JP4882384B2 - Surface position detection apparatus, surface position detection method, exposure apparatus, and device manufacturing method - Google Patents

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description

この発明は、半導体素子や液晶表示素子等を製造するためのリソグラフィ工程で用いられる面位置検出装置、面位置検出方法、該面位置検出装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
The present invention relates to a surface position detection apparatus, a surface position detection method, an exposure apparatus provided with the surface position detection apparatus, and a device using the exposure apparatus used in a lithography process for manufacturing a semiconductor element, a liquid crystal display element, and the like. It relates to a manufacturing method.

マスク上に形成されたパターンを投影光学系を介して基板上に投影露光する投影露光装置においては、投影光学系の焦点深度が比較的浅く、かつ、基板面が平坦でない場合もあるため、スループットを低下させることなく、基板上の露光領域における投影光学系に対するフォーカス位置の調整を正確に行なう必要がある。   In a projection exposure apparatus that projects and exposes a pattern formed on a mask onto a substrate via a projection optical system, the projection optical system has a relatively shallow depth of focus, and the substrate surface may not be flat. It is necessary to accurately adjust the focus position with respect to the projection optical system in the exposure region on the substrate without lowering the image quality.

投影光学系の光軸方向における基板位置の検出装置としては、例えば、被検面としての基板に対して斜め方向からスリットの像を投影し、このスリットの像を斜め方向から検出する斜入射型オートフォーカスセンサ(面位置検出装置)が知られている(例えば、特許文献1参照)。   As an apparatus for detecting the position of the substrate in the optical axis direction of the projection optical system, for example, an oblique incidence type that projects an image of a slit from an oblique direction onto a substrate as a test surface and detects the image of the slit from an oblique direction An autofocus sensor (surface position detection device) is known (see, for example, Patent Document 1).

特開平5−129182号公報JP-A-5-129182

上述の斜入射型オートフォーカスセンサにおいては、基板に入射する検出光の入射角度を大きく(例えば、84度)することにより、基板面上に塗布されているレジスト表面を検出光が反射するようにしている。しかしながら、図6に示すように、検出光の一部の光A2は、レジスト20の内部に入射し、レジスト20内部を通過し、基板W表面により反射される。ここで、スリットの大きさは有限であるため、基板表面の状態、構造に起因して、計測誤差が発生し、投影光学系に対する基板のフォーカス位置を正確に計測することができないという問題があった。   In the above oblique incidence type autofocus sensor, the detection light is reflected on the resist surface coated on the substrate surface by increasing the incident angle of the detection light incident on the substrate (for example, 84 degrees). ing. However, as shown in FIG. 6, a part of the detection light A <b> 2 enters the resist 20, passes through the resist 20, and is reflected by the surface of the substrate W. Here, since the size of the slit is finite, a measurement error occurs due to the state and structure of the substrate surface, and there is a problem that the focus position of the substrate with respect to the projection optical system cannot be measured accurately. It was.

また、検出光の波長域を広く設定することにより、レジストの厚さや金属膜等で多層化された基板表面の状態、構造による干渉の影響を平均化することができるが、波長域ごとに異なる計測誤差が発生するという問題があった。   In addition, by setting the wavelength range of the detection light widely, it is possible to average the influence of interference due to the thickness of the resist, the state of the substrate surface multilayered with a metal film, etc., and the structure. There was a problem that a measurement error occurred.

この発明の課題は、被検面の面位置を正確に検出することができる面位置検出装置、面位置検出方法、該面位置検出装置を備えた露光装置及び該露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a surface position detecting apparatus, a surface position detecting method, an exposure apparatus provided with the surface position detecting apparatus, and a device using the exposure apparatus. Is to provide a method.

この発明の第1の態様にかかる面位置検出装置は、所定のパターンが形成されたパターン部材の前記所定のパターンを介した光を被検面に斜め方向から照射する送光光学系、および前記被検面によって反射された前記光をもとに前記所定のパターンの空間像を形成する受光光学系を含む結像光学系と、前記空間像が形成される位置に配置され、前記光が通過可能な受光スリットを有する受光スリット部材と、前記空間像と前記受光スリットとを所定方向に相対的に走査させる走査手段と、前記受光スリットを通過した前記光を光電変換する光電変換手段と、前記光電変換手段の変換結果に基づき、前記受光スリット上に形成された前記空間像の光強度分布を取得し、該光強度分布に基づいて前記被検面の面位置を検出する検出手段と、を備え、前記所定方向に関する前記受光スリットの幅は、前記所定方向に関する前記空間像の幅より細いことを特徴とする。
A surface position detection apparatus according to a first aspect of the present invention includes a light transmission optical system that irradiates a test surface with light through the predetermined pattern of a pattern member on which a predetermined pattern is formed from an oblique direction , and the An imaging optical system including a light receiving optical system that forms the aerial image of the predetermined pattern based on the light reflected by the test surface, and a position where the aerial image is formed, and the light passes therethrough A light receiving slit member having a possible light receiving slit , a scanning unit that relatively scans the aerial image and the light receiving slit in a predetermined direction, a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts the light that has passed through the light receiving slit , Detecting means for acquiring a light intensity distribution of the aerial image formed on the light receiving slit based on a conversion result of the photoelectric conversion means, and detecting a surface position of the test surface based on the light intensity distribution; Preparation The width of the receiving slit for a given direction, characterized in that narrower than the width of the aerial image related to the predetermined direction.

また、この発明の第2の態様にかかる面位置検出方法は、 所定のパターンを介した光を被検面に斜め方向から照射し、該被検面によって反射された前記光をもとに前記所定のパターンの空間像を形成する空間像形成工程と、前記空間像が形成される位置に配置され前記光が通過可能な受光スリットと、前記空間像とを所定方向に相対的に走査させる走査工程と、前記受光スリットを通過した前記光を光電変換する光電変換工程と、前記光電変換工程の変換結果に基づき、前記受光スリット上に形成された前記空間像の光強度分布を取得し、該光強度分布に基づいて前記被検面の面位置を検出する検出工程と、を含み、前記所定方向に関する前記受光スリットの幅は、前記所定方向に関する前記空間像の幅より細いことを特徴とする。
The second surface position detecting method according to an aspect of the invention, the light through a predetermined pattern is irradiated from an oblique direction to the test surface, the on the basis of the light reflected by該被sample surface A space image forming step for forming a space image of a predetermined pattern, a light receiving slit that is disposed at a position where the space image is formed and through which the light can pass, and scanning that relatively scans the space image in a predetermined direction. Obtaining a light intensity distribution of the aerial image formed on the light receiving slit based on a conversion result of the step, a photoelectric conversion step of photoelectrically converting the light that has passed through the light receiving slit, and a conversion result of the photoelectric conversion step , Detecting a surface position of the test surface based on a light intensity distribution , wherein the width of the light receiving slit in the predetermined direction is narrower than the width of the aerial image in the predetermined direction. .

また、この発明の第3の態様にかかる露光装置は、投影光学系を介して感光性基板に露光光を照射する露光装置であって、前記投影光学系に対する前記感光性基板の面位置を検出する第1の態様にかかる面位置検出装置を備えることを特徴とする。
An exposure apparatus according to a third aspect of the present invention is an exposure apparatus that irradiates a photosensitive substrate with exposure light via a projection optical system, and detects a surface position of the photosensitive substrate with respect to the projection optical system. A surface position detecting device according to the first aspect is provided .

また、この発明の第4の態様にかかるデバイスの製造方法は、第3の態様にかかる露光装置を用いて感光性基板を露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、を含むことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: an exposure step of exposing a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to the third aspect; and the photosensitive substrate exposed by the exposure step. And a developing step for developing .

この発明の第1の態様にかかる面位置検出装置及び第2の態様にかかる面位置検出方法によれば、被検面上の構造に影響されることなく、被検面の面位置を正確に検出することができる。
According to the surface position detection apparatus and the surface position detection method according to the second aspect of the present invention, the surface position of the test surface can be accurately determined without being affected by the structure on the test surface. Can be detected.

また、この発明の第3の態様にかかる露光装置によれば、この発明の第1の態様にかかる面位置検出装置を備えているため、感光性基板上の構造、例えば感光性基板上に塗布されているレジスト内部の構造の影響を受けることなく、感光性基板の面位置を正確に検出することができる。したがって、感光性基板の面位置を正確に調整することができ、高精度な露光を行うことができる。
Moreover, according to the exposure apparatus concerning the 3rd aspect of this invention, since the surface position detection apparatus concerning the 1st aspect of this invention is provided , the structure on a photosensitive substrate, for example, coating on a photosensitive substrate The surface position of the photosensitive substrate can be accurately detected without being affected by the structure inside the resist. Therefore, the surface position of the photosensitive substrate can be accurately adjusted, and highly accurate exposure can be performed.

また、この発明の第4の態様にかかるデバイスの製造方法によれば、この発明の第3の態様にかかる露光装置を用いて露光を行うため、感光性基板の面位置を正確に検出することができ、感光性基板の面位置を正確に調整することができる。したがって、高精度な露光を行うことができ、良好なデバイスを得ることができる。 According to the device manufacturing method of the fourth aspect of the present invention, since the exposure is performed using the exposure apparatus according to the third aspect of the present invention, the surface position of the photosensitive substrate is accurately detected. The surface position of the photosensitive substrate can be adjusted accurately. Therefore, highly accurate exposure can be performed and a good device can be obtained.

以下、図面を参照して、この発明の第1の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図1は、この発明の第1の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。以下の説明においては、図1中に示すXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がウエハWに対して平行となるよう設定され、Z軸がウエハWに対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。   A projection exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the wafer W, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the wafer W. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward.

