JPH104055A - Automatic focusing device and manufacture of device using it - Google Patents

Automatic focusing device and manufacture of device using it

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JPH104055A
JPH104055A JP8174340A JP17434096A JPH104055A JP H104055 A JPH104055 A JP H104055A JP 8174340 A JP8174340 A JP 8174340A JP 17434096 A JP17434096 A JP 17434096A JP H104055 A JPH104055 A JP H104055A
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JP
Japan
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wafer
light
optical system
projection optical
predetermined
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Application number
JP8174340A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kawahara
淳 河原
Yuichi Yamada
雄一 山田
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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  • Focusing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an automatic focusing device which is capable of very accurately detecting the surface position of a plate-like work by a method wherein a light projecting means which irradiates the platelike work placed on a stage movable in a direction vertical to the light axis of a projection optical system with light spots, a photodetecting means which detects a reflected light flux from the platelike work, and a computing device which computes signals outputted from the photodetecting means are properly set in configuration. SOLUTION: Light rays projected from a light source 4 are turned to a collimated light flux through a lighting lens 5 to irradiate an aperture mask 6 where pinholes are provided. The images of the pinholes provided to the mask 6 are formed on a wafer 2 by an image forming lens 7 and a deflecting mirror 8. Light fluxes reflected at measurement points on a wafer 2 are changed in the direction of travel by the deflecting mirror 9 and made to impinge on a position detecting detector 11 where photodetectors are two-dimensionally arranged through the intermediary of a detection lens 10. Signals outputted from the position detecting device 11 are formed into the surface position data of the measurement points by a surface position detecting means 14, the surface position data of the measurement points are inputted into a control means 13, the command signals outputted from the control means 13 are inputted into a stage drive means 12, and a wafer stage 3 is driven by the stage drive means 12 of servo mechanism.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は自動焦点合わせ装置
及びそれを用いた投影露光装置に関し、特に半導体デバ
イス製造用の縮小型の投影露光装置(ステッパー)にお
いて、ウエハステージ上に載置された半導体ウエハの各
被露光領域を、縮小投影レンズ系(投影光学系)の焦平
面に合焦せしめる際に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an automatic focusing apparatus and a projection exposure apparatus using the same, and more particularly, to a miniature projection exposure apparatus (stepper) for manufacturing semiconductor devices, the semiconductor mounted on a wafer stage. This is suitable when each exposure area of the wafer is focused on the focal plane of the reduction projection lens system (projection optical system).

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、超LSIの高集積化に応じて回路
パターンの微細化が進んでおり、これに伴なってステッ
パーの縮小投影レンズ系は、より高NA化されて、これ
に伴ない回路パターンの転写工程におけるレンズ系の許
容焦点深度がより狭くなっている。又、縮小投影レンズ
系により露光するべき被露光領域の大きさも大型化され
る傾向にある。
2. Description of the Related Art At present, circuit patterns have been miniaturized in accordance with the high integration of VLSIs, and accordingly, the reduction projection lens system of a stepper has been made higher in NA, and this has been accompanied. The permissible depth of focus of the lens system in the circuit pattern transfer process has become narrower. In addition, the size of the exposed area to be exposed by the reduction projection lens system tends to be increased.

【0003】このようなことにより大型化された被露光
領域全体に亘って良好な回路パターンの転写を可能にす
る為には、縮小投影レンズ系の許容焦点深度内に確実
に、ウエハの被露光領域(ショット)全体を位置付ける
必要がある。
In order to make it possible to transfer a good circuit pattern over the entire area to be exposed which has been enlarged, it is necessary to ensure that the exposure of the wafer is within the allowable depth of focus of the reduction projection lens system. It is necessary to position the entire area (shot).

【0004】これを達成する為には、ウエハ表面の縮小
投影レンズ系の焦平面、即ちレチクルの回路パターン像
がフォーカスする平面に対する位置と傾きを高精度に検
出し、ウエハ表面の位置や傾きを調整してやることが重
要となってくる。
In order to achieve this, the position and inclination of the wafer surface relative to the focal plane of the reduction projection lens system, that is, the plane on which the circuit pattern image of the reticle is focused, are detected with high accuracy, and the position and inclination of the wafer surface are determined. It is important to make adjustments.

【0005】ステッパーにおけるウエハ表面の面位置の
検出方法としては、エアマイクロセンサを用いてウエハ
表面の複数箇所の面位置を検出し、その結果に基づいて
ウエハ表面の位置を求める方法、或はウエハ表面に光束
を斜め方向から入射させ、ウエハ表面からの反射光の反
射点の位置ずれをセンサ上への反射光の位置ずれとして
検出する光投射式の検出光学系(斜入射光学系)を用い
て、ウエハ表面の面位置を検出する方法等が知られてい
る。
[0005] As a method of detecting the surface position of the wafer surface in the stepper, a method of detecting the surface position of a plurality of positions on the wafer surface using an air microsensor and obtaining the position of the wafer surface based on the detection result, or A light projection type detection optical system (oblique incidence optical system) is used to detect the position shift of the reflection point of the reflected light from the wafer surface as the position shift of the reflected light on the sensor by causing the light beam to enter the surface obliquely. Thus, a method of detecting the surface position of the wafer surface is known.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】従来の斜入射光学系を
用いてウエハ面の複数の測定点での面位置情報を検出す
るとき、例えば測定点がウエハ面上のテストパターンで
あるTEG(Test Element Group)やウエハ面のスクライ
ブ上に位置すると、そこからの反射光の光強度分布が変
形して検出誤差が発生してくる。
When detecting surface position information at a plurality of measurement points on a wafer surface using a conventional oblique incidence optical system, for example, a TEG (Test) in which the measurement points are test patterns on the wafer surface is used. If it is located on a scribe on the wafer surface or an element group, the light intensity distribution of the reflected light from the scribe will be deformed and a detection error will occur.

