JP3304535B2 - Surface position detection method and projection exposure apparatus using the same - Google Patents

Surface position detection method and projection exposure apparatus using the same

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JP3304535B2 JP21219993A JP21219993A JP3304535B2 JP 3304535 B2 JP3304535 B2 JP 3304535B2 JP 21219993 A JP21219993 A JP 21219993A JP 21219993 A JP21219993 A JP 21219993A JP 3304535 B2 JP3304535 B2 JP 3304535B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は面位置検出方法及びそれ
を用いた投影露光装置に関し、特に半導体素子の製造に
おいて、レチクル面上に形成されている電子回路パター
ンを投影光学系によりウエハ面上に縮小投影する際に、
該ウエハ面上の複数点の面位置情報(高さ情報)を検出
し、該ウエハの露光領域を投影光学系の最良結像面に容
易に位置させることができ、良好なる投影像が得られる
面位置検出方法及びそれを用いた投影露光装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting a surface position and a projection exposure apparatus using the same. More particularly, in the manufacture of semiconductor devices, an electronic circuit pattern formed on a reticle surface is projected onto a wafer surface by a projection optical system. When reducing projection to
By detecting surface position information (height information) of a plurality of points on the wafer surface, the exposure area of the wafer can be easily positioned on the best image forming plane of the projection optical system, and a good projected image can be obtained. The present invention relates to a surface position detection method and a projection exposure apparatus using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体素子製造用の投影露光装置
には電子回路パターンの微細化、例えばサブミクロンか
らハーフミクロン程度の微細化及び高集積化が要求され
ている。そしれこれに伴ない投影光学系に対しては従来
以上に高い解像力を有したものが要求されている。この
ため例えば投影光学系においては高NA化そして露光波
長に対しては短波長化が図られている。
2. Description of the Related Art In recent years, a projection exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device has been required to have a fine electronic circuit pattern, for example, a submicron to a half micron and high integration. Accordingly, a projection optical system having higher resolution than before is required. For this reason, for example, in a projection optical system, the NA is increased and the exposure wavelength is shortened.

【0003】一般に投影光学系の高解像力化を図ろうと
NAを高くするとパターン投影の許容焦点深度が浅くな
ってくる。このため多くの投影露光装置では投影光学系
の焦点面位置を検出する面位置検出装置が用いられてい
る。この面位置検出装置に対しては単にパターン転写を
行なうウエハ面上の露光領域の高さ位置(面位置)情報
を検出、調整するのみではなく、パターン転写を行なう
ウエハ面上の露光領域の傾き等も同時に検出し、調整で
きることが要望されている。
In general, if the NA is increased to increase the resolution of the projection optical system, the allowable depth of focus of pattern projection becomes smaller. For this reason, many projection exposure apparatuses use a surface position detection device that detects a focal plane position of a projection optical system. The surface position detecting device not only detects and adjusts the height position (surface position) information of the exposure area on the wafer surface on which the pattern is to be transferred, but also tilts the exposure area on the wafer surface on which the pattern is to be transferred. And the like can be simultaneously detected and adjusted.

【0004】従来より焦点面の面位置検出装置としては
ウエハ面上の露光領域の周辺部に複数個のエアセンサー
を設け、該エアセンサーより得られた露光領域周辺部の
高さ情報より露光領域の傾き及び高さ位置等を算出し調
整する方法が知られている。
Conventionally, as an apparatus for detecting the surface position of the focal plane, a plurality of air sensors are provided around the exposure area on the wafer surface, and the exposure area is obtained from height information on the periphery of the exposure area obtained from the air sensor. There is known a method of calculating and adjusting the inclination, height position and the like.

【0005】特公平2−10361号公報ではウエハ面
上の露光領域の中心部の高さ位置を斜入射方式の高さ位
置検出光学系により検出、調整し、これとは別の斜入射
方式の傾き検出光学系(コリメーター)を用いて露光領
域内の傾きを算出、調整している。
In Japanese Patent Publication No. 2-10361, the height position of the central portion of the exposure area on the wafer surface is detected and adjusted by an oblique incidence type height position detecting optical system. The tilt in the exposure area is calculated and adjusted using a tilt detection optical system (collimator).

【0006】又、本出願人は特願平3−157822号
公報において斜入射方式の投影光学系において複数の測
定点を露光領域内に形成し、露光領域の傾き及び高さ位
置を算出、調整した面位置検出装置を提案している。
In Japanese Patent Application No. 3-157822, the present applicant forms a plurality of measurement points in an exposure area in an oblique incidence type projection optical system, and calculates and adjusts the inclination and height position of the exposure area. A proposed surface position detecting device is proposed.

【0007】又、本出願人は特開平2−102518号
公報においてウエハ上の露光領域中の複数点を計測する
高さ位置検出光学系を設け、該複数点の高さ位置情報よ
り露光領域内の傾き及び高さ位置を算出、調整した面位
置検出装置を提案している。
Further, the applicant of the present invention has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-102518 a height position detecting optical system for measuring a plurality of points in an exposure area on a wafer. A surface position detecting device that calculates and adjusts the inclination and height position of the surface has been proposed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】一般に、光学方式の検
出システムでは、ウエハ上に塗布してあるレジストの表
面で反射される光とウエハ基板面で反射される光との間
で生じる干渉の影響が問題となる。この干渉の影響は、
ウエハ基板面上に形成されたパターンによって異なるた
め、上記従来例では、複数の測定点毎にあらかじめパタ
ーン固有のオフセットを測定し、各ショットの露光時に
複数点の計測値を補正してウエハ面位置計測を行なって
いる。
In general, in an optical detection system, the influence of interference generated between light reflected on the surface of a resist applied on a wafer and light reflected on the surface of a wafer substrate. Is a problem. The effect of this interference is
In the above-described conventional example, the pattern-specific offset is measured in advance at each of a plurality of measurement points, and the measured values at the plurality of points are corrected at the time of each shot exposure. Measurement is being performed.

【0009】[0009]

【0010】[0010]

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】[0013]

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【0017】しかし、ウエハの周辺部では、複数の計測
点の一部がオフセット計測を行なったパターンのないウ
エハ領域に位置する場合がある。このような場合は、パ
ターンのないウエハ領域に位置する計測点を除いた残り
の複数の測定点を用いて、ウエハの面位置計測を行なう
必要があった。それゆえ、ウエハの周辺部では、計測点
の数が減少し、面位置の補正精度が劣化する傾向があっ
た。
However, in the peripheral portion of the wafer, some of the plurality of measurement points may be located in a wafer region where no pattern has been subjected to the offset measurement. In such a case, it has been necessary to measure the surface position of the wafer using a plurality of remaining measurement points excluding the measurement points located in the wafer region having no pattern. Therefore, in the peripheral portion of the wafer, the number of measurement points decreases, and the correction accuracy of the surface position tends to deteriorate.

【0018】本発明の目的は、ウエハ上の露光領域内に
複数の面位置検出機構を形成し、ウエハの周辺部でも中
央部と同等の面位置の補正精度を可能にし、高い解像力
のパターンが容易に得られる面位置検出方法及びそれを
用いた投影露光装置の提供にある。
An object of the present invention is to form a plurality of surface position detection mechanisms in an exposure area on a wafer, to enable correction of the same surface position at the peripheral portion of the wafer as at the central portion, and to realize a pattern with high resolution. An object of the present invention is to provide a surface position detecting method which can be easily obtained and a projection exposure apparatus using the same.

【0019】[0019]

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明の面位置検出方法
は、第1物体上のパターンが投影光学系を介して投影さ
れる第2物体上の複数個のパターン領域の各々の前記投
影光学系の光軸方向に関する面位置を検出する際、複数
の測定点で前記光軸方向に関する面位置を測定し各測定
点での測定値を測定点毎の補正値で補正する段階を有す
る面位置検出方法において、前記複数の測定点のうちの
所定の測定点に関し、前記補正値を複数設定し、前記各
パターン領域の前記第2物体上での位置に応じて前記複
数の中から前記補正値を選択することを特徴とする。ま
た、本発明の投影露光装置は、レチクル上のパターンを
投影光学系を介してウエハ上の複数個のパターン領域に
投影する投影露光装置において、前記複数個のパターン
領域の各々の前記光軸方向に関する面位置を検出する面
位置検出手段を有し、前記面位置検出手段は、前記各パ
ターン領域毎に複数の測定点で前記投影光学系の光軸方
向に関する面位置を測定し各測定点での測定値を測定点
毎の補正値で補正する手段を備え、前記複数の測定点の
うちの所定の測定点に対する前記補正値を、前記各パタ
ーン領域の前記ウエハ上での位置に応じて前記所定の測
定点に関する複数の補正値の中から選択する機能を有す
ることを特徴とする。
According to the surface position detecting method of the present invention, the projection optical system includes a plurality of pattern areas on a second object on which a pattern on a first object is projected via a projection optical system. Detecting the surface position in the optical axis direction of the system, measuring the surface position in the optical axis direction at a plurality of measurement points, and correcting the measurement value at each measurement point with a correction value for each measurement point; In the detection method, a plurality of correction values are set for a predetermined measurement point among the plurality of measurement points, and the correction value is selected from among the plurality according to a position of the pattern area on the second object. Is selected. Also, the projection exposure apparatus of the present invention is a projection exposure apparatus that projects a pattern on a reticle onto a plurality of pattern areas on a wafer via a projection optical system, wherein each of the plurality of pattern areas has an optical axis direction. Surface position detecting means for detecting a surface position with respect to, the surface position detecting means measures the surface position in the optical axis direction of the projection optical system at a plurality of measurement points for each of the pattern areas, at each measurement point Means for correcting the measurement value with a correction value for each measurement point, the correction value for a predetermined measurement point of the plurality of measurement points, according to the position of each pattern region on the wafer It is characterized by having a function of selecting from a plurality of correction values for a predetermined measurement point.

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【0024】[0024]

【0025】[0025]

【0026】[0026]

【0027】[0027]

【0028】[0028]

【実施例】図1は面位置検出装置付の投影露光装置の一
実施例を示す要部概略図、図2は図1の一部分の拡大説
明図である。
FIG. 1 is a schematic view of an essential part of an embodiment of a projection exposure apparatus with a surface position detecting device, and FIG. 2 is an enlarged explanatory view of a part of FIG.

【0029】図1において1は縮小型の投影光学系(投
影レンズ系)、Axは投影光学系1の光軸である。1a
はレチクルであり、その面上には回路パターンが形成さ
れており、レチクルステージ1b上に載置している。1
cは照明系であり、レチクル1a面上を均一照明してい
る。投影光学系1はレチクル1a面上の回路パターンを
ウエハ2面上に縮小投影している。ウエハ2はウエハス
テージ3面上に吸着固定している。ウエハステージ3は
投影光学系1の光軸Ax方向(z方向)と光軸Axを直
交する面内(x−y平面内)の2方向(x,y方向)に
移動可能で、かつ光軸Axと直交する平面(x−y平
面)に対して傾き調整できるようになっている。これに
よりウエハステージ3面上に載置したウエハ2の面位置
を任意に調整できるようにしている。4はステージ制御
装置であり、後述するフォーカス制御装置18からの信
号に基づいてウエハステージ3を駆動制御している。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reduction projection optical system (projection lens system), and Ax denotes an optical axis of the projection optical system 1. 1a
Is a reticle on which a circuit pattern is formed, and is mounted on a reticle stage 1b. 1
An illumination system c uniformly illuminates the surface of the reticle 1a. The projection optical system 1 reduces and projects the circuit pattern on the reticle 1a surface onto the wafer 2 surface. The wafer 2 is fixed on the wafer stage 3 by suction. The wafer stage 3 is movable in two directions (x, y directions) in a plane (in an xy plane) orthogonal to the optical axis Ax direction (z direction) of the projection optical system 1 and the optical axis Ax. The tilt can be adjusted with respect to a plane (xy plane) orthogonal to Ax. Thereby, the surface position of the wafer 2 placed on the surface of the wafer stage 3 can be arbitrarily adjusted. Reference numeral 4 denotes a stage control device, which controls driving of the wafer stage 3 based on a signal from a focus control device 18 described later.

【0030】SAは光照射手段、SBは投影手段、SC
は光電変換手段であり、これらはウエハ2面の面位置情
報を検出する面位置検出装置の一部分を構成している。
尚、投影手段SBと光電変換手段SCとで検出手段SB
Cを構成している。
SA is light irradiation means, SB is projection means, SC
Denotes photoelectric conversion means, which constitute a part of a surface position detecting device for detecting surface position information of the wafer 2 surface.
The projection means SB and the photoelectric conversion means SC use the detection means SB.
C.

【0031】本実施例では面位置検出装置を用いてレチ
クル1a面上の回路パターンを投影光学系1でウエハ2
面上に投影する際に、投影光学系1の許容焦点深度内に
ウエハ2面上の露光領域が位置するようにウエハステー
ジ3を駆動制御している。そしてウエハステージ3をX
−Y平面上で逐次移動させ、これにより矩形状のパター
ン領域(ショット)39をウエハ2面上に順次形成して
いる。
In this embodiment, a circuit pattern on the reticle 1a surface is projected onto the wafer 2 by the projection optical system 1 using a surface position detecting device.
When projecting on the surface, the drive of the wafer stage 3 is controlled so that the exposure area on the surface of the wafer 2 is located within the allowable depth of focus of the projection optical system 1. Then, move the wafer stage 3 to X
The rectangular pattern area (shot) 39 is sequentially formed on the surface of the wafer 2 by sequentially moving on the −Y plane.

【0032】次に本実施例の面位置検出装置の各要素に
ついて説明する。まずウエハ2面上に複数の光束を入射
させる光照射手段SAについて説明する。
Next, each element of the surface position detecting device of this embodiment will be described. First, the light irradiating means SA for making a plurality of light beams incident on the surface of the wafer 2 will be described.

【0033】5は光源であり、白色ランプ又は相異なる
複数の波長の光を照射するように構成した照明ユニット
より成っている。6はコリメーターレンズであり、光源
5からの光束を断面の強度分布が略均一の平行光束とし
て射出している。7はプリズム形状のスリット部材であ
り、1対のプリズムを互いの斜面が相対するように貼り
合わせており、この貼り合わせ面に複数の開口(5つの
ピンホール)71〜75をクロム等の遮光膜を利用して
設けている。
Reference numeral 5 denotes a light source, which comprises a white lamp or an illumination unit configured to emit light having a plurality of different wavelengths. Reference numeral 6 denotes a collimator lens which emits a light beam from the light source 5 as a parallel light beam having a substantially uniform cross-sectional intensity distribution. Numeral 7 denotes a prism-shaped slit member, in which a pair of prisms are bonded so that their inclined surfaces are opposed to each other, and a plurality of openings (five pinholes) 71 to 75 are formed on this bonded surface by shielding light such as chrome. It is provided using a film.

【0034】図3はスリット部材7をコリメーターレン
ズ6側から見たときの概略図である。図3に示すように
ピンホール71は複数(4つ)の微少ピンホール711
〜714より成っている。他のピンホール72,73,
74も同様に複数(4つ)の微少ピンホール721〜7
24,731〜734,741〜744より成ってい
る。
FIG. 3 is a schematic diagram when the slit member 7 is viewed from the collimator lens 6 side. As shown in FIG. 3, a plurality of (four) pinholes 711 are provided.
~ 714. Other pinholes 72, 73,
74 also has a plurality of (four) minute pinholes 721-7.
24, 731-734, 741-744.

【0035】8はレンズ系であり、両テレセントリック
系より成りスリット部材7の複数のピンホール71〜7
5を通過した独立の5つの光束71a〜75aをミラー
9を介してウエハ2面上の5つの測定点19〜23に導
光している。
Reference numeral 8 denotes a lens system, which is composed of both telecentric systems and has a plurality of pinholes 71 to 7 of the slit member 7.
The five independent light beams 71a to 75a passing through 5 are guided to five measurement points 19 to 23 on the surface of the wafer 2 via the mirror 9.

【0036】このときレンズ系8に対して、ピンホール
71〜75の形成されている平面とウエハ2の表面を含
む平面とは、シャインフルークの条件(Scheimpflug′s
condition )を満足するように設定している。ここ
で、レンズ系8によるピンホール71〜75の結像倍率
をβ8(71)〜β8(75)とすると、β8(71)<β8(72)<β
8(73)<β8(74)<β8(75)であり、レンズ系8に近いピ
ンホール程その結像倍率が大きくなっている。
At this time, with respect to the lens system 8, the plane on which the pinholes 71 to 75 are formed and the plane including the surface of the wafer 2 meet the conditions of Scheimpflug's
condition). Here, assuming that the imaging magnification of the pinholes 71 to 75 by the lens system 8 is β 8 (71) to β 8 (75) , β 8 (71)8 (72 ) <β
8 (73)8 (74)8 (75) , and the pinhole closer to the lens system 8 has a larger imaging magnification.

【0037】尚、本実施例において、微小ピンホール7
11〜714,721〜724,731〜734,74
1〜744,751〜754は、各々非常に近接してい
るため、ほぼ同じ結像倍率β8(71),β8(72)
β8(73),β8(74),β8(75)と見なすことができる。
In this embodiment, the fine pinhole 7
11 to 714, 721 to 724, 731 to 732, 74
Since 1 to 744, 751 to 754 are very close to each other, almost the same imaging magnification β 8 (71) , β 8 (72) ,
β 8 (73) , β 8 (74) , and β 8 (75) .

【0038】本実施例では、ウエハ2の表面に微小ピン
ホール711〜714,721〜724,731〜73
4,741〜744,751〜754の各像が互いにほ
ぼ同じ大きさに投影されるように微小ピンホール711
〜714,721〜724,731〜734,741〜
744,751〜754の径Dを、それぞれD71=D
711〜D714,D72=D721〜D724,D73=D731
734,D74=D741〜D744,D75=D751〜D754とし
たとき次の関係を満たす様に、径D71〜D75を設定して
いる。
In this embodiment, minute pinholes 711 to 714, 721 to 724, 731 to 73 are formed on the surface of the wafer 2.
4,741 to 744,751 to 754 so that the respective images are projected to almost the same size.
~ 714, 721-724, 731-734, 741-
The diameters D of 744, 751 to 754 are respectively expressed by D 71 = D
711 to D 714 , D 72 = D 721 to D 724 , D 73 = D 731 to
D 734, D 74 = D 741 ~D 744, when the D 75 = D 751 ~D 754 so as to satisfy the following relationship is set to diameter D 71 to D 75.

【0039】 D71:D72:D73:D74:D75 =β8(75):β8(74):β8(73):β8(72):β8(71) 又、このレンズ系8は内部に各光束71a〜75aのN
Aをそろえるための開口絞り40を有している。
D 71 : D 72 : D 73 : D 74 : D 75 = β 8 (75) : β 8 (74) : β 8 (73) : β 8 (72) : β 8 (71) The lens system 8 includes N of each light flux 71a to 75a inside.
An aperture stop 40 for aligning A is provided.

【0040】尚、光束71a,72a,73a,74
a,75aは、各々ウエハ2面上に測定点19,20,
21,22,23を形成している。
The light beams 71a, 72a, 73a, 74
a, 75a are measurement points 19, 20, and
21, 22, 23 are formed.

【0041】ウエハ2面上の各々の測定点19,20,
21,22,23には、図4に示す様に微小ピンホール
711〜714,721〜724,731〜734,7
41〜744,751〜754の像が投影されている。
本実施例では以上の各要素5,6,7,8,9より光照
射手段SAを構成している。
Each measurement point 19, 20,.
As shown in FIG. 4, minute pinholes 711-714, 721-724, 731-734, 7
Images 41 to 744, 751 to 754 are projected.
In the present embodiment, the light irradiating means SA is constituted by the above-described elements 5, 6, 7, 8, and 9.

【0042】本実施例において光照射手段SAからの各
光束のウエハ2面上への入射角φ(ウエハ面に立てた垂
線と成す角)はφ=70°以上である。ウエハ2面上に
は図2に示すように複数個のパターン領域(露光領域シ
ョット)39が配列している。レンズ系8を通過した5
つの光束71a〜75aはパターン領域39の互いに独
立した各測定点19〜23に入射している。
In this embodiment, the incident angle φ of each light beam from the light irradiating means SA on the surface of the wafer 2 (the angle formed with a vertical line formed on the wafer surface) is φ = 70 ° or more. A plurality of pattern areas (exposure area shots) 39 are arranged on the surface of the wafer 2 as shown in FIG. 5 passed through lens system 8
The three light beams 71a to 75a are incident on the measurement points 19 to 23 independent of each other in the pattern area 39.

【0043】そしてウエハ2面上に入射する5つの光束
71a〜75aがウエハ2の垂直方向(光軸Ax方向)
から観察したとき図2に示すように互いに独立して観察
されるようにウエハ2面上にX方向(ショット配列方
向)からXY平面内でθ°(例えばθ=22.5°)回
転させた方向より入射させている。
The five light beams 71a to 75a incident on the surface of the wafer 2 are perpendicular to the wafer 2 (the direction of the optical axis Ax).
As shown in FIG. 2, the wafer 2 was rotated from the X direction (shot arrangement direction) by θ ° (for example, θ = 22.5 °) in the XY plane so as to be observed independently from each other as shown in FIG. It is incident from the direction.

【0044】これにより本出願人が特願平3−1578
22号で提案しているように各要素の空間的配置を適切
にし、面位置情報の高精度な検出を容易にしている。
As a result, the present applicant has filed Japanese Patent Application No. Hei 3-1578.
As proposed in Japanese Patent No. 22, the spatial arrangement of each element is made appropriate, and highly accurate detection of surface position information is facilitated.

【0045】本実施例では以上の各要素5,6,7,
8,9から成る光照射手段SAにより、ウエハ2面上に
複数の光束(ピンホール)を入射させている。尚、本実
施例においてウエハ2面上の測定点は5点に限らずいく
つあっても良い。
In this embodiment, each of the above elements 5, 6, 7,
A plurality of light beams (pinholes) are made incident on the surface of the wafer 2 by the light irradiating means SA composed of 8 and 9. In this embodiment, the number of measurement points on the surface of the wafer 2 is not limited to five but may be any number.

【0046】次にウエハ2面からの複数の反射光束をC
CDより成る位置検出素子としての光電変換手段SCの
検出面17に導光し、結像させる投影手段SBについて
説明する。
Next, a plurality of reflected light beams from the wafer 2
The projection unit SB that guides light onto the detection surface 17 of the photoelectric conversion unit SC as a position detection element made of a CD and forms an image will be described.

【0047】11は受光レンズであり、両テレセントリ
ック系より成り、ウエハ2面からの5つの反射光束をミ
ラー10を介して反射している。そして受光レンズ11
は各測定点19〜23に対して各位置24〜28にピン
ホール像を形成している。
Numeral 11 denotes a light receiving lens, which is composed of both telecentric systems and reflects five reflected light beams from the surface of the wafer 2 via the mirror 10. And the light receiving lens 11
Form a pinhole image at each position 24-28 with respect to each measurement point 19-23.

【0048】41は受光レンズ11に設けたストッパー
絞りであり、各測定点19〜23に対して共通に設けら
れており、ウエハ2上に存在する回路パターンによっ
て、各々の光束がウエハ2上で反射する際に生じるノイ
ズ光となる高次の回折光をカットしている。各位置24
〜28のピンホール像からの光束は独立に設けた5つの
補正光学系12〜16に入光している。
Reference numeral 41 denotes a stopper aperture provided on the light receiving lens 11, which is provided in common for each of the measurement points 19 to 23. High-order diffracted light, which is noise light generated when reflected, is cut. Each position 24
The light beams from the pinhole images of Nos. To 28 enter five correction optical systems 12 to 16 provided independently.

【0049】補正光学系12〜16は受光レンズ11が
両テレセントリック系であるので、その光軸が互いに平
行となっており、各位置24〜28に形成したピンホー
ル像を光電変換手段SCの検出面17上に互いに同一の
大きさのスポット光となるよう再結像させている。光電
変換手段SCは単一の2次元CCDより成っている。本
実施例では以上の各要素10,11,12〜16より投
影手段SBを構成している。
Since the light receiving lens 11 of the correction optical systems 12 to 16 is a bi-telecentric system, the optical axes thereof are parallel to each other, and the pinhole images formed at the respective positions 24 to 28 are detected by the photoelectric conversion means SC. Re-imaging is performed on the surface 17 so that spot lights having the same size are formed. The photoelectric conversion means SC comprises a single two-dimensional CCD. In the present embodiment, the projection means SB is constituted by the above elements 10, 11, 12 to 16.

【0050】尚、補正光学系12〜16は各々所定の厚
さの平行平面板とレンズ系を有しており、受光レンズ1
1の光軸に対して共軸あるいは偏心している。このとき
平行平面板は各レンズ系の光路長を補正するために用い
ている。又レンズ系は各測定点19〜23の検出面17
上における結像倍率(投影倍率)が略等しくなるように
補正するために設けている。
Each of the correction optical systems 12 to 16 has a plane-parallel plate having a predetermined thickness and a lens system.
It is coaxial or eccentric with respect to one optical axis. At this time, the parallel plane plate is used to correct the optical path length of each lens system. The lens system has a detection surface 17 at each of the measurement points 19 to 23.
It is provided to correct the above imaging magnification (projection magnification) so as to be substantially equal.

【0051】すなわち、本実施例の如く複数の光束をウ
エハ面上に斜入射させる斜入射結像光学系では受光レン
ズ11に対して距離の異なる複数の測定点19〜23が
光電変換手段SCの検出面17上に結像する際、その結
像倍率が互いに異なってくる。
That is, in the oblique incidence imaging optical system in which a plurality of light beams are obliquely incident on the wafer surface as in this embodiment, a plurality of measurement points 19 to 23 having different distances from the light receiving lens 11 are connected to the photoelectric conversion means SC. When an image is formed on the detection surface 17, the imaging magnifications thereof are different from each other.

【0052】そこで本実施例では各測定点に対して補正
光学系12〜16を設けて、これらの各測定点19〜2
3の検出面17上における投影倍率が略等しくなるよう
にしている(尚、この補正光学系については本出願人の
先の特願平2−44236号で詳細に説明してい
る。)。
Therefore, in this embodiment, correction optical systems 12 to 16 are provided for each measurement point, and these measurement points 19 to 2 are provided.
The projection magnification on the detection surface 17 is set to be substantially equal (this correction optical system is described in detail in Japanese Patent Application No. 2-44236, filed by the present applicant).

【0053】そしてこのときウエハ2面の各測定点19
〜23の面位置(高さ方向、光軸Ax方向)によって検
出面17上に入射するピンホール像(スポット光)の位
置が変化するようにしている。光電変換手段SCはこの
ときのピンホール像の位置変化を検出している。これに
より本実施例ではウエハ2面上の各測定点19〜23の
面位置情報を同一精度で検出できるようにしている。
At this time, each measurement point 19 on the wafer 2 surface
The position of the pinhole image (spot light) incident on the detection surface 17 is changed depending on the surface positions (height direction, optical axis Ax direction) of No. to No. 23. The photoelectric conversion means SC detects a change in the position of the pinhole image at this time. Thus, in this embodiment, the surface position information of each of the measurement points 19 to 23 on the surface of the wafer 2 can be detected with the same accuracy.

【0054】又、投影手段SBを介してウエハ2面上の
各測定点19〜23と光電変換手段SCの検出面17と
が互いに共役となるようにして(各測定点19〜23に
対して倒れ補正を行なって)いる。これにより各測定点
19〜23の局所的な傾きによって検出面17上でのピ
ンホール像の位置が変化せず、ウエハ2の表面の光軸A
x方向の各測定点の局所的な高さ位置の変化、すなわち
測定点19〜23の高さに応答して検出面17上でのピ
ンホール像の位置が変化するようにしている。光電変換
手段SCは検出面17面上に入射したピンホール像の入
射位置情報を検出している。光電変換手段SCで得られ
た各測定点19〜23におけるピンホール像の入射位置
情報はフォーカス制御手段18に入力している。
The measurement points 19 to 23 on the surface of the wafer 2 and the detection surface 17 of the photoelectric conversion means SC are set to be conjugate to each other via the projection means SB (with respect to each of the measurement points 19 to 23). (Correcting the fall). As a result, the position of the pinhole image on the detection surface 17 does not change due to the local inclination of each of the measurement points 19 to 23, and the optical axis A on the surface of the wafer 2
The position of the pinhole image on the detection surface 17 changes in response to a local change in the height position of each measurement point in the x direction, that is, the height of the measurement points 19 to 23. The photoelectric conversion unit SC detects the incident position information of the pinhole image incident on the detection surface 17. The incident position information of the pinhole image at each of the measurement points 19 to 23 obtained by the photoelectric conversion unit SC is input to the focus control unit 18.

【0055】フォーカス制御手段18は光電変換手段S
Cからの各測定点19〜23の高さ情報(面位置情報)
を得て、これよりウエハ2の表面の位置情報、すなわち
光軸Ax方向(z方向)に関する位置やX−Y平面に対
する傾き等を求めている。
The focus control means 18 is a photoelectric conversion means S
Height information of each measurement point 19 to 23 from C (surface position information)
From this, position information on the surface of the wafer 2, that is, a position in the optical axis Ax direction (z direction), an inclination with respect to the XY plane, and the like are obtained.

【0056】そしてウエハ2の表面が投影光学系1によ
るレチクル1aの投影面と略一致するようにウエハステ
ージ3の駆動量に関する信号をステージ制御装置4に入
力している。ステージ制御装置4はフォーカス制御手段
18からの入力信号に応じてウエハステージ3を駆動制
御し、ウエハ2の位置と姿勢を調整している。
Then, a signal relating to the driving amount of the wafer stage 3 is input to the stage controller 4 so that the surface of the wafer 2 is substantially coincident with the projection surface of the reticle 1a by the projection optical system 1. The stage control device 4 drives and controls the wafer stage 3 in accordance with an input signal from the focus control means 18 to adjust the position and orientation of the wafer 2.

【0057】本実施例では受光レンズ系11に関して、
ウエハ2の表面の測定点19〜23と位置24〜28を
含む面とは、シャインフルークの条件(Scheimpflug′s
condition) を満足するように設定している。ここで、
受光レンズ系11による測定点19〜23上の各々のピ
ンホール像の結像倍率β11(19)〜β11(23)とするとβ
11(19)<β11(20)<β11(21)<β11(22)<β11(23)であ
り、受光レンズ系11に近いピンホール程その結像倍率
が大きくなっている。
In this embodiment, regarding the light receiving lens system 11,
The surface including the measurement points 19 to 23 and the positions 24 to 28 on the surface of the wafer 2 is defined by the Scheimpflug's condition.
condition). here,
Assuming that the imaging magnifications β 11 (19) to β 11 (23) of the respective pinhole images on the measurement points 19 to 23 by the light receiving lens system 11, β
11 (19) <β11 (20) <β11 (21) <β11 (22) <β11 (23) , and the pinhole closer to the light receiving lens system 11 has a larger imaging magnification.

【0058】これに対し、各々の補正光学系12,1
3,14,15,16による位置24,25,26,2
7,28に形成された各々のピンホール像の、入射位置
29,30,31,32,33に対する結像倍率をβ
12(24),β13(25),β14(26),β15(27),β16(28)とす
ると、測定点19,20,21,22,23上の各々の
ピンホール像の入射位置29,30,31,32,33
に対する合成結像倍率の間には、次式が成り立つ様に結
像倍率をβ12(24),β13(25),β14(26),β15(27),β
16(28)を定めている。
On the other hand, each correction optical system 12, 1
Positions 24, 25, 26, 2 according to 3, 14, 15, 16
The imaging magnification of each of the pinhole images formed at the positions 7 and 28 with respect to the incident positions 29, 30, 31, 32 and 33 is β
Assuming that 12 (24) , β 13 (25) , β 14 (26) , β 15 (27) , β 16 (28) , the pinhole images on the measurement points 19, 20, 21, 22, 23 are Incident positions 29, 30, 31, 32, 33
, The imaging magnifications are set to β 12 (24) , β 13 (25) , β 14 (26) , β 15 (27) , β such that the following equation holds.
16 (28) is stipulated.

【0059】 β11(19)×β12(24)=β11(20)×β13(25)=β11(21)×β14(26) =β11(22)×β15(27)=β11(23)×β16(28) 本実施例では先の特願平3−157822号で開示して
いる様に、補正光学系12〜16を用いて斜入射方式の
投影光学系において複数の測定点を選択し、各測定点の
高さ検出に関する分解能や精度が略等しくなる様にして
いる。
Β 11 (19) × β 12 (24) = β 11 (20) × β 13 (25) = β 11 (21) × β 14 (26) = β 11 (22) × β 15 (27) = Β 11 (23) × β 16 (28) In this embodiment, as disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 3-157822, the correction optical systems 12 to 16 are used in the oblique incidence type projection optical system. A plurality of measurement points are selected so that the resolution and accuracy of height detection at each measurement point are substantially equal.

【0060】次に本実施例の特徴を説明する前に従来の
面位置検出装置においてウエハ面上の被検領域内のトポ
グラフィーを測定する場合について説明する。
Next, before describing the features of the present embodiment, a case of measuring the topography in a test area on a wafer surface with a conventional surface position detecting apparatus will be described.

【0061】図20は本出願人が特開平2−19813
0号公報で提案している面位置検出装置において、レジ
スト53が塗布され前工程で形成されたパターン52を
基板51上に有するウエハにビーム径が一定でビーム径
内で一様の強度分布を持つ光束54が入射し、この光束
がレジスト53の表面、パターン52及び基板51の表
面で反射することにより、ビーム径内で異なった強度分
布を示す反射光束540を形成する状態を示した模式図
である。
FIG. 20 shows that the present applicant disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-19813.
In the surface position detecting device proposed in Japanese Patent Application Publication No. 0-204, a beam having a constant beam diameter and a uniform intensity distribution within the beam diameter is formed on a wafer having a pattern 52 formed on a substrate 51 on which a resist 53 is applied and formed in a previous process. A schematic diagram showing a state in which a light beam 54 having a light beam is incident and reflected by the surface of the resist 53, the pattern 52, and the surface of the substrate 51, thereby forming a reflected light beam 540 having a different intensity distribution within the beam diameter. It is.

【0062】このとき、パターン52の持つ段差は小さ
く、レジスト53を十分厚く塗布しているためレジスト
53の表面は平坦となっている。
At this time, the step of the pattern 52 is small and the surface of the resist 53 is flat because the resist 53 is applied sufficiently thick.

【0063】又、図21はレジスト53、パターン52
及び基板51の表面で反射し形成された反射光束540
が、受光素子(不図示)上に結像した状態の強度分布5
7を示す図である。
FIG. 21 shows a resist 53 and a pattern 52.
Light beam 540 reflected and formed on the surface of the substrate 51
Is an intensity distribution 5 in a state where an image is formed on a light receiving element (not shown).
FIG.

【0064】図20において、ビーム径が一定でビーム
径内で一様の強度分布を持つ光束54が、レジスト53
の塗布されたウエハ上に斜め方向から入射する。このと
き、光束54はレジスト53の表面で反射する成分55
0及び560と、レジスト53を透過し基板51の表面
で反射した後、再びレジスト53外に出ていく成分55
1とレジスト53を透過しパターン52の表面で反射し
た後、再びレジスト53外に出ていく成分561とに分
けられる。
In FIG. 20, a light beam 54 having a constant beam diameter and a uniform intensity distribution within the beam diameter is applied to a resist 53.
Is obliquely incident on the wafer on which is coated. At this time, the light beam 54 has a component 55 reflected on the surface of the resist 53.
0 and 560, and components 55 that pass through the resist 53 and reflect off the surface of the substrate 51 and then exit the resist 53 again.
After passing through the resist 53 and being reflected on the surface of the pattern 52, it is separated into a component 561 that goes out of the resist 53 again.

【0065】この様に、ウエハで反射した反射光束54
0はレジスト53の表面で反射された成分550と基板
51の表面で反射された成分551とが合成されると共
に、レジスト53の表面で反射された成分560とパタ
ーン52の表面で反射された成分561とが合成され
る。
As described above, the reflected light beam 54 reflected by the wafer
0 is a combination of a component 550 reflected on the surface of the resist 53 and a component 551 reflected on the surface of the substrate 51, and a component 560 reflected on the surface of the resist 53 and a component reflected on the surface of the pattern 52. 561 are synthesized.