図1に示すように、光源を含む照明光学系ILから射出された露光光は、レチクルステージRSTに載置されているレチクルRを照明する。レチクルステージRSTの位置は、図示しないレチクルステージ干渉計によって計測され且つ位置制御されている。レチクルRに形成されている露光パターンを通過した露光光は、投影光学系PLを介して、ウエハホルダWHを介してウエハテーブルWTに載置されているウエハW上に、レチクルRのパターン像を投影する。ウエハテーブルWTは、ウエハステージとしてのZステージZS、XステージXS及びYステージYS上に載置されている。ZステージZSは投影光学系PLの光軸に沿ったフォーカシング方向(Z方向)へ移動可能に構成されており、XステージXS及びYステージYSはウエハWを投影光学系PLの光軸に垂直な平面(XY平面)内で平行移動、微小回転可能に構成されている。また、ウエハステージの位置は、図示しないウエハステージ干渉計によって計測され且つ位置制御されている。   As shown in FIG. 1, the exposure light emitted from the illumination optical system IL including the light source illuminates the reticle R placed on the reticle stage RST. The position of reticle stage RST is measured and controlled by a reticle stage interferometer (not shown). The exposure light that has passed through the exposure pattern formed on the reticle R projects a pattern image of the reticle R onto the wafer W placed on the wafer table WT via the wafer holder WH via the projection optical system PL. To do. Wafer table WT is placed on Z stage ZS, X stage XS, and Y stage YS as wafer stages. The Z stage ZS is configured to be movable in the focusing direction (Z direction) along the optical axis of the projection optical system PL, and the X stage XS and the Y stage YS allow the wafer W to be perpendicular to the optical axis of the projection optical system PL. It is configured to be capable of parallel movement and minute rotation within a plane (XY plane). The position of the wafer stage is measured and controlled by a wafer stage interferometer (not shown).

この投影露光装置は、面位置検出装置2を備えている。この面位置検出装置2は、投影光学系PLによる結像面に対する焦点深度の幅内にウエハWの露光領域を収めるために、投影光学系PLの光軸方向(Z方向)におけるウエハWの位置を検出する。   This projection exposure apparatus includes a surface position detection apparatus 2. The surface position detection device 2 is configured to position the wafer W in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL so that the exposure area of the wafer W falls within the depth of focus with respect to the imaging plane by the projection optical system PL. Is detected.

面位置検出装置2は、図1に示すように、送光光学系SL及び受光光学系RLを備えている。送光光学系SLは図示しない光源から供給される検出光を被検面であるウエハW上に斜め方向から送光してウエハW上に後述する送光スリット(所定のパターン)S1〜S25を投射する。受光光学系RLは、ウエハWにより反射された検出光を集光して後述する受光スリットR1〜R25上に送光スリットS1〜S25の空間像を形成する。   As shown in FIG. 1, the surface position detection device 2 includes a light transmission optical system SL and a light reception optical system RL. The light transmission optical system SL transmits detection light supplied from a light source (not shown) from an oblique direction onto a wafer W that is a surface to be detected, and transmits light transmission slits (predetermined patterns) S1 to S25 described later on the wafer W. Project. The light receiving optical system RL collects the detection light reflected by the wafer W and forms aerial images of the light transmitting slits S1 to S25 on the light receiving slits R1 to R25 described later.

送光光学系SLに検出光を供給する光源(図示せず)から射出した検出光は、コリメートレンズ等(図示せず)を介して、ライトガイドファイバ10の入射端(図示せず)に入射する。ライトガイドファイバ10の内部を伝播した検出光は、図1に示すように、ライトガイドファイバ10の射出端10aから射出し、コンデンサレンズ11を通過して、送光スリットプリズム12に入射する。   Detection light emitted from a light source (not shown) that supplies detection light to the light transmission optical system SL enters an incident end (not shown) of the light guide fiber 10 via a collimator lens or the like (not shown). To do. As shown in FIG. 1, the detection light propagated through the light guide fiber 10 exits from the exit end 10 a of the light guide fiber 10, passes through the condenser lens 11, and enters the light transmission slit prism 12.

図2は、送光スリットプリズム12の射出面12aの構成を示す図である。送光スリットプリズム12の射出面12aは、ウエハWと光学的にほぼ共役な位置に配置されている。また、射出面12aには、図2に示すように、複数の送光スリットS1〜S25が配列されている。射出面12aの複数の送光スリットS1〜S25を通過した検出光は、折り曲げミラー16により反射され、第2対物レンズ17を通過し、折り曲げミラー18により反射される。折り曲げミラー18により反射された検出光は、後述する第1対物レンズ23の瞳側の焦点面近傍に位置するように配置されている振動ミラー21により反射される。振動ミラー21は、図中矢印方向に振動可能に構成されており、後述する受光スリットR1〜R25と、受光スリットR1〜R25上に形成される送光スリットS1〜S25の空間像とを相対的に走査させる走査手段として機能する。   FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the exit surface 12 a of the light transmission slit prism 12. The exit surface 12 a of the light-sending slit prism 12 is disposed at a position optically conjugate with the wafer W. Further, as shown in FIG. 2, a plurality of light transmission slits S1 to S25 are arranged on the exit surface 12a. The detection light that has passed through the plurality of light transmission slits S <b> 1 to S <b> 25 on the exit surface 12 a is reflected by the bending mirror 16, passes through the second objective lens 17, and is reflected by the bending mirror 18. The detection light reflected by the bending mirror 18 is reflected by the oscillating mirror 21 disposed so as to be positioned near the focal plane on the pupil side of the first objective lens 23 described later. The oscillating mirror 21 is configured to be able to vibrate in the direction of the arrow in the figure. It functions as a scanning means for scanning.

振動ミラー21により反射された検出光は、第1対物レンズ23を通過して、菱形断面を有する四角柱状の菱形プリズム24に入射する。菱形プリズム24の入射面を透過した検出光は、互いに平行な一対の反射面で順次反射され、入射面に平行な射出面から射出する。菱形プリズム24を通過することにより送光光学系SLを通過した検出光は、ウエハW上に斜め方向から入射する。   The detection light reflected by the oscillating mirror 21 passes through the first objective lens 23 and enters a square prism-shaped rhomboid prism 24 having a rhombic cross section. The detection light transmitted through the entrance surface of the rhomboid prism 24 is sequentially reflected by a pair of reflection surfaces parallel to each other, and exits from an exit surface parallel to the entrance surface. The detection light that has passed through the light transmission optical system SL by passing through the rhombus prism 24 is incident on the wafer W from an oblique direction.

図3は、射出面12aの複数の送光スリットS1〜S25を通過した検出光がウエハW上を照射することにより形成される送光スリットS1〜S25の像T1〜T25を示す図である。なお、図中破線部で示す領域Aは露光領域である。   FIG. 3 is a diagram illustrating images T1 to T25 of the light transmission slits S1 to S25 formed when the detection light that has passed through the plurality of light transmission slits S1 to S25 on the emission surface 12a is irradiated on the wafer W. In addition, the area | region A shown with the broken-line part in a figure is an exposure area | region.

ウエハWにより反射された検出光は、受光光学系RLを構成する菱形プリズム25に入射する。菱形プリズム25は、菱形プリズム24と同様に、菱形断面を有する四角柱状のプリズムである。従って、菱形プリズム25の入射面を通過した検出光は、互いに平行な一対の反射面で順次反射された後、入射面に平行な射出面を通過し、菱形プリズム25から射出する。   The detection light reflected by the wafer W enters the rhomboid prism 25 that constitutes the light receiving optical system RL. The rhomboid prism 25 is a quadrangular prism having a rhombic cross section, similar to the rhombus prism 24. Therefore, the detection light that has passed through the incident surface of the rhomboid prism 25 is sequentially reflected by a pair of reflecting surfaces parallel to each other, and then passes through an exit surface parallel to the incident surface and exits from the rhombus prism 25.

菱形プリズム25から射出した検出光は、第1対物レンズ26、第2対物レンズ31を通過して、折り曲げミラー33により反射され、受光スリットプリズム35に入射する。図4は、受光スリットプリズム35の入射面35aの構成を示す図である。受光スリットプリズム35の入射面35aは、ウエハWと光学的にほぼ共役な位置に配置されている。また、入射面35aには、図4に示すように、送光スリットプリズム12の射出面12aに形成されている複数の送光スリットS1〜S25に対応する受光スリットR1〜R25が配列されている。受光スリットR1〜R25上には、対応する送光スリットS1〜S25の空間像が形成される。また、送光スリットS1〜S25間の光量のバラツキを抑制するために、受光スリットR1〜R25の長手方向の長さは、送光スリットS1〜S25の長手方向の長さより短く設定されている。また、受光スリットR1〜R25の短手方向の幅は、送光スリットS1〜S25の短手方向の幅より細い。即ち、受光スリットR1〜R25上に形成される送光スリットS1〜S25の空間像の短手方向の幅より細い。   The detection light emitted from the rhombus prism 25 passes through the first objective lens 26 and the second objective lens 31, is reflected by the bending mirror 33, and enters the light receiving slit prism 35. FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of the incident surface 35 a of the light receiving slit prism 35. The incident surface 35a of the light receiving slit prism 35 is disposed at a position optically conjugate with the wafer W. Further, as shown in FIG. 4, light receiving slits R1 to R25 corresponding to the plurality of light transmitting slits S1 to S25 formed on the exit surface 12a of the light transmitting slit prism 12 are arranged on the incident surface 35a. . On the light receiving slits R1 to R25, the aerial images of the corresponding light transmitting slits S1 to S25 are formed. Further, in order to suppress the variation in the amount of light between the light transmitting slits S1 to S25, the length of the light receiving slits R1 to R25 in the longitudinal direction is set shorter than the length of the light transmitting slits S1 to S25 in the longitudinal direction. Further, the width of the light receiving slits R1 to R25 in the short direction is narrower than the width of the light transmitting slits S1 to S25 in the short direction. That is, it is narrower than the width of the aerial image of the light transmission slits S1 to S25 formed on the light receiving slits R1 to R25.