【0007】図7はマスク6に設けたピンホール(開
口)Mを介した光スポットLがウエハ面2上のチップC
H1,CH2間のスクライブ領域SCに入射し、その面
から反射して受光面(位置検出素子)Dに入射するとき
の光路の説明図である。
FIG. 7 shows that a light spot L passing through a pinhole (opening) M provided in a mask 6 is a chip C on the wafer surface 2.
FIG. 4 is an explanatory diagram of an optical path when light enters a scribe area SC between H1 and CH2, is reflected from the surface, and enters a light receiving surface (position detection element) D.

【0008】同図に示すように、マスク6の開口Mを通
過してウエハ2に斜め方向に入射する光束Lのスポット
光の強度は波長SIに示される明暗の光となる。1回の
露光で複数のチップパターンを焼き付けるマルチチップ
露光を行い、上記スポット光のウエハ上反射位置(検出
点)がチップ間の余白であるスクライブ上に位置する場
合、チップ上のように反射面が平坦であれば光は光LT
のように正反射するが、スクライブ上で反射する光は反
射面が傾斜しているため光LSのようになり、位置検出
素子Dの位置では結像位置がずれてしまう。
As shown in FIG. 1, the intensity of the spot light of the light flux L which passes through the opening M of the mask 6 and is obliquely incident on the wafer 2 becomes light and dark light indicated by a wavelength SI. When multi-chip exposure for printing a plurality of chip patterns in one exposure is performed, and the reflection position (detection point) of the spot light on the wafer is located on a scribe which is a margin between chips, a reflection surface as on the chip If is flat, light is light LT
However, the light reflected on the scribe becomes light LS because the reflection surface is inclined, and the image formation position is shifted at the position of the position detection element D.

【0009】光LTと光LSの結像位置のずれにより、
受光面Dにある位置検出素子Dで受光した光を光電変換
した場合、出力信号波形は波形SOのような歪みが生
じ、検出位置のデータに誤差が含まれることになる。こ
の誤差はウエハ面内の各露光チップ位置でのスクライブ
形状が安定に形成されない為に各露光チップ位置での計
測誤差が大きくばらつき、一定のオフセット値として補
正することができないという問題点があった。
[0009] Due to the shift of the imaging position between the light LT and the light LS,
When the light received by the position detection element D on the light receiving surface D is photoelectrically converted, the output signal waveform is distorted like the waveform SO, and the data at the detection position includes an error. This error has a problem that the measurement error at each exposure chip position largely fluctuates because the scribe shape at each exposure chip position on the wafer surface is not formed stably, and cannot be corrected as a constant offset value. .

【0010】この様に面位置検出手段の検出位置がこの
スクライブ上に重なってしまうと、スクライブ領域から
の信号に歪みが生じ分離ができない為、正確な面位置を
計測することができず、ウエハ表面を投影光学系の最良
結像面位置に設定することができず、レチクルパターン
の良好な転写ができないという問題点があった。このこ
とは測定点がウエハ面上のTEGに位置しているときも
同様であった。
If the detection position of the surface position detecting means overlaps the scribe, the signal from the scribe area is distorted and cannot be separated, so that the accurate surface position cannot be measured, and the wafer cannot be measured. There is a problem that the surface cannot be set at the best image forming plane position of the projection optical system, and good transfer of the reticle pattern cannot be performed. This is the same when the measurement point is located at the TEG on the wafer surface.

【0011】本発明は適切に設定した複数の光スポット
を投影光学系の光軸と直交する方向に沿って移動可能な
ステージ上に載置した平板状物体に照射するようにした
投光手段や該平板状物体からの反射光束を受光する受光
手段、そして受光手段からの出力信号を演算処理する演
算手段等の構成を適切に設定することにより、露光領域
内にマルチチップ構成のときに生ずるスクライブのよう
に検出信号を変形させ面位置検出精度を低下させてしま
う領域が存在しても表面位置を高精度に検出し、平板状
物体を所定位置に設定することができる自動焦点合わせ
装置及びそれを用いた投影露光装置の提供を目的とす
る。
According to the present invention, there is provided a light projecting means for projecting a plurality of appropriately set light spots onto a flat object placed on a stage movable along a direction orthogonal to the optical axis of a projection optical system. By appropriately setting the configuration of the light receiving means for receiving the reflected light beam from the flat object, and the arithmetic means for arithmetically processing the output signal from the light receiving means, the scribe generated in the multi-chip configuration in the exposure area can be obtained. An automatic focusing device which can detect a surface position with high accuracy and set a flat object at a predetermined position even if there is an area where the detection signal is deformed and the surface position detection accuracy is reduced as described above. And a projection exposure apparatus using the same.