【0066】従って、図20において薄膜の干渉で、レ
ジスト53の表面で反射された成分560とパターン5
2の表面で反射された成分561とが合成された光束の
反射率の方が、レジスト53の表面で反射された成分5
50と基板51の表面で反射された成分551とが合成
された光束の反射率より高いとすると(薄膜の干渉条件
で逆の場合もある)、図21に示す様にビーム径内で異
なった強度分布57を示す反射光束540が形成される
ことになる。
Therefore, in FIG. 20, the component 560 reflected on the surface of the resist 53 and the pattern 5
The reflectivity of the light flux obtained by combining the component 561 reflected on the surface of the resist 53 with the component 561 reflected on the surface of the resist 53 is better.
Assuming that the component 50 and the component 551 reflected on the surface of the substrate 51 are higher than the reflectance of the combined light beam (there may be the opposite depending on the interference condition of the thin film), as shown in FIG. A reflected light flux 540 indicating the intensity distribution 57 is formed.

【0067】このように入射光束のビーム径内に配置さ
れるパターンの位置によって反射光束のビーム径内の強
度分布が変化する。又、入射光束のビーム径内に配置さ
れるパターンの位置が同じでも、レジストの厚みが変化
し薄膜の干渉条件が変化すると反射光束のビーム径内の
強度分布が変化する。
As described above, the intensity distribution within the beam diameter of the reflected light beam changes depending on the position of the pattern arranged within the beam diameter of the incident light beam. Further, even if the position of the pattern arranged within the beam diameter of the incident light beam is the same, the intensity distribution within the beam diameter of the reflected light beam changes when the resist thickness changes and the interference condition of the thin film changes.

【0068】そうすると、受光素子上に結像される反射
光束のビーム径内の強度分布の重心を検知して、反射光
束の受光素子への入射位置として計測する場合、パター
ン52と入射光束の相対位置やレジストの厚みの変化に
より、投影レンズの光軸方向AXに関してウエハが同じ
位置にありながら反射光束の強度の重心58が変化して
きて測定値はパターン52と入射光束の相対位置やレジ
ストの厚みに応じた検出誤差を持つようになる。
Then, when the center of gravity of the intensity distribution within the beam diameter of the reflected light beam formed on the light receiving element is detected and measured as the position of incidence of the reflected light beam on the light receiving element, the relative position between the pattern 52 and the incident light beam is measured. Due to the change in the position and the thickness of the resist, the center of gravity 58 of the intensity of the reflected light beam changes while the wafer is at the same position in the optical axis direction AX of the projection lens, and the measured value is the relative position between the pattern 52 and the incident light beam and the thickness of the resist. Will have a detection error corresponding to.

【0069】すなわち、図20に示すようにパターン5
2の持つ段差が小さく、レジスト53が十分厚く塗布さ
れている場合はレジスト53の表面は平坦となってお
り、トポグラフィー的には等しい領域であっても、反射
光束の強度の重心58を検知する方式を用いると、ウエ
ハ表面のトポグラフィーを計測する際に、検出誤差が発
生してくる場合がある。
That is, as shown in FIG.
When the step of 2 is small and the resist 53 is applied sufficiently thick, the surface of the resist 53 is flat, and the center of gravity 58 of the intensity of the reflected light beam is detected even in the topographically equal region. When the method is used, a detection error may occur when measuring the topography of the wafer surface.

【0070】そこで本実施例では位置検出手段としてC
CDセンサーを用い、その検出面17に入射する反射光
束の像を画像処理することで、光学的要因(レジストに
よる薄膜干渉等)に起因する反射光束像の歪による測定
誤差を除き、ウエハ上の被検領域内のトポグラフィーを
正確に計測している。
Therefore, in this embodiment, C is used as the position detecting means.
The image of the reflected light beam incident on the detection surface 17 is subjected to image processing using a CD sensor, thereby eliminating measurement errors due to the distortion of the reflected light beam image caused by optical factors (such as thin film interference by resist) on the wafer. The topography in the test area is accurately measured.

【0071】次に本実施例の構成上の特徴について説明
する。
Next, the structural features of this embodiment will be described.

【0072】図5は図1のウエハ2に光束が入射した時
の光路を示す断面模式図である。図5ではレジスト53
が塗布され前工程で形成されたパターン52を基板51
上に有するウエハ2に1つのピンホールが有する複数
(4つ)の微小ピンホールで形成された略同じ強度を持
つ複数(4つ)の微小光束611,612,613,6
14が入射して、この複数(4つ)の微小光束611〜
614がレジスト53の表面、パターン52及び基板5
1の表面で反射することにより、それぞれ異なった強度
を持つ複数の微小反射光束615,616,617,6
18を形成する状態を示している。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an optical path when a light beam enters the wafer 2 of FIG. In FIG.
Is applied to the pattern 52 formed in the previous process.
A plurality of (four) minute light beams 611, 612, 613, 6 having substantially the same intensity formed by a plurality of (four) minute pinholes of one pinhole on the wafer 2 provided thereon.
14 are incident, and the plurality (four) of the minute light beams 611 to 611
614 is the surface of the resist 53, the pattern 52 and the substrate 5
A plurality of minute reflected light beams 615, 616, 617, and 6 having different intensities by being reflected by the surface
18 illustrates a state in which the pixel 18 is formed.

【0073】この時、パターン52の持つ段差は小さ
く、レジスト53を十分厚く塗布しているためレジスト
53の表面は平坦となっている。
At this time, the step of the pattern 52 is small, and the surface of the resist 53 is flat because the resist 53 is applied sufficiently thick.

【0074】図6は、レジスト53、パターン52及び
基板51の表面で反射し形成された複数の微小反射光束
615〜618が、検出面17上に結像した時の強度分
布の状態を示す説明図である。
FIG. 6 is a view showing the state of the intensity distribution when a plurality of minute reflected light beams 615 to 618 reflected and formed on the surface of the resist 53, the pattern 52 and the substrate 51 form an image on the detection surface 17. FIG.

【0075】図5において、この微小ピンホールで形成
されたほぼ同じ強度を持つ複数の微小光束611,61
2,613,614が、レジスト53の塗布されたウエ
ハ上に斜め方向から入射する。この時、微小光束61
1,612各々はレジスト53の表面で反射する成分6
50及び660と、レジスト53を透過し基板51の表
面で反射した後、再びレジスト53外に出ていく成分6
51,661とに分けられる。又、微小光束613,6
14各々はレジスト53の表面で反射する成分670及
び680と、レジスト53を透過しパターン52の表面
で反射した後、再びレジスト53外に出ていく成分67
1,681とに分けられる。
In FIG. 5, a plurality of minute light beams 611, 61 having substantially the same intensity formed by the minute pinholes are shown.
2,613,614 are obliquely incident on the wafer on which the resist 53 is applied. At this time, the minute light beam 61
1, 612 are components 6 reflected on the surface of the resist 53;
50 and 660, and components 6 that pass through the resist 53 and reflect off the surface of the substrate 51, and then exit the resist 53 again.
51 and 661. Also, the minute light beams 613, 6
14 are components 670 and 680 that are reflected on the surface of the resist 53, and components 67 that are transmitted through the resist 53 and reflected on the surface of the pattern 52, and then exit the resist 53 again.
1,681.

【0076】この様に、ウエハ2で反射した微小反射光
束615,616は、レジスト53の表面で反射された
成分650,660と、基板51の表面で反射された成
分651,661とが各々合成される。又、ウエハ2で
反射した微小反射光束617,618は、レジスト53
の表面で反射された成分670,680とパターン52
の表面で反射された成分671,681とが各々合成さ
れる。
As described above, the minute reflected light beams 615 and 616 reflected on the wafer 2 are composed of the components 650 and 660 reflected on the surface of the resist 53 and the components 651 and 661 reflected on the surface of the substrate 51, respectively. Is done. The minute reflected light beams 617 and 618 reflected by the wafer 2
670, 680 reflected on the surface of the pattern and the pattern 52
Are combined with components 671 and 681 reflected by the surface.

【0077】従って、図5で薄膜の干渉で、ウエハ2で
反射した微小反射光束617,618の反射率の方が、
ウエハで反射した微小反射光束615,616の反射率
より高いとすると(薄膜の干渉条件で逆の場合もあ
る)、図6に示す様に複数の微小反射光束615〜61
8内で各々の光束の強度間に偏りが生じる。
Therefore, the reflectance of the minute reflected light fluxes 617 and 618 reflected by the wafer 2 due to the interference of the thin film in FIG.
Assuming that the reflectance is higher than the reflectance of the minute reflected light beams 615 and 616 reflected by the wafer (there may be the opposite depending on the interference condition of the thin film), as shown in FIG.
In FIG. 8, a bias occurs between the intensities of the respective light beams.

【0078】この時、図6において検出面17上におい
て各々の光束の強度間に偏りのある複数の微小反射光束
615〜618の強度の重心601を考えると、図20
で説明した反射光束540の強度分布57の重心58と
同様に、複数の微小光束の611〜614の反射点に配
置されるパターンの位置によって、複数の微小反射光束
615〜618のそれぞれの強度が変化する。又、複数
の光束の611〜614の反射点に配置されるパターン
の位置が同じでも、レジストの厚みが変化し薄膜の干渉
条件が変化すると複数の微小反射光束615〜618の
それぞれの強度が変化する(光束615と616,光束
617と618の強度間に偏りが生じる)。
At this time, considering the center of gravity 601 of the intensity of the plurality of minute reflected light beams 615 to 618 in which the intensity of each light beam is deviated on the detection surface 17 in FIG.
Similarly to the center of gravity 58 of the intensity distribution 57 of the reflected light beam 540 described in the above, the intensity of each of the plurality of minute reflected light beams 615 to 618 depends on the position of the pattern arranged at the reflection point of the plurality of minute light beams 611 to 614. Change. Further, even if the positions of the patterns arranged at the reflection points of the plurality of light beams 611 to 614 are the same, the intensity of each of the plurality of minute reflected light beams 615 to 618 changes when the resist thickness changes and the interference condition of the thin film changes. (Intensities of the light beams 615 and 616 and the light beams 617 and 618 occur).

【0079】そこで、本実施例では位置検出素子として
CCDセンサーを用いて複数の微小反射光束615,6
16,617,618の個別の中心605,606,6
07,608を求めている。個別の中心605,60
6,607,608よりこれらの中心の平均値を全体の
中心600としている。この全体の中心600は、複数
の微小反射光束615〜618内で各々の光束の強度間
に偏りがあっても、常に一定の値を示すようになる。
Therefore, in this embodiment, a plurality of minute reflected light beams 615, 6
16,617,618 individual centers 605,606,6
07,608. Individual centers 605, 60
From 6,607,608, the average value of these centers is set as the center 600 of the whole. The overall center 600 always shows a constant value even if there is a deviation between the intensities of the light beams in the plurality of minute reflected light beams 615 to 618.

【0080】次に、複数の微小光束611〜614の内
の1つの微小光束614が図5において、基板51とパ
ターン52の境界部で反射し、微小反射光束618に強
度分布に歪みが生じる場合について説明する。
Next, in FIG. 5, one of the plurality of minute light beams 611 to 614 is reflected at the boundary between the substrate 51 and the pattern 52, and the intensity distribution of the minute reflected light beam 618 is distorted. Will be described.

【0081】図7は、レジスト53及び基板51の表面
で反射し形成された複数の微小反射光束615〜617
と、レジスト53及び基板51とパターン52の境界部
で反射し形成された微小反射光束618の検出面17上
に結像した状態を示す説明図である。
FIG. 7 shows a plurality of minute reflected light beams 615 to 617 formed by reflecting on the surface of the resist 53 and the substrate 51.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state in which a minute reflected light beam 618 formed by reflection at the boundary between the resist 53 and the substrate 51 and the pattern 52 forms an image on the detection surface 17.

【0082】この場合、複数の微小光束615〜618
の中心を個別に求めるため、平均化効果で光束618の
強度分布の歪みによる計測誤差は1/4に低減されてい
る。
In this case, a plurality of minute light beams 615 to 618
, The measurement error due to the distortion of the intensity distribution of the light beam 618 is reduced to 4 by the averaging effect.

【0083】更に、複数の微小反射光束615〜618
の個別の中心605〜608を求める際、本出願人が先
に提案した特願平4−108634号で示す方法を用い
て反射光束の強度分布の歪みがある場合でも著しく誤差
の少ない計測を可能としている。
Further, a plurality of minute reflected light beams 615 to 618
When the individual centers 605 to 608 are obtained, the method shown in Japanese Patent Application No. 4-108634 previously proposed by the present applicant can be used to perform measurement with extremely small errors even when there is distortion in the intensity distribution of the reflected light flux. And

【0084】すなわち、各々の微小反射光束615〜6
18に対し、一定比率のスライスレベルを設定しスライ
スレベルと反射光束像の両側のエッジとの交点より中心
を求める方法、同様にスライスレベルと反射光束像の片
側エッジの交点より中心を求める方法、一定比率のスラ
イスレベルを上限と下限の2点設定して各レベルと反射
光束像に囲まれる面積よりその中心を求める方法、被検
面を理想鏡面とした場合の反射光束像をメモリーに取り
込んでおき強度分布の歪みのある反射光束像とのマッチ
ングよりその中心を求める方法等を用いている。
That is, each minute reflected light flux 615-6
18, a method of setting a slice level of a fixed ratio and obtaining a center from an intersection between the slice level and both edges of the reflected light image, a method of similarly obtaining a center from an intersection of the slice level and one edge of the reflected light image, A method in which a fixed ratio of slice levels is set at two points, an upper limit and a lower limit, and the center is determined from each level and the area surrounded by the reflected light beam image. The reflected light beam image when the surface to be measured is an ideal mirror surface is stored in a memory. A method is used in which the center is determined by matching with a reflected light beam image having a distorted intensity distribution.

【0085】このように本実施例では位置検出素子とし
てCCDセンサーを用い検出面17上の反射光束の像を
画像処理を用いた検出方式をとり、検出光束に用いる複
数の微小光束を適当な本数に選ぶことにより、ウエハ上
の被検領域内のトポグラフィーを正確に計測している。
As described above, in the present embodiment, a CCD sensor is used as a position detecting element, and the image of the reflected light beam on the detection surface 17 is detected by image processing, and a plurality of minute light beams used for the detected light beam are appropriately numbered. In this case, the topography in the inspection area on the wafer is accurately measured.

【0086】次に、ウエハ2内の複数点を計測し、ウエ
ハ2上の被検領域内のトポグラフィーを計測し各々の測
定点の測定値に反映させる方法について説明する。
Next, a method for measuring a plurality of points on the wafer 2, measuring the topography in the inspection area on the wafer 2, and reflecting the measured values on the measured values at the respective measurement points will be described.

【0087】図8は図2に示すウエハ2上の所定のパタ
ーン領域39と、複数の測定点19〜23、及び被検領
域内のトポグラフィー計測のための格子80の位置関係
を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a predetermined pattern area 39 on the wafer 2 shown in FIG. 2, a plurality of measurement points 19 to 23, and a grid 80 for topography measurement in a test area. It is.

【0088】図8に示す状態は、ウエハ2の所定のパタ
ーン領域39が、レチクル1a上のパターンに対して、
XY平面内に関して位置合わせされている。本実施例で
は図中の格子80は複数の測定点19〜23を含んでい
る(含まなくても良い)ものとし、ウエハ2の投影レン
ズ系1の光軸Axの方向に高さ位置を固定した状態でウ
エハステージ3をXY平面内に移動させ、測定点21を
用い面位置の計測を順次行なっている。この時、パター
ン領域39の表面位置を測定する格子点の数と格子点の
間隔を適当に選択して、パターン領域39内のトポグラ
フィーを正確に計測している。
In the state shown in FIG. 8, the predetermined pattern area 39 of the wafer 2 is different from the pattern on the reticle 1a.
It is aligned with respect to the XY plane. In this embodiment, it is assumed that the grating 80 in the figure includes a plurality of measurement points 19 to 23 (they need not be included), and the height position is fixed in the direction of the optical axis Ax of the projection lens system 1 of the wafer 2. In this state, the wafer stage 3 is moved into the XY plane, and the measurement of the surface position is sequentially performed using the measurement points 21. At this time, the number of grid points for measuring the surface position of the pattern area 39 and the interval between the grid points are appropriately selected, and the topography in the pattern area 39 is accurately measured.

【0089】図9(A)は、パターン領域39のトポグ
ラフィーを示す概略図であり、図9(B)は図9(A)
に示した一点鎖線の位置でのトポグラフィー断面を示す
図である。
FIG. 9A is a schematic diagram showing the topography of the pattern region 39, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a topography cross section at the position of the alternate long and short dash line shown in FIG.

【0090】本実施例では、この複数個の面位置データ
を用いて、ウエハ2上の各パターン領域39の面位置を
検出する時のオフセット値(補正量)を計算する。
In this embodiment, an offset value (correction amount) for detecting the surface position of each pattern area 39 on the wafer 2 is calculated using the plurality of surface position data.

【0091】図10はこのオフセット値(補正量)の算
出方法を示すフローチャート図である。以下にフローチ
ャート図10、及び図2,8,9を用いてオフセット値
の算出方法を説明する。
FIG. 10 is a flowchart showing a method of calculating the offset value (correction amount). Hereinafter, a method of calculating the offset value will be described with reference to the flowchart in FIG. 10 and FIGS.

【0092】最初に、ウエハステージ3をステージ制御
装置4によって駆動し、ウエハ2をXY平面内で移動さ
せることにより、レチクル1a上のパターンに対しウエ
ハ2上の所定のパターン領域39(例えばウエハ3上の
第一ショット)を位置合わせする。
First, the wafer stage 3 is driven by the stage controller 4 and the wafer 2 is moved in the XY plane, so that the pattern on the reticle 1a has a predetermined pattern area 39 on the wafer 2 (for example, the wafer 3). The first shot above) is aligned.

【0093】次に、この位置でウエハ2上のパターン領
域39中の面位置を、複数の測定点19,20,21,
22,23で測定し、これらの測定値をf19,f20,f
21,f22,f23とする。次に、ウエハ2の投影レンズ1
の光軸AX方向、すなわち高さ方向を固定した状態で、
図8の格子80の各格子点(n個)が、測定点21のピ
ンホール像形成(微小複数光束の入射)位置に一致する
様に順次ウエハ2をXY平面内で移動させる。
Next, the surface position in the pattern area 39 on the wafer 2 at this position is determined by a plurality of measurement points 19, 20, 21, and
22 and 23, and these measured values are calculated as f 19 , f 20 and f
21, and f 22, f 23. Next, the projection lens 1 of the wafer 2
With the optical axis AX direction of, that is, the height direction fixed,
The wafer 2 is sequentially moved in the XY plane so that each grid point (n) of the grid 80 in FIG. 8 coincides with the pinhole image formation position (incidence of minute plural light beams) at the measurement point 21.

【0094】これらのn個の各格子点毎に測定点21で
ウエハ2の表面を測定してn個の測定値(面位置デー
タ)を得る。これらn個の測定値Aj (j=1〜n)
とする。
The surface of the wafer 2 is measured at the measurement point 21 for each of these n grid points to obtain n measured values (surface position data). These n measured values Aj (j = 1 to n)
And

【0095】この時、複数の測定点19,20,21,
22,23の計測値をステージ3の駆動するxy平面に
対して、それぞれの計測値が同一の測定値を示す様にキ
ャリブレィションを行なう。
At this time, a plurality of measurement points 19, 20, 21,
The measurement values 22 and 23 are calibrated to the xy plane on which the stage 3 is driven so that the respective measurement values indicate the same measurement value.

【0096】すなわち、n個の格子点のうち複数の測定
点19,20,21,22,23と一致する格子点が存
在する場合は、それぞれ対応する格子点の計測値を
o,Ap,Aq,Ar,Asとするとキャリブレィション
が行なわれていないため、 f19≠Ao,f20≠Ap,f21=Aq,f22≠Ar,f23≠As の関係となっている(キャリブレィションされると、f
19=Ao,f20=Ap,f21=Aq,f22=Ar,f23=A
sとなる。)。
That is, when there are lattice points that coincide with a plurality of measurement points 19, 20, 21, 22, 23 among the n lattice points, the measured values of the corresponding lattice points are represented by A o , A p , a q, for a r, carry shake I Deployment When a s is not performed, f 19 ≠ a o, of f 20 ≠ a p, f 21 = a q, f 22 ≠ a r, f 23 ≠ a s Relationship (if calibrated, f
19 = A o , f 20 = A p , f 21 = A q , f 22 = A r , f 23 = A
s . ).

【0097】ここで、 C19=f19−Ao ,C20=f20−Ap ,C21=f21−Aq =0 C22=f22−Ar ,C23=f23−As として、複数の測定点19,20,21,22,23の
計測値を次の様に補正したものを新たな測定値F19,F
20,F21,F22,F23とする。
Here, C 19 = f 19 -A o , C 20 = f 20 -A p , C 21 = f 21 -A q = 0 C 22 = f 22 -A r , C 23 = f 23 -A As s , the values obtained by correcting the measured values of the plurality of measurement points 19, 20, 21, 22, 23 as follows are new measured values F 19 , F
20, and F 21, F 22, F 23 .

【0098】すなわち、 F19=f19−C1920=f20−C2021=f2122=f22−C2223=f23−C23 として以下のトポグラフィーのオフセット補正の計算を
行なう。
That is, assuming that F 19 = f 19 -C 19 F 20 = f 20 -C 20 F 21 = f 21 F 22 = f 22 -C 22 F 23 = f 23 -C 23 Is calculated.

【0099】又、n個の格子点のうち複数の測定点1
9,20,21,22,23と一致する格子点が存在し
ない場合には、複数の測定点19,20,21,22,
23それぞれの近傍の格子点の計測値より内挿法により
求まる複数の測定点位置での計測値Ao(inter.),A
p(inter.),Aq(inter.),Ar(inter.),As(inter.)
用いて、前述と同様に、補正を行ない新たな測定値
19,F20,F21,F22,F23を求める。
Further, a plurality of measurement points 1 out of n grid points
If there is no grid point that matches 9, 20, 21, 22, 23, a plurality of measurement points 19, 20, 21, 22, 22,
23 Measurement values A o (inter.) , A at a plurality of measurement point positions obtained by interpolation from the measurement values of the neighboring grid points
p (inter.), A q (inter.), A r (inter.), with A s (inter.), in the same manner as described above, the new measured values F 19 performs correction, F 20, F 21 , F 22 and F 23 are obtained.

【0100】このキャリブレィションは、予めステージ
3の駆動するxy平面に対して、本実施例の複数の測定
点19,20,21,22,23が同一の測定値を示す
様に調整がされていれば行なう必要はない。
This calibration is adjusted in advance so that the plurality of measuring points 19, 20, 21, 22, 23 of the present embodiment show the same measured value with respect to the xy plane on which the stage 3 is driven. You do not need to do it.

【0101】このときは、 F19=f1920=f2021=f2122=f2223=f23 として以下のトポグラフィーのオフセット補正の計算を
行なう。(図10,11,14,15,16には、予め
このキャリブレィションのなされた状態でのフローチャ
ートを示した。)次に測定したn個のデータAjに最小
2乗平面近似を行ない、このウエハ2上のパターン領域
39の線形成分を用いて、n個のデータAJ及び5個の
データF19〜F23を傾き補正し、新たにn個のデータ
A′j及び5個のデータF′19〜F′23を算出する。
At this time, the following topography offset correction is calculated with F 19 = f 19 F 20 = f 20 F 21 = f 21 F 22 = f 22 F 23 = f 23 . (Figure 10,11,14,15,16 in advance the carry a flow chart of the operation of the in shake I Deployment of made state.) Performs a least square plane approximation to the next measured n data A j, this using a linear component of the wafer 2 on the pattern region 39, n data a J and five data F 19 to F 23 tilt correction, newly n data a 'j and five data F to calculate the '19 ~F' 23.

【0102】図9(A)のパターン領域39中、領域9
1はメモリー部等が形成されたトポグラフィー的に凸部
であり、領域92はスクライブライン、ボンディングパ
ッド等が形成されトポグラフィー的に凹部である。
In the pattern area 39 shown in FIG.
Numeral 1 is a topographically convex portion having a memory portion and the like formed thereon, and a region 92 is a topographically concave portion having a scribe line, a bonding pad and the like formed thereon.

【0103】この時、図9(B)のトポグラフィー断面
93に示す方向、すなわち高さ方向に、n個のデータ
A′jの最大値A′max,最小値A′minを求め、これら
の平均値A′center(データA′jの中央値となる)9
5を算出し、この値を中心に一定間隔のスライスレベル
94,96を設定する。
At this time, the maximum value A ′ max and the minimum value A ′ min of the n data A ′ j are obtained in the direction shown by the topography section 93 in FIG. 9B, that is, in the height direction. average a 'center (data a' becomes the median value of j) 9
5 is calculated, and slice levels 94 and 96 at fixed intervals are set around this value.

【0104】この一定間隔のスライスレベル94,9
5,96に挟まれた範囲をSupper,Slowerとすると、
新たに算出されたn個のデータA′jの内、範囲Supper
に含まれるデータをA′k,範囲Slowerに含まれるデー
タをA′1として(ただし、k=1〜h,1=1〜i,
h+i=n)、それぞれh個のデータA′kの平均値
A′upper,i個のデータA′1の平均値A′lowerを算
出する。
The slice levels 94, 9 at the fixed intervals
Assuming that the range between 5,96 is S upper and S lower ,
In the newly calculated n data A ′ j , the range S upper
A ′ k and the data included in the range S lower as A ′ 1 (where k = 1 to h, 1 = 1 to i,
h + i = n), the average value A ' upper of the h data A' k and the average value A ' lower of the i data A' 1 are calculated.

【0105】例えば、メモリー部が形成された凸部の領
域91上に配線パターンを転写する場合には、もちろん
凹部の領域に転写されるパターンに比べ、上記配線パタ
ーンの方が焦点深度が小さいので各々の複数の測定点1
9,20,21,22,23の計測値に対し、オフセッ
ト値(補正量)を F19′−A′upper20′−A′upper21′−A′upper22′−A′upper23′−A′upper と設定し、計測値に減算する。
For example, when a wiring pattern is transferred onto the convex area 91 in which the memory section is formed, the wiring pattern has a smaller depth of focus than a pattern transferred onto the concave area. Each of multiple measurement points 1
For the measured values of 9, 20, 21, 22, and 23 , the offset value (correction amount) is set to F 19 '-A' upper F 20 '-A' upper F 21 '-A' upper F 22 '-A' upper set to F 23 '-A' upper, subtracting the measured value.

【0106】すなわち、 F19−(F19′−A′upper ) F20−(F20′−A′upper ) F21−(F21′−A′upper ) F22−(F22′−A′upper ) F23−(F23′−A′upper ) の値を用いてパターン領域39の面位置の制御を行な
い、パターン領域91とパターン領域92とに、同時に
パターンの転写を行なう。
That is, F 19 − (F 19 ′ −A ′ upper ) F 20 − (F 20 ′ −A ′ upper ) F 21 − (F 21 ′ −A ′ upper ) F 22 − (F 22 ′ −A performs control of the surface position of the pattern region 39 with a value of - 'upper) F 23 (F 23' -A 'upper), to the pattern region 91 and the pattern area 92, performing pattern transfer simultaneously.

【0107】ウエハ2上の残りのパターン領域のウエハ
表面位置検出を行なうときのオフセット量(補正量)と
して、各パターン領域の各々の複数の測定点19〜23
の計測値に上記の(F19′−A′upper)〜(F23′−
A′upper)を減算してトポグラフィー的に凸部の領域
91の表面位置の検出を可能としている。
A plurality of measurement points 19 to 23 in each pattern area are used as offset amounts (correction amounts) when detecting the wafer surface position of the remaining pattern area on wafer 2.
(F 19 ′ −A ′ upper ) to (F 23 ′ −)
A ′ upper ) is subtracted, and the surface position of the convex region 91 can be detected topographically.

【0108】同様に、凹部の領域92上にボンディング
パッドを転写する場合には、勿論この場合は、凸部の領
域91上に転写されるパターンに比べ、ボンディングパ
ットのパターンの方が焦点深度が小さいので各々の複数
の測定点19,20,21,22,23の計測値に対
し、オフセット値(補正量)を F19′−A′lower20′−A′lower21′−A′lower22′−A′lower23′−A′lower と定めている。
Similarly, when the bonding pad is transferred onto the concave region 92, the pattern of the bonding pad has a greater depth of focus than the pattern transferred onto the convex region 91 in this case. Since it is small, the offset value (correction amount) is set to F 19 ′ −A ′ lower F 20 ′ −A ′ lower F 21 ′ −A ′ with respect to the measurement value of each of the plurality of measurement points 19, 20, 21, 22, 23 provide that lower F 22 '-A' lower F 23 '-A' lower.

【0109】以上説明した手順は、図1のフォーカス制
御装置18ないに予めプログラムされており、もちろん
オフセット量(補正量)の値は、フォーカス制御装置1
8のメモリに記憶している。
The procedure described above is programmed in advance in the focus control device 18 in FIG. 1, and the value of the offset amount (correction amount) is of course
8 is stored in the memory.

【0110】オフセット量(補正量)の値として、 (F19′−A′upper)〜(F23′−A′upper) 又は (F19′−A′lower)〜(F23′−A′lower) を用いるかは、各工程によって予めプログラム内に指示
されている。
As the value of the offset amount (correction amount), (F 19 ′ -A ′ upper ) to (F 23 ′ -A ′ upper ) or (F 19 ′ -A ′ lower ) to (F 23 ′ -A ′) Whether to use lower ) is previously specified in the program in each step.

【0111】そして、図1に示す装置において求めたウ
エハ2上パターン領域内の複数の測定点の面位置データ
と、上記のオフセット量(補正量)にもとづいてパター
ン領域(被検面位置)の面位置を検出し、この面位置と
投影レンズ1の既知の像面位置との差が零となるよう
に、ウエハ2を光軸AX方向に動かすと共に光軸AXと
直行する平面(x−y平面)に対して傾け、レチクル1
a上のパターン像をウエハ2のパターン領域上に合焦さ
せている。
Then, based on the surface position data of a plurality of measurement points in the pattern area on the wafer 2 obtained by the apparatus shown in FIG. 1 and the offset amount (correction amount), the pattern area (surface to be inspected) is determined. The surface position is detected, and the wafer 2 is moved in the direction of the optical axis AX so that the difference between this surface position and the known image plane position of the projection lens 1 becomes zero, and a plane (xy) perpendicular to the optical axis AX is set. Reticle 1
The pattern image on a is focused on the pattern area of the wafer 2.

【0112】この時、パターン領域(被検面位置)の面
位置とは、パターン領域内の複数の測定点の面位置デー
タより計算される最小2乗平面として定めている。
At this time, the surface position of the pattern area (surface to be inspected) is defined as a least-square plane calculated from the surface position data of a plurality of measurement points in the pattern area.

【0113】そして、このような動作をウエハ2上の各
パターン領域ごとに順次行なって、各領域へレチクル1
a上のパターンを投影、転写している。
Then, such an operation is sequentially performed for each pattern area on the wafer 2, and the reticle 1 is transferred to each area.
The pattern on a is projected and transferred.

【0114】上述のオフセット量(補正量)算出のため
の測定はウエハごとに行なう必要はなく、同一工程で処
理された複数個のウエハの少なくとも1枚を用いて行な
えば良い。従って、1ロットの第1番目のウエハの所定
のパターン領域を用いて補正量を算出し、メモリに記憶
しておき、同一ロットの2番目以降のウエハ面位置検出
時には、メモリに記憶されたオフセット量(補正量)を
使用すれば良い。
The measurement for calculating the offset amount (correction amount) need not be performed for each wafer, but may be performed using at least one of a plurality of wafers processed in the same process. Therefore, the correction amount is calculated using a predetermined pattern area of the first wafer of one lot and stored in the memory, and when the second and subsequent wafer surface positions of the same lot are detected, the offset stored in the memory is used. The amount (correction amount) may be used.

【0115】あるいは、レチクルの種類の交換されるご
とに最初のウエハに対してオフセット量(補正量)算出
のための測定を行なえば充分である。いずれにしても、
全体としてのスループットへの影響は僅少である。
Alternatively, it is sufficient to perform measurement for calculating the offset amount (correction amount) on the first wafer every time the reticle type is exchanged. In any case,
The impact on overall throughput is minimal.

【0116】図11は、1ロットごとにオフセット量
(補正量)の算出を行なう場合の、露光動作を示すフロ
ーチャート図であり、図中のオフセット量(補正量)算
出ステップ110は、図10に示したシーケンスで実行
される。
FIG. 11 is a flowchart showing the exposure operation when the offset amount (correction amount) is calculated for each lot. The offset amount (correction amount) calculation step 110 in the figure is the same as that in FIG. It is executed in the sequence shown.

【0117】又、本実施例では、各々の範囲Supper
lowerに対するオフセット量(補正量)のうち、工程
により何れかの値を使うかは、パターン露光を行なわせ
るためのプログラム中で予め選択、指示しておくものと
したが、次のように工程によらず自動的に選択、決定さ
せても良い。
In this embodiment, each range S upper ,
In the offset amount (correction amount) for S lower , which value to use depending on the process is previously selected and instructed in a program for performing pattern exposure. It may be automatically selected and determined regardless of the type.

【0118】第1は、単純に範囲Supperと範囲Slower
のうち、含まれるデータ数の多いほうのオフセット量
(補正量)を自動的に選択させる。
The first is that simply the range S upper and the range S lower
Of these, the offset amount (correction amount) having the larger number of included data is automatically selected.

【0119】第2は、格子点に対応して計測されたデー
タの最小2乗平面を求め、その線形成分を補正した後の
データをA′j(j=1〜n)とし、このうち範囲S
upperに含まれるものをA′k,範囲Slowerに含まれる
ものをA′1とし(ただし、k=1〜h,1=1〜i,
h+i=n)、それぞれh個のデータA′kの平均値
A′upper,i個のデータA′1 の平均値A′lowerを算
出する。
Second, a least-squares plane of the data measured corresponding to the grid points is obtained, and the data after correcting the linear component thereof is defined as A ′ j (j = 1 to n). S
A ' k is included in upper and A' 1 is included in range S lower (where k = 1 to h, 1 = 1 to i,
h + i = n), the average value A ' upper of the h data A' k and the average value A ' lower of the i data A' 1 are calculated.

【0120】この時、各々の複数の測定点19,20,
21,22,23の計測値に対し、オフセット値(補正
量)を F19′−(k×A′upper+1×A′lower)/n F20′−(k×A′upper+1×A′lower)/n F21′−(k×A′upper+1×A′lower)/n F22′−(k×A′upper+1×A′lower)/n F23′−(k×A′upper+1×A′lower)/n と自動的に決定する。
At this time, each of the plurality of measurement points 19, 20,
For the measured values of 21, 22, 23, the offset value (correction amount) is represented by F 19 ′ − (k × A ′ upper + 1 × A ′ lower ) / n F 20 ′ − (k × A ′ upper + 1 × A ′) lower) / n F 21 '- (k × A' upper + 1 × A 'lower) / n F 22' - (k × A 'upper + 1 × A' lower) / n F 23 '- (k × A' upper + 1 × A ′ lower ) / n is automatically determined.

【0121】これによりパターン領域39の中でより多
くの領域を占める部分を重視して、占有面積比率の重心
位置に面位置を設定している。
Thus, the surface position is set at the position of the center of gravity of the occupied area ratio with emphasis on a portion occupying a larger area in the pattern region 39.

