、例えば、レーザー干渉計などを利用して監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。ウエハステージ45は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるステージ定盤上に設けられる。また、レチクルステージ25及び投影光学系30は、例えば、床等に載置されたベースフレーム上にダンパを介して支持される不図示の鏡筒定盤上に設けられる。   The wafer stage 45 supports the wafer 40 by a wafer chuck (not shown). The wafer stage 45 is moved in the X-axis direction, the Y-axis direction, the Z-axis direction, and the rotation direction of each axis by a linear motor or the like, similarly to the reticle stage 25. The position of the reticle stage 25 and the position of the wafer stage 45 are monitored using a laser interferometer, for example, and both are driven at a constant speed ratio. The wafer stage 45 is provided on a stage surface plate supported on a floor or the like via a damper, for example. The reticle stage 25 and the projection optical system 30 are provided on a lens barrel surface plate (not shown) supported via a damper on a base frame placed on a floor or the like, for example.

フォーカスチルト検出系50は光学的な計測システムを用いて露光中のウエハ40の表面位置(Z軸方向の位置)を検出する。具体的には、ウエハ40の表面に対して高入射角度で光束を入射させ、反射光の像ズレ(基準位置からの反射光の位置ずれ)をCCDなどの光電変換素子で検出する方法、いわゆる斜入射+像ズレ検出方法をとっている。特に、ウエハ40上の複数の計測すべき計測点に光束を入射させ、各々の反射光束を個別のセンサに導き、各反射光束の位置の情報(計測結果)からウエハ40をチルトさせるべき量を算出している。   The focus tilt detection system 50 detects the surface position (position in the Z-axis direction) of the wafer 40 during exposure using an optical measurement system. Specifically, a method in which a light beam is incident on the surface of the wafer 40 at a high incident angle, and an image shift of reflected light (a positional deviation of reflected light from a reference position) is detected by a photoelectric conversion element such as a CCD, so-called An oblique incidence + image shift detection method is used. In particular, a light beam is incident on a plurality of measurement points to be measured on the wafer 40, each reflected light beam is guided to an individual sensor, and an amount by which the wafer 40 should be tilted from information (measurement result) on the position of each reflected light beam. Calculated.

図1は、本実施形態の概略を説明するブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram for explaining the outline of this embodiment.

本実施形態の信号処理方法を説明するために、まず図2のような1次元信号を入力とした場合を考える。この信号が、半導体プロセス等により歪んでしまったとしても、この信号の中心位置を正確に求めることができる信号処理方式を提供することが目的である。この1次元信号は、例えば一次元CCDセンサ等で受光したものであり、計測系の光学的および電気的な条件で決定されるサンプリング間隔でサンプリングされたサンプル値列として与えられる。このサンプル数列から、この信号の中心位置をサンプル列のサンプリング間隔以下の精度で求めることが、現在の技術のレベルを考えると必須である。   In order to explain the signal processing method of the present embodiment, first consider the case where a one-dimensional signal as shown in FIG. 2 is input. Even if this signal is distorted by a semiconductor process or the like, it is an object to provide a signal processing method capable of accurately obtaining the center position of this signal. This one-dimensional signal is received by, for example, a one-dimensional CCD sensor or the like, and is given as a sample value sequence sampled at a sampling interval determined by optical and electrical conditions of the measurement system. In view of the current level of technology, it is essential to obtain the center position of this signal from the sample sequence with an accuracy equal to or less than the sampling interval of the sample sequence.

本実施形態での信号処理法は、正しい位置が既知な多種類の学習信号を使用して、入力信号を近似して計測位置を求める方法であり、この近似を行うための信号を予め学習して求めておくことが基本的な考え方である。   The signal processing method in the present embodiment is a method for obtaining a measurement position by approximating an input signal using various types of learning signals whose correct positions are known, and learning a signal for performing this approximation in advance. This is the basic idea.

ある既存の手法、例えばスライス法、は,処理したい入力信号をあるスライス値で切り、その中心位置を計測位置とするものである。既存の手法は、図3に示すように、入力信号をスライス値(例えば,信号の最大値の40%の値)で切り,スライス値をとる2つの信号位置の中心(平均)位置を計測位置とするものである。   A certain existing method, for example, the slice method, cuts an input signal to be processed by a certain slice value and uses the center position as a measurement position. In the existing method, as shown in FIG. 3, the input signal is cut by a slice value (for example, 40% of the maximum value of the signal), and the center (average) position of two signal positions taking the slice value is measured. It is what.

一方,本実施形態の信号処理法では,入力信号を、該入力信号を近似するための信号により近似し、類似度(近似度ともいう)の最も高い近似信号の位置を計測位置とするものである。   On the other hand, in the signal processing method of this embodiment, the input signal is approximated by a signal for approximating the input signal, and the position of the approximate signal having the highest similarity (also referred to as approximation) is used as the measurement position. is there.

この近似する信号は、多種類の学習信号群から得られる幾つかの主成分信号の線形和として表現する。この近似の際,入力信号に対する近似信号(=主成分信号の線形和)の位置は判らない。そこで、入力信号と近似信号の重なり具合(相対位置)を変化させる。具体的には、例えば、どちらかの信号をセンサー上の画素方向にずらす。そのようにして、類似度を評価する。当該類似度が最も高い近似信号の位置(=最も正確に近似できる主成分信号の線形和の位置)を計測位置とする。   This approximate signal is expressed as a linear sum of several principal component signals obtained from various types of learning signal groups. At the time of this approximation, the position of the approximate signal (= linear sum of principal component signals) with respect to the input signal is not known. Therefore, the degree of overlap (relative position) between the input signal and the approximate signal is changed. Specifically, for example, one of the signals is shifted toward the pixel on the sensor. In that way, the similarity is evaluated. The position of the approximate signal with the highest similarity (= the position of the linear sum of the principal component signals that can be approximated most accurately) is taken as the measurement position.

