JP2014138038A - Exposure device, exposure method and method of manufacturing devise using them - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure device which easily corrects a shift error and has advantages for improvement in overlay accuracy of patterns formed on a wafer.SOLUTION: This exposure device irradiates a pattern formed on an original plate with light and exposes an image of the pattern onto a substrate 3. This exposure device has a control part in which, from a first focusing position of an alignment mark 23 formed on a substrate 3 and inclination of the surface having the alignment mark 23 formed thereon, a second focusing position on the surface of a top layer 51 corresponding to a position of the alignment mark 23 is figured out, and based on the first focusing position and the second focusing position, the focusing position is corrected in an exposure position to execute exposure.

Description

本発明は、露光装置および露光方法、ならびにそれらを用いたデバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and a device manufacturing method using them.

近年、半導体デバイスの製造工程に適用される微細加工技術の進展が著しい。特に露光工程（リソグラフィー工程）では、サブミクロンオーダーの解像力を有する縮小投影露光装置の使用が主流であり、さらなる解像力の向上に向けて、光学系の開口数（ＮＡ）の拡大や露光波長の短波長化などが図られている。露光波長を短波長化とすると、投影光学系内で使用可能な硝材が限定されるため、投影光学系のアライメント波長に対する色収差の補正を好適に行うことが難しい。そこで、近年の縮小投影露光装置では、検出系として、投影光学系の色収差の影響を受けないオフアクシスアライメント検出系（ＯＡ検出系）が採用されている。   In recent years, the progress of microfabrication technology applied to semiconductor device manufacturing processes has been remarkable. Particularly in the exposure process (lithography process), the use of a reduction projection exposure apparatus having a resolution of the order of submicron is the mainstream. To further improve the resolution, the numerical aperture (NA) of the optical system is increased and the exposure wavelength is shortened. Wavelengths are being developed. If the exposure wavelength is shortened, glass materials that can be used in the projection optical system are limited, and it is difficult to suitably correct chromatic aberration with respect to the alignment wavelength of the projection optical system. Therefore, in recent reduction projection exposure apparatuses, an off-axis alignment detection system (OA detection system) that is not affected by the chromatic aberration of the projection optical system is employed as a detection system.

一方、被処理基板であるウエハ（シリコンウエハ）の裏面側にアライメントマークを予め形成しておき、このアライメントマークに合わせて表面側に所望のパターンを露光する特殊な露光工程がある。この工程は、例えば、ウエハの表面側から貫通ビアを形成し、裏面側の回路パターンと導通させる場合に実施される。このウエハの裏面側に形成されたアライメントマークを検出するものとして、特許文献１は、ウエハチャック側に配置された検出系によりアライメントを実施するリソグラフィー装置を開示している。このリソグラフィー装置は、ウエハチャックの特定位置に形成された計測穴から、この特定位置に対向する位置にあるアライメントマークのみを計測する。すなわち、ウエハ上の任意の位置に配置されたアライメントマークを計測することができない。   On the other hand, there is a special exposure process in which an alignment mark is formed in advance on the back side of a wafer (silicon wafer) that is a substrate to be processed, and a desired pattern is exposed on the front side in accordance with the alignment mark. This step is performed, for example, when a through via is formed from the front side of the wafer and is electrically connected to the circuit pattern on the back side. As a device for detecting an alignment mark formed on the back side of the wafer, Patent Document 1 discloses a lithography apparatus that performs alignment by a detection system arranged on the wafer chuck side. This lithography apparatus measures only an alignment mark at a position facing this specific position from a measurement hole formed at a specific position of the wafer chuck. That is, it is impossible to measure an alignment mark placed at an arbitrary position on the wafer.

これに対して、シリコンが赤外光（波長１０００ｎｍ以上）に対して透過性を有する性質を利用し、赤外光を光源としたＯＡ検出系により、ウエハの裏面側に形成されているアライメントマークを表面側から計測する方法がある。しかしながら、このような裏面アライメントでは、ウエハ表面からアライメントマークまでの間にシリコン層が存在する。したがって、その層の厚みにばらつきが生じていたり、ウエハ表面と、ウエハステージやウエハチャックなどの表面との傾きが異なっていたりすると、重ね合わせ精度に影響を及ぼす可能性がある。そこで、露光前に、ウエハのチルトの状態（ウエハ表面に傾きが生じている状態）を補正し、ウエハ表面（例えばレジスト（感光剤）が塗布してある場合にはレジスト表面）が露光に適した状態、すなわち水平となるように、ウエハの姿勢を変化させる技術がある。特許文献２は、補正用のレーザー干渉計によりウエハを載置するテーブルに設置されたミラーの傾きを検出し、また傾斜測定器によりウエハの傾きを検出し、さらにテーブルの自重によるたわみ量を算出してアッベの誤差を算出する位置決め装置を開示している。この位置決め装置は、ウエハの傾き分を、算出されたアッベ誤差に基づいてテーブルの位置を変化させることで補正し、レーザー干渉計の測定精度を向上させる。さらに、特許文献３は、ステージに設置された平面鏡の誤差をステージの位置ごとに演算する演算部を有し、この演算部により予め求められた誤差に基づき、ステージが移動する位置に応じてステージの傾斜量を補正する位置決めステージを開示している。   In contrast, the alignment mark formed on the back side of the wafer by the OA detection system using infrared light as a light source, utilizing the property that silicon is transparent to infrared light (wavelength 1000 nm or more). Can be measured from the surface side. However, in such back surface alignment, a silicon layer exists between the wafer surface and the alignment mark. Therefore, if the thickness of the layer varies or the inclination of the wafer surface and the surface of the wafer stage, wafer chuck, or the like is different, the overlay accuracy may be affected. Therefore, the wafer tilt state (the state where the wafer surface is tilted) is corrected before exposure, and the wafer surface (for example, the resist surface when a resist (photosensitive agent) is applied) is suitable for exposure. There is a technique for changing the posture of the wafer so as to be in a horizontal state, that is, horizontal. In Patent Document 2, the tilt of a mirror placed on a table on which a wafer is placed is detected by a laser interferometer for correction, the tilt of the wafer is detected by a tilt measuring device, and the amount of deflection due to the weight of the table is calculated. Thus, a positioning device for calculating Abbe's error is disclosed. This positioning device corrects the tilt of the wafer by changing the position of the table based on the calculated Abbe error, and improves the measurement accuracy of the laser interferometer. Further, Patent Document 3 has a calculation unit that calculates the error of the plane mirror installed on the stage for each position of the stage, and the stage is set according to the position where the stage moves based on the error obtained in advance by the calculation unit. Discloses a positioning stage that corrects the amount of tilting.

特開２００２−２８０２９９号公報JP 2002-280299 A 特開平５−３１５２２１号公報JP-A-5-315221 特開２００３−２０３８４２号公報JP 2003-203842 A

しかしながら、特許文献２および３に示す装置によりウエハのチルトの状態を補正し、ウエハ表面を水平状態とすると、露光時に、ウエハ表面とアライメントマークが形成されている層面との傾き差に起因した誤差（シフト誤差）が発生する場合がある。このシフト誤差は、ウエハ上に予め塗布されているレジスト層の厚みムラや、主に裏面アライメントの際に使用される貼り合わせウエハのシリコン層の厚みムラなどに起因して発生し得る。そこで、このシフト誤差を低減するために、ウエハ表面と、計測対象のアライメントマークが形成されている回路層の面（パターン面）との傾きを、露光前に予め平行にしておくことが考えられる。しかしながら、表面研磨により平行化を実施したとしても、その過程でウエハ表面の測定と回路層の測定と繰り返す必要があるため、コストアップや、歩留まりに影響を及ぼす可能性がある。   However, if the wafer tilt state is corrected by the apparatus shown in Patent Documents 2 and 3 so that the wafer surface is in a horizontal state, an error caused by a difference in inclination between the wafer surface and the layer surface on which the alignment mark is formed is exposed. (Shift error) may occur. This shift error may occur due to uneven thickness of the resist layer applied in advance on the wafer, or uneven thickness of the silicon layer of the bonded wafer mainly used for back surface alignment. Therefore, in order to reduce this shift error, it is conceivable that the inclination between the wafer surface and the surface (pattern surface) of the circuit layer on which the alignment mark to be measured is formed in parallel before exposure. . However, even if parallelization is performed by surface polishing, it is necessary to repeat the measurement of the wafer surface and the measurement of the circuit layer in the process, which may increase the cost and affect the yield.

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、例えば、シフト誤差を簡易的に補正し、ウエハ上に形成されるパターンの重ね合わせ精度の向上に有利な露光装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation. For example, it is possible to simply correct a shift error and provide an exposure apparatus that is advantageous in improving the overlay accuracy of a pattern formed on a wafer. With the goal.

上記課題を解決するために、本発明は、原版に形成されたパターンに光を照射し、基板上にパターンの像を露光する露光装置であって、基板に形成されたアライメントマークの第１フォーカス位置およびアライメントマークが形成された面の傾きから、アライメントマークの位置に対応する最上層の表面の第２フォーカス位置を求め、第１フォーカス位置と第２フォーカス位置に基づいて、露光位置にてフォーカス位置を補正して露光を実施させる制御部を有する、ことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention is an exposure apparatus that irradiates a pattern formed on an original plate with light and exposes an image of the pattern on the substrate, the first focus of the alignment mark formed on the substrate. The second focus position of the surface of the uppermost layer corresponding to the position of the alignment mark is obtained from the position and the inclination of the surface on which the alignment mark is formed, and the focus is set at the exposure position based on the first focus position and the second focus position. It has a control part which corrects a position and performs exposure.