【0122】第3は、図12に示すようにステージ3上
に2次元CCDセンサー120を配置して行なうことで
ある。この場合は、ステージ3をXY平面内で移動さ
せ、2次元CCDセンサー120を投影レンズ1の真下
に位置させる。次にステージ3を投影レンズ1の光軸A
X方向に動かすと共に光軸AXと直行する平面内(xy
平面)に対して傾け、照明系1cでレチクル1aを証明
し、レチクル1a上のパターン像をステージ3に取り付
けられた2次元CCDセンサー120上に結像させる。
この2次元CCDセンサー120上のパターン像の2次
元光強度分布より、パターン領域39に投影、転写され
るレチクル1a上のパターンの位置分布の2次元情報を
得ている。
Third, a two-dimensional CCD sensor 120 is arranged on the stage 3 as shown in FIG. In this case, the stage 3 is moved in the XY plane, and the two-dimensional CCD sensor 120 is positioned directly below the projection lens 1. Next, the stage 3 is moved to the optical axis A of the projection lens 1.
Move in the X direction and within a plane perpendicular to the optical axis AX (xy
The reticle 1a is proved by the illumination system 1c, and a pattern image on the reticle 1a is formed on a two-dimensional CCD sensor 120 attached to the stage 3.
From the two-dimensional light intensity distribution of the pattern image on the two-dimensional CCD sensor 120, two-dimensional information on the position distribution of the pattern on the reticle 1a projected and transferred to the pattern area 39 is obtained.

【0123】このパターン像の2次元情報をメモリーに
記憶させ、パターン領域39のどの部分にパターン像が
転写されるかを判断する。そして、格子点A′jのうち
どの点にパターン像があるかを判断し、パターン像のあ
る格子点のトポグラフィー(光軸AXの高さ)が前記の
範囲Supperと範囲Slowerのどちらに含まれるかを判断
した後、オフセット量(補正量)を自動的に選択
(F19′−A′upper〜F23′−A′upper or F19
−A′lower〜F23′−A′lower)させている。
The two-dimensional information of the pattern image is stored in the memory, and it is determined to which part of the pattern area 39 the pattern image is transferred. Then, it is determined which of the lattice points A ′ j has the pattern image, and the topography (height of the optical axis AX) of the lattice point having the pattern image is determined in either the range S upper or the range S lower . , The offset amount (correction amount) is automatically selected (F 19 ′ −A ′ upper to F 23 ′ −A ′ upper or F 19 ′).
−A ′ lower to F 23 ′ −A ′ lower ).

【0124】又、パターン像の2次元分布が、前記の範
囲Supperと範囲Slowerの略両方に位置している場合
は、オフセット値(補正量)を F19′−(A′upper+A′lower)/2 F20′−(A′upper+A′lower)/2 F21′−(A′upper+A′lower)/2 F22′−(A′upper+A′lower)/2 F23′−(A′upper+A′lower)/2 と、双方のオフセット値(補正量)を平均したものを用
いている。
When the two-dimensional distribution of the pattern image is located substantially in both the range S upper and the range S lower , the offset value (correction amount) is set to F 19 ′ − (A ′ upper + A ′). lower) / 2 F 20 '- (A' upper + A 'lower) / 2 F 21' - (A 'upper + A' lower) / 2 F 22 '- (A' upper + A 'lower) / 2 F 23' - (A ' upper + A' lower ) / 2 and an average of both offset values (correction amounts) are used.

【0125】図14,図15にこの場合のオフセット量
(補正量)を自動設定のフローチャートを示す。
FIGS. 14 and 15 show flowcharts for automatically setting the offset amount (correction amount) in this case.

【0126】この第3の場合、図13に示すようステー
ジ3上に2次元CCDセンサー120の代わりにピンホ
ール132付きの受光素子131を設けてもよい。
In the third case, a light receiving element 131 having a pinhole 132 may be provided on the stage 3 instead of the two-dimensional CCD sensor 120 as shown in FIG.

【0127】この場合は、投影レンズ1によりレチクル
1a上のパターン像が投影されている領域内で、格子1
30の各格子点がピンホール付きの受光素子131の位
置に一致する様にステージ3をXY平面内で移動させ、
各格子点位置でピンホール132を通過してきた光量を
受光素子131で測定する。
In this case, in the area where the pattern image on the reticle 1a is projected by the projection lens 1, the grating 1
The stage 3 is moved in the XY plane so that each of the 30 grid points coincides with the position of the light receiving element 131 having a pinhole,
The light amount passing through the pinhole 132 at each lattice point position is measured by the light receiving element 131.

【0128】この時、ピンホール132付きの受光素子
131は、光軸AX方向では投影レンズ1の略像面の高
さに保たれている。
At this time, the light receiving element 131 with the pinhole 132 is maintained at substantially the height of the image plane of the projection lens 1 in the optical axis AX direction.

【0129】又、ピンホール132の径はピンホール1
32上に投影されるレチクル1aのパターン像より十分
大きいものとし(〜φ100μm程度=スクライブライ
ンと同程度の径)、格子130は前記のトポグラフィー
測定用の格子80と同一の間隔、個数とするか、格子8
0を含むものとするとよい。
Also, the diameter of the pinhole 132 is
Suppose that the pattern image is sufficiently larger than the pattern image of the reticle 1a projected on the reticle 32 (up to about 100 μm = a diameter similar to the scribe line), and the number of the gratings 130 is the same as that of the grating 80 for the topography measurement. Or grid 8
It is good to include 0.

【0130】この場合は、各格子点の光強度分布より、
パターン領域39に投影、転写されるレチクル1a上の
パターンの位置分布の2次元情報を得ることができる。
この各格子点の光強度分布の情報をメモリーに記憶さ
せ、パターン領域39のどの部分にパターン像が転写さ
れるかを判断する。オフセット量(補正量)の設定は上
記と同様である。
In this case, from the light intensity distribution at each grid point,
Two-dimensional information on the position distribution of the pattern on the reticle 1a projected and transferred to the pattern area 39 can be obtained.
The information of the light intensity distribution of each lattice point is stored in the memory, and it is determined which part of the pattern area 39 the pattern image is transferred. The setting of the offset amount (correction amount) is the same as described above.

【0131】図16にこの場合のオフセット量(補正
量)を自動設定のフローチャートを示す。
FIG. 16 is a flowchart for automatically setting the offset amount (correction amount) in this case.

【0132】又、図13,図14,図15に示す例で、
パターン像の2次元情報をメモリーに記憶させ、パター
ン領域39のどの部分にパターン像が転写されるかを判
断した後に、トポグラフィー測定のための格子点を設定
しても良い。
In the examples shown in FIGS. 13, 14, and 15,
After storing the two-dimensional information of the pattern image in the memory and determining in which part of the pattern area 39 the pattern image is to be transferred, grid points for topography measurement may be set.

【0133】図17にこの場合のオフセット量(補正
量)を自動設定のフローチャートを示す。
FIG. 17 is a flowchart for automatically setting the offset amount (correction amount) in this case.

【0134】又、上記実施例では、ウエハ表面のトポグ
ラフィーの比較的単純なメモリーチップに対するオフセ
ット量(補正量)の求め方を説明したが、よりウエハ表
面のトポグラフィーが複雑であるASICの様なチップ
に対しては、下記の様にオフセット量(補正量)を決定
すると良い。
In the above embodiment, the method of obtaining the offset amount (correction amount) for the relatively simple memory chip of the wafer surface topography has been described. However, as in the case of an ASIC in which the wafer surface topography is more complicated. For such a chip, the offset amount (correction amount) may be determined as follows.

【0135】図18(A)は、ASICの様なチップの
パターン領域390のトポグラフィーを示す概略図であ
り、図18(B)は図18(A)に示した二点鎖線の、
又、図18(C)は図18(A)に示した一点鎖線の位
置でのトポグラフィー断面を示す図である。
FIG. 18A is a schematic diagram showing a topography of a pattern region 390 of a chip such as an ASIC, and FIG. 18B is a diagram of a two-dot chain line shown in FIG.
FIG. 18C is a diagram showing a topography cross section at the position indicated by the alternate long and short dash line shown in FIG. 18A.

【0136】図18(A)のパターン領域390中、領
域910,911,912,913はトポグラフィー的
に凸部であるが各々の高さが異なり、領域920はスク
ライブライン、ボンディングパッド等が形成されたトポ
グラフィー的に凹部になっている。この場合も、傾きの
補正されたn個のデータA′j及び5個のデータF′19
〜F′23を算出するところまでは前述と同様である。
In the pattern region 390 of FIG. 18A, regions 910, 911, 912, and 913 are topographically convex, but have different heights, and a region 920 is formed with scribe lines, bonding pads, and the like. It has a concave topographically. Again, the inclination of the corrected n data A 'j and five data F' 19
Far to calculate the to F '23 is as defined above.

【0137】この時、図18(B),(C)のトポグラ
フィー断面930,931に示す方向、すなわち高さ方
向に、n個のデータA′jの最大位置A′max,最小値
A′minを求め、これらの平均値A′center(データ
A′jの中央値となる)950を算出し、この値を中心
に一定間隔のスライスレベル940,960を設定す
る。
[0137] At this time, FIG. 18 (B), (C) direction shown in topography section 930 and 931, i.e. in the height direction, 'maximum position A of the j' n pieces of data A max, the minimum value A ' seek min, '(the median of j these average a data a) center' 950 is calculated and set the slice level 940 and 960 at constant intervals around this value.

【0138】又、この一定間隔のスライスレベル94
0,950,960に挟まれた範囲をSupper,Slower
とする。
Further, the slice level 94 at the fixed interval is used.
The range between 0, 950 and 960 is defined as S upper , S lower
And

【0139】図19(A)は、図2に示すウエハ2上の
所定のパターン領域39と、複数の測定点19〜23、
トポグラフィー測定用の格子80、及びトポグラフィー
測定用の格子80の格子点を分ける領域190,20
0,210,220,230の位置関係を示す図であ
る。
FIG. 19A shows a predetermined pattern area 39 on the wafer 2 shown in FIG.
Grating 80 for topography measurement, and regions 190 and 20 separating grid points of grating 80 for topography measurement
It is a figure which shows the positional relationship of 0,210,220,230.

【0140】図19(B)は、格子点を分ける領域19
0,200,210,220,230のみを示す図であ
り、複数の測定点19〜23の個数に対応した5個の領
域に分かれている。
FIG. 19B shows an area 19 for dividing grid points.
It is a figure which shows only 0, 200, 210, 220, 230, and is divided into five areas corresponding to the number of a plurality of measurement points 19-23.

【0141】本実施例の場合は、各複数の測定点19〜
23毎に異なるオフセット量(補正量)を設定する。
In the case of this embodiment, each of the plurality of measurement points 19 to
A different offset amount (correction amount) is set for each.

【0142】すなわち、n個のデータA′190j,A′
200j,A′210j,A′220j,A′230jとする(領域の境
界にあるデータは両方の領域にダブって含まれるものと
する。)。
That is, n data A ' 190j , A'
200j, A '210j, A' 220j, and A '230 j (data at the boundary of the region is assumed to be included I dub in both areas.).

【0143】領域190に含まれるデータA′190jのう
ち、スライスレベル940と950によって定められる
範囲Supperに含まれるデータの平均値A′190upper
スライスレベル950と960によって定められる範囲
lowerに含まれるデータの平均値をA′190lowerとす
る。
Among the data A ′ 190j included in the area 190, the average value A ′ 190upper of the data included in the range S upper defined by the slice levels 940 and 950,
The average value of the data included in the range S lower defined by the slice levels 950 and 960 is A ′ 190 lower .

【0144】これと同様に領域200,210,22
0,230に含まれるデータA′200j,A′210j,A′
220j,A′230jに対しても、範囲Supper に含まれるデ
ータの平均値A′200upper、A′210upper,A′
220upper,A′230upper及び範囲Slowerに含まれるデ
ータの平均値A′200lower,A′210lower,A′
220lower,A′230lowerを求める(この時一般に、A′
190upper≠A′200upper≠A′210upper≠A′220upper
≠A′230upperであり、A′190lower≠A′200lower
A′210lower≠A′220lower≠A′230lowerであ
る。)。
Similarly, regions 200, 210, and 22
Data A '200j, A' contained in 0,230 210j, A '
Even for 220j and A ' 230j , the average values A' 200upper , A ' 210upper and A' of the data included in the range S upper
220upper, A '230upper and scope mean value A of the data contained in S lower' 200lower, A '210lower , A'
220lower , A ' Calculate 230lower (At this time, generally, A'
190upper ≠ A ' 200upper ≠ A' 210upper ≠ A ' 220upper
≠ A ' 230upper , A' 190lower ≠ A ' 200lower
A'210lowerA'220lowerA'230lower . ).

【0145】オフセット値(補正量)の反映は、例えば
凸部の領域910,911,912,913上に凹部の
領域920に転写されるパターンより深度の小さいパタ
ーンを転写する場合には、各々の複数の測定点19,2
0,21,22,23の計測値に対し、オフセット値
(補正量)を F19′−A′190upper20′−A′200upper21′−A′210upper22′−A′220upper23′−A′230upper と設定し、計測値より減算する。
When the offset value (correction amount) is reflected, for example, when a pattern having a smaller depth than the pattern transferred to the concave area 920 is transferred onto the convex areas 910, 911, 912, and 913, each of them is reflected. Multiple measurement points 19, 2
To the measured value of 0,21,22,23, the offset value (correction amount) F 19 '-A' 190upper F 20 '-A' 200upper F 21 '-A' 210upper F 22 '-A' 220upper F 23 '-A' Set to 230 upper and subtract from the measured value.

【0146】すなわち、 F19−(F19′−A′190upper) F20−(F20′−A′200upper) F21−(F21′−A′210upper) F22−(F22′−A′220upper) F23−(F23′−A′230upper) の値を用いてパターン領域39の面位置の制御を行い、
パターンの転写を行う。
[0146] That is, F 19 - (F 19 ' -A' 190upper) F 20 - (F 20 '-A' 200upper) F 21 - (F 21 '-A' 210upper) F 22 - (F 22 '-A and controls the surface position of the pattern region 39 with a value of - '220upper) F 23 (F 23' -A '230upper),
Transfer the pattern.

【0147】同様に、凹部の領域920上に他の領域に
転写されるパターンに比べ焦点深度の小さいパターンを
転写する場合には、各々の複数の測定点19,20,2
1,22,23の計測値に対し、オフセット値(補正
量)を F19′−A′190lower20′−A′200lower21′−A′210lower22′−A′220lower23′−A′230lower と定めてやればよい。
Similarly, when a pattern having a smaller depth of focus than a pattern transferred to another area is transferred onto the concave area 920, each of the plurality of measurement points 19, 20, and 2 is transferred.
To the measured value of 1,22,23, the offset value (correction amount) F 19 '-A' 190lower F 20 '-A' 200lower F 21 '-A' 210lower F 22 '-A' 220lower F 23 '- A ' 230lower .

【0148】以上説明した手順は、図1のフォーカス制
御装置18ないに予めプログラムされており、もちろん
オフセット量(補正量)の値は、フォーカス制御装置1
8のメモリに記憶される点、オフセット量(補正量)の
値として、 (F19′−A′190upper)〜(F23′−A′230upper) 又は (F19′−A′190lower)〜(F23′−A′230lower) を用いるかは、各工程によって予めプログラム内に指示
されているものである点も前述の例と同様である。又、
本例の場合も、前述の例と同様にオフセット量(補正
量)を自動的に選択、決定させても良い。
The procedure described above is programmed in advance in the focus control device 18 shown in FIG. 1, and the value of the offset amount (correction amount) is of course
That is stored in the 8 memory, as the value of the offset amount (correction amount), (F 19 '-A' 190upper) ~ (F 23 '-A' 230upper) or (F 19 '-A' 190lower) ~ ( F 23 is either used '-A' 230lower), is similar to the example also the aforementioned points are those indicated in advance in the program by each step. or,
Also in the case of this example, the offset amount (correction amount) may be automatically selected and determined as in the above-described example.

【0149】又、測定するパターン領域に局部的なソリ
などの歪みがあった場合には、求めたオフセット量(補
正量)に歪みに起因する誤差を含むことになる。
If the pattern area to be measured has a distortion such as a local warp, the obtained offset amount (correction amount) includes an error due to the distortion.

【0150】このような誤差を低減し、オフセット量
(補正量)の精度を高めたい場合には、ウエハ上の複数
個のパターン領域に対して上述の測定及び算出を行ない
複数個の補正量を求め、更にこれらの平均値を実際に使
用するオフセット量(補正量)として定めてやっても良
いし、もちろん複数の異なるウエハ(ただし、同一工程
で処理された同一パターン構造のもの)の複数個のオフ
セット量(補正量)の平均値から実際のオフセット量
(補正量)を求めれば、更にオフセット量(補正量)の
精度が上がる。
When it is desired to reduce such errors and increase the accuracy of the offset amount (correction amount), the above-described measurement and calculation are performed for a plurality of pattern areas on the wafer, and a plurality of correction amounts are calculated. The average value may be determined as an offset amount (correction amount) to be actually used, or a plurality of different wafers (of the same pattern structure processed in the same process) may be used. If the actual offset amount (correction amount) is obtained from the average value of the offset amount (correction amount), the accuracy of the offset amount (correction amount) is further improved.

【0151】又、上記実施例ではパターン領域上の各格
子点のn個の測定値Aj(j=1〜n)を測定するの
に、複数の測定点のうち中心の測定点21を用いたが、
中心の測定点21の代わりに周辺の測定点19,20,
21,22,23の内のいずれかの測定点を用いても良
い。
In the above embodiment, the center measurement point 21 of a plurality of measurement points is used to measure n measurement values A j (j = 1 to n) at each grid point on the pattern area. Was
Instead of the central measuring point 21, peripheral measuring points 19, 20,
Any one of the measurement points 21, 21, 23 may be used.

【0152】又、上記実施例のパターン領域上の各格子
点に、複数の測定点のうち中心の測定点21が一致する
ようにウエハを移動させ、この時の複数の測定点すべて
(あるいは、一部の測定点)のデータ5×n個(あるい
は〜4×n個)を用いて、平均値A′upper,平均値
A′lowerを算出しても良い。この場合は、パターン領
域上の各格子点に移動させる動作が1回で、5倍(ある
いは、〜4倍)にデータが増えるのでスループットを低
下させることなくオフセット量(補正量)の測定精度が
向上する利点がある。
Further, the wafer is moved to each grid point on the pattern area in the above embodiment so that the center measurement point 21 among the plurality of measurement points coincides with each other, and all the plurality of measurement points at this time (or The average value A ′ upper and the average value A ′ lower may be calculated using 5 × n (or 44 × n) data of some measurement points). In this case, the operation of moving to each grid point on the pattern area is performed once, and the data increases five times (or up to four times). Therefore, the measurement accuracy of the offset amount (correction amount) can be improved without lowering the throughput. There are benefits to improve.

【0153】又、上記実施例では平均値A′upper,平
均値A′lowerを算出するための測定値として、パター
ン領域上の各格子点のn個の測定値Aj(j=1〜n)
のみを用いたが、この平均値A′upper,平均値A′
lowerを算出するための測定値として、パターン領域上
の各格子点のn個の測定値Aj(j=1〜n)と、パタ
ーン領域中の複数の測定点19,20,21,22,2
3の測定値F19,F20,F21,F22,F23の双方を使用
しても良い。
In the above embodiment, n measured values A j (j = 1 to n) of each grid point on the pattern area are used as the measured values for calculating the average value A ′ upper and the average value A ′ lower. )
Only average value A ' upper , average value A'
As measurement values for calculating lower , n measurement values A j (j = 1 to n) of each grid point on the pattern area and a plurality of measurement points 19, 20, 21, 22, and 22 in the pattern area 2
Alternatively, both of the measured values F 19 , F 20 , F 21 , F 22 , and F 23 may be used.

【0154】又、上記実施例では、ウエハ表面のトポグ
ラフィーを一定間隔のスライスレベル94,95,96
に挟まれた範囲をSupper,Slowerと2値化して、オフ
セット量(補正量)を定めたが、更にスライスレベルの
数を増やし、例えばオフセット量(補正量)を求める範
囲をSupper,Smiddle,Slower と細分化してやり、
各々の範囲に含まれるデータより、面位置を計測する場
合のオフセット量(補正量)を決定しても良い。
In the above embodiment, the topography of the wafer surface is determined by the slice levels 94, 95, 96 at regular intervals.
The range between the and S upper, S lower binarization has been determined offset amount (correction amount), further increase the number of slice levels, for example, the offset amount range for obtaining the (correction amount) S upper, Subdivided into S middle and S lower ,
The offset amount (correction amount) for measuring the surface position may be determined from the data included in each range.

【0155】又、上記実施例では、各格子点の面位置の
測定を、ウエハステージを面位置測定装置に対して一旦
静止させて行なう例のみ示したが、ウエハステージを静
止させることなく連続して送りながら、あるサンプリン
グ間隔で測定を繰り返し、各格子点の面位置測定を行な
っても良い。この時には、光源を周期的に発行させた
り、面位置データを同期的に取り込む等の制御を、光源
5や位置検出素子17に対して行なう。
Further, in the above-described embodiment, only the example in which the measurement of the surface position of each lattice point is performed while the wafer stage is once stopped with respect to the surface position measuring device is shown, but the measurement is continuously performed without stopping the wafer stage. The measurement may be repeated at a certain sampling interval while feeding, and the surface position of each grid point may be measured. At this time, the light source 5 and the position detecting element 17 are controlled to periodically issue the light source and synchronize the surface position data.

【0156】又、上記実施例の測定のための格子点は、
一定間隔の矩形の格子に限らず、2次元平面内に分布す
る異なる座標を持つ測定点の集合体としても良い。
Further, the grid points for the measurement in the above embodiment are as follows:
The collection is not limited to a rectangular grid at regular intervals, and may be an aggregate of measurement points having different coordinates distributed in a two-dimensional plane.

【0157】又、上記実施例ではパターン領域上の各格
子点の測定値の中に、他の測定値に対しウエハ表面のト
ポグラフィーより大きく離れた値(ゴミ等による異常
値)を示すものが生じている場合には、この測定値(ゴ
ミ等による異常値)をオフセット量(補正量)の算出に
用いないほうが有利である。従って、このような時に
は、この測定値(ゴミ等による異常値)を除いた残りの
測定値よりオフセット量(補正量)の算出を行なってい
る。
In the above embodiment, some of the measured values of each grid point on the pattern area show values (anomalous values due to dust or the like) that are farther apart from other measured values than the topography of the wafer surface. If it occurs, it is advantageous not to use this measured value (abnormal value due to dust or the like) for calculating the offset amount (correction amount). Therefore, in such a case, the offset amount (correction amount) is calculated from the remaining measured values excluding this measured value (abnormal value due to dust or the like).

【0158】図22は本発明の実施例1の要部概略図、
図23は図22の一部分の拡大説明図である。図22,
図23において図1,図2で示した要素と同一要素には
同符番を付している。次に本実施例の構成について順次
説明する。
FIG. 22 is a schematic view of a main part of Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 23 is an enlarged explanatory view of a part of FIG. FIG.
23, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. Next, the configuration of this embodiment will be described sequentially.

【0159】図22において1は縮小型の投影光学系
(投影レンズ系)、Axは投影光学系1の光軸である。
1aはレチクルであり、その面上には回路パターンが形
成されており、レチクルステージ1b上に載置してい
る。1cは照明系であり、レチクル1a面上を均一照明
している。投影光学系1はレチクル1a面上の回路パタ
ーンをウエハ2面上に縮小投影している。ウエハ2はウ
エハステージ3面上に吸着固定している。ウエハステー
ジ3は投影光学系1の光軸Ax方向(z方向)と光軸A
xを直交する面内(x−y平面内)の2方向(x,y方
向)に移動可能で、かつ光軸Axと直交する平面(x−
y平面)に対して傾き調整できるようになっている。こ
れによりウエハステージ3面上に載置したウエハ2の面
位置を任意に調整できるようにしている。4はステージ
制御装置であり、後述するフォーカス制御装置18から
の信号に基づいてウエハステージ3を駆動制御してい
る。
In FIG. 22, reference numeral 1 denotes a reduction projection optical system (projection lens system), and Ax denotes an optical axis of the projection optical system 1.
A reticle 1a has a circuit pattern formed on its surface, and is mounted on a reticle stage 1b. An illumination system 1c uniformly illuminates the surface of the reticle 1a. The projection optical system 1 reduces and projects the circuit pattern on the reticle 1a surface onto the wafer 2 surface. The wafer 2 is fixed on the wafer stage 3 by suction. The wafer stage 3 has an optical axis Ax direction (z direction) of the projection optical system 1 and an optical axis A
A plane (x-x) that is movable in two directions (x, y directions) in a plane orthogonal to x (x-y plane) and orthogonal to the optical axis Ax.
The inclination can be adjusted with respect to the (y plane). Thereby, the surface position of the wafer 2 placed on the surface of the wafer stage 3 can be arbitrarily adjusted. Reference numeral 4 denotes a stage control device, which controls driving of the wafer stage 3 based on a signal from a focus control device 18 described later.

【0160】SAは光照射手段、SBは投影手段、SC
は光電変換手段であり、これらはウエハ2面の面位置情
報を検出する面位置検出装置の一部分を構成している。
尚、投影手段SBと光電変換手段SCとで検出手段SB
Cを構成している。
SA is light irradiation means, SB is projection means, SC
Denotes photoelectric conversion means, which constitute a part of a surface position detecting device for detecting surface position information of the wafer 2 surface.
The projection means SB and the photoelectric conversion means SC use the detection means SB.
C.

【0161】本実施例では面位置検出装置を用いてレチ
クル1a面上の回路パターンを投影光学系1でウエハ2
面上に投影する際に、投影光学系1の許容焦点深度内に
ウエハ2面上の露光領域が位置するようにウエハステー
ジ3を駆動制御している。そしてウエハステージ3をX
−Y平面上で逐次移動させ、これにより矩形状のパター
ン領域(ショット)39をウエハ2面上に順次形成して
いる。
In this embodiment, the circuit pattern on the reticle 1a surface is projected onto the wafer 2 by the projection optical system 1 using the surface position detecting device.
When projecting on the surface, the drive of the wafer stage 3 is controlled so that the exposure area on the surface of the wafer 2 is located within the allowable depth of focus of the projection optical system 1. Then, move the wafer stage 3 to X
The rectangular pattern area (shot) 39 is sequentially formed on the surface of the wafer 2 by sequentially moving on the −Y plane.

【0162】次に本実施例の面位置検出装置の各要素に
ついて説明する。まずウエハ2面上に複数の光束を入射
させる光照射手段SAについて説明する。
Next, each element of the surface position detecting device of this embodiment will be described. First, the light irradiating means SA for making a plurality of light beams incident on the surface of the wafer 2 will be described.

【0163】5は光源であり、白色ランプ又は相異なる
複数の波長の光を照射するように構成した照明ユニット
より成っている。6はコリメーターレンズであり、光源
5からの光束を断面の強度分布が略均一の平行光束とし
て射出している。
Reference numeral 5 denotes a light source, which comprises a white lamp or an illumination unit configured to emit light having a plurality of different wavelengths. Reference numeral 6 denotes a collimator lens which emits a light beam from the light source 5 as a parallel light beam having a substantially uniform cross-sectional intensity distribution.

【0164】7はプリズム形状のスリット部材であり、
1対のプリズムを互いに斜面が相対するように貼り合わ
せており、この貼り合わせ面に複数の開口(5つのピン
ホール)71〜75を有している。8はレンズ系であ
り、両テレセントリック系より成りスリット部材7の複
数のピンホール71〜75を通過した独立の5つの光束
71a〜75aをミラー9を介してウエハ2面上の5つ
の測定点19〜23に略等しい入射角で導光している。
このとき投影像の大きさが略等しいピンホール像となる
ようにしている。又、このレンズ系8は内部に各光束7
1a〜75aのNAをそろえるための開口絞り40を有
している。本実施例では以上の各要素5,6,7,8,
9より光照射手段SAを構成している。
Numeral 7 is a prism-shaped slit member.
A pair of prisms are bonded together such that their slopes face each other, and the bonding surface has a plurality of openings (five pinholes) 71 to 75. Reference numeral 8 denotes a lens system, which is composed of both telecentric systems, and which transmits five independent light beams 71a to 75a passing through a plurality of pinholes 71 to 75 of the slit member 7 via a mirror 9 to five measurement points 19 on the wafer 2 surface. The light is guided at an incident angle substantially equal to 2323.
At this time, the size of the projected image is set to be a pinhole image that is substantially equal. Also, this lens system 8 has each light beam 7 therein.
An aperture stop 40 for adjusting the NA of 1a to 75a is provided. In this embodiment, each of the above elements 5, 6, 7, 8,
9 constitutes light irradiation means SA.

【0165】本実施例において光照射手段SAからの各
光束のウエハ2面上への入射角φ(ウエハ面に立てた垂
線と成す角)はφ=70°以上である。ウエハ2面上に
は図23に示すように複数個のパターン領域(露光領域
ショット)39が配列している。レンズ系8を通過した
5つの光束71a〜75aはパターン領域39の互いに
独立した各測定点19〜23に入射している。
In this embodiment, the incident angle φ of each light beam from the light irradiating means SA on the surface of the wafer 2 (the angle formed with a vertical line on the wafer surface) is φ = 70 ° or more. A plurality of pattern areas (exposure area shots) 39 are arranged on the surface of the wafer 2 as shown in FIG. The five light beams 71a to 75a that have passed through the lens system 8 are incident on the measurement points 19 to 23 independent of each other in the pattern area 39.

【0166】そしてウエハ2面上に入射する5つの光束
71a〜75aがウエハ2の垂直方向(光軸Ax方向)
から観察したとき図23に示すように互いに独立して観
察されるようにウエハ2面上にX方向(ショット配列方
向)からXY平面内でθ°(θ=22.5°)回転させ
た方向より入射させている。これにより実施例1と同様
の効果を得ている。
The five light beams 71a to 75a incident on the surface of the wafer 2 are perpendicular to the wafer 2 (the direction of the optical axis Ax).
23, a direction rotated by θ ° (θ = 22.5 °) in the XY plane from the X direction (shot arrangement direction) on the surface of the wafer 2 so as to be observed independently from each other as shown in FIG. More incident. Thereby, the same effect as in the first embodiment is obtained.

【0167】尚、スリット部材7の5個のピンホール7
1〜75はウエハ2面とシャインプルーフの条件を満足
するようにウエハ2と共役な同一平面上に設けている。
又スリット部材7のピンホール71〜75の大きさと形
状、そしてレンズ系8からの距離等はウエハ2面上で互
いに略同一の大きさのピンホール像を形成するように設
定している。
The five pinholes 7 of the slit member 7
1 to 75 are provided on the same plane conjugate with the wafer 2 so as to satisfy the Scheimpflug condition with the surface of the wafer 2.
The size and shape of the pinholes 71 to 75 of the slit member 7 and the distance from the lens system 8 are set so that pinhole images having substantially the same size are formed on the surface of the wafer 2.

【0168】本実施例では以上の各要素5,6,7,
8,9から成る光照射手段SAにより、ウエハ2面上に
複数の光束(ピンホール)を入射させている。尚、本実
施例においてウエハ2面上の測定点は5点に限らずいく
つあっても良い。
In this embodiment, each of the above elements 5, 6, 7,
A plurality of light beams (pinholes) are made incident on the surface of the wafer 2 by the light irradiating means SA composed of 8 and 9. In this embodiment, the number of measurement points on the surface of the wafer 2 is not limited to five but may be any number.

【0169】次にウエハ2面からの複数の反射光束をC
CDより成る位置検出素子としての光電変換手段SCの
検出面17に導光し、結像させる投影手段SBについて
説明する。
Next, a plurality of reflected light beams from the wafer 2
The projection unit SB that guides light onto the detection surface 17 of the photoelectric conversion unit SC as a position detection element made of a CD and forms an image will be described.

【0170】11は受光レンズであり、両テレセントリ
ック系より成り、ウエハ2面からの5つの反射光束をミ
ラー10を介して反射している。そして受光レンズ11
は各測定点19〜23に対して各位置24〜28にピン
ホール像を形成している。41は受光レンズ11に設け
たストッパーであり、実施例1と同様の効果を有してい
る。各位置24〜28のピンホール像からの光束は独立
に設けた5つの補正光学系12〜16に入光している。
Reference numeral 11 denotes a light receiving lens, which is composed of both telecentric systems, and reflects five reflected light beams from the surface of the wafer 2 via the mirror 10. And the light receiving lens 11
Form a pinhole image at each position 24-28 with respect to each measurement point 19-23. Reference numeral 41 denotes a stopper provided on the light receiving lens 11, which has the same effect as that of the first embodiment. Light beams from the pinhole images at the respective positions 24 to 28 enter five independently provided correction optical systems 12 to 16.

【0171】補正光学系12〜16は受光レンズ11が
両テレセントリック系であるので、その光軸が互いに平
行となっており、各位置24〜28に形成したピンホー
ル像を光電変換手段SCの検出面17上に互いに同一の
大きさのスポット光となるよう再結像させている。光電
変換手段SCは単一の2次元CCDより成っている。本
実施例では以上の各要素10,11,12〜16より投
影手段SBを構成している。
Since the light receiving lens 11 is a bi-telecentric system, the optical axes of the correction optical systems 12 to 16 are parallel to each other, and the pinhole images formed at the respective positions 24 to 28 are detected by the photoelectric conversion means SC. Re-imaging is performed on the surface 17 so that spot lights having the same size are formed. The photoelectric conversion means SC comprises a single two-dimensional CCD. In the present embodiment, the projection means SB is constituted by the above elements 10, 11, 12 to 16.

【0172】尚、補正光学系12〜16は各々所定の厚
さの平行平面板とレンズ系を有しており、受光レンズ1
1の光軸に対して共軸あるいは偏心している。このとき
平行平面板は各レンズ系の光路長を補正するために用い
ている。又レンズ系は各測定点19〜23の検出面17
上における結像倍率(投影倍率)が略等しくなるように
補正するために設けている。
Each of the correction optical systems 12 to 16 has a plane-parallel plate having a predetermined thickness and a lens system.
It is coaxial or eccentric with respect to one optical axis. At this time, the parallel plane plate is used to correct the optical path length of each lens system. The lens system has a detection surface 17 at each of the measurement points 19 to 23.
It is provided to correct the above imaging magnification (projection magnification) so as to be substantially equal.

【0173】すなわち、本実施例の如く複数の光束をウ
エハ面上に斜入射させる斜入射結像光学系では受光レン
ズ11に対して距離の異なる複数の測定点19〜23が
光電変換手段SCの検出面17上に結像する際、その結
像倍率が互いに異なってくる。
That is, in the oblique incidence imaging optical system in which a plurality of light beams are obliquely incident on the wafer surface as in the present embodiment, a plurality of measurement points 19 to 23 having different distances from the light receiving lens 11 are connected to the photoelectric conversion means SC. When an image is formed on the detection surface 17, the imaging magnifications thereof are different from each other.

【0174】そこで本実施例では各測定点に対して補正
光学系12〜16を設けて、これらの各測定点19〜2
3の検出面17上における投影倍率が略等しくなるよう
にしている(尚、この補正光学系については本出願人の
先の特願平2−44236号で詳細に説明してい
る。)。
Therefore, in this embodiment, correction optical systems 12 to 16 are provided for each measurement point, and these measurement points 19 to 2 are provided.
The projection magnification on the detection surface 17 is set to be substantially equal (this correction optical system is described in detail in Japanese Patent Application No. 2-44236, filed by the present applicant).

【0175】そしてこのときウエハ2面の各測定点19
〜23の面位置(高さ方向、光軸Ax方向)によって検
出面17上に入射するピンホール像(スポット光)の位
置が変化するようにしている。光電変換手段SCはこの
ときのピンホール像の位置変化を検出している。これに
より本実施例ではウエハ2面上の各測定点19〜23の
面位置情報を同一精度で検出できるようにしている。
At this time, each measurement point 19 on the wafer 2
The position of the pinhole image (spot light) incident on the detection surface 17 is changed depending on the surface positions (height direction, optical axis Ax direction) of No. to No. 23. The photoelectric conversion means SC detects a change in the position of the pinhole image at this time. Thus, in this embodiment, the surface position information of each of the measurement points 19 to 23 on the surface of the wafer 2 can be detected with the same accuracy.