【0012】この他、本発明はレチクル面上のパターン
を投影光学系でウエハ面上に投影する投影露光装置にお
いて、ウエハ面のスクライブの投影から生じる検出誤差
を除去し、ウエハ面の表面位置情報を高精度に検出し、
ウエハを投影光学系の焦平面に高精度に位置合わせする
ことができる自動焦点合わせ装置及びそれを用いた投影
露光装置の提供を目的とする。
In addition, according to the present invention, in a projection exposure apparatus for projecting a pattern on a reticle surface onto a wafer surface by a projection optical system, a detection error caused by projection of a scribe line on the wafer surface is removed, and surface position information on the wafer surface is removed. Is detected with high accuracy,
It is an object of the present invention to provide an automatic focusing apparatus capable of accurately positioning a wafer on a focal plane of a projection optical system and a projection exposure apparatus using the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の自動焦点合わせ
装置は、(1−1)レチクル面上のパターンをウエハ面
上に投影する投影光学系の光軸と略直交する方向に沿っ
て2次元方向に移動可能なステージにウエハを載置し、
該ウエハの所定面を該投影光学系の像平面に設定し、該
所定面に投光手段から複数のスポット光を照射し、該所
定面からの複数のスポット光に基づく反射光を光電変換
手段で検出し、該光電変換手段で得られた複数の信号の
うちから該レチクル上のチップ構成に基づくウエハ上の
チップレイアウトと該複数のスポット光の位置関係より
所定の信号を選択し、該選択した所定の信号を用いて演
算手段により該所定面の面位置情報を検出し、該演算手
段からの信号に基づいて該所定面を該投影光学系の焦平
面に設定したことを特徴としている。
According to the present invention, there is provided an automatic focusing apparatus comprising: (1-1) a device which projects a pattern on a reticle surface onto a wafer surface along a direction substantially orthogonal to an optical axis of a projection optical system; Place the wafer on a stage that can move in the three-dimensional direction,
A predetermined surface of the wafer is set as an image plane of the projection optical system, the predetermined surface is irradiated with a plurality of spot lights from a light projecting unit, and reflected light based on the plurality of spot lights from the predetermined surface is converted into a photoelectric conversion unit. And selecting a predetermined signal from a plurality of signals obtained by the photoelectric conversion means from a chip layout on a wafer based on a chip configuration on the reticle and a positional relationship between the plurality of spot lights. The surface position information of the predetermined surface is detected by the calculating means using the predetermined signal, and the predetermined surface is set as the focal plane of the projection optical system based on the signal from the calculating means.

【0014】特に、(1-1-1) レチクル面上のパターンを
ウエハ面上に投影する投影光学系の光軸と略直交する方
向に沿って2次元方向に移動可能なステージにウエハを
載置し、該ウエハの所定面を該投影光学系の像平面に設
定し、該所定面に投光手段から複数のスポット光を照射
し、該所定面からの複数のスポット光に基づく反射光を
光電変換手段で検出し、該光電変換手段で得られた複数
の信号のうちから該レチクル上のテストパターンに基づ
くウエハ上のテストパターンレイアウトと該複数のスポ
ット光の位置関係より所定の信号を選択し、該選択した
所定の信号を用いて演算手段により該所定面の面位置情
報を検出し、該演算手段からの信号に基づいて該所定面
を該投影光学系の焦平面に設定したこと、(1-1-2) 前記
複数のスポット光の1つ1つを明暗を繰り返す複数のス
ポットより成るマルチスポットから構成し、前記演算手
段は該マルチスポットに基づいて前記光電変換手段で各
々得られる複数の信号に重み付け演算を行っているこ
と、(1-1-3) 前記所定面の複数のスポットから形成され
る計測位置を前記投影光学系の所定像高の中心点からの
距離情報とし、該距離情報を前記所定の信号を選択する
ときに用いていること等を特徴としている。
In particular, (1-1-1) the wafer is placed on a stage movable two-dimensionally along a direction substantially orthogonal to the optical axis of a projection optical system for projecting a pattern on the reticle surface onto the wafer surface. And setting a predetermined surface of the wafer as an image plane of the projection optical system, irradiating the predetermined surface with a plurality of spot lights from a light projecting unit, and reflecting light based on the plurality of spot lights from the predetermined surface. A predetermined signal is detected from the plurality of signals detected by the photoelectric conversion unit and selected from a plurality of signals obtained by the photoelectric conversion unit based on a test pattern layout on a wafer based on a test pattern on the reticle and a positional relationship between the plurality of spot lights. Detecting surface position information of the predetermined surface by using the selected predetermined signal by a computing unit, and setting the predetermined surface as a focal plane of the projection optical system based on a signal from the computing unit; (1-1-2) One of the plurality of spot lights One is composed of a multi-spot consisting of a plurality of spots repeating light and dark, and the calculating means performs weighting calculation on a plurality of signals respectively obtained by the photoelectric conversion means based on the multi-spot; (1- 1-3) The measurement position formed from the plurality of spots on the predetermined surface is distance information from a center point of a predetermined image height of the projection optical system, and the distance information is used when selecting the predetermined signal. It is characterized by that.