本発明によれば、例えば、シフト誤差を簡易的に補正し、ウエハ上に形成されるパターンの重ね合わせ精度の向上に有利な露光装置を提供することができる。   According to the present invention, for example, it is possible to provide an exposure apparatus that can easily correct shift errors and is advantageous in improving the overlay accuracy of patterns formed on a wafer.

本発明の第１実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exposure apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. ウエハおよびウエハステージ上に存在する各種マークを示す図である。It is a figure which shows the various marks which exist on a wafer and a wafer stage. ＯＡ検出系の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of OA detection system. ＴＴＬ−ＡＡ検出系を採用した場合の露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exposure apparatus at the time of employ | adopting a TTL-AA detection system. 第１実施形態に係る露光工程の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the exposure process which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態におけるウエハアライメント処理を説明する図である。It is a figure explaining the wafer alignment process in 1st Embodiment. ＯＡ検出系の光軸が傾いた状態で計測している状態を示す図である。It is a figure which shows the state currently measured in the state in which the optical axis of the OA detection system inclined. 第２実施形態におけるウエハアライメント処理を説明する図である。It is a figure explaining the wafer alignment process in 2nd Embodiment. 第３実施形態において処理対象とするウエハの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the wafer made into a process target in 3rd Embodiment. 第３実施形態におけるウエハアライメント処理を説明する図である。It is a figure explaining the wafer alignment process in 3rd Embodiment. シフト誤差を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a shift error.

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る露光装置（露光方法）について説明する。図１は、本実施形態の露光装置１の構成を示す概略図である。この露光装置１は、一例として半導体デバイスの製造工程に使用され得る縮小投影露光装置とする。さらに、露光装置１は、レチクル２とウエハ３とを走査方向に互いに同期して移動させつつ、レチクル２に形成されているレチクルパタ−ンをウエハ３上（基板上）に露光する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置とする。なお、本発明は、レチクル２を固定し、ウエハ３のみを走査方向に移動させてレチクルパタ−ンをウエハ３上に露光する、ステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステッパー）にも適用可能である。ここで、レチクル２は、ウエハ３上に転写されるべきレチクルパターン（例えば回路パターン）が形成された、例えば石英ガラス製の原版である。一方、ウエハ３は、例えば、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された単結晶シリコンからなる基板である。なお、このウエハ３の構成（または状態）については、以下の説明と合わせて詳説する。また、以下の説明では、投影光学系６の光軸方向（本実施形態では鉛直方向）に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で露光時のレチクル２およびウエハ３の走査方向にＹ軸を取り、Ｙ軸に直交する非走査方向にＸ軸を取っている。また、Ｘ、Ｙ、Ｚの各軸回りの方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、およびθＺ方向としている。露光装置１は、まず、照明系４と、レチクルステージ５と、投影光学系６と、ウエハステージ７と、複数種の検出系と、制御部８とを備える。 (First embodiment)
First, the exposure apparatus (exposure method) according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the exposure apparatus 1 of the present embodiment. As an example, the exposure apparatus 1 is a reduction projection exposure apparatus that can be used in a semiconductor device manufacturing process. Further, the exposure apparatus 1 exposes the reticle pattern formed on the reticle 2 onto the wafer 3 (on the substrate) while moving the reticle 2 and the wafer 3 in synchronization with each other in the scanning direction. A scanning type exposure apparatus is used. The present invention is also applicable to a step-and-repeat type exposure apparatus (stepper) in which the reticle 2 is fixed and only the wafer 3 is moved in the scanning direction to expose the reticle pattern onto the wafer 3. is there. Here, the reticle 2 is an original made of, for example, quartz glass on which a reticle pattern (for example, a circuit pattern) to be transferred onto the wafer 3 is formed. On the other hand, the wafer 3 is a substrate made of single crystal silicon having a resist (photosensitive agent) coated on the surface thereof, for example. The configuration (or state) of the wafer 3 will be described in detail together with the following description. In the following description, the Z axis is parallel to the optical axis direction of the projection optical system 6 (vertical direction in this embodiment), and the scanning direction of the reticle 2 and the wafer 3 during exposure in a plane perpendicular to the Z axis. The Y axis is taken and the X axis is taken in the non-scanning direction orthogonal to the Y axis. The directions around the X, Y, and Z axes are the θX, θY, and θZ directions, respectively. The exposure apparatus 1 includes an illumination system 4, a reticle stage 5, a projection optical system 6, a wafer stage 7, a plurality of types of detection systems, and a control unit 8.

照明系４は、例えば、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、または絞りなどの光学素子を含み、不図示の光源から照射された光を調整し、均一な照度分布の露光光でレチクル２上の所定の照明領域を照明する。光源としては、水銀ランプの他に、例えば、ＫｒＦエキシマレ−ザーや、さらに短波長のＡｒＦエキシマレ−ザーやＦ２レ−ザーを照射する光源とし得る。さらに、より微細なデバイス製造のために、波長が数ｎｍ〜百ｎｍの極端紫外光（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ光）を照射する光源を採用することも考えられる。   The illumination system 4 includes, for example, an optical element such as a lens, a mirror, a light integrator, or a diaphragm, adjusts light emitted from a light source (not shown), and uses predetermined exposure light on the reticle 2 with exposure light having a uniform illuminance distribution. Illuminate the illumination area. As the light source, in addition to the mercury lamp, for example, a KrF excimer laser, a light source that irradiates a shorter wavelength ArF excimer laser or F2 laser can be used. Furthermore, it is also conceivable to employ a light source that irradiates extreme ultraviolet light (Extreme Ultra Violet: EUV light) having a wavelength of several nanometers to hundred nanometers in order to manufacture a finer device.

レチクルステージ５は、レチクル２を保持し、Ｘ、Ｙ軸方向へ移動可能、およびθＺ方向に微小回転可能とする。ただし、レチクルステージ５は、１軸駆動から６軸駆動までのいずれの駆動を行うものでもよい。レチクルステージ５は、リニアモーターなどの駆動装置（不図示）により駆動され、この駆動は、制御部８により制御される。さらに、レチクルステージ５は、その上面の側部にミラー１０を有する。そして、レチクルステージ５（レチクル２）のＸＹ軸方向の位置、およびθＺ方向の回転角は、ミラー１０に対向する位置に設置され、ミラー１０に向けてレーザービームを照射し、反射光を受光する第１レーザー干渉計１１によりリアルタイムで計測される。制御部８は、この計測結果に基づいて駆動装置に駆動指令を送信することで、レチクル２の位置決めを実施させる。   The reticle stage 5 holds the reticle 2, is movable in the X and Y axis directions, and can be slightly rotated in the θZ direction. However, the reticle stage 5 may perform any driving from single-axis driving to six-axis driving. The reticle stage 5 is driven by a drive device (not shown) such as a linear motor, and this drive is controlled by the control unit 8. Furthermore, the reticle stage 5 has a mirror 10 on the side of the upper surface thereof. The position of the reticle stage 5 (reticle 2) in the XY axis direction and the rotation angle in the θZ direction are set at positions facing the mirror 10, and a laser beam is irradiated toward the mirror 10 to receive reflected light. Measurement is performed in real time by the first laser interferometer 11. The control unit 8 performs positioning of the reticle 2 by transmitting a drive command to the drive device based on the measurement result.

投影光学系６は、レチクル２のレチクルパターンを所定の投影倍率βでウエハ３上に投影するものであり、複数の光学素子で構成されている。本実施形態において、投影光学系６は、投影倍率βが例えば１／２〜１／５の縮小投影系である。   The projection optical system 6 projects the reticle pattern of the reticle 2 onto the wafer 3 at a predetermined projection magnification β, and is composed of a plurality of optical elements. In the present embodiment, the projection optical system 6 is a reduction projection system having a projection magnification β of, for example, 1/2 to 1/5.

ウエハステージ（基板保持部）７は、ウエハ３を保持し、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動可能とし、かつθＸ、θＹ、θＺ方向に微小回転可能とする。ウエハステージ７は、不図示であるが、ウエハ３保持するウエハチャックを支持するＺ軸ステージと、Ｚ軸ステージを支持するＸＹ軸ステージと、ＸＹ軸ステージを支持するベ−スとを備える。このうち、Ｚ軸ステージおよびＸＹ軸ステージともに、リニアモーターなどの駆動装置（不図示）により駆動され、この駆動は、制御部８により制御される。また、Ｚ軸ステージは、その一部にミラー１２を有する。そして、Ｚ軸ステージ（ウエハ３）のＸＹ軸方向の位置およびθＺ方向の回転角は、ミラー１２にＸＹ軸方向で対向する位置に設置された第２レーザー干渉計１３で、ミラー１２に向けてレーザービームを照射し、反射光を受光することでリアルタイムで計測される。一方、Ｚ軸ステージ（ウエハ３）のＺ軸方向の位置およびθＸ、θＹ方向の回転角は、ミラー１２にＺ軸方向で対向する位置に設置された第３レーザー干渉計１４で、ミラー１２に向けてレーザービームを照射し、反射光を受光することでリアルタイムで計測される。制御部８は、この計測結果に基づいて駆動装置に駆動指令を送信することで、ウエハ３の位置決めを実施させる。   The wafer stage (substrate holding unit) 7 holds the wafer 3 and can move in the X, Y, and Z axis directions, and can rotate minutely in the θX, θY, and θZ directions. Although not shown, the wafer stage 7 includes a Z-axis stage that supports a wafer chuck that holds the wafer 3, an XY-axis stage that supports the Z-axis stage, and a base that supports the XY-axis stage. Among these, both the Z-axis stage and the XY-axis stage are driven by a drive device (not shown) such as a linear motor, and this drive is controlled by the control unit 8. The Z-axis stage has a mirror 12 in a part thereof. Then, the position of the Z-axis stage (wafer 3) in the XY-axis direction and the rotation angle in the θZ direction are directed toward the mirror 12 by the second laser interferometer 13 installed at a position facing the mirror 12 in the XY-axis direction. Measurement is performed in real time by irradiating a laser beam and receiving reflected light. On the other hand, the position of the Z-axis stage (wafer 3) in the Z-axis direction and the rotation angle in the θX and θY directions are determined by the third laser interferometer 14 installed at a position facing the mirror 12 in the Z-axis direction. It is measured in real time by irradiating the laser beam toward and receiving the reflected light. The control unit 8 positions the wafer 3 by transmitting a drive command to the drive device based on the measurement result.