【0176】又、投影手段SBを介してウエハ2面上の
各測定点19〜23と光電変換手段SCの検出面17と
が互いに共役となるようにして(各測定点19〜23に
対して倒れ補正を行なって)いる。これにより各測定点
19〜23の局所的な傾きによって検出面17上でのピ
ンホール像の位置が変化せず、ウエハ2の表面の光軸A
x方向の各測定点の局所的な高さ位置の変化、すなわち
測定点19〜23の高さに応答して検出面17上でのピ
ンホール像の位置が変化するようにしている。
The measurement points 19 to 23 on the surface of the wafer 2 and the detection surface 17 of the photoelectric conversion means SC are conjugate to each other via the projection means SB (for each of the measurement points 19 to 23, (Correcting the fall). As a result, the position of the pinhole image on the detection surface 17 does not change due to the local inclination of each of the measurement points 19 to 23, and the optical axis A on the surface of the wafer 2
The position of the pinhole image on the detection surface 17 changes in response to a local change in the height position of each measurement point in the x direction, that is, the height of the measurement points 19 to 23.

【0177】光電変換手段SCは検出面17面上に入射
したピンホール像の入射位置情報を検出している。光電
変換手段SCで得られた各測定点19〜23におけるピ
ンホール像の入射位置情報はフォーカス制御手段18に
入力している。
The photoelectric conversion means SC detects the incident position information of the pinhole image incident on the detection surface 17. The incident position information of the pinhole image at each of the measurement points 19 to 23 obtained by the photoelectric conversion unit SC is input to the focus control unit 18.

【0178】フォーカス制御手段18は光電変換手段S
Cからの各測定点19〜23の高さ情報(面位置情報)
を得て、これよりウエハ2の表面の位置情報、すなわち
光軸Ax方向(z方向)に関する位置やX−Y平面に対
する傾き等を求めている。そしてウエハ2の表面が投影
光学系1によるレチクル1aの投影面と略一致するよう
にウエハステージ3の駆動量に関する信号をステージ制
御装置4に入力している。
The focus control means 18 is a photoelectric conversion means S
Height information of each measurement point 19 to 23 from C (surface position information)
From this, position information on the surface of the wafer 2, that is, a position in the optical axis Ax direction (z direction), an inclination with respect to the XY plane, and the like are obtained. Then, a signal relating to the driving amount of the wafer stage 3 is input to the stage control device 4 so that the surface of the wafer 2 substantially matches the projection surface of the reticle 1a by the projection optical system 1.

【0179】ステージ制御装置4はフォーカス制御手段
18からの入力信号に応じてウエハステージ3を駆動制
御し、ウエハ2の位置と姿勢を調整している。
The stage controller 4 drives and controls the wafer stage 3 in accordance with an input signal from the focus controller 18 to adjust the position and orientation of the wafer 2.

【0180】尚、ウエハステージ3のxy方向の変位
は、不図示のレーザー干渉計を用いて周知の方法により
測定され、ウエハステージ3の変位量を示す信号が、レ
ーザー干渉計から信号線を介してステージ制御装置4に
入力される。
The displacement of the wafer stage 3 in the xy direction is measured by a known method using a laser interferometer (not shown), and a signal indicating the amount of displacement of the wafer stage 3 is transmitted from the laser interferometer via a signal line. Is input to the stage control device 4.

【0181】又、ステージ制御装置4はウエハステージ
3のxy方向の位置制御を行なうとともに、信号線を介
してフォーカス制御装置18から入力される信号に基づ
いて、ウエハステージ3のz方向への移動制御と傾き制
御を行なっている。これは先の実施例1でも同様であ
る。
The stage controller 4 controls the position of the wafer stage 3 in the xy directions, and moves the wafer stage 3 in the z direction based on a signal input from the focus controller 18 via a signal line. Control and tilt control. This is the same in the first embodiment.

【0182】次に本実施例におけるウエハ2上のパター
ン領域39の面位置の検出方法について説明する。
Next, a method of detecting the surface position of the pattern area 39 on the wafer 2 in this embodiment will be described.

【0183】前述した様に、図22の光学式の面位置検
出装置によるウエハ2の表面位置検出時に生じる検出誤
差の主たる要因は、ウエハ2のレジスト表面で反射した
光とウエハ2の基板面で反射した光との干渉である。こ
の干渉の影響は、ウエハ基板面に形成されたパターンに
よって異なるため、複数の測定点19〜23毎に干渉に
よる計測誤差は異なった値となる。
As described above, the main factors of the detection error generated when the surface position of the wafer 2 is detected by the optical surface position detecting device shown in FIG. 22 are the light reflected on the resist surface of the wafer 2 and the substrate surface of the wafer 2. This is interference with reflected light. Since the influence of the interference varies depending on the pattern formed on the wafer substrate surface, the measurement error due to the interference is different for each of the plurality of measurement points 19 to 23.

【0184】図22に示すような縮小投影露光装置で
は、ステップ&リピート方式によりレチクル1a上のパ
ターンをウエハ2上の各露光領域に順次転写している。
このとき面位置検出及びパターン転写を行なう前に、ウ
エハ2の露光領域に既に形成されているICパターンと
レチクルパターンとの位置合わせを行なっている。
In the reduction projection exposure apparatus as shown in FIG. 22, the pattern on the reticle 1a is sequentially transferred to each exposure area on the wafer 2 by the step & repeat method.
At this time, before performing the surface position detection and the pattern transfer, the alignment between the IC pattern already formed in the exposure area of the wafer 2 and the reticle pattern is performed.

【0185】光学式の面位置検出装置は投影レンズ系1
に対して固定されており、レチクル1aも投影レンズ系
1に対して一定位置に位置合わせされている。それゆ
え、レチクルパターンとウエハ2の露光領域との位置合
わせ後に面位置検出を行なえば、測定点19〜23は、
ウエハ2上に配列した各露光領域中のほぼ同一箇所の高
さ位置を検出する事になる。
The optical surface position detecting device is a projection lens system 1
, And the reticle 1 a is also positioned at a fixed position with respect to the projection lens system 1. Therefore, if the surface position is detected after the reticle pattern is aligned with the exposure area of the wafer 2, the measurement points 19 to 23
Approximately the same height position in each exposure region arranged on the wafer 2 is detected.

【0186】この事は、測定点19〜23が各露光領域
中の同一基板(パターン)構造を持つ箇所の高さ位置を
検出している事に相当する。
This means that the measurement points 19 to 23 detect the height positions of the portions having the same substrate (pattern) structure in each exposure area.

【0187】このため、ウエハ2のレジスト表面で反射
した光とウエハ2の基板面で反射した光との干渉による
検出結果に対する影響は、露光領域中の各測定点に固有
の値となる事が予想でき、本発明者は実際に各測定毎に
ほぼ一定の検出誤差が生じる事を実験により確認した。
Therefore, the influence of the interference between the light reflected on the resist surface of the wafer 2 and the light reflected on the substrate surface of the wafer 2 on the detection result may be a value specific to each measurement point in the exposure area. As expected, the inventor has confirmed by experiment that an almost constant detection error actually occurs in each measurement.

【0188】この現象を面位置検出に応用し、各測定点
毎の検出誤差をあらかじめ計測しておき、この各測定点
毎の検出誤差を、露光領域の各測定点に関する面位置デ
−タから補正してやり正確な面位置情報を得る方法を、
本出願人は特開平2−102518号公報で提案してい
る。
By applying this phenomenon to surface position detection, a detection error at each measurement point is measured in advance, and the detection error at each measurement point is calculated from surface position data for each measurement point in the exposure area. How to correct and get accurate surface position information,
The present applicant has proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-102518.

【0189】同公報では、露光領域39と面位置検出装
置の測定点19〜23の位置関係が、図24に示す様に
測定点19,20,22,23を結んだ矩形に対して矩
形の露光領域39の方が小さい時には、ウエハの周辺部
で複数の測定点の一部がパターンのないウエハ領域に位
置する場合が生じる。
In this publication, the positional relationship between the exposure area 39 and the measuring points 19 to 23 of the surface position detecting device is different from the rectangular connecting the measuring points 19, 20, 22, and 23 as shown in FIG. When the exposure area 39 is smaller, some of the plurality of measurement points may be located in the wafer area where there is no pattern at the periphery of the wafer.

【0190】この場合に、パターンのないウエハ領域に
位置する測定点を含んだウエハ周辺部の露光領域で、上
記の各測定点毎の検出誤差を各測定点に関する面位置デ
−タから補正してしまうと、正確な面位置情報が得られ
ない場合がある。
In this case, the above-described detection error for each measurement point is corrected from the surface position data related to each measurement point in the exposure area around the wafer including the measurement point located in the wafer area having no pattern. If so, accurate surface position information may not be obtained.

【0191】それゆえ、ウエハ周辺部の露光領域では、
パターンのないウエハ領域に位置する測定点を除いた残
りの複数の測定点を用いて、ウエハの面位置計測を行な
う必要がある。この結果ウエハの周辺部では測定点の数
が減少し、面位置の補正精度が劣化してくる場合があ
る。
Therefore, in the exposure area around the wafer,
It is necessary to perform wafer surface position measurement using a plurality of remaining measurement points excluding the measurement points located in the wafer region where there is no pattern. As a result, the number of measurement points in the peripheral portion of the wafer decreases, and the accuracy of correcting the surface position may deteriorate.

【0192】本実施例はこの時のウエハ周辺部の露光領
域において面位置の補正精度の劣化を、下記に述べる方
法で改善している。
In this embodiment, the deterioration of the correction accuracy of the surface position in the exposure area in the peripheral portion of the wafer at this time is improved by the method described below.

【0193】図25に、ウエハ2上にx軸及びy軸に沿
って規則正しく形成されている露光領域39のレイアウ
トを示した。
FIG. 25 shows a layout of an exposure area 39 formed regularly on the wafer 2 along the x-axis and the y-axis.

【0194】この時、露光領域39と面位置検出装置の
測定点19〜23の位置関係は、図24に示す様に測定
点19,20,22,23を結んだ矩形に対して矩形の
露光領域39の方が小さいものとする。すると、測定点
19〜23それぞれがパターンの上にあるかないかで、
図25に示す様に露光領域はA〜Iの9つの区域に分け
られる。A〜Iの各区域での、露光領域39(複数個)
と測定点19〜23の位置関係を、図26のa〜iに示
した。図26中で、黒丸はパターン上に測定点がある場
合、白丸はパターン上に測定点がない場合を示すものと
する。
At this time, the positional relationship between the exposure area 39 and the measuring points 19 to 23 of the surface position detecting device is such that a rectangular exposure connecting the measuring points 19, 20, 22, and 23 has a rectangular shape as shown in FIG. It is assumed that the area 39 is smaller. Then, whether each of the measurement points 19 to 23 is on the pattern,
As shown in FIG. 25, the exposure area is divided into nine areas A to I. Exposure area 39 (plural) in each area of A to I
The positional relationship between and the measurement points 19 to 23 is shown in a to i of FIG. In FIG. 26, a black circle indicates a case where there is a measurement point on the pattern, and a white circle indicates a case where there is no measurement point on the pattern.

【0195】すなわち、測定点19〜23毎に、パター
ンの上にある区域、ない区域を考えると、下表の様にな
る。
That is, considering the area on the pattern and the area without the pattern for each of the measurement points 19 to 23, the following table is obtained.

【0196】[0196]

【表1】 ここで、測定点19〜23各々について、パターンの上
にある区域、ない区域における検出誤差(オフセット補
正量)を求めるものとする。
[Table 1] Here, for each of the measurement points 19 to 23, it is assumed that the detection error (offset correction amount) in the area on the pattern and the area not on the pattern is obtained.

【0197】まず、測定点19〜23がパターンの上に
ある区域における検出誤差の求め方について説明する。
First, a method of obtaining a detection error in an area where the measurement points 19 to 23 are on the pattern will be described.

【0198】図24に示す様に、露光領域39に対し測
定点19〜23が設定されており、測定点21は露光領
域39のほぼ中央部にあり、面位置計測時には光軸AX
と交わる様、予め面位置検出装置は取付位置の調整がな
されている。
As shown in FIG. 24, measurement points 19 to 23 are set for the exposure area 39, and the measurement point 21 is located substantially at the center of the exposure area 39. When the surface position is measured, the optical axis AX is set.
As described above, the mounting position of the surface position detecting device is adjusted in advance.

【0199】残りの測定点19,20,22,23は、
露光領域39の周辺部(外)にあり、又予め測定点19
〜23の高さ計測の原点が、同一平面にある様に調整さ
れ、この平面が縮小投影レンズ系1の最良結像面にほぼ
一致するようにしている。
The remaining measurement points 19, 20, 22, 23 are:
At the periphery (outside) of the exposure area 39,
The origins of the height measurement of 2323 are adjusted so as to be on the same plane, and this plane is made to substantially coincide with the best imaging plane of the reduction projection lens system 1.

【0200】ここで、測定点21がxy座標上の点
(x,y)にあるとすると、測定点19,20,22,
23のxy座標上で各々(x+δx,y+δy),(x+
δx,y−δy),(x−δx,y+δy),(x−δx,
y−δy)なる点にあることになる。この時、xy座標
系の原点は、xy平面と光軸AXとの交点とする。
Here, assuming that the measurement point 21 is located at the point (x, y) on the xy coordinates, the measurement points 19, 20, 22,
(X + δx, y + δy), (x +
δx, y−δy), (x−δx, y + δy), (x−δx,
y-δy). At this time, the origin of the xy coordinate system is the intersection between the xy plane and the optical axis AX.

【0201】次に、ウエハ構造によって引き起こされる
各測定点固有のオフセット測定のための露光領域39
を、測定点19〜23全てがパターンの上にあるA区域
の中から、予め複数個決定しておく。
Next, an exposure area 39 for offset measurement unique to each measurement point caused by the wafer structure.
Are determined in advance from the area A in which all the measurement points 19 to 23 are on the pattern.

【0202】まず、ウエハステージ3を移動させ、測定
点21がウエハ2上の露光領域39外のパターンのない
領域に位置させ、測定点21の高さ位置計測値(光軸A
X方向)ほぼ零となる高さ位置に、ウエハ2を固定する
(光軸AX方向の位置は、予め決められた露光領域39
を測定する間一定に保ち続けるものとする。)。
First, the wafer stage 3 is moved so that the measurement point 21 is located in an area without a pattern outside the exposure area 39 on the wafer 2, and the height position measurement value of the measurement point 21 (optical axis A
The wafer 2 is fixed at a height position that is almost zero (X direction) (the position in the optical axis AX direction is a predetermined exposure region 39).
Shall be kept constant during the measurement. ).

【0203】この動作は、パターンの影響のない領域
で、測定点21の高さ位置計測値(光軸AX方向)の原
点を設定するために必要である。
This operation is necessary to set the origin of the height position measurement value (in the direction of the optical axis AX) of the measurement point 21 in an area where the pattern is not affected.

【0204】そして、ウエハステージ3をステップ移動
させる事により、ウエハ2上の予め決められた複数の露
光領域39のひとつを、順次投影レンズ系1の真下に送
り込み、レチクルパターンとの位置合わせを行う。この
時、ウエハステージ3の移動制御はレーザー干渉計から
の出力信号を用いて行なう。
Then, by moving the wafer stage 3 stepwise, one of a plurality of predetermined exposure areas 39 on the wafer 2 is sequentially sent directly below the projection lens system 1 to align with the reticle pattern. . At this time, movement control of the wafer stage 3 is performed using an output signal from the laser interferometer.

【0205】そして、ウエハ2上の露光領域39の測定
点19〜23における光軸AX方向、すなわち高さ位置
pattern 19〜zpattern 23を、面位置検出装置により検
出する。この高さ位置zpattern 19〜zpattern 23に対応
する信号が、位置検出素子17からフォーカス制御装置
18に入力される。
Then, the direction of the optical axis AX at the measurement points 19 to 23 of the exposure region 39 on the wafer 2, that is, the height positions z pattern 19 to z pattern 23 are detected by the surface position detecting device. Signal corresponding to the height position z pattern 19 ~z pattern 23 is input from the position detection element 17 to the focus controller 18.

【0206】この測定は、予め決められた複数の露光領
域39全てに対し順次行なうものとする。
This measurement is to be performed sequentially for all of the plurality of predetermined exposure areas 39.

【0207】ここで、ウエハ2上の各露光領域39の測
定点19〜23における面位置zpattern 19〜zpattern
23は、 zpattern 19=f19(x+δx,y+δy)+cpattern 19pattern 20=f20(x+δx,y−δy)+cpattern 20pattern 21=f21(x,y)+cpattern 21pattern 22=f22(x−δx,y+δy)+cpattern 22pattern 23=f23(x−δx,y−δy)+cpattern 23 なる面形状関数で表わすことができる。
[0207] Here, the surface position at the measuring points 19 to 23 of each exposure area 39 on the wafer 2 z pattern 19 ~z pattern
23 is z pattern 19 = f 19 (x + δx, y + δy) + c pattern 19 z pattern 20 = f 20 (x + δx, y−δy) + c pattern 20 z pattern 21 = f 21 (x, y) + c pattern 21 z pattern 22 = F 22 (x−δx, y + δy) + c pattern 22 z pattern 23 = f 23 (x−δx, y−δy) + c pattern 23

【0208】この関数のx,y座標の取り方は、図2
4,25に示した通りである。実際の面位置検出は、検
出の対象とした特定の露光領域毎に行なわれるため、z
pattern 19〜zpattern 23の値(面位置デ−タ)は、x,
yに関して離散的な値になる。又δx,δyは、図24
を用いて説明した各測定点間の距離である。
The method of obtaining the x and y coordinates of this function is shown in FIG.
4, 25. Since the actual surface position detection is performed for each specific exposure area to be detected, z
The values of pattern 19 to z pattern 23 (surface position data) are x,
It becomes a discrete value for y. Δx and δy are shown in FIG.
Is the distance between each of the measurement points described with reference to FIG.

【0209】この様に、複数個の露光領域39の各測定
点19〜23毎に得られたzpattern 19〜zpattern 23
値より、zpattern 19〜zpattern 23の組毎(測定点の組
毎)にウエハ2の面形状を推定することができる。上記
19〜f23は各測定点19〜23に関して、例えば多項
式近似により求められた面形状関数の定数項を含まない
x,yのみの関数を表わし、cpattern 19〜cpattern 23
はこの面形状関数の定数項を示している。
[0209] Thus, from the value of z pattern 19 ~z pattern 23 obtained for each measuring point 19 to 23 of the plurality of exposure regions 39, of each set (measurement point z pattern 19 ~z pattern 23 The surface shape of the wafer 2 can be estimated for each set. The above-mentioned f 19 to f 23 represent, for each of the measurement points 19 to 23, functions of only x and y that do not include the constant term of the surface shape function obtained by, for example, polynomial approximation, and c pattern 19 to c pattern 23
Indicates a constant term of the surface shape function.

【0210】各測定点19〜23の測定値は、ウエハ2
のレジスト表面で反射した光とウエハ2の基板面で反射
した光との干渉の影響を受けているとしても、各測定点
19〜23が同一面形状の基板面を有するウエハ面の位
置を検出している事には何ら変わりはない。
The measured values at the respective measurement points 19 to 23 are
Even if the light reflected by the resist surface and the light reflected by the substrate surface of the wafer 2 are affected by the interference, the measurement points 19 to 23 detect the position of the wafer surface having the same surface shape of the substrate surface. There is no difference in what you do.

【0211】各露光領域の各測定点のzpattern 19〜z
pattern 23の値から類推されるウエハ2の面形状は、物
理的に同じ面、すなわち同一ウエハ面を測定していると
いう観点からは、全く同じものになるはずである。ただ
し、各測定点の面位置検出は、前述した様に各測定点固
有の基板構造における干渉の影響を各露光領域の測定毎
に受けているため、一定量の定数シフトが存在する。
The z pattern 19 to z at each measurement point in each exposure area
The surface shape of the wafer 2 inferred from the value of the pattern 23 should be exactly the same from the viewpoint of physically measuring the same surface, that is, the same wafer surface. However, since the surface position detection of each measurement point is affected by the interference of the substrate structure unique to each measurement point for each measurement of each exposure region as described above, there is a constant amount of constant shift.

【0212】それゆえ、ウエハ2の面形状を示す真の関
数をf(x,y)とすると、zpattern 19〜zpattern 23
は次の様に書き改めることができる。
Therefore, assuming that a true function indicating the surface shape of the wafer 2 is f (x, y), z pattern 19 to z pattern 23
Can be rewritten as:

【0213】 zpattern 19=f(x+δx,y+δy)+cpattern 19pattern 20=f(x+δx,y−δy)+cpattern 20pattern 21=f(x,y)+cpattern 21pattern 22=f(x−δx,y+δy)+cpattern 22pattern 23=f(x−δx,y−δy)+cpattern 23 ここで、面形状関数f(x,y)の曲面の次数や展開式
は、所定の多項式の形で予め定められているので、測定
値zpattern 19〜zpattern 23を面位置デ−タとして用い
て、最小2乗法により各測定点毎に面形状関数f(x,
y)の係数及び定数項cpattern 19〜cpattern 23を算出
する。
Z pattern 19 = f (x + δx, y + δy) + c pattern 19 z pattern 20 = f (x + δx, y−δy) + c pattern 20 z pattern 21 = f (x, y) + c pattern 21 z pattern 22 = f ( x−δx, y + δy) + c pattern 22 z pattern 23 = f (x−δx, y−δy) + c pattern 23 Here, the order and expansion formula of the surface of the surface shape function f (x, y) are given by a predetermined polynomial. since the predetermined form of the measured values z pattern 19 ~z pattern 23 a surface position de - used as data, minimum 2 surface shape at each measurement point by multiplicative function f (x,
The coefficients and constant terms c pattern 19 to c pattern 23 of y) are calculated.

【0214】この方法は、例えば測定点21に対して ∬[{f21(x,y)+cpattern 21 } −zpattern 21 (x,y)]2 dxdy=0 なる最小2乗法を解くように実行し、面形状関数f
21(x,y)の係数、及び定数項cpattern 21 を決定す
る。
In this method, for example, the least squares method of ∬ [{f 21 (x, y) + c pattern 21 } −z pattern 21 (x, y)] 2 dxdy = 0 is solved for the measurement point 21. Execute the surface shape function f
21 The coefficient of (x, y) and the constant term c pattern 21 are determined.

【0215】次に、ここで面形状関数をf(x,y)=
f21(x,y)として、他の測定点19,20,2
2,23に対し ∬[{f21(x+δx,y+δy)+cpattern 19} −zpattern 19(x+δx,y+δy)]2dxdy=0 ∬[{f21(x+δx,y−δy)+cpattern 20} −zpattern 20(x+δx,y−δy)]2dxdy=0 ∬[{f21(x−δx,y+δy)+cpattern 22} −zpattern 22(x−δx,y+δy)]2dxdy=0 ∬[{f21(x−δx,y−δy)+cpattern 23} −zpattern 23(x−δx,y−δy)]2dxdy=0 なる最小2乗法を解くように実行する。
Next, the surface shape function is represented by f (x, y) =
Other measurement points 19, 20, and 2 are defined as f21 (x, y).
For 2, 23, {[{f 21 (x + δx, y + δy) + c pattern 19 } −z pattern 19 (x + δx, y + δy)] 2 dxdy = 0 {[{f 21 (x + δx, y−δy) + c pattern 20 } − z pattern 20 (x + δx, y−δy)] 2 dxdy = 0∬ [{f 21 (x−δx, y + δy) + c pattern 22 } −z pattern 22 (x−δx, y + δy)] 2 dxdy = 0∬ [{ f 21 (x−δx, y−δy) + c pattern 23 } −z pattern 23 (x−δx, y−δy)] 2 dxdy = 0.

【0216】ただし測定点19,20,22,23に対
しては、面形状関数f21(x,y)の係数は測定点21
に対して決定された値、すなわち固定値として、定数項
pattern 19,cpattern 23,cpattern 23,cpattern 23
みを最小2乗法で決定するものとする。
However, for the measurement points 19, 20, 22, and 23, the coefficient of the surface shape function f 21 (x, y) is
Determined value against, i.e. a fixed value shall be determined only constant terms c pattern 19, c pattern 23, c pattern 23, c pattern 23 with the least squares method.

【0217】ここで求められた定数項cpattern 19〜c
pattern 23を用いて、後述のする様に面位置計測時に反
映させるオフセット補正量を決定する。
The constant terms c pattern 19 to c obtained here
Using the pattern 23 , an offset correction amount to be reflected at the time of surface position measurement is determined as described later.

【0218】ここで面形状関数f(x,y)の係数の算
出精度は、測定値(面位置デ−タ)が多いほど向上する
ので、要求する補正精度に合わせて、検出対象とする露
光領域の個数を決定すればよい。
Here, the calculation accuracy of the coefficient of the surface shape function f (x, y) increases as the measured value (surface position data) increases, so that the exposure to be detected is adjusted in accordance with the required correction accuracy. What is necessary is just to determine the number of areas.

【0219】尚、この面形状関数f(x,y)の定数項
より、検出誤差を求める方法は、本出願人が特開平2−
102518号公報で提案している。尚、この方法を以
下に「面形状関数定数法」と呼ぶことにする。
The method of obtaining a detection error from the constant term of the surface shape function f (x, y) is disclosed in
No. 102,518. This method is hereinafter referred to as “surface shape function constant method”.

【0220】次に、測定点19,20,22,23がパ
ターンの上にない区域における検出誤差の求め方につい
て説明する。
Next, a method of obtaining a detection error in an area where the measurement points 19, 20, 22, and 23 are not on the pattern will be described.

【0221】前述した様に、本実施例の面位置検出装置
は、測定点19〜23上の各ピンホ−ル像をほぼ等しく
形成すると共に、補正光学系を各々の測定点に対して設
ける事で複数測定点の各測定点の高さ位置を検出する倍
率、分解能、精度をお互いにほぼ等しくしている。更
に、レンズ系8内に設けられた開口絞り40よってNA
をほぼ同一に揃えた上、レンズ系8により射出側がテレ
セントリックとし各光束71a〜75aの測定点19〜
23に対しほぼ等しい角度で入射させている。
As described above, in the surface position detecting apparatus of this embodiment, the pinhole images on the measuring points 19 to 23 are formed almost equally, and the correction optical system is provided for each measuring point. The magnification, resolution, and accuracy for detecting the height position of each of a plurality of measurement points are substantially equal to each other. Further, the aperture stop 40 provided in the lens system 8
Are almost the same, and the exit side is made telecentric by the lens system 8, and the measuring points 19 to 75 of the light fluxes 71a to 75a are set.
23 are incident at substantially the same angle.

【0222】すなわち、本実施例の面位置検出装置は、
複数の測定点19〜23の光学特性が全て等しい構成を
とっている。
That is, the surface position detecting device of this embodiment is
The optical characteristics of the plurality of measurement points 19 to 23 are all equal.

【0223】それゆえ、測定点19,20,22,23
がパターンの上にない区域の検出誤差は、上記測定点下
の基板構造が同じであれば同一の値を示すため、上記測
定点の内どの測定点を用いて求めても結果は同じである
事を示している。
Therefore, the measurement points 19, 20, 22, 23
Since the detection error of the area where the pattern is not above the pattern shows the same value if the substrate structure under the measurement point is the same, the result is the same regardless of which measurement point is used among the measurement points. Indicates a thing.

【0224】この事を用いて、パターンの上にない区域
にの検出誤差を求める事にする。
By using this fact, a detection error in an area not on the pattern is determined.

【0225】まず、検出誤差測定のための各露光領域3
9を、測定点19がパターンの上にないB,C,D,E
区域のそれぞれの中から、予め複数個決定しておくもの
とする。この予め決められた露光領域39に対して、前
述の「面形状関数定数法」を行なう。この時、測定を行
なうのは、測定点19〜23すべてを用いる。
First, each exposure area 3 for measuring a detection error
9, B, C, D, E where the measurement point 19 is not on the pattern
It is assumed that a plurality of sections are determined in advance from each of the sections. The aforementioned “surface shape function constant method” is performed on the predetermined exposure region 39. At this time, the measurement is performed using all the measurement points 19 to 23.

【0226】測定点19,20,22,23のウエハ2
上の露光領域39の光軸AX方向計測値をzoutside
面形状関数をf(X,Y)とし、測定点21のウエハ2
上の露光領域39の光軸AX方向計測値を
z'pattern 21、面形状関数をf(x,y)とする。
Wafer 2 at measurement points 19, 20, 22, and 23
The measured value in the optical axis AX direction of the upper exposure area 39 is z outside ,
The surface shape function is f (X, Y), and the wafer 2 at the measurement point 21 is
The measured value of the upper exposure area 39 in the optical axis AX direction is z ′ pattern 21 , and the surface shape function is f (x, y).

【0227】すると、面位置zoutside、z'pattern 21
は、 zoutside=f(X,Y)+coutside z'pattern 21=f(x,y)+c′pattern 21 となる。
Then, the surface positions z outside and z ' pattern 21
Is as follows: z outside = f (X, Y) + c outside z ′ pattern 21 = f (x, y) + c ′ pattern 21

【0228】この時、zoutside,f (X,Y)は区域
により下記の値を取るものとする。すなわち、B区域に
おいては測定点19,22の値となり、 zoutside(X,Y)=zoutside 19 (x+δx,y+δy) f (X,Y) =f(x+δx,y+δy) and zoutside(X,Y)=zoutside 22(x−δx,y+δy) f (X,Y) =f (x−δx,y+δy) C区域においては測定点19,20の値となり、 zoutside(X,Y)=zoutside 19(x+δx,y+δy) f(X,Y) =f(x+δx,y+δy) and zoutside(X,Y)=zoutside 20(x+δx,y−δy) f (X,Y) =f(x+δx,y−δy) D区域においては測定点20,23の値となり、 zoutside(X,Y)=zoutside 20(x+δx,y−δy) f (X,Y) =f(x+δx,y−δy) and zoutside(X,Y)=zoutside 23(x−δx,y−δy) f (X,Y) =f (x−δx,y−δy) E区域においては測定点22,23の値となり、 zoutside(X,Y)=zoutside 22(x−δx,y+δy) f (X,Y) =f(x−δx,y+δy) and zoutside(X,Y)=zoutside 23(x−δx,y−δy) f (X,Y) =f(x−δx,y−δy) となる。
At this time, z outside , f (X, Y) takes the following values depending on the area. That is, in the area B, the values of the measurement points 19 and 22 are obtained, and z outside (X, Y) = z outside 19 (x + δx, y + δy) f (X, Y) = f (x + δx, y + δy) and z outside (X, Y Y) = z outside 22 (x−δx, y + δy) f (X, Y) = f (x−δx, y + δy) In the area C, the values of the measurement points 19 and 20 are obtained, and z outside (X, Y) = z outside 19 (x + δx, y + δy) f (X, Y) = f (x + δx, y + δy) and z outside (X, Y) = z outside 20 (x + δx, y−δy) f (X, Y) = f (x + δx, y-δy) In the D area, the values of the measurement points 20 and 23 are obtained. z outside (X, Y) = z outside 20 (x + δx, y-δy) f (X, Y) = f (x + δx, y-δy) and z outside (X, Y) = z outside 23 (x−δx, y−δy) f (X, Y) = f (x−δx, y− δy) In the area E, the values of the measurement points 22 and 23 are obtained. z outside (X, Y) = z outside 22 (x−δx, y + δy) f (X, Y) = f (x−δx, y + δy) and z outside (X, Y) = z outside 23 (x−δx, y−δy) f (X, Y) = f (x−δx, y−δy)

【0229】この面形状関数f(X,Y)の係数及び定数
項coutside 19、及びf(x,y)の係数及び定数項c
pattern 21を、測定値zpattern、及びz'pattern 21を面
位置デ−タとして用いて、最小2乗法により算出する。
The coefficient and constant term c outside 19 of the surface shape function f (X, Y) and the coefficient and constant term c of f (x, y)
The pattern 21 is calculated by the least squares method using the measured values z pattern and z ′ pattern 21 as surface position data.

【0230】この方法は、前述と同様に測定点21に対
して ∬[{f21(x,y)+ c′pattern 21} −z′pattern 21(x,y)]2dxdy=0 なる最小2乗法を解くように実行し、面形状関数f
21(x,y)の係数、及び定数項c′pattern 21を決定
する。
In this method, the minimum of {[{f 21 (x, y) + c ′ pattern 21 } −z ′ pattern 21 (x, y)] 2 dxdy = 0 is obtained for the measurement point 21 as described above. It is executed to solve the square method, and the surface shape function f
21 The coefficient of (x, y) and the constant term c ′ pattern 21 are determined.

【0231】次に、ここで面形状関数をf(X,Y)=
21(X,Y)として、 ∬[{f21(X,Y)+coutside} −zoutside(X,Y)]2dXdY=0 なる最小2乗法を解くように実行する。
Next, the surface shape function is represented by f (X, Y) =
As f 21 (X, Y), the operation is performed so as to solve the least squares method of {[{f 21 (X, Y) + c outside } −z outside (X, Y)] 2 dXdY = 0.

【0232】ただし、形状関数f21(x,y)の係数は
測定点21に対して決定された値、すなわち固定値とし
て、定数項coutsideのみを最小2乗法で決定する。
However, the coefficient of the shape function f 21 (x, y) is a value determined for the measurement point 21, that is, a fixed value, and only the constant term c outside is determined by the least square method.

【0233】この様にして、測定点19,20,22,
23がパターンの上にない周辺部の区域における検出誤
差を求めてやると、図25に示す露光領域39のレイア
ウトにおいて検出誤差測定のために選出できるショット
数が16まで可能であり、パターンの上にあるA区域よ
り選出できるショット数12よりも多くなり、周辺部の
区域においてもA区域と同等以上の精度で検出誤差を求
める事が可能である。
In this way, the measurement points 19, 20, 22,
If the detection error is obtained in the peripheral area where the pattern 23 is not on the pattern, the number of shots that can be selected for the detection error measurement in the layout of the exposure area 39 shown in FIG. Thus, the number of shots that can be selected from the area A in the area A is more than 12, and it is possible to obtain the detection error in the peripheral area with the same or higher accuracy as the area A.

【0234】ここで求められた定数項coutside,c′
pattern 21を用いて、後述のするように面位置計測時に
反映させるオフセット補正量を決定する。
The constant terms c outside , c ′ obtained here
Using the pattern 21 , an offset correction amount to be reflected at the time of surface position measurement is determined as described later.

【0235】以上、測定点19〜23がパターンの上に
ある区域、及び、測定点19,20,22,23がパタ
ーンの上にない区域における検出誤差を求めた。次に、
面位置計測時に反映させるオフセットの算出方法につい
て説明する。
As described above, the detection errors in the area where the measurement points 19 to 23 are above the pattern and in the area where the measurement points 19, 20, 22, and 23 are not above the pattern were obtained. next,
A method of calculating an offset to be reflected when measuring a surface position will be described.

【0236】求められた定数項cpattern 19 〜c
pattern 23と、coutside,c′pattern 21をそのままオ
フセットとしても良い。
The obtained constant terms c pattern 19 to c
The pattern 23 , c outside , and c ′ pattern 21 may be used as an offset.

【0237】すなわち、測定点19〜23がパターン上
にある場合の各々のオフセットをPT19〜PT23とする
と、 PT19=cpattern 19 PT20=cpattern 20 PT21=cpattern 21 PT22=cpattern 22 PT23=cpattern 23 となる。
That is, assuming that the respective offsets when the measurement points 19 to 23 are on the pattern are PT 19 to PT 23 , PT 19 = c pattern 19 PT 20 = c pattern 20 PT 21 = c pattern 21 PT 22 = c pattern 22 PT 23 = c pattern 23

【0238】測定点19,20,22,23がパターン
上にない場合の各測定点のオフセットは共通でOSとな
り、 OS =coutside となる。
When the measurement points 19, 20, 22, and 23 are not on the pattern, the offset of each measurement point is OS in common, and OS = c outside .

【0239】(ここで、cpattern 21=c′pattern 21
関係にあるので、測定点21のオフセットPT21として
pattern 21を用いた。)又、測定点21のオフセット
を、ウエハにパターンを露光し実験により求めておく
か、又は本出願人が特開平2−198130号公報で提
案している別の方法で自動測定した値としても良い。こ
の値をCTとし、予めメモリーに格納されているものと
する。
(Here, since c pattern 21 = c ′ pattern 21 , c pattern 21 was used as the offset PT 21 of the measurement point 21.) The offset of the measurement point 21 was set to the pattern on the wafer. The value may be obtained by exposure and an experiment, or may be a value automatically measured by another method proposed by the present applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-198130. This value is assumed to be CT and stored in the memory in advance.

