JP2009010139A - Exposure apparatus and device manufacturing method - Google Patents

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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve exposure accuracy by minimizing the residual correction of a shape of reticle surface and a shape of a wafer surface and lens aberration. <P>SOLUTION: The shape of the reticle surface, the shape of the wafer surface and the lens aberration are measured and then calculated to determine a summed surface shape based on the measured value. Accordingly, the residual correction can be minimized by adequately assigning such a summed surface shape to the drive of a reticle stage, a wafer stage, and a projection optical system for correction. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体デバイス等のデバイスの製造に用いられる露光装置、及び該露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus used for manufacturing a device such as a semiconductor device, and a device manufacturing method using the exposure apparatus.

半導体素子の製造に用いられる投影露光装置は、原版上に形成された回路パターンを基板上のフォトレジスト層に転写する。このため、原版と基板とを高精度に位置合わせ(アライメント)することが求められている。また、プロセスの微細化が加速し、装置に許容される露光誤差(露光残渣)は厳しくなっている。ここで、原版はマスクまたはレチクル等であり、基板は半導体ウエハまたはガラスプレート等である。   A projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element transfers a circuit pattern formed on an original to a photoresist layer on a substrate. For this reason, it is required to align the original plate and the substrate with high precision. Further, the miniaturization of the process is accelerated, and the exposure error (exposure residue) allowed in the apparatus becomes severe. Here, the original is a mask or a reticle, and the substrate is a semiconductor wafer or a glass plate.

現在では、レチクル加工技術が向上し、レチクル平坦度は向上している。しかし、レチクルステージ上に載置されたレチクルはレチクル吸着パッドで吸着、保持される為、吸着変形が生じる。吸着変形により、デフォーカスやディストーション等といったレチクルの面形状に起因するオフセットが無視できない状況となっている。   At present, reticle processing technology is improved, and reticle flatness is improved. However, since the reticle placed on the reticle stage is sucked and held by the reticle suction pad, suction deformation occurs. Due to the suction deformation, the offset caused by the reticle surface shape such as defocus and distortion cannot be ignored.

レチクルステージ上に載置されたレチクル面形状を計測する方法を記述する。レチクル裏面を斜入射検出方式のフォーカス検出系により、レチクルステージをステップ駆動または走査駆動しながらレチクル裏面の高さを連続的に計測し、レチクル面形状を計測する方法がある。同方法は特許文献1で開示されている。   A method for measuring the shape of the reticle surface placed on the reticle stage will be described. There is a method of measuring the reticle surface shape by continuously measuring the height of the back surface of the reticle while stepping or scanning driving the reticle stage using a grazing incidence detection type focus detection system. This method is disclosed in Patent Document 1.

レチクルに計測マークを複数設け、計測光学系基準に対する計測マークの位置ズレを計測する方法がある。計測マークを照明し、投影光学系を介してウエハステージに設けたステージ基準マークに投影する。ステージ基準マークとの相対位置ズレを計測することでレチクル面形状を計測する。この方法は特許文献2で開示されている。   There is a method of providing a plurality of measurement marks on a reticle and measuring the positional deviation of the measurement marks with respect to the measurement optical system reference. The measurement mark is illuminated and projected onto a stage reference mark provided on the wafer stage via a projection optical system. The reticle surface shape is measured by measuring the relative positional deviation from the stage reference mark. This method is disclosed in Patent Document 2.

投影光学系の収差を計測する方法を記述する。レチクルと等価な位置に配置したレチクル基準プレートに複数設けた計測マークを照明し、投影光学系を介してウエハステージに設けたステージ基準マークに投影する。レチクル基準プレートの計測マークとステージ基準マークとの相対位置ズレ(光軸方向及び水平方向)を計測することで投影光学系の収差を計測する。同方法は特許文献3で開示されている。   A method for measuring the aberration of the projection optical system is described. A plurality of measurement marks provided on a reticle reference plate arranged at a position equivalent to the reticle is illuminated and projected onto a stage reference mark provided on a wafer stage via a projection optical system. The aberration of the projection optical system is measured by measuring the relative positional deviation (optical axis direction and horizontal direction) between the measurement mark on the reticle reference plate and the stage reference mark. This method is disclosed in Patent Document 3.

光軸方向のウエハ面形状を計測する方法を記述する。ウエハ表面を斜入射検出方式のフォーカス検出系により、ウエハステージをステップ駆動または走査駆動しながらウエハ表面の高さを連続的に計測し、ウエハ面形状を計測する。同方法は特許文献4で開示されている。
平面方向のウエハ面形状を計測する方法を記述する。所謂アライメント計測がある。
前記形状計測により各々補正量を算出し、最終的な補正は各々の補正量を全て加算し補正を実施していた。
特開2004−342900号公報 特開2004−186313号公報 特開2004−303830号公報 特開2000−114162号公報 特開2003−178968号公報
A method for measuring the wafer surface shape in the optical axis direction will be described. The wafer surface is continuously measured by stepping or scanning the wafer stage using a focus detection system of the oblique incidence detection system, and the wafer surface shape is measured. This method is disclosed in Patent Document 4.
A method for measuring the wafer surface shape in the planar direction will be described. There is so-called alignment measurement.
Each correction amount is calculated by the shape measurement, and the final correction is performed by adding all the correction amounts.
JP 2004-342900 A JP 2004-186313 A JP 2004-303830 A JP 2000-114162 A JP 2003-178968 A

現在、装置に要求される高精度化に対して、露光エラーとなる要素別にエラー量の計測及び補正量の算出が可能となっている。しかし、要素別に補正量を算出する時点で補正残渣が残ってしまう。補正残渣を最小とすることが求められている。
本発明は、基板上に形成される原版パターンの像の調整精度を向上させることを例示的目的とする。
At present, it is possible to measure an error amount and calculate a correction amount for each element that causes an exposure error, for high accuracy required for the apparatus. However, correction residue remains at the time of calculating the correction amount for each element. There is a need to minimize the correction residue.
An object of the present invention is to improve the adjustment accuracy of an image of an original pattern formed on a substrate.

上記の課題を解決するため本発明に係る第1の露光装置は、原版のパターンを介して基板を露光する露光装置であって、前記パターンからの光を投影して前記パターンの像を前記基板上に形成する投影光学系と、前記基板上に形成される前記パターンの像を調整する調整部と、を有し、前記パターンの像を決める複数の状態量のそれぞれを計測し、該計測された複数の状態量を加算し、該加算された状態量に基づき、前記調整部による調整量を決定する、ことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, a first exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that exposes a substrate through an original pattern, and projects an image of the pattern by projecting light from the pattern. A projection optical system formed on the substrate, and an adjustment unit that adjusts the image of the pattern formed on the substrate, and measures each of a plurality of state quantities that determine the image of the pattern. A plurality of state quantities are added, and an adjustment amount by the adjustment unit is determined based on the added state quantities.

また、本発明に係る第2の露光装置は、原版のパターンを介して基板を露光する露光装置であって、前記パターンからの光を投影して前記パターンの像を前記基板上に形成する投影光学系と、前記基板上に形成される前記パターンの像を調整する第1の調整部と、前記基板上に形成される前記パターンの像を調整する第2の調整部と、を有し、前記パターンの像を決める複数の状態量のそれぞれを計測し、該計測された複数の状態量のうち少なくとも1つの一部の状態量を加算し、該加算された状態量に基づき、前記第1の調整部による調整量を決定し、該加算された状態量から前記第1の調整部による調整量を減算した量と、該計測された複数の状態量のうち残りの状態量とを加算し、該加算された量に基づき、前記第2の調整部による調整量を決定する、ことを特徴とする。   A second exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that exposes a substrate through an original pattern, and projects light from the pattern to form an image of the pattern on the substrate. An optical system, a first adjustment unit that adjusts an image of the pattern formed on the substrate, and a second adjustment unit that adjusts an image of the pattern formed on the substrate, Each of the plurality of state quantities that determine the image of the pattern is measured, and at least one partial state quantity among the plurality of measured state quantities is added, and based on the added state quantity, the first quantity An adjustment amount by the adjustment unit is determined, and an amount obtained by subtracting the adjustment amount by the first adjustment unit from the added state amount is added to the remaining state amount among the plurality of measured state amounts. , Based on the added amount, the adjustment by the second adjustment unit. To determine the amount, and wherein the.

本発明によれば、例えば、基板上に形成される原版パターンの像の調整精度を向上させることができる。   According to the present invention, for example, the adjustment accuracy of an image of an original pattern formed on a substrate can be improved.

本発明の好ましい実施の形態において、本発明は、原版のパターンを介して基板を露光する露光装置であって、前記パターンからの光を投影して前記パターンの像を前記基板上に形成する投影光学系を有するものに適用される。
本発明の第1の実施形態に係る露光装置は、前記基板上に形成される前記パターンの像を調整する調整部を有する。そして、前記パターンの像を決める複数の状態量のそれぞれを計測し、該計測された複数の状態量を加算し、該加算された状態量に基づき、前記調整部による調整量を決定する。
In a preferred embodiment of the present invention, the present invention is an exposure apparatus that exposes a substrate through an original pattern, and projects light from the pattern to form an image of the pattern on the substrate Applicable to an optical system.
The exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention includes an adjustment unit that adjusts an image of the pattern formed on the substrate. Then, each of a plurality of state quantities that determine the image of the pattern is measured, the plurality of measured state quantities are added, and an adjustment amount by the adjustment unit is determined based on the added state quantities.

ここで、原版は例えばマスクまたはレチクルであり、基板は例えば半導体ウエハまたはガラスプレートである。
また、前記調整部は、前記投影光学系中の光学素子の駆動、前記原版を保持する原版ステージの駆動、および前記基板を保持する基板ステージの駆動の少なくとも1つを行う。
さらに、前記複数の状態量は、前記原版の形状(原版面形状)、前記基板の形状(基板面形状)、および前記投影光学系の像面の形状(投影光学系像面形状)のうち少なくとも2つを含む。以下においては、投影光学系像面形状をレンズ収差または投影光学系面形状とも称する。
具体例としては、レチクル面形状(原版面形状)、ウエハ面形状(基板面形状)、レンズ収差を計測し、計測値を元にレチクル面形状、ウエハ面形状、レンズ収差を算出し、総合像面形状または総合面形状を求め補正することにより補正残渣を最小としている。
Here, the original plate is, for example, a mask or a reticle, and the substrate is, for example, a semiconductor wafer or a glass plate.
The adjustment unit performs at least one of driving an optical element in the projection optical system, driving an original stage holding the original, and driving a substrate stage holding the substrate.
Further, the plurality of state quantities include at least one of a shape of the original plate (original plate surface shape), a shape of the substrate (substrate surface shape), and a shape of the image plane of the projection optical system (projection optical system image surface shape). Includes two. Hereinafter, the projection optical system image surface shape is also referred to as lens aberration or projection optical system surface shape.
As a specific example, reticle surface shape (original plate shape), wafer surface shape (substrate surface shape), and lens aberration are measured, and reticle surface shape, wafer surface shape, and lens aberration are calculated based on the measured values to obtain a comprehensive image. The correction residue is minimized by obtaining and correcting the surface shape or the total surface shape.

本発明の第2の実施形態に係る露光装置は、前記基板上に形成される前記パターンの像を調整する第1の調整部と、前記基板上に形成される前記パターンの像を調整する第2の調整部とを有する。そして、前記パターンの像を決める複数の状態量のそれぞれを計測し、該計測された複数の状態量のうち少なくとも1つの一部の状態量を加算し、該加算された状態量に基づき、前記第1の調整部による調整量を決定する。さらに、該加算された状態量から前記第1の調整部による調整量を減算した量と、該計測された複数の状態量のうち残りの状態量とを加算し、該加算された量に基づき、前記第2の調整部による調整量を決定する。   An exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention includes a first adjustment unit that adjusts an image of the pattern formed on the substrate, and a first adjustment unit that adjusts the image of the pattern formed on the substrate. 2 adjustment units. Then, each of a plurality of state quantities that determine the image of the pattern is measured, and at least one partial state quantity among the plurality of measured state quantities is added, and based on the added state quantity, An adjustment amount by the first adjustment unit is determined. Further, an amount obtained by subtracting the adjustment amount by the first adjustment unit from the added state amount and the remaining state amount among the plurality of measured state amounts are added, and based on the added amount The amount of adjustment by the second adjustment unit is determined.

ここで、前記第1の調整部は、前記投影光学系中の光学素子の駆動、前記原版を保持する原版ステージの駆動、および前記基板を保持する基板ステージの駆動のうち一部を行う。
また、前記第2の調整部は、前記投影光学系中の光学素子の駆動、前記原版を保持する原版ステージの駆動、および前記基板を保持する基板ステージの駆動のうち他の一部を行う。
また、前記複数の状態量は、前記原版の形状、前記基板の形状、および前記投影光学系の像面の形状のうち少なくとも2つを含む。
Here, the first adjustment unit performs a part of driving of an optical element in the projection optical system, driving of an original stage holding the original, and driving of a substrate stage holding the substrate.
The second adjustment unit performs another part of driving of the optical element in the projection optical system, driving of the original stage holding the original, and driving of the substrate stage holding the substrate.
The plurality of state quantities include at least two of the shape of the original plate, the shape of the substrate, and the shape of the image plane of the projection optical system.