露光装置１は、以下の３つの検出系、すなわち、レチクルアライメント検出系（以下「ＲＡ検出系」と略記する）２０と、フォーカス検出系（以下「ＡＦ検出系」と略記する）２１と、アライメント検出系２２とを備える。これらの検出系の説明に先立ち、まず、ウエハ３、およびウエハ３を保持するウエハステージ７（Ｚ軸ステージ）に設置（形成）されているマークについて説明する。図２は、ウエハ３およびウエハステージ７上に存在する各種マークを示す概略平面図である。ウエハ３は、その表面上に複数のショット領域（パターン転写領域）Ｓを有し、さらに、それらのショット領域間に複数のアライメントマーク２３を有する。ウエハ３を保持するウエハステージ７（Ｚ軸ステージ）は、その表面上の端部に複数（本実施形態では３つ）のステージ基準プレート２４を有する。ステージ基準プレート２４は、ＲＡ検出系２０が検出対象とするＲＡ検出系用基準マーク２５と、アライメント検出系２２（後述のＯＡ検出系２２ａ）が検出対象とするＯＡ検出系用基準マーク２６とを有する。このＲＡ検出系用基準マーク２５とＯＡ検出系用基準マーク２６との位置関係（ＸＹ軸方向）は、既知である。また、ステージ基準プレート２４は、ウエハ３の表面とほぼ同じ高さとなるように設置されている。なお、ＲＡ検出系用基準マーク２５とＯＡ検出系用基準マーク２６とは、共通のマークであってもよい。また、ステージ基準プレート２４は、ウエハステージ７上に１つのみ存在してもよく、さらに、１つのステージ基準プレート２４には、ＲＡ検出系用基準マーク２５とＯＡ検出系用基準マーク２６とをそれぞれ複数ずつ含んでいてもよい。   The exposure apparatus 1 includes the following three detection systems: a reticle alignment detection system (hereinafter abbreviated as “RA detection system”) 20, a focus detection system (hereinafter abbreviated as “AF detection system”) 21, and an alignment. And a detection system 22. Prior to the description of these detection systems, first, the marks installed (formed) on the wafer 3 and the wafer stage 7 (Z-axis stage) holding the wafer 3 will be described. FIG. 2 is a schematic plan view showing various marks present on the wafer 3 and the wafer stage 7. The wafer 3 has a plurality of shot areas (pattern transfer areas) S on its surface, and further has a plurality of alignment marks 23 between the shot areas. The wafer stage 7 (Z-axis stage) holding the wafer 3 has a plurality (three in this embodiment) of stage reference plates 24 at the end on the surface thereof. The stage reference plate 24 includes an RA detection system reference mark 25 to be detected by the RA detection system 20 and an OA detection system reference mark 26 to be detected by the alignment detection system 22 (OA detection system 22a described later). Have. The positional relationship (XY axis direction) between the RA detection system reference mark 25 and the OA detection system reference mark 26 is known. Further, the stage reference plate 24 is installed so as to be almost the same height as the surface of the wafer 3. The RA detection system reference mark 25 and the OA detection system reference mark 26 may be a common mark. Further, only one stage reference plate 24 may exist on the wafer stage 7, and furthermore, one stage reference plate 24 is provided with an RA detection system reference mark 25 and an OA detection system reference mark 26. A plurality of each may be included.

ＲＡ検出系２０は、レチクルステージ５の近傍に設置され、投影光学系６を介して、レチクル２に存在するレチクル基準マーク（不図示）と、ウエハステージ７上のＲＡ検出系用基準マーク２５（図２参照）とを同時に検出する。このとき、両基準マークを照明する光源は、実際の露光時に使用される光源と同一のものとする。このＲＡ検出系２０は、例えばＣＣＤカメラなどの光電変換素子を搭載しており、レチクル基準マークとＲＡ検出系用基準マーク２５とからの反射光を検出する。制御部８は、この光電変換素子からの信号に基づいて、両基準マークの位置およびフォ−カスが合うようにレチクルステージ５またはウエハステージ７を駆動させることで、レチクル２とウエハ３との相対位置関係（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を合わせることができる。   The RA detection system 20 is installed in the vicinity of the reticle stage 5, and via a projection optical system 6, a reticle reference mark (not shown) existing on the reticle 2 and an RA detection system reference mark 25 (on the wafer stage 7). Are detected at the same time. At this time, the light source that illuminates both reference marks is the same as the light source used in actual exposure. The RA detection system 20 includes a photoelectric conversion element such as a CCD camera, for example, and detects reflected light from the reticle reference mark and the RA detection system reference mark 25. Based on the signal from the photoelectric conversion element, the control unit 8 drives the reticle stage 5 or the wafer stage 7 so that the positions and the focus of both reference marks are matched, so that the reticle 2 and the wafer 3 are relative to each other. The positional relationship (X, Y, Z) can be matched.

なお、ウエハステージ７上のＲＡ検出系用基準マーク２５を透過型とし、このＲＡ検出系２０に換えて、透過型ＲＡ検出系２７を採用することも可能である。透過型ＲＡ検出系２７は、例えば光量センサーを含み、この光量センサーが、実際の露光時に使用される光源から投影光学系６を介して、レチクル基準マークとＲＡ検出系用基準マーク２５とに照射された透過光を検出する。制御部８は、この光量センサーによる検出を、ウエハステージ７をＸ軸方向もしくはＹ軸方向、またはＺ軸方向に駆動させながら実施させる。制御部８は、この光量センサーからの信号に基づいて、両基準マークの位置およびフォ−カスが合う位置を特定し、レチクル２とウエハ３との相対位置関係（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を合わせることができる。   Note that the RA detection system reference mark 25 on the wafer stage 7 may be a transmission type, and a transmission type RA detection system 27 may be employed instead of the RA detection system 20. The transmissive RA detection system 27 includes, for example, a light amount sensor, and this light amount sensor irradiates the reticle reference mark and the RA detection system reference mark 25 from the light source used during actual exposure via the projection optical system 6. The transmitted light is detected. The control unit 8 performs the detection by the light amount sensor while driving the wafer stage 7 in the X-axis direction, the Y-axis direction, or the Z-axis direction. Based on the signal from the light quantity sensor, the control unit 8 specifies the position of both reference marks and the position where the focus is matched, and matches the relative positional relationship (X, Y, Z) between the reticle 2 and the wafer 3. be able to.

ＡＦ検出系２１は、投影光学系６から投影されるパターン像のフォーカス位置を検出する。このフォーカス検出系２１は、検出光をウエハ３の表面に照射する照射系２８と、そのウエハ３からの反射光を受光する受光系２９とを備える。制御部８は、ＡＦ検出系２１からの信号に基づいてウエハステージ７のＺ軸ステージを駆動させ、ウエハ３のＺ軸方向における位置（フォーカス位置）、および傾斜角を調整することができる。   The AF detection system 21 detects the focus position of the pattern image projected from the projection optical system 6. The focus detection system 21 includes an irradiation system 28 that irradiates the surface of the wafer 3 with detection light, and a light receiving system 29 that receives reflected light from the wafer 3. The control unit 8 can drive the Z-axis stage of the wafer stage 7 based on a signal from the AF detection system 21 to adjust the position (focus position) and the tilt angle of the wafer 3 in the Z-axis direction.

アライメント検出系２２は、採用可能な形態として、大きく２つの種類のものが存在する。まず１つ目は、投影光学系６を介さずにウエハ３上のアライメントマーク２３を光学的に検出する、いわゆるオフアクシスアライメント検出系（Ｏｆｆ−ａｘｉｓ Ａｕｔｏａｌｉｇｍｅｎｔ：以下「ＯＡ検出系」と略記する）である。なお、図１では、アライメント検出系２２として、このＯＡ検出系２２ａを図示し、以下、一例としてＯＡ検出系２２ａを採用するものとする。２つ目は、特に光源にｉ線を用いた露光装置で採用され、投影光学系６を介して非露光光のアライメント波長を用いてアライメントマーク２３を検出する、いわゆるＴＴＬ−ＡＡ検出系（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏａｌｉｇｍｅｎｔ）である。制御部８は、アライメント検出系２２からの信号に基づいてウエハステージ７をＸＹ軸方向に駆動させることで、ウエハ３のＸＹ軸方向における位置を調整することができる。以下、ＯＡ検出系２２ａとＴＴＬ−ＡＡ検出系２２ｂ（図４参照）とについて個別に説明する。   There are roughly two types of alignment detection systems 22 that can be employed. The first is a so-called off-axis alignment detection system (hereinafter abbreviated as “OA detection system”) that optically detects the alignment mark 23 on the wafer 3 without using the projection optical system 6. It is. In FIG. 1, the OA detection system 22a is illustrated as the alignment detection system 22, and the OA detection system 22a is employed as an example below. The second is a so-called TTL-AA detection system (Through, which is employed in an exposure apparatus using i-line as a light source and detects the alignment mark 23 using the alignment wavelength of non-exposure light via the projection optical system 6. The Lens Automation). The control unit 8 can adjust the position of the wafer 3 in the XY axis direction by driving the wafer stage 7 in the XY axis direction based on the signal from the alignment detection system 22. Hereinafter, the OA detection system 22a and the TTL-AA detection system 22b (see FIG. 4) will be described individually.