【0015】本発明の投影露光装置は、(2−1)構成
要件(1−1)の自動焦点合わせ装置を用いてレチクル
とウエハとを前記投影光学系の光軸方向に位置合わせを
して該レチクル面上のパターンを該投影光学系を介して
ウエハ面上に投影露光していることを特徴としている。
In the projection exposure apparatus of the present invention, (2-1) the reticle and the wafer are aligned in the optical axis direction of the projection optical system by using the automatic focusing apparatus of the constitutional requirement (1-1). The pattern on the reticle surface is projected and exposed on the wafer surface via the projection optical system.

【0016】本発明のデバイスの製造方法は、構成要件
(2−1)の投影露光装置を用いてデバイスを製造して
いることを特徴としている。
The device manufacturing method of the present invention is characterized in that the device is manufactured using the projection exposure apparatus of the constitutional requirement (2-1).

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】図1は本発明の自動焦点合わせ装
置を備えた縮小型の投影露光装置(ステッパー)の一部
分の要部概略図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view showing a main part of a part of a reduction type projection exposure apparatus (stepper) provided with an automatic focusing apparatus according to the present invention.

【0018】図1において、1は縮小投影レンズ系(投
影光学系)であり、その光軸は図中AXで示している。
縮小投影レンズ系1はレチクルRの回路パターンを、例
えば1/5倍に縮小して投影し、その焦平面に回路パタ
ーン像を形成している。又光軸AXは図中のz軸方向と
平行な関係にある。2は表面にレジストを塗布したウエ
ハであり、先の露光工程で互いに同じパターンが形成さ
れた多数個の被露光領域(ショット)が配列してある。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reduction projection lens system (projection optical system), the optical axis of which is indicated by AX in the figure.
The reduction projection lens system 1 projects the circuit pattern of the reticle R by reducing it, for example, by a factor of 5 to form a circuit pattern image on its focal plane. The optical axis AX is in a relationship parallel to the z-axis direction in the figure. Reference numeral 2 denotes a wafer having a surface coated with a resist, on which a plurality of exposure regions (shots) in which the same pattern is formed in the previous exposure step are arranged.

【0019】3はウエハを載置するウエハステージであ
る。ウエハ2はウエハステージ3に吸着され固定してい
る。ウエハステージ3はx軸方向に動くXステージと、
y軸方向に動くYステージと、z軸方向及びx、y、z
軸方向に平行な軸のまわりに回転するθ−Zステージで
構成している。又x、y、z軸は互いに直交するように
設定してある。従って、ウエハステージ3を駆動するこ
とにより、ウエハ2の表面の位置を縮小投影レンズ系1
の光軸AX方向、及び光軸AXに直交する平面に沿った
方向に調整し、更に焦平面、即ち回路パターン像に対す
る傾きも調整している。
Reference numeral 3 denotes a wafer stage on which a wafer is placed. The wafer 2 is attracted and fixed to the wafer stage 3. The wafer stage 3 includes an X stage that moves in the x-axis direction,
Y stage moving in y axis direction, z axis direction and x, y, z
It is composed of a θ-Z stage that rotates around an axis parallel to the axial direction. The x, y, and z axes are set so as to be orthogonal to each other. Therefore, by driving the wafer stage 3, the position of the surface of the wafer 2 is reduced to the size of the projection lens system 1.
In the direction of the optical axis AX and in a direction along a plane orthogonal to the optical axis AX, and also adjusts the focal plane, that is, the inclination with respect to the circuit pattern image.

【0020】図1における符番4〜11はウエハ2の表
面位置及び傾きを検出する為に設けた斜入射光学系を含
む面位置検出手段の各要素を示している。4は照明用光
学としての発光ダイオードであり、例えば半導体レーザ
などの高輝度な光源である。5は照明用レンズである。
Reference numerals 4 to 11 in FIG. 1 denote surface position detecting means including an oblique incidence optical system provided for detecting the surface position and inclination of the wafer 2. Reference numeral 4 denotes a light emitting diode as illumination optics, which is a high-luminance light source such as a semiconductor laser. Reference numeral 5 denotes an illumination lens.

【0021】光源4から射出した光は照明用レンズ5に
よって平行な光束となり、複数個(5個)のピンホール
(6a〜6e)を形成した開口マスク(以下「マスク」
といもいう。)6を照明する。図では2つのピンホール
6a,6bのみを示している。マスク6の各ピンホール
を通過した複数個のスポット光は、結像レンズ7を経て
折曲げミラー8に入射し、折曲げミラー8で方向を変え
た後、ウエハ2の表面に入射している。
The light emitted from the light source 4 is converted into a parallel light beam by the illumination lens 5, and an aperture mask (hereinafter referred to as a "mask") having a plurality (five) of pinholes (6a to 6e) formed therein.
I also say. ) Illuminate 6. In the figure, only two pinholes 6a and 6b are shown. The plurality of spot lights that have passed through each pinhole of the mask 6 enter the bending mirror 8 via the imaging lens 7, change the direction by the bending mirror 8, and then enter the surface of the wafer 2. .