受光スリットプリズム35を通過した検出光は、リレーレンズ36a,36bを通過することにより受光光学系RLを通過して、受光センサ(光電変換手段)38に入射する。受光センサ38は、受光スリットR1〜R25を介した検出光を光電変換する。図5は、受光センサ38の構成を示す図である。図5に示すように、受光センサ38の受光面には受光スリットR1〜R25のそれぞれに対応して受光素子RS1〜RS25が配置されており、各受光素子RS1〜RS25は各受光スリットR1〜R25を通過した検出光を受光する。受光センサ38の受光素子RS1〜RS25からの光電変換出力は振動ミラー21の振動に伴って変化する。図示しない制御部(光強度分布算出手段)は、受光素子RS1〜RS25からの光電変換出力に基づいて、送光スリットS1〜S25の空間像の光強度分布を求め、この光強度分布に基づいてウエハWの少なくとも一点の位置を検出する。制御部は、検出結果に基づいてZステージZSのZ方向における補正量を算出し、算出結果に基づいてZステージZSをベストフォーカス位置となるように駆動する。   The detection light that has passed through the light receiving slit prism 35 passes through the relay lenses 36a and 36b, passes through the light receiving optical system RL, and enters the light receiving sensor (photoelectric conversion means) 38. The light receiving sensor 38 photoelectrically converts detection light through the light receiving slits R1 to R25. FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the light receiving sensor 38. As shown in FIG. 5, light receiving elements RS1 to RS25 are arranged on the light receiving surface of the light receiving sensor 38 corresponding to the light receiving slits R1 to R25, and each of the light receiving elements RS1 to RS25 is each received by the light receiving slits R1 to R25. The detection light that has passed through is received. Photoelectric conversion outputs from the light receiving elements RS <b> 1 to RS <b> 25 of the light receiving sensor 38 change with the vibration of the vibrating mirror 21. A control unit (light intensity distribution calculating means) (not shown) obtains the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slits S1 to S25 based on the photoelectric conversion outputs from the light receiving elements RS1 to RS25, and based on the light intensity distribution. The position of at least one point on the wafer W is detected. The control unit calculates a correction amount in the Z direction of the Z stage ZS based on the detection result, and drives the Z stage ZS to be at the best focus position based on the calculation result.

第1の実施の形態にかかる面位置検出装置2によれば、送光スリットS1〜S25の空間像の光強度分布に基づいてウエハWの少なくとも一点の位置を検出するため、ウエハW上の構造に影響されることなく、ウエハWの面位置を正確に検出することができる。即ち、検出光がウエハW面上に塗布されているレジストの表面を反射せずにレジスト内部に入射した場合においても、計測誤差が発生することなく、ウエハWのZ方向における位置を正確に検出することができる。   According to the surface position detection apparatus 2 according to the first embodiment, the structure on the wafer W is detected in order to detect the position of at least one point of the wafer W based on the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slits S1 to S25. The surface position of the wafer W can be accurately detected without being affected by the above. That is, even when the detection light is incident on the resist without reflecting the surface of the resist coated on the wafer W surface, the position in the Z direction of the wafer W is accurately detected without causing a measurement error. can do.

斜入射型の面位置検出装置においては、ウエハに入射する検出光の入射角度を大きく(例えば、84度)することにより、図6の矢印A1に示すように、ウエハW面上に塗布されているレジスト20表面を検出光が反射するようにしている。しかしながら、検出光の一部の光は、図6の矢印A2に示すように、レジスト20の内部に入射し、レジスト20内部を通過し、ウエハW表面により反射される。したがって、従来の面位置検出装置においては、送光スリットの大きさが有限であるため、ウエハW表面の状態、構造に起因して、計測誤差が発生する場合があった。   In the oblique incidence type surface position detection device, the incident angle of the detection light incident on the wafer is increased (for example, 84 degrees), thereby being applied onto the wafer W surface as shown by an arrow A1 in FIG. The detection light is reflected on the surface of the resist 20. However, as shown by an arrow A2 in FIG. 6, a part of the detection light is incident on the inside of the resist 20, passes through the resist 20, and is reflected by the surface of the wafer W. Therefore, in the conventional surface position detection apparatus, since the size of the light transmission slit is finite, a measurement error may occur due to the state and structure of the surface of the wafer W.

即ち、従来の面位置検出装置においては、送光スリット及び受光スリットの形状、特にスリットの幅がほぼ同一であり、送光スリット及び受光スリットを通過する検出光の光量のみを検波していた。従来の面位置検出装置における送光スリットSの像及び受光スリットRの位置関係(ウエハWのZ方向における位置ずれが−Z、−Z/2、0、+Z/2、+Zの場合)を図7に示す。図7に示す受光スリットRに対する送光スリットSの像の位置を中心として、送光スリットSの像が振動ミラーの振動に伴って図中矢印方向に振動する。図8は、各位置ずれ−Z、−Z/2、0、+Z/2、+Zが生じている場合において、振動ミラーの振動に伴う検出光の光量変化を示すグラフである。図9は、ウエハWのZ方向における位置ずれを横軸に、図8に示す検波ポイントP1における光量I1と検波ポイントP2における光量I2の差Iを縦軸にしたときの変化を示すグラフである。ここで、レジスト20の表面により反射された検出光、及び上述のようにレジスト20の内部に入射し、ウエハW表面により反射された検出光を同時に検出した場合、図8に示す波形が変化し、図9に示すグラフも変化する。したがって、従来の面位置検出装置においては、計測誤差が発生し、ウエハWのZ方向における位置を正確に計測することができないという問題があった。   That is, in the conventional surface position detection device, the shape of the light transmission slit and the light reception slit, particularly the slit width, is substantially the same, and only the amount of the detection light passing through the light transmission slit and the light reception slit is detected. The positional relationship between the image of the light transmission slit S and the light receiving slit R in the conventional surface position detection device (when the positional deviation of the wafer W in the Z direction is −Z, −Z / 2, 0, + Z / 2, + Z) is shown. 7 shows. With the center of the position of the image of the light transmission slit S with respect to the light receiving slit R shown in FIG. 7, the image of the light transmission slit S vibrates in the direction of the arrow in the figure along with the vibration of the vibration mirror. FIG. 8 is a graph showing a change in the amount of detection light accompanying the vibration of the vibrating mirror when each of the positional deviations −Z, −Z / 2, 0, + Z / 2, and + Z occurs. FIG. 9 is a graph showing changes when the positional deviation in the Z direction of the wafer W is plotted on the horizontal axis, and the difference I between the light quantity I1 at the detection point P1 and the light quantity I2 at the detection point P2 shown in FIG. . Here, when the detection light reflected by the surface of the resist 20 and the detection light incident on the resist 20 and reflected by the surface of the wafer W as described above are simultaneously detected, the waveform shown in FIG. 8 changes. The graph shown in FIG. 9 also changes. Therefore, the conventional surface position detection apparatus has a problem that a measurement error occurs and the position of the wafer W in the Z direction cannot be measured accurately.

この実施の形態にかかる面位置検出装置2においては、受光スリットの短手方向の幅を送光スリットの短手方向の幅より細く、即ち受光スリットの短手方向の幅を極細とすることにより、送光スリットの空間像の光強度分布を検出する。この実施の形態にかかる面位置検出装置2における送光スリットS1の空間像及び受光スリットR1の位置関係(ウエハWのZ方向における位置ずれが−Z、−Z/2、0、+Z/2、+Zの場合)を図10に示す。図10に示す受光スリットR1に対する送光スリットS1の空間像の位置を中心として、送光スリットS1の空間像が振動ミラー21の振動に伴って図中矢印方向に振動する。図11は、各位置ずれ−Z、−Z/2、0、+Z/2、+Zが生じている場合において、振動ミラー21が一方向に走査(往路走査)したときの送光スリットS1の空間像の光強度分布を示すグラフであり、図11中のP1、P2は振動ミラー21の走査方向が切り替わる点(以下、方向転換点と呼ぶ)を表している。図12は、ウエハWのZ方向における位置ずれを横軸に、図11に示す方向転換点P1と方向転換点P2との間の受光スリットに対する送光スリットの像の位置Pを縦軸にしたときの変化を示すグラフである。   In the surface position detection device 2 according to this embodiment, the width of the light receiving slit in the short direction is narrower than the width of the light transmitting slit in the short direction, that is, the width of the light receiving slit in the short direction is extremely narrow. The light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit is detected. The positional relationship between the aerial image of the light transmission slit S1 and the light receiving slit R1 in the surface position detection apparatus 2 according to this embodiment (the positional deviation of the wafer W in the Z direction is −Z, −Z / 2, 0, + Z / 2, FIG. 10 shows the case of + Z. The spatial image of the light transmission slit S1 vibrates in the direction of the arrow in the drawing along with the vibration of the vibration mirror 21, with the position of the spatial image of the light transmission slit S1 relative to the light receiving slit R1 shown in FIG. FIG. 11 shows the space of the light transmission slit S1 when the oscillating mirror 21 scans in one direction (outward scan) when each of the positional deviations -Z, -Z / 2, 0, + Z / 2, + Z occurs. 12 is a graph showing the light intensity distribution of an image, and P1 and P2 in FIG. 11 represent points at which the scanning direction of the oscillating mirror 21 is switched (hereinafter referred to as direction change points). 12, the positional deviation in the Z direction of the wafer W is taken on the horizontal axis, and the position P of the image of the light transmission slit with respect to the light receiving slit between the direction turning point P1 and the direction turning point P2 shown in FIG. It is a graph which shows the change of time.