実際の計測位置は、当該類似度が最も高い位置の近似信号の、既に判っている正しい位置である。これが本実施形態の基本思想となっている。   The actual measurement position is the correct known position of the approximate signal at the position with the highest similarity. This is the basic idea of this embodiment.

次に、本本実施形態の信号処理法における、学習信号群からの主成分信号の導出に関して説明を行う。本実施形態では、以下に記載する通り、主成分信号の導出にKarhunen−Loeve展開(以下、KL展開と呼ぶ)を使用する。   Next, the derivation of the principal component signal from the learning signal group in the signal processing method of the present embodiment will be described. In the present embodiment, as described below, Karhunen-Loeve expansion (hereinafter referred to as KL expansion) is used to derive the principal component signal.

まずKL展開に関して説明を行う。   First, KL expansion will be described.

このKL展開とは、線形空間における特徴量ベクトルの分布を最も良く近似する部分空間を求める方法であり、多変量解析における主成分分析の一手法である。   This KL expansion is a method for obtaining a subspace that best approximates the distribution of feature vectors in a linear space, and is a technique for principal component analysis in multivariate analysis.

今、画素数N個で与えられる信号FL1があったとする。特徴量ベクトルの次元数は、画素数のNから、N次元であるという。この画素数を、サンプリング数とも呼ぶ。この信号FL1を完全に表現するには、N次元、すなわち画素数N個を必要とする。信号FL1を含め、合計でm個の信号FL1,2....mがあったとする。   Assume that there is a signal FL1 given by N pixels. The number of dimensions of the feature vector is said to be N-dimensional from N of the number of pixels. This number of pixels is also called a sampling number. To completely represent the signal FL1, N dimensions, that is, N pixels are required. A total of m signals FL1, 2,. . . . Suppose there is m.

各信号が全て画素数N個で示されていれば、mN個の情報が必要となる。KL展開は、この情報量を少なくして元の信号を表現する技術である。そのために、m個の信号FL1,2....mの特徴を示す各ベクトル(これで形成する空間を部分空間と呼ぶ)を多変量解析で求める。   If each signal is represented by N pixels, mN pieces of information are required. KL expansion is a technique for reducing the amount of information and expressing the original signal. For this purpose, m signals FL1,2. . . . Each vector indicating a feature of m (a space formed by this is called a subspace) is obtained by multivariate analysis.

KL展開を使用すれば、部分空間の軸としての各基底ベクトルとそれに対して信号を射影した値(係数)との積の和、すなわち各基底ベクトルの線形和で元の信号を表現することができる。   If the KL expansion is used, the original signal can be expressed by the sum of products of each base vector as an axis of the subspace and a value (coefficient) obtained by projecting the signal to the base vector, that is, a linear sum of each base vector. it can.

更にKL展開で得られる基底ベクトルは直交している。直交しているとは、異なる基底ベクトル同士の内積がゼロとなることである。これを使用して、各基底ベクトルと表現したい信号との内積を取ることで、その基底ベクトルの係数が求まることになる。   Furthermore, the basis vectors obtained by KL expansion are orthogonal. To be orthogonal means that the inner product of different basis vectors becomes zero. Using this, taking the inner product of each basis vector and the signal to be expressed, the coefficient of the basis vector is obtained.

基底ベクトルは、学習信号がN次元(画素数N)であればN個まで計算でき、元の信号を表現できる割合の順で次数をつけ、一次基底ベクトル、二次基底ベクトルと呼ばれる。   The basis vectors can be calculated up to N if the learning signal is N-dimensional (number of pixels N), and the order is given in the order of the ratio that can represent the original signal, and is called a primary basis vector and a secondary basis vector.

更なるKL展開の詳細情報は,例えば,下記の文献等を参照することで入手可能である。
・わかりやすいパターン認識、石井 健一郎著、オーム社、ISBN4274131491、または
・画像処理アルゴリズムの基礎理論、98頁、新井 康平著、学術出版社
また、本明細書では、主成分信号を直交基底ベクトル、または単に基底ベクトルともいう。
Detailed information on further KL expansion can be obtained by referring to the following documents, for example.
Easy-to-understand pattern recognition, Kenichiro Ishii, Ohm, ISBN 4274131491, or Basic theory of image processing algorithm, page 98, Kohei Arai, Academic Publisher In addition, in this specification, principal component signals are orthogonal basis vectors or simply Also called a basis vector.

次にKL展開を使用して、1次元信号f(x)を表現する例を示す。   Next, an example of expressing the one-dimensional signal f (x) using KL expansion will be shown.