具体例としては、前記レチクルの面形状を計測する原版面形状計測手段と、前記ウエハの面形状を計測する基板面形状計測手段と、前記投影光学系の収差を計測する投影光学系像面形状計測手段とを有する。また、前記原版面形状計測手段と基板面形状計測手段と投影光学系像面形状計測手段により計測された計測値を元に、レチクル面形状、ウエハ面形状、レンズ収差を算出する形状算出手段を有する。少なくとも1つの形状に関し、前記補正量算出手段より算出された補正量と前記形状算出手段より算出された形状を元に補正残渣を算出する補正残渣算出手段を有する。前記補正残渣算出手段より算出された補正残渣の全てまたは該補正残渣と他の形状の前記補正量を加算し算出した補正残渣形状を元に第2補正量を算出する補正残渣補正量算出手段を有する。前記補正量算出手段及び前記補正残渣補正量算出手段より算出された補正量を元に補正項目及び補正方法を決定する補正方法選択手段と、前記補正方法選択手段にて選択された補正項目及び補正方法により補正を行う補正手段を有する。   As a specific example, an original plate surface shape measuring unit for measuring the surface shape of the reticle, a substrate surface shape measuring unit for measuring the surface shape of the wafer, and a projection optical system image surface shape for measuring the aberration of the projection optical system Measuring means. Further, a shape calculating means for calculating a reticle surface shape, a wafer surface shape, and a lens aberration based on the measurement values measured by the original surface shape measuring means, the substrate surface shape measuring means, and the projection optical system image surface shape measuring means. Have. A correction residue calculation unit that calculates a correction residue based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit and the shape calculated by the shape calculation unit with respect to at least one shape. Correction residue correction amount calculation means for calculating a second correction amount based on a correction residue shape calculated by adding all of the correction residues calculated by the correction residue calculation means or the correction residue and the correction amount of another shape; Have. Correction method selection means for determining a correction item and a correction method based on the correction amount calculated by the correction amount calculation means and the correction residue correction amount calculation means, and the correction item and correction selected by the correction method selection means It has a correction means which corrects by a method.

ここで、前記補正項目は、例えば、レチクル面形状の一次及び二次成分の補正、ウエハ面形状の一次及び二次成分の補正並びに投影光学系像面形状の一次及び二次成分の補正である。また、前記補正方法は、例えば、走査型露光装置であれば、走査方向をY方向として、原版及び基板の走査中における原版または基板の光軸(Z)方向及び走査軸周り(Xチルト)の駆動並びに投影光学系の光軸方向の駆動である。また、前記面形状は、例えば、前記投影光学系の光軸方向の面形状及び光軸方向に垂直な方向の面形状である。   Here, the correction items include, for example, correction of the primary and secondary components of the reticle surface shape, correction of the primary and secondary components of the wafer surface shape, and correction of the primary and secondary components of the projection optical system image surface shape. . Further, for example, in the case of a scanning exposure apparatus, the correction method is a scanning direction in the Y direction, and the optical axis (Z) direction of the original or substrate during scanning of the original and the substrate and around the scanning axis (X tilt). Drive and drive in the optical axis direction of the projection optical system. The surface shape is, for example, a surface shape in the optical axis direction of the projection optical system and a surface shape in a direction perpendicular to the optical axis direction.

以下、本発明の実施形態をより具体的に説明する。
レチクル面形状計測はオフアクシスのオートフォーカス光学系による計測とTTR観察光学系による計測を実施する。ウエハ面形状計測はオフアクシスのオートフォーカス光学系による計測と、オフアクシスのアライメント観察光学系による計測を実施する。投影光学系収差計測は、TTR観察光学系による計測を実施する。以下、投影光学系収差を投影光学系面形状または投影光学系の面形状と称することもある。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described more specifically.
The reticle surface shape is measured by an off-axis autofocus optical system and a TTR observation optical system. Wafer surface shape measurement is performed using an off-axis autofocus optical system and an off-axis alignment observation optical system. In the projection optical system aberration measurement, measurement by the TTR observation optical system is performed. Hereinafter, the projection optical system aberration may be referred to as a projection optical system surface shape or a projection optical system surface shape.

図1は、本発明を適用できる露光装置の装置構成を示すブロック図である。
図1において、1はランプ、レーザ、EUV光などの露光用の光源である。レチクル上の回路パターンをウエハ上に転写露光する際には、露光装置制御系70の指示が光源制御系30に伝えられ、光源制御系30の指示により露光光源1の動作が制御される。
FIG. 1 is a block diagram showing the arrangement of an exposure apparatus to which the present invention can be applied.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source for exposure such as a lamp, a laser, or EUV light. When the circuit pattern on the reticle is transferred and exposed onto the wafer, an instruction from the exposure apparatus control system 70 is transmitted to the light source control system 30, and the operation of the exposure light source 1 is controlled by the instruction from the light source control system 30.

2はレチクルであり、レチクルステージ4に保持されている。レチクル2には不図示だが計測マークが複数設けられている。
3はレチクル基準プレートであり、図1においてはレチクルステージ4に保持されているが、光学的にレチクルと等価な位置に固定されている。レチクル基準プレート3上には、不図示だがレチクル基準マークが複数設けられている。
Reference numeral 2 denotes a reticle, which is held on the reticle stage 4. Although not shown, the reticle 2 is provided with a plurality of measurement marks.
Reference numeral 3 denotes a reticle reference plate, which is held by the reticle stage 4 in FIG. 1, but is optically fixed at a position equivalent to the reticle. Although not shown, a plurality of reticle reference marks are provided on the reticle reference plate 3.

レチクルステージ4は、走査型露光装置では投影光学系5の光軸方向(Z方向)及び光軸に垂直なXY方向(ここでは水平方向)に移動可能であり、光軸に対して回転させることも可能である。レチクルステージ4の駆動制御は、露光装置制御系70の指示がレチクルステージ制御系40に伝えられ、レチクルステージ制御系40の指示によりレチクルステージ4は駆動制御される。   In the scanning exposure apparatus, the reticle stage 4 is movable in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system 5 and in the XY direction (here, horizontal direction) perpendicular to the optical axis, and is rotated with respect to the optical axis. Is also possible. In the drive control of the reticle stage 4, an instruction from the exposure apparatus control system 70 is transmitted to the reticle stage control system 40, and the reticle stage 4 is driven and controlled by an instruction from the reticle stage control system 40.

投影光学系5は、複数のレンズで構成されており、露光時はレチクル上の回路パターンをウエハ8上に投影光学系5の縮小倍率に対応した倍率で結像させている。投影光学系5は不図示だが収差補正光学系が設けられている。   The projection optical system 5 is composed of a plurality of lenses, and at the time of exposure, a circuit pattern on the reticle is imaged on the wafer 8 at a magnification corresponding to the reduction magnification of the projection optical system 5. Although the projection optical system 5 is not shown, an aberration correction optical system is provided.

6、7はオフアクシスのオートフォーカス計測系を形成している。6は投光光学系であり、投光光学系6より発せられた非露光光である光束は、ステージ基準プレート9上の点(またはウエハ8の上面)に集光し、反射される。反射された光束は、検出光学系7に入射する。不図示だが、検出光学系7内には位置検出用受光素子が配置され、位置検出用受光素子とステージ基準プレート9上の光束の反射点が共役となるように構成されている。ステージ基準プレート9の投影光学系5に対する光軸方向の位置ズレは、検出光学系7内の位置検出用受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測される。   Reference numerals 6 and 7 form an off-axis autofocus measurement system. Reference numeral 6 denotes a light projecting optical system, and a light beam that is non-exposure light emitted from the light projecting optical system 6 is focused on a point on the stage reference plate 9 (or the upper surface of the wafer 8) and reflected. The reflected light beam enters the detection optical system 7. Although not shown, a position detection light-receiving element is disposed in the detection optical system 7 so that the position detection light-receiving element and the reflection point of the light beam on the stage reference plate 9 are conjugate. The positional deviation of the stage reference plate 9 with respect to the projection optical system 5 in the optical axis direction is measured as the positional deviation of the incident light beam on the position detection light receiving element in the detection optical system 7.

検出光学系7により計測されたステージ基準プレート9の所定の基準面からの位置ズレは、ウエハステージ制御系60に伝達される。ウエハステージ制御系60は、フォーカスキャリブレーション計測時は、ステージ基準プレート9を所定の基準位置の近傍で投影光学系5の光軸方向(Z方向)に上下駆動を行う。また、露光時はウエハ8の位置制御も実施している。   The positional deviation of the stage reference plate 9 from the predetermined reference plane measured by the detection optical system 7 is transmitted to the wafer stage control system 60. During focus calibration measurement, the wafer stage control system 60 drives the stage reference plate 9 up and down in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system 5 in the vicinity of a predetermined reference position. In addition, the position control of the wafer 8 is also performed during exposure.

TTR観察光学系20は、ファイバ21、ハーフミラー22、対物レンズ23、ミラー24、撮像素子25を有している。ファイバ21から射出した照明光束はハーフミラー22を通過し、対物レンズ23とミラー24を介してレチクル基準プレート3(またはレチクル2)近傍に集光する。レチクル基準プレート3近傍に集光した照明光束は、投影光学系5を介してステージ基準プレート9上に集光する。ステージ基準プレート9からの反射光は元の光路を戻り、順に投影光学系5、レチクル基準プレート3、ミラー24、対物レンズ23を介し、ハーフミラー22で反射して撮像素子25に入射する。TTR観察光学系20内には不図示ではあるが、観察面との焦点位置を変えるリレーレンズが構成されている。また、不図示ではあるが、TTR観察光学系20はレチクルステージ4のX方向に複数個配置されている。   The TTR observation optical system 20 includes a fiber 21, a half mirror 22, an objective lens 23, a mirror 24, and an image sensor 25. The illumination light beam emitted from the fiber 21 passes through the half mirror 22 and is condensed near the reticle reference plate 3 (or reticle 2) via the objective lens 23 and the mirror 24. The illumination light beam condensed near the reticle reference plate 3 is condensed on the stage reference plate 9 via the projection optical system 5. The reflected light from the stage reference plate 9 returns to the original optical path, and is reflected by the half mirror 22 through the projection optical system 5, reticle reference plate 3, mirror 24, and objective lens 23 in order, and enters the image sensor 25. Although not shown, a relay lens that changes the focal position with respect to the observation surface is configured in the TTR observation optical system 20. Although not shown, a plurality of TTR observation optical systems 20 are arranged in the X direction of the reticle stage 4.

11もTTR観察光学系(以下、センサと称する)である。光源1またはTTR観察光学系20からの照明光束は、レチクル2またはレチクル基準プレート3上に配置されたレチクルマークを照明し、投影光学系5を介してステージ基準プレート9上に投影される。ステージ基準プレート9上には不図示だが投影されたマークと同じ大きさのスリットが構成されており、スリットを透過した光はセンサ11に到達する。センサ11は光量積算センサであり、投影したマークと受光するスリットの相対位置が変化するとセンサで受光する光量が変化する。センサ11での計測はこの現象を利用することで実施される。レチクルマークを照明した状態でステージ10を計測方向に動かすことにより、投影したマークとスリットが一致した時に光量が最大(または最小)となる。ステージ10の位置と光量の関係よりレチクルマークとステージ基準プレートとの相対位置が求まる。   Reference numeral 11 denotes a TTR observation optical system (hereinafter referred to as a sensor). The illumination light beam from the light source 1 or the TTR observation optical system 20 illuminates the reticle mark arranged on the reticle 2 or the reticle reference plate 3 and is projected onto the stage reference plate 9 via the projection optical system 5. Although not shown, a slit having the same size as the projected mark is formed on the stage reference plate 9, and the light transmitted through the slit reaches the sensor 11. The sensor 11 is a light amount integrating sensor. When the relative position of the projected mark and the light receiving slit changes, the light amount received by the sensor changes. Measurement by the sensor 11 is performed by utilizing this phenomenon. By moving the stage 10 in the measurement direction with the reticle mark illuminated, the amount of light becomes maximum (or minimum) when the projected mark and the slit coincide. The relative position between the reticle mark and the stage reference plate is obtained from the relationship between the position of the stage 10 and the amount of light.

81、82はオフアクシスオートフォーカス光学系を形成している。81は投光光学系であり、投光光学系81より発せられた非露光光である光束は、レチクル2の下面2aまたはレチクル基準プレート3上の点に集光し、反射される。反射された光束は、検出光学系82に入射する。不図示ではあるが、検出光学系82内には位置検出用受光素子が配置され、位置検出用受光素子とレチクル2の下面2aに投影された光束の反射点が共役となるように構成されている。レチクル2の下面2aと投影光学系5の光軸方向の位置ズレは、検出光学系82内の位置検出用受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測される。検出光学系82により計測されたレチクル2の所定の基準面または基準位置からの光軸方向のズレは、レチクル面制御系80に伝達される。   Reference numerals 81 and 82 form an off-axis autofocus optical system. Reference numeral 81 denotes a light projecting optical system. A light beam, which is non-exposure light emitted from the light projecting optical system 81, is condensed on a point on the lower surface 2a of the reticle 2 or the reticle reference plate 3 and reflected. The reflected light beam enters the detection optical system 82. Although not shown, a position detection light-receiving element is disposed in the detection optical system 82, and the position detection light-receiving element and the reflection point of the light beam projected onto the lower surface 2a of the reticle 2 are configured to be conjugate. Yes. The positional deviation in the optical axis direction between the lower surface 2 a of the reticle 2 and the projection optical system 5 is measured as the positional deviation of the incident light beam on the position detection light receiving element in the detection optical system 82. The deviation in the optical axis direction from the predetermined reference surface or reference position of the reticle 2 measured by the detection optical system 82 is transmitted to the reticle surface control system 80.

90はオフアクシスアライメント光学系である。オフアクシスアライメント光学系内には不図示ではあるが、光源、撮像素子等を有している。   Reference numeral 90 denotes an off-axis alignment optical system. Although not shown, the off-axis alignment optical system includes a light source, an image sensor, and the like.

レチクルステージ4上に載置されたレチクル面形状計測について説明する。ここで、図2及び図3は、レチクルステージ4上でのレチクル2とレチクル吸着パッド42及びレチクル下面2aの投影光学系5に対する光軸方向位置を計測する計測系の関係を示す図である。   The measurement of the reticle surface shape placed on the reticle stage 4 will be described. Here, FIGS. 2 and 3 are views showing the relationship of the measurement system for measuring the position of the reticle 2, the reticle suction pad 42, and the reticle lower surface 2a on the reticle stage 4 with respect to the projection optical system 5 in the optical axis direction.

図2は、レチクルステージ4上にレチクル2が吸着されている時の図で、レチクル2及びレチクル吸着パッド42の位置関係を示す図である。図2に示すように、吸着パッド42はレチクル2の実素子パターン領域外の四隅に配置されている。また、不図示ではあるが、レチクルステージ4は同図のY方向に走査駆動が可能であるため、四隅のパッド42も走査方向に長く構成されている。   FIG. 2 shows the positional relationship between the reticle 2 and the reticle suction pad 42 when the reticle 2 is sucked onto the reticle stage 4. As shown in FIG. 2, the suction pads 42 are arranged at the four corners outside the actual element pattern area of the reticle 2. Although not shown, since the reticle stage 4 can be scanned and driven in the Y direction in the figure, the pads 42 at the four corners are also configured to be long in the scanning direction.