【0022】図2はマスク6を介した5つのスポット光
でウエハ2の被露光領域100の中央部(投影光学系1
の光軸上)を含む5ヵ所41〜45を照射するときの説
明図である。図6はウエハ2面上の複数の露光領域10
0,100a,100bを示している。
FIG. 2 shows a central portion (projection optical system 1) of an exposed area 100 of the wafer 2 with five spot lights passing through the mask 6.
FIG. 5 is an explanatory view when irradiating five locations 41 to 45 including the optical axis (on the optical axis). FIG. 6 shows a plurality of exposure areas 10 on the wafer 2 surface.
0, 100a and 100b are shown.

【0023】図2に示すようにウエハの露光領域100
内の5ヵ所(41〜45)にマスク6の5つのピンホー
ルが形成されている。
As shown in FIG. 2, the exposure area 100 of the wafer
Five pinholes of the mask 6 are formed in five places (41 to 45).

【0024】ここで結像レンズ7と折曲げミラー8はウ
エハ2上にマスク6の複数個のピンホールの像を形成し
ている。複数個のピンホールを通過した光束は、図2に
示すようにウエハ2の被露光領域100の中央部を含む
5ヵ所(41〜45)を照射し、各々の箇所で反射され
る。即ち、本実施形態ではマスク6にピンホールを5個
形成し、被露光領域100内で、後述するようにその中
央部を含む5ヵ所の測定点(41〜45)の位置情報を
測定している。
Here, the imaging lens 7 and the bending mirror 8 form images of a plurality of pinholes of the mask 6 on the wafer 2. The light beam that has passed through the plurality of pinholes illuminates five places (41 to 45) including the central part of the exposed area 100 of the wafer 2 as shown in FIG. 2, and is reflected at each place. That is, in the present embodiment, five pinholes are formed in the mask 6, and the position information of five measurement points (41 to 45) including the central portion thereof is measured in the exposed region 100 as described later. I have.

【0025】ウエハ2の各測定点(41〜45)で反射
した光束は折曲げミラー9により方向を変えた後、検出
レンズ10を介して受光素子を2次元的に配置した位置
検出素子11上に入射する。ここで検出レンズ10は結
像レンズ7、折曲げミラー8、ウエハ2、折曲げミラー
9と協働してマスク6のピンホールの像を位置検出素子
11上に形成している。即ちマスク6とウエハ2と位置
検出素子11は互いに光学的に共役な関係にある。図1
では模式的に示してあるが、光学配置上困難な場合には
位置検出素子11を各ピンホールに対応して各々、別個
に複数個配置しても良い。
The luminous flux reflected at each of the measurement points (41 to 45) on the wafer 2 is changed in direction by a bending mirror 9, and then, via a detection lens 10, on a position detecting element 11 in which light receiving elements are two-dimensionally arranged. Incident on. Here, the detection lens 10 forms an image of a pinhole of the mask 6 on the position detection element 11 in cooperation with the imaging lens 7, the bending mirror 8, the wafer 2, and the bending mirror 9. That is, the mask 6, the wafer 2, and the position detecting element 11 are optically conjugate with each other. FIG.
However, when optical arrangement is difficult, a plurality of position detecting elements 11 may be separately arranged corresponding to the respective pinholes.

【0026】位置検出素子11は2次元的なCCD又は
ラインセンサーなどから成り、複数個のピンホールを介
した複数の光束の位置検出素子11の受光面への入射位
置を各々独立に検知することが可能となっている。ウエ
ハ2の縮小投影レンズ系1の光軸AX方向の位置の変化
は、位置検出素子11上の複数の光束の入射位置のズレ
として検出できる為、ウエハ2上の被露光領域100内
の5つの測定点41〜45における、ウエハ表面の光軸
AX方向の位置が、位置検出素子11からの出力信号に
基づいて検出できる。又、この位置検出素子11からの
出力信号は面位置検出手段14で各測定点の面位置デー
タZi(i=1〜5)を形成して制御手段13へ入力し
ている。
The position detecting element 11 comprises a two-dimensional CCD or a line sensor, and independently detects the incident positions of a plurality of light beams through a plurality of pinholes on the light receiving surface of the position detecting element 11. Is possible. Since the change in the position of the wafer 2 in the direction of the optical axis AX of the reduction projection lens system 1 can be detected as a deviation of the incident positions of a plurality of light beams on the position detecting element 11, the five positions in the exposure area 100 on the wafer 2 can be detected. The position of the wafer surface at the measurement points 41 to 45 in the optical axis AX direction can be detected based on the output signal from the position detection element 11. The output signal from the position detecting element 11 is input to the control means 13 by forming the surface position data Zi (i = 1 to 5) of each measuring point by the surface position detecting means 14.