まず、1次元信号をf(x)とする。これは,ある一定のサンプリング間隔でサンプリングされサンプル数がNであるとする。すると、f(x)は、N次元のベクトルf=[f(1),f(2),f(3),・・・,f(N)]として表される。一般に,N次元のベクトルfは,互いに直交するM個のN次元基底ベクトルpk=[pk(1),pk(2),pk(3),・・・,pk(N)]を用いて,下記のように近似することができる。   First, let the one-dimensional signal be f (x). It is assumed that the number of samples sampled at a certain sampling interval is N. Then, f (x) is expressed as an N-dimensional vector f = [f (1), f (2), f (3),..., F (N)]. In general, an N-dimensional vector f is obtained by using M N-dimensional basis vectors pk = [pk (1), pk (2), pk (3),..., Pk (N)] orthogonal to each other. It can be approximated as follows:

Figure 2007027263
Figure 2007027263

このとき,N=Mの場合は,どのようなベクトルfに対しても(1)式の両辺を完全に一致させるような係数列akと基底ベクトルpkが存在する。N>Mの場合は,上記の両辺は完全には一致することはない。しかし,複数のN次元ベクトルfをKL展開し、上述のように元の信号を表現できる割合の大きい順に基底ベクトルを並べ、上記のpkとして順に用いる。こうすれば,同じMで(1)式の両辺の誤差を最小にできることが知られている。   At this time, when N = M, there exists a coefficient sequence ak and a base vector pk that completely match both sides of the equation (1) for any vector f. In the case of N> M, the above two sides do not completely coincide. However, a plurality of N-dimensional vectors f are KL-expanded, and the base vectors are arranged in descending order in which the original signal can be expressed as described above, and are used in order as the pk. By doing so, it is known that the error of both sides of the equation (1) can be minimized with the same M.

次にKL展開を使用して、複数の学習信号群から基底ベクトルを導出する方法に関して説明を行う。   Next, a method for deriving basis vectors from a plurality of learning signal groups using KL expansion will be described.

つまり、各々N次元のベクトルf=[f(1),f(2),f(3),・・・,f(N)]として表される複数の学習信号群から,KL展開によってM個の基底ベクトルpkを求める方法に関して説明する。   That is, M pieces of a plurality of learning signal groups each represented as an N-dimensional vector f = [f (1), f (2), f (3),..., F (N)] are expanded by KL expansion. A method for obtaining the basis vector pk of will be described.

まず,学習信号ベクトルf[f(1),f(2),f(3),・・・,f(N)]の群に関し、求めるべき位置に相当する特定のサンプル番号(例えばc,このときのサンプル値はf(c))を学習信号群全体で一致させる。すなわち、そうなるように,あらかじめ学習信号の位置をシフトしておく。そして、L個与えられた学習信号ベクトルを列方向に並べて、次のような行列A(L行N列となる)を作る。   First, for a group of learning signal vectors f [f (1), f (2), f (3),..., F (N)], a specific sample number corresponding to the position to be obtained (for example, c, this The sample value at that time makes f (c)) coincide with the entire learning signal group. That is, the position of the learning signal is shifted in advance so as to be so. Then, the L given learning signal vectors are arranged in the column direction to form the following matrix A (which has L rows and N columns).

Figure 2007027263
Figure 2007027263

さらに,Aの転置行列AとAの積により与えられる共分散行列をB(N行N列となる)とする。 Furthermore, the covariance matrix given by the product of the transposed matrix A T and A of the A and B (the N rows and N columns).

Figure 2007027263
Figure 2007027263

この行列Bを固有値分解し、固有値の大きい順に固有ベクトルの番号kをつける。これが基底ベクトルpkとなる。   The matrix B is subjected to eigenvalue decomposition, and eigenvector numbers k are assigned in descending order of eigenvalues. This is the basis vector pk.

この共分散行列、固有値および基底ベクトルに関しては、下記の文献等において説明されている。
・薩摩順吉、四ッ谷晶二、キーポイント線形代数(理工系数学のキーポイント2)、岩波書店、ISBN4−00−007862−3。
・吉田正廣他、現代工学のためのマトリクスの固有値問題(応用数学ガイドシリーズ4)、現代工学社、ISBN4−87472−161−3。
The covariance matrix, eigenvalues, and basis vectors are described in the following documents.
・ Junkichi Satsuma, Shoji Yotsuya, Key Point Linear Algebra (Key Point 2 of Science and Engineering Mathematics), Iwanami Shoten, ISBN4-00-007862-3.
Masayoshi Yoshida et al., Matrix Eigenvalue Problem for Modern Engineering (Applied Mathematics Guide Series 4), Hyundai Engineering Co., Ltd., ISBN 4-87472-161-3.

次に、基底ベクトルを使用して入力信号の近似を行う手法に関して説明を行う。   Next, a method for approximating an input signal using a basis vector will be described.

前述の様にして求めた基底ベクトルpkが表す信号を用い,(1)(2)式を利用することにより、入力信号fを近似することができる。この近似は,k=1,…,MのM個の基底ベクトルを用いる。Mの値は,大きければ大きいほど近似精度が向上するが、ある程度以上大きくしても計算時間がかかってしまうだけで精度の向上は見込めない。本実施形態では,経験的にM=3とする。しかし,M=3以外でも本手法は利用可能である。   The input signal f can be approximated by using the signals represented by the basis vectors pk obtained as described above and using the equations (1) and (2). This approximation uses M basis vectors of k = 1,. The larger the value of M, the better the accuracy of approximation. However, even if the value of M is increased to a certain extent, it will only take calculation time, and no improvement in accuracy can be expected. In this embodiment, M = 3 is empirically set. However, this method can be used even when M = 3.

近似の方法は,まず,入力信号ベクトルfに対して,(2)式を利用してak(k=1,…,M)を求める。そして,次式を利用して近似信号ベクトルfapproximateを求める。   In the approximation method, first, ak (k = 1,..., M) is obtained for the input signal vector f using equation (2). Then, an approximate signal vector fappropimate is obtained using the following equation.