【0240】すなわち、 PT21=CT とする。That is, PT 21 = CT.

【0241】この時、測定点19,20,22,23が
パターン上にある場合の各々のオフセットは、 PT19=cpattern 19−cpattern 21+CT PT20=cpattern 20−cpattern 21+CT PT22=cpattern 22−cpattern 21+CT PT23=cpattern 23−cpattern 21+CT とする。
At this time, when the measurement points 19, 20, 22, and 23 are on the pattern, the respective offsets are: PT 19 = c pattern 19 -c pattern 21 + CT PT 20 = c pattern 20 -c pattern 21 + CT PT 22 = c pattern 22- c pattern 21 + CT PT 23 = c pattern 23- c pattern 21 + CT

【0242】測定点19,20,22,23がパターン
上にない場合の、各測定点のオフセットは、 OS =coutside−c′pattern 21+CT となる。
When the measurement points 19, 20, 22, and 23 are not on the pattern, the offset of each measurement point is as follows: OS = c outside −c ′ pattern 21 + CT

【0243】この様に、測定点21のオフセットを実験
等で求めてやり、他のオフセットPT19〜PT23を測定
点21の定数項cpattern 21の差分として求め、又、O
Sを測定点21の定数項c′pattern 21の差分として求
めてやることにより、各測定点のオフセットPT19〜P
23及びOSの信頼性を向上させることができる。
As described above, the offset of the measurement point 21 is obtained by an experiment or the like, and the other offsets PT 19 to PT 23 are obtained as the difference of the constant term c pattern 21 of the measurement point 21.
By calculating S as the difference of the constant term c ′ pattern 21 of the measurement points 21, the offsets PT 19 to P
The reliability of T23 and the OS can be improved.

【0244】ここで求められた、オフセットPT19〜P
23及びOSはメモリーに格納される。
The offsets PT 19 -P determined here are
T 23 and OS are stored in memory.

【0245】これで各測定点に反映させるオフセットは
設定できたので、次に露光時のオフセットの反映のさせ
方を説明する。
Now that the offset to be reflected on each measurement point has been set, how to reflect the offset at the time of exposure will be described.

【0246】オフセット設定終了後、ウエハ2上の第1
露光領域が投影レンズ系1の真下に来るようにウエハス
テージ3を動かし、レチクルパターンに対して第1露光
領域を位置合わせする。位置合わせ終了後、面位置検出
装置により第1露光領域の5つの測定点19〜23の面
位置検出を行ない、光電変換手段SCからの出力信号に
基づいてフォーカス制御装置18内で各測定点の面位置
デ−タを形成する。
After the offset setting is completed, the first
The wafer stage 3 is moved so that the exposure area is directly below the projection lens system 1, and the first exposure area is aligned with the reticle pattern. After the alignment is completed, the surface positions of the five measurement points 19 to 23 in the first exposure area are detected by the surface position detection device, and the respective measurement points are detected in the focus control device 18 based on the output signal from the photoelectric conversion means SC. Form surface position data.

【0247】フォーカス制御装置18は、メモリ−から
各測定点19〜23のオフセットOFS19〜OFS23
読み出すものとする。この時、第1露光領域が図25の
どの区域(A〜I)に属するかで、読み出すオフセット
OFS19〜OFS23は下表に従った値を取るものとす
る。
[0247] The focus control unit 18, a memory - and designed to read the offset OFS 19 ~OFS 23 of each measuring point 19-23 from. At this time, the first exposure region in belongs to the area (A to I) of FIG. 25 throat, offset OFS 19 ~OFS 23 reading shall take values in accordance with the table below.

【0248】[0248]

【表2】 読み出されたオフセットOFS19〜OFS23で、第1露
光領域の面位置デ−タz19〜z23を補正した値Z19〜Z
23を算出する。
[Table 2] Values Z 19 -Z obtained by correcting the surface position data z 19 -z 23 of the first exposure area by the read offsets OFS 19 -OFS 23.
Calculate 23 .

【0249】すなわち、 Z19=z19−OFS1920=z20−OFS2021=z21−OFS2122=z22−OFS2223=z23−OFS23 とする。フォーカス制御装置18は、この新たな面位置
データZ19〜Z23に基づいて、第1露光領域の最小2乗
平面を求める。
That is, it is assumed that Z 19 = z 19 -OFS 19 Z 20 = z 20 -OFS 20 Z 21 = z 21 -OFS 21 Z 22 = z 22 -OFS 22 Z 23 = z 23 -OFS 23 . Focus control unit 18, based on this new surface position data Z 19 to Z 23, determining the least square plane of the first exposure region.

【0250】更にフォーカス制御装置18は、算出され
た最小2乗平面の結果に応じた指令信号をステージ制御
装置4へ入力し、ウエハステージ3上のウエハ2の光軸
AX方向の位置と傾きが調整(補正)される。これによ
って、ウエハ2上の第1露光領域を投影レンズ系1の最
良結像面に位置付ける。そして、この面位置の調整終了
後、第1露光領域を露光してレチクルパターンの転写を
行なう。
Further, the focus control device 18 inputs a command signal corresponding to the calculated result of the least square plane to the stage control device 4 so that the position and the inclination of the wafer 2 on the wafer stage 3 in the optical axis AX direction are determined. It is adjusted (corrected). As a result, the first exposure area on the wafer 2 is positioned at the best image forming plane of the projection lens system 1. After the adjustment of the surface position, the first exposure area is exposed to transfer the reticle pattern.

【0251】第1露光領域に対する露光が終了したら、
ウエハ2上の第2露光領域が投影レンズ系1の真下に来
るようにウエハステージ3を駆動し、上記同様の面位置
検出、面位置調整、露光動作を実行する。この一連の動
作を、最終露光領域の露光が終了するまで実行した後、
ウエハ2をウエハステージ3より搬出する。
When the exposure for the first exposure area is completed,
The wafer stage 3 is driven so that the second exposure area on the wafer 2 is directly below the projection lens system 1, and the same surface position detection, surface position adjustment, and exposure operation as described above are performed. After performing this series of operations until the exposure of the final exposure area is completed,
The wafer 2 is unloaded from the wafer stage 3.

【0252】以上説明したウエハ表面の各測定点におけ
る検出誤差(オフセット補正量)の決定は、形成される
パターンが異なる各工程について行なう必要がある。
The above-described determination of the detection error (offset correction amount) at each measurement point on the wafer surface needs to be performed for each process in which a pattern to be formed is different.

【0253】しかしながら、その頻度は各工程について
一度行なえば十分であり、各工程の初めに検出誤差(オ
フセット補正量)を決定し、制御装置内のメモリ−にそ
の値を格納しておけば、半導体チップ製造のスループッ
トを殆ど低下させることなく、生産を行うことができ
る。
However, it is sufficient that the frequency be performed once for each step. If the detection error (offset correction amount) is determined at the beginning of each step and the value is stored in the memory in the control device, Production can be performed with almost no reduction in the throughput of semiconductor chip production.

【0254】又、検出に伴って生じるオフセット補正量
は各測定点固有の値なので、面形状関数(定数項を含
む)を決めるために用いる露光領域の数(ショット数)
は、装置に要求されるフォーカス精度から適宜決定す
る。
Since the offset correction amount caused by the detection is a value unique to each measurement point, the number of exposure areas (the number of shots) used to determine a surface shape function (including a constant term)
Is appropriately determined from the focus accuracy required for the apparatus.

【0255】すなわち、フォーカス精度に対する要求が
緩い工程では少ない数でよく、逆に厳しい工程では多く
の数が要求される。ただし、仮にA区域及び周辺区域で
の計測ショット数が合わせて24ショット、各ショット
間でのステップ移動に必要な時間を0.4秒,計測時間
を0.2秒としても、検出に伴うオフセット補正量を求
めるために必要な時間は約15秒弱に過ぎない。前述の
ように検出オフセット補正量の決定を各ロット多数枚の
内一枚目のウエハに対してのみ行ない、次からのウエハ
については一枚目で求めた値を用いるようにすれば、ス
ループットの低下は殆ど無視できる。
That is, a small number is required in a step where the demand for the focus accuracy is loose, and a large number is required in a step where the demand is low. However, even if the number of measurement shots in the area A and the surrounding area is 24 in total, the time required for stepping between each shot is 0.4 seconds, and the measurement time is 0.2 seconds, the offset accompanying the detection The time required to determine the correction amount is less than about 15 seconds. As described above, the detection offset correction amount is determined only for the first wafer of a large number of lots in each lot, and for the subsequent wafers, the value obtained for the first wafer is used. The drop is almost negligible.

【0256】又、A区域及びB〜E区域の計測を同時に
行った後に、まとめて検出誤差cpattern 19〜cpattern
23及びcoutsideの算出を行なわせても良い。
Further, after the measurement in the areas A and B to E is performed simultaneously, the detection errors c pattern 19 to c pattern
23 and c outside may be calculated.

【0257】この場合の計測手順を、図27,図28,
図29のフローチャート図に簡単に示す。
The measurement procedure in this case is shown in FIGS.
This is simply shown in the flowchart of FIG.

【0258】又、上記の実施例では、A区域の測定点2
1に対して ∬[{f21(x,y)+cpattern 21} −zpattern 21(x,y)]2dxdy=0 なる最小2乗法を解くように実行し、面形状関数f21
(x,y)の係数、及び定数項cpattern21
を決定し、他の計測点の定数項cpattern 192022
23を求める際に、面形状関数f(x,y)=f21(x,
y)とした。
In the above embodiment, the measurement point 2 in the area A is used.
1 is performed so as to solve the least-squares method such that {[{f 21 (x, y) + c pattern 21 } −z pattern 21 (x, y)] 2 dxdy = 0, and the surface shape function f 21
(X, y) coefficient and constant term cpattern21
Is determined, and the constant terms c pattern 19 , 20 , 22 , and
23 , the surface shape function f (x, y) = f 21 (x,
y).

【0259】ここで、A区域の他の測定点に対して最小
2乗法を解き、この測定点に対して求めた面形状関数を
用いて、残りの測定点の定数項を決定させても良い。
Here, the least squares method may be solved for other measurement points in the area A, and the constant term of the remaining measurement points may be determined using the surface shape function obtained for this measurement point. .

【0260】更に、A区域の測定点19〜23それぞれ
に対して最小2乗法を解き、面形状関数f19(x,y)
〜f23(x,y)求め、f19(x,y)〜f23(x,
y)の各次数の係数を平均してもとめた関数をf
average(x,y) とする。
Further, the least squares method is solved for each of the measurement points 19 to 23 in the area A, and the surface shape function f 19 (x, y)
To f 23 (x, y), and f 19 (x, y) to f 23 (x, y).
The function obtained by averaging the coefficients of each order of y) is f
average (x, y).

【0261】そして、面形状関数f(x,y)=f
average(x,y) として、測定点19〜23すべてに対
し、再度最小2乗法を解き、定数項cpattern 19〜c
pattern 23を決定するとサンプル数の多い分、面形状関
数f(x,y)の算出精度が向上するため、定数項c
pattern 19〜cpattern 23の算出精度も向上する。
Then, the surface shape function f (x, y) = f
As the average (x, y), the least squares method is again solved for all the measurement points 19 to 23, and the constant terms c pattern 19 to c
When the pattern 23 is determined, the calculation accuracy of the surface shape function f (x, y) is improved by the large number of samples.
The calculation accuracy of pattern 19 to c pattern 23 is also improved.

【0262】図30は本発明の実施例2に係るウエハ2
上のパターン領域の説明図である。本実施例では露光領
域39と面位置検出装置の計測点19〜23の位置関係
が、図7に示す様に測定点19,20,22,23を結
んだ矩形と露光領域39の矩形がほぼ等しい場合の例で
ある。
FIG. 30 shows a wafer 2 according to the second embodiment of the present invention.
It is explanatory drawing of the upper pattern area. In the present embodiment, the positional relationship between the exposure area 39 and the measurement points 19 to 23 of the surface position detecting device is such that the rectangle connecting the measurement points 19, 20, 22, and 23 and the rectangle of the exposure area 39 are almost as shown in FIG. It is an example in the case of being equal.

【0263】測定点19〜23それぞれがパターンの上
にあるか境界上にあるかで、図31に示す様に露光領域
はA〜Qの17の区域に分けられる。
Depending on whether each of the measurement points 19 to 23 is on the pattern or on the boundary, the exposure area is divided into 17 areas A to Q as shown in FIG.

【0264】又測定点各々が、パターンの境界上ある場
合図32のcase-1〜case-12 に示す様に12通りの位置
関係が考えられる。図32中で、丸は測定点を表わし、
斜線部はパターン上にある測定点の一部分を示すもので
ある。測定点とパターンの境界の位置関係が12通り存
在するということは、測定点が境界領域にある区域で検
出誤差(オフセット補正量)も12種類存在することを
意味している。
When each measurement point is on the boundary of the pattern, there are 12 possible positional relationships as shown in case-1 to case-12 in FIG. In FIG. 32, circles represent measurement points,
The hatched portion shows a part of the measurement point on the pattern. The presence of twelve types of positional relationship between the measurement point and the pattern boundary means that there are also twelve types of detection errors (offset correction amounts) in the area where the measurement point is in the boundary region.

【0265】ここで、測定点19〜23毎に、パターン
の上にある区域、境界領域にある区域を考えると、下表
の様になる。
Here, when the area on the pattern and the area in the boundary area are considered for each of the measurement points 19 to 23, the following table is obtained.

【0266】[0266]

【表3】 更に、境界領域にある区域では、測定点19,20,2
2,23は下表に示すように、測定点とパターンの位置
関係が異なるものである。
[Table 3] Furthermore, in the area in the boundary area, the measurement points 19, 20, 2
As shown in the table below, Nos. 2 and 23 differ in the positional relationship between the measurement point and the pattern.

【0267】[0267]

【表4】 すると、パターンの上にある区域での検出誤差が5種
類、パターンとの境界領域にある区域での検出誤差が1
2種類、計17種類の検出誤差の求めてやる必要があ
る。
[Table 4] Then, there are five types of detection errors in the area above the pattern, and 1 in the area in the boundary area with the pattern.
It is necessary to find two types, that is, a total of 17 types of detection errors.

【0268】以下に、測定点がパターンの上にある区域
の検出誤差と、測定点がパターンとの境界領域にある区
域の検出誤差とを同時に求める方法について説明する。
Hereinafter, a method for simultaneously obtaining the detection error of the area where the measurement point is above the pattern and the detection error of the area where the measurement point is in the boundary area with the pattern will be described.

【0269】始めに、検出誤差測定のための露光領域3
9を少なくとも1ショット以上B〜Q区域の中から、予
め複数個決定しておくものとする(この場合16ショッ
ト以上となる。Aの区域を含んでも良い。)。
First, an exposure area 3 for measuring a detection error
9 is determined in advance from at least one shot or more from the B to Q areas (in this case, 16 shots or more. The area of A may be included).

【0270】まず、ウエハステージ3を移動させ、測定
点21がウエハ2上の露光領域39外のパターンのない
領域に位置させ、測定点21の高さ位置計測値(光軸A
X方向)ほぼ零となる高さ位置に、ウエハ2を固定する
(光軸AX方向の位置は、この後、残りのB〜Q区域の
露光領域39を測定する間一定に保ち続けるものとす
る。)。
First, the wafer stage 3 is moved so that the measurement point 21 is located in an area without a pattern outside the exposure area 39 on the wafer 2, and the height position measurement value of the measurement point 21 (optical axis A
The wafer 2 is fixed at a height position where the height is almost zero (X direction) (the position in the optical axis AX direction is to be kept constant during the subsequent measurement of the exposure area 39 in the remaining B to Q areas). .).

【0271】この動作は、パターンの影響のない領域
で、測定点21の高さ位置計測値(光軸AX方向)の原
点を設定するために必要である。
This operation is necessary for setting the origin of the height position measurement value (optical axis AX direction) of the measurement point 21 in an area where the pattern is not affected.

【0272】そして、ウエハステージ3をステップ移動
させる事により、B区域の予め決められた露光領域39
を、投影レンズ系1の真下に送り込み、レチクルパター
ンとの位置合わせを行う。この時、ウエハステージ3の
移動制御はレーザー干渉計からの出力信号を用いて行な
う。
By moving the wafer stage 3 stepwise, a predetermined exposure area 39 in the area B is set.
Is sent directly below the projection lens system 1 to align with the reticle pattern. At this time, movement control of the wafer stage 3 is performed using an output signal from the laser interferometer.

【0273】そして、B区域の露光領域39の測定点1
9〜23における光軸AX方向、すなわち高さ位置
19,z20,z21,z22,z23を、面位置検出装置によ
り検出する。この各々の高さ位置に対応する信号が、光
電変換手段SCからフォーカス制御装置18に入力され
る。この測定は、B〜Q区域の予め決められた露光領域
39全てに対し順次行なうものとする。
Then, the measurement point 1 of the exposure area 39 in the B area
The optical axis AX direction of 9 to 23, i.e. the height position z 19, z 20, z 21 , z 22, z 23, is detected by the surface position detecting apparatus. A signal corresponding to each height position is input from the photoelectric conversion unit SC to the focus control device 18. This measurement is sequentially performed on all of the predetermined exposure regions 39 in the B to Q areas.

【0274】次に、B〜Q区域全ての露光領域39にお
いて、パターン上に存在する測定点21を用いて計算を
行なう。
Next, calculation is performed using the measurement points 21 existing on the pattern in all the exposure areas 39 in the B to Q areas.

【0275】すなわち、B〜Q区域の各露光領域39の
測定点21の面位置z21を、前述と同様に、 zpattern 21=f21(x,y)+cpattern 21 なる面形状関数で表わすものとする。
That is, the surface position z21 of the measurement point 21 in each of the exposure areas 39 in the B to Q areas is represented by the surface shape function z pattern 21 = f 21 (x, y) + c pattern 21 in the same manner as described above. And

【0276】上記f21(x,y)は各測定点21に関し
て、多項式近似等により求められた面形状関数の定数項
を含まないx,yのみの関数を表わし、cpattern 21
この面形状関数の定数項を示している。
The above f 21 (x, y) represents a function of only x and y which does not include the constant term of the surface shape function obtained by the polynomial approximation or the like for each measurement point 21, and c pattern 21 represents this surface shape. Indicates the constant term of the function.

【0277】ここで、面形状関数f21(x,y)の曲面
の次数や展開式は、所定の多項式の形で予め定められて
いるので、B〜Q区域の測定値z21を面位置デ−タとし
て用いて、最小2乗法を用いて面形状関数f21(x,
y)の係数及び定数項cpattern 21 を算出する。
[0277] Here, the surface shape function f 21 (x, y) curved surface of degree and deployment type, since predetermined in the form of a predetermined polynomial, surface position measurements z 21 of B~Q zone Using the data as the data, the surface shape function f 21 (x,
The coefficient of y) and the constant term c pattern 21 are calculated.

【0278】この方法は、 ∬[{f21(x,y)+cpattern 21} −z21(x,y)]2dxdy=0 なる式を解くように実行すればよい。This method may be executed so as to solve the following equation: {[{f 21 (x, y) + c pattern 21 } −z 21 (x, y)] 2 dxdy = 0.

【0279】求めた定数項cpattern 21は、後述のする
様に面位置計測時に反映させるオフセット補正量を決定
に使用され、ここで求めた面形状関数f21(x,y)は
測定点19,20,22,23の検出に伴なうオフセッ
トを求める時に使用する。
The obtained constant term c pattern 21 is used to determine an offset correction amount to be reflected at the time of surface position measurement, as described later. The surface shape function f 21 (x, y) obtained here is the measurement point 19 , 20, 22, and 23 are used to determine the offset associated with the detection.

【0280】始めに、測定点19,20,22,23が
パターンの上にある区域での検出誤差の求め方について
説明する。
First, a method of obtaining a detection error in an area where the measurement points 19, 20, 22, and 23 are on the pattern will be described.

【0281】測定点19については、測定点19がパタ
ーンの上にあるD,E,G,H,I,O,P区域での、
面位置の測定値zpattern 19とする。そして、この区域
での測定点19の面形状関数をf (X,Y)+cpattern
19とする。この時、cpattern 19は面形状関数の定数項
である。
As for the measurement point 19, in the D, E, G, H, I, O, and P areas where the measurement point 19 is on the pattern,
The measured value of the surface position is z pattern 19 . Then, the surface shape function of the measurement point 19 in this area is represented by f (X, Y) + c pattern
19 is assumed. At this time, c pattern 19 is a constant term of the surface shape function.

【0282】ここで、zpattern 19と、定数項を含まな
い面形状関数f (X,Y)は上記の各区域で次の値を取
るものとする。
Here, it is assumed that the z pattern 19 and the surface shape function f (X, Y) not including the constant term take the following values in each of the above-mentioned areas.

【0283】 zpattern 19(X,Y)=zpattern 19(x+δx,y+δy) f(X,Y)=f21(x+δx,y+δy) f21(x+δx,y+δy)は前述の測定点21に対し
て、最小2乗法を実行して求めた面形状関数f21(x,
y)に測定点19に対応する座標値(x+δx,y+δ
y)を代入したものである。
Z pattern 19 (X, Y) = z pattern 19 (x + δx, y + δy) f (X, Y) = f 21 (x + δx, y + δy) f 21 (x + δx, y + δy) is , The surface shape function f 21 (x,
y), coordinate values (x + δx, y + δ) corresponding to the measurement point 19
y).

【0284】すると、前述と同様に、 zpattern 19(x+δx,y+δy) =f21(x+δx,y+δy)+cpattern 19 と表わせる。Then, as described above, z pattern 19 (x + δx, y + δy) = f 21 (x + δx, y + δy) + c pattern 19 can be expressed.

【0285】そして、面形状関数f21(x,y)の係数
は、前述の測定点21に対して最小2乗法を実行して求
めた値に固定として、D,E,G,H,I,O,P区域
での測定値zpattern 19を面位置デ−タとして用い、新
たに最小2乗法を用いて定数項cpattern 19のみを算出
する。
The coefficients of the surface shape function f 21 (x, y) are fixed to values obtained by executing the least squares method on the above-mentioned measurement points 21 and D, E, G, H, I , O, and P, the measured value z pattern 19 is used as the surface position data, and only the constant term c pattern 19 is newly calculated using the least squares method.

【0286】この方法は、f21(x,y)の係数は固定
とし最小2乗法の対象とせず、定数項cpattern 19に対
して、 ∬[{f21(x+δx,y+δy)+cpattern 19} −zpattern 19(x+δx,y+δy)]2dxdy=0 なる式を解くように実行すればよい。
In this method, the coefficient of f 21 (x, y) is fixed and is not subjected to the least squares method. For the constant term c pattern 19 , {[{f 21 (x + δx, y + δy) + c pattern 19 } −z pattern 19 (x + δx, y + δy)] 2 dxdy = 0.

【0287】前述と同様に測定点20については、測定
点20がパターンの上にあるB,E,F,H,I,J,
Q区域での測定値zpattern 20を面位置デ−タとして用
い、f21(x,y)の係数は固定とし最小2乗法の対象
とせず、定数項cpattern 20に対して、 ∬[{f21(x+δx,y−δy)+cpattern 20} −zpattern 20(x+δx,y−δy)]2dxdy=0 なる式を解くように実行すればよい。
In the same manner as described above, for the measurement point 20, B, E, F, H, I, J,
Measurements z pattern 20 in the Q area surface position de - used as data, the coefficient of f 21 (x, y) is not fixed to the minimum square method of the subject, with respect to the constant term c pattern 20, ∬ [{ f 21 (x + δx, y−δy) + c pattern 20 } −z pattern 20 (x + δx, y−δy)] 2 dxdy = 0

【0288】測定点22についても、測定点22がパタ
ーンの上にあるC,D,F,G,H,M,N区域の測定
値zpattern 22を面位置デ−タとして用い、f21(x,
y)の係数は固定とし最小2乗法の対象とせず、定数項
pattern 22に対して、 ∬[{f21(x−δx,y+δy)+cpattern 22 } −zpattern 22(x−δx,y+δy)]2dxdy=0 なる式を解くように実行すればよい。
As for the measurement point 22, the measurement value z pattern 22 of the C, D, F, G, H, M, and N areas where the measurement point 22 is on the pattern is used as the surface position data, and f 21 ( x,
The coefficient of y) is fixed and not subject to the least squares method. For the constant term c pattern 22 , ∬ [{f 21 (x−δx, y + δy) + c pattern 22 } −z pattern 22 (x−δx, y + δy) )] 2 dxdy = 0.

【0289】測定点23についても、測定点23がパタ
ーンの上にあるB,C,F,G,I,K,L区域の測定
値zpattern 23を面位置デ−タとして用い、f21(x,
y)の係数は固定とし最小2乗法の対象とせず、定数項
pattern 23に対して、 ∬[{f21(x−δx,y−δy)+cpattern 23} −zpattern 23(x−δx,y−δy)]2dxdy=0 なる式を解くように実行すればよい。
As for the measurement point 23, the measurement value z pattern 23 in the B, C, F, G, I, K, and L areas where the measurement point 23 is on the pattern is used as the surface position data, and f 21 ( x,
The coefficient of y) is fixed and not subjected to the method of least squares, and for the constant term c pattern 23 , {[{f 21 (x−δx, y−δy) + c pattern 23 } −z pattern 23 (x−δx , Y−δy)] 2 dxdy = 0.

【0290】ここで求められた定数項cpattern 19 ,c
pattern 20 ,cpattern 21 ,cpattern 23 を用いて、後
述のする様に面位置計測時に反映させるオフセット補正
量を決定する。
The constant terms c pattern 19 and c obtained here
The pattern 20 , c pattern 21 , and c pattern 23 are used to determine an offset correction amount to be reflected at the time of surface position measurement as described later.

【0291】次に、測定点19,20,22,23がパ
ターンの境界上ある区域での検出オフセットの求め方に
ついて以下に説明する。
Next, a method of obtaining the detection offset in an area where the measurement points 19, 20, 22, and 23 are on the boundary of the pattern will be described below.

【0292】測定点とパターンの位置関係が、図32の
case-1に示す配置にある場合ついて説明する。
The positional relationship between the measurement points and the pattern is shown in FIG.
The case where the arrangement is as shown in case-1 will be described.

【0293】図32のcase-1に示す配置にある測定点
は、B,J区域の測定点19及びB,K区域の測定点2
2である。そして、この区域での測定点19、22の面
位置の測定値を1zborder 1、面形状関数をf (X,Y)
+cborder 1とする。この時、cborder 1は面形状関数の
定数項である。
The measurement points in the arrangement shown in case-1 in FIG. 32 are measurement point 19 in the B and J areas and measurement point 2 in the B and K areas.
2. Then, the measured value of the surface position of the measurement points 19 and 22 in this area is 1z border 1 , and the surface shape function is f (X, Y)
+ C border 1 At this time, c border 1 is a constant term of the surface shape function.

【0294】すると、面位置zborder 1は、 zborder 1=f (X,Y)+cborder 1 となる。Then, the surface position z border 1 becomes z border 1 = f (X, Y) + c border 1 .

【0295】ここで、zborder 1と、定数項を含まない
面形状関数f (X,Y)はB区域で次の値を取るものと
する。すなわち、 zborder 1(X,Y)=zpattern 19(x+δx,y+δy) f (X,Y)=f21(x+δx,y+δy) and zborder 1(X,Y)=zpattern 22(x−δx,y+δy) f(X,Y)=f21(x−δx,y+δy) となり、f21(x+δx,y+δy)は前述と同様に面
形状関数f21(x,y)に測定点19,22に対応する
座標値(x+δx,y+δy)及び(x−δx,y+δ
y)を代入したものである。
Here, it is assumed that z border 1 and the surface shape function f (X, Y) not including a constant term take the following values in the B area. That, z border 1 (X, Y ) = z pattern 19 (x + δx, y + δy) f (X, Y) = f 21 (x + δx, y + δy) and z border 1 (X, Y) = z pattern 22 (x-δx , Y + δy) f (X, Y) = f 21 (x−δx, y + δy), and f 21 (x + δx, y + δy) is applied to the surface shape function f 21 (x, y) at the measurement points 19 and 22 in the same manner as described above. The corresponding coordinate values (x + δx, y + δy) and (x−δx, y + δ
y).

【0296】同じく、J区域では、 zborder 1(X,Y)=zpattern 19(x+δx,y+δy) f(X,Y)=f21(x+δx,y+δy) の値となり、K区域では、 zborder 1(X,Y)=zpattern 22(x−δx,y+δy) f(X,Y)=f21(x−δx,y+δy) の値となる。Similarly, in the J area, the value of z border 1 (X, Y) = z pattern 19 (x + δx, y + δy) f (X, Y) = f 21 (x + δx, y + δy), and in the K area, z border 1 1 (X, Y) = z pattern 22 (x−δx, y + δy) f (X, Y) = f 21 (x−δx, y + δy)

【0297】そして、B,J,K区域の測定値zborder
1を面位置デ−タとして用い、面形状関数f21の係数は
固定とし最小2乗法の対象とせず、定数項cborder 1
対して最小2乗法を実行する。
Then, the measured value z border of the B, J, K areas
1 the surface position de - used as data, the coefficient of the surface shape function f 21 is not fixed to the minimum square method of the subject, to perform the method of least squares with respect to the constant term c border 1.

【0298】すなわち、 ∬[{f(X,Y)+cborder 1} −zborder 1(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the equation of {[{f (X, Y) + c border 1 } −z border 1 (X, Y)] 2 dXdY = 0 may be solved.

【0299】図32のcase-2に示す配置にある測定点
は、D,O区域の測定点20及びD,N区域の測定点2
3である。そして、この区域での測定点20,23の面
位置の測定値をzborder 2、面形状関数をf (X,Y)+
border 2とする。
The measurement points in the arrangement shown in case-2 of FIG. 32 are measurement point 20 in the D and O areas and measurement point 2 in the D and N areas.
3. Then, the measured value of the surface position of the measurement points 20 and 23 in this area is z border 2 , and the surface shape function is f (X, Y) +
Let c border 2 .

【0300】そして、D,N,O区域の測定値zborder
2を面位置デ−タとして用い、面形状関数f21の係数は
固定とし、定数項cborder 2に対して最小2乗法を行な
う。
Then, the measured value z border of the D, N, O area
2 the surface position de - used as data, the coefficient of the surface shape function f 21 is fixed and performs the least square method with respect to the constant term c border 2.

【0301】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+cborder 2} −zborder 2(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the equation of {[{f (X, Y) + c border 2 } −z border 2 (X, Y)] 2 dXdY = 0 may be solved.

【0302】図32のcase-3に示す配置にある測定点
は、C,M区域の測定点19及びC,L区域の測定点2
0である。そして、この区域での測定点19,20の面
位置の測定値をzborder 3、面形状関数をf(X,Y)+
border 3とする。
The measurement points in the arrangement shown in case-3 in FIG. 32 are measurement point 19 in the C and M areas and measurement point 2 in the C and L areas.
0. The measured value of the surface position of the measurement points 19 and 20 in this area is z border 3 , and the surface shape function is f (X, Y) +
c border 3

【0303】そして、C,M,L区域の測定値zborder
3を面位置デ−タとして用い、面形状関数f21の係数は
固定とし、定数項cborder 3に対して最小2乗法を行な
う。
Then, the measured values z border of the C, M and L areas
3 the surface position de - used as data, the coefficient of the surface shape function f 21 is fixed and performs the least square method with respect to the constant term c border 3.

【0304】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+cborder 3} −zborder 3(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the following equation may be solved: {[{f (X, Y) + c border 3 } −z border 3 (X, Y)] 2 dXdY = 0.

【0305】図32のcase-4に示す配置にある測定点
は、E,P区域の測定点22及びE,Q区域の測定点2
3である。そして、この区域での測定点22,23の面
位置の測定値をzborder 4、面形状関数をf(X,Y)+
border 4とする。
The measurement points in the arrangement shown in case-4 in FIG. 32 are measurement point 22 in the E and P areas and measurement point 2 in the E and Q areas.
3. Then, the measured value of the surface position of the measurement points 22 and 23 in this area is z border 4 , and the surface shape function is f (X, Y) +
c border 4 .

【0306】そして、E,P,Q区域の測定値zborder
4を面位置デ−タとして用い、面形状関数f21の係数は
固定とし、定数項cborder 4に対して最小2乗法を行な
う。
Then, the measured values z border of the E, P, and Q areas
4 the surface position de - used as data, the coefficient of the surface shape function f 21 is fixed and performs the least square method with respect to the constant term c border 4.

【0307】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+cborder 4} −zborder 4(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the equation of {[{f (X, Y) + c border 4 } −z border 4 (X, Y)] 2 dXdY = 0 may be solved.

【0308】なお、case-2〜4 において、測定値z
border 2,zborder 3,zborder 4 及び面形状関数f
(X,Y)は、各区域によって、case-1の場合と同様に
定義されるが、値は異なるものである。詳しい説明は前
述と同様なので省略する。
In case-2 to case-4, the measured value z
border 2 , z border 3 , z border 4 and surface shape function f
(X, Y) is defined in the same manner as in case-1 depending on each area, but the value is different. The detailed description is the same as described above, and will not be repeated.

【0309】計測点とパターンの位置関係が,図32の
case-5に示す配置にある場合ついて説明する。図32の
case-5に示す配置にある測定点は、F区域の測定点1
9,K区域の測定点20,及びL区域の測定点22であ
る。そして、この区域での測定点19,20,22の面
位置の測定値をzborder 5、面形状関数をf(X,Y)+
border 5とする。この時、cborder 5は面形状関数の定
数項である。
The positional relationship between the measurement point and the pattern is shown in FIG.
The case where the arrangement is as shown in case-5 will be described. Of FIG.
The measurement point in the arrangement shown in case-5 is the measurement point 1 in the F area.
9, a measurement point 20 in the K area and a measurement point 22 in the L area. Then, the measured values of the surface positions of the measurement points 19, 20, and 22 in this area are z border 5 , and the surface shape function is f (X, Y) +
Let c border 5 . At this time, c border 5 is a constant term of the surface shape function.

【0310】すると、面位置zborder 5は、 zborder 5=f (X,Y)+cborder 5 となる。Then, the surface position z border 5 becomes z border 5 = f (X, Y) + c border 5 .

【0311】ここで、zborder 5と、定数項を含まない
面形状関数f(X,Y)はF区域で次の値を取るものと
する。
Here, it is assumed that z border 5 and the surface shape function f (X, Y) not including the constant term take the following values in the F area.

【0312】すなわち、 zborder 5(X,Y)=zpattern 19(x+δx,y+δy) f(X,Y)=f21(x+δx,y+δy) となり、f21(x+δx,y+δy)は前述と同様に面
形状関数f21(x,y)に測定点19に対応する座標値
(x+δx,y+δy)を代入したものである。
That is, z border 5 (X, Y) = z pattern 19 (x + δx, y + δy) f (X, Y) = f 21 (x + δx, y + δy), and f 21 (x + δx, y + δy) is the same as described above. The coordinate value (x + δx, y + δy) corresponding to the measurement point 19 is substituted into the surface shape function f 21 (x, y).

【0313】同じく、K区域では、 zborder 5(X,Y)=zpattern 20(x+δx,y−δy) f(X,Y)=f21(x+δx,y−δy) の値となり、L区域では、 zborder 5(X,Y)=zpattern 22(x−δx,y+δy) f(X,Y)=f21(x−δx,y+δy) の値となる。Similarly, in the K area, the value of z border 5 (X, Y) = z pattern 20 (x + δx, y-δy) f (X, Y) = f 21 (x + δx, y-δy) is obtained. Then, the value of z border 5 (X, Y) = z pattern 22 (x−δx, y + δy) f (X, Y) = f 21 (x−δx, y + δy) is obtained.