図3は、レチクルステージ4上にレチクル2が吸着されている状態を示す概略断面図である。レチクル2及びレチクル吸着パッド42とレチクル下面2aの投影光学系5に対する光軸方向の高さを計測する計測系(81a、82a、81b、82b、81c、82c)の位置関係を示している。図3に示すように、計測系は吸着パッド42に計測ビームが干渉しない位置で、かつ、レチクルのX方向を広範囲に計測可能な領域に配置されている。
本実施形態ではレチクル下面2aの高さをX方向に3点計測可能としているが、計測ビームが干渉しなければX方向に何点計測系を配置しても良い。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the reticle 2 is adsorbed on the reticle stage 4. The positional relationship of the measurement system (81a, 82a, 81b, 82b, 81c, 82c) which measures the height of the reticle 2 and the reticle suction pad 42 and the reticle lower surface 2a in the optical axis direction with respect to the projection optical system 5 is shown. As shown in FIG. 3, the measurement system is arranged at a position where the measurement beam does not interfere with the suction pad 42 and in a region where the X direction of the reticle can be measured over a wide range.
In this embodiment, the height of the reticle lower surface 2a can be measured at three points in the X direction. However, any number of measurement systems may be arranged in the X direction as long as the measurement beam does not interfere.

以下、レチクル下面2aの投影光学系5に対するZ方向の高さ計測について説明する。
ここで、図4は、計測点MPを示す概略平面図である。図4において、黒丸点は計測点を示している。レチクル下面2aの投影光学系5に対する光軸方向の高さは、レチクルステージ4を移動し各々の位置で計測する。計測に関しては、レチクルステージ4を走査駆動させ、走査駆動中の各計測点を連続的に計測してもよいし、レチクルステージ4を各計測点位置に駆動させ、静止した状態で計測してもよい。より精度良く各計測点MPの計測を行う場合には静止した状態で計測を行えばよいし、計測時間を短くする場合には走査駆動中の各計測点を連続的に計測すればよい。
Hereinafter, height measurement in the Z direction with respect to the projection optical system 5 on the reticle lower surface 2a will be described.
Here, FIG. 4 is a schematic plan view showing the measurement point MP. In FIG. 4, black circles indicate measurement points. The height of the reticle lower surface 2a with respect to the projection optical system 5 in the optical axis direction is measured at each position by moving the reticle stage 4. Regarding measurement, the reticle stage 4 may be driven to scan, and each measurement point during the scan drive may be continuously measured, or the reticle stage 4 may be driven to each measurement point position and measured in a stationary state. Good. When measuring each measurement point MP with higher accuracy, the measurement may be performed in a stationary state, and when the measurement time is shortened, each measurement point during scanning driving may be continuously measured.

TTR観察光学系20による、レチクルステージ4上に載置されたレチクル面形状計測について説明する。ここで、図5は、レチクルステージ4上でのレチクル2とレチクル吸着パッド42及びレチクルマーク44の関係を示す平面図である。
図5ではレチクルマーク44は実素子パターン領域内には配置されていないが、レチクルマーク44を実素子パターン領域内に配置しても良い。
The measurement of the shape of the reticle surface placed on the reticle stage 4 by the TTR observation optical system 20 will be described. Here, FIG. 5 is a plan view showing the relationship between the reticle 2, the reticle suction pad 42 and the reticle mark 44 on the reticle stage 4.
In FIG. 5, the reticle mark 44 is not arranged in the actual element pattern area, but the reticle mark 44 may be arranged in the actual element pattern area.

以下、レチクルマーク44の投影光学系5に対する光軸方向計測について説明する。ここで、図6は、レチクルマーク44に対するTTR観察光学系20の合焦点位置を計測する際の計測シーケンスフローである。図6に示すフローチャートは、制御系70内の記憶部に格納される。かかるフローチャートを具現化するプログラムまたはソフトウェアも本発明の一側面を構成する。   Hereinafter, measurement of the optical axis direction of the reticle mark 44 with respect to the projection optical system 5 will be described. Here, FIG. 6 is a measurement sequence flow for measuring the in-focus position of the TTR observation optical system 20 with respect to the reticle mark 44. The flowchart shown in FIG. 6 is stored in the storage unit in the control system 70. A program or software that implements such a flowchart also constitutes one aspect of the present invention.

図6のステップS0にて第1のレチクルマーク44へレチクルステージ4を駆動する。この時、TTR観察光学系20の対物レンズ23は、既に第1のレチクルマーク44を観察可能な位置に駆動している。
ステップS1において、TTR観察光学系20のリレーレンズを計測開始位置へ駆動する。
The reticle stage 4 is driven to the first reticle mark 44 in step S0 in FIG. At this time, the objective lens 23 of the TTR observation optical system 20 has already been driven to a position where the first reticle mark 44 can be observed.
In step S1, the relay lens of the TTR observation optical system 20 is driven to the measurement start position.

ステップS2において、TTR観察光学系20によるレチクルマーク44の計測を行う。計測値は、TTR観察光学系20で使用するセンサが光電変換素子である場合はマークからの反射光量が計測値となり、センサがCCDに代表される二次元センサである場合はマークのコントラストが計測値となる。   In step S2, the reticle mark 44 is measured by the TTR observation optical system 20. When the sensor used in the TTR observation optical system 20 is a photoelectric conversion element, the amount of light reflected from the mark is the measurement value, and when the sensor is a two-dimensional sensor represented by a CCD, the contrast of the mark is measured. Value.

ステップS3において、レチクルマーク44に対するTTR観察光学系20の合焦点位置を算出するために必要な計測点数分の計測が完了したか確認する。合焦点位置算出に必要な計測が完了していない場合は、ステップS4にてリレーレンズの焦点位置を変更する。その後、ステップS2にてマーク計測を実施する。ステップS3にてレチクルマーク44に対するTTR観察光学系20の合焦点位置を算出するために必要な計測点数分計測が完了した場合は、ステップS5にて合焦点位置を算出し、記憶する。次いで、ステップS6では、全マークの計測が終了しているかを確認する。   In step S3, it is confirmed whether the measurement for the number of measurement points necessary for calculating the in-focus position of the TTR observation optical system 20 with respect to the reticle mark 44 is completed. If the measurement necessary for calculating the in-focus position is not completed, the focus position of the relay lens is changed in step S4. Thereafter, mark measurement is performed in step S2. When the measurement for the number of measurement points necessary for calculating the in-focus position of the TTR observation optical system 20 with respect to the reticle mark 44 is completed in step S3, the in-focus position is calculated and stored in step S5. Next, in step S6, it is confirmed whether all marks have been measured.

全マークの計測が完了していない場合は、ステップS7にて次のレチクルマーク44にレチクルステージ4を駆動させる。ステップS7はレチクルステージ4の可動範囲が狭いステッパ(一括型露光装置)の場合はTTR観察光学系20の対物レンズ23をマーク観察位置に駆動させればよい。
全マークの計測が終了するまでステップS0からステップS7を繰り返すことによって、TTR観察光学系20に対するレチクルマーク44の合焦点位置(MP)を求められる。
If all the marks have not been measured, the reticle stage 4 is driven to the next reticle mark 44 in step S7. In step S7, in the case of a stepper (collective exposure apparatus) where the movable range of the reticle stage 4 is narrow, the objective lens 23 of the TTR observation optical system 20 may be driven to the mark observation position.
By repeating steps S0 to S7 until all the marks have been measured, the in-focus position (MP) of the reticle mark 44 relative to the TTR observation optical system 20 can be obtained.

以上、TTR観察光学系20での光軸方向計測に関して記述した。各マークの合焦点位置が求まった後に、リレーレンズをレチクルマークの合焦点位置に駆動し、レチクルマークの位置ズレを求めることにより水平方向計測が完了する。   The optical axis direction measurement with the TTR observation optical system 20 has been described above. After the in-focus position of each mark is obtained, the relay lens is driven to the in-focus position of the reticle mark, and the measurement of the reticle mark position is obtained to complete the horizontal measurement.

TTR観察光学系に対するレチクルマークの位置ズレを計測値としても良いし、TTR観察光学系でレチクルマークとステージ基準マークを同時観察し、レチクルマークとステージ基準マークの相対位置ズレを計測値としても良い。
TTR観察光学系の構成は、レチクルマークを露光用光源で照明し、投影像をステージ基準マークに設けたスリットを透過した光量を計測する構成としても良い。
The positional deviation of the reticle mark relative to the TTR observation optical system may be used as the measurement value, or the reticle mark and the stage reference mark may be observed simultaneously with the TTR observation optical system, and the relative positional deviation between the reticle mark and the stage reference mark may be used as the measurement value. .
The configuration of the TTR observation optical system may be a configuration in which the reticle mark is illuminated with an exposure light source and the amount of light transmitted through the slit provided on the stage reference mark is measured for the projected image.

オフアクシスオートフォーカス光学系とTTR観察光学系を使い、レチクル面形状計測を実施する方法について説明する。オフアクシスオートフォーカス光学系による計測は前述の方法によりレチクル面の投影光学系に対する光軸方向面形状を計測する。ここでの計測は、レチクルをレチクルステージに吸着ONした状態での計測と吸着OFFした状態での計測を実施する。吸着ON/OFFでの計測を実施する理由は、吸着ON/OFFによるレチクル面形状の差を計測することが目的である為である。   A method of performing reticle surface shape measurement using an off-axis autofocus optical system and a TTR observation optical system will be described. In the measurement by the off-axis autofocus optical system, the surface shape in the optical axis direction of the reticle surface with respect to the projection optical system is measured by the method described above. In this measurement, measurement is performed in a state where the reticle is attracted to the reticle stage and in a state where the reticle is deactivated. The reason for performing the measurement with suction ON / OFF is that the purpose is to measure the difference in the reticle surface shape due to suction ON / OFF.

TTR観察光学系による計測は前述の方法によりレチクル面の投影光学系に対する光軸方向及び水平方向面形状を計測する。ここでの計測も吸着ON/OFFでの計測を実施する。TTR観察光学系の構成は、専用ファイバによるマーク照射方式、露光用光源によるマーク照射方式のどちらでも良い。   In the measurement by the TTR observation optical system, the optical surface direction and horizontal surface shape of the reticle surface with respect to the projection optical system are measured by the above-described method. The measurement here is also performed by suction ON / OFF. The configuration of the TTR observation optical system may be either a mark irradiation method using a dedicated fiber or a mark irradiation method using an exposure light source.

(x,y)をレチクル内計測座標、(on)を吸着ON時の計測値、(off)を吸着OFF時の計測値とする。また、オフアクシスオートフォーカス光学系で計測した吸着ON/OFF差を
ΔZ1(x,y)=Z1(on)−Z1(off) (式1)
とする。さらに、TTR観察光学系で計測した吸着ON/OFF差を
ΔZ2(x,y)=Z2(on)−Z2(off) (式2)
ΔX2(x,y)=X2(on)−X2(off) (式3)
ΔY2(x,y)=Y2(on)−Y2(off) (式4)
とする。そして、(式2)、(式3)、(式4)の結果から光軸方向と水平方向関係式を求める。
Let (x, y) be the measurement coordinates in the reticle, (on) be the measurement value when suction is ON, and (off) be the measurement value when suction is OFF. Further, the suction ON / OFF difference measured by the off-axis autofocus optical system is expressed as ΔZ1 (x, y) = Z1 (on) −Z1 (off) (Formula 1)
And Further, the adsorption ON / OFF difference measured by the TTR observation optical system is expressed as follows: ΔZ2 (x, y) = Z2 (on) −Z2 (off) (Formula 2)
ΔX2 (x, y) = X2 (on) −X2 (off) (Formula 3)
ΔY2 (x, y) = Y2 (on) −Y2 (off) (Formula 4)
And Then, an optical axis direction and a horizontal relational expression are obtained from the results of (Expression 2), (Expression 3), and (Expression 4).

関係式は全点の計測値より近似面を求めても良いし、計測点毎に係数を求めても良い。また、関係式は、光軸方向近似面と平面方向近似面を別々に求めても良いし、光軸方向位置と平面方向位置との関数としてもよい。   As for the relational expression, an approximate surface may be obtained from the measurement values of all points, or a coefficient may be obtained for each measurement point. The relational expression may be obtained separately for the optical axis direction approximate surface and the plane direction approximate surface, or may be a function of the optical axis direction position and the plane direction position.

次に、(式1)、(式2)の結果からオフアクシスオートフォーカス光学系とTTR観察光学系の敏感度を求める。
敏感度は全点の計測値より近似関数を求めても良いし、計測点毎に係数を求めても良い。また、敏感度は、光軸方向近似面と平面方向近似面を別々に求めても良いし、光軸方向位置と平面方向位置との関数としてもよい。
Next, the sensitivity of the off-axis autofocus optical system and the TTR observation optical system is obtained from the results of (Expression 1) and (Expression 2).
For the sensitivity, an approximate function may be obtained from the measurement values at all points, or a coefficient may be obtained for each measurement point. The sensitivity may be obtained separately for the optical axis direction approximate surface and the plane direction approximate surface, or may be a function of the optical axis direction position and the plane direction position.

前述の様に、光軸方向と平面方向の関係と、計測系の相違による敏感度を求めることにより、オフアクシスオートフォーカス光学系計測結果を元に投影光学系に対する水平方向位置を算出することが可能となる。   As described above, the horizontal position with respect to the projection optical system can be calculated based on the measurement result of the off-axis autofocus optical system by obtaining the relationship between the optical axis direction and the planar direction and the sensitivity due to the difference in the measurement system. It becomes possible.