Figure 2007027263
Figure 2007027263

この近似の際,学習信号ベクトルの中央位置を特定のサンプル位置(例えばc)に揃えて基底ベクトルを求めたので,基底ベクトルの中央位置もcとなっている。しかし,入力信号の計測したい位置(中央位置)は未知である。したがって、中央位置が入力信号と基底ベクトルとの間で異なる場合,近似信号の入力信号に対する類似度は低くなる。しかし、入力信号の中央位置と基底ベクトルの中央位置とが完全に一致したとき、近似信号ベクトルfapproximateは最も入力信号ベクトルfに近くなると考えられる。そこで,最も入力信号に近くなる近似信号ベクトルを与えるような基底ベクトルの中央位置を推定すれば、それが入力信号の中央位置と考えることができる。   In this approximation, since the base vector is obtained by aligning the center position of the learning signal vector with a specific sample position (for example, c), the center position of the base vector is also c. However, the position (center position) where the input signal is to be measured is unknown. Therefore, when the center position is different between the input signal and the basis vector, the similarity of the approximate signal to the input signal is low. However, when the center position of the input signal completely matches the center position of the basis vector, the approximate signal vector fapproximate is considered to be closest to the input signal vector f. Therefore, if the center position of the base vector that gives the approximate signal vector closest to the input signal is estimated, it can be considered as the center position of the input signal.

そこで、類似度が最も高くなる近似信号ベクトルfapproximateの探索に関して説明を行う。   Therefore, the search for the approximate signal vector fappropimate having the highest similarity will be described.

中央位置をbだけシフトした基底ベクトルをpkとすると、これにより入力信号を近似した近似信号ベクトルfapproximatebは次のように求めることができる。 If the basis vectors obtained by shifting the center position by b and pk b, thereby approximating signal vector fapproximateb approximating the input signal can be determined as follows.

Figure 2007027263
Figure 2007027263

Figure 2007027263
Figure 2007027263

この近似信号ベクトルfapproximateと入力信号ベクトルfとの類似度Sは、下記のように両者の内積を用いて計算することができる。 The similarity S between the approximate signal vector fappropimate b and the input signal vector f can be calculated using the inner product of both as follows.

Figure 2007027263
Figure 2007027263

そこで,図4に示すように,このS(b)を最大にするようなfapproximateを与えるbmaxを推定できれば,入力信号の中央位置を推定できると考えられる。 Therefore, as shown in FIG. 4, it is considered that the center position of the input signal can be estimated if bmax that gives a fappropimate b that maximizes S (b) can be estimated.

このSを最大化するbmaxの推定は,カーブフィッティングによる方法により行うことができる。   The estimation of bmax that maximizes S can be performed by a method by curve fitting.

入力信号に対して,既存の方法である上述のスライス処理による手法を用いて,中央位置を求める。そして,その近傍の数点(例えば10点程度)のサンプル位置において、(6)式で与えられるS(b)の値を求める。図5に示すように、この値に最もよく一致するような連続関数をモデルカーブフィッティングにより求める。この時のモデルカーブ関数としては,ガウス関数や2次関数等の偶関数を用いることができる。   The center position is obtained for the input signal by using the above-described slice processing technique. Then, the value of S (b) given by the equation (6) is obtained at several sample positions in the vicinity (for example, about 10 points). As shown in FIG. 5, a continuous function that best matches this value is obtained by model curve fitting. An even function such as a Gaussian function or a quadratic function can be used as the model curve function at this time.

このようにモデルカーブフィッティングにより得られた連続関数の最大値を与える位置として,bmaxを決定する.
次に、以上説明したKL展開を使用した信号処理において必要な『教師あり信号』に関して説明する。
Thus, bmax is determined as a position that gives the maximum value of the continuous function obtained by the model curve fitting.
Next, the “supervised signal” necessary in the signal processing using the KL expansion described above will be described.

正解(求めるべき位置(中心位置))の情報を含んだ学習信号(正解が既知の学習信号)を、信号処理や画像認識の分野では、教師あり(supervised)信号と呼ぶ。   A learning signal (learning signal whose correct answer is known) including information on the correct answer (position to be obtained (center position)) is referred to as a supervised signal in the field of signal processing and image recognition.

本実施形態においても、主成分分析やKL展開を多数の信号に対して行って基底ベクトルを求めるためには、教師あり信号が必要である。   In the present embodiment as well, a supervised signal is necessary to obtain a basis vector by performing principal component analysis and KL expansion on a large number of signals.

本実施形態では、教師あり信号を得るため、実信号及び検査データを使用する。   In this embodiment, an actual signal and inspection data are used to obtain a supervised signal.

実信号を入手することは容易である。   It is easy to get real signals.

例えば、半導体露光装置においてウエハのXY方向の位置を計測するアライメント検出系の計測原理には、明視野照明されたアライメントマークの画像データを取得し当該画像データを処理する画像処理方式がある。当該方式を使用している場合には、CCD等の光電変換素子からの画像信号(ビデオ信号)が実信号に当たる。   For example, the measurement principle of an alignment detection system that measures the position in the XY direction of a wafer in a semiconductor exposure apparatus includes an image processing method that acquires image data of alignment marks illuminated in bright field and processes the image data. When this method is used, an image signal (video signal) from a photoelectric conversion element such as a CCD is an actual signal.

このようなアライメント計測に対しては、重ね合わせ検査装置による検査方式が実際に使用されており、その検査結果と実際のアライメント信号(上記画像データ)とを対応づければ教師あり信号が得られる。すなわち、重ね合わせ検査結果を教師データとして利用可能である。   For such alignment measurement, an inspection method using an overlay inspection apparatus is actually used, and a supervised signal can be obtained by associating the inspection result with the actual alignment signal (the image data). . That is, the overlay inspection result can be used as teacher data.