【0027】ウエハステージ3のx軸及びy軸方向の変
位はウエハステージ3上に設けた基準ミラー15とレー
ザ干渉計17とを用いて周知の方法により測定しウエハ
ステージ3の変位量を示す信号をレーザ干渉計17から
信号線を介して制御手段13へ入力している。又ウエハ
ステージ3の移動はステージ駆動手段12により制御さ
れ、ステージ駆動手段12は、信号線を介して制御手段
13からの指令信号を受け、この信号に応答してウエハ
ステージ3をサーボ駆動している。
The displacement of the wafer stage 3 in the x-axis and y-axis directions is measured by a known method using a reference mirror 15 and a laser interferometer 17 provided on the wafer stage 3, and a signal indicating the amount of displacement of the wafer stage 3 is obtained. From the laser interferometer 17 to the control means 13 via a signal line. The movement of the wafer stage 3 is controlled by a stage driving unit 12, which receives a command signal from a control unit 13 via a signal line and servo-drives the wafer stage 3 in response to this signal. I have.

【0028】本実施形態では例えば図6に示すように、
ウエハ2上の第1被露光領域100aが縮小投影レンズ
系1の真下にく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被露光領域100aを位置
合わせする。位置合わせ終了後、面位置検出手段(4〜
11)により、第1被露光領域100aの5つの測定点
(41〜45)の面位置検出を行ない、位置検出素子1
1からの出力信号に基づいて面位置検出手段14で各測
定点の面位置データZi(i=1〜5)を形成し、制御
手段13へ情報を送る。
In this embodiment, for example, as shown in FIG.
The wafer stage 3 is moved so that the first exposure area 100a on the wafer 2 is directly below the reduction projection lens system 1, and the first exposure area 100a is aligned with the reticle pattern. After the alignment is completed, the surface position detecting means (4 to
11), the surface positions of the five measurement points (41 to 45) of the first exposed area 100a are detected, and the position detecting element 1
The surface position detecting means 14 forms the surface position data Zi (i = 1 to 5) of each measurement point based on the output signal from 1 and sends the information to the control means 13.

【0029】制御手段13は、この5個の面位置データ
(位置情報)Zi(i=1〜5)より後述する方法によ
り所定の面位置データを選択し、選択した面位置データ
に基づいて第1被露光領域100aの最小自乗平面(の
位置)を求め、このウエハ2の最小自乗平面とレチクル
パターン像との光軸AX方向の間隔及びウエハ2の傾き
方向と傾き量を算出する。
The control means 13 selects predetermined surface position data from the five surface position data (position information) Zi (i = 1 to 5) by a method described later, and based on the selected surface position data, The least square plane of (the position of) one exposure area 100a is obtained, and the distance between the least square plane of the wafer 2 and the reticle pattern image in the optical axis AX direction and the direction and amount of tilt of the wafer 2 are calculated.

【0030】尚、最小自乗平面の位置zはThe position z of the least square plane is

【0031】[0031]

【数1】 を満たすものである。(Equation 1) It satisfies.

【0032】制御手段13はこの算出結果に応じた指令
信号をステージ駆動手段12へ入力し、ステージ駆動手
段12によりウエハステージ3上のウエハ2の光軸AX
方向の位置と傾きを調整(補正)している。
The control means 13 inputs a command signal corresponding to the calculation result to the stage driving means 12, and the stage driving means 12 controls the optical axis AX of the wafer 2 on the wafer stage 3.
The position and inclination of the direction are adjusted (corrected).

【0033】これによってウエハ2の表面、即ち第1被
露光領域100aを縮小投影レンズ系1の最良結像面
(焦平面)に位置付けている。そして、この面位置の調
整終了後、第1被露光領域100aを露光して回路パタ
ーン像の転写を行なう。
As a result, the surface of the wafer 2, that is, the first exposure area 100a is positioned on the best image forming plane (focal plane) of the reduction projection lens system 1. After the adjustment of the surface position, the first exposed area 100a is exposed to transfer a circuit pattern image.

【0034】第1被露光領域100aに対する露光が終
了したら、ウエハ2上の第2被露光領域100bが縮小
投影レンズ系1の真下にくるようにウエハステージ3を
駆動してくる。
After the exposure of the first exposed area 100a is completed, the wafer stage 3 is driven so that the second exposed area 100b on the wafer 2 is located immediately below the reduction projection lens system 1.

【0035】次に本実施形態においてウエハ2からの反
射光の信号からウエハ面位置を演算して求める際に、チ
ップのレイアウト情報から露光領域内にあるスクライブ
の位置を演算し、その影響を受けない信号を選択して演
算することによってスクライブの影響を除去し正確なウ
エハ面位置及び最小自乗平面を検出する方法について説
明する。
Next, in the present embodiment, when calculating the position of the wafer surface from the signal of the reflected light from the wafer 2, the position of the scribe in the exposure area is calculated from the layout information of the chip, and the influence of the calculation is obtained. A method will be described in which the influence of scribe is removed by selecting and calculating a signal that does not exist, and an accurate wafer surface position and a least square plane are detected.

【0036】本実施形態では、図7の出力信号SOのよ
うに歪みの生じる出力信号、即ちスクライブ上の計測ポ
イントをショットレイアウト情報から判定し、その信号
を使わないで演算することを特徴としている。
The present embodiment is characterized in that an output signal having distortion, such as the output signal SO in FIG. 7, that is, a measurement point on a scribe is determined from shot layout information, and calculation is performed without using the signal. .