次に、ウエハステージ10上に載置されたウエハ面形状計測について説明する。
図7は、ウエハ8とウエハ8内の露光領域を示す図で、ウエハ8内の露光領域は複数の領域に分かれている。
図8は、ウエハ8内の露光領域800とオフアクシスオートフォーカス計測系6,7の位置を示している。図8ではオフアクシスオートフォーカス計測系6,7は露光領域800に対して1点計測しかしない図となっているが、計測ビームが干渉しなければX方向及びY方向に何点光学系を配置しても良い。
Next, the measurement of the shape of the wafer surface placed on the wafer stage 10 will be described.
FIG. 7 is a diagram showing the wafer 8 and the exposure area in the wafer 8. The exposure area in the wafer 8 is divided into a plurality of areas.
FIG. 8 shows the positions of the exposure region 800 in the wafer 8 and the off-axis autofocus measurement systems 6 and 7. In FIG. 8, the off-axis autofocus measurement systems 6 and 7 are configured to measure only one point with respect to the exposure region 800. However, if the measurement beam does not interfere, the number of optical systems is arranged in the X and Y directions. You may do it.

ウエハ8表面の光軸方向面形状計測は、オフアクシスオートフォーカス計測系6,7の計測位置にウエハステージ10を駆動し、ウエハ8表面を計測する。計測は、ウエハ8全面の計測を実施しても良いし、図7の様に露光領域800が分っている場合は露光領域800のみ計測を実施しても良い。   In the optical axis direction surface shape measurement of the surface of the wafer 8, the wafer stage 10 is driven to the measurement position of the off-axis autofocus measurement systems 6 and 7 to measure the surface of the wafer 8. The measurement may be performed on the entire surface of the wafer 8, or when the exposure area 800 is known as shown in FIG. 7, only the exposure area 800 may be measured.

計測方法については、ウエハステージ10が静止した状態で計測し、その後次の計測位置に駆動し、ウエハステージ10が静止した状態で計測という動作を繰り返しても良いし、ウエハステージ10を走査駆動し、走査駆動中のウエハ8表面を計測しても良い。   As for the measurement method, measurement may be performed while the wafer stage 10 is stationary and then driven to the next measurement position, and measurement may be repeated while the wafer stage 10 is stationary. Alternatively, the wafer stage 10 may be scanned and driven. Alternatively, the surface of the wafer 8 during scanning driving may be measured.

図9、図10はオフアクシスオートフォーカス計測系6,7によりウエハ8表面の光軸方向面形状計測を実施した時の計測点を示している。
図9はウエハ8全面を計測した場合の計測点を示している。ウエハ8全面の光軸方向面形状計測を実施した場合、ウエハ8全面の計測値を元にウエハ8表面の局所的な面形状を算出することが可能となる為、高精度にウエハ面形状計測が実施できる。
9 and 10 show the measurement points when the off-axis autofocus measurement systems 6 and 7 measure the surface shape of the wafer 8 in the optical axis direction.
FIG. 9 shows measurement points when the entire surface of the wafer 8 is measured. When the surface shape measurement in the direction of the optical axis of the entire surface of the wafer 8 is performed, the local surface shape of the surface of the wafer 8 can be calculated based on the measurement values of the entire surface of the wafer 8, so that the wafer surface shape measurement can be performed with high accuracy. Can be implemented.

図10はウエハ8の内、露光領域のみ計測した場合の計測点を示している。露光領域のみの光軸方向面形状計測を実施した場合、露光領域毎の面形状が計測出来る。また、計測領域がウエハ8全面を計測するより狭い為、短時間で計測が完了する。
より高精度にウエハ8の光軸方向面形状計測を実施する場合には、より多くのオフアクシスオートフォーカス光学系を配置するか、ウエハ上をより多くの計測点で計測を実施すれば良い。
FIG. 10 shows measurement points when only the exposure area of the wafer 8 is measured. When the surface shape measurement in the optical axis direction for only the exposure region is performed, the surface shape for each exposure region can be measured. Further, since the measurement area is narrower than the measurement of the entire surface of the wafer 8, the measurement is completed in a short time.
When measuring the surface shape of the wafer 8 in the optical axis direction with higher accuracy, more off-axis autofocus optical systems may be arranged, or measurement may be performed at more measurement points on the wafer.

次に、ウエハ8の平面方向面形状計測に関して説明する。ウエハ8の平面方向面形状計測は、所謂アライメント計測を実施すれば良い。アライメント計測は、オフアクシスアライメント光学系90に対するウエハ8に描画されたアライメントマークの位置ズレを計測する。   Next, planar surface shape measurement of the wafer 8 will be described. The plane direction surface shape measurement of the wafer 8 may be performed by so-called alignment measurement. In the alignment measurement, a positional deviation of the alignment mark drawn on the wafer 8 with respect to the off-axis alignment optical system 90 is measured.

ウエハ8の平面方向面形状は、ウエハ全体の平面方向面形状と露光領域の平面方向面形状に分離することも可能である。図11はウエハ8とウエハ8内の露光領域にアライメント計測を実施するサンプルショット800sを示す図である。ここで、サンプルショットとは、露光領域800のうち、アライメント計測を実施するアライメントマークが描画された露光領域である。   The planar surface shape of the wafer 8 can be separated into the planar surface shape of the entire wafer and the planar surface shape of the exposure region. FIG. 11 is a diagram showing a sample shot 800 s for performing alignment measurement on the wafer 8 and an exposure area in the wafer 8. Here, the sample shot is an exposure region in which an alignment mark for performing alignment measurement is drawn in the exposure region 800.

図11は、ウエハ8内をウエハ8の中心を基準としX軸及びY軸で区切り、第一から第四象現に分けた場合に、各象現でウエハ8中心から一定距離以上離れた位置に存在する露光領域800をサンプルショット800sとしている。サンプルショット800sの数は本実施形態では4としているが、ウエハ8の平面方向面形状を求めるには最低3以上のサンプルショットがあればよい。更に高精度にウエハ8の平面方向面形状を求めたい場合は、サンプルショットの数を増やせば良い。   FIG. 11 shows that when the inside of the wafer 8 is divided by the X axis and the Y axis with respect to the center of the wafer 8 and divided into the first to fourth quadrants, each quadrant is separated from the center of the wafer 8 by a certain distance or more. An existing exposure area 800 is a sample shot 800s. Although the number of sample shots 800 s is four in the present embodiment, at least three sample shots are sufficient to obtain the planar surface shape of the wafer 8. In order to obtain the planar surface shape of the wafer 8 with higher accuracy, the number of sample shots may be increased.

図12及び図13はサンプルショットを示す図である。図12はサンプルショット中心付近にアライメントマーク(図の黒丸点はアライメントマークを示す)が描画されている。図13はサンプルショットの四隅にアライメントマークが描画されている。   12 and 13 are diagrams showing sample shots. In FIG. 12, an alignment mark (black dots in the figure indicate alignment marks) is drawn near the center of the sample shot. In FIG. 13, alignment marks are drawn at the four corners of the sample shot.

ウエハ8の平面方向面形状は、図12のアライメントマークを図11のサンプルショット数分計測し、計測値を元に投影光学系に対する水平方向面形状を算出することが可能となる。ここで、ウエハ8の平面方向面形状とは、ウエハシフト、ウエハ倍率、ウエハ直交度、ウエハ回転を含んでいる。   The planar surface shape of the wafer 8 can be obtained by measuring the alignment marks in FIG. 12 by the number of sample shots in FIG. 11 and calculating the horizontal surface shape with respect to the projection optical system based on the measured values. Here, the planar shape of the wafer 8 includes wafer shift, wafer magnification, wafer orthogonality, and wafer rotation.

図13のアライメントマークを計測することにより、露光領域の平面方向面形状を算出することが可能となる。ここで、露光領域の平面方向面形状とは、シフト、倍率、直交度、回転、歪みを含んでいる。本実施形態ではアライメントマークの数を4としたが、更に高精度に露光領域の平面方向面形状を求めたい場合は、アライメントマークの数を増やせば良い。   By measuring the alignment mark in FIG. 13, it is possible to calculate the planar surface shape of the exposure region. Here, the planar surface shape of the exposure region includes shift, magnification, orthogonality, rotation, and distortion. In the present embodiment, the number of alignment marks is four. However, if it is desired to obtain the planar surface shape of the exposure region with higher accuracy, the number of alignment marks may be increased.

これまでは、ウエハステージ10が装置内に一つ構成されている所謂シングルステージでの実施形態に関して説明を行った。
図14は、ウエハステージ10が2つ装置内に配置されている場合の図である。2つのウエハステージ10は投影光学系5の下とオフアクシスオートフォーカス計測系6,7(及びオフアクシスアライメント光学系90)の下に各々移動可能な構成となっている。ウエハステージ10が2つ構成されていること及びオフアクシスオートフォーカス計測系6,7が投影光学系5の直下に計測点を持っていないこと以外の構成は図1と同じである為、説明は省略する。
Up to this point, a description has been given of the so-called single stage embodiment in which one wafer stage 10 is configured in the apparatus.
FIG. 14 is a view when two wafer stages 10 are arranged in the apparatus. The two wafer stages 10 are movable under the projection optical system 5 and under the off-axis autofocus measurement systems 6 and 7 (and the off-axis alignment optical system 90). The configuration is the same as in FIG. 1 except that two wafer stages 10 are configured and the off-axis autofocus measurement systems 6 and 7 do not have measurement points directly under the projection optical system 5. Omitted.

投影光学系5の下にオフアクシスオートフォーカス計測系6,7及びオフアクシスアライメント光学系を配置しても良い。この場合、予め2つのオフアクシスオートフォーカス光学系及びオフアクシスアライメント光学系のオフセットを計測しておけばよい。
投影光学系、オフアクシスオートフォーカス光学系、オフアクシスアライメント光学系を各々2つ構成しても良い。この場合、予め2つの投影光学系、オフアクシスオートフォーカス光学系、オフアクシスアライメント光学系のオフセットを計測しておけばよい。
The off-axis autofocus measurement systems 6 and 7 and the off-axis alignment optical system may be disposed under the projection optical system 5. In this case, the offsets of the two off-axis autofocus optical systems and off-axis alignment optical systems may be measured in advance.
Two projection optical systems, two off-axis autofocus optical systems, and two off-axis alignment optical systems may be provided. In this case, the offsets of the two projection optical systems, the off-axis autofocus optical system, and the off-axis alignment optical system may be measured in advance.

図14の装置構成では、投影光学系5の下では露光処理、オフアクシスオートフォーカス計測系6,7及びオフアクシスアライメント光学系90の下ではウエハ8の光軸方向及び平面方向のウエハ面形状計測を並列処理することが可能となる。従って、ウエハ面形状計測は露光処理が完了するまでの間計測を実施することが可能である為、計測点数を増やすことが可能となり、より詳細な計測結果を得ることが出来る。   In the apparatus configuration of FIG. 14, exposure processing is performed under the projection optical system 5, and wafer surface shape measurement in the optical axis direction and planar direction of the wafer 8 is performed under the off-axis autofocus measurement systems 6 and 7 and the off-axis alignment optical system 90. Can be processed in parallel. Therefore, since the wafer surface shape measurement can be performed until the exposure processing is completed, the number of measurement points can be increased, and a more detailed measurement result can be obtained.

図15は、2つのウエハステージ10での露光処理の処理シーケンスを示すフローチャートである。
ステップS10においてウエハステージ10を露光位置へ駆動する。露光位置とは所謂ステッパでは投影光学系5の下であり、所謂スキャナ(走査型露光装置)では投影光学系5の下から等速駆動に必要な加速が必要な距離離れた位置である。
ステップS15において露光処理が行われる。露光処理は、ウエハ8上の一つの露光領域単位で実施される。
FIG. 15 is a flowchart showing a processing sequence of the exposure processing on the two wafer stages 10.
In step S10, the wafer stage 10 is driven to the exposure position. The exposure position is a position below the projection optical system 5 in a so-called stepper, and a position away from the bottom of the projection optical system 5 by a distance required for constant speed driving in a so-called scanner (scanning exposure apparatus).
In step S15, an exposure process is performed. The exposure process is performed in units of one exposure area on the wafer 8.

ステップS20において全ての露光領域に対する露光処理の完了を確認する。露光処理が未完了の場合は次の露光位置の算出を行いステップS10へ戻る。露光処理が完了したら終了となる。図15では不図示ではあるが、露光処理が完了後はウエハ8を回収し、図16の計測処理が完了したウエハを図15の露光処理シーケンスフローに従い露光処理を行う。   In step S20, the completion of the exposure process for all exposure areas is confirmed. If the exposure process is not completed, the next exposure position is calculated and the process returns to step S10. When the exposure process is completed, the process ends. Although not shown in FIG. 15, after the exposure process is completed, the wafer 8 is collected, and the wafer for which the measurement process of FIG. 16 is completed is subjected to the exposure process according to the exposure process sequence flow of FIG.

図15の露光処理と並列処理で、計測処理が実施される。
図16は図15のウエハステージ10とは異なるウエハステージ10による計測処理の処理シーケンスフローである。
The measurement process is performed in parallel with the exposure process of FIG.
FIG. 16 is a processing sequence flow of measurement processing by a wafer stage 10 different from the wafer stage 10 of FIG.

ステップS50においてフォーカス計測を実施する。フォーカス計測とは、前述のオフアクシスオートフォーカス計測系6,7によるウエハ8の光軸方向面形状計測である。計測方法については、オフアクシスオートフォーカス光学系に対してウエハステージを走査駆動させ、走査駆動中のウエハ8の光軸方向計測を実施する。または、ウエハステージをオフアクシスオートフォーカス光学系の下に駆動し、ウエハステージを静止させた状態で計測後、次の計測位置に駆動し計測という動作を繰り返す。結果的に図7に示すウエハ全面または全露光領域の光軸方向位置が計測出来ればよい。   In step S50, focus measurement is performed. The focus measurement is a surface shape measurement of the wafer 8 in the optical axis direction by the above-described off-axis autofocus measurement systems 6 and 7. As for the measurement method, the wafer stage is scanned and driven with respect to the off-axis autofocus optical system, and the optical axis direction measurement of the wafer 8 being scanned is performed. Alternatively, the wafer stage is driven under the off-axis autofocus optical system, the measurement is performed in a state where the wafer stage is stationary, and then the operation is repeated to drive to the next measurement position. As a result, it is only necessary to measure the position in the optical axis direction of the entire wafer surface or the entire exposure region shown in FIG.