ここで、振動ミラー21の振幅は約±2Zとし、振動ミラー21の振動に同期させて往路走査時の受光センサ38による光電変換出力を時系列でサンプリングし、光電変換出力の信号波形に対して所定のアルゴリズム処理を行なうことによりウエハWの面位置を検出する。復路走査時にて得られる信号波形に対しても所定のアルゴリズム処理を行ない、平均化処理を行なうことによりウエハWの面位置を検出してもよい。   Here, the amplitude of the oscillating mirror 21 is about ± 2Z, and the photoelectric conversion output by the light receiving sensor 38 at the time of forward scanning is sampled in time series in synchronization with the vibration of the oscillating mirror 21, and the signal waveform of the photoelectric conversion output is The surface position of the wafer W is detected by performing a predetermined algorithm process. The surface position of the wafer W may be detected by performing a predetermined algorithm process on the signal waveform obtained during the backward scan and performing an averaging process.

次に、この実施の形態にかかる面位置検出装置2を用いた他の光電検出方法を示す。図13は、各位置ずれ−Z、−Z/2、0、+Z/2、+Zが生じている場合において、振動ミラー21が往復走査したときの送光スリットS1の空間像の光強度分布を示すグラフである。図14は、ウエハWのZ方向における位置ずれを横軸に、図13に示す方向転換点P1を中心とした最大光量の方向転換点間の間隔D1と、方向転換点P2を中心とした最大光量の方向転換点間の間隔D2との差D(D1−D2)を縦軸にしたときの変化を示すグラフである。ここで、振動ミラー21の振幅を約±2Zとし、振動ミラー21の振動に同期させて受光センサ38による光電変換出力を時系列でサンプリングし、光電変換出力の信号波形に対して所定のアルゴリズム処理を行なうことによりウエハWの面位置を検出する。   Next, another photoelectric detection method using the surface position detection apparatus 2 according to this embodiment will be described. FIG. 13 shows the light intensity distribution of the aerial image of the light-sending slit S1 when the oscillating mirror 21 reciprocally scans when the positional deviations −Z, −Z / 2, 0, + Z / 2, and + Z occur. It is a graph to show. FIG. 14 shows the distance D1 between the turning points of the maximum light quantity centered on the turning point P1 shown in FIG. 13 and the maximum centering on the turning point P2, with the positional deviation in the Z direction of the wafer W as the horizontal axis. It is a graph which shows a change when the difference D (D1-D2) with the space | interval D2 between the turning points of light quantity is made into the vertical axis | shaft. Here, the amplitude of the oscillating mirror 21 is set to about ± 2Z, the photoelectric conversion output by the light receiving sensor 38 is sampled in time series in synchronization with the oscillation of the oscillating mirror 21, and a predetermined algorithm process is performed on the signal waveform of the photoelectric conversion output. To detect the surface position of the wafer W.

このような処理を行なうことにより、レジストの表面により反射された検出光、及びレジストの内部に入射し、ウエハW表面により反射された検出光を同時に検出した場合においても、計測誤差が発生することなく、ウエハWのZ方向における位置を正確に検出することができる。以下に、具体例を述べる。   By performing such processing, even when the detection light reflected by the resist surface and the detection light incident on the resist and reflected by the surface of the wafer W are simultaneously detected, a measurement error occurs. In addition, the position of the wafer W in the Z direction can be accurately detected. Specific examples will be described below.

例えば、レジストが塗布されているウエハ面に送光スリットS1の像が形成された場合についての光電検出の方法について説明する。図15は、送光スリットS1を通過した検出光がレジストが塗布されているウエハW面に到達した場合における送光スリットS1の空間像の光強度分布を示すグラフである。レジストが塗布されているウエハW面により反射された検出光が形成する送光スリットS1の空間像の光強度分布は、図16のグラフに示すようなレジストが塗布されていないウエハW面により反射された検出光が形成する空間像の光強度分布に対して変化する。即ち、レジスト表面により反射された検出光が形成する空間像の光強度分布に、レジスト内部に入射しレジスト裏面(ウエハW表面)による反射された検出光が形成する空間像の光強度分布が重なり、全体で非対称となり、特にエッジ部分が変形する。図17のグラフに示すように、検出された信号成分B1を信号波形アルゴリズムを用いて位相の異なる2つの信号成分B2,B3に分離することにより、レジスト表面により反射された検出光が形成する空間像の光強度分布を示す信号成分B2の位置を計測し、ウエハWの面位置を検出する。即ち、信号成分B2の形状を元信号波形形状として、一般にブラインドデコンボリューションと呼ばれているアルゴリズム処理を行なうことにより、例えば信号強度の大きな信号成分B2の位置を求め、信号成分B2の位置に基づいてウエハWの面位置を検出する(以下、アルゴリズム処理1という。)。   For example, a photoelectric detection method in the case where an image of the light transmission slit S1 is formed on the wafer surface coated with a resist will be described. FIG. 15 is a graph showing the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1 when the detection light that has passed through the light transmission slit S1 reaches the wafer W surface coated with the resist. The light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1 formed by the detection light reflected by the wafer W surface coated with the resist is reflected by the wafer W surface not coated with the resist as shown in the graph of FIG. It changes with respect to the light intensity distribution of the aerial image formed by the detected light. That is, the light intensity distribution of the aerial image formed by the detection light reflected by the resist surface overlaps the light intensity distribution of the aerial image formed by the detection light incident on the resist and reflected by the resist back surface (wafer W surface). As a whole, it becomes asymmetric, and particularly the edge portion is deformed. As shown in the graph of FIG. 17, by separating the detected signal component B1 into two signal components B2 and B3 having different phases using a signal waveform algorithm, a space formed by detection light reflected by the resist surface The position of the signal component B2 indicating the light intensity distribution of the image is measured, and the surface position of the wafer W is detected. That is, the shape of the signal component B2 is used as the original signal waveform shape, and an algorithm process generally called blind deconvolution is performed to obtain the position of the signal component B2 having a high signal intensity, for example, and based on the position of the signal component B2. Then, the surface position of the wafer W is detected (hereinafter referred to as algorithm processing 1).

また、例えば、レジスト層の下層であるウエハW面の反射率の高い領域(以下、高反射率領域と呼ぶ)と反射率の低い領域(以下、低反射率領域と呼ぶ)とに送光スリットS1の像が形成された場合についての光電検出の方法について説明する。この実施の形態にかかる面位置検出装置2は送光光学系SLが振動ミラー21を備えているため、図18に示すように、受光スリットR1とウエハW面(高反射領域C1及び低反射領域C2)との相対位置は固定である。よって、受光スリットR1とウエハW面との相対位置は、振動ミラー21の振動による送光スリットS1の走査によって変化しない。図19に示すように、検出される送光スリットS1の空間像の光強度分布Fは、低反射領域C2で反射される検出光の反射率のみ変化するため、高反射領域C1を計測した場合と比較すると、送光スリットS1の空間像の光強度分布Eの光量のみが小さくなるだけで、光強度分布形状の変化はないため、計測誤差は発生しない。   In addition, for example, a light transmission slit is formed between a region having a high reflectance (hereinafter referred to as a high reflectance region) and a region having a low reflectance (hereinafter referred to as a low reflectance region) on the wafer W surface, which is a lower layer of the resist layer. A method of photoelectric detection when the image of S1 is formed will be described. In the surface position detection apparatus 2 according to this embodiment, since the light transmission optical system SL includes the vibration mirror 21, as shown in FIG. 18, the light receiving slit R1 and the wafer W surface (the high reflection region C1 and the low reflection region). The relative position to C2) is fixed. Therefore, the relative position between the light receiving slit R1 and the wafer W surface is not changed by the scanning of the light transmission slit S1 due to the vibration of the vibration mirror 21. As shown in FIG. 19, since the light intensity distribution F of the detected spatial image of the light transmission slit S1 changes only in the reflectance of the detection light reflected by the low reflection region C2, the high reflection region C1 is measured. As compared with, only the light intensity of the light intensity distribution E of the aerial image of the light transmission slit S1 is reduced, and there is no change in the light intensity distribution shape, so that no measurement error occurs.

また、例えば、図20に示すように、レジスト層の下層のウエハW面に高反射領域C3と低反射領域C4が混在している場合、受光スリットR1とウエハW面との相対位置は上述の通り変化せず、ウエハW面により反射される検出光の反射率のみ変化する。しかしながら、ウエハWの面位置がデフォーカスしている場合、ウエハW面により反射される検出光が回折する影響を受けることにより、送光スリットS1の空間像の光強度分布に影響を及ぼす可能性がある。即ち、図21に示すように、検出される送光スリットS1の空間像の光強度分布Hは、レジストが塗布されていないウエハW面により反射された検出光により形成される送光スリットS1の空間像の光強度分布Gと異なり、ノイズを持つ可能性がある。   For example, as shown in FIG. 20, when the high reflection region C3 and the low reflection region C4 are mixed on the wafer W surface below the resist layer, the relative position between the light receiving slit R1 and the wafer W surface is as described above. Only the reflectance of the detection light reflected by the wafer W surface does not change. However, when the surface position of the wafer W is defocused, the detection light reflected by the surface of the wafer W is affected by diffraction, which may affect the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1. There is. That is, as shown in FIG. 21, the detected light intensity distribution H of the aerial image of the light transmission slit S1 is that of the light transmission slit S1 formed by the detection light reflected by the wafer W surface not coated with the resist. Unlike the light intensity distribution G of the aerial image, there is a possibility of having noise.

この場合には、信号波形処理アルゴリズムを用いて、ノイズや凹みの影響を排して計測できれば、計測誤差成分を排除することができる。例えば、レジストが塗布されていない基準となるウエハW面により反射された検出光により形成される理想的な信号波形の形状を元信号波形形状としてノイズ分を排除する処理を行なうことによりウエハWの面位置を正確に検出することができる(ブラインドデコンボリューションの一種である。以下、アルゴリズム処理2という。)。   In this case, the measurement error component can be eliminated if the measurement can be performed without the influence of noise and dents using the signal waveform processing algorithm. For example, an ideal signal waveform shape formed by detection light reflected by a reference wafer W surface to which a resist is not applied is used as an original signal waveform shape to eliminate noise, thereby performing processing for eliminating the noise. The surface position can be accurately detected (a kind of blind deconvolution, hereinafter referred to as algorithm processing 2).