また、半導体露光装置においてウエハのZ方向の位置を計測するフォーカス検出系の計測原理には、上述の斜入射+像ズレ検出方式(図10参照)がある。この場合、上述のアライメント計測の場合と同じく、CCD等の光電変換素子からのビデオ信号が実信号となる。   Further, as the measurement principle of the focus detection system for measuring the position of the wafer in the Z direction in the semiconductor exposure apparatus, there is the above-described oblique incidence + image shift detection method (see FIG. 10). In this case, as in the case of the alignment measurement described above, the video signal from the photoelectric conversion element such as a CCD becomes an actual signal.

このフォーカス計測に対しては、本出願人により提案された特開2005−101511号公報に記載の技術によりフォーカスのずれ量を検査することができる。当該検査結果を実信号と対応づければ教師あり信号が得られる。すなわち、当該検査結果を教師データとして利用可能である。   For this focus measurement, the amount of focus shift can be inspected by the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-101511 proposed by the present applicant. A supervised signal can be obtained by associating the inspection result with an actual signal. That is, the inspection result can be used as teacher data.

次に、図8及び図9を参照して、上述の露光装置1を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図8は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造工程を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ1(回路設計)ではデバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ3(ウエハ製造)ではシリコンなどの材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。   Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus 1 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a flowchart for explaining a manufacturing process of a device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, an LCD, a CCD, or the like). Here, the manufacture of a semiconductor chip will be described as an example. In step 1 (circuit design), the device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced. In step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and is a process for forming a semiconductor chip using a mask and a wafer, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device created in step 5 are performed. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図9は、ステップ4のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ11(酸化)では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)では、ウエハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウエハ上にイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では、露光装置1によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップ17(現像)では、露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施形態によれば、露光装置1は、上述のような信号処理を行う手段を有しているので、高品位な半導体装置を歩留り良く製造することができる。   FIG. 9 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4. In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the surface of the wafer. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition or the like. In step 14 (ion implantation), ions are implanted on the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus 1 to expose a circuit pattern on the mask onto the wafer. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeatedly performing these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. According to the present embodiment, since the exposure apparatus 1 has means for performing signal processing as described above, a high-quality semiconductor device can be manufactured with high yield.

(その他の実施形態)
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はそれに限定されず、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能である。上述の実施形態では、主として、半導体露光装置におけるウエハのZ方向の位置検出、いわゆるフォーカス検出に関して説明した。しかし、本発明は、上述の実施形態の説明中でも言及したように、半導体露光装置におけるウエハのXY方向の位置検出、いわゆるアライメント検出(ウエハの位置合せための計測)にも適用可能である。
(Other embodiments)
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to it, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. In the above-described embodiment, mainly the position detection in the Z direction of the wafer in the semiconductor exposure apparatus, that is, so-called focus detection has been described. However, the present invention can also be applied to position detection in the XY directions of a wafer in a semiconductor exposure apparatus, so-called alignment detection (measurement for wafer alignment), as mentioned in the description of the above embodiment.

また、上述の実施形態では、教師あり信号を『実信号及び検査データ』に基づき生成した。しかし、その代わりに、以下の2種類のいずれかの信号を用いて同様の目的を達成することができる。
1)シミュレーションにより求めた信号
2)実信号及び高精度の信号処理による位置認識結果
以下、それぞれにつき説明する。
In the above-described embodiment, the supervised signal is generated based on “actual signal and inspection data”. However, instead, one of the following two types of signals can be used to achieve the same purpose.
1) Signal obtained by simulation 2) Result of position recognition by real signal and high-accuracy signal processing Each will be described below.

(シミュレーションにより求めた信号を利用した実施形態)
実際に計測する物体情報や計測系の情報を入力として、信号をシミュレーションにより生成すれば、認識すべき正しい位置を含む教師あり信号を入手することができる。
(Embodiment using signals obtained by simulation)
If a signal is generated by simulation using object information and measurement system information that are actually measured, a supervised signal including a correct position to be recognized can be obtained.

半導体プロセスでは、計測物体情報はプロセス材質や作製するパターンの形状情報である。例えば、WやCuのCMP後の形状である。そのためには、実プロセスで得られたパターンの形状を、AFM(原子間力顕微鏡)等を利用した、ナノメートルオーダーの精度が保証された計測装置(プロファイラ)で計測して得た形状データを使用すればよい。   In the semiconductor process, the measured object information is process material and shape information of a pattern to be produced. For example, the shape after CMP of W or Cu. For that purpose, the shape data obtained by measuring the shape of the pattern obtained in the actual process with a measuring device (profiler) that uses an AFM (Atomic Force Microscope) or the like and that guarantees nanometer-order accuracy is used. Use it.

検出系に光学的な手法を使用する場合には、光学系のNA(開口数)や使用する光の波長等の光学条件や、製造、組み立て誤差により発生する光学系の収差の情報も含めてシミュレーションする。そうすることで高精度な教師あり信号を求めることができる。   When using an optical method for the detection system, include optical conditions such as the NA (numerical aperture) of the optical system and the wavelength of light used, and information on aberrations in the optical system caused by manufacturing and assembly errors. Simulate. By doing so, a highly accurate supervised signal can be obtained.

図7は、シミュレーションにより求めた信号を教師あり信号として使用した実施形態の概略を説明するブロック図である。   FIG. 7 is a block diagram illustrating an outline of an embodiment in which a signal obtained by simulation is used as a supervised signal.