ステップS55において、フォーカスマップを作成する。フォーカスマップとは、ウエハ8上の平面位置(X,Y位置)での光軸方向計測値を元に作成する。マップはウエハ全体のマップとしても良いし、露光領域毎のマップとしても良い。光軸方向の補正量を算出しマップとしても良い。   In step S55, a focus map is created. The focus map is created based on the optical axis direction measurement value at the plane position (X, Y position) on the wafer 8. The map may be a map of the entire wafer or a map for each exposure region. A correction amount in the optical axis direction may be calculated and used as a map.

ステップS60において、アライメント計測を行う位置にウエハステージを駆動する。ここで、アライメント計測を行う位置とは、図11に示すサンプルショット及び図12に示すアライメントマークのみでも良いし、図11に示す全ての露光領域及び図13に示すアライメントマークでも良い。ウエハ8上に描画されている全てのアライメントマークを計測しても良い。   In step S60, the wafer stage is driven to a position where alignment measurement is performed. Here, the position where the alignment measurement is performed may be only the sample shot shown in FIG. 11 and the alignment mark shown in FIG. 12, or all the exposure regions shown in FIG. 11 and the alignment mark shown in FIG. All alignment marks drawn on the wafer 8 may be measured.

ステップS65において、アライメントマークの計測を実施する。ここでのアライメントマークの計測は、ステップS55にて作成したフォーカスマップに従い、計測するアライメントマークの光軸方向位置を求める。ウエハステージを求めた光軸方向位置に駆動後、平面方向位置計測を実施する。他の方法としては、アライメントマークを光軸方向に駆動させ、オフアクシスアライメント光学系にて光量またはコントラストを計測し、光軸方向位置に対する光量またはコントラスト計測値の変化を元に合焦点位置を求める。その後、合焦点位置にステージを駆動後、平面方向位置計測を実施しても良い。   In step S65, alignment marks are measured. Here, the alignment mark is measured in accordance with the focus map created in step S55 to obtain the position of the alignment mark to be measured in the optical axis direction. After driving the wafer stage to the obtained position in the optical axis direction, the planar position measurement is performed. As another method, the alignment mark is driven in the optical axis direction, the light amount or contrast is measured by the off-axis alignment optical system, and the focal position is obtained based on the change in the light amount or contrast measurement value with respect to the position in the optical axis direction. . Thereafter, the planar position measurement may be performed after the stage is driven to the in-focus position.

ステップS70において、アライメントマークのズレ量を算出する。ズレ量は、ウエハ上に露光した各アライメントマークが設計上の座標に対してずれて露光された量を求める。
ステップS75において、計測予定の全てのアライメント計測が完了したかを確認する。未計測マークがある場合は、次のアライメントマークの位置を算出し、ステップS60へ戻る。全てのアライメントマーク計測が完了した場合は計測終了となる。
In step S70, the misalignment amount of the alignment mark is calculated. The amount of misalignment is determined as the amount of exposure that each alignment mark exposed on the wafer is shifted from the design coordinates.
In step S75, it is confirmed whether all the alignment measurements scheduled for measurement have been completed. If there is an unmeasured mark, the position of the next alignment mark is calculated, and the process returns to step S60. When all the alignment mark measurements are completed, the measurement ends.

全ての計測が完了後、ステップS80において、アライメントマップを作成する。アライメントマップは、設計座標に対する実座標でのズレ量の相対関係をマップとする。マップはウエハ全体のマップとしても良いし、露光領域毎のマップとしても良い。平面方向の補正量を算出し、マップとしても良い。   After all the measurements are completed, an alignment map is created in step S80. The alignment map uses a relative relationship of the deviation amount in the actual coordinates with respect to the design coordinates. The map may be a map of the entire wafer or a map for each exposure region. A correction amount in the plane direction may be calculated and used as a map.

図15及び図16のシーケンスフローについて説明したが、図14の様にウエハステージが2つ搭載された装置では、露光処理と計測処理が並列処理されている。
図14の装置構成以外でも、予めウエハまたは露光領域の光軸方向及び平面方向面形状が求まっており、露光処理の前までに面形状が露光装置に通知される構成となっていれば装置内にウエハステージを2つ構成する必要はない。
The sequence flow of FIGS. 15 and 16 has been described. In an apparatus in which two wafer stages are mounted as shown in FIG. 14, the exposure process and the measurement process are performed in parallel.
In addition to the apparatus configuration of FIG. 14, if the surface shape of the wafer or the exposure area in the optical axis direction and the plane direction is determined in advance, and the configuration is such that the surface shape is notified to the exposure apparatus before exposure processing, the inside of the apparatus It is not necessary to configure two wafer stages.

図17は図16の計測シーケンスフローにより計測したウエハ上の光軸方向面形状計測位置を示す図である。光軸方向面形状は、ウエハ上の露光領域全面及び露光領域内のみでなく、外周及び露光領域近傍に計測点があることが特徴である。走査露光を実施する場合には露光領域近傍及び外周部分と露光領域内では光軸方向に段差があることが殆どである。従って、予め近傍の形状を知っておくことが重要である為、外周及び近傍に計測点を設けている。   FIG. 17 is a diagram showing the optical axis direction surface shape measurement position on the wafer measured by the measurement sequence flow of FIG. The surface shape in the optical axis direction is characterized in that there are measurement points not only on the entire exposure area on the wafer and in the exposure area but also on the outer periphery and in the vicinity of the exposure area. When scanning exposure is performed, there are almost steps in the optical axis direction in the vicinity of the exposure area and in the outer periphery and the exposure area. Therefore, since it is important to know the shape of the neighborhood in advance, measurement points are provided on the outer periphery and the neighborhood.

図18は図16の計測シーケンスフローにより計測したウエハ上の平面方向面形状計測位置を示す図である。平面方向面形状は、ウエハ上の露光領域内に計測点があることが特徴である。平面方向計測の場合は、既に露光によりアライメントマークが焼き付けられており、同マークを計測する為である。   FIG. 18 is a diagram showing planar surface shape measurement positions on the wafer measured by the measurement sequence flow of FIG. The planar surface shape is characterized in that there are measurement points in the exposure area on the wafer. In the case of measuring in the plane direction, the alignment mark is already printed by exposure, and the mark is measured.

次に、投影光学系5の収差計測について説明する。投影光学系の波面収差を計測する方法としては、特許文献5に開示されている方法が最も高精度に投影光学系5の収差を計測することが出来る。しかし、前記方法では波面収差を求める為に露光処理及び計測処理が必要である為、時間が掛かってしまう。
本実施形態における投影光学系の収差計測は、TTR観察光学系による簡易的な収差計測に関し説明する。
Next, the aberration measurement of the projection optical system 5 will be described. As a method for measuring the wavefront aberration of the projection optical system, the method disclosed in Patent Document 5 can measure the aberration of the projection optical system 5 with the highest accuracy. However, this method takes time because exposure processing and measurement processing are required to obtain the wavefront aberration.
The aberration measurement of the projection optical system in the present embodiment will be described with respect to simple aberration measurement by the TTR observation optical system.

図19及び図20はTTR観察光学系による投影光学系の光軸方向面形状計測のシーケンスフローを示している。
図19はTTR観察光学系20による投影光学系の光軸方向面形状計測のシーケンスフローを示している。
FIG. 19 and FIG. 20 show a sequence flow of the surface shape measurement in the optical axis direction of the projection optical system by the TTR observation optical system.
FIG. 19 shows a sequence flow of the surface shape measurement in the optical axis direction of the projection optical system by the TTR observation optical system 20.

ステップS100においてTTR観察光学系内のリレーレンズを計測開始位置に駆動する。不図示ではあるが、同時に計測準備として対物レンズの駆動も実施している。
ステップS105において、レチクル側マークの計測を実施する。ここでの計測は、リレーレンズの投影光学系に対する光軸方向位置に対するマークコントラストを計測する。
In step S100, the relay lens in the TTR observation optical system is driven to the measurement start position. Although not shown, the objective lens is also driven as preparation for measurement.
In step S105, the reticle side mark is measured. In this measurement, the mark contrast with respect to the position in the optical axis direction of the relay lens with respect to the projection optical system is measured.

ステップS110において、レチクル側マークの計測が完了したかを確認する。計測が完了していない場合は、ステップS115においてリレーレンズの光軸方向位置を変更しステップS105へ戻る。
ステップS105のレチクル側マークの計測は、TTR観察光学系の焦点位置をレチクル側マークに合わせる為に実施する。前回計測した合焦点位置を記憶しておき、記憶している合焦点位置が変化しない場合は計測処理を省略しても良い。
In step S110, it is confirmed whether measurement of the reticle side mark is completed. If the measurement has not been completed, the optical axis direction position of the relay lens is changed in step S115, and the process returns to step S105.
The measurement of the reticle side mark in step S105 is performed to align the focal position of the TTR observation optical system with the reticle side mark. The previously measured in-focus position may be stored, and the measurement process may be omitted if the stored in-focus position does not change.

ステップS120において、リレーレンズをレチクル側マークの合焦点位置に駆動する。
ステップS125において、ウエハ側マークを計測位置に駆動する。
ステップS130において、ウエハ側マークの計測を実施する。ここでの計測は、リレーレンズの投影光学系に対する光軸方向位置に対するマークコントラストを計測する。
In step S120, the relay lens is driven to the in-focus position of the reticle side mark.
In step S125, the wafer side mark is driven to the measurement position.
In step S130, the wafer side mark is measured. In this measurement, the mark contrast with respect to the position in the optical axis direction of the relay lens with respect to the projection optical system is measured.

ステップS135において、ウエハ側マークの計測が完了したかを確認する。計測が完了していない場合は、ステップS140においてウエハステージの光軸方向位置を変更しステップS130へ戻る。
ステップS145において、計測したウエハステージの光軸方向位置と各位置におけるマークコントラストを元に最適焦点位置を算出する。
In step S135, it is confirmed whether measurement of the wafer side mark is completed. If the measurement is not completed, the position of the wafer stage in the optical axis direction is changed in step S140, and the process returns to step S130.
In step S145, the optimum focus position is calculated based on the measured position in the optical axis direction of the wafer stage and the mark contrast at each position.

不図示ではあるが、TTR観察光学系を複数構成している場合は、図19のシーケンスフローにより投影光学系の複数箇所の最適焦点位置計測が完了する。
高精度に投影光学系の最適焦点位置計測を実施する場合には、TTR観察光学系の対物レンズを駆動し、投影光学系内の複数箇所計測を実施すればよい。
Although not shown, when a plurality of TTR observation optical systems are configured, the optimum focal position measurement at a plurality of locations in the projection optical system is completed by the sequence flow of FIG.
When the optimum focus position measurement of the projection optical system is performed with high accuracy, the objective lens of the TTR observation optical system may be driven to measure a plurality of locations in the projection optical system.

図20はTTR観察光学系11による投影光学系の光軸方向面形状計測のシーケンスフローを示している。
ステップS150において、計測準備を実施する。ここで計測準備とは、レチクル側マークに対して照明光の照射領域を限定する為の遮光板の駆動や、光量積算センサが搭載されたウエハステージの計測位置への駆動を指す。
FIG. 20 shows a sequence flow of the surface shape measurement in the optical axis direction of the projection optical system by the TTR observation optical system 11.
In step S150, measurement preparation is performed. Here, the measurement preparation refers to driving of a light shielding plate for limiting an irradiation area of illumination light with respect to the reticle side mark, or driving to a measurement position of a wafer stage on which a light quantity integrating sensor is mounted.

ステップS155において、ウエハステージを光軸方向に駆動しながら計測を実施する。計測は、照明光はレーザの様にパルス発光される為、パルス発光時のステージの光軸方向位置及びその時積算した光量が記憶される。
ステップS160において、計測したウエハステージの光軸方向位置と各位置における光量を元に最適焦点位置を算出する。
In step S155, measurement is performed while driving the wafer stage in the optical axis direction. In the measurement, since the illumination light is pulsed like a laser, the position in the optical axis direction of the stage at the time of pulse emission and the amount of light integrated at that time are stored.
In step S160, the optimum focal position is calculated based on the measured position in the optical axis direction of the wafer stage and the light quantity at each position.

不図示ではあるが、TTR観察光学系を複数構成している場合は、図20のシーケンスフローにより投影光学系の複数箇所の最適焦点位置計測が完了する。
高精度に投影光学系の最適焦点位置計測を実施する場合には、その都度遮光板をレチクルマークに合わせて駆動し、ウエハステージを計測位置に駆動し、複数箇所計測を実施すればよい。
Although not shown, when a plurality of TTR observation optical systems are configured, the optimum focal position measurement at a plurality of positions of the projection optical system is completed by the sequence flow of FIG.
When the optimum focus position measurement of the projection optical system is performed with high accuracy, the light shielding plate is driven in accordance with the reticle mark each time, the wafer stage is driven to the measurement position, and a plurality of positions are measured.

本実施形態では露光用光源によりレチクル側マークを照明する構成を説明したが、TTR観察光学系20によりレチクル側マークを照明しても良い。   In the present embodiment, the configuration in which the reticle side mark is illuminated by the exposure light source has been described, but the reticle side mark may be illuminated by the TTR observation optical system 20.

図21及び図22はTTR観察光学系による投影光学系の平面方向面形状計測のシーケンスフローを示している。
図21はTTR観察光学系20による投影光学系の平面方向面形状計測のシーケンスフローを示している。
FIG. 21 and FIG. 22 show a sequence flow of measuring the planar surface shape of the projection optical system by the TTR observation optical system.
FIG. 21 shows a sequence flow of measuring the planar surface shape of the projection optical system by the TTR observation optical system 20.

ステップS200において、TTR観察光学系のリレーレンズをレチクル側マークに対する合焦点位置に駆動する。
ステップS205において、ウエハ側マークを合焦点位置に駆動する。
In step S200, the relay lens of the TTR observation optical system is driven to the in-focus position with respect to the reticle side mark.
In step S205, the wafer side mark is driven to the in-focus position.