また、例えば、図22に示すように、ウエハW面に細い暗線(ウエハW面の細い低反射領域C5)がある場合、受光スリットR1とウエハW面との相対位置は上述の通り変化せず、ウエハW面により反射される検出光の反射率のみ変化する。よって、図23に示すように、検出される送光スリットS1の空間像の光強度分布Kは、高反射率のウエハW面により反射された検出光により形成される送光スリットS1の空間像の光強度分布Jと比較して光量のみが小さくなり、光強度分布形状の変形は発生しないので、計測誤差は生じない。   For example, as shown in FIG. 22, when there is a thin dark line on the wafer W surface (a thin low-reflection region C5 on the wafer W surface), the relative position between the light receiving slit R1 and the wafer W surface does not change as described above. Only the reflectance of the detection light reflected by the wafer W surface changes. Therefore, as shown in FIG. 23, the detected light intensity distribution K of the aerial image of the light transmission slit S1 is the aerial image of the light transmission slit S1 formed by the detection light reflected by the highly reflective wafer W surface. In comparison with the light intensity distribution J, only the amount of light is reduced, and no deformation of the light intensity distribution shape occurs, so that no measurement error occurs.

なお、この実施の形態にかかる面位置検出装置2においては、送光光学系SLが振動ミラー21を備えているが、受光光学系RLが第1対物レンズ26と第2対物レンズ31との間の光路中に振動ミラー(以下、振動ミラー21´という。)を備えるようにしてもよい。この場合、振動ミラー21´を第1対物レンズ26の瞳側の焦点面近傍に配置することが好ましい。この場合においては、送光スリットS1とウエハW面との相対位置は、振動ミラー21´の振動による受光スリットR1に対する送光スリットS1の走査によって変化しない。送光スリットS1とウエハW面(高反射領域C1及び低反射領域C2)との相対位置が図24に示すような場合における送光スリットS1の空間像の光強度分布のグラフを図25に示す。図25に示すように、送光スリットS1の空間像の光強度分布は、図16のグラフに示すようなレジストが塗布されていない基準となるウエハW面により反射された検出光が形成する理想的な空間像の光強度分布に対して、上部の形状が斜めとなり、中心非対称となる。この場合には、例えば、一般的なアルゴリズム処理手法として、ハイパスフィルタ処理を行なうことにより、計測誤差を抑制でき、ウエハWの面位置を正確に検出することができる。また、アルゴリズム処理1を使用することにより、さらに計測誤差を抑制することも可能である。   In the surface position detection apparatus 2 according to this embodiment, the light transmission optical system SL includes the vibration mirror 21, but the light reception optical system RL is between the first objective lens 26 and the second objective lens 31. A vibration mirror (hereinafter referred to as vibration mirror 21 ′) may be provided in the optical path. In this case, it is preferable to arrange the vibrating mirror 21 ′ in the vicinity of the focal plane on the pupil side of the first objective lens 26. In this case, the relative position between the light transmission slit S1 and the wafer W surface is not changed by the scanning of the light transmission slit S1 with respect to the light receiving slit R1 due to the vibration of the vibration mirror 21 '. FIG. 25 shows a graph of the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1 when the relative position between the light transmission slit S1 and the wafer W surface (the high reflection region C1 and the low reflection region C2) is as shown in FIG. . As shown in FIG. 25, the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1 is ideally formed by the detection light reflected by the reference wafer W surface on which the resist is not applied as shown in the graph of FIG. With respect to the light intensity distribution of a typical aerial image, the upper shape is slanted and the center is asymmetric. In this case, for example, by performing high-pass filter processing as a general algorithm processing method, measurement errors can be suppressed and the surface position of the wafer W can be accurately detected. In addition, measurement error can be further suppressed by using the algorithm processing 1.

また、受光光学系RLが振動ミラー21´を備え、例えば図26に示すように高反射領域C3と低反射領域C4が混在したウエハW面に送光スリットS1の像が形成された場合についての光電検出の方法について説明する。図27に示すように、送光スリットS1の空間像の光強度分布は、図16のグラフに示すようなレジストが塗布されていない基準となるウエハW面により反射された検出光が形成する理想的な空間像の光強度分布に対して、ノイズを持ったような形状となり、全体で非対称となり、計測誤差が生じていた。しかし、この実施の形態にかかる面位置検出装置では、アルゴリズム処理2を行なうことによりウエハWの面位置を正確に検出することができる。   In addition, the light receiving optical system RL includes a vibrating mirror 21 ′, and for example, as shown in FIG. 26, an image of the light transmission slit S1 is formed on the wafer W surface where the high reflection region C3 and the low reflection region C4 are mixed. A method of photoelectric detection will be described. As shown in FIG. 27, the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1 is ideally formed by the detection light reflected by the reference wafer W surface to which the resist is not applied as shown in the graph of FIG. With respect to the light intensity distribution of a typical aerial image, it has a noise-like shape and is asymmetric as a whole, resulting in measurement errors. However, in the surface position detection apparatus according to this embodiment, the surface position of the wafer W can be accurately detected by performing the algorithm process 2.

また、受光光学系RLが振動ミラー21´を備え、例えば図28に示すようにウエハW面に細い暗線(低反射領域C5)がある場合についての光電検出方法について説明する。図29に示すように、送光スリットS1の空間像の光強度分布は、図16のグラフに示すようなレジストが塗布されていない基準となるウエハW面により反射された検出光が形成する理想的な空間像の光強度分布に対して、一部が凹んだような形状となる。この場合においては、アルゴリズム処理2を行なうことによりウエハWの面位置を正確に検出することができる。   A photoelectric detection method in the case where the light receiving optical system RL includes the vibrating mirror 21 ′ and there is a thin dark line (low reflection region C5) on the wafer W surface as shown in FIG. 28 will be described. As shown in FIG. 29, the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1 is ideally formed by the detection light reflected by the reference wafer W surface on which the resist is not applied as shown in the graph of FIG. The light intensity distribution of a typical aerial image has a shape that is partially recessed. In this case, the surface position of the wafer W can be accurately detected by performing the algorithm process 2.

以上、受光スリットR1に送光スリットS1の空間像が形成される場合について説明したが、受光スリットR2〜R25に送光スリットS2〜S25の空間像が形成される場合についても同様の方法でウエハWの面位置を検出することができる。   The case where the aerial image of the light transmission slit S1 is formed in the light receiving slit R1 has been described above. However, the wafer is formed in the same manner when the aerial image of the light transmission slits S2 to S25 is formed in the light receiving slit R2 to R25. The surface position of W can be detected.

なお、この場合においては、送光スリットS1〜S25とウエハW面とが送光光学系SL中の第1及び第2対物レンズ23、17の合成光学系に関してシャインプルーフの関係を満足すると共に、ウエハW面と受光スリットR1〜R25とが受光光学系RL中の第1及び第2対物レンズ26、31の合成光学系に関してシャインプルーフの関係を満足することが好ましい。   In this case, the light transmission slits S1 to S25 and the wafer W surface satisfy the Scheinproof relationship with respect to the combined optical system of the first and second objective lenses 23 and 17 in the light transmission optical system SL. It is preferable that the wafer W surface and the light receiving slits R1 to R25 satisfy the Scheinproof relationship with respect to the combined optical system of the first and second objective lenses 26 and 31 in the light receiving optical system RL.

この実施の形態にかかる投影露光装置によれば、上述の光電検出の方法によりウエハWのZ方向における位置を正確に検出することができるため、レチクルRのパターンをウエハW面上に高精度に露光することができる。   According to the projection exposure apparatus of this embodiment, the position of the wafer W in the Z direction can be accurately detected by the above-described photoelectric detection method, so that the pattern of the reticle R can be accurately formed on the wafer W surface. Can be exposed.

上述の実施の形態にかかる投影露光装置では、走査手段として振動ミラーを用いているが、振動ミラーと同様の性能を有する走査手段であれば振動ミラーには限定されない。   In the projection exposure apparatus according to the above-described embodiment, the vibrating mirror is used as the scanning unit. However, the scanning exposure unit is not limited to the vibrating mirror as long as the scanning unit has the same performance as the vibrating mirror.

以下、上述の実施の形態において、振動ミラーの駆動に同期させて光電変換出力を時系列でサンプリングして空間像を得る際の処理についての補足説明をする。   Hereinafter, in the above-described embodiment, a supplementary description will be given of processing when obtaining an aerial image by sampling the photoelectric conversion output in time series in synchronization with the driving of the vibrating mirror.

振動ミラー21を用いた送光スリットS1〜S25の走査が時間に対して等速である場合には、サンプリングを等時間隔で行い、時間をスリット走査の位置に換算すれば良い。振動ミラー21として、回転運動を並進運動に変換するものを用いる場合には、時間に対して非等速であり、送光スリットの走査が単振動の場合と同様な周期運動となる。   When scanning of the light transmission slits S1 to S25 using the oscillating mirror 21 is performed at a constant speed with respect to time, sampling may be performed at equal time intervals and the time may be converted into the position of slit scanning. When the vibration mirror 21 that converts rotational motion into translational motion is used, it is non-constant with respect to time, and the periodic motion is the same as in the case where the scanning of the light transmission slit is simple vibration.

このような場合には、十分に細かい等時間隔でサンプリング信号を得た後、以下に示すような計算処理で時間をスリット位置座標系に変換すれば良い。
P=A・sin[2π/T(t−t0)]
但し、
P:走査位置
A:換算係数
T:走査周期
t:時間
t0:基準となる振動中心の時間
である。
In such a case, after obtaining sampling signals at sufficiently small equal time intervals, the time may be converted into the slit position coordinate system by the following calculation process.
P = A · sin [2π / T (t−t0)]
However,
P: Scanning position A: Conversion coefficient T: Scanning cycle t: Time t0: Reference vibration center time.