【0314】そして、F,K,L区域の測定値zborder
5を面位置デ−タとして用い、面形状関数f21の係数は
固定とし最小2乗法の対象とせず、定数項cborder 5
対して最小2乗法を実行する。
Then, the measured values z border of the F, K, and L areas
5 surface position de - used as data, the coefficient of the surface shape function f 21 is not fixed to the minimum square method of the subject, to perform the method of least squares with respect to the constant term c border 5.

【0315】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+cborder 5} −zborder 5(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the equation of {[{f (X, Y) + c border 5 } −z border 5 (X, Y)] 2 dXdY = 0 may be solved.

【0316】図32のcase-6に示す配置にある測定点
は、Q区域の測定点19,I区域の測定点22、及びJ
区域の測定点23である。そして、この区域での測定点
19,22,23の面位置の測定値をzborder 6、面形
状関数をf (X,Y)+cborder 6とする。
The measurement points in the arrangement shown in case-6 of FIG. 32 are the measurement point 19 in the Q area, the measurement point 22 in the I area, and J
The measurement point 23 of the area. Then, the measured value of the surface position of the measurement points 19, 22, and 23 in this area is z border 6 , and the surface shape function is f (X, Y) + c border 6 .

【0317】そして、Q,I,J区域の測定値zborder
6を面位置デ−タとして用い、面形状関数f21の係数は
固定とし、定数項cborder 6に対して最小2乗法を行な
う。
Then, the measured values z border of the Q, I, and J areas
6 surface position de - used as data, the coefficient of the surface shape function f 21 is fixed and performs the least square method with respect to the constant term c border 6.

【0318】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+cborder 6} −zborder 6(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the equation of {[解 f (X, Y) + c border 6 } −z border 6 (X, Y)] 2 dXdY = 0 may be solved.

【0319】図32のcase-7に示す配置にある測定点
は、P区域の測定点20,O区域の測定点22、及びH
区域の測定点23である。そして、この区域での測定点
20,22,23の面位置の測定値をzborder 7 、面形
状関数をf (X,Y)+cborder 7とする。
The measurement points in the arrangement shown in case-7 in FIG. 32 are the measurement point 20 in the P area, the measurement point 22 in the O area, and H
The measurement point 23 of the area. Then, z border 7 measurements of the surface position of the measuring points 20, 22, 23 in this zone, the surface shape function f (X, Y) + a c border 7.

【0320】そして、P,O,H区域の測定値zborder
7を面位置デ−タとして用い、面形状関数f21の係数
は固定とし、定数項cborder 7に対して最小2乗法を行
なう。
Then, the measured values z border of the P, O, and H areas
7 surface position de - used as data, the coefficient of the surface shape function f21 is fixed and performs the least square method with respect to the constant term c border 7.

【0321】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+ cborder 7} −zborder 7(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the equation of {[解 f (X, Y) + c border 7 } −z border 7 (X, Y)] 2 dXdY = 0 may be solved.

【0322】図32のcase-8に示す配置にある測定点
は、N区域の測定点19,G区域の測定点20、及びM
区域の測定点23である。そして、この区域での測定点
19,20,23の面位置の測定値をzborder 8、面形
状関数をf(X,Y)+cborder 8とする。そして、N,
G,M区域の測定値zborder 8を面位置デ−タとして用
い、面形状関数f21の係数は固定とし、定数項cborder
8に対して最小2乗法を行なう。
The measurement points in the arrangement shown in case-8 of FIG. 32 include the measurement point 19 in the N area, the measurement point 20 in the G area, and
The measurement point 23 of the area. Then, the measured values of the surface positions of the measurement points 19, 20, and 23 in this area are set to z border 8 , and the surface shape function is set to f (X, Y) + c border 8 . And N,
The measured value z border 8 of the G and M areas is used as surface position data, the coefficient of the surface shape function f 21 is fixed, and the constant term c border
The least squares method is performed on 8 .

【0323】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+cborder 8} −zborder 8(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the equation of {[解 f (X, Y) + c border 8 } −z border 8 (X, Y)] 2 dXdY = 0 may be solved.

【0324】なお、case-6〜8 において、測定値z
border 6,zborder 7,zborder 8及び面形状関数f(X,
Y)は、各区域によって、case-5の場合と同様に定義さ
れるが、値は異なるものである。詳しい説明は前述と同
様なので省略する。
In cases 6 to 8, the measured values z
border 6 , z border 7 , z border 8, and the surface shape function f (X,
Y) is defined in the same way as in case-5, but with different values, depending on each zone. The detailed description is the same as described above, and will not be repeated.

【0325】測定点とパターンの位置関係が,図32の
case-9に示す配置にある場合ついて説明する。図32の
case-9に示す配置にある測定点は、O,P区域の測定点
23である。そして、この区域での測定点23の面位置
の測定値をzborder 9、面形状関数をf (X,Y)+c
border 9とする。この時、cborder 9は面形状関数の定数
項である。
The positional relationship between the measurement points and the pattern is shown in FIG.
The case where the arrangement is as shown in case-9 will be described. Of FIG.
The measurement points in the arrangement shown in case-9 are the measurement points 23 in the O and P areas. Then, the measured value of the surface position of the measurement point 23 in this area is z border 9 , and the surface shape function is f (X, Y) + c
border 9 At this time, c border 9 is a constant term of the surface shape function.

【0326】すると、面位置zborder 9は、 zborder 9=f (X,Y)+cborder 9 となる。Then, the surface position z border 9 becomes z border 9 = f (X, Y) + c border 9 .

【0327】ここで、zborder 9と、定数項を含まない
面形状関数f(X,Y)はO,P区域で次の値を取るも
のとする。
Here, it is assumed that z border 9 and the surface shape function f (X, Y) not including a constant term take the following values in the O and P areas.

【0328】すなわち、 zborder 9(X,Y)=zpattern 23(x−δx,y−δy) f(X,Y)=f21(x−δx,y−δy) となり、f21(x−δx,y−δy)は前述と同様に面
形状関数f21(x,y)に測定点23に対応する座標値
(x−δx,y−δy)を代入したものである。
That is, z border 9 (X, Y) = z pattern 23 (x−δx, y−δy) f (X, Y) = f 21 (x−δx, y−δy), and f 21 (x −δx, y−δy) is obtained by substituting the coordinate values (x−δx, y−δy) corresponding to the measurement point 23 into the surface shape function f 21 (x, y) as described above.

【0329】そして、O,P区域の測定値zborder 9
面位置デ−タとして用い、面形状関数f21の係数は固
定とし最小2乗法の対象とせず、定数項cborder 9に対
して最小2乗法を実行する。
[0329] Then, O, measured values z border 9 of P zone surface position de - used as data, the coefficient of the surface shape function f21 without fixing with the least squares method of the subject, the minimum relative constant term c border 9 Perform the square method.

【0330】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+cborder 9} −zbborder 9X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the following equation may be solved: {[{f (X, Y) + c border 9 } −zb border 9 X, Y)] 2 dXdY = 0.

【0331】図32のcase-10 に示す配置にある測定点
は、M,N区域の測定点20である。この区域での測定
点20の面位置の測定値をzborder 10、面形状関数をf
(X,Y)+cborder 10とする。そして、M,N区域の測
定値zborder 10を面位置デ−タとして用い、面形状関数
21の係数は固定とし、定数項cborder 10に対して最小
2乗法を行なう。
The measurement points in the arrangement shown in case-10 of FIG. 32 are the measurement points 20 in the M and N areas. The measured value of the surface position of the measurement point 20 in this area is z border 10 , and the surface shape function is f
(X, Y) + c border 10 Then, the measured value z border 10 of the M and N areas is used as surface position data, the coefficient of the surface shape function f 21 is fixed, and the least square method is performed on the constant term c border 10 .

【0332】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+cborder 10} −zborder 10(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the equation of {[{f (X, Y) + c border 10 } −z border 10 (X, Y)] 2 dXdY = 0 may be solved.

【0333】図32のcase-11 に示す配置にある測定点
は、K,L区域の測定点19である。この区域での測定
点19の面位置の測定値をzborder 11、面形状関数をf
(X,Y)+cborder 11とする。そして、K,L区域の測
定値zborder 11を面位置デ−タとして用い、面形状関数
21の係数は固定とし、定数項cborder 11に対して最小
2乗法を行なう。
The measurement points in the arrangement shown in case-11 of FIG. 32 are the measurement points 19 in the K and L areas. The measured value of the surface position of the measurement point 19 in this area is z border 11 , and the surface shape function is f
(X, Y) + c border 11 Then, the measured values z border 11 of the K and L areas are used as surface position data, the coefficient of the surface shape function f 21 is fixed, and the least square method is performed on the constant term c border 11 .

【0334】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+cborder 11} −zborder 11(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the equation of {[{f (X, Y) + c border 11 } −z border 11 (X, Y)] 2 dXdY = 0 may be solved.

【0335】図32のcase-12 に示す配置にある測定点
は、J,O区域の測定点22である。この区域での測定
点22の面位置の測定値をzborder 12、面形状関数をf
(X,Y)+cborder 12とする。そして、J,O区域の
測定値zborder 12を面位置デ−タとして用い、面形状関
数f21の係数は固定とし、定数項cborder 12に対して最
小2乗法を行なう。
The measurement points in the arrangement shown in case-12 in FIG. 32 are the measurement points 22 in the J and O areas. The measured value of the surface position of the measurement point 22 in this area is z border 12 , and the surface shape function is f
(X, Y) + c border 12 Then, the measured value z border 12 of the J and O areas is used as surface position data, the coefficient of the surface shape function f 21 is fixed, and the least square method is performed on the constant term c border 12 .

【0336】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+ cborder 12} −zborder 12(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解けばよい。That is, the following equation may be solved: {[{f (X, Y) + c border 12 } −z border 12 (X, Y)] 2 dXdY = 0.

【0337】なお、case-10〜12において、測定値z
border 10,zborder 11,zborder 12及び面形状関数f
(X,Y)は、各区域によって、case-9の場合と同様に
定義されるが、値は異なるものである。詳しい説明は前
述と同様なので省略する。
Note that, in cases 10 to 12, the measured value z
border 10 , z border 11 , z border 12, and surface shape function f
(X, Y) is defined in the same way as in case-9, but has different values, depending on each zone. The detailed description is the same as described above, and will not be repeated.

【0338】以上、測定点19〜23がパターンの上に
ある区域、及び、測定点19,20,22,23がパタ
ーンの境界上ある区域おける検出オフセットを求めた。
As described above, the detection offset in the area where the measurement points 19 to 23 are on the pattern and the detection offset in the area where the measurement points 19, 20, 22, and 23 are on the pattern boundary are obtained.

【0339】次に求められた定数項cpattern 19〜c
pattern 23及び、cborder 1〜cborder 12の各々の値を用
いて、前述の実施例と同様に面位置計測時に反映させる
オフセットを算出する。
The next calculated constant term c pattern 19 to c
pattern 23 and, using each of the values of c border 1 ~c border 12, to calculate an offset to be reflected upon Similarly surface position measurement and the above-described embodiments.

【0340】すなわち、測定点19〜23がパターン上
にある場合の各々のオフセットをPT19〜PT23とする
と、 PT19=cpattern 19 PT20=cpattern 20 PT21=cpattern 21 PT22=cpattern 22 PT23=cpattern 23 となる。
That is, assuming that the respective offsets when the measurement points 19 to 23 are on the pattern are PT 19 to PT 23 , PT 19 = c pattern 19 PT 20 = c pattern 20 PT 21 = c pattern 21 PT 22 = c pattern 22 PT 23 = c pattern 23

【0341】測定点19,20,22,23がパターン
の境界上ある場合での各測定点のオフセットをBD1
BD12とすると、 BD1=cborder 1 BD2=cborder 2 BD3=cborder 3 BD4=cborder 4 BD5=cborder 5 BD6=cborder 6 BD7=cborder 7 BD8=cborder 8 BD9=cborder 9 BD10=cborder 10 BD11=cborder 11 BD12=cborder 12 となる。
When the measurement points 19, 20, 22, and 23 are on the boundary of the pattern, the offset of each measurement point is represented by BD 1 to BD 1 .
Assuming BD 12 , BD 1 = c border 1 BD 2 = c border 2 BD 3 = c border 3 BD 4 = c border 4 BD 5 = c border 5 BD 6 = c border 6 BD 7 = c border 7 BD 8 = c border 8 BD 9 = c border 9 BD 10 = c border 10 BD 11 = c border 11 BD 12 = c border 12

【0342】又、測定点21に対するオフセットを、前
述の実施例と同様に予め実験等により求められたCTと
する場合は、測定点19,20,22,23がパターン
上にある場合の各々のオフセットをPT19,PT20,P
22,PT23とすると、 PT19=cpattern 19−cpattern 21+CT PT20=cpattern 20−cpattern 21+CT PT22=cpattern 22−cpattern 21+CT PT23=cpattern 23−cpattern 21+CT となる。
When the offset with respect to the measurement point 21 is a CT obtained in advance by an experiment or the like in the same manner as in the above-described embodiment, each of the cases where the measurement points 19, 20, 22, and 23 are on the pattern is obtained. the offset PT 19, PT 20, P
When T 22, PT 23, PT 19 = c pattern 19 -c pattern 21 + CT PT 20 = c pattern 20 -c pattern 21 + CT PT 22 = c pattern 22 -c pattern 21 + CT PT 23 = c pattern 23 -c pattern 21 + CT.

【0343】測定点19,20,22,23がパターン
の境界上ある場合での各測定点のオフセットをBD1
BD12とすると、 BD1=cborder 1−cpattern 21+CT BD2=cborder 2−cpattern 21+CT BD3=cborder 3−cpattern 21+CT BD4 =cborder 4−cpattern 21+CT BD5=cborder 5−cpattern 21+CT BD6=cborder 6−cpattern 21+CT BD7=cborder 7−cpattern 21+CT BD8=cborder 8−cpattern 21+CT BD9=cborder 9−cpattern 21+CT BD10=cborder 10−cpattern 21+CT BD11=cborder 11−cpattern 21+CT BD12=cborder 12−cpattern 21+CT となる。
When the measurement points 19, 20, 22, and 23 are on the boundary of the pattern, the offset of each measurement point is represented by BD 1 to BD 1 .
Assuming BD 12 , BD 1 = c border 1 -c pattern 21 + CT BD 2 = c border 2 -c pattern 21 + CT BD 3 = c border 3 -c pattern 21 + CT BD 4 = c border 4 -c pattern 21 + CT BD 5 = c border 5 -c pattern 21 + CT BD 6 = c border 6 -c pattern 21 + CT BD 7 = c border 7 -c pattern 21 + CT BD 8 = c border 8 -c pattern 21 + CT BD 9 = c border 9 - c pattern 21 + CT BD 10 = c border 10 -c pattern 21 + CT BD 11 = c border 11 -c pattern 21 + CT BD 12 = c border 12 -c pattern 21 + CT

【0344】ここで求められたオフセットPT19〜PT
23、及び12個のオフセットBD1〜BD12をメモリー
に格納する。
The offsets PT 19 to PT determined here
Stores 23 and 12 offset BD 1 ~BD 12 into memory.

【0345】これで各測定点に反映させるオフセットは
設定できた。露光時のオフセットの反映のさせ方も前述
の実施例と同様であり、フォーカス制御装置18がメモ
リ−から読み出す各測定点19〜23のオフセットOF
19〜OFS23は、露光領域が図31のどの区域(A〜
Q)に属するかで、下表に従った値を取るものとする。
Thus, the offset to be reflected on each measurement point has been set. The method of reflecting the offset at the time of exposure is the same as in the above-described embodiment, and the offset OF of each of the measurement points 19 to 23 read from the memory by the focus control device 18 is used.
S 19 ~OFS 23, the exposure area 31 throat areas (A to
It belongs to Q) and takes a value according to the following table.

【0346】[0346]

【表5】 読み出されたオフセットOFS19〜OFS23を用いて、
露光領域の面位置デ−タz19〜z23を補正した値Z19
23を算出する。
[Table 5] Using the read offsets OFS 19 to OFS 23 ,
A value Z 19 to which the surface position data z 19 to z 23 of the exposure area is corrected
To calculate the Z 23.

【0347】すなわち、前述の実施例2と同様に Z19=z19−OFS1920=z20−OFS2021=z21−OFS2122=z22−OFS2223=z23−OFS23 これらの新たな面位置デ−タZ19〜Z23に基づいて、露
光領域の最小2乗平面を求める。レチクルパターンの転
写を行なう一連の動作については、前述の実施例2と同
じであるので説明は省略する。
That is, similarly to the above-mentioned Embodiment 2, Z 19 = z 19 -OFS 19 Z 20 = z 20 -OFS 20 Z 21 = z 21 -OFS 21 Z 22 = z 22 -OFS 22 Z 23 = z 23 -OFS 23 The least square plane of the exposure area is obtained based on these new surface position data Z 19 to Z 23 . A series of operations for transferring the reticle pattern is the same as in the above-described second embodiment, and a description thereof will not be repeated.

【0348】本実施例の方法を用いれば、測定点がパタ
ーンの境界領域にあり、補正すべき検出誤差が17種類
も存在する場合でも、「面形状関数定数法」を用いて検
出誤差量を決定することが可能となる。しかも、前記実
施例2と比べても、同程度の計測ショット数で検出誤差
(オフセット補正量)を決定することができ、検出誤差
(オフセット補正量)の決定を各ロット多数枚の内一枚
目のウエハに対してのみ行ない、次からのウエハについ
ては一枚目で求めた値を用いるようにすれば、スループ
ットの低下は殆ど無視できることは前記実施例と同様で
ある。
By using the method of this embodiment, even when the measurement point is in the boundary area of the pattern and there are 17 types of detection errors to be corrected, the detection error amount can be calculated using the “surface shape function constant method”. It is possible to decide. Moreover, the detection error (offset correction amount) can be determined with the same number of measurement shots as compared with the second embodiment, and the detection error (offset correction amount) is determined by one of many lots in each lot. As in the above-described embodiment, the reduction in throughput can be almost neglected by performing the process only for the second wafer and using the value obtained for the first wafer for the next wafer.

【0349】以上の検出誤差(オフセット補正量)の決
定手順を、図32のフローチャート図に簡単に示す。
The procedure for determining the above detection error (offset correction amount) is briefly shown in the flowchart of FIG.

【0350】図34は本発明の実施例3の要部概略図、
図35は図34の一部分の拡大説明図である。
FIG. 34 is a schematic view of a main part of a third embodiment of the present invention.
FIG. 35 is an enlarged explanatory view of a part of FIG.

【0351】図34,図35において図1,図2で示し
た要素と同一要素には同符番を付している。
In FIGS. 34 and 35, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

【0352】次に本実施例の構成について一部が図1,
図2の実施例1と重複するが説明する。
Next, part of the structure of this embodiment is shown in FIG.
A description will be given while overlapping with the first embodiment in FIG.

【0353】図34において、1は縮小型の投影光学系
(投影レンズ系)、Axは投影光学系1の光軸である。
1aはレチクルであり、その面上には回路パターンが形
成されており、レチクルステージ1b上に載置してい
る。1cは照明系であり、レチクル1a面上を均一照明
している。投影光学系1はレチクル1a面上の回路パタ
ーンをウエハ2面上に縮小投影している。ウエハ2はウ
エハステージ3面上に吸着固定している。
In FIG. 34, reference numeral 1 denotes a reduction projection optical system (projection lens system), and Ax denotes an optical axis of the projection optical system 1.
A reticle 1a has a circuit pattern formed on its surface, and is mounted on a reticle stage 1b. An illumination system 1c uniformly illuminates the surface of the reticle 1a. The projection optical system 1 reduces and projects the circuit pattern on the reticle 1a surface onto the wafer 2 surface. The wafer 2 is fixed on the wafer stage 3 by suction.

【0354】ウエハステージ3は投影光学系1の光軸A
x方向(z方向)と光軸Axを直交する面内(x−y平
面内)の2方向(x,y方向)に移動可能で、かつ光軸
Axと直交する平面(x−y平面)に対して傾き調整で
きるようになっている。
The wafer stage 3 has the optical axis A of the projection optical system 1.
A plane (xy plane) that is movable in two directions (x, y directions) in a plane (xy plane) orthogonal to the x direction (z direction) and the optical axis Ax, and is orthogonal to the optical axis Ax. The tilt can be adjusted with respect to.

【0355】これによりウエハステージ3面上に載置し
たウエハ2の面位置を任意に調整できるようにしてい
る。4はステージ制御装置であり、後述するフォーカス
制御装置18からの信号に基づいてウエハステージ3を
駆動制御している。
Thus, the surface position of the wafer 2 placed on the surface of the wafer stage 3 can be adjusted arbitrarily. Reference numeral 4 denotes a stage control device, which controls driving of the wafer stage 3 based on a signal from a focus control device 18 described later.

【0356】SAは光照射手段、SBは投影手段、SC
は光電変換手段であり、これらはウエハ2面の面位置情
報を検出する面位置検出装置の一部分を構成している。
尚、投影手段SBと光電変換手段SCとで検出手段SB
Cを構成している。
[0356] SA is light irradiation means, SB is projection means, SC
Denotes photoelectric conversion means, which constitute a part of a surface position detecting device for detecting surface position information of the wafer 2 surface.
The projection means SB and the photoelectric conversion means SC use the detection means SB.
C.

【0357】本実施例では面位置検出装置を用いてレチ
クル1a面上の回路パターンを投影光学系1でウエハ2
面上に投影する際に、投影光学系1の許容焦点深度内に
ウエハ2面上の露光領域が位置するようにウエハステー
ジ3を駆動制御している。そしてウエハステージ3をX
−Y平面上で逐次移動させ、これにより矩形状のパター
ン領域(ショット)39をウエハ2面上に順次形成して
いる。
In this embodiment, the circuit pattern on the reticle 1a surface is projected onto the wafer 2 by the projection optical system 1 using the surface position detecting device.
When projecting on the surface, the drive of the wafer stage 3 is controlled so that the exposure area on the surface of the wafer 2 is located within the allowable depth of focus of the projection optical system 1. Then, move the wafer stage 3 to X
The rectangular pattern area (shot) 39 is sequentially formed on the surface of the wafer 2 by sequentially moving on the −Y plane.

【0358】次に本実施例の面位置検出装置の各要素に
ついて説明する。まずウエハ2面上に複数の光束を入射
させる光照射手段SAについて説明する。
Next, each element of the surface position detecting device of this embodiment will be described. First, the light irradiating means SA for making a plurality of light beams incident on the surface of the wafer 2 will be described.

【0359】5は光源であり、白色ランプ又は相異なる
複数の波長の光を照射するように構成した照明ユニット
より成っている。6はコリメーターレンズであり、光源
5からの光束を断面の強度分布が略均一の平行光束とし
て射出している。
Reference numeral 5 denotes a light source, which comprises a white lamp or an illumination unit configured to emit light having a plurality of different wavelengths. Reference numeral 6 denotes a collimator lens which emits a light beam from the light source 5 as a parallel light beam having a substantially uniform cross-sectional intensity distribution.

【0360】7はプリズム形状のスリット部材であり、
1対のプリズムを互いに斜面が相対するように貼り合わ
せており、この貼り合わせ面に複数の開口(5つのピン
ホール)71〜75を有している。8はレンズ系であ
り、両テレセントリック系より成りスリット部材7の複
数のピンホール71〜75を通過した独立の5つの光束
71a〜75aをミラー9を介してウエハ2面上の5つ
の測定点19〜23に略等しい入射角で導光している。
Reference numeral 7 denotes a prism-shaped slit member.
A pair of prisms are bonded together such that their slopes face each other, and the bonding surface has a plurality of openings (five pinholes) 71 to 75. Reference numeral 8 denotes a lens system, which is composed of both telecentric systems, and which transmits five independent light beams 71a to 75a passing through a plurality of pinholes 71 to 75 of the slit member 7 via a mirror 9 to five measurement points 19 on the wafer 2 surface. The light is guided at an incident angle substantially equal to 2323.

【0361】このとき投影像の大きさが略等しいピンホ
ール像となるようにしている。又、このレンズ系8は内
部に各光束71a〜75aのNAをそろえるための開口
絞り40を有している。本実施例では以上の各要素5,
6,7,8,9より光照射手段SAを構成している。
At this time, a pinhole image having substantially the same size of the projected image is obtained. Further, the lens system 8 has an aperture stop 40 therein for adjusting the NA of each of the light beams 71a to 75a. In this embodiment, each of the above elements 5,
Light irradiation means SA is constituted by 6, 7, 8, and 9.

【0362】本実施例において光照射手段SAからの各
光束のウエハ2面上への入射角φ(ウエハ面に立てた垂
線と成す角)はφ=70°以上である。ウエハ2面上に
は図23に示すように複数個のパターン領域(露光領域
ショット)39が配列している。レンズ系8を通過した
5つの光束71a〜75aはパターン領域39の互いに
独立した各測定点19〜23に入射している。
In this embodiment, the incident angle φ of each light beam from the light irradiating means SA on the surface of the wafer 2 (the angle formed with a perpendicular line formed on the wafer surface) is φ = 70 ° or more. A plurality of pattern areas (exposure area shots) 39 are arranged on the surface of the wafer 2 as shown in FIG. The five light beams 71a to 75a that have passed through the lens system 8 are incident on the measurement points 19 to 23 independent of each other in the pattern area 39.

【0363】そしてウエハ2面上に入射する5つの光束
71a〜75aがウエハ2の垂直方向(光軸Ax方向)
から観察したとき図35に示すように互いに独立して観
察されるようにウエハ2面上にX方向(ショット配列方
向)からXY平面内でθ°(θ=22.5°)回転させ
た方向より入射させている。これにより実施例1と同様
の効果を得ている。
The five light beams 71a to 75a incident on the surface of the wafer 2 are perpendicular to the wafer 2 (the direction of the optical axis Ax).
35, a direction rotated by θ ° (θ = 22.5 °) in the XY plane from the X direction (shot arrangement direction) on the surface of the wafer 2 so as to be observed independently from each other as shown in FIG. More incident. Thereby, the same effect as in the first embodiment is obtained.

【0364】尚、スリット部材7の5個のピンホール7
1〜75はウエハ2面とシャインプルーフの条件を満足
するようにウエハ2と共役な同一平面上に設けている。
又スリット部材7のピンホール71〜75の大きさと形
状、そしてレンズ系8からの距離等はウエハ2面上で互
いに略同一の大きさのピンホール像を形成するように設
定している。
The five pin holes 7 of the slit member 7
1 to 75 are provided on the same plane conjugate with the wafer 2 so as to satisfy the Scheimpflug condition with the surface of the wafer 2.
The size and shape of the pinholes 71 to 75 of the slit member 7 and the distance from the lens system 8 are set so that pinhole images having substantially the same size are formed on the surface of the wafer 2.

【0365】本実施例では以上の各要素5,6,7,
8,9から成る光照射手段SAにより、ウエハ2面上に
複数の光束(ピンホール)を入射させている。尚、本実
施例においてウエハ2面上の測定点は5点に限らずいく
つあっても良い。
In this embodiment, each of the above elements 5, 6, 7,
A plurality of light beams (pinholes) are made incident on the surface of the wafer 2 by the light irradiating means SA composed of 8 and 9. In this embodiment, the number of measurement points on the surface of the wafer 2 is not limited to five but may be any number.

【0366】次にウエハ2面からの複数の反射光束をC
CDより成る位置検出素子としての光電変換手段SCの
検出面17に導光し、結像させる投影手段SBについて
説明する。
Next, a plurality of reflected light beams from the wafer 2
The projection unit SB that guides light onto the detection surface 17 of the photoelectric conversion unit SC as a position detection element made of a CD and forms an image will be described.

【0367】11は受光レンズであり、両テレセントリ
ック系より成っている。ウエハ2面からの5つの反射光
束はミラー10を介して受光レンズ11に入射してい
る。そして受光レンズ11は各測定点19〜23に対し
て各位置24〜28にピンホール像を形成している。4
1は受光レンズ11に設けたストッパーであり、実施例
1と同様の効果を有している。各位置24〜28のピン
ホール像からの光束は独立に設けた5つの補正光学系1
2〜16に入光している。
[0367] Reference numeral 11 denotes a light receiving lens, which is composed of both telecentric systems. Five reflected light beams from the surface of the wafer 2 are incident on the light receiving lens 11 via the mirror 10. The light receiving lens 11 forms a pinhole image at each position 24 to 28 with respect to each of the measurement points 19 to 23. 4
Reference numeral 1 denotes a stopper provided on the light receiving lens 11, which has the same effect as that of the first embodiment. The light fluxes from the pinhole images at the respective positions 24 to 28 are independently provided with five correction optical systems 1.
Light is incident on 2-16.

【0368】補正光学系12〜16は受光レンズ11が
両テレセントリック系であるので、その光軸が互いに平
行となっており、各位置24〜28に形成したピンホー
ル像を光電変換手段SCの検出面17上に互いに同一の
大きさのスポット光となるよう再結像させている。光電
変換手段SCは単一の2次元CCDより成っている。本
実施例では以上の各要素10,11,12〜16より投
影手段SBを構成している。
The correction optical systems 12 to 16 have their light axes parallel to each other since the light receiving lens 11 is a bi-telecentric system, and the pinhole images formed at the positions 24 to 28 are detected by the photoelectric conversion means SC. Re-imaging is performed on the surface 17 so that spot lights having the same size are formed. The photoelectric conversion means SC comprises a single two-dimensional CCD. In the present embodiment, the projection means SB is constituted by the above elements 10, 11, 12 to 16.

【0369】尚、補正光学系12〜16は各々所定の厚
さの平行平面板とレンズ系を有しており、受光レンズ1
1の光軸に対して共軸あるいは偏心している。このとき
平行平面板は各レンズ系の光路長を補正するために用い
ている。又レンズ系は各測定点19〜23の検出面17
上における結像倍率(投影倍率)が略等しくなるように
補正するために設けている。
Each of the correction optical systems 12 to 16 has a plane-parallel plate having a predetermined thickness and a lens system.
It is coaxial or eccentric with respect to one optical axis. At this time, the parallel plane plate is used to correct the optical path length of each lens system. The lens system has a detection surface 17 at each of the measurement points 19 to 23.
It is provided to correct the above imaging magnification (projection magnification) so as to be substantially equal.

【0370】すなわち、本実施例の如く複数の光束をウ
エハ面上に斜入射させる斜入射結像光学系では受光レン
ズ11に対して距離の異なる複数の測定点19〜23が
光電変換手段SCの検出面17上に結像する際、その結
像倍率が互いに異なってくる。
That is, in the oblique incidence imaging optical system in which a plurality of light beams are obliquely incident on the wafer surface as in the present embodiment, a plurality of measurement points 19 to 23 having different distances from the light receiving lens 11 are provided by the photoelectric conversion means SC. When an image is formed on the detection surface 17, the imaging magnifications thereof are different from each other.

【0371】そこで本実施例では各測定点に対して補正
光学系12〜16を設けて、これらの各測定点19〜2
3の検出面17上における投影倍率が略等しくなるよう
にしている(尚、この補正光学系については本出願人の
先の特願平2−44236号で詳細に説明してい
る。)。
Therefore, in this embodiment, correction optical systems 12 to 16 are provided for each measurement point, and these measurement points 19 to 2 are provided.
The projection magnification on the detection surface 17 is set to be substantially equal (this correction optical system is described in detail in Japanese Patent Application No. 2-44236, filed by the present applicant).

【0372】そしてこのときウエハ2面の各測定点19
〜23の面位置(高さ方向、光軸Ax方向)によって検
出面17上に入射するピンホール像(スポット光)の位
置が変化するようにしている。光電変換手段SCはこの
ときのピンホール像の位置変化を検出している。これに
より本実施例ではウエハ2面上の各測定点19〜23の
面位置情報を同一精度で検出できるようにしている。
At this time, each measurement point 19 on the wafer 2
The position of the pinhole image (spot light) incident on the detection surface 17 is changed depending on the surface positions (height direction, optical axis Ax direction) of No. to No. 23. The photoelectric conversion means SC detects a change in the position of the pinhole image at this time. Thus, in this embodiment, the surface position information of each of the measurement points 19 to 23 on the surface of the wafer 2 can be detected with the same accuracy.

【0373】又、投影手段SBを介してウエハ2面上の
各測定点19〜23と光電変換手段SCの検出面17と
が互いに共役となるようにして(各測定点19〜23に
対して倒れ補正を行なって)いる。これにより各測定点
19〜23の局所的な傾きによって検出面17上でのピ
ンホール像の位置が変化せず、ウエハ2の表面の光軸A
x方向の各測定点の局所的な高さ位置の変化、すなわち
測定点19〜23の高さに応答して検出面17上でのピ
ンホール像の位置が変化するようにしている。
Also, the measurement points 19 to 23 on the surface of the wafer 2 and the detection surface 17 of the photoelectric conversion means SC are conjugate to each other via the projection means SB (for each of the measurement points 19 to 23, (Correcting the fall). As a result, the position of the pinhole image on the detection surface 17 does not change due to the local inclination of each of the measurement points 19 to 23, and the optical axis A on the surface of the wafer 2
The position of the pinhole image on the detection surface 17 changes in response to a local change in the height position of each measurement point in the x direction, that is, the height of the measurement points 19 to 23.

【0374】光電変換手段SCは検出面17面上に入射
したピンホール像の入射位置情報を検出している。光電
変換手段SCで得られた各測定点19〜23におけるピ
ンホール像の入射位置情報はフォーカス制御手段18に
入力している。
The photoelectric conversion means SC detects the incident position information of the pinhole image incident on the detection surface 17. The incident position information of the pinhole image at each of the measurement points 19 to 23 obtained by the photoelectric conversion unit SC is input to the focus control unit 18.

【0375】フォーカス制御手段18は光電変換手段S
Cからの各測定点19〜23の高さ情報(面位置情報)
を得て、これよりウエハ2の表面の位置情報、すなわち
光軸Ax方向(z方向)に関する位置やX−Y平面に対
する傾き等を求めている。そしてウエハ2の表面が投影
光学系1によるレチクル1aの投影面と略一致するよう
にウエハステージ3の駆動量に関する信号をステージ制
御装置4に入力している。
The focus control means 18 is a photoelectric conversion means S
Height information of each measurement point 19 to 23 from C (surface position information)
From this, position information on the surface of the wafer 2, that is, a position in the optical axis Ax direction (z direction), an inclination with respect to the XY plane, and the like are obtained. Then, a signal relating to the driving amount of the wafer stage 3 is input to the stage control device 4 so that the surface of the wafer 2 substantially matches the projection surface of the reticle 1a by the projection optical system 1.

【0376】ステージ制御装置4はフォーカス制御手段
18からの入力信号に応じてウエハステージ3を駆動制
御し、ウエハ2の位置と姿勢を調整している。
The stage control device 4 drives and controls the wafer stage 3 in accordance with an input signal from the focus control means 18 and adjusts the position and orientation of the wafer 2.

【0377】尚、ウエハステージ3のxy方向の変位
は、不図示のレーザー干渉計を用いて周知の方法により
測定され、ウエハステージ3の変位量を示す信号が、レ
ーザー干渉計から信号線を介してステージ制御装置4に
入力される。
The displacement of the wafer stage 3 in the xy directions is measured by a known method using a laser interferometer (not shown), and a signal indicating the amount of displacement of the wafer stage 3 is transmitted from the laser interferometer via a signal line. Is input to the stage control device 4.

【0378】又、ステージ制御装置4はウエハステージ
3のxy方向の位置制御を行なうとともに、信号線を介
してフォーカス制御装置18から入力される信号に基づ
いて、ウエハステージ3のz方向への移動制御と傾き制
御を行なっている。これは先の実施例1でも同様であ
る。
The stage controller 4 controls the position of the wafer stage 3 in the xy directions, and moves the wafer stage 3 in the z direction based on a signal input from the focus controller 18 via a signal line. Control and tilt control. This is the same in the first embodiment.

【0379】次に本実施例におけるウエハ2上のパター
ン領域39の面位置の検出方法について説明する。
Next, a method of detecting the surface position of the pattern area 39 on the wafer 2 in this embodiment will be described.