図３は、ＯＡ検出系２２ａの構成を示す概略図である。ＯＡ検出系２２ａは、照明光源３０からの光を検出対象であるアライメントマーク２３やＯＡ検出系用基準マーク２６に照射する照射系と、これらのマークからの反射光を受光する受光系とを内部に備える。以下、ＯＡ検出系２２ａの構成と作用とを合わせて説明する。照明光源３０から導光された光（ビーム）は、リレー光学系３１と波長フィルター板３２とを通過してファイバーにより導光され、ＯＡ検出系２２ａの瞳面（物体面に対する光学的なフーリエ変換面）に位置する開口絞り３３に到達する。このとき、開口絞り３３で絞られたビーム径は、照明光源３０でのビーム径よりも十分に小さいものとなる。波長フィルター板３２は、透過波長帯の異なるフィルターを複数種含み、それらのフィルターは、制御部８からの動作指令により切り替えられる。また、開口絞り３３は、照明σの異なる絞りを複数種含み、それらの絞りが制御部８からの動作指令により切り替えられることで所望の照明σに変更される。照明光源３０から開口絞り３３まで到達した光は、照明光学系３４を通過して偏光ビームスプリッター３５に導光される。偏光ビームスプリッター３５により反射された紙面に垂直なＳ偏光は、λ／４板３６を透過して円偏光に変換され、対物レンズ３７を通過して、ウエハ３上のアライメントマーク２３をケーラー照明する（図３中、照明光を実線で示す）。アライメントマーク２３からの反射光、回折光、または散乱光（図３中、１点波線で示す）は、再度対物レンズ３７、λ／４板３６を順に通過して紙面に平行なＰ偏光に変換され、偏光ビームスプリッター３５を透過する。次に、リレーレンズ３８、第１結像光学系３９、コマ収差調整用光学部材４０、および第２結像光学系４１により、アライメントマーク２３の像が、例えばＣＣＤカメラなどの光電変換素子４２上に形成される。制御部８は、このＯＡ検出系２２ａにより検出（観察）された、光電変換されたマーク像の位置に基づいて、ウエハ３の位置を特定することができる。   FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the OA detection system 22a. The OA detection system 22a includes an irradiation system that irradiates light from the illumination light source 30 to the alignment mark 23 and the OA detection system reference mark 26 that are detection targets, and a light receiving system that receives reflected light from these marks. Prepare for. Hereinafter, the configuration and operation of the OA detection system 22a will be described together. The light (beam) guided from the illumination light source 30 passes through the relay optical system 31 and the wavelength filter plate 32 and is guided by the fiber, and the pupil plane (optical Fourier transform with respect to the object plane) of the OA detection system 22a. The aperture stop 33 located on the surface). At this time, the beam diameter narrowed by the aperture stop 33 is sufficiently smaller than the beam diameter at the illumination light source 30. The wavelength filter plate 32 includes a plurality of filters having different transmission wavelength bands, and these filters are switched by an operation command from the control unit 8. Further, the aperture stop 33 includes a plurality of types of stops having different illuminations σ, and these apertures are changed according to an operation command from the control unit 8 to be changed to a desired illumination σ. The light reaching the aperture stop 33 from the illumination light source 30 passes through the illumination optical system 34 and is guided to the polarization beam splitter 35. The S-polarized light perpendicular to the paper surface reflected by the polarization beam splitter 35 is transmitted through the λ / 4 plate 36 and converted into circularly polarized light, passes through the objective lens 37, and Koehler illuminates the alignment mark 23 on the wafer 3. (In FIG. 3, illumination light is indicated by a solid line). Reflected light, diffracted light, or scattered light from the alignment mark 23 (indicated by a dashed line in FIG. 3) passes through the objective lens 37 and the λ / 4 plate 36 again in order, and is converted into P-polarized light parallel to the paper surface. Then, it passes through the polarization beam splitter 35. Next, the relay lens 38, the first imaging optical system 39, the coma aberration adjusting optical member 40, and the second imaging optical system 41 cause the image of the alignment mark 23 on the photoelectric conversion element 42 such as a CCD camera, for example. Formed. The controller 8 can specify the position of the wafer 3 based on the position of the photoelectrically converted mark image detected (observed) by the OA detection system 22a.

ここで、ＯＡ検出系２２ａがウエハ３上のアライメントマーク２３を精度良く検出するためには、マーク像が明確に検出されなければならない、すなわち、ＯＡ検出系２２ａのピントがアライメントマーク２３に合っていなければならない。そこで、ＯＡ検出系２２ａは、不図示のＡＦ検出系を含み（上記ＡＦ検出系２１とは異なる）、制御部８は、このＡＦ検出系の検出結果に基づいてアライメントマーク２３をＯＡ検出系２２ａのベストフォ−カス面に移動させた上で、ＯＡ検出系２２ａに検出させる。さらに、このようなＯＡ検出系２２ａによりアライメントマーク２３を観察してウエハ３の位置を検出する場合、アライメントマーク２３の上部に塗布などにより形成された透明層に起因して、単色光では干渉縞が発生する。干渉縞が発生すると、ＯＡ検出系２２ａは、アライメント信号を干渉縞の信号が加算された状態で検出してしまうため、高精度な検出が望めない。そこで、これに対処するために、照明光源３０としては、広帯域の波長を持つものを使用することが望ましい。   Here, in order for the OA detection system 22a to accurately detect the alignment mark 23 on the wafer 3, the mark image must be clearly detected, that is, the focus of the OA detection system 22a is aligned with the alignment mark 23. There must be. Therefore, the OA detection system 22a includes an AF detection system (not shown) (different from the AF detection system 21), and the control unit 8 sets the alignment mark 23 on the OA detection system 22a based on the detection result of the AF detection system. Then, the OA detection system 22a detects it. Further, when the position of the wafer 3 is detected by observing the alignment mark 23 with such an OA detection system 22a, interference fringes are not obtained with monochromatic light due to the transparent layer formed on the alignment mark 23 by coating or the like. Will occur. When the interference fringes are generated, the OA detection system 22a detects the alignment signal in a state where the interference fringe signals are added, and therefore high-precision detection cannot be expected. Therefore, in order to cope with this, it is desirable to use the illumination light source 30 having a broadband wavelength.

図４は、図１に対応した、アライメント検出系２２として、ＯＡ検出系２２ａに加えてＴＴＬ−ＡＡ検出系２２ｂを採用した場合の露光装置１の構成を示す概略図である。この図４に示す例では、ＯＡ検出系２２ａがプリアライメント計測を実施し、一方、ＴＴＬ−ＡＡ検出系２２ｂがファインアライメント計測を実施する。ＯＡ検出系２２ａは、Ｘ、Ｙ軸の両方向を計測可能とするのに対して、ＴＴＬ−ＡＡ検出系２２ｂは、Ｘ軸方向の計測を行う第１検出部４５と、Ｙ軸方向の計測を行う第２検出部４６とを含む。なお、第１検出部４５および第２検出部４６は、それぞれ光源を必要とするが、この光源は、ＯＡ検出系２２ａの光源（不図示）と共通化してもよい。   FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the exposure apparatus 1 when the TTL-AA detection system 22b is adopted as the alignment detection system 22 in addition to the OA detection system 22a, corresponding to FIG. In the example shown in FIG. 4, the OA detection system 22a performs pre-alignment measurement, while the TTL-AA detection system 22b performs fine alignment measurement. The OA detection system 22a can measure both directions of the X and Y axes, whereas the TTL-AA detection system 22b has a first detection unit 45 that performs measurement in the X axis direction and a measurement in the Y axis direction. And a second detection unit 46 for performing. In addition, although the 1st detection part 45 and the 2nd detection part 46 require a light source, respectively, you may make this light source common with the light source (not shown) of the OA detection system 22a.

制御部８は、露光装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。この制御部８は、例えばコンピュータなどで構成され、露光装置１の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。なお、制御部８は、露光装置１の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。   The control unit 8 can control the operation and adjustment of each component of the exposure apparatus 1. The control unit 8 is configured by, for example, a computer and is connected to each component of the exposure apparatus 1 via a line, and can control each component according to a program or the like. The control unit 8 may be configured integrally with other parts of the exposure apparatus 1 (in a common casing), or separate from the other parts of the exposure apparatus 1 (in a separate casing). It may be configured.