ステップS200及びS205における合焦点位置は、図19にて求めた合焦点位置としても良い。他の方法として、これから計測を実施するマークに対して図19のシーケンスフローによりレチクルマークに対するリレーレンズの合焦点位置を求めた後にウエハ側マークの合焦点位置を計測しても良い。ステップS200とステップS205は並列処理にて駆動が行われる。   The in-focus position in steps S200 and S205 may be the in-focus position obtained in FIG. As another method, the focus position of the wafer-side mark may be measured after obtaining the focus position of the relay lens with respect to the reticle mark by the sequence flow of FIG. 19 for the mark to be measured. Steps S200 and S205 are driven in parallel processing.

ステップS210において、平面方向位置計測を実施する。平面方向位置計測は、TTR観察光学系によりレチクル側マーク及びウエハ側マークを同時観察し、TTR観察光学系に対するレチクル側マークとウエハ側マークの位置ズレ量を計測する。
ステップS215において、平面方向位置の算出を実施する。平面方向位置は投影光学系の計測像高におけるレチクル側マークとウエハ側マークの相対位置ズレ量を算出する。
In step S210, planar position measurement is performed. In the planar position measurement, the reticle side mark and the wafer side mark are simultaneously observed by the TTR observation optical system, and the positional deviation amount between the reticle side mark and the wafer side mark with respect to the TTR observation optical system is measured.
In step S215, the planar position is calculated. For the position in the plane direction, a relative positional deviation amount between the reticle side mark and the wafer side mark at the measurement image height of the projection optical system is calculated.

不図示ではあるが、TTR観察光学系を複数構成している場合は、図21のシーケンスフローにより投影光学系の複数箇所の平面方向位置計測が完了する。
高精度に投影光学系の平面方向位置計測を実施する場合には、TTR観察光学系の対物レンズを駆動し、投影光学系内の複数箇所計測を実施すればよい。
Although not shown, when a plurality of TTR observation optical systems are configured, the planar position measurement at a plurality of positions of the projection optical system is completed by the sequence flow of FIG.
When measuring the position in the planar direction of the projection optical system with high accuracy, the objective lens of the TTR observation optical system may be driven to measure a plurality of locations in the projection optical system.

図22はTTR観察光学系11による投影光学系の平面方向面形状計測のシーケンスフローを示している。
ステップS250において、計測準備を実施する。ここで計測準備とは、レチクル側マークに対して照明光の照射領域を限定する為の遮光板の駆動や、光量積算センサが搭載されたウエハステージの計測位置への駆動を指す。
FIG. 22 shows a sequence flow of measuring the planar surface shape of the projection optical system by the TTR observation optical system 11.
In step S250, measurement preparation is performed. Here, the measurement preparation refers to driving of a light shielding plate for limiting an irradiation area of illumination light with respect to the reticle side mark, or driving to a measurement position of a wafer stage on which a light quantity integrating sensor is mounted.

ステップS255において、ウエハステージを平面方向に駆動しながら計測を実施する。計測は、照明光はレーザの様にパルス発光される為、パルス発光時のステージの平面方向位置及びその時積算した光量が記憶される。
ステップS260において、計測したウエハステージの平面方向位置と各位置における光量を元に設計座標に対する平面方向位置ズレ量を算出する。
In step S255, measurement is performed while driving the wafer stage in the plane direction. In the measurement, since the illumination light is pulsed like a laser, the position in the plane direction of the stage at the time of pulse emission and the amount of light integrated at that time are stored.
In step S260, the amount of positional deviation in the planar direction with respect to the design coordinates is calculated based on the measured planar position of the wafer stage and the amount of light at each position.

不図示ではあるが、TTR観察光学系を複数構成している場合は、図22のシーケンスフローにより投影光学系の複数箇所の平面方向位置計測が完了する。
高精度に投影光学系の平面方向位置計測を実施する場合には、その都度遮光板をレチクルマークに合わせて駆動し、ウエハステージを計測位置に駆動し、複数箇所計測を実施すればよい。
Although not shown, when a plurality of TTR observation optical systems are configured, the planar direction position measurement at a plurality of positions of the projection optical system is completed by the sequence flow of FIG.
When measuring the position in the plane direction of the projection optical system with high accuracy, the light shielding plate is driven in accordance with the reticle mark each time, the wafer stage is driven to the measurement position, and a plurality of positions are measured.

本実施形態では露光用光源によるレチクル側マークを照明する構成を説明したが、TTR観察光学系20によりレチクル側マークを照明しても良い。
前述の様に、レチクルの光軸方向面形状及び平面方向面形状、ウエハの光軸方向面形状及び平面方向面形状、投影光学系の光軸方向面形状及び平面方向面形状を各々求めることが出来る。
In the present embodiment, the configuration in which the reticle side mark is illuminated by the exposure light source has been described, but the TTR observation optical system 20 may illuminate the reticle side mark.
As described above, the optical axis direction surface shape and the planar direction surface shape of the reticle, the optical axis direction surface shape and the planar direction surface shape of the wafer, and the optical axis direction surface shape and the planar direction surface shape of the projection optical system can be respectively obtained. I can do it.

[第1の実施例]
本発明の第1の実施例として、前記実施形態により得られたレチクルの光軸方向面形状、ウエハの光軸方向面形状、投影光学系の光軸方向面形状を元に、面形状に対する補正項目及び補正方法の決定方法について説明する。
[First embodiment]
As a first example of the present invention, correction to the surface shape is performed based on the optical axis direction surface shape of the reticle obtained in the above embodiment, the optical axis direction surface shape of the wafer, and the optical axis direction surface shape of the projection optical system. A method for determining items and correction methods will be described.

図23は、レチクルの光軸方向面形状を示している。レチクルはZ方向(光軸方向)に撓んでいることが分る。
図24は、図23のレチクルの光軸方向面形状に対して、装置が補正可能な項目(本実施例では光軸方向位置:Z、X方向傾き:チルトX、像面湾曲成分)での補正量を示している。
FIG. 23 shows the shape of the reticle in the optical axis direction. It can be seen that the reticle is bent in the Z direction (optical axis direction).
FIG. 24 shows items that can be corrected by the apparatus with respect to the shape of the reticle in the optical axis direction in FIG. 23 (in this embodiment, the position in the optical axis direction: Z, the tilt in the X direction: tilt X, and the curvature of field component). The correction amount is shown.

図25は、図23のレチクルの光軸方向面形状から図24の補正量を減算した補正残(補正残渣)を示している。
上記の様に、レチクルの光軸方向面形状を高精度に計測し、補正を実施した場合でも残渣をゼロには出来ない。
FIG. 25 shows a correction residue (correction residue) obtained by subtracting the correction amount of FIG. 24 from the optical axis direction surface shape of the reticle of FIG.
As described above, even if the surface shape of the reticle in the optical axis direction is measured with high accuracy and correction is performed, the residue cannot be made zero.

図26は、投影光学系の光軸方向面形状を示している。投影光学系はZ方向(光軸方向)に撓んでいることが分る。
図27は、図26の投影光学系の光軸方向面形状に対して、装置が補正可能な項目(本実施例では光軸方向位置:Z、X方向傾き:チルトX、像面湾曲成分)での補正量を示している。
FIG. 26 shows the surface shape in the optical axis direction of the projection optical system. It can be seen that the projection optical system is bent in the Z direction (optical axis direction).
FIG. 27 shows items that can be corrected by the apparatus with respect to the shape in the optical axis direction of the projection optical system in FIG. 26 (in this embodiment, the position in the optical axis direction: Z, the tilt in the X direction: tilt X, and the curvature of field component). The amount of correction is shown.

図28は、図26の投影光学系の光軸方向面形状から図27の補正量を減算した補正残を示している。
上記の様に、投影光学系の光軸方向面形状を高精度に計測し、補正を実施した場合でも残渣をゼロには出来ない。
FIG. 28 shows the remaining correction obtained by subtracting the correction amount of FIG. 27 from the surface shape in the optical axis direction of the projection optical system of FIG.
As described above, even when the surface shape in the optical axis direction of the projection optical system is measured with high accuracy and correction is performed, the residue cannot be made zero.

図29は、ウエハ内の露光領域の光軸方向面形状を示している。露光領域は複雑な形状をしていることが分る。
図30は、図29の露光領域の光軸方向面形状に対して、装置が補正可能な項目(本実施例では光軸方向位置:Z、X方向傾き:チルトX、像面湾曲成分)での補正量を示している。
FIG. 29 shows the surface shape in the optical axis direction of the exposure region in the wafer. It can be seen that the exposure area has a complicated shape.
FIG. 30 shows items that can be corrected by the apparatus with respect to the surface shape in the optical axis direction of the exposure region in FIG. 29 (optical axis direction position: Z, tilt in X direction: tilt X, field curvature component in this embodiment). The amount of correction is shown.

図31は、図29の露光領域の光軸方向面形状から図30の補正量を減算した補正残を示している。
上記の様に、露光領域の光軸方向面形状を高精度に計測し、補正を実施した場合でも残渣をゼロには出来ない。
FIG. 31 shows a residual correction obtained by subtracting the correction amount of FIG. 30 from the surface shape in the optical axis direction of the exposure region of FIG.
As described above, even when the surface shape in the optical axis direction of the exposure area is measured with high accuracy and correction is performed, the residue cannot be made zero.

図32は、上記図25、図28及び図31の補正残を加算した光軸方向面形状の残渣を示している。レチクル、投影光学系、露光領域の光軸方向面形状が高精度に計測出来、個々に補正量を算出し補正を実施したとしても残渣をゼロには出来ない。補正残渣は露光領域内で±10nm程度である。   FIG. 32 shows the residue in the shape of the optical axis direction surface obtained by adding the correction residues in FIGS. 25, 28 and 31 described above. The surface shape of the reticle, projection optical system, and exposure area in the direction of the optical axis can be measured with high accuracy, and even if the correction amount is calculated and corrected individually, the residue cannot be reduced to zero. The correction residue is about ± 10 nm in the exposure region.

一方、図33は、図23、図26及び図29の光軸方向面形状を加算した総合像面形状を示している。総合像面形状とは、レチクル、ウエハ(露光領域)、投影光学系各々の光軸方向計測値を同じ平面方向位置(X,Y座標)で加算して出来上がる面形状を指す。総合像面形状は、露光を実施した時の結像面形状を表している。従って、総合像面形状を補正することにより、補正残渣を小さくすることが可能となる。   On the other hand, FIG. 33 shows a total image surface shape obtained by adding the surface shapes in the optical axis direction of FIG. 23, FIG. 26 and FIG. The total image surface shape refers to a surface shape that is obtained by adding the optical axis direction measurement values of the reticle, wafer (exposure area), and projection optical system at the same plane direction position (X, Y coordinates). The total image plane shape represents the image plane shape when exposure is performed. Therefore, the correction residue can be reduced by correcting the total image plane shape.

図34は、図33の総合像面形状に対して、装置が補正可能な項目(本実施例では光軸方向位置:Z、X方向傾き:チルトX、像面湾曲成分)での補正量を示している。
図35は、図33の総合像面形状から図34の補正量を減算した補正残を示している。図35と図32を比較しても分るように補正残は少なくなっている。図32では露光領域内で±10nm程度あった補正残渣が図35では露光領域内で±3nm程度まで減少する。
FIG. 34 shows the correction amount in the items that can be corrected by the apparatus (in this embodiment, the position in the optical axis direction: Z, the tilt in the X direction: tilt X, and the curvature of field component) with respect to the total image plane shape in FIG. Show.
FIG. 35 shows a residual correction obtained by subtracting the correction amount shown in FIG. 34 from the total image plane shape shown in FIG. As shown in FIG. 35 and FIG. 32, the remaining correction is small. In FIG. 32, the correction residue that is about ± 10 nm in the exposure area is reduced to about ± 3 nm in the exposure area in FIG.

上記の様に、露光前にレチクル、投影光学系、露光領域の光軸方向面形状が高精度に計測されている場合には、各成分より総合像面形状を求め、補正を実施した方が補正残渣を少なくすることが出来る。   As described above, when the reticle, projection optical system, and exposure area surface shape in the optical axis direction are measured with high accuracy before exposure, it is better to obtain the total image surface shape from each component and perform correction. Correction residue can be reduced.

補正項目及び補正方法について説明する。上記により求めた総合像面形状から一次成分(Z及びチルトX、チルトY)を求める。走査型露光装置の場合は、一次成分をウエハ上露光領域内の走査方向(Y方向)座標毎にZ及びチルトXを算出し補正量とすれば良い。補正方法はウエハステージまたはレチクルステージを補正量に従い走査駆動中にZ方向及びチルトX方向に補正駆動すれば良い。ウエハステージまたはレチクルステージの走査駆動中の制御位置と総合像面形状の計測位置が異なる場合は、予め総合像面形状を元に近似関数を求め、近似関数に走査駆動中の制御位置を与えて補正量を算出すれば良い。一括型露光装置の場合は、一次成分をウエハ上露光領域毎に一次平面(Z及びチルトX、チルトY)を算出し補正量とすれば良い。補正方法はウエハステージまたはレチクルステージを補正量に従いZ方向及びチルトX、チルトY方向に補正駆動すれば良い。   A correction item and a correction method will be described. The primary components (Z and tilt X, tilt Y) are obtained from the total image surface shape obtained as described above. In the case of a scanning exposure apparatus, Z and tilt X may be calculated as the correction amount by calculating the primary component for each scanning direction (Y direction) coordinate in the exposure area on the wafer. As a correction method, the wafer stage or the reticle stage may be corrected and driven in the Z direction and the tilt X direction during scanning driving according to the correction amount. If the control position during scanning drive of the wafer stage or reticle stage and the measurement position of the total image plane shape are different, an approximate function is obtained in advance based on the total image plane shape, and the control position during scan driving is given to the approximate function. The correction amount may be calculated. In the case of a batch exposure apparatus, the primary component may be calculated as a correction amount by calculating a primary plane (Z and tilt X, tilt Y) for each exposure area on the wafer. As a correction method, the wafer stage or the reticle stage may be corrected and driven in the Z direction and the tilt X and tilt Y directions according to the correction amount.