【0380】前述した様に、図34の光学式の面位置検
出装置によるウエハ2の表面位置検出時に生じる検出誤
差の主たる要因は、ウエハ2のレジスト表面で反射した
光とウエハ2の基板面で反射した光との干渉である。こ
の干渉の影響は、ウエハ基板面に形成されたパターンに
よって異なるため、複数の測定点19〜23毎に干渉に
よる計測誤差は異なった値となる。
As described above, the main factors of the detection error generated when the surface position of the wafer 2 is detected by the optical surface position detecting device shown in FIG. 34 are the light reflected on the resist surface of the wafer 2 and the substrate surface of the wafer 2. This is interference with reflected light. Since the influence of the interference varies depending on the pattern formed on the wafer substrate surface, the measurement error due to the interference is different for each of the plurality of measurement points 19 to 23.

【0381】図34に示すような縮小投影露光装置で
は、ステップ&リピート方式によりレチクル1a上のパ
ターンをウエハ2上の各露光領域に順次転写している。
このとき面位置検出及びパターン転写を行なう前に、ウ
エハ2の露光領域に既に形成されているICパターンと
レチクルパターンとの位置合わせを行なっている。
In the reduction projection exposure apparatus as shown in FIG. 34, the pattern on the reticle 1a is sequentially transferred to each exposure area on the wafer 2 by the step & repeat method.
At this time, before performing the surface position detection and the pattern transfer, the alignment between the IC pattern already formed in the exposure area of the wafer 2 and the reticle pattern is performed.

【0382】光学式の面位置検出装置は投影レンズ系1
に対して固定されており、レチクル1aも投影レンズ系
1に対して一定位置に位置合わせされている。それゆ
え、レチクルパターンとウエハ2の露光領域との位置合
わせ後に面位置検出を行なえば、測定点19〜23は、
ウエハ2上に配列した各露光領域中のほぼ同一箇所の高
さ位置を検出する事になる。
The optical surface position detecting device is a projection lens system 1
, And the reticle 1 a is also positioned at a fixed position with respect to the projection lens system 1. Therefore, if the surface position is detected after the reticle pattern is aligned with the exposure area of the wafer 2, the measurement points 19 to 23
Approximately the same height position in each exposure region arranged on the wafer 2 is detected.

【0383】この事は、測定点19〜23が各露光領域
中の同一基板(パターン)構造を持つ箇所の高さ位置を
検出している事に相当する。
This means that the measurement points 19 to 23 detect the height positions of the portions having the same substrate (pattern) structure in each exposure area.

【0384】このため、ウエハ2のレジスト表面で反射
した光とウエハ2の基板面で反射した光との干渉による
検出結果に対する影響は、露光領域中の各測定点に固有
の値となる事が予想でき、本発明者は実際に各測定毎に
ほぼ一定の検出誤差が生じる事を実験により確認した。
For this reason, the influence of the interference between the light reflected on the resist surface of the wafer 2 and the light reflected on the substrate surface of the wafer 2 on the detection result may be a value specific to each measurement point in the exposure area. As expected, the inventor has confirmed by experiment that an almost constant detection error actually occurs in each measurement.

【0385】この現象を面位置検出に応用し、各測定点
毎の検出誤差をあらかじめ計測しておき、この各測定点
毎の検出誤差を、露光領域の各測定点に関する面位置デ
−タから補正してやり正確な面位置情報を得る方法を、
本出願人は特開平2−102518号公報で提案してい
る。
By applying this phenomenon to surface position detection, a detection error at each measurement point is measured in advance, and the detection error at each measurement point is obtained from surface position data for each measurement point in the exposure area. How to correct and get accurate surface position information,
The present applicant has proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-102518.

【0386】本実施例では露光領域39と面位置検出装
置の計測点19〜23の位置関係が、図36に示す様に
測定点19,20,22,23を結んだ矩形と露光領域
39の矩形がほぼ等しいとしている。
In this embodiment, the positional relationship between the exposure area 39 and the measurement points 19 to 23 of the surface position detecting device is determined by the rectangle connecting the measurement points 19, 20, 22, and 23 and the exposure area 39 as shown in FIG. It is assumed that the rectangles are almost equal.

【0387】この時、測定点21は露光領域39の略中
央部にあり、面位置計測時には光軸AXと交わるよう、
予め面位置検出装置は取付位置の調整をしている。残り
の測定点19,20,22,23は、露光領域39の周
辺部にあり、予め測定点19〜23の高さ計測の原点
が、同一平面にあるように調整し、この平面は、縮小投
影レンズ系1の最良結像面に略一致するようにしてい
る。
At this time, the measurement point 21 is located substantially at the center of the exposure area 39, and intersects with the optical axis AX when measuring the surface position.
The surface position detecting device adjusts the mounting position in advance. The remaining measurement points 19, 20, 22, and 23 are located in the periphery of the exposure area 39, and the origin of the height measurement of the measurement points 19 to 23 is adjusted in advance so that they are on the same plane. The projection lens system 1 is made to substantially coincide with the best imaging plane.

【0388】この時、測定点19〜23のそれぞれがパ
ターンの上にあるか境界上にあるかで、図37に示す様
に露光領域はA〜Qの17の区域に分けられる。
At this time, depending on whether each of the measurement points 19 to 23 is on the pattern or on the boundary, the exposure area is divided into 17 areas A to Q as shown in FIG.

【0389】又測定点の各々が、パターンの境界上にあ
る場合、図38のcase-1〜case-12に示す様に12通り
の位置関係が考えられる。図38中で、丸は測定点を表
わし、斜線部はパターン上にある測定点の一部分を示す
ものである。測定点とパターンの境界の位置関係が12
通り存在するということは、測定点が境界領域にある区
域で検出誤差(オフセット補正量)も12種類存在する
ことを意味している。
When each of the measurement points is on the boundary of the pattern, there are 12 possible positional relationships as shown in case-1 to case-12 in FIG. In FIG. 38, circles indicate measurement points, and hatched portions indicate a part of the measurement points on the pattern. The positional relationship between the measurement point and the pattern boundary is 12
The fact that the measurement points are present means that there are 12 types of detection errors (offset correction amounts) in the area where the measurement point is in the boundary area.

【0390】ここで、測定点19〜23毎に、パターン
の上にある区域、境界領域にある区域を考えると、下表
の様になる。
Here, considering the area on the pattern and the area on the boundary area for each of the measurement points 19 to 23, the following table is obtained.

【0391】[0391]

【表6】 更に、境界領域にある区域では、測定点19、20、2
2、23は下表に示すように、測定点とパターンの位置
関係が異なるものである。
[Table 6] Further, in the area in the boundary area, the measurement points 19, 20, 2
As shown in the following table, Nos. 2 and 23 differ in the positional relationship between the measurement point and the pattern.

【0392】[0392]

【表7】 すると、パターンの上にある区域での検出誤差が5種
類、パターンとの境界領域にある区域での検出誤差が1
2種類、計17種類の検出誤差の求めてやる必要があ
る。
[Table 7] Then, there are five types of detection errors in the area above the pattern, and 1 in the area in the boundary area with the pattern.
It is necessary to find two types, that is, a total of 17 types of detection errors.

【0393】本発明の実施例3では、計測点とパターン
の位置関係が,例えば、図38のcase-9に示す配置にあ
る場合、すなわちO,P区域の測定点23のオフセット
は下記のように決定される。
In the third embodiment of the present invention, when the positional relationship between the measurement point and the pattern is, for example, in the arrangement shown in case-9 in FIG. 38, that is, the offset of the measurement point 23 in the O and P areas is as follows. Is determined.

【0394】予め、複数の露光領域に対する測定点21
の測定値より決定された、定数項を含まない面形状関数
を、f(X,Y)とし、O,P区域の測定点23の面位置
の測定値をzborder 9X,Y)とした時、面形状関数f
21の係数は固定とし最小2乗法の対象とせず、定数項
border 9に対して最小2乗法を実行する。
The measurement points 21 for a plurality of exposure areas are set in advance.
Is determined as f (X, Y), and the measured value of the surface position of the measurement point 23 in the O and P areas is defined as z border 9 X, Y). Time, surface shape function f
The coefficient of 21 is fixed and not subjected to the least squares method, and the least squares method is executed for the constant term c border 9 .

【0395】すなわち、 ∬[{f (X,Y)+ cborder 9} −zborder 9(X,Y)]2dXdY=0 なる式を解き、この定数項cborder 9の値をO,P区域
の測定点23のオフセットとするものである。
That is, the equation of {[{f (X, Y) + c border 9 } −z border 9 (X, Y)] 2 dXdY = 0 is solved, and the value of the constant term c border 9 is changed to O, P This is an offset of the measurement point 23 in the area.

【0396】しかしこの方法では、測定点21のxy座
標を(x,y)、測定点23のxy座標を(x−δx,
y−δy)とすると、測定点23の面位置を(δx,δ
y)離れた測定点21を表わす面形状関数で外挿し、外
挿値との差分が、干渉の影響によって生じる計測誤差分
であると仮定して、オフセット値を決定しているため、
測定点21,23の間にトポグラフィーの変化(凹凸)
があると求められたオフセット値に測定誤差が生じてし
まう場合がある。
However, in this method, the xy coordinates of the measurement point 21 are (x, y), and the xy coordinates of the measurement point 23 are (x−δx,
y−δy), the surface position of the measurement point 23 is (δx, δ
y) Since the offset value is determined by extrapolating with a surface shape function representing the distant measurement point 21 and assuming that the difference from the extrapolated value is the measurement error caused by the influence of interference.
Change in topography between measurement points 21 and 23 (irregularities)
If there is, a measurement error may occur in the obtained offset value.

【0397】このトポグラフィーの変化は、オフセット
値決定のための予め決められた露光領域の数が多い場合
は、平均化効果でその影響が実質的に無視できる量まで
減少されるが、ウエハ周辺部の様に、すなわちcase-9に
示されるO,P区域の測定点23のオフセットを求める
場合などは、オフセット値決定のための露光領域が2つ
しか選べず、トポグラフィーの変化の影響は誤差量とな
ってしまう場合がある。
When the number of predetermined exposure regions for determining the offset value is large, the change in the topography is reduced to an amount that can be substantially ignored by the averaging effect. When the offset of the measurement point 23 in the O and P areas shown in case-9 is obtained, only two exposure areas for determining the offset value can be selected. It may be an error amount.

【0398】そこで本実施例では、ウエハ周辺部の様に
露光領域内に凹凸がある場合でも、この局部的なトポグ
ラフィーの影響を、下記に述べる方法を用いて改善して
いる。
Therefore, in the present embodiment, even when there are irregularities in the exposure region such as the peripheral portion of the wafer, the influence of the local topography is improved by using the method described below.

【0399】始めに、検出誤差測定のための露光領域3
9を、予めK,M,O,Q区域の4つに決定しておくも
のとする。
First, an exposure area 3 for measuring a detection error
9 is determined in advance to four areas of K, M, O, and Q.

【0400】K,M,O,Q区域の4つを選んだ理由
は、下表に示す通り
[0400] The reasons for selecting the four areas of K, M, O, and Q are as shown in the table below.

【0401】[0401]

【表8】 パターンの上にある区域での検出誤差が5種類、パター
ンとの境界領域にある区域での検出誤差が12種類、計
17種類の検出誤差を全て含む事ができるからである。
[Table 8] This is because a total of 17 types of detection errors can be included, including 5 types of detection errors in the area above the pattern and 12 types of detection errors in the area in the boundary area with the pattern.

【0402】又、本実施例の面位置検出装置は、測定点
19〜23上の各ピンホ−ル像をほぼ等しく形成すると
共に、補正光学系を各々の測定点に対して設ける事で複
数計測点の各測定点の高さ位置を検出する倍率・分解能
・精度をお互いに略等しくしている。
Further, the surface position detecting apparatus of this embodiment forms a plurality of pinhole images on the measuring points 19 to 23 almost equally, and provides a correction optical system for each measuring point to perform a plurality of measurement. The magnification, resolution, and accuracy for detecting the height position of each measurement point are substantially equal to each other.

【0403】更に、レンズ系8内に設けられた開口絞り
40によってNAをほぼ同一に揃えた上、レンズ系8に
より射出側がテレセントリックとし各光束71a〜75
aの測定点19〜23に対しほぼ等しい角度で入射させ
ている。
Further, the NA is made substantially the same by the aperture stop 40 provided in the lens system 8, and the exit side is made telecentric by the lens system 8, so that each light beam 71a to 75
The light is incident on the measurement points 19 to 23 at a at substantially the same angle.

【0404】すなわち、本実施例の面位置検出装置は、
複数の測定点19〜23の光学特性が全て等しい構成を
とっている。それ故、測定点19,20,22,23の
検出誤差を、測定点21を用いて求める事が可能とな
る。
That is, the surface position detecting device of this embodiment is
The optical characteristics of the plurality of measurement points 19 to 23 are all equal. Therefore, it is possible to determine the detection error of the measurement points 19, 20, 22, and 23 using the measurement point 21.

【0405】まず、ウエハステージ3を移動させ、ウエ
ハ2上のK区域の露光領域39を投影レンズ系1の真下
に送り込み、レチクルパターンとの位置合わせを行う。
この時、ウエハステージ3の移動制御はレーザー干渉計
からの出力信号を用いて行なう。そして、測定点21の
高さ位置計測値(光軸AX方向)がほぼ零となる高さ位
置に、ウエハ2を固定する。
First, the wafer stage 3 is moved, and the exposure area 39 in the K area on the wafer 2 is sent directly below the projection lens system 1 to align with the reticle pattern.
At this time, movement control of the wafer stage 3 is performed using an output signal from the laser interferometer. Then, the wafer 2 is fixed at a height position where the height position measurement value (in the optical axis AX direction) of the measurement point 21 becomes substantially zero.

【0406】次に、K区域の露光領域39の右上り対角
方向(一点鎖線で表示)に、直線状に並んだ(n+1)
個の測定点を設ける。この測定点は、図36に示す計測
点19,21,23の位置を必ず含むものとする。又、
左上り対角方向(一点鎖線で表示)に、直線状に並んだ
(n+1)個の測定点を設ける。この測定点は、図36
に示す計測点20,21,22の位置を必ず含むものと
する。
Next, in the diagonal direction to the upper right of the exposure area 39 in the K area (indicated by a dashed line), (n + 1)
There are three measurement points. The measurement points necessarily include the positions of the measurement points 19, 21, and 23 shown in FIG. or,
(N + 1) measurement points arranged in a straight line are provided in a diagonal direction to the left (indicated by a chain line). This measurement point is shown in FIG.
Are necessarily included in the positions of the measurement points 20, 21, 22 shown in FIG.

【0407】そして、光軸AX方向の位置を前述の高さ
位置に保った状態で、ウエハステージ3を右上り対角方
向に順次ステップ移動させ、直線状に並んだ(n+1)
個の位置で、測定点21のみを用い高さ位置計測を行な
う。この時の高さ位置計測値を、 FK r(m) (m=1〜n+1) とする。
Then, while the position in the direction of the optical axis AX is maintained at the above-mentioned height position, the wafer stage 3 is sequentially moved stepwise in the diagonal direction to the upper right, so that the wafer stage 3 is linearly arranged (n + 1).
At each position, the height position is measured using only the measurement point 21. The height position measurement value at this time, the F K r (m) (m = 1~n + 1).

【0408】又、光軸AX方向の位置を前述の高さ位置
に保った状態で、ウエハステージ3を左上り対角方向に
順次ステップ移動させ、直線状に並んだ(n+1)個の
位置で、測定点21のみを用い高さ位置計測を行なう。
この時の高さ位置計測値を、 FK l(m) (m=1〜n+1) とする。この高さ位置FK r(m),FK l(m)に対応する
測定点21の信号が、位置検出素子17からフォーカス
制御装置18に入力され、メモリ−に記憶される。
Further, while the position in the direction of the optical axis AX is maintained at the above-described height, the wafer stage 3 is sequentially moved stepwise in the diagonally upward direction to the left, and at (n + 1) positions arranged in a straight line. , The height position is measured using only the measurement point 21.
The height position measurement value at this time, the F K l (m) (m = 1~n + 1). The height position F K r (m), signal F K l (m) corresponding to the measuring point 21 is input from the position detection element 17 to the focus controller 18, a memory - are stored in.

【0409】同様に、ウエハ2上のM,O,Q区域の露
光領域39各を、ウエハステージ3を移動させ、投影レ
ンズ系1の真下に送り込み、レチクルパターンとの位置
合わせ後、上述と同様の測定を順次行なうものとする。
これらの高さ位置計測値を、 FK r(m) (m=1〜n+1) FM l(m) (m=1〜n+1) FO r(m) (m=1〜n+1) FO l(m) (m=1〜n+1) FQ r(m) (m=1〜n+1) FQ l(m) (m=1〜n+1) とする。
Similarly, each of the exposure areas 39 in the M, O, and Q areas on the wafer 2 is moved just below the projection lens system 1 by moving the wafer stage 3 and aligned with the reticle pattern. Shall be measured sequentially.
These height position measurement value, F K r (m) ( m = 1~n + 1) F M l (m) (m = 1~n + 1) F O r (m) (m = 1~n + 1) F O l (m) (m = 1 to n + 1) F Q r (m) (m = 1 to n + 1) F Q l (m) (m = 1 to n + 1)

【0410】この高さ位置FM r(m),FM l(m),F
O r(m),FO l(m),FQ r(m),FQ l(m)に対応する測
定点21の信号が、位置検出素子17からフォーカス制
御装置18に入力され、メモリ−に記憶される。
This height position F M r (m), F M l (m), F
O r (m), F O l (m), F Q r (m), the signal of the measurement point 21 corresponding to F Q l (m) is input from the position detection element 17 to the focus controller 18, a memory -Is stored.

【0411】次に計測誤差の補正値の求め方を説明す
る。
Next, a method of obtaining a correction value for a measurement error will be described.

【0412】K区域に存在する露光領域39は、図39
(A)に示すような平面構造を持つものとする。91は
メモリ−等が形成されている領域とし、92はボンディ
ングパッド等が形成されているスクライブライン領域で
ある。K区域に存在する露光領域39の左、左下、下に
は、露光領域39が隣接しているが、周囲の他の方向に
パターンの形成されていないウエハ領域93が隣接して
いるものとする。
[0412] The exposure area 39 existing in the K area is shown in FIG.
It has a planar structure as shown in FIG. Reference numeral 91 denotes an area in which memories and the like are formed, and reference numeral 92 denotes a scribe line area in which bonding pads and the like are formed. It is assumed that the exposure region 39 is adjacent to the left, lower left, and lower sides of the exposure region 39 existing in the K area, but the wafer region 93 in which no pattern is formed is adjacent in the other surrounding directions. .

【0413】K区域に存在する露光領域39の、右上り
対角方向の断面構造は、図39(B)に示す構造を持っ
ているものとする。メモリ−等が形成されている領域9
1は、凸のトポグラフィーを示し、ボンディングパッド
等が形成されているスクライブライン領域92は凹のト
ポグラフィーを示し、パターンの形成されていないウエ
ハ領域93は更に凹のトポグラフィーを示すものとす
る。しかし、露光領域39の表面は、レジスト層50が
全面に塗布された状態で、ほとんど平坦なトポグラフィ
ーを示しているものである。
[0413] The cross-sectional structure in the diagonal direction to the upper right of the exposure region 39 existing in the K area has the structure shown in Fig. 39B. Area 9 where memory and the like are formed
Reference numeral 1 denotes a convex topography, a scribe line area 92 on which a bonding pad or the like is formed shows a concave topography, and a wafer area 93 on which no pattern is formed further shows a concave topography. . However, the surface of the exposed region 39 shows an almost flat topography with the resist layer 50 applied over the entire surface.

【0414】又、図39(B)の場合は、ウエハステー
ジ3の移動するxy平面に対して、傾きのない場合を示
している。
FIG. 39 (B) shows a case where there is no inclination with respect to the xy plane on which the wafer stage 3 moves.

【0415】図39(C)は、ウエハの周辺部に位置す
るK区域の露光領域39が、片側にソリを持つ場合を示
している。
FIG. 39 (C) shows a case where the exposure area 39 in the K area located at the periphery of the wafer has a warp on one side.

【0416】図40(A)に、このK区域の露光領域3
9を、光軸AX方向の位置を前述の高さ位置に保った状
態で、ウエハステージ3を右上り対角方向に移動させた
場合の、測定点21の高さ位置計測値を示す。実線60
は、仮にウエハステージ3を連続的に移動させた場合に
得られる測定点21の連続的な高さ位置計測値を示す。
白丸は、ウエハステージ3を順次ステップ移動させ、直
線状に並んだ(n+1)個の位置での測定点21の高さ
位置計測値である。
FIG. 40A shows the exposure area 3 in the K area.
Reference numeral 9 denotes a height position measurement value of the measurement point 21 when the wafer stage 3 is moved diagonally to the upper right while the position in the optical axis AX direction is maintained at the above-described height position. Solid line 60
Indicates a continuous height position measurement value of the measurement point 21 obtained when the wafer stage 3 is continuously moved.
The white circles indicate height position measurement values of the measurement points 21 at (n + 1) positions arranged in a straight line by sequentially moving the wafer stage 3 stepwise.

【0417】本構成例では、図34の計測光の入射角度
φを70度以上に定めてやることでレジスト層50の表
面での反射率が高くなる様にし、レジスト層50の表面
近傍の高さ位置を計測できる様に構成しているが、前述
の様にレジスト層を透過しウエハ基板で反射する成分が
ゼロではなく、レジスト層50の表面で反射する成分と
ウエハ基板で反射する成分の干渉により、高さ位置の計
測値に計測誤差が生じることになる。
In the present configuration example, the reflectance at the surface of the resist layer 50 is increased by setting the incident angle φ of the measurement light in FIG. 34 to 70 degrees or more, and the height near the surface of the resist layer 50 is increased. As described above, the component transmitted through the resist layer and reflected on the wafer substrate is not zero, but the component reflected on the surface of the resist layer 50 and the component reflected on the wafer substrate are measured as described above. The interference causes a measurement error in the measured value of the height position.

【0418】この計測誤差は、図40(A)中の計測値
61〜65に見られる様に、計測点21が、干渉条件の
異なる領域91と92、あるいは領域92と93の境界
部に位置した場合に最も顕著になる。又計測点21が、
同一領域内に位置する場合は、レジスト層50の表面の
トポグラフィーをほぼ忠実に計測することになる。それ
ゆえこの計測誤差は、計測点21が干渉条件の異なる領
域上に掛かりだすと生じ始めるものであり、計測誤差の
生じる範囲は、計測点21が境界部を通過する範囲、す
なわちウエハ上での計測点21の大きさ内となる。
[0418] As can be seen from the measurement values 61 to 65 in Fig. 40 (A), this measurement error is caused when the measurement point 21 is located at the boundary between the regions 91 and 92 or the regions 92 and 93 having different interference conditions. It becomes the most remarkable when doing. The measurement point 21 is
If they are located in the same region, the topography of the surface of the resist layer 50 will be measured almost faithfully. Therefore, this measurement error starts to occur when the measurement point 21 starts on an area where the interference conditions are different, and the range in which the measurement error occurs is the range where the measurement point 21 passes through the boundary, that is, on the wafer. It is within the size of the measurement point 21.

【0419】図40(B)は、図39(C)に示すK区
域の露光領域39が片側にソリを持つ場合の、測定点2
1の高さ位置計測値である。ウエハ周辺部では、ソリ等
が生じているのが一般的であると考えられ、何らかの方
法で、図40(B)の測定値よりソリ等の影響を除き、
図40(A)に示す状態に測定値を補正した上で、検出
誤差の補正量を決定しなければならない。
FIG. 40B shows the measurement point 2 when the exposure area 39 in the K area shown in FIG. 39C has a warp on one side.
1 is a height position measurement value. It is generally considered that warpage or the like is generated in the peripheral portion of the wafer, and the influence of the warp or the like is removed from the measured values in FIG.
After correcting the measured value to the state shown in FIG. 40A, the correction amount of the detection error must be determined.

【0420】我々は多数の実験の結果、図40(B)に
おいて、計測値61〜65に見られる干渉の影響による
測定誤差の半周期(計測値の山又は谷一つ分)は、たか
だかウエハ上の計測点21の大きさと同等、又はそれ以
下(〜3mm)で、露光領域39の対角方向の長さ(〜30m
m) に対して短いため、ウエハステージを移動させて計
測した高さ計測値の「周波数の高い成分」となっている
事、これに対しウエハのソリ等の影響は「周波数の低い
成分」となっており、たかだか3次の曲線で近似が可能
な事を確認した。
As a result of many experiments, in FIG. 40 (B), the half cycle (one peak or valley of the measurement value) of the measurement error due to the influence of the interference observed in the measurement values 61 to 65 is at most a wafer. The diagonal length of the exposure area 39 (~ 30 m) which is equal to or less than the size of the upper measurement point 21 (~ 3 mm)
m), the height measurement value measured by moving the wafer stage is a “high-frequency component”, whereas the effect of wafer warpage is a “low-frequency component”. It was confirmed that approximation was possible at most with a cubic curve.

【0421】なお、この測定の際、(n+1)個の計測
点のサンプリング間隔は、ウエハ上の計測点21の大き
さと同等、又はそれ以下に設定してやると、十分な精度
でソリ等の成分を3次の曲線で近似できる事を確認し
た。
In this measurement, if the sampling interval of the (n + 1) measurement points is set to be equal to or smaller than the size of the measurement points 21 on the wafer, components such as warpage can be obtained with sufficient accuracy. It was confirmed that it could be approximated by a cubic curve.

【0422】この図40(B)におけるウエハのソリ等
の影響分は、下記の様に求める。
The influence of wafer warpage and the like in FIG. 40B is obtained as follows.

【0423】すなわち3次曲線を fbend K r(m)=a・m3+b・m2+c・m+d とする。ただし、a,b,c,dは定数である。That is, the cubic curve is defined as f bend K r (m) = am 3 + b m 2 + cm + d. Here, a, b, c, and d are constants.

【0424】この3次曲線fbend(m)の定数a〜dに
対して、離散的な計測値FK r(m)を用いて、最小2乗
法を行なう。
The least squares method is performed on the constants a to d of the cubic curve f bend (m) using discrete measurement values F K r (m).

【0425】すなわち、 ∫{fbend K rm}−FK r(m))2dm=0 (m=1〜n+1) の計算を行ない、fbend K r(m)を決定する。That is, the calculation of {f bend K rm } −F K r (m)) 2 dm = 0 (m = 1 to n + 1) is performed to determine f bend K r (m).

【0426】この様にして決定されたソリ等の成分f
bend K r(m)を図40(C)に示した。
The component f such as the sled determined in this way is
The bend K r (m) is shown in FIG.

【0427】次に、図40(B)における計測値F
K r(m)に対して、ソリ等の成分を除いた値、すなわ
ち、 Fpattern K r(m)=FK r(m)−fbend K r(m)(m=1〜n+1) を算出する。ここで、Fpattern K r(m)は、図40
(A)の状態に補正されている。
Next, the measured value F in FIG.
For K r (m), a value excluding components such as sled, that is, F pattern K r (m) = F K r (m) −f bend K r (m) (m = 1 to n + 1) calculate. Here, F pattern K r (m) is calculated as shown in FIG.
The state is corrected to the state shown in FIG.

【0428】以下、同様に ∫{fbend K l(m)−FK l(m)}2dm=0 ∫{fbend M r(m)−FM r(m)}2dm=0 ∫{fbenM l(m)−FM l(m)}2dm=0 ∫{fbend O r(m)−FO r(m)}2dm=0 ∫{fbend O l(m)−FO l(m)}2dm=0 ∫{fbend Q r(m)−FQ r(m)}2dm=0 ∫{fbend Q l(m)−FQ l(m))2dm=0 (m=1〜n+1) を計算し、各々の3次曲線の係数を決定した後、 Fpattern K l(m)=FK l(m)−fbend K l(m) Fpattern M r(m)=FM r(m)−fbend M r(m) Fpattern M l(m)=FM l(m)−fbenM l(m) Fpattern O r(m)=FO r(m)−fbend O r(m) Fpattern O l(m)=FO l(m)−fbend O l(m) Fpattern Q r(m)=FQ r(m)−fbend Q r(m) Fpattern Q l(m)=FQ l(m)−fbend Q l(m) (m=1〜n+1) を算出し、ソリ等の影響を除去する。[0428] Hereinafter, similarly ∫ {f bend K l (m ) -F K l (m)} 2 dm = 0 ∫ {f bend M r (m) -F M r (m)} 2 dm = 0 ∫ {f ben d M l (m ) -F M l (m)} 2 dm = 0 ∫ {f bend O r (m) -F O r (m)} 2 dm = 0 ∫ {f bend O l (m ) −F O l (m)} 2 dm = 0 ∫ {f bend Q r (m) −F Q r (m)} 2 dm = 0 ∫ {f bend Q l (m) −F Q l (m) ) 2 dm = 0 (m = 1~n + 1) is calculated, and after determining the coefficients of the cubic curve, F pattern K l (m) = F K l (m) -f bend K l (m) F pattern M r (m) = F M r (m) -f bend M r (m) F pattern M l (m) = F M l (m) -f ben d M l (m) F pattern O r ( m) = F O r (m ) -f bend O r (m) F pattern O l (m) = F O l (m) -f bend O l (m) F pattern Q r (m) = F Q r (m) −f bend Q r (m) F pattern Q l (m) = F Q l (m) −f b end Q l (m) (m = 1 to n + 1) is calculated to remove the influence of warpage and the like.

【0429】始めに露光領域39の中心の測定点21に
対する、「パターン上の計測点19,20,22,2
3」の相対誤差量PT19′,PT20′,PT22′,PT
23′,及び「境界領域上の計測点19,20,22,2
3の case-1 〜case-12 」の相対誤差量BD1′〜BD
12′を求める。
First, with respect to the measurement point 21 at the center of the exposure area 39, “measurement points 19, 20, 22, 2 on the pattern”
The relative error amount PT 19 of 3 " ', PT 20', PT 22 ', PT
23 'and "Measurement points 19, 20, 22, 2 on the boundary area
3 of case-1 ~case-12 relative error amounts BD 1 '~BD of "
Find 12 '.

【0430】すなわち、 PT19′=Fpattern O r(n+1)−Fpattern O r((n/2)+1) PT20′=Fpattern Q l(1)−Fpattern Q l((n/2)+1) PT22′=Fpattern M l(n+1)−Fpattern M l((n/2)+1) PT23′=Fpattern K r(1)−Fpattern K r((n/2)+1) となり、 BD1′=Fpattern K l(n+1)−Fpattern K l((n/2)+1) BD2′=Fpattern O l(1)−Fpattern O l((n/2)+1) BD3′=Fpattern M r(n+1)−Fpattern M r((n/2)+1) BD4′=Fpattern Q r(1)−Fpattern Q r((n/2)+1) BD5′=Fpattern K l(1)−Fpattern K l((n/2)+1) BD6′=Fpattern Q r(n+1)−Fpattern Q r((n/2)+1) BD7′=Fpattern O l(n+1)−Fpattern O l((n/2)+1) BD8′=Fpattern M r(1)−Fpattern M r((n/2)+1) BD9′=Fpattern O r(1)−Fpattern O r((n/2)+1) BD10′=Fpattern M l(1)−Fpattern M l((n/2)+1) BD11′=Fpattern K r(n+1)−Fpattern K r((n/2)+1) BD12′=Fpattern Q l(n+1)−Fpattern Q l((n/2)+1) となる。[0430] That is, PT 19 '= F pattern O r (n + 1) -F pattern O r ((n / 2) +1) PT 20' = F pattern Q l (1) -F pattern Q l (( n / 2) +1) PT 22 ′ = F pattern M l (n + 1) −F pattern M l ((n / 2) +1) PT 23 ′ = F pattern K r (1) −F pattern K r ((n / 2) +1), and BD 1 ′ = F pattern K 1 (n + 1) −F pattern K 1 ((n / 2) +1) BD 2 ′ = F pattern O 1 (1) − F pattern O l ((n / 2) +1) BD 3 ′ = F pattern M r (n + 1) −F pattern M r ((n / 2) +1) BD 4 ′ = F pattern Q r (1 ) −F pattern Q r ((n / 2) +1) BD 5 ′ = F pattern K l (1) −F pattern K l ((n / 2) +1) BD 6 ′ = F pattern Q r (n +1) −F pattern Q r ((n / 2) +1) BD 7 ′ = F pattern O l (n + 1) −F pattern O l ((n / 2) +1) BD 8 ′ = F pattern M r (1) -F pattern M r ((n / 2) +1) BD 9 '= F pattern O r (1) -F pattern O r ((n / 2) +1) BD 10' = F pattern M l (1) -F pattern M l ((n / 2) +1) BD 11 ′ = F pattern K r (n + 1) −F pattern K r ((n / 2) +1) BD 12 ′ = F pattern Q l (n + 1) −F pattern Q l ((n / 2) +1).

【0431】ここで、測定点21の計測値に反映させる
オフセットをPT21とすると、ウエハにパターンを露光
し実験により求め、予めメモリ−に格納されている値C
Tとすると、 PT21=CT と定める。
Here, assuming that the offset to be reflected on the measured value of the measuring point 21 is PT 21 , the pattern is exposed on the wafer, obtained by an experiment, and the value C stored in the memory in advance is obtained.
If T, PT 21 = CT is determined.

【0432】この様に、周辺の測定点19,20,2
2,23の高さ位置計測の基準となる計測点21のオフ
セットとして実験値を用いる事で、全体のオフセット値
の信頼性を向上させている。
As described above, the peripheral measurement points 19, 20, and 2
The reliability of the entire offset value is improved by using an experimental value as an offset of the measurement point 21 which is a reference of the height position measurement of 2, 23.

【0433】すると、測定点19〜23の計測値に反映
させる17種類のオフセット、すなわち「パターン上の
計測点19〜23」に反映させるオフセットPT19〜P
23、及び「境界領域上の計測点19、20、22、2
3の case-1 〜case-12 」として反映させるオフセット
BD1〜BD12は下記の様になる。
Then, 17 types of offsets reflected on the measured values of the measuring points 19 to 23, ie, the offsets PT 19 to PT reflected on the “measuring points 19 to 23 on the pattern”.
T 23 and “Measurement points 19, 20, 22, 2 on the boundary area
The offsets BD 1 to BD 12 reflected as “case-1 to case-12 of No. 3” are as follows.

【0434】すなわち、 PT19=PT19′ +CT PT20=PT20′ +CT PT21=CT PT22=PT22′ +CT PT23=PT23′ +CT 及び、 BD1 =BD1′+CT BD2=BD2′+CT BD3=BD3′+CT BD4=BD4′+CT BD5BD5′+CT BD6=BD6′+CT BD7=BD7′+CT BD8=BD8′+CT BD9=BD9′+CT BD10=BD10′+CT BD11=BD11′+CT BD12=BD12′+CT とする。That is, PT 19 = PT 19 '+ CT PT 20 = PT 20 ' + CT PT 21 = CT PT 22 = PT 22 '+ CT PT 23 = PT 23 ' + CT and BD 1 = BD 1 '+ CT BD 2 = BD 2 '+ CT BD 3 = BD 3' + CT BD 4 = BD 4 '+ CT BD 5 = BD5' + CT BD 6 = BD 6 '+ CT BD 7 = BD 7' + CT BD 8 = BD 8 '+ CT BD 9 = BD 9' + CT BD 10 = BD 10 ' + CT BD 11 = BD 11' + CT BD 12 = BD 12 '+ and CT.

【0435】ここで求められた、4個のオフセットPT
19,PT20,PT22,PT23及び12個のオフセットB
1〜BD12をメモリーに格納する。
The four offset PTs obtained here
19, PT 20, PT 22, PT 23 and 12 offset B
D 1 to BD 12 are stored in the memory.

【0436】これで各測定点に反映させるオフセットは
設定できたので、次に露光時のオフセットの反映のさせ
方を説明する。
Now that the offset to be reflected on each measurement point has been set, how to reflect the offset at the time of exposure will be described.