次に、露光装置１におけるウエハアライメント処理について説明する。まず、参考として従来のウエハアライメント処理時に生じ得るシフト誤差について説明する。図１１は、従来のウエハアライメント処理時のシフト誤差を説明するための概略図である。なお、図１１では、便宜上、本実施形態に係る露光装置１の要素に対応するものには同一の符号を付す。ここで、ウエハチャック５０に保持されたウエハ３の表面には、アライメントマーク２３が形成されており、さらにレジスト５１が塗布（レジスト層（この場合最上層）が積層）されている。しかしながら、ウエハ３の面形状、アライメントマーク２３の形成状態、またはレジスト５１の塗布条件などにより、実際にはレジスト５１の厚みが均一となるように塗布することは難しい。そこで、この例では、レジスト５１に厚みムラ（塗布ムラ）が発生している、すなわち、レジスト５１の表面（全体で見た場合でいうウエハ表面）とアライメントマーク２３が形成されているウエハ３のマーク面とに傾き差が生じていると想定する。まず、図１１（ａ）は、ＯＡ検出系２２ａによりウエハアライメント処理を行う際の状態を示している。このとき、レジスト５１の表面は傾いているが、ウエハ３上のアライメントマーク２３が形成された面は、所望の状態（水平状態）にある。したがって、ウエハ３上のアライメントマーク２３は、ＯＡ検出系２２ａの検出位置に合う。次に、図１１（ｂ）は、アライメントマーク２３が図１１（ａ）とＸＹ平面方向で対応（一致）した状態で、露光位置でレジスト５１の表面計測を行い、この結果に基づいてチルト補正を行った状態を示している。このとき、レチクルパターンの像は、投影光学系６を介してウエハ３上に露光されるが、ウエハ３（この場合回路層）上のパターン面は、重ね合わせる面に対して平行となる必要がある。具体的には、図１１（ｂ）においてレジスト層の露光光の進行方向に着目すると、アライメントマーク２３の上方に位置するパターン５２は、パターン面（アライメントマーク２３が形成された面）に垂直になるように、軸５３上に露光されることが望ましい。しかしながら、露光時にチルト補正を行い、図１１（ｂ）に示すようにレジスト５１の表面を水平状態とすると、パターン面が角度γ傾いた分だけ、シフト誤差（Ｓｈｉｆｔ）が発生する場合がある。そこで、本実施形態では、ＯＡ検出系２２ａを使用し、レジスト５１の表面からアライメントマーク２３までの間隔と、レジスト５１の表面傾きとを計測し、ウエハアライメント処理の際に補正値として反映させることで、シフト誤差による影響を低減させる。   Next, wafer alignment processing in the exposure apparatus 1 will be described. First, a shift error that may occur during conventional wafer alignment processing will be described as a reference. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a shift error during a conventional wafer alignment process. In FIG. 11, for convenience, elements corresponding to elements of the exposure apparatus 1 according to the present embodiment are denoted by the same reference numerals. Here, an alignment mark 23 is formed on the surface of the wafer 3 held by the wafer chuck 50, and a resist 51 is applied (a resist layer (the uppermost layer in this case) is laminated). However, it is actually difficult to apply the resist 51 so that the thickness of the resist 51 is uniform depending on the surface shape of the wafer 3, the formation state of the alignment mark 23, or the application conditions of the resist 51. Therefore, in this example, the resist 51 has uneven thickness (coating unevenness), that is, the surface of the resist 51 (wafer surface as viewed as a whole) and the wafer 3 on which the alignment mark 23 is formed. It is assumed that there is a difference in inclination between the mark surface. First, FIG. 11A shows a state in which wafer alignment processing is performed by the OA detection system 22a. At this time, the surface of the resist 51 is inclined, but the surface on which the alignment mark 23 is formed on the wafer 3 is in a desired state (horizontal state). Therefore, the alignment mark 23 on the wafer 3 matches the detection position of the OA detection system 22a. Next, in FIG. 11B, the surface of the resist 51 is measured at the exposure position in a state where the alignment mark 23 corresponds (matches) with FIG. 11A in the XY plane direction, and tilt correction is performed based on the result. It shows the state of having performed. At this time, the image of the reticle pattern is exposed on the wafer 3 via the projection optical system 6, but the pattern surface on the wafer 3 (in this case, the circuit layer) needs to be parallel to the surface to be superimposed. is there. Specifically, in FIG. 11B, focusing on the traveling direction of the exposure light of the resist layer, the pattern 52 positioned above the alignment mark 23 is perpendicular to the pattern surface (the surface on which the alignment mark 23 is formed). It is desirable to expose on the axis 53. However, when tilt correction is performed during exposure and the surface of the resist 51 is in a horizontal state as shown in FIG. 11B, a shift error (Shift) may occur by an amount corresponding to the inclination of the pattern surface by the angle γ. Therefore, in this embodiment, the OA detection system 22a is used to measure the distance from the surface of the resist 51 to the alignment mark 23 and the surface inclination of the resist 51, and reflect them as correction values in the wafer alignment process. Thus, the influence of the shift error is reduced.

図５は、本実施形態に係る露光装置１によるウエハアライメント処理を含む露光工程の流れを示すフローチャートである。また、図６は、シフト誤差の説明で使用した図１１に対応した、本実施形態におけるウエハアライメント処理を説明するための概略図である。ここで、図６（ａ）は、ＯＡ検出系２２ａによりウエハアライメント処理を行う際の状態を示している。また、図６（ｂ）は、本実施形態のウエハアライメント処理後に露光を行う状態を示している。まず、制御部８は、ＯＡ検出系２２ａに対してウエハ３に対するフォーカス位置差の取得指示を送信し、フォーカス位置の計測を開始させる。このとき、ＯＡ検出系２２ａは、図６（ａ）に示すようにアライメントマーク２３を検出対象とする。次に、制御部８は、ウエハステージ７を微小駆動させつつ、ＯＡ検出系用のＡＦ検出系により駆動ＡＦ計測を実施させ、アライメントマーク２３にフォーカスを合わせる（ベストフォーカス）。そして、ＯＡ検出系２２ａは、その状態でパターン面（パターン５２が重ね合わされる面）またはアライメントマーク面のフォーカス位置の計測を実施し、制御部８は、第１フォーカス位置およびチルト情報（傾き）を取得する（ステップＳ１０１）。ここで、特にチルト情報は、例えば、複数点で計測したフォーカス位置の計測結果を参照することで算出される。次に、制御部８は、ＡＦ検出系２１に対して、ステップＳ１０１で検出対象であったアライメントマーク２３が形成された面に垂直な位置に対応するレジスト５１の表面のフォーカス位置の計測を実施させ、第２フォーカス位置情報を取得する（ステップＳ１０２）。次に、制御部８は、ステップＳ１０１で得られた情報を記憶し、これらの情報に基づいてウエハステージ７を駆動させ、ウエハ３を露光位置に移動（ＸＹ軸移動）させる（ステップＳ１０３）。次に、制御部８は、ステップＳ１０１およびＳ１０２にて得られたフォーカス位置の計測結果を用いて、露光位置におけるＺ軸方向のフォーカス位置差、すなわちレジスト５１の厚みΔＺを算出する（ステップＳ１０４）。なお、このステップＳ１０４の工程は、ステップＳ１０３の前であってもよい。次に、制御部８は、ステップＳ１０４にて得られた厚みΔＺから求まるパターン面が、予め決められている焦点深度の範囲内にあるかどうかを判断する（ステップＳ１０５）。ここで、制御部８は、パターン面が焦点深度の範囲内にないと判定した場合（ＮＯ）、ウエハステージ７に対して、ウエハ３をＺ軸方向に移動させることで、パターン面が焦点深度の範囲内に入るようにフォーカス駆動させる（ステップＳ１０６）。なお、露光時のフォーカス位置の設定は、パターン面が焦点深度の範囲内に入っているのならば、任意である。一方、制御部８は、ステップＳ１０５にて、パターン面が焦点深度の範囲内にあると判定した場合（ＹＥＳ）、そのままステップＳ１０７に移行する。そして、制御部８は、ステップＳ１０１にて得られた各情報に基づいて露光を実施させる（ステップＳ１０７）。このとき、露光されるパターン５２を含む層は、図６（ｂ）に示すように、ウエハ３上のパターン面またはアライメントマーク面に合う（平行になる）こととなる。ここで、露光時のフォーカス位置は、露光スリット、露光ショット内におけるレジスト５１の厚みのおおよそ平均値の高さに合わせることが望ましい。これは、レジストの厚みは、露光スリット、露光ショット内の全域で平均値からの差が小さくなるため、露光時のパターン５２のデフォーカス量を全域に渡り小さくできるためである。なお、ここまでの説明では、検出対象のアライメントマーク２３を１つと想定した。ここで、ウエハ３のパターン面またはアライメントマーク面のグローバルな傾きを求めてウエハ全面でチルトを補正するグローバル計測を採用する場合には、ステップＳ１０１にて、３点以上のアライメントマーク２３を検出対象とすればよい。これに対して、ウエハ３内の各ショット領域Ｓの個々に対応した傾きを求めてチルトを補正するダイバイダイ計測を採用する場合には、ステップＳ１０１にて、あるショット領域Ｓ近傍の３点以上のアライメントマーク２３を検出対象とすればよい。   FIG. 5 is a flowchart showing a flow of an exposure process including a wafer alignment process by the exposure apparatus 1 according to the present embodiment. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the wafer alignment processing in the present embodiment, corresponding to FIG. 11 used in the explanation of the shift error. Here, FIG. 6A shows a state when the wafer alignment process is performed by the OA detection system 22a. FIG. 6B shows a state in which exposure is performed after the wafer alignment processing of the present embodiment. First, the control unit 8 transmits an instruction to acquire a focus position difference with respect to the wafer 3 to the OA detection system 22a, and starts measuring the focus position. At this time, the OA detection system 22a uses the alignment mark 23 as a detection target as shown in FIG. Next, the control unit 8 causes the AF detection system for the OA detection system to perform driving AF measurement while finely driving the wafer stage 7 to focus on the alignment mark 23 (best focus). Then, the OA detection system 22a measures the focus position of the pattern surface (the surface on which the pattern 52 is superimposed) or the alignment mark surface in that state, and the control unit 8 controls the first focus position and tilt information (tilt). Is acquired (step S101). Here, in particular, the tilt information is calculated by referring to measurement results of focus positions measured at a plurality of points, for example. Next, the control unit 8 measures the focus position of the surface of the resist 51 corresponding to the position perpendicular to the surface on which the alignment mark 23 that is the detection target is formed in step S101, with respect to the AF detection system 21. Second focus position information is acquired (step S102). Next, the control unit 8 stores the information obtained in step S101, drives the wafer stage 7 based on the information, and moves the wafer 3 to the exposure position (XY axis movement) (step S103). Next, using the focus position measurement results obtained in steps S101 and S102, the control unit 8 calculates the focus position difference in the Z-axis direction at the exposure position, that is, the thickness ΔZ of the resist 51 (step S104). . Note that the process of step S104 may be performed before step S103. Next, the control unit 8 determines whether or not the pattern surface obtained from the thickness ΔZ obtained in step S104 is within a predetermined focal depth range (step S105). Here, when the control unit 8 determines that the pattern surface is not within the depth of focus range (NO), the pattern surface is moved to the depth of focus by moving the wafer 3 in the Z-axis direction with respect to the wafer stage 7. The focus is driven so as to fall within the range (step S106). Note that the setting of the focus position at the time of exposure is arbitrary as long as the pattern surface is within the range of the focal depth. On the other hand, if the control unit 8 determines in step S105 that the pattern surface is within the depth of focus range (YES), the control unit 8 proceeds directly to step S107. And the control part 8 performs exposure based on each information obtained in step S101 (step S107). At this time, as shown in FIG. 6B, the layer including the pattern 52 to be exposed matches (becomes parallel to) the pattern surface or the alignment mark surface on the wafer 3. Here, it is desirable that the focus position at the time of exposure be adjusted to the height of the average value of the thickness of the resist 51 in the exposure slit and exposure shot. This is because the resist thickness has a smaller difference from the average value in the entire area of the exposure slit and exposure shot, and the defocus amount of the pattern 52 during exposure can be reduced over the entire area. In the description so far, it is assumed that the number of alignment marks 23 to be detected is one. Here, when adopting global measurement in which the global tilt of the pattern surface or alignment mark surface of the wafer 3 is obtained and the tilt is corrected over the entire wafer surface, in step S101, three or more alignment marks 23 are detected. And it is sufficient. On the other hand, when adopting die-by-die measurement in which the tilt corresponding to each shot area S in the wafer 3 is obtained and correcting the tilt, three or more points near a certain shot area S are selected in step S101. The alignment mark 23 may be a detection target.