次に、総合像面形状から上記により求めた一次成分を減算する。減算後の総合像面形状から二次成分を求める。走査型露光装置の場合は、ウエハ上露光領域内の走査方向毎に二次成分を算出し、補正量とすれば良い。補正方法は投影光学系で二次成分を走査駆動と同期させ補正駆動すれば良い。投影光学系の補正駆動が走査駆動と同期できない場合には、露光領域毎に算出した二次成分の平均値を算出し、露光領域毎の露光前に投影光学系で二次成分を補正駆動すれば良い。一括型露光装置の場合は、ウエハ上露光領域内の計測値でY座標が同じ計測位置での計測値より二次成分を算出し、算出した二次成分の平均値を補正値とすれば良い。補正方法は、露光領域毎の露光前に投影光学系で二次成分を補正駆動すれば良い。   Next, the primary component obtained as described above is subtracted from the total image plane shape. A secondary component is obtained from the total image plane shape after subtraction. In the case of a scanning type exposure apparatus, a secondary component may be calculated for each scanning direction in the on-wafer exposure area and used as a correction amount. The correction method may be correction driving by synchronizing the secondary component with scanning driving in the projection optical system. If the correction drive of the projection optical system cannot be synchronized with the scan drive, the average value of the secondary component calculated for each exposure area is calculated, and the secondary component is corrected and driven by the projection optical system before exposure for each exposure area. It ’s fine. In the case of the batch exposure apparatus, the secondary component is calculated from the measurement value at the measurement position where the Y coordinate is the same as the measurement value in the exposure area on the wafer, and the average value of the calculated secondary component may be used as the correction value. . As a correction method, the secondary component may be corrected and driven by the projection optical system before exposure for each exposure region.

[第1の実施例の変形例]
別の方法としては、レチクル、ウエハ(露光領域)、投影光学系の光軸方向面形状を元に、各々一次成分及び二次成分を算出する。各々の補正残渣を加算し、補正残渣の総合像面形状を算出する。算出した総合像面形状を元に、一次成分及び二次成分を算出しても良い。補正方法に関しては前述している為省略する。
[Modification of the first embodiment]
As another method, the primary component and the secondary component are calculated based on the reticle, wafer (exposure region), and the shape of the projection optical system in the optical axis direction. Each correction residue is added, and the total image plane shape of the correction residue is calculated. The primary component and the secondary component may be calculated based on the calculated total image plane shape. Since the correction method has been described above, it will be omitted.

第一の実施例ではレチクル、ウエハ、投影光学系の光軸方向面形状を全て加算したが、レチクルステージ及びウエハステージが各々独立に光軸方向に補正駆動が可能である場合は、以下方法により面形状を算出しても良い。   In the first embodiment, the surface shapes in the optical axis direction of the reticle, wafer, and projection optical system are all added. However, if the reticle stage and wafer stage can be independently corrected and driven in the optical axis direction, the following method is used. The surface shape may be calculated.

レチクルの光軸方向面形状より一次成分及び二次成分を算出する。算出した補正量を元にレチクルステージによる補正駆動を実施する。レチクルの補正残渣を投影光学系及び露光領域の光軸方向面形状に加算し、総合像面形状を算出する。算出した総合像面形状を元に、一次成分及び二次成分を算出しても良い。補正方法に関しては前述している為省略する。   The primary component and the secondary component are calculated from the surface shape in the optical axis direction of the reticle. Based on the calculated correction amount, correction driving by the reticle stage is performed. The correction residue of the reticle is added to the surface shape in the optical axis direction of the projection optical system and the exposure area to calculate the total image surface shape. The primary component and the secondary component may be calculated based on the calculated total image plane shape. Since the correction method has been described above, it will be omitted.

本実施例では、一次成分及び二次成分を補正しているが、補正量が小さい場合は補正駆動をしないという補正方法もある。これは、補正量を算出し、補正手段を決定後、補正手段の補正分解能と補正量を比較し、補正量が補正分解能以下の場合は補正誤差が大きくなる為である。   In this embodiment, the primary component and the secondary component are corrected. However, there is a correction method in which correction driving is not performed when the correction amount is small. This is because after the correction amount is calculated and the correction means is determined, the correction resolution of the correction means is compared with the correction amount. If the correction amount is equal to or less than the correction resolution, the correction error increases.

[第1の実施例の効果]
前記補正量算出と補正手段決定及び補正を実施することにより補正残渣を最小とすることが可能となる。
[Effect of the first embodiment]
By executing the correction amount calculation, the correction means determination, and the correction, the correction residue can be minimized.

[第2の実施例]
本発明の第2の実施例として、前記実施形態により得られたレチクルの平面方向面形状、ウエハの平面方向面形状、投影光学系の平面方向面形状を元に、面形状に対する補正項目及び補正方法の決定方法について説明する。
[Second Embodiment]
As a second example of the present invention, correction items and corrections for the surface shape based on the planar surface shape of the reticle, the planar surface shape of the wafer, and the planar surface shape of the projection optical system obtained by the above embodiment. A method for determining the method will be described.

図36は、レチクルの平面方向面形状を示している。細線は理想平面形状を示している。黒丸点は計測値を示し、黒丸点を繋いだ太線が計測値より求めたレチクルの平面方向面形状を示している。   FIG. 36 shows the planar surface shape of the reticle. A thin line indicates an ideal planar shape. A black dot indicates a measured value, and a thick line connecting the black dots indicates a planar surface shape of the reticle obtained from the measured value.

図37は、図36のレチクルの平面方向面形状を補正した後の補正残を示している。図36と比較し、理想平面形状に近くなっているが、残渣があることが分る。
上記の様に、レチクルの平面方向面形状を高精度に計測し、補正を実施した場合でも残渣をゼロには出来ない。
FIG. 37 shows the remaining correction after the planar surface shape of the reticle of FIG. 36 is corrected. Compared to FIG. 36, it is close to the ideal planar shape, but it can be seen that there is a residue.
As described above, even when the planar surface shape of the reticle is measured with high accuracy and corrected, the residue cannot be made zero.

図38は、投影光学系の平面方向面形状を示している。細線は理想平面形状を示している。黒丸点は計測値を示し、黒丸点を繋いだ太線が計測値より求めた投影光学系の平面方向面形状を示している。   FIG. 38 shows the planar surface shape of the projection optical system. A thin line indicates an ideal planar shape. A black dot indicates a measured value, and a bold line connecting the black dots indicates a planar surface shape of the projection optical system obtained from the measured value.

図39は、図30の投影光学系の平面方向面形状を補正した後の補正残を示している。図30と比較し、理想平面形状に近くなっているが、残渣があることが分る。
上記の様に、投影光学系の平面方向面形状を高精度に計測し、補正を実施した場合でも残渣をゼロには出来ない。
FIG. 39 shows the remaining correction after correcting the planar surface shape of the projection optical system of FIG. Compared to FIG. 30, it is close to the ideal planar shape, but it can be seen that there is a residue.
As described above, even if the planar surface shape of the projection optical system is measured with high accuracy and corrected, the residue cannot be made zero.

図40は、ウエハ内の露光領域の平面方向面形状を示している。細線は理想平面形状を示している。黒丸点は計測値を示し、黒丸点を繋いだ太線が計測値より求めたウエハの平面方向面形状を示している。   FIG. 40 shows the planar shape of the exposure area in the wafer. A thin line indicates an ideal planar shape. A black dot indicates a measured value, and a thick line connecting the black dots indicates a planar surface shape of the wafer obtained from the measured value.

図41は、図40の露光領域の平面方向面形状を補正した後の補正残を示している。図40と比較し、理想平面形状に近くなっているが、残渣があることが分る。
上記の様に、露光領域の平面方向面形状を高精度に計測し、補正を実施した場合でも残渣をゼロには出来ない。
FIG. 41 shows the remaining correction after the planar surface shape of the exposure region in FIG. 40 is corrected. Compared to FIG. 40, it is close to the ideal planar shape, but it can be seen that there is a residue.
As described above, even when the planar surface shape of the exposure area is measured with high accuracy and correction is performed, the residue cannot be made zero.

図42は、上記図37、図39及び図41の補正残を加算した平面方向面形状の残渣を示している。図42を見てもわかるように、レチクル、投影光学系、露光領域の光軸方向が高精度に計測出来、個々に補正量を算出し補正を実施したとしても残渣が生じる。補正残渣は露光領域内で±4nm程度である。   FIG. 42 shows a planar surface shape residue obtained by adding the correction residues in FIGS. 37, 39, and 41 described above. As can be seen from FIG. 42, the optical axis direction of the reticle, the projection optical system, and the exposure area can be measured with high accuracy, and a residue is generated even if the correction amount is calculated and corrected individually. The correction residue is about ± 4 nm in the exposure region.

一方、図43は、図36、図38及び図40の平面方向面形状を加算した総合平面形状を示している。総合平面形状とは、レチクル、ウエハ(露光領域)、投影光学系各々の平面方向計測値を同じ平面方向位置(X,Y座標)で加算して出来上がる面形状を指す。総合平面形状は、露光を実施した時の結像面形状を表している。従って、総合平面形状を補正することにより、補正残渣を小さくすることが可能となる。   On the other hand, FIG. 43 shows an overall planar shape obtained by adding the planar direction surface shapes of FIGS. 36, 38 and 40. The total planar shape refers to a surface shape obtained by adding the planar direction measurement values of the reticle, wafer (exposure area), and projection optical system at the same planar direction position (X, Y coordinates). The total plane shape represents the image plane shape when exposure is performed. Therefore, the correction residue can be reduced by correcting the total planar shape.

図44は、図43の総合平面形状を補正した後の補正残を示している。補正残渣は露光領域内で±1.9nmと補正残渣が減少する。   FIG. 44 shows the remaining correction after the total planar shape of FIG. 43 is corrected. The correction residue is reduced to ± 1.9 nm in the exposure area.

補正項目及び補正方法について説明する。上記により求めた総合平面形状から一次成分(X及びY倍率)と三次成分(X及びYディストーション)とオフセット(X及びYシフト)を求める。走査型露光装置の場合は、ウエハ上露光領域内の走査方向(Y方向)毎に補正量を求めれば良い。オフセットの補正方法はウエハステージまたはレチクルステージを補正量に従い走査駆動中にX方向及びY方向に補正駆動すれば良い。ウエハステージまたはレチクルステージの走査駆動中の制御位置と総合平面形状の計測位置が異なる場合は、予め総合平面形状を元に近似関数を求める。その後、求めた近似関数に走査駆動中の制御位置を与えて補正量を算出すれば良い。一次及び三次成分の補正方法は、投影光学系で一次及び三次成分を走査駆動と同期させ補正駆動すれば良い。投影光学系の補正駆動が走査駆動と同期できない場合には、露光領域毎に算出した一次及び三次成分の平均値を算出し、露光領域毎の露光前に投影光学系で補正駆動すれば良い。   A correction item and a correction method will be described. A primary component (X and Y magnification), a tertiary component (X and Y distortion), and an offset (X and Y shift) are obtained from the overall planar shape obtained as described above. In the case of a scanning exposure apparatus, a correction amount may be obtained for each scanning direction (Y direction) in the on-wafer exposure region. As an offset correction method, the wafer stage or the reticle stage may be corrected and driven in the X direction and the Y direction during the scanning drive according to the correction amount. When the control position during scanning driving of the wafer stage or the reticle stage is different from the measurement position of the total plane shape, an approximate function is obtained in advance based on the total plane shape. Thereafter, the correction amount may be calculated by giving a control position during scanning driving to the obtained approximate function. As a correction method of the primary and tertiary components, the primary and tertiary components may be corrected and driven in synchronization with the scanning drive in the projection optical system. If the correction drive of the projection optical system cannot be synchronized with the scan drive, the average value of the primary and tertiary components calculated for each exposure area may be calculated, and correction drive may be performed by the projection optical system before exposure for each exposure area.

一括型露光装置の場合は、ウエハ上露光領域単位で一次、三次、オフセットを算出し補正量とすれば良い。オフセットの補正方法はウエハステージまたはレチクルステージを補正量に従いX方向及びY方向に補正駆動すれば良い。一次及び三次成分の補正方法は、露光領域毎に算出した一次及び三次成分の補正量を、露光領域毎の露光前に投影光学系で補正駆動すれば良い。   In the case of a collective exposure apparatus, the correction amount may be calculated by calculating the primary, tertiary, and offset for each exposure area on the wafer. As an offset correction method, the wafer stage or the reticle stage may be corrected and driven in the X direction and the Y direction according to the correction amount. In the primary and tertiary component correction methods, the primary and tertiary component correction amounts calculated for each exposure region may be corrected and driven by the projection optical system before exposure for each exposure region.

[第2の実施例の変形例]
別の方法としては、レチクル、ウエハ(露光領域)、投影光学系の平面方向面形状を元に、各々オフセット、一次成分及び三次成分を算出する。各々の補正残渣を加算し、補正残渣の総合平面形状を算出する。算出した総合平面形状を元に、オフセット、一次成分及び三次成分を算出しても良い。補正方法に関しては前述している為省略する。
[Modification of Second Embodiment]
As another method, the offset, the primary component, and the tertiary component are calculated based on the plane direction surface shape of the reticle, wafer (exposure region), and projection optical system, respectively. Each correction residue is added and the total planar shape of the correction residue is calculated. The offset, the primary component, and the tertiary component may be calculated based on the calculated overall planar shape. Since the correction method has been described above, it will be omitted.

第二の実施例ではレチクル、ウエハ、投影光学系の平面方向面形状を全て加算したが、レチクルステージ及びウエハステージが各々独立に平面方向に補正駆動が可能である場合は、以下方法により面形状を算出しても良い。   In the second embodiment, the planar surface shapes of the reticle, wafer, and projection optical system are all added. However, if the reticle stage and the wafer stage can be independently corrected and driven in the planar direction, the surface shape is obtained by the following method. May be calculated.

レチクルの平面方向面形状よりオフセット及び一次成分を算出する。算出した補正量を元にレチクルステージによる補正駆動を実施する。ここで、レチクルステージで補正する一次成分とは走査方向(Y方向)の倍率成分のみとする。レチクルの補正残渣を投影光学系及び露光領域の平面方向面形状に加算し、総合平面形状を算出する。算出した総合平面形状を元に、オフセット、一次成分及び三次成分を算出しても良い。補正方法に関しては前述している為省略する。   An offset and a primary component are calculated from the planar surface shape of the reticle. Based on the calculated correction amount, correction driving by the reticle stage is performed. Here, the primary component to be corrected by the reticle stage is only the magnification component in the scanning direction (Y direction). The correction residue of the reticle is added to the planar direction surface shape of the projection optical system and the exposure area to calculate the total planar shape. The offset, the primary component, and the tertiary component may be calculated based on the calculated overall planar shape. Since the correction method has been described above, it will be omitted.