その後、例えば信号処理系で補間処理を行えば、サンプリング間隔が不等間隔なデータを等間隔なデータに高精度に変換することができ、このデータを用いて本実施の形態の処理を行うことができる。   After that, for example, if interpolation processing is performed in a signal processing system, data with non-uniform sampling intervals can be converted into data with uniform intervals with high accuracy, and the processing of this embodiment is performed using this data. Can do.

また、時系列でサンプリングする際に、実際の走査位置に対して等間隔となるように、不等時間隔で信号を検出することも可能である。   Further, when sampling in time series, it is possible to detect signals at unequal time intervals so as to be at equal intervals with respect to the actual scanning position.

以上の通り、本実施の形態では、スリット走査が周期運動であってもその影響を受けずに計測が可能である。   As described above, in this embodiment, even if the slit scanning is a periodic motion, measurement can be performed without being affected by the movement.

また、上述の実施の形態では、受光スリットの幅を極細としているため、受光素子として一般的なSPD(シリコンフォトダイオード)などを用いると、受光光量が足りなくなる可能性がある。このような場合には、受光センサ38の受光素子RS1〜RS25として、高感度ディテクタである、光電子倍増管、ハイブリッドフォトディテクタ、チャンネル型光電子倍増管などを必要な個数だけアレイ状に束ねて用いれば良い。   In the above-described embodiment, since the width of the light receiving slit is extremely narrow, if a general SPD (silicon photodiode) or the like is used as the light receiving element, the amount of received light may be insufficient. In such a case, as the light receiving elements RS1 to RS25 of the light receiving sensor 38, a required number of photomultiplier tubes, hybrid photo detectors, channel photomultiplier tubes, etc., which are high sensitivity detectors, may be bundled in an array. .

次に、図面を参照して、この発明の第2の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。なお、第2の実施の形態にかかる投影露光装置は、第1の実施の形態にかかる投影露光装置が備える面位置検出装置2を構成する受光スリットR1〜R25及び受光センサ38(受光素子RS1〜RS25)を備えておらず、後述する受光センサ40(図31参照)を備えている。また、第2の実施の形態にかかる投影露光装置が備える面位置検出装置は、検出光を分光する直視プリズム42(図30参照)を備えている。   Next, a projection exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the projection exposure apparatus according to the second embodiment includes the light receiving slits R1 to R25 and the light receiving sensor 38 (light receiving elements RS1 to RS1) that constitute the surface position detection apparatus 2 included in the projection exposure apparatus according to the first embodiment. RS25) is not provided, but a light receiving sensor 40 (see FIG. 31) described later is provided. Further, the surface position detection apparatus provided in the projection exposure apparatus according to the second embodiment includes a direct-view prism 42 (see FIG. 30) that divides the detection light.

上述の点以外の第2の実施の形態にかかる投影露光装置の構成は、第1の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一である。したがって、第2の実施の形態の説明においては、第1の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。また、第2の実施の形態にかかる投影露光装置の説明においては、第1の実施の形態にかかる投影露光装置と同一の構成には第1の実施の形態で用いたものと同一の符号を付して説明を行なう。   Except for the points described above, the configuration of the projection exposure apparatus according to the second embodiment is the same as the configuration of the projection exposure apparatus according to the first embodiment. Therefore, in the description of the second embodiment, a detailed description of the same configuration as the configuration of the projection exposure apparatus according to the first embodiment is omitted. In the description of the projection exposure apparatus according to the second embodiment, the same reference numerals as those used in the first embodiment are assigned to the same components as those of the projection exposure apparatus according to the first embodiment. A description will be given.

この実施の形態にかかる面位置検出装置は、短波長域から長波長域が含まれる白色光を供給する光源(図示せず)を備えている。また、この実施の形態にかかる面位置検出装置には、図30に示すように、リレーレンズ36aと36bとの間の光路中に分光手段としての直視プリズム42が配置されている。直視プリズム42はリレーレンズ36aと36bを構成するリレー光学系の瞳位置に配置されるのが望ましい。直視プリズム42は、入射した検出光(白色光)を短波長傾向の光(第1の波長域の検出光)L1と長波長傾向の光(第2の波長域の検出光)L2とに分光する。また、直視プリズム42は、受光スリットR1〜R25(受光光学系RLの結像面の所定の領域)を通過した検出光の光束断面に対して2倍以上の光束断面を有する検出光を形成する。   The surface position detection apparatus according to this embodiment includes a light source (not shown) that supplies white light including a long wavelength range from a short wavelength range. Further, in the surface position detection apparatus according to this embodiment, as shown in FIG. 30, a direct-view prism 42 as a spectroscopic means is disposed in the optical path between the relay lenses 36a and 36b. The direct-view prism 42 is preferably disposed at the pupil position of the relay optical system that constitutes the relay lenses 36a and 36b. The direct-view prism 42 splits the incident detection light (white light) into light having a shorter wavelength tendency (detection light in the first wavelength range) L1 and light having a longer wavelength tendency (detection light in the second wavelength range) L2. To do. The direct-view prism 42 forms detection light having a light beam cross section that is twice or more the light beam cross section of the detection light that has passed through the light receiving slits R1 to R25 (predetermined regions on the imaging surface of the light receiving optical system RL). .

図31は、受光センサ(検出手段)40の構成を示す図である。図31に示すように、受光素子51a,51b〜75a,75bを備えている。受光素子51a,51bは、受光スリットプリズム35の入射面(スリット部材)35a上の受光スリットR1に対応して配置されており、受光スリットR1を通過した検出光を受光し、光電変換する。受光スリット(光透過部)R1を通過し、直視プリズム42により分光された検出光のうちの短波長傾向の光L1は受光素子51aに入射し、受光素子(第1光電変換器、第1検出手段)51aは短波長傾向の光L1を受光し、検出する。また、受光スリット(光透過部)R1を通過し、直視プリズム42により分光された検出光のうちの長波長傾向の光L2は受光素子51bに入射し、受光素子(第2光電変換器、第2検出手段)51bは長波長傾向の光L2を受光し、検出する。即ち、受光素子51a,51bは、受光スリットR1を通過し、直視プリズム42により分光された短波長傾向の光L1と長波長傾向の光L2とを同時に検出する。   FIG. 31 is a diagram showing the configuration of the light receiving sensor (detecting means) 40. As shown in FIG. 31, light receiving elements 51a, 51b to 75a, 75b are provided. The light receiving elements 51a and 51b are arranged corresponding to the light receiving slit R1 on the incident surface (slit member) 35a of the light receiving slit prism 35, receive the detection light that has passed through the light receiving slit R1, and perform photoelectric conversion. Light L1 having a short wavelength tendency out of the detection light that passes through the light receiving slit (light transmitting portion) R1 and is split by the direct-view prism 42 enters the light receiving element 51a, and receives the light receiving element (first photoelectric converter, first detection). Means) 51a receives and detects light L1 having a short wavelength tendency. Further, light L2 having a long wavelength tendency out of the detection light that passes through the light receiving slit (light transmitting portion) R1 and is split by the direct-view prism 42 enters the light receiving element 51b, and receives the light receiving element (second photoelectric converter, second photoelectric converter). (2 detecting means) 51b receives and detects the light L2 having a long wavelength tendency. That is, the light receiving elements 51a and 51b simultaneously detect the light L1 having a short wavelength tendency and the light L2 having a long wavelength tendency, which are split by the direct viewing prism 42 through the light receiving slit R1.

図示しない制御部は、受光素子51a,51bからの光電変換出力に基づいて、送光スリットS1の空間像の光強度分布を求め、この光強度分布に基づいてウエハWの位置を検出する。例えば、図32に示すように、短波長傾向の光により形成される送光スリットS1の空間像の光強度分布及び長波長傾向の光により形成される送光スリットS1の空間像の光強度分布で計測誤差が生じている場合、波長域の違いによる計測誤差が生じている。したがって、各光強度分布の平均をとることにより計測精度を向上させることができる。また、ウエハW表面の状態等により波長に比例して計測ずれが発生する場合には、計測結果の差分から全体にオフセット処理を加えるようにしてもよい。   A control unit (not shown) obtains the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1 based on the photoelectric conversion output from the light receiving elements 51a and 51b, and detects the position of the wafer W based on the light intensity distribution. For example, as shown in FIG. 32, the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1 formed by light having a short wavelength tendency and the light intensity distribution of the aerial image of the light transmission slit S1 formed by light having a long wavelength tendency. If there is a measurement error, the measurement error is caused by the difference in wavelength range. Therefore, measurement accuracy can be improved by taking the average of each light intensity distribution. Further, when a measurement deviation occurs in proportion to the wavelength due to the state of the surface of the wafer W or the like, an offset process may be added to the whole from the difference in measurement results.

同様に、受光素子52a,52b〜75a,75bは、受光スリットR2〜R25のそれぞれに対応して配置されており、受光スリットR2〜R25を通過した検出光を受光し、光電変換する。受光素子(第1光電変換器、第1検出手段)52a〜75aは、受光スリット(光透過部)R2〜R25を通過し、直視プリズム42により分光された検出光のうちの短波長傾向の光L1を受光し、検出する。また、受光素子(第2光電変換器、第2検出手段)52b〜75bは、受光スリット(光透過部)R2〜R25を通過し、直視プリズム42により分光された検出光のうちの長波長傾向の光L2を受光し、検出する。図示しない制御部は、受光素子51a,51bからの光電変換出力と同様に、受光素子52a〜75a,52b〜75bからの光電変換出力を処理する。   Similarly, the light receiving elements 52a, 52b to 75a, 75b are arranged corresponding to the respective light receiving slits R2 to R25, receive the detection light that has passed through the light receiving slits R2 to R25, and perform photoelectric conversion. The light receiving elements (first photoelectric converters, first detection means) 52a to 75a pass through the light receiving slits (light transmitting portions) R2 to R25 and are light having a short wavelength tendency among the detection lights dispersed by the direct viewing prism 42. L1 is received and detected. In addition, the light receiving elements (second photoelectric converter, second detection means) 52b to 75b tend to have a long wavelength in the detection light that passes through the light receiving slits (light transmitting portions) R2 to R25 and is split by the direct-view prism 42. The light L2 is received and detected. A control unit (not shown) processes the photoelectric conversion outputs from the light receiving elements 52a to 75a and 52b to 75b in the same manner as the photoelectric conversion outputs from the light receiving elements 51a and 51b.