一方、レジスト５１の厚みΔＺが均一であったとしても、ＯＡ検出系２２ａの光軸が傾いている場合や処理工程の条件により、ＯＡ検出系２２ａの計測値に差異（ズレ）が生じる場合もある。この要因となるのは、例えば、ＯＡ検出系２２ａのテレセン傾きやレジスト５１の屈折率が挙げられる。そこで、より精度良くシフト誤差の補正を行うためには、これらの要素も考慮する必要がある。図７は、ＯＡ検出系２２ａの光軸がθ１傾いた状態でアライメントマーク２３を検出している状態を示す概略図である。この場合、レジスト５１に入射した後の光軸の傾きをθ２とすると、計測値のズレΔＳは、式（１）で表される。
ΔＳ＝ΔＺ×ｔａｎθ２ （１）
ここで、レジスト５１の屈折率をｎとし、レジスト５１の表面の傾きをαとすると、スネルの法則より、式（２）が成り立つ。
ｓｉｎ（θ１＋α）＝ｎ×ｓｉｎ（θ２＋α） （２）
ここで、式（１）中のθ２は、式（２）から算出できる。したがって、ＯＡ検出系２２ａの光軸が傾いている場合には、求められたズレΔＳを補正値として、ＯＡ検出系２２ａの実際の計測値に反映すればよい。 On the other hand, even if the thickness ΔZ of the resist 51 is uniform, there may be a case where a difference (deviation) occurs in the measured value of the OA detection system 22a depending on the tilt of the optical axis of the OA detection system 22a or the processing process conditions. is there. This factor is, for example, the telecentric inclination of the OA detection system 22a and the refractive index of the resist 51. Therefore, in order to correct the shift error with higher accuracy, it is necessary to consider these factors. Figure 7 is a schematic diagram showing a state in which the optical axis of the OA detection system 22a has detected the alignment mark 23 in 1 tilted theta. In this case, assuming that the inclination of the optical axis after entering the resist 51 is θ 2 , the deviation ΔS of the measured value is expressed by Expression (1).
ΔS = ΔZ × tan θ 2 (1)
Here, when the refractive index of the resist 51 is n and the inclination of the surface of the resist 51 is α, Expression (2) is established from Snell's law.
sin (θ 1 + α) = n × sin (θ 2 + α) (2)
Here, θ 2 in equation (1) can be calculated from equation (2). Therefore, when the optical axis of the OA detection system 22a is tilted, the obtained deviation ΔS may be reflected as a correction value in an actual measurement value of the OA detection system 22a.

なお、上記説明では、レジスト５１がウエハ３上に１層のみ塗布されているとしたが、ウエハ３上には複数種類のレジストで材質の異なった層が構成されてもよい。この場合、レジスト５１の表面から複数層下の検出対象のアライメントマーク２３までの間隔を計測して、または、複数層を任意に分割もしくは合わせて計測して、上記のウエハアライメント処理に適用してもよい。また、上記説明では、レジスト５１の厚みΔＺは、処理対象となるウエハ３ごとに算出するものとしたが、例えば、ロット内の平均値または平均値近傍の値を代表する固定値として使用してもよい。同様に、レジスト５１の厚みΔＺは、１つのウエハ３に存在する全てのアライメントマークを計測せず、厚みΔＺが安定したプロセスであれば、代表点を計測し、そのときの値を固定値として使用してもよい。また、レジスト５１の厚みΔＺは、露光装置１内でのプロセスとは別の標準的なプロセスで計測し、各工程やレジスト５１に対する変化率情報を予め取得しておき、上記のウエハアライメント処理に適用してもよい。   In the above description, only one layer of the resist 51 is applied on the wafer 3. However, layers of different materials may be formed on the wafer 3 using a plurality of types of resist. In this case, the distance from the surface of the resist 51 to the alignment mark 23 to be detected under the plurality of layers is measured, or the plurality of layers are arbitrarily divided or combined, and applied to the wafer alignment process described above. Also good. In the above description, the thickness ΔZ of the resist 51 is calculated for each wafer 3 to be processed. For example, the resist 51 is used as a fixed value that represents an average value in the lot or a value in the vicinity of the average value. Also good. Similarly, the thickness ΔZ of the resist 51 does not measure all the alignment marks existing on one wafer 3, and if the thickness ΔZ is a stable process, the representative point is measured and the value at that time is set as a fixed value. May be used. Further, the thickness ΔZ of the resist 51 is measured by a standard process different from the process in the exposure apparatus 1, and rate-of-change information for each process and the resist 51 is acquired in advance, and the above-described wafer alignment processing is performed. You may apply.

また、上記説明では、ある１つの軸方向（Ｙ軸方向）でのアライメント補正値に着目したが、他の軸方向の補正についても同様である。また、例えば、１つのロットに含まれる複数のウエハ３に対して露光を行う場合、これらのウエハ３の形状状態が近似していると想定し、上記説明した露光工程の一部の工程を省略することもあり得る。例えば、ロットの１枚目のウエハ３に対しては、上記のとおり露光工程を実施し、２枚目以降のウエハ３に対しては、ステップＳ１０１を省略して、前に計測した位置情報を参考とすることもあり得る。また、上記説明では、ウエハアライメント処理シーケンス（ステップＳ１０１〜Ｓ１０６）と、露光シーケンス（ステップＳ１０７）とを直列で行う動作（例えばシングルステージシステム）とした。しかしながら、本発明は、これに限定することなく、ウエハアライメント処理シーケンスと露光シーケンスとを並列で行う動作（例えばツインステージシステム）にも適用可能である。さらに、ステップＳ１０１やＳ１０２での各種計測は、上記説明のように、露光装置１内の各種検出系で計測するだけでなく、露光装置１外にて予め計測し、制御部８は、計測結果を外部から取得し利用するものとしてもよい。   In the above description, the alignment correction value in one axial direction (Y-axis direction) is focused, but the same applies to corrections in other axial directions. Further, for example, when performing exposure on a plurality of wafers 3 included in one lot, it is assumed that the shape states of these wafers 3 are approximate, and some of the above-described exposure steps are omitted. It is possible to do. For example, the exposure process is performed as described above for the first wafer 3 in the lot, and step S101 is omitted for the second and subsequent wafers 3, and the previously measured position information is obtained. It may be helpful. In the above description, the wafer alignment processing sequence (steps S101 to S106) and the exposure sequence (step S107) are performed in series (for example, a single stage system). However, the present invention is not limited to this, and can also be applied to an operation (for example, a twin stage system) in which a wafer alignment processing sequence and an exposure sequence are performed in parallel. Further, the various measurements in steps S101 and S102 are not only measured by various detection systems in the exposure apparatus 1 but also previously measured outside the exposure apparatus 1 as described above. May be obtained and used from outside.