本実施例では、オフセット、一次成分及び三次成分を補正しているが、補正量が小さい場合は補正駆動をしないという補正方法もある。これは、補正量を算出し、補正手段を決定後、補正手段の補正分解能と補正量を比較し、補正量が補正分解能以下の場合は補正誤差が大きくなる為である。   In this embodiment, the offset, the primary component, and the tertiary component are corrected. However, there is a correction method in which correction driving is not performed when the correction amount is small. This is because after the correction amount is calculated and the correction means is determined, the correction resolution of the correction means is compared with the correction amount. If the correction amount is equal to or less than the correction resolution, the correction error increases.

[第2の実施例の効果]
前記補正量算出と補正手段決定及び補正を実施することにより補正残渣を最小とすることが可能となる。
[Effect of the second embodiment]
By executing the correction amount calculation, the correction means determination, and the correction, the correction residue can be minimized.

[デバイス製造方法の実施例]
次に、図45および図46を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図45は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造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方法を例に説明する。
ステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パターンに基づいてマスク(原版またはレチクルともいう)を製作する。ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハ(基板ともいう)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、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ5(組立)は、後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の組立工程を含む。ステップ6(検査)では、ステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷(ステップ7)される。
[Example of device manufacturing method]
Next, with reference to FIGS. 45 and 46, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 45 is a flowchart for explaining how to fabricate devices (ie, semiconductor chips such as IC and LSI, LCDs, CCDs, and the like). Here, a semiconductor chip manufacturing method will be described as an example.
In step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask (also referred to as an original plate or a reticle) is produced based on the designed circuit pattern. In step 3 (wafer manufacture), a wafer (also referred to as a substrate) is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer using the mask and the wafer by the above exposure apparatus using the lithography technique. Step 5 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4. including. In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

図46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によって形成する。ステップ14(イオン打込み)では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ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、露光装置を用い、マスクに形成されたパターンを介してウエハを露光する。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。   FIG. 46 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. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the exposure apparatus to expose the wafer through the pattern formed on the mask. 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.

本発明の一実施形態に係る露光装置のブロック図である。It is a block diagram of the exposure apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の装置におけるレチクルとレチクル吸着パッドの関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between the reticle in the apparatus of FIG. 1, and a reticle suction pad. 図2におけるレチクルとレチクル吸着パッド及びレチクル下面計測用斜入射計測系の関係を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the relationship between the reticle, the reticle suction pad, and the reticle lower surface measurement oblique incidence measurement system in FIG. 2. 図2におけるレチクルの下面の計測点MPを示す概略平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing measurement points MP on the lower surface of the reticle in FIG. 2. 図2におけるレチクルとレチクル吸着パッド及びレチクルマークの関係を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing the relationship between a reticle, a reticle suction pad, and a reticle mark in FIG. 2. 図5のレチクルマークに対するTTR観察光学系の合焦点位置の計測シーケンスフローである。6 is a measurement sequence flow of a focal position of the TTR observation optical system with respect to the reticle mark of FIG. 5. ウエハとウエハ内露光領域配置の関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between a wafer and the exposure area | region arrangement | positioning in a wafer. 図7の露光領域とオフアクシスオートフォーカス光学系の配置の関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between the exposure area | region of FIG. 7, and arrangement | positioning of an off-axis auto-focus optical system. 図7のウエハとウエハ内露光領域及びオフアクシスオートフォーカス計測点の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the wafer of FIG. 7, an exposure area | region in a wafer, and an off-axis autofocus measurement point. 図7のウエハとウエハ内露光領域及びオフアクシスオートフォーカス計測点の別の例を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view illustrating another example of the wafer, the in-wafer exposure area, and the off-axis autofocus measurement point in FIG. 7. ウエハとウエハ内露光領域及びサンプルショット配置の関係を示す平面図である。It is a top view which shows the relationship between a wafer, the exposure area | region in a wafer, and sample shot arrangement | positioning. サンプルショット内のアライメントマーク配置の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of alignment mark arrangement | positioning in a sample shot. サンプルショット内のアライメントマーク配置の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of alignment mark arrangement | positioning in a sample shot. 本発明の他の実施形態に係る、ウエハステージを2つ構成した露光装置のブロック図である。It is a block diagram of the exposure apparatus which comprised two wafer stages based on other embodiment of this invention. 図14の露光装置での露光処理シーケンスフローである。15 is an exposure processing sequence flow in the exposure apparatus of FIG. 図14の露光装置での計測処理シーケンスフローである。15 is a measurement processing sequence flow in the exposure apparatus of FIG. ウエハ上の光軸方向面形状計測位置を示す平面図である。It is a top view which shows the optical axis direction surface shape measurement position on a wafer. ウエハ上の平面方向面形状計測位置を示す平面図である。It is a top view which shows the planar direction surface shape measurement position on a wafer. 投影光学系の光軸方向面形状計測の処理シーケンスフローである。It is a processing sequence flow of the optical axis direction surface shape measurement of a projection optical system. 投影光学系の光軸方向面形状計測の処理シーケンスフローである。It is a processing sequence flow of the optical axis direction surface shape measurement of a projection optical system. 投影光学系の平面方向面形状計測の処理シーケンスフローである。It is a processing sequence flow of planar direction surface shape measurement of a projection optical system. 投影光学系の平面方向面形状計測の処理シーケンスフローである。It is a processing sequence flow of planar direction surface shape measurement of a projection optical system. レチクルの光軸方向面形状を示す図である。It is a figure which shows the optical axis direction surface shape of a reticle. レチクルの光軸方向面形状補正量を示す図である。It is a figure which shows the optical axis direction surface shape correction amount of a reticle. レチクルの光軸方向面形状補正残渣を示す図である。It is a figure which shows the optical axis direction surface shape correction | amendment residue of a reticle. 投影光学系の光軸方向面形状を示す図である。It is a figure which shows the optical-axis direction surface shape of a projection optical system. 投影光学系の光軸方向面形状補正量を示す図である。It is a figure which shows the optical axis direction surface shape correction amount of a projection optical system. 投影光学系の光軸方向面形状補正残渣を示す図である。It is a figure which shows the optical axis direction surface shape correction | amendment residue of a projection optical system. ウエハ内の露光領域の光軸方向面形状を示す図である。It is a figure which shows the optical axis direction surface shape of the exposure area | region in a wafer. ウエハ内の露光領域の光軸方向面形状補正量を示す図である。It is a figure which shows the optical axis direction surface shape correction amount of the exposure area | region in a wafer. ウエハ内の露光領域の光軸方向面形状補正残渣を示す図である。It is a figure which shows the optical axis direction surface shape correction | amendment residue of the exposure area | region in a wafer. 光軸方向の全補正残渣を示す図である。It is a figure which shows all the correction residues of an optical axis direction. 総合像面形状を示す図である。It is a figure which shows a comprehensive image surface shape. 総合像面形状補正量を示す図である。It is a figure which shows the total image surface shape correction amount. 総合像面形状補正後の補正残渣を示す図である。It is a figure which shows the correction | amendment residue after total image surface shape correction | amendment. レチクルの平面方向面形状を示す図であるIt is a figure which shows the planar direction surface shape of a reticle. レチクルの平面方向面形状補正残渣を示す図である。It is a figure which shows the planar direction surface shape correction | amendment of a reticle. 投影光学系の平面方向面形状を示す図である。It is a figure which shows the planar direction surface shape of a projection optical system. 投影光学系の平面方向面形状補正残渣を示す図である。It is a figure which shows the planar direction surface shape correction | amendment residue of a projection optical system. ウエハ内の露光領域の平面方向面形状を示す図である。It is a figure which shows the planar direction surface shape of the exposure area | region in a wafer. ウエハ内の露光領域の平面方向面形状補正残渣を示す図である。It is a figure which shows the plane direction surface shape correction | amendment of the exposure area | region in a wafer. 平面方向の全補正残渣を示す図である。It is a figure which shows all the correction | amendment residues of a plane direction. 総合平面形状を示す図である。It is a figure which shows a comprehensive planar shape. 総合平面形状補正後の補正残渣を示す図である。It is a figure which shows the correction | amendment residue after total plane shape correction | amendment. 露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating manufacture of the device using an exposure apparatus. 図45に示すフローチャートにおけるステップ4のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。46 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4 in the flowchart shown in FIG. 45. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 レチクル
3 レチクル基準プレート
4 レチクルステージ
5 投影光学系
6 ウエハ側オフアクシスオートフォーカス計測系(投光光学系)
7 ウエハ側オフアクシスオートフォーカス計測系(検出光学系)
8 ウエハ
9 ステージ基準プレート
10 ウエハステージ
11 TTR観察光学系(センサ)
20 TTR観察光学系
40 レチクルステージ制御系
50 投影光学系制御系
60 ウエハステージ制御系
70 露光装置制御系
80 レチクル面制御系
81 レチクル側オフアクシスオートフォーカス光学系(投光光学系)
82 レチクル側オフアクシスオートフォーカス光学系(検出光学系)
90 オフアクシスアライメント光学系
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Reticle 3 Reticle reference plate 4 Reticle stage 5 Projection optical system 6 Wafer side off-axis autofocus measurement system (light projection optical system)
7 Wafer side off-axis autofocus measurement system (detection optics)
8 Wafer 9 Stage reference plate 10 Wafer stage 11 TTR observation optical system (sensor)
20 TTR observation optical system 40 reticle stage control system 50 projection optical system control system 60 wafer stage control system 70 exposure apparatus control system 80 reticle surface control system 81 reticle side off-axis autofocus optical system (projection optical system)
82 Reticle side off-axis autofocus optical system (detection optical system)
90 Off-axis alignment optical system

Claims (8)

原版のパターンを介して基板を露光する露光装置であって、
前記パターンからの光を投影して前記パターンの像を前記基板上に形成する投影光学系と、
前記基板上に形成される前記パターンの像を調整する調整部と、
を有し、
前記パターンの像を決める複数の状態量のそれぞれを計測し、
該計測された複数の状態量を加算し、
該加算された状態量に基づき、前記調整部による調整量を決定する、
ことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that exposes a substrate through an original pattern,
A projection optical system that projects light from the pattern to form an image of the pattern on the substrate;
An adjustment unit for adjusting an image of the pattern formed on the substrate;
Have
Measure each of a plurality of state quantities that determine the pattern image,
Add the measured state quantities,
An adjustment amount by the adjustment unit is determined based on the added state amount.
An exposure apparatus characterized by that.
前記調整部は、前記投影光学系中の光学素子の駆動、前記原版を保持する原版ステージの駆動、および前記基板を保持する基板ステージの駆動の少なくとも1つを行う、ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。   The adjustment unit performs at least one of driving an optical element in the projection optical system, driving an original stage holding the original, and driving a substrate stage holding the substrate. 2. The exposure apparatus according to 1. 前記複数の状態量は、前記原版の形状、前記基板の形状、および前記投影光学系の像面の形状のうち少なくとも2つを含む、ことを特徴とする請求項1または2に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the plurality of state quantities include at least two of a shape of the original plate, a shape of the substrate, and a shape of an image plane of the projection optical system. . 原版のパターンを介して基板を露光する露光装置であって、
前記パターンからの光を投影して前記パターンの像を前記基板上に形成する投影光学系と、
前記基板上に形成される前記パターンの像を調整する第1の調整部と、
前記基板上に形成される前記パターンの像を調整する第2の調整部と、
を有し、
前記パターンの像を決める複数の状態量のそれぞれを計測し、
該計測された複数の状態量のうち少なくとも1つの一部の状態量を加算し、
該加算された状態量に基づき、前記第1の調整部による調整量を決定し、
該加算された状態量から前記第1の調整部による調整量を減算した量と、該計測された複数の状態量のうち残りの状態量とを加算し、
該加算された量に基づき、前記第2の調整部による調整量を決定する、
ことを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that exposes a substrate through an original pattern,
A projection optical system that projects light from the pattern to form an image of the pattern on the substrate;
A first adjustment unit for adjusting an image of the pattern formed on the substrate;
A second adjustment unit for adjusting an image of the pattern formed on the substrate;
Have
Measure each of a plurality of state quantities that determine the pattern image,
Adding at least one partial state quantity among the plurality of measured state quantities;
Based on the added state quantity, an adjustment amount by the first adjustment unit is determined,
Adding the amount obtained by subtracting the adjustment amount by the first adjustment unit from the added state amount and the remaining state amount among the measured state amounts;
Based on the added amount, an adjustment amount by the second adjustment unit is determined.
An exposure apparatus characterized by that.
前記第1の調整部は、前記投影光学系中の光学素子の駆動、前記原版を保持する原版ステージの駆動、および前記基板を保持する基板ステージの駆動のうち一部を行う、ことを特徴とする請求項4に記載の露光装置。   The first adjustment unit performs a part of driving an optical element in the projection optical system, driving an original stage holding the original, and driving a substrate stage holding the substrate. The exposure apparatus according to claim 4. 前記第2の調整部は、前記投影光学系中の光学素子の駆動、前記原版を保持する原版ステージの駆動、および前記基板を保持する基板ステージの駆動のうち他の一部を行う、ことを特徴とする請求項5に記載の露光装置。   The second adjustment unit performs another part of driving of an optical element in the projection optical system, driving of an original stage holding the original, and driving of a substrate stage holding the substrate. 6. An exposure apparatus according to claim 5, wherein 前記複数の状態量は、前記原版の形状、前記基板の形状、および前記投影光学系の像面の形状のうち少なくとも2つを含む、ことを特徴とする請求項4乃至6のいずれかに記載の露光装置。   The plurality of state quantities include at least two of the shape of the original plate, the shape of the substrate, and the shape of the image plane of the projection optical system. Exposure equipment. 請求項1乃至7のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
該露光された基板を現像するステップと、
を有することを特徴とするデバイス製造方法。
Exposing the substrate using the exposure apparatus according to claim 1;
Developing the exposed substrate;
A device manufacturing method comprising:
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