第2の実施の形態にかかる面位置検出装置によれば、直視プリズム42により分光された短波長傾向の光L1を検出する受光素子51a〜75aと、長波長傾向の光L2を検出する受光素子51b〜75bとによる検出結果に基づいて被検面としてのウエハWの少なくとも一点の位置を検出するため、波長域の違いによる検出誤差の発生を防止することができ、ウエハWの面位置を正確に検出することができる。   According to the surface position detection apparatus according to the second embodiment, the light receiving elements 51a to 75a that detect the light L1 having the short wavelength tendency that is split by the direct-view prism 42, and the light receiving element that detects the light L2 that has the long wavelength tendency. Since the position of at least one point of the wafer W as the test surface is detected based on the detection results of 51b to 75b, it is possible to prevent the occurrence of detection error due to the difference in wavelength range, and the surface position of the wafer W can be accurately determined. Can be detected.

また、直視プリズム42により受光スリットR1〜R25を通過した検出光の光束断面に対して2倍以上の光束断面を有する検出光を形成し、分光することができるため、受光スリットR1〜R25を通過した短波長傾向の光L1と長波長傾向の光L2とを隣り合う受光素子51a〜75a,51b〜75bによりそれぞれ同時に検出することができる。   Further, since the detection light having a light beam cross section more than twice the light beam cross section of the detection light that has passed through the light receiving slits R1 to R25 by the direct viewing prism 42 can be formed and dispersed, the light passes through the light receiving slits R1 to R25. The light L1 having the short wavelength tendency and the light L2 having the long wavelength tendency can be simultaneously detected by the adjacent light receiving elements 51a to 75a and 51b to 75b.

なお、第2の実施の形態にかかる面位置検出装置においては、分光手段として直視プリズム42を備えているが、分光手段として回折格子やプリズム等を備えてもよい。また、リレーレンズ36aと36bとの間の光路中に直視プリズム42が配置されているが、受光スリットプリズム35の入射面35a(受光スリットR1〜R25)と受光センサ40との間の光路中に配置されていればよい。   The surface position detection apparatus according to the second embodiment includes the direct-view prism 42 as the spectroscopic means, but may include a diffraction grating, a prism, or the like as the spectroscopic means. The direct-view prism 42 is disposed in the optical path between the relay lenses 36 a and 36 b, but in the optical path between the incident surface 35 a (the light receiving slits R 1 to R 25) of the light receiving slit prism 35 and the light receiving sensor 40. It only has to be arranged.

上述の各実施の形態にかかる投影露光装置では、投影光学系を用いてレチクル(マスク)により形成された転写用のパターンを感光性基板(プレート)に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、上述の各実施の形態にかかる投影露光装置を用いて感光性基板としてのプレート等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図33のフローチャートを参照して説明する。   In the projection exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, a micropatterning device is exposed by exposing a photosensitive substrate (plate) with a transfer pattern formed by a reticle (mask) using a projection optical system (exposure process). (Semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.) can be manufactured. Hereinafter, an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a plate or the like as a photosensitive substrate using the projection exposure apparatus according to each of the above-described embodiments will be described with reference to FIG. This will be described with reference to the flowchart of FIG.

先ず、図33のステップS301において、1ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップS302において、1ロットのプレート上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップS303において、上述の各実施の形態にかかる投影露光装置を用いて、投影露光装置が備える面位置検出装置によりプレート上のフォーカス位置の調整を行ないつつ、マスクのパターンの像が投影光学系を介して、その1ロットのプレート上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップS304において、1ロットのプレート上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップS305において、その1ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスクのパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。   First, in step S301 of FIG. 33, a metal film is deposited on one lot of plates. In the next step S302, a photoresist is applied on the metal film on one lot of plates. Thereafter, in step S303, the projection exposure apparatus according to each of the above-described embodiments is used to adjust the focus position on the plate by the surface position detection apparatus included in the projection exposure apparatus, and the mask pattern image is projected optically. Through the system, exposure and transfer are sequentially performed on each shot area on the plate of one lot. Thereafter, in step S304, the photoresist on the one lot of plates is developed, and in step S305, the resist pattern is etched on the one lot of plates to correspond to the mask pattern. A circuit pattern is formed in each shot area on each plate.

その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行ない、プレートから複数のデバイスに切断され、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる走査型投影露光装置を用いて露光を行なっているため、高精度に露光を行なうことができ、良好な半導体デバイスを得ることができる。なお、ステップS301〜ステップS305では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。   Thereafter, an upper layer circuit pattern is formed, and the plate is cut into a plurality of devices to manufacture devices such as semiconductor elements. According to the semiconductor device manufacturing method described above, since exposure is performed using the scanning projection exposure apparatus according to each of the embodiments described above, exposure can be performed with high accuracy and a good semiconductor device can be obtained. Can do. In steps S301 to S305, a metal is vapor-deposited on the plate, a resist is applied on the metal film, and exposure, development and etching processes are performed. Prior to these processes, the process is performed on the plate. It is needless to say that after forming a silicon oxide film, a resist may be applied on the silicon oxide film, and steps such as exposure, development, and etching may be performed.

また、上述の各実施の形態にかかる投影露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図34のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。まず、図34において、パターン形成工程S401では、上述の各実施の形態にかかる投影露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板(レジストが塗布されたガラス基板等)に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程S402へ移行する。   In the projection exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). it can. Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in FIG. 34, in the pattern formation step S401, the projection exposure apparatus according to each of the above embodiments is used to transfer and expose the mask pattern onto a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). A lithography process is performed. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step S402.

次に、カラーフィルタ形成工程S402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程S402の後に、セル組み立て工程S403が実行される。セル組み立て工程S403では、パターン形成工程S401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程S402にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。セル組み立て工程S403では、例えば、パターン形成工程S401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程S402にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。   Next, in the color filter forming step S402, a large number of groups of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter formation step S402, a cell assembly step S403 is executed. In the cell assembly step S403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step S401, the color filter obtained in the color filter formation step S402, and the like. In the cell assembly step S403, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step S401 and the color filter obtained in the color filter formation step S402, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell ).

その後、モジュール組み立て工程S404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる投影露光装置を用いて露光を行なっているため、高精度に露光を行なうことができ、良好な液晶表示素子を得ることができる。   Thereafter, in a module assembly step S404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, since the exposure is performed using the projection exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, the exposure can be performed with high accuracy and a good liquid crystal display element is obtained. be able to.

第1の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the exposure apparatus concerning 1st Embodiment. 第1の実施の形態にかかる送光スリットプリズムの射出面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the output surface of the light transmission slit prism concerning 1st Embodiment. 第1の実施の形態にかかるウエハ面上に形成される送光スリットの像を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the image of the light transmission slit formed on the wafer surface concerning 1st Embodiment. 第1の実施の形態にかかる受光スリットプリズムの入射面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the entrance plane of the light-receiving slit prism concerning 1st Embodiment. 第1の実施の形態にかかる受光センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light reception sensor concerning 1st Embodiment. 計測誤差の要因を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the factor of a measurement error. 従来の送光スリットと受光スリットの相対位置関係を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship of the conventional light transmission slit and a light-receiving slit. 従来の面位置検出装置において振動ミラーの振動に伴う検出光の光量変化を示すグラフである。It is a graph which shows the light quantity change of the detection light accompanying the vibration of a vibration mirror in the conventional surface position detection apparatus. ウエハのフォーカス位置と光量変化との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the focus position of a wafer, and light quantity change. 第1の実施の形態にかかる送光スリットと受光スリットの相対位置関係を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship of the light transmission slit and light reception slit concerning 1st Embodiment. 第1の実施の形態にかかる面位置検出装置において振動ミラーの振動に伴う空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of the aerial image accompanying the vibration of a vibration mirror in the surface position detection apparatus concerning 1st Embodiment. ウエハのフォーカス位置と送光スリットの位置との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the focus position of a wafer, and the position of a light transmission slit. 第1の実施の形態にかかる面位置検出装置において振動ミラーの振動に伴う空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of the aerial image accompanying the vibration of a vibration mirror in the surface position detection apparatus concerning 1st Embodiment. ウエハのフォーカス位置と方向転換点間の間隔の差との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the focus position of a wafer, and the difference of the space | interval between turning points. 第1の実施の形態にかかる面位置検出装置において振動ミラーの振動に伴う空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of the aerial image accompanying the vibration of a vibration mirror in the surface position detection apparatus concerning 1st Embodiment. 空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of an aerial image. 空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of an aerial image. 受光スリットとウエハの相対位置関係を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship of a light-receiving slit and a wafer. 空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of an aerial image. 受光スリットとウエハの相対位置関係を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship of a light-receiving slit and a wafer. 空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of an aerial image. 受光スリットとウエハの相対位置関係を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship of a light-receiving slit and a wafer. 空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of an aerial image. 送光スリットとウエハの相対位置関係を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship of a light transmission slit and a wafer. 空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of an aerial image. 送光スリットとウエハの相対位置関係を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship of a light transmission slit and a wafer. 空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of an aerial image. 送光スリットとウエハの相対位置関係を示す図である。It is a figure which shows the relative positional relationship of a light transmission slit and a wafer. 空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of an aerial image. 第2の実施の形態にかかる直視プリズムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the direct-view prism concerning 2nd Embodiment. 第2の実施の形態にかかる受光センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light reception sensor concerning 2nd Embodiment. 第2の実施の形態にかかる面位置検出装置において振動ミラーの振動に伴う空間像の光強度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the light intensity distribution of the aerial image accompanying the vibration of a vibration mirror in the surface position detection apparatus concerning 2nd Embodiment. この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the semiconductor device as a microdevice concerning embodiment of this invention. この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the liquid crystal display element as a microdevice concerning embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