このように、露光装置１は、パターン面またはアライメントマーク面のチルト位置情報やレジスト５１の厚み情報を参照することで、露光時に発生し得るシフト誤差を補正した状態で露光することができる。これにより、従来よりも高精度な重ね合わせ精度を達成することができる。特に、レチクル２やウエハ３などの物体の位置情報を、像観察により高精度に、かつ安定性を維持して検出し、この検出された情報に基づいて重ね合わせ露光を行う際には好適となる。   As described above, the exposure apparatus 1 can perform exposure with a shift error that may occur during exposure being corrected by referring to the tilt position information of the pattern surface or the alignment mark surface and the thickness information of the resist 51. As a result, it is possible to achieve a higher overlay accuracy than in the past. In particular, it is suitable for detecting position information of an object such as the reticle 2 and the wafer 3 with high accuracy and maintaining stability by image observation, and performing overlay exposure based on the detected information. Become.

以上のように、本実施形態によれば、シフト誤差を簡易的に補正し、ウエハ上に形成されるパターンの重ね合わせ精度の向上に有利な露光装置を提供することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an exposure apparatus that can easily correct shift errors and is advantageous in improving the overlay accuracy of patterns formed on a wafer.

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置について説明する。本実施形態に係る露光装置の特徴は、ウエハ３上のレジスト５１の表面が、第１実施形態とは異なり線形一次の傾きではない場合を想定している点にある。図８は、本実施形態におけるウエハアライメント処理を説明するための概略図である。ここで、ウエハ３は、ウエハチャック５０に保持された状態にある。また、ウエハ３の表面には、一例として２つのアライメントマーク（第１マーク２３ａ（ウエハステージ７の基準側面から距離Ｌ１）、第２マーク２３ｂ（同様に基準側面から距離Ｌ２））が形成されている。さらに、ウエハ３上にはレジスト５１が塗布されている。特に本実施形態では、レジスト５１には、断面で見ると中心部と周辺部との表面が凸となる（厚くなる）ような厚みムラが発生しているものと想定する。まず、図８中の（ａ）図は、ＯＡ検出系２２ａ（不図示）によりウエハアライメント処理を行う際の状態を示している。第１マーク２３ａと第２マーク２３ｂとの上方におけるレジスト５１の表面傾きは、この（ａ）図に示すように、それぞれ異なる。また、図８中の（ｂ）図は、（ａ）図とＸＹ平面方向で対応し、本実施形態のウエハアライメント処理後に第１マーク２３ａの位置で露光を行う状態を示している。さらに、図８中の（ｃ）図は、同様に（ａ）、（ｂ）図とＸＹ平面方向で対応し、本実施形態のウエハアライメント処理後に第２マーク２３ｂの位置で露光を行う状態を示している。以下、第１実施形態での図５を用いた説明を参照し、第１実施形態の場合と異なる点を上げる。まず、ステップＳ１０１およびＳ１０２では、制御部８は、第１マーク２３ａと第２マーク２３ｂとのそれぞれについて、同様に第１ベストフォーカス位置情報、チルト位置情報、および第２ベストフォーカス位置情報を取得する。次に、ステップＳ１０４では、露光位置における、第１マーク２３ａと第２マーク２３ｂとのそれぞれに対応するレジスト５１の厚みΔＺ１、ΔＺ２を算出する。次に、ステップＳ１０５では、制御部８は、厚みΔＺ１、ΔＺ２が、それぞれ予め決められている焦点深度の範囲内にあるかどうかを判断する。この場合も、制御部８は、厚みΔＺ１、ΔＺ２が焦点深度の範囲内にないと判定した場合には、ステップＳ１０６にて、厚みΔＺ１、ΔＺ２が焦点深度範囲内に入るようにフォーカス駆動させる。結果的に、露光されるパターン５２ａ、５２ｂを含む層は、（ｃ）図に示すように、ウエハ３上のパターン面またはアライメントマーク面に合う（平行になる）こととなる。このように、本実施形態によれば、ウエハ３上のレジスト５１の表面が線形一次の傾きではない場合でも、第１実施形態と同様の効果を奏する。 (Second Embodiment)
Next, an exposure apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. The feature of the exposure apparatus according to the present embodiment is that it is assumed that the surface of the resist 51 on the wafer 3 is not linearly linearly inclined unlike the first embodiment. FIG. 8 is a schematic view for explaining the wafer alignment processing in the present embodiment. Here, the wafer 3 is held by the wafer chuck 50. In addition, two alignment marks (a first mark 23a (distance L 1 from the reference side surface of the wafer stage 7) and a second mark 23b (similarly a distance L 2 from the reference side surface)) are formed on the surface of the wafer 3 as an example. Has been. Further, a resist 51 is applied on the wafer 3. In particular, in the present embodiment, it is assumed that the resist 51 has a thickness unevenness such that the surface of the central portion and the peripheral portion is convex (thickened) when viewed in cross section. First, FIG. 8A shows a state in which wafer alignment processing is performed by the OA detection system 22a (not shown). The surface inclination of the resist 51 above the first mark 23a and the second mark 23b is different as shown in FIG. 8B corresponds to FIG. 8A in the XY plane direction, and shows a state where exposure is performed at the position of the first mark 23a after the wafer alignment processing of the present embodiment. Further, FIG. 8C corresponds to FIG. 8A and FIG. 8B in the XY plane direction, and shows a state in which exposure is performed at the position of the second mark 23b after the wafer alignment processing of the present embodiment. Show. Hereinafter, with reference to the description of FIG. 5 in the first embodiment, the points different from the case of the first embodiment will be raised. First, in steps S101 and S102, the control unit 8 similarly acquires first best focus position information, tilt position information, and second best focus position information for each of the first mark 23a and the second mark 23b. . Next, in step S104, the thicknesses ΔZ 1 and ΔZ 2 of the resist 51 corresponding to the first mark 23a and the second mark 23b at the exposure position are calculated. Next, in step S105, the control unit 8 determines whether or not the thicknesses ΔZ 1 and ΔZ 2 are within a predetermined focal depth range. Also in this case, if the control unit 8 determines that the thicknesses ΔZ 1 and ΔZ 2 are not within the depth of focus range, in step S106, the thicknesses ΔZ 1 and ΔZ 2 are set within the depth of focus range. Drive focus. As a result, the layer including the exposed patterns 52a and 52b is aligned (parallel) with the pattern surface or alignment mark surface on the wafer 3, as shown in FIG. As described above, according to the present embodiment, even when the surface of the resist 51 on the wafer 3 is not linearly inclined, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る露光装置について説明する。上記各実施形態では、レジスト５１に厚みムラがある場合について説明した。これに対して、本実施形態に係る露光装置の特徴は、Ｓｉウエハ（シリコン基板）の裏面側にアライメントマークが存在しており、Ｓｉウエハを表面側から透過してアライメントマークを検出（観察）する裏面アライメントに適用する点にある。図９は、本実施形態にて処理対象とするウエハ（貼り合わせウエハ）６０の構成と、ウエハ６０を例えば真空吸着により保持するウエハチャック６１とを示す概略断面図である。ウエハ６０は、Ｓｉウエハ６２とガラスウエハ（ガラス基板、サポート基板）６３とを含み、Ｓｉウエハ６２とガラスウエハ６３とは、接着剤やオプティカルコンタクトなどにより接着されている。Ｓｉウエハ６２の表面には、レジスト６４（この場合最上層）が塗布されている。一方、Ｓｉウエハ６２の裏面には、金属などの材料からなるアライメントマーク６５が形成されている。このように、アライメントマーク６５は、Ｓｉウエハ６２とガラスウエハ６３との間に閉じ込められた状態にあるため、裏面アライメントの際には、ＯＡ検出系２２Ａは、赤外光を照射し、その反射光を捉えてその位置を計測することになる。ここで、ウエハチャック６１は、その表面で赤外光を反射することがあり、反射した赤外光がノイズ光となり、結果的にアライメントマーク像の画質劣化を引き起こす原因となる場合がある。そこで、ウエハ６０は、さらにガラスウエハ６３の裏面に、赤外光を反射しない反射防止膜６６を有する。なお、この反射防止膜６６をウエハ６０に設置しない代わりにウエハチャック６１を最低２層構造とし、そのうちウエハ６０と接する層を、赤外光を反射しない反射防止層とする構成としてもよい。さらに、ウエハチャック６１は、赤外光による温度上昇を抑制するために冷却機構および温度センサーを備えることで、ウエハ３の形状収縮を制御してもよい。このようなウエハ６０は、Ｓｉウエハ６２とガラスウエハ６３との間で、バイメタル効果により面形状が平坦とはならず、変形している場合がある。さらに、Ｓｉウエハ６２とガラスウエハ６３とを単体で見ても、それぞれ厚みムラが発生している。そこで、本実施形態では、ＯＡ検出系２２ａを使用して、レジスト６４の表面からアライメントマーク６５までの間隔と、アライメントマーク６５が形成された面の傾きとを計測し、ウエハアライメント処理の際に補正値として反映させる。これにより、シフト誤差による影響を低減させる。 (Third embodiment)
Next, an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. In each of the above embodiments, the case where the resist 51 has uneven thickness has been described. In contrast, the exposure apparatus according to the present embodiment is characterized in that an alignment mark is present on the back side of the Si wafer (silicon substrate), and the alignment mark is detected (observed) through the Si wafer from the front side. It is in the point applied to back surface alignment. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a wafer (bonded wafer) 60 to be processed in this embodiment and a wafer chuck 61 that holds the wafer 60 by, for example, vacuum suction. The wafer 60 includes an Si wafer 62 and a glass wafer (glass substrate, support substrate) 63, and the Si wafer 62 and the glass wafer 63 are bonded by an adhesive, an optical contact, or the like. A resist 64 (the uppermost layer in this case) is coated on the surface of the Si wafer 62. On the other hand, an alignment mark 65 made of a material such as metal is formed on the back surface of the Si wafer 62. As described above, since the alignment mark 65 is confined between the Si wafer 62 and the glass wafer 63, the OA detection system 22A irradiates infrared light and reflects the reflected light during back surface alignment. It captures light and measures its position. Here, the wafer chuck 61 may reflect infrared light on its surface, and the reflected infrared light becomes noise light, which may cause image quality degradation of the alignment mark image as a result. Therefore, the wafer 60 further has an antireflection film 66 that does not reflect infrared light on the back surface of the glass wafer 63. Instead of installing the antireflection film 66 on the wafer 60, the wafer chuck 61 may have a minimum two-layer structure, and a layer in contact with the wafer 60 may be an antireflection layer that does not reflect infrared light. Further, the wafer chuck 61 may control the shape shrinkage of the wafer 3 by including a cooling mechanism and a temperature sensor in order to suppress a temperature rise due to infrared light. Such a wafer 60 may be deformed between the Si wafer 62 and the glass wafer 63 due to the bimetal effect and not being flat. Further, even when the Si wafer 62 and the glass wafer 63 are viewed as a single unit, thickness unevenness occurs. Therefore, in the present embodiment, the OA detection system 22a is used to measure the distance from the surface of the resist 64 to the alignment mark 65 and the inclination of the surface on which the alignment mark 65 is formed, and at the time of wafer alignment processing. Reflect as a correction value. Thereby, the influence by the shift error is reduced.