【0437】オフセット設定終了後、ウエハ2上の第1
露光領域が投影レンズ系1の真下に来るようにウエハス
テージ3を動かし、レチクルパターンに対して第1露光
領域を位置合わせする。位置合わせ終了後、面位置検出
装置により第1露光領域の5つの測定点19〜23の面
位置検出を行ない、位置検出素子17からの出力信号に
基づいてフォーカス制御装置18内で各測定点の面位置
デ−タを形成する。
After the offset setting is completed, the first
The wafer stage 3 is moved so that the exposure area is directly below the projection lens system 1, and the first exposure area is aligned with the reticle pattern. After the alignment is completed, the surface positions of the five measurement points 19 to 23 in the first exposure area are detected by the surface position detection device, and the respective measurement points are detected in the focus control device 18 based on the output signal from the position detection element 17. Form surface position data.

【0438】フォーカス制御装置18は、メモリ−から
各測定点19〜23のオフセットOFS19〜OFS23
読み出すものとする。
[0438] The focus control unit 18, a memory - and designed to read the offset OFS 19 ~OFS 23 of each measuring point 19-23 from.

【0439】この時、第1露光領域が図37のどの区域
(A〜Q)に属するかで、読み出すオフセットOFS19
〜OFS23は下表に従った値を取るものとする。
At this time, the offset OFS 19 to be read depends on which area (A to Q) in FIG. 37 the first exposure area belongs.
OFS 23 takes a value according to the following table.

【0440】[0440]

【表9】 読み出されたオフセットOFS19〜OFS23で、第1露
光領域の5つの計測点の面位置デ−タz19〜z23を補正
した値Z19〜Z23を算出する。
[Table 9] In offset OFS 19 ~OFS 23 read, first surface position data of the five measurement points in the exposure area - calculating the value Z 19 to Z 23 with the corrected data z 19 to z 23.

【0441】すなわち、 Z19=z19−OFS1920=z20−OFS2021=z21−OFS2122=z22−OFS2223=z23−OFS23 とする。フォーカス制御装置18は、この新たな面位置
デ−タZ19〜Z23に基づいて、第1露光領域の最小2乗
平面を求める。
That is, Z 19 = z 19 -OFS 19 Z 20 = z 20 -OFS 20 Z 21 = z 21 -OFS 21 Z 22 = z 22 -OFS 22 Z 23 = z 23 -OFS 23 . Focusing controller 18, the new surface position de - based on the data Z 19 to Z 23, determining the least square plane of the first exposure region.

【0442】更にフォーカス制御装置18は、算出され
た最小2乗平面の結果に応じた指令信号をステージ制御
装置4へ入力し、ウエハステージ3上のウエハ2の光軸
AX方向の位置と傾きが調整(補正)される。これによ
って、ウエハ2上の第1露光領域を投影レンズ系1の最
良結像面に位置付ける。そして、この面位置の調整終了
後、第1露光領域を露光してレチクルパターンの転写を
行なう。
Further, the focus control device 18 inputs a command signal corresponding to the calculated result of the least square plane to the stage control device 4 so that the position and inclination of the wafer 2 on the wafer stage 3 in the direction of the optical axis AX are determined. It is adjusted (corrected). As a result, the first exposure area on the wafer 2 is positioned at the best image forming plane of the projection lens system 1. After the adjustment of the surface position, the first exposure area is exposed to transfer the reticle pattern.

【0443】第1露光領域に対する露光が終了したら、
ウエハ2上の第2露光領域が投影レンズ系1の真下に来
るようにウエハステージ3を駆動し、上記同様の面位置
検出、面位置調整、露光動作を実行する。この一連の動
作を、最終露光領域の露光が終了するまで実行した後、
ウエハ2をウエハステージ3より搬出する。
When the exposure for the first exposure area is completed,
The wafer stage 3 is driven so that the second exposure area on the wafer 2 is directly below the projection lens system 1, and the same surface position detection, surface position adjustment, and exposure operation as described above are performed. After performing this series of operations until the exposure of the final exposure area is completed,
The wafer 2 is unloaded from the wafer stage 3.

【0444】以上、説明したウエハ表面の各測定点にお
ける検出誤差(オフセット補正量)の決定は、形成され
るパターンが異なる各工程について行なう必要がある。
As described above, the determination of the detection error (offset correction amount) at each measurement point on the wafer surface needs to be performed for each process in which a pattern to be formed is different.

【0445】しかしながら、その頻度は各工程について
一度行なえば十分であり、各工程の初めに検出誤差(オ
フセット補正量)を決定し、制御装置内のメモリ−にそ
の値を格納しておけば、半導体チップ製造のスループッ
トを殆ど低下させることなく、生産を行うことができ
る。
However, it is sufficient that the frequency be performed once for each step. If the detection error (offset correction amount) is determined at the beginning of each step and the value is stored in the memory in the control device, Production can be performed with almost no reduction in the throughput of semiconductor chip production.

【0446】又、このK,M,O,Q区域の4ショット
に対し、右上り、左上りの対角方向の計測を11点ずつ
行なった場合、各ショット間でのステップ移動、及び位
置合わせに必要な時間を0.4秒,対角方向の計測点間
の移動、及び計測時間を0.2秒とすると、検出誤差
(オフセット補正量)を求めるために必要な時間は約2
0秒弱に過ぎない。
If four points in the K, M, O, and Q areas are measured in eleven points in the diagonal directions of upward and downward ascending, step movement and position adjustment between each shot are performed. If the time required for measurement is 0.4 seconds, the movement between measurement points in the diagonal direction, and the measurement time is 0.2 seconds, the time required for obtaining the detection error (offset correction amount) is about 2 seconds.
It's just under 0 seconds.

【0447】前述のように検出誤差(オフセット補正
量)の決定を各ロット多数枚の内一枚目のウエハに対し
てのみ行ない、次からのウエハについては一枚目で求め
た値を用いるようにすれば、スループットの低下は殆ど
無視できる。
As described above, the detection error (offset correction amount) is determined only for the first wafer among many lots in each lot, and the value obtained for the first wafer is used for subsequent wafers. Then, the decrease in throughput can be almost ignored.

【0448】この場合の計測手順を、図41,図42の
フローチャート図に簡単に示す。
The measuring procedure in this case is briefly shown in the flowcharts of FIGS. 41 and 42.

【0449】前述の実施例4では、測定点21のオフセ
ットを実験により定め、この値を基準に残りのオフセッ
トを決定していたが、下記の様に全てのオフセットを自
動設定してやり、オフセット設定の作業性を向上させる
事も可能である。
In the fourth embodiment, the offset of the measurement point 21 is determined by experiment, and the remaining offset is determined based on this value. However, all offsets are automatically set as described below, and the offset setting is performed. It is also possible to improve workability.

【0450】図40(A)に示したK区域の干渉の影響
で生じる測定誤差は、前述の様にパターンの境界に測定
点が位置した場合に顕著になり、図40(A)の測定値
62、63の様に測定点の下のパターンが領域91と9
2の境界で同一であっても、領域の配置が逆であると、
生じる測定誤差の大きさ(絶対値)は同じでも、その符
合は逆転するものである。
The measurement error caused by the influence of the interference in the area K shown in FIG. 40A becomes remarkable when the measurement point is located at the boundary of the pattern as described above, and the measured value shown in FIG. Patterns below the measurement point as in areas 62 and 63 are areas 91 and 9
Even if it is the same at the boundary of 2, if the arrangement of the areas is reversed,
Even though the magnitude (absolute value) of the generated measurement error is the same, the sign is reversed.

【0451】ここで、(n+1)個の高さ位置計測値を
考えた場合、測定値62と63,61と64は互いにキ
ャンセルするが、スクライブライン領域92とパターン
の形成されていない領域93との境界領域の測定値65
のみ残る結果となる。
Here, when considering (n + 1) height position measurement values, the measurement values 62 and 63 and 61 and 64 cancel each other, but the scribe line area 92 and the area 93 where the pattern is not formed. Measurement value 65 of the boundary region of
Only the remaining result.

【0452】それ故、図40(A)に示したK区域の
(n+1)個の高さ位置計測値の平均値を考えると、 [1/(n+1)] ・Σ{FK r(m)}=Cpattern K r(m=1〜n+1) と図40(A)の80に示す一定値に収束する。
Therefore, considering the average value of the (n + 1) height position measurement values in the K area shown in FIG. 40A, [1 / (n + 1)] · Σ {F K r ( m)} = C pattern K r (m = 1 to n + 1) and converge to a constant value shown at 80 in FIG.

【0453】次に、図43にウエハ2上でK区域と中心
対称の位置にある、O区域における右上りの計測値のソ
リ等の成分を補正した値「Fpattern O r(m)」を示す。
[0453] Next, in the position of the K areas and centrosymmetric on the wafer 2 in FIG. 43, a value obtained by correcting the components of the warp or the like of the right upstream of the measurement values in the O area "F pattern O r (m)" a Show.

【0454】ここで、(n+1)個の高さ位置計測値を
考えた場合、測定値62と63,61と64は互いにキ
ャンセルし、スクライブライン領域92とパターンの形
成されていない領域93との境界領域の測定値65の
み、図40(A)に示したK区域と逆符合で残る結果と
なる。
Here, when considering (n + 1) height position measurement values, the measurement values 62 and 63 and 61 and 64 cancel each other out, and the scribe line area 92 and the area 93 where no pattern is formed are compared. Only the measured value 65 of the boundary region remains in the opposite sign to the K area shown in FIG.

【0455】それ故、図43に示したO区域の(n+
1)個の高さ位置計測値の平均値を考えると、 [1/(n+1)] ・Σ{FO r(m))=Cpattern O r(m=1〜n+1) と図43の81に示す一定値に収束する。
Therefore, (n +
Given the average value of 1) of the height position measurement value, [1 / (n + 1 )] · Σ {F O r (m)) = C pattern O r and (m = 1 to n + 1) 43 Converges to a constant value indicated by 81.

【0456】すると、下記の値は [1/(n+1)] ・Σ{Fpattern K r(m)+Fpattern O r(m)} =Cpattern K r+Cpattern O r =0 となり、干渉の影響で生じる測定誤差が打ち消し合う事
になる。
Then, the following value becomes [1 / (n + 1)] Σ {{F pattern K r (m) + F pattern O r (m)} = C pattern K r + C pattern O r = 0, and the interference The measurement error caused by the influence of the above cancels out.

【0457】同様に、ウエハ2上で中心対称の位置にあ
る区域の測定値の間には、 [1/(n+1)] ・Σ{Fpattern K l(m)+Fpattern O l(m)} =Cpattern K l+Cpattern O l =0 及び、 [1/(n+1)] ・Σ{Fpattern M r(m)+Fpattern Q r(m)} =Cpattern M r+Cpattern Q r =0 及び、 [1/(n+1)] ・Σ{Fpattern M l(m)+Fpattern Q l(m)} =Cpattern M l+Cpattern Q l =0 となり、干渉の影響で生じる測定誤差が打ち消し合う事
になる。
Similarly, between the measured values of the area at the centrally symmetric position on the wafer 2, [1 / (n + 1)] Σ {F pattern K l (m) + F pattern O l (m )} = C pattern K l + C pattern O l = 0 and [1 / (n + 1)] Σ {{F pattern M r (m) + F pattern Q r (m)} = C pattern M r + C pattern Q r = 0 and occurs at [1 / (n + 1) ] · Σ {F pattern M l (m) + F pattern Q l (m)} = C pattern M l + C pattern Q l = 0 , and the influence of interference Measurement errors will cancel each other out.

【0458】この測定誤差が打ち消し合う測定値の和を
用いて、各測定点のオフセットを設定する方法を、本出
願人は特開平2−198130号公報で提案している。
この方法を用いて、各測定点のオフセットは下記の様に
設定される。
The applicant of the present invention has proposed a method of setting an offset of each measurement point using the sum of the measured values where the measurement errors cancel each other, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-198130.
Using this method, the offset of each measurement point is set as follows.

【0459】すなわち、 PT19=Fpattern O r(n+1)−(Cpattern K r+Cpattern O r) PT20=Fpattern Q l(1)−(Cpattern M lpattern Q l) PT21=Fpattern K r((n/2)+1)−(Cpattern K r+Cpattern O r) PT22=Fpattern M l(n+1)−(Cpattern M l+Cpattern Q l) PT23=Fpattern K r(1)−(Cpattern K r+Cpattern O r) 及び、 BD1 =Fpattern K l(n+1)−(Cpattern K l+Cpattern O l) BD2 =Fpattern O l(1)−(Cpattern K l+Cpattern O l) BD3 =Fpattern M r(n+1)−(Cpattern M r+Cpattern Q r) BD4 =Fpattern Q r(1)−(Cpattern M r+Cpattern Q r) BD5 =Fpattern K l(1)−(Cpattern K l+Cpattern O l) BD6 =Fpattern Q r(n+1)−(Cpattern M r+Cpattern Q r) BD7 =Fpattern O l(n+1)−(Cpattern K l+Cpattern O l) BD8 =Fpattern M r(1)−(Cpattern M r+Cpattern Q r) BD9 =Fpattern O r(1)−(Cpattern K r+Cpattern O r) BD10=Fpattern M l(1)−(Cpattern M l+Cpattern Q l) BD11=Fpattern K r(n+1)−(Cpattern K r+Cpattern O r) BD12=Fpattern Q l(n+1)−(Cpattern M l+Cpattern Q l) とする。[0459] That is, PT 19 = F pattern O r (n + 1) - (C pattern K r + C pattern O r) PT 20 = F pattern Q l (1) - (C pattern M l + pattern Q l) PT 21 = F pattern K r (( n / 2) +1) - (C pattern K r + C pattern O r) PT 22 = F pattern M l (n + 1) - (C pattern M l + C pattern Q l) PT 23 = F pattern K r (1)-(C pattern K r + C pattern O r ) and BD 1 = F pattern K l (n + 1)-(C pattern K l + C pattern O l ) BD 2 = F pattern O l (1) − (C pattern K l + C pattern O l ) BD 3 = F pattern M r (n + 1) − (C pattern M r + C pattern Q r ) BD 4 = F pattern Q r (1) − (C pattern M r + C pattern Q r ) BD 5 = F pattern K l (1) − (C pattern K l + C pattern O l ) BD 6 = F pattern Q r (n + 1) − (C pattern M r + C pattern Q r ) BD 7 = F pattern O l (n + 1) − (C pattern K l + C pattern O l) BD 8 = F pattern M r (1) - (C pattern M r + C pattern Q r) BD 9 = F pattern O r (1) - (C pattern K r + C pattern O r) BD 10 = F pattern M l (1) - (C pattern M l + C pattern Q l) BD 11 = F pattern K r (n + 1) - (C pattern K r + C pattern O r) BD 12 = F pattern Q l (n + 1) - and (C pattern M l + C pattern Q l).

【0460】この時、測定点21のオフセットは、 PT21=Fpattern Q l((n/2)+1)−(Cpattern M l+Cpattern Q lC) 等を用いても良い。[0460] At this time, the offset of the measuring point 21, PT 21 = F pattern Q l ((n / 2) +1) - (C pattern M l + C pattern Q l C) or the like may be used.

【0461】ここで求められた、5個のオフセットPT
19〜PT23、及び12個のオフセットBD1〜BD12
メモリーに格納する。露光時のオフセットの反映のさせ
方は、前述の通りなので説明は省略する。
The five offset PTs obtained here
19 ~PT 23, and 12 stores offset BD 1 ~BD 12 into memory. The method of reflecting the offset at the time of exposure is as described above, and the description is omitted.

【0462】又、下記の様にオフセットを設定してやる
と、FK r(m)〜FQ l(m)の測定時のノイズ等によるラ
ンダム誤差の影響を減少させることができる。
[0462] Also, when I'll set the offset as shown below, it is possible to reduce the influence of random errors due to F K r (m) ~F Q l noise and the like at the time of measurement of (m).

【0463】ここで、 Cpattern =(Cpattern K r+Cpattern O r+Cpattern K l+Cpattern O l +Cpattern M r+Cpattern Q r+Cpattern M l+Cpattern Q l)/8 及び、 Fpattern((n/2)+1) ={Fpattern K r((n/2)+1) +Fpattern K r((n/2)+1) +Fpattern M r((n/2)+1) +Fpattern M l((n/2)+1) +Fpattern O r((n/2)+1) +Fpattern O l((n/2)+1) +Fpattern Q l((n/2)+1) +Fpattern Q l((n/2)+1) }/8 とする。[0463] Here, C pattern = (C pattern K r + C pattern O r + C pattern K l + C pattern O l + C pattern M r + C pattern Q r + C pattern M l + C pattern Q l) / 8 and, F pattern ( (n / 2) +1) = {F pattern K r ((n / 2) +1) + F pattern K r ((n / 2) +1) + F pattern M r ((n / 2) +1) + F pattern M l ((n / 2) +1) + F pattern O r ((n / 2) +1) + F pattern O l ((n / 2) +1) + F pattern Q l ((n / 2) +1 ) + F pattern Q l ((n / 2) +1)} / 8.

【0464】すると各測定点のオフセットは下記の様に
設定される。すなわち、 PT19=Fpattern O r(n+1)−Cpattern PT20=Fpattern Q l(1)−Cpattern PT21=Fpattern ((n/2)+1)−Cpattern PT22=Fpattern M l(n+1)−Cpattern PT23=Fpattern K r(1)−Cpattern 及び、 BD1 =Fpattern K l(n+1)−Cpattern BD2 =Fpattern O l(1)−Cpattern BD3 =Fpattern M r(n+1)−Cpattern BD4 =Fpattern Q r(1)−Cpattern BD5 =Fpattern K l(1)−Cpattern BD6 =Fpattern Q r(n+1)−Cpattern BD7 =Fpattern O l(n+1)−Cpattern BD8 =Fpattern M r(1)−Cpattern BD9 =Fpattern O r(1)−Cpattern BD10=Fpattern M l(1)−Cpattern BD11=Fpattern K r(n+1)−Cpattern BD12=Fpattern Q l(n+1)−Cpattern とする。
Then, the offset of each measurement point is set as follows. That, PT 19 = F pattern O r (n + 1) -C pattern PT 20 = F pattern Q l (1) -C pattern PT 21 = F pattern ((n / 2) +1) -C pattern PT 22 = Fpattern M l (n + 1) -Cpattern PT 23 = Fpattern K r (1) -Cpattern and, BD 1 = F pattern K l (n + 1) -C pattern BD 2 = F pattern O l (1) -C pattern BD 3 = F pattern M r (n + 1) -C pattern BD 4 = F pattern Q r (1) -C pattern BD 5 = F pattern K l (1) -C pattern BD 6 = F pattern Q r ( n + 1) -C pattern BD 7 = F pattern O l (n + 1) -C pattern BD 8 = F pattern M r (1) -C pattern BD 9 = F pattern O r (1) -C pattern BD 10 = F pattern M l (1) -C pattern BD 11 = F pattern K r (n + 1) -C pattern BD 12 = F pattern Q l (n + 1) -C pattern

【0465】ここで求められた、5個のオフセットPT
19〜PT23、及び12個のオフセットBD1 〜BD12
メモリーに格納する。露光時のオフセットの反映のさせ
方は、前述の通りなので説明は省略する。
The five offset PTs obtained here
19 ~PT 23, and 12 stores offset BD 1 ~BD 12 into memory. The method of reflecting the offset at the time of exposure is as described above, and the description is omitted.

【0466】次に上記説明した面位置検出方法を実行し
た露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施
例を説明する。図44は半導体デバイス(ICやLSI
等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやCCD等)の
製造のフローを示す。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using an exposure apparatus that has performed the above-described surface position detecting method will be described. FIG. 44 shows a semiconductor device (IC or LSI)
2 shows a flow of manufacturing a semiconductor chip such as a liquid crystal panel or a CCD.

【0467】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を形成したマスクを製作する。一
方、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、上記用意したマスクとウエハを
用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回
路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と
呼ばれ、ステップ4によって作成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)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステ
ップ5で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、
耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半
導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)され
る。
In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer 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 by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer created in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. In step 6 (inspection), an operation check test of the semiconductor device created in step 5 is performed.
An inspection such as a durability test is performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0468】図45は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。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1
5(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)では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
FIG. 45 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer.

【0469】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なうこと
によって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成され
る。
In step 17 (developing), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0470】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とができる。
By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device which has been conventionally difficult to manufacture.

【0471】[0471]

【発明の効果】本発明によれば、複数の測定点の焦点面
位置検出機構を形成したシステムにおいて、ウエハの周
辺部のパターン領域でも、中央部のパターン領域と同等
の面位置の補正精度を得ることができ、それ故、ウエハ
上の全パターン領域を許容深度内に位置させることがで
き、ソリの大きいウエハの周辺部に位置するパターン領
域の歩留まりが、著しく向上するという効果を有した面
位置検出方法及びそれを用いた投影露光装置を達成する
ことができる。
According to the present invention, in a system in which a focal plane position detecting mechanism for a plurality of measurement points is formed, even in a pattern area at a peripheral portion of a wafer, correction accuracy of a surface position equivalent to a pattern area at a central portion can be obtained. Therefore, the entire pattern area on the wafer can be located within the allowable depth, and the yield of the pattern area located on the peripheral portion of the wafer having a large warp is significantly improved. A position detection method and a projection exposure apparatus using the same can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 面位置検出装置付投影露光装置の一実施例の
要部概略図
FIG. 1 is a schematic view of a main part of an embodiment of a projection exposure apparatus with a surface position detecting device.

【図2】 図1の一部分の説明図FIG. 2 is an explanatory view of a part of FIG. 1;

【図3】 図1のピンホール(及び複数微小ピンホー
ル)の説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram of the pinhole (and a plurality of minute pinholes) in FIG. 1;

【図4】 複数微小ピンホールのウエハ上へ投影したと
きの説明図
FIG. 4 is an explanatory view when a plurality of minute pinholes are projected on a wafer.

【図5】 複数微小ピンホールの各光束のウエハ面での
挙動を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the behavior of each light flux of a plurality of minute pinholes on a wafer surface.

【図6】 図1の検出面上でのウエハで反射された複数
微小ピンホール像を示す説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a plurality of minute pinhole images reflected by a wafer on the detection surface of FIG. 1;

【図7】 図1の検出面上でのウエハで反射された複数
微小ピンホール像を示す説明図
FIG. 7 is an explanatory view showing a plurality of minute pinhole images reflected by a wafer on the detection surface of FIG. 1;

【図8】 トポグラフィー測定のための格子とパターン
領域の位置を示す説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram showing positions of a grid and a pattern area for topography measurement.

【図9】 パターン領域のトポグラフィーを示す説明図FIG. 9 is an explanatory diagram showing a topography of a pattern area.

【図10】 オフセット値(補正値)算出方法のフロー
チャート図
FIG. 10 is a flowchart of an offset value (correction value) calculation method;

【図11】 オフセット値の設定を含む露光動作を示す
フローチャート図
FIG. 11 is a flowchart showing an exposure operation including setting of an offset value.

【図12】 ステージ3上に2次元CCDセンサー12
0を配置した図
FIG. 12 shows a two-dimensional CCD sensor 12 on a stage 3.
Figure with 0 placed

【図13】 ステージ3上にピンホール132付きの受
光素子131を配置した図
FIG. 13 is a diagram in which a light receiving element 131 having a pinhole 132 is arranged on a stage 3.

【図14】 オフセット量(補正量)を自動設定するフ
ローチャート図
FIG. 14 is a flowchart for automatically setting an offset amount (correction amount).

【図15】 オフセット量(補正量)を自動設定するフ
ローチャート図
FIG. 15 is a flowchart for automatically setting an offset amount (correction amount).

【図16】 オフセット量(補正量)を自動設定するフ
ローチャート図
FIG. 16 is a flowchart for automatically setting an offset amount (correction amount).

【図17】 オフセット量(補正量)を自動設定するフ
ローチャート図
FIG. 17 is a flowchart for automatically setting an offset amount (correction amount).

【図18】 パターン領域のトポグラフィーを示す説明
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a topography of a pattern region.

【図19】 トポグラフィー測定のための格子とパター
ン領域の位置を示す図
FIG. 19 is a diagram showing a position of a grid and a pattern region for topography measurement.

【図20】 従来例での光束のウエハ面での挙動を示す
FIG. 20 is a diagram showing a behavior of a light beam on a wafer surface in a conventional example.

【図21】 従来例での位置検出素子上でのウエハで反
射された光束の強度分布を示す図
FIG. 21 is a diagram showing an intensity distribution of a light beam reflected by a wafer on a position detecting element in a conventional example.

【図22】 本発明の実施例1の要部概略図FIG. 22 is a schematic diagram of a main part of the first embodiment of the present invention.

【図23】 図22の一部分の説明図FIG. 23 is an explanatory view of a part of FIG. 22;

【図24】 実施例1における露光領域と計測点の位置
関係を示す概略図
FIG. 24 is a schematic diagram showing a positional relationship between an exposure area and a measurement point in the first embodiment.

【図25】 実施例1におけるウエハ上に規則正しく形
成された露光領域を区域分けしたレイアウト図
FIG. 25 is a layout diagram in which an exposure region regularly formed on a wafer in the first embodiment is sectioned;

【図26】 複数の測定点と露光領域との位置関係を示
す図
FIG. 26 is a diagram showing a positional relationship between a plurality of measurement points and an exposure area.

【図27】 実施例1におけるオフセット値算出方法の
フローチャート図
FIG. 27 is a flowchart of an offset value calculating method according to the first embodiment.

【図28】 実施例1におけるオフセット値算出方法の
フローチャート図
FIG. 28 is a flowchart of an offset value calculating method according to the first embodiment.

【図29】 実施例1におけるオフセット値算出方法の
フローチャート図
FIG. 29 is a flowchart of an offset value calculating method according to the first embodiment.

【図30】 実施例2における露光領域と計測点の位置
関係を示す概略図
FIG. 30 is a schematic diagram showing a positional relationship between an exposure area and a measurement point in the second embodiment.

【図31】 実施例2におけるウエハ上に規則正しく形
成された露光領域を区域分けしたレイアウト図
FIG. 31 is a layout diagram in which an exposure region regularly formed on a wafer in the second embodiment is sectioned;

【図32】 測定点とパターンの境界との位置関係を示
す図
FIG. 32 is a diagram showing a positional relationship between measurement points and pattern boundaries.

【図33】 実施例2におけるオフセット値算出方法の
フローチャート図
FIG. 33 is a flowchart of an offset value calculating method according to the second embodiment.

【図34】 本発明の実施例3の要部概略図FIG. 34 is a schematic view of a main part of a third embodiment of the present invention.

【図35】 図34の一部分の説明図FIG. 35 is an explanatory view of a part of FIG. 34;

【図36】 実施例3における露光領域と計測点の位置
関係を示す概略図
FIG. 36 is a schematic diagram showing a positional relationship between an exposure area and a measurement point in the third embodiment.

【図37】 実施例3におけるウエハ上に規則正しく形
成された露光領域を区域分けしたレイアウト図
FIG. 37 is a layout diagram in which an exposure region regularly formed on a wafer in the third embodiment is sectioned;

【図38】 複数測定点と露光領域との位置関係を示す
FIG. 38 is a diagram showing a positional relationship between a plurality of measurement points and an exposure area.

【図39】 露光領域の位置関係とパターン構造を示す
概略図
FIG. 39 is a schematic view showing the positional relationship between the exposure regions and the pattern structure.

【図40】 ソリのないときとある場合の高さ位置の計
測値及びソリの成分を示す概略図
FIG. 40 is a schematic diagram showing a measured value of a height position and a component of a sled with and without a sled.

【図41】 計測誤差の計測手順を示すフローチャート
FIG. 41 is a flowchart showing a measurement error measurement procedure;

【図42】 計測誤差の計測手順を示すフローチャート
FIG. 42 is a flowchart showing a measurement error measurement procedure;

【図43】 ソリの成分を補正した高さ位置の計測値を
示す概略図
FIG. 43 is a schematic diagram showing measured values of a height position in which a component of a sled is corrected.

【図44】 半導体デバイス製造フローの図FIG. 44 is a diagram of a semiconductor device manufacturing flow.

【図45】 ウエハプロセスの図FIG. 45 is a diagram of a wafer process.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

SA 光照射手段 SB 投影手段 SC 光電変換手段 1 投影レンズ 1a レチクル 2 ウエハ 3 ウエハステージ 4 ステージ制御手段 5 光源 6 コリメーターレンズ 7 スリット部材 8 レンズ系 9,10 ミラー 12〜16 補正光学系 17 位置検出素子(CCD) 18 フォーカス制御装置 71〜75 ピンホール 711〜714 微小ピンホール 721〜724 微小ピンホール 731〜734 微小ピンホール 741〜744 微小ピンホール 751〜754 微小ピンホール SA light irradiation means SB projection means SC photoelectric conversion means 1 projection lens 1a reticle 2 wafer 3 wafer stage 4 stage control means 5 light source 6 collimator lens 7 slit member 8 lens system 9, 10 mirror 12 to 16 correction optical system 17 position detection Element (CCD) 18 Focus control device 71 to 75 Pinhole 711 to 714 Micro pinhole 721 to 724 Micro pinhole 731 to 734 Micro pinhole 741 to 744 Micro pinhole 751 to 754 Micro pinhole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 9/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/027 G03F 9/02

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1物体上のパターンが投影光学系を介
して投影される第2物体上の複数個のパターン領域の各
々の前記投影光学系の光軸方向に関する面位置を検出す
る際、複数の測定点で前記光軸方向に関する面位置を測
定し各測定点での測定値を測定点毎の補正値で補正する
段階を有する面位置検出方法において、 前記複数の測定点のうちの所定の測定点に関し、前記補
正値を複数設定し、前記各パターン領域の前記第2物体
上での位置に応じて前記複数の中から前記補正値を選択
することを特徴とする面位置検出方法。
When detecting a surface position of each of a plurality of pattern regions on a second object onto which a pattern on a first object is projected via a projection optical system in the optical axis direction of the projection optical system, A surface position detection method comprising: measuring a surface position in the optical axis direction at a plurality of measurement points, and correcting a measurement value at each measurement point with a correction value for each measurement point, wherein a predetermined one of the plurality of measurement points A plurality of correction values are set for the measurement points, and the correction values are selected from the plurality according to the positions of the respective pattern areas on the second object.
【請求項2】 前記複数の測定点は、中央の一点と、そ
の周囲の複数点とを含み、前記所定の測定点は前記周囲
の複数点を含むことを特徴とする請求項1に記載の面位
置検出方法。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the plurality of measurement points include a central point and a plurality of points around the center, and the predetermined measurement points include a plurality of points around the center. Surface position detection method.
【請求項3】 前記各パターン領域毎にその面位置を検
出する際、前記周囲の複数の測定点は、前記検出の対象
と成るパターン領域の四隅に位置するか外部に位置する
4つの測定点を有することを特徴とする請求項2に記載
の面位置検出方法。
3. When detecting the surface position of each pattern area, the plurality of surrounding measurement points are located at four corners of the pattern area to be detected or four measurement points located outside. The surface position detecting method according to claim 2, comprising:
【請求項4】 前記第2物体上にそれぞれが前記パター
ン領域を1つ又は複数含む複数の区域を設定し、該複数
の区域毎に前記所定の測定点に関する前記補正値を設定
することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
面位置検出方法。
4. A method according to claim 1, further comprising: setting a plurality of areas each including one or more of the pattern areas on the second object, and setting the correction value for the predetermined measurement point for each of the plurality of areas. The surface position detection method according to claim 1.
【請求項5】 前記各測定点での測定値を前記補正値で
補正した結果と最小自乗法を用いて前記パターン領域の
面位置を検出することを特徴とする請求項1に記載の面
位置検出方法。
5. The surface position according to claim 1, wherein a surface position of the pattern area is detected using a result of correcting a measurement value at each of the measurement points with the correction value and a least square method. Detection method.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかの面位置検出方
法を用いることを特徴とする半導体素子の製造方法。
6. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising using the surface position detecting method according to claim 1.
【請求項7】 請求項1〜5のいずれかに記載の面位置
検出方法を利用してウエハ上の各パターン領域に対する
フォーカス制御が行えることを特徴とする投影露光装
置。
7. A projection exposure apparatus capable of performing focus control on each pattern area on a wafer using the surface position detection method according to claim 1.
【請求項8】 レチクル上のパターンを投影光学系を介
してウエハ上の複数個のパターン領域に投影する投影露
光装置において、前記複数個のパターン領域の各々の前
記光軸方向に関する面位置を検出する面位置検出手段を
有し、 前記面位置検出手段は、前記各パターン領域毎に複数の
測定点で前記投影光学系の光軸方向に関する面位置を測
定し各測定点での測定値を測定点毎の補正値で補正する
手段を備え、前記複数の測定点のうちの所定の測定点に
対する前記補正値を、前記各パターン領域の前記ウエハ
上での位置に応じて前記所定の測定点に関する複数の補
正値の中から選択する機能を有することを特徴とする投
影露光装置。
8. A projection exposure apparatus for projecting a pattern on a reticle onto a plurality of pattern areas on a wafer via a projection optical system, wherein a surface position of each of the plurality of pattern areas in the optical axis direction is detected. Surface position detecting means, wherein the surface position detecting means measures a surface position in the optical axis direction of the projection optical system at a plurality of measurement points for each of the pattern regions, and measures a measured value at each measurement point Means for correcting with a correction value for each point, wherein the correction value for a predetermined measurement point of the plurality of measurement points is related to the predetermined measurement point in accordance with a position of the pattern area on the wafer. A projection exposure apparatus having a function of selecting from a plurality of correction values.
【請求項9】 前記複数の測定点は、中央の一点と、そ
の周囲の複数点とを含み、前記所定の測定点は前記周囲
の4点を含むことを特徴とする請求項8に記載の投影露
光装置。
9. The method according to claim 8, wherein the plurality of measurement points include a central point and a plurality of points around the center, and the predetermined measurement points include four points around the center. Projection exposure equipment.
【請求項10】 前記各パターン領域毎にその面位置を
検出する際、前記周囲の複数の測定点は、前記検出の対
象と成るパターン領域の四隅に位置するか外部に位置す
る4つの測定点を有することを特徴とする請求項9に記
載の投影露光装置。
10. When detecting the surface position of each pattern area, the plurality of surrounding measurement points are located at four corners of the pattern area to be detected or four measurement points located outside. 10. The projection exposure apparatus according to claim 9, comprising:
【請求項11】 前記ウエハ上にそれぞれが前記パター
ン領域を1つ又は複数含む複数の区域を設定し、該複数
の区域毎に前記所定の測定点に関する前記補正値を設定
することを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載
の投影露光装置。
11. A plurality of areas each including one or more of the pattern areas are set on the wafer, and the correction value for the predetermined measurement point is set for each of the plurality of areas. The projection exposure apparatus according to claim 8.
【請求項12】 前記各測定点での測定値を前記補正値
で補正した結果と最小2乗法を用いて前記パターン領域
の面位置を検出することを特徴とする請求項8に記載の
投影露光装置。
12. The projection exposure according to claim 8, wherein a surface position of the pattern area is detected using a result obtained by correcting a measurement value at each of the measurement points with the correction value and a least squares method. apparatus.
【請求項13】 前記面位置検出手段は、前記ウエハ上
に複数の光束を斜入射投影し、前記ウエハで反射された
複数の光束を検出面上に再投影し、前記ウエハ上の前記
面位置の検出対象であるパターン領域の上下方向の位置
変化を前記検出面上の前記複数の光束の位置変化として
計測する、斜入射方式の複数点の位置検出系を有するこ
と特徴とする請求項8に記載の投影露光装置。
13. The surface position detecting means obliquely projects a plurality of light beams onto the wafer, re-projects a plurality of light beams reflected by the wafer onto a detection surface, and obtains the surface position on the wafer. 9. A plurality of oblique incidence type position detection systems for measuring a vertical position change of a pattern area to be detected as a position change of the plurality of light beams on the detection surface. The projection exposure apparatus according to claim 1.
【請求項14】 請求項8〜13のいずれかの投影露光
装置を用いて、レチクルのパターンをウエハに露光する
工程と、該露光したウエハを現像する工程とを有するこ
とを特徴とするデバイスの製造方法。
14. A device comprising: a step of exposing a reticle pattern onto a wafer using the projection exposure apparatus according to claim 8; and a step of developing the exposed wafer. Production method.
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