【0037】次に本実施形態においてウエハ2を縮小投
影レンズ系1の最良結像面(焦平面)に位置付ける方法
について、図9のフローチャートに沿って説明する。
Next, a method of positioning the wafer 2 on the best imaging plane (focal plane) of the reduction projection lens system 1 in this embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0038】ステップS001でチップレイアウト情報とし
てチップサイズやスクライブの位置情報を制御手段13
に入力する。ステップS002でチップレイアウト情報から
チップやスクライブ、テストパターン(TEG)等の領
域を演算し、計測ポイントとの位置関係を求める。スク
ライブやTEG等の信号に悪影響を与える領域と重なる
計測ポイントを無効信号として用いないようにする。ス
テップS003でウエハ2はウエハステージ3上へ搬入され
ウエハチャックに吸着固定される。
In step S001, chip size and scribe position information are used as chip layout information by the control means 13.
To enter. In step S002, areas such as chips, scribes, and test patterns (TEG) are calculated from the chip layout information, and the positional relationship with measurement points is obtained. A measurement point overlapping a region that adversely affects a signal such as scribe or TEG is not used as an invalid signal. In step S003, the wafer 2 is loaded onto the wafer stage 3 and is suction-fixed to the wafer chuck.

【0039】ステップS004で被露光ショットの中心が投
影レンズ1の光軸AXの中心に来るようにウエハステー
ジ3を駆動する。ステップS005で駆動終了後レチクルR
と被露光ショットの位置合わせを行う。
In step S004, the wafer stage 3 is driven such that the center of the shot to be exposed is located at the center of the optical axis AX of the projection lens 1. Reticle R after driving in step S005
And the exposure shot are aligned.

【0040】ステップS006で測定点(41〜45)にお
けるウエハ表面の位置情報Z1〜Z5を測定する。ステ
ップS007でウエハ表面の位置情報Z1〜Z5のうちステ
ップS002で求めた無効信号分を除いて最小自乗平面を計
算する。ステップS008で最小自乗平面と投影レンズ1の
像面が合致するようにウエハステージ3の傾き及び高さ
を駆動する。ステップS009でウエハ2と投影レンズ1の
焦平面の差が補正された後露光を行う。
In step S006, position information Z1 to Z5 on the wafer surface at the measurement points (41 to 45) is measured. In step S007, a least-square plane is calculated by excluding the invalid signal obtained in step S002 among the positional information Z1 to Z5 on the wafer surface. In step S008, the inclination and height of the wafer stage 3 are driven so that the least square plane and the image plane of the projection lens 1 match. After the difference between the focal planes of the wafer 2 and the projection lens 1 has been corrected in step S009, post-exposure is performed.

【0041】ステップS010で全てのショットの露光が終
了しているかどうか判定し、終了していなければステッ
プS004へ移行しステップS004〜S009を繰り返す。
In step S010, it is determined whether or not exposure of all shots has been completed. If not, the process proceeds to step S004 and steps S004 to S009 are repeated.

【0042】ステップS011でウエハ2はウエハチャック
からはずされ、搬出される。
In step S011, the wafer 2 is detached from the wafer chuck and carried out.

【0043】次に上記ステップS002とステップS007での
処理方法を図4を用いて述べる。
Next, the processing method in steps S002 and S007 will be described with reference to FIG.

【0044】図4(A)は露光エリア100内に2つの
チップパターンを持つマルチチップ構成の面位置検出時
の露光エリアとチップ、スクライブ、信号のスポット位
置の関係を示した図である。例えば、通常のチップ内に
位置する領域42からの出力信号はS42のようである
が、スクライブSC上に位置する領域41からの出力信
号はS41のように歪みが生じてしまう。そこでステッ
プS002で露光領域からチップレイアウトで求まるチップ
領域を除いたスクライブ領域を求め、計測領域41のよ
うにスクライブ領域SCと重なる信号を特定し無効信号
として用いないようにする。
FIG. 4A is a diagram showing the relationship between the exposure area and the spot positions of chips, scribes, and signals when detecting the surface position of a multi-chip configuration having two chip patterns in the exposure area 100. For example, the output signal from the area 42 located in the normal chip is as shown in S42, but the output signal from the area 41 located on the scribe SC is distorted as in S41. Therefore, in step S002, a scribe area excluding the chip area obtained by the chip layout from the exposure area is obtained, and a signal overlapping the scribe area SC like the measurement area 41 is specified so as not to be used as an invalid signal.

【0045】又、図4(B)は露光領域100に1つの
チップパターンの隣にテストパターン(TEG)があ
り、そこの領域に計測スポット42,43が位置してい
るときの説明図である。図4(B)においても計測スポ
ット42,43からの出力信号S42(S43)に歪み
が生じてくる。このときもTEGの領域をチップレイア
ウトから求め、これに重なる信号S42,S43を用い
ないようにしている。尚、以下はスクライブ領域と重な
る信号S41を用いない場合を例にとり説明する。
FIG. 4B is an explanatory diagram when a test pattern (TEG) is adjacent to one chip pattern in the exposure area 100 and the measurement spots 42 and 43 are located in that area. . Also in FIG. 4B, distortion occurs in the output signal S42 (S43) from the measurement spots 42 and 43. Also at this time, the TEG area is obtained from the chip layout, and the signals S42 and S43 overlapping this area are not used. In the following, a case where the signal S41 overlapping the scribe area is not used will be described as an example.