IL…照明光学系、PL…投影光学系、R…レチクル、W…ウエハ、RST…レチクルステージ、WH…ウエハホルダ、WT…ウエハテーブル、ZS…Zステージ、XS…Xステージ、YS…Yステージ、2…面位置検出装置、SL…送光光学系、RL…受光光学系、12…送光スリットプリズム、16,18,33…折り曲げミラー、23,26…第1対物レンズ、17,31…第2対物レンズ、21…振動ミラー、24,25…菱形プリズム、35…受光スリットプリズム、36a,36b…リレーレンズ、38,40…受光センサ、42…直視プリズム。   IL ... illumination optical system, PL ... projection optical system, R ... reticle, W ... wafer, RST ... reticle stage, WH ... wafer holder, WT ... wafer table, ZS ... Z stage, XS ... X stage, YS ... Y stage, 2 ... Surface position detection device, SL ... Light transmission optical system, RL ... Light reception optical system, 12 ... Light transmission slit prism, 16, 18, 33 ... Bending mirror, 23,26 ... First objective lens, 17, 31 ... Second Objective lens, 21 ... vibrating mirror, 24, 25 ... diamond prism, 35 ... light receiving slit prism, 36a, 36b ... relay lens, 38, 40 ... light receiving sensor, 42 ... direct view prism.

Claims (8)

所定のパターンが形成されたパターン部材の前記所定のパターンを介した光を被検面に斜め方向から照射する送光光学系、および前記被検面によって反射された前記光をもとに前記所定のパターンの空間像を形成する受光光学系を含む結像光学系と、
前記空間像が形成される位置に配置され、前記光が通過可能な受光スリットを有する受光スリット部材と、
前記空間像と前記受光スリットとを所定方向に相対的に走査させる走査手段と、
前記受光スリットを通過した前記光を光電変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段の変換結果に基づき、前記受光スリット上に形成された前記空間像の光強度分布を取得し、該光強度分布に基づいて前記被検面の面位置を検出する検出手段と、を備え、
前記所定方向に関する前記受光スリットの幅は、前記所定方向に関する前記空間像の幅より細いことを特徴とする面位置検出装置。
The predetermined light via the predetermined pattern of the pattern member on which a predetermined pattern is formed sending optical system for irradiating obliquely to the test surface, and on the basis of the light reflected by the test surface An imaging optical system including a light receiving optical system for forming a spatial image of the pattern of
A light receiving slit member disposed at a position where the aerial image is formed and having a light receiving slit through which the light can pass;
Scanning means for relatively scanning the aerial image and the light receiving slit in a predetermined direction;
Photoelectric conversion means for photoelectrically converting the light that has passed through the light receiving slit ;
Detecting means for obtaining a light intensity distribution of the aerial image formed on the light receiving slit based on a conversion result of the photoelectric converting means, and detecting a surface position of the test surface based on the light intensity distribution ; With
The surface position detecting device according to claim 1, wherein a width of the light receiving slit in the predetermined direction is narrower than a width of the aerial image in the predetermined direction.
前記結像光学系は、スリット状の前記空間像を形成し、
前記受光スリットの短手方向幅は、前記空間像の短手方向の幅より細く設定され、
前記走査手段は、前記空間像と前記受光スリットとを、前記空間像および前記受光スリットの長手方向と異なる方向に相対的に走査させることを特徴とする請求項1に記載の面位置検出装置。
The imaging optical system forms the slit-shaped aerial image;
The width of the light receiving slit in the short direction is set to be narrower than the width of the aerial image in the short direction,
It said scanning means, and said light receiving slit and the aerial image, the surface position detecting apparatus according to claim 1, characterized in that for relatively scanning the longitudinal direction different from the direction of the aerial image and the receiving slit.
前記走査手段は、前記送光光学系または前記受光光学系内に設けられ、前記所定方向に対応する方向に振動しつつ前記光を反射するミラー素子を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の面位置検出装置。   3. The scanning unit includes a mirror element that is provided in the light transmission optical system or the light receiving optical system and reflects the light while oscillating in a direction corresponding to the predetermined direction. The surface position detection apparatus described in 1. 前記送光光学系は、前記パターン部材のうち前記送光パターンが形成された面と前記被検面とがシャインプルーフの関係を満足するように設けられ、
前記受光光学系は、前記受光スリット部材のうち前記受光スリットが設けられた面と前記被検面とがシャインプルーフの関係を満足するように設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の面位置検出装置。
The light transmission optical system is provided so that the surface of the pattern member on which the light transmission pattern is formed and the test surface satisfy a Scheinproof relationship,
The light receiving optical system, any of claims 1 to 3, characterized in that the surface on which the receiving slit is provided within the receiving slit member and said test surface is provided so as to satisfy the Scheimpflug relationship surface position detecting apparatus according to an item or.
所定のパターンを介した光を被検面に斜め方向から照射し、該被検面によって反射された前記光をもとに前記所定のパターンの空間像を形成する空間像形成工程と、
前記空間像が形成される位置に配置され前記光が通過可能な受光スリットと、前記空間像とを所定方向に相対的に走査させる走査工程と、
前記受光スリットを通過した前記光を光電変換する光電変換工程と、
前記光電変換工程の変換結果に基づき、前記受光スリット上に形成された前記空間像の光強度分布を取得し、該光強度分布に基づいて前記被検面の面位置を検出する検出工程と、
を含み、
前記所定方向に関する前記受光スリットの幅は、前記所定方向に関する前記空間像の幅より細いことを特徴とする面位置検出方法。
A spatial image forming step of irradiating the test surface with light through the predetermined pattern from an oblique direction, and forming a spatial image of the predetermined pattern based on the light reflected by the test surface;
A light-receiving slit arranged at a position where the aerial image is formed and through which the light can pass, and a scanning step of relatively scanning the aerial image in a predetermined direction;
A photoelectric conversion step of photoelectrically converting the light that has passed through the light receiving slit ;
Based on the conversion result of the photoelectric conversion step, obtaining a light intensity distribution of the aerial image formed on the light receiving slit , and detecting a surface position of the test surface based on the light intensity distribution ;
Including
The surface position detection method according to claim 1, wherein the width of the light receiving slit in the predetermined direction is narrower than the width of the aerial image in the predetermined direction.
前記空間像形成工程は、スリット状の前記空間像を形成し、
前記受光スリットの短手方向幅は、前記空間像の短手方向の幅より細く設定され、
前記走査工程は、前記空間像と前記受光スリットとを、前記空間像および前記受光スリットの長手方向と異なる方向に相対的に走査させることを特徴とする請求項に記載の面位置検出方法。
In the aerial image forming step, the slit-shaped aerial image is formed,
The width of the light receiving slit in the short direction is set to be narrower than the width of the aerial image in the short direction,
6. The surface position detection method according to claim 5 , wherein in the scanning step, the aerial image and the light receiving slit are scanned relatively in a direction different from a longitudinal direction of the aerial image and the light receiving slit .
投影光学系を介して感光性基板に露光光を照射する露光装置であって、
前記投影光学系に対する前記感光性基板の面位置を検出する請求項1〜のいずれか一項に記載の面位置検出装置を備えることを特徴とする露光装置。
An exposure apparatus that irradiates a photosensitive substrate with exposure light via a projection optical system,
An exposure apparatus comprising the surface position detection device according to any one of claims 1 to 4 , which detects a surface position of the photosensitive substrate with respect to the projection optical system.
請求項に記載の露光装置を用いて感光性基板を露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
An exposure step of exposing a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to claim 7 ;
A developing step of developing the photosensitive substrate exposed by the exposing step;
A device manufacturing method comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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NL2005821A (en) 2009-12-23 2011-06-27 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus, device manufacturing method, and method of applying a pattern to a substrate.
NL2009612A (en) * 2011-11-21 2013-05-23 Asml Netherlands Bv Level sensor, a method for determining a height map of a substrate, and a lithographic apparatus.
WO2013168456A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-14 株式会社ニコン Surface position measurement device, exposure device, and device production method
WO2013168457A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-14 株式会社ニコン Surface position measurement device, surface position measurement method, exposure device, and device production method
JP2016015371A (en) * 2014-07-01 2016-01-28 ウシオ電機株式会社 Thickness measurement apparatus, thickness measurement method and exposure apparatus
CN114598986B (en) * 2020-12-04 2023-05-26 维沃移动通信有限公司 Positioning method, device and terminal on sidelink SL

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0739955B2 (en) * 1988-06-23 1995-05-01 株式会社ニコン Surface displacement detector
JP2001074419A (en) * 1999-08-23 2001-03-23 Nova Measuring Instruments Ltd Method and device for measuring patternized structure
JP3647022B2 (en) * 2000-04-03 2005-05-11 株式会社リガク Rotation amount detection device for thermobalance device
JP2002196222A (en) * 2000-12-25 2002-07-12 Nikon Corp Plane position detector and aligner
JP2003294413A (en) * 2002-04-01 2003-10-15 Keyence Corp Optical detector
JP4289158B2 (en) * 2004-01-13 2009-07-01 株式会社ニコン Surface position detection apparatus, exposure apparatus, exposure method, and device manufacturing method

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