(実信号及び高精度の信号処理による位置認識結果を利用した実施形態)
実信号に関しては、前述の『実信号及び検査データ』を利用した上述の実施形態におけるものと同様である。
(Embodiment using position recognition result by real signal and high-accuracy signal processing)
The actual signal is the same as that in the above-described embodiment using the above-described “actual signal and inspection data”.

ここで、高精度の信号処理は、例えば処理速度が遅いため実際の装置での検出系(例えば半導体露光装置のウエハのZ方向の位置を計測するフォーカス検出系)に使用することができないようなものである。このような信号処理は、例えば、前述の特開2005−101511号公報に記載の手法等による検査データによって高精度であることが確認されているもののことである。   Here, high-accuracy signal processing cannot be used for a detection system in an actual apparatus (for example, a focus detection system for measuring the position in the Z direction of a wafer of a semiconductor exposure apparatus) because the processing speed is low, for example. Is. Such signal processing is, for example, one that has been confirmed to be highly accurate by inspection data obtained by the method described in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-101511.

そのような処理時間は長いものの精度が高い処理方式により実信号を処理して得た位置認識結果を実信号と対応づける。そうすることで教師あり信号となる。   Although the processing time is long, the position recognition result obtained by processing the actual signal by the processing method with high accuracy is associated with the actual signal. By doing so, it becomes a supervised signal.

図6は、実信号及び高精度の信号処理による位置認識結果を教師あり信号として使用した実施形態の概略を説明するブロック図である。   FIG. 6 is a block diagram for explaining the outline of an embodiment in which the position recognition result by the real signal and high-precision signal processing is used as the supervised signal.

類似度Sが最大となるbmaxの推定を前述の実施形態ではカーブフィッティングにより行った。しかし、当該推定の方法はそれに限定されるものではない。例えば、別の方法として、『サブサンプル精度サーチ』なる方法を使用することもできる。   In the above-described embodiment, the estimation of bmax that maximizes the similarity S is performed by curve fitting. However, the estimation method is not limited to this. For example, as another method, a method called “subsample accuracy search” can be used.

図12は、サブサンプル精度サーチを使用した実施形態の概略を説明するブロック図である。   FIG. 12 is a block diagram illustrating an outline of an embodiment using a subsample accuracy search.

以下、このサブサンプル精度サーチによる方法を説明する。   Hereinafter, a method based on this sub-sample accuracy search will be described.

入力信号に対して、既存の方法であるスライス処理による手法を用いて、中央位置を求め、その位置をbpとする。そして,この位置から±wだけ離れたbp+wおよびbp−w、ならびにbpにおける類似度S(bp+w)、S(bp−w)およびS(bp)を計算する。   For the input signal, a center position is obtained by using a slice processing method that is an existing method, and the position is set to bp. Then, bp + w and bp−w separated from this position by ± w, and similarity S (bp + w), S (bp−w) and S (bp) at bp are calculated.

これらS(bp+w),S(bp−w),S(bp)の3つの大小関係をチェックする。
・S(bp)が3つの値の単独最大値となる場合
つまり,S(bp)>S(bp+w)かつS(bp)>S(bp−w)のとき、
新しいwの値を元の1/2にする、つまり、w←w/2とする。
・ S(bp+w)が3つの値の最大値となる場合
つまり,S(bp)≦S(bp+w)かつS(bp−w)≦S(bp+w)のとき、
bp+wを新しいbpとする、つまり、bp←bp+wとする。
・S(bp−w)が3つの値の最大値となる場合
つまり,S(bp)≦S(bp−w)かつS(bp+w)≦S(bp−w)のとき、
bp−wを新しいbpとする、つまり、bp←bp−wとする。
The three magnitude relationships of S (bp + w), S (bp−w), and S (bp) are checked.
When S (bp) is a single maximum value of three values, that is, when S (bp)> S (bp + w) and S (bp)> S (bp−w),
The new value of w is set to 1/2 of the original value, that is, w ← w / 2.
When S (bp + w) is the maximum of the three values, that is, when S (bp) ≦ S (bp + w) and S (bp−w) ≦ S (bp + w),
Let bp + w be a new bp, that is, bp ← bp + w.
When S (bp−w) is the maximum of the three values, that is, when S (bp) ≦ S (bp−w) and S (bp + w) ≦ S (bp−w),
Let bp-w be a new bp, that is, bp ← bp-w.

以上の処理を繰り返し行い、wの値があらかじめ設定したサブサンプル探索精度thを下回ったところで処理を終える。そして、この時のbpをbmaxとして決定する。図13は,この処理の流れ(アルゴリズム)を示す図である。   The above process is repeated, and the process ends when the value of w falls below the preset subsample search accuracy th. Then, bp at this time is determined as bmax. FIG. 13 is a diagram showing the flow (algorithm) of this process.

また、以上の実施形態では、ウエハ上に光を投影し、当該ウエハからの反射光を検出する例を示した。しかしながら、計測対象はウエハに限られるものではなく、他の物体でもよい。他の物体としては、原版としてのレチクルであってもよい。   Moreover, in the above embodiment, the example which projects light on a wafer and detects the reflected light from the said wafer was shown. However, the measurement target is not limited to the wafer, and may be another object. The other object may be a reticle as an original.

以上説明した実施形態によれば、ウエハプロセスにより歪んだ信号に基づいて、スループットを低下させずに高精度な位置認識を行うことができる。例えば、半導体露光装置におけるウエハの位置検出精度を向上させることができ、ひいては半導体デバイスの歩留まりを改善することができる。   According to the embodiment described above, based on the signal distorted by the wafer process, highly accurate position recognition can be performed without reducing the throughput. For example, it is possible to improve the wafer position detection accuracy in the semiconductor exposure apparatus, thereby improving the yield of the semiconductor devices.