図１０は、本実施形態におけるウエハアライメント処理（裏面アライメント）を説明するための概略図である。まず、図１０（ａ）は、ＯＡ検出系２２ａによりウエハアライメント処理を行う際の状態を示している。さらに、図１０（ｂ）は、本実施形態のウエハアライメント処理後に露光を行う状態を示している。以下、第１実施形態での図５を用いた説明を参照し、第１実施形態の場合と異なる点を上げる。特に、第１実施形態と異なる点は、ステップＳ１０１にて、制御部８は、同様に第１フォーカス位置およびチルト情報（傾き）を取得するが、Ｓｉウエハ６２の表面とアライメントマーク６５が存在するＳｉウエハ６２の裏面との２面を対象として行う点にある。このとき、特にＳｉウエハ６２の裏面に対する計測の際は、ＯＡ検出系２２ａの計測波長を赤外波長として行う。そして、以下のステップにてレジストの厚みΔＺを算出する際に、ここでのステップＳ１０１で得られた情報を反映させる。結果的に、露光されるパターン６７を含む層は、図１０（ｂ）に示すように、Ｓｉウエハ６２上のパターン面に合う（平行になる）こととなる。このように、本実施形態によれば、貼り合わせウエハを処理対象とし、裏面アライメントを実施する場合でも、第１実施形態と同様の効果を奏する。   FIG. 10 is a schematic diagram for explaining wafer alignment processing (back surface alignment) in the present embodiment. First, FIG. 10A shows a state in which wafer alignment processing is performed by the OA detection system 22a. Further, FIG. 10B shows a state in which exposure is performed after the wafer alignment processing of the present embodiment. Hereinafter, with reference to the description of FIG. 5 in the first embodiment, the points different from the case of the first embodiment will be raised. In particular, the difference from the first embodiment is that, in step S101, the control unit 8 similarly acquires the first focus position and tilt information (tilt), but the surface of the Si wafer 62 and the alignment mark 65 exist. The point is that the two surfaces of the Si wafer 62 are the target. At this time, particularly when measuring the back surface of the Si wafer 62, the measurement wavelength of the OA detection system 22a is set as an infrared wavelength. Then, when calculating the resist thickness ΔZ in the following steps, the information obtained in step S101 here is reflected. As a result, the layer including the pattern 67 to be exposed matches (becomes parallel to) the pattern surface on the Si wafer 62 as shown in FIG. As described above, according to the present embodiment, even when a bonded wafer is a processing target and back surface alignment is performed, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。 (Device manufacturing method)
Next, a method for manufacturing a device (semiconductor device, liquid crystal display device, etc.) according to an embodiment of the present invention will be described. A semiconductor device is manufactured through a pre-process for producing an integrated circuit on a wafer and a post-process for completing an integrated circuit chip on the wafer produced in the pre-process as a product. The pre-process includes a step of exposing a wafer coated with a photosensitive agent using the above-described exposure apparatus, and a step of developing the wafer. The post-process includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (encapsulation). A liquid crystal display device is manufactured through a process of forming a transparent electrode. The step of forming the transparent electrode includes a step of applying a photosensitive agent to a glass substrate on which a transparent conductive film is deposited, a step of exposing the glass substrate on which the photosensitive agent is applied using the above-described exposure apparatus, and a glass substrate. The process of developing is included. According to the device manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture a higher quality device than before.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

１ 露光装置
２ レチクル
３ ウエハ
２３ アライメントマーク
５１ レジスト
５２ パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exposure apparatus 2 Reticle 3 Wafer 23 Alignment mark 51 Resist 52 Pattern

Claims (9)

原版に形成されたパターンに光を照射し、基板上に前記パターンの像を露光する露光装置であって、
前記基板に形成されたアライメントマークの第１フォーカス位置および前記アライメントマークが形成された面の傾きから、前記アライメントマークの位置に対応する最上層の表面の第２フォーカス位置を求め、前記第１フォーカス位置と前記第２フォーカス位置に基づいて、露光位置にてフォーカス位置を補正して露光を実施させる制御部を有する、
ことを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that irradiates a pattern formed on an original plate with light and exposes an image of the pattern on a substrate,
From the first focus position of the alignment mark formed on the substrate and the inclination of the surface on which the alignment mark is formed, a second focus position on the surface of the uppermost layer corresponding to the position of the alignment mark is obtained, and the first focus A controller that performs exposure by correcting the focus position at the exposure position based on the position and the second focus position;
An exposure apparatus characterized by that. 前記制御部は、前記傾きに基づいて、前記アライメントマークが形成された面に対して、前記第１フォーカス位置と前記第２フォーカス位置とが垂直となるように、前記露光位置を特定することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。   The control unit specifies the exposure position based on the tilt so that the first focus position and the second focus position are perpendicular to the surface on which the alignment mark is formed. The exposure apparatus according to claim 1, characterized in that: 前記基板を保持して移動可能とする基板保持部を有し、
前記制御部は、前記第１フォーカス位置と前記第２フォーカス位置とからフォーカス位置差を算出して前記最上層の厚みを取得し、該厚みが焦点深度の範囲内に入るように、前記基板保持部を駆動させることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。 Having a substrate holding portion that holds and moves the substrate;
The control unit calculates a focus position difference from the first focus position and the second focus position, obtains the thickness of the uppermost layer, and holds the substrate so that the thickness falls within the range of the depth of focus. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure unit is driven. 露光時のフォーカス位置は、前記厚みの範囲内で任意に設定される、
ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。 The focus position at the time of exposure is arbitrarily set within the thickness range,
The exposure apparatus according to claim 3, wherein: 露光時のフォーカス位置は、露光スリット、露光ショット内における前記厚みの平均値の高さ位置である、
ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。 The focus position at the time of exposure is the height position of the average value of the thickness in the exposure slit and exposure shot,
The exposure apparatus according to claim 3, wherein: 前記第１フォーカス位置を取得するための計測は、前記基板の一部の領域を計測することで前記基板の全面を求めるグローバル計測、または、前記基板に形成されたショット領域ごと計測を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の露光装置。   The measurement for acquiring the first focus position is to perform global measurement for obtaining the entire surface of the substrate by measuring a partial region of the substrate, or measurement for each shot region formed on the substrate. 6. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus is characterized in that: 前記層は、レジスト層、シリコン基板、またはガラス基板の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の露光装置。   The exposure apparatus according to claim 1, wherein the layer includes at least one of a resist layer, a silicon substrate, and a glass substrate. 原版に形成されたパターンに光を照射し、基板上に前記パターンの像を露光する露光方法であって、
前記基板に形成されたアライメントマークの第１フォーカス位置および前記アライメントマークが形成された面の傾きを取得する工程と、
前記アライメントマークの位置に対応する最上層の表面の第２フォーカス位置を取得する工程と、
前記第１フォーカス位置と前記第２フォーカス位置に基づいて、露光位置にてフォーカス位置を補正して露光を実施する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。 An exposure method for irradiating a pattern formed on an original plate with light and exposing an image of the pattern on a substrate,
Obtaining a first focus position of an alignment mark formed on the substrate and an inclination of a surface on which the alignment mark is formed;
Obtaining a second focus position of the surface of the uppermost layer corresponding to the position of the alignment mark;
Correcting the focus position at the exposure position based on the first focus position and the second focus position and performing exposure;
An exposure method comprising: 請求項１ないし７のいずれか１項に記載の露光装置、または請求項８に記載の露光方法を用いて基板を露光する工程と、
その露光した基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。 A step of exposing the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7 or the exposure method according to claim 8;
Developing the exposed substrate;
A device manufacturing method comprising:
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