本実施形態の信号処理方式の概略を説明するブロック図Block diagram for explaining the outline of the signal processing system of this embodiment 処理対象の1次元信号を示す図Diagram showing the one-dimensional signal to be processed 既存の手法による信号処理と本実施形態における信号処理の流れを示す図The figure which shows the signal processing by the existing method, and the flow of the signal processing in this embodiment 類似度を最大にするbの推定量を示す図The figure which shows the estimated amount of b which maximizes similarity 類似度を数点のサンプル位置でカーブフィッティングした結果を示す図Figure showing the result of curve fitting of similarities at several sample positions 他の実施形態における信号処理方式の概略を説明するブロック図The block diagram explaining the outline of the signal processing system in other embodiment 他の実施形態における信号処理方式の概略を説明するブロック図The block diagram explaining the outline of the signal processing system in other embodiment デバイス製造プロセスを説明するフロー図Flow diagram explaining the device manufacturing process ウエハプロセスを説明するフロー図Flow diagram explaining the wafer process 半導体露光装置の全体的な構成を説明する図The figure explaining the whole structure of a semiconductor exposure apparatus 歪んだ信号を示した図Diagram showing distorted signal 他の実施形態における信号処理方式の概略を説明するブロック図The block diagram explaining the outline of the signal processing system in other embodiment サブサンプル精度サーチによる近似位置の探索を示す図Diagram showing search for approximate position by subsample accuracy search

符号の説明Explanation of symbols

50 フォーカスチルト検出系
60 制御部
50 Focus tilt detection system 60 Control unit

Claims (12)

原版を介して基板を露光する露光装置であって、
対象物からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された検出信号に基づき、前記対象物の位置を求める信号処理手段とを有し、
前記検出信号はN個の要素からなり、
前記信号処理手段は、前記N個より少ないM個の予め求めた直交基底ベクトルを用いて前記検出信号を近似するときの類似度を、前記検出信号と前記直交基底ベクトルとの間の異なる複数の相対位置に関して求め、求められた複数の類似度に基づいて、前記対象物の位置を求める
ことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that exposes a substrate through an original plate,
Detection means for detecting reflected light from the object;
Signal processing means for determining the position of the object based on the detection signal detected by the detection means;
The detection signal is composed of N elements,
The signal processing means calculates a similarity when approximating the detection signal using M pre-determined orthogonal basis vectors smaller than the N, a plurality of different degrees between the detection signal and the orthogonal basis vectors. An exposure apparatus characterized in that a position of the object is obtained based on a plurality of similarities obtained with respect to a relative position.
前記検出信号に対応した学習信号の群から前記M個の直交基底ベクトルを求める学習手段を有することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。   2. The exposure apparatus according to claim 1, further comprising learning means for obtaining the M orthogonal basis vectors from a group of learning signals corresponding to the detection signals. 前記学習信号は、前記検出信号およびシミュレーションにより得られた信号のいずれかであることを特徴とする請求項2に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 2, wherein the learning signal is one of the detection signal and a signal obtained by simulation. 前記学習信号の情報の一部として、前記検出信号により認識されるべき位置に関する情報を生成する生成手段を有することを特徴とする請求項2または3に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 2, further comprising a generation unit that generates information about a position to be recognized by the detection signal as a part of the information of the learning signal. 前記学習手段は、Karhunen−Loeve展開により前記M個の直交基底ベクトルを求めることを特徴とする請求項2に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 2, wherein the learning unit obtains the M orthogonal basis vectors by Karhunen-Loeve expansion. 前記信号処理手段は、前記複数の類似度に基づいて、類似度が最大となる前記検出信号と前記直交基底ベクトルとの間の相対位置を推定し、推定された相対位置に基づいて、前記対象物の位置を求めることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の露光装置。   The signal processing means estimates a relative position between the detection signal having the maximum similarity and the orthogonal basis vector based on the plurality of similarities, and based on the estimated relative position, the target 4. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the position of an object is obtained. 前記対象物は前記原版および前記基板のいずれかであることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the object is one of the original plate and the substrate. 前記対象物は前記基板であり、前記信号処理手段は、焦点合せおよび位置合せのいずれかのための前記基板の位置を求めることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the object is the substrate, and the signal processing unit obtains a position of the substrate for either focusing or alignment. . 対象物の位置を求める位置検出装置であって、
対象物からの反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された検出信号に基づき、前記対象物の位置を求める信号処理手段とを有し、
前記検出信号はN個の要素からなり、
前記信号処理手段は、前記N個より少ないM個の予め求めた直交基底ベクトルを用いて前記検出信号を近似するときの類似度を、前記検出信号と前記直交基底ベクトルとの間の異なる複数の相対位置に関して求め、求められた複数の類似度に基づいて、前記対象物の位置を求める
ことを特徴とする位置検出装置。
A position detection device for determining the position of an object,
Detection means for detecting reflected light from the object;
Signal processing means for determining the position of the object based on the detection signal detected by the detection means;
The detection signal is composed of N elements,
The signal processing means calculates a similarity when approximating the detection signal using M pre-determined orthogonal basis vectors smaller than the N, a plurality of different degrees between the detection signal and the orthogonal basis vectors. A position detection device characterized in that a position of the object is obtained based on a plurality of similarities obtained with respect to a relative position.
原版を介して基板を露光する露光方法であって、
対象物からの反射光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された検出信号に基づき、前記対象物の位置を求める信号処理ステップとを有し、
前記検出信号はN個の要素からなり、
前記信号処理ステップにおいて、前記N個より少ないM個の予め求めた直交基底ベクトルを用いて前記検出信号を近似するときの類似度を、前記検出信号と前記直交基底ベクトルとの間の異なる複数の相対位置に関して求め、求められた複数の類似度に基づいて、前記対象物の位置を求める
ことを特徴とする露光方法。
An exposure method for exposing a substrate through an original plate,
A detection step for detecting reflected light from the object;
A signal processing step for determining the position of the object based on the detection signal detected in the detection step;
The detection signal is composed of N elements,
In the signal processing step, the similarity when the detection signal is approximated using M pre-determined orthogonal basis vectors less than N is calculated as a plurality of different degrees of difference between the detection signal and the orthogonal basis vectors. An exposure method characterized in that a position of the object is obtained based on a plurality of similarities obtained with respect to a relative position.
対象物の位置を求める位置検出方法であって、
対象物からの反射光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップにおいて検出された検出信号に基づき、前記対象物の位置を求める信号処理ステップとを有し、
前記検出信号はN個の要素からなり、
前記信号処理ステップにおいて、前記N個より少ないM個の予め求めた直交基底ベクトルを用いて前記検出信号を近似するときの類似度を、前記検出信号と前記直交基底ベクトルとの間の異なる複数の相対位置に関して求め、求められた複数の類似度に基づいて、前記対象物の位置を求める
ことを特徴とする位置検出方法。
A position detection method for determining the position of an object,
A detection step for detecting reflected light from the object;
A signal processing step for determining the position of the object based on the detection signal detected in the detection step;
The detection signal is composed of N elements,
In the signal processing step, the similarity when the detection signal is approximated using M pre-determined orthogonal basis vectors less than N is calculated as a plurality of different degrees of difference between the detection signal and the orthogonal basis vectors. A position detection method characterized by obtaining a position of the object based on a plurality of similarities obtained with respect to a relative position.
請求項1〜8のいずれかに記載の露光装置を用い、原版を介して基板を露光するステップを有することを特徴とするデバイス製造方法。
A device manufacturing method comprising the step of exposing a substrate through an original plate using the exposure apparatus according to claim 1.
JP2005204517A 2005-07-13 2005-07-13 Exposure apparatus and method, position detecting apparatus and method, and device manufacturing method Withdrawn JP2007027263A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005204517A JP2007027263A (en) 2005-07-13 2005-07-13 Exposure apparatus and method, position detecting apparatus and method, and device manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005204517A JP2007027263A (en) 2005-07-13 2005-07-13 Exposure apparatus and method, position detecting apparatus and method, and device manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007027263A true JP2007027263A (en) 2007-02-01

Family

ID=37787674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005204517A Withdrawn JP2007027263A (en) 2005-07-13 2005-07-13 Exposure apparatus and method, position detecting apparatus and method, and device manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007027263A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021176070A (en) * 2020-05-02 2021-11-04 Arithmer Inc Image inspection apparatus, image inspection method, and program

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021176070A (en) * 2020-05-02 2021-11-04 Arithmer Inc Image inspection apparatus, image inspection method, and program
WO2021225097A1 (en) * 2020-05-02 2021-11-11 Arithmer株式会社 Image inspection device, image inspection method, and program

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1006413B1 (en) Alignment method and exposure apparatus using the same
US20060126916A1 (en) Template generating method and apparatus of the same, pattern detecting method, position detecting method and apparatus of the same, exposure apparatus and method of the same, device manufacturing method and template generating program
KR100517159B1 (en) Exposure apparatus and method
US20050185164A1 (en) Exposure apparatus and a device manufacturing method using the same
CN110770653A (en) System and method for measuring alignment
JP2006339438A (en) Exposure method and exposure device
CN104049468A (en) System and method for applying photoetching technology in semiconductor device manufacture
US8097473B2 (en) Alignment method, exposure method, pattern forming method, and exposure apparatus
EP3422102A1 (en) Methods and patterning devices and apparatuses for measuring focus performance of a lithographic apparatus, device manufacturing method
JP4724558B2 (en) Measuring method and apparatus, exposure apparatus
US20080063956A1 (en) Mark position detection apparatus
US6344896B1 (en) Method and apparatus for measuring positional shift/distortion by aberration
JP2005030963A (en) Position detecting method
KR20000071810A (en) Method and apparatus for measuring positional shift/distortion by aberration
JP2005191566A (en) Positioning method, overlay optimization method, device manufacturing method, and lithographic projection apparatus
US11314172B2 (en) Instant tuning method for accelerating resist and etch model calibration
US6914666B2 (en) Method and system for optimizing parameter value in exposure apparatus and exposure apparatus and method
CN113196177A (en) Metrology sensor, illumination system, and method of generating a measurement illumination having a configurable illumination spot diameter
CN113168112A (en) Method of measuring focus parameters associated with structures formed using a lithographic process
US20230205097A1 (en) Substrate, patterning device and metrology apparatuses
JP2007184378A (en) Method and device for obtaining position of substrate for luminous exposure and/or focusing in exposure system
KR20230152742A (en) Alignment methods and associated alignment and lithography apparatus
JP4677183B2 (en) Position detection apparatus and exposure apparatus
JP2007027263A (en) Exposure apparatus and method, position detecting apparatus and method, and device manufacturing method
JP4745688B2 (en) Position detection method and apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20081007