【0046】次にステップS007で最小自乗面計算をする
が、計測値Zi(i=1〜5)のうち無効信号S41か
らの計測値Z1を使わない結果、計測値Zi(i=2〜
5)の4点で面計算する。この様にスクライブの影響を
受けるスポットを特定し処理信号を選択することによっ
て、精度良く最小自乗面計算して、誤差なくウエハWの
面位置情報及び高さ情報を測定している。
Next, in step S007, the least squares surface is calculated. As a result of not using the measurement value Z1 from the invalid signal S41 among the measurement values Zi (i = 1 to 5), the measurement value Zi (i = 2 to 2) is obtained.
5) Surface calculation is performed at the four points. Thus, by specifying the spot affected by the scribe and selecting the processing signal, the least squares surface is calculated with high accuracy, and the surface position information and the height information of the wafer W are measured without error.

【0047】次に本発明の実施形態2について説明す
る。本実施形態では被露光領域100の中の1つ計測点
を複数(5個)のスポット(マルチスポット)で照射し
ていることを特徴としている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is characterized in that one measurement point in the exposure area 100 is irradiated with a plurality (five) of spots (multi-spots).

【0048】図3に示すようにマスク6は5個のピンホ
ールを1組としたマルチスポットで被露光領域100の
5つの領域71〜75に各々入射している。
As shown in FIG. 3, the mask 6 is incident on the five regions 71 to 75 of the region to be exposed 100 in a multi-spot with a set of five pinholes.

【0049】図5は計測スポットをマルチスポットに置
き換えた場合の被露光領域100の光スポットの状態を
示している。このときの領域71の状態を図7に対応さ
せて図8に示す。
FIG. 5 shows the state of the light spot in the exposed area 100 when the measurement spot is replaced with a multi-spot. The state of the area 71 at this time is shown in FIG. 8 corresponding to FIG.

【0050】今、計測領域71から得られる5つの光信
号P1〜P5について説明する。スクライブSC上のレ
ジスト表面形状の影響で光信号P3は歪んだ信号となっ
ているが、光信号P1,P2,P4,P5はスクライブ
SC上のレジスト表面形状の影響を受けていない為、歪
んだ信号とはなっていない。
Now, five light signals P1 to P5 obtained from the measurement area 71 will be described. Although the optical signal P3 is a distorted signal due to the resist surface shape on the scribe SC, the optical signals P1, P2, P4, and P5 are distorted because they are not affected by the resist surface shape on the scribe SC. Not a signal.

【0051】本実施形態では、この場合、光信号P1,
P2,P4,P5だけを使用して面位置情報の検出をし
ている。この様にスクライブSCの影響を受けるスポッ
トを特定し処理信号を選択することによって、計測点を
減らすことなく最小自乗平面計算することができ誤差な
くウエハWの面高さを測定している。この様に本実施形
態では、スクライブの影響により面計算精度が落ちるの
を効果的に防止している。
In this embodiment, in this case, the optical signals P1,
Surface position information is detected using only P2, P4, and P5. Thus, by specifying the spot affected by the scribe SC and selecting a processing signal, the least square plane can be calculated without reducing the number of measurement points, and the surface height of the wafer W is measured without error. As described above, in the present embodiment, it is possible to effectively prevent the surface calculation accuracy from being lowered due to the influence of the scribe.

【0052】次に本発明の実施形態3について説明す
る。本実施形態では被露光領域中の各計測位置に入射さ
せる光スポットを明暗を繰り返すマルチスポットとする
とともに、各ピーク値による重み付け演算を行い、測定
位置の検出データとしている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the light spot to be incident on each measurement position in the exposure area is a multi-spot where light and dark are repeated, and a weighting operation is performed based on each peak value to obtain measurement position detection data.

【0053】本実施形態は、ショットレイアウト情報を
入力しなくてもスクライブの影響により計算精度が落ち
るのを防ぐ処理方法をもつ。次に図5と図8を用いて、
この処理方法を説明する。図5にみられるように、スク
ライブSC上に入射した光信号P3は反射面のレジスト
が不規則な表面形状を持つ為に光の散乱を起こしピーク
値が下がってしまう。このことを利用して、測定点の計
測値P0 を求めるときに信号の各光信号の計測値Pi
(i=1〜5)に各々のピーク値Mi(i=1〜5)で
重み付けをする処理をする。
The present embodiment has a processing method for preventing calculation accuracy from being reduced due to the effect of scribing without inputting shot layout information. Next, referring to FIGS. 5 and 8,
This processing method will be described. As shown in FIG. 5, the light signal P3 incident on the scribe SC scatters light because the resist on the reflection surface has an irregular surface shape, and the peak value decreases. Utilizing this, when the measurement value P 0 of the measurement point is obtained, the measurement value Pi of each optical signal of the signal is obtained.
(I = 1 to 5) is weighted by each peak value Mi (i = 1 to 5).

【0054】[0054]

【数2】 このような処理方法を持つことによって、スクライブの
影響により面計算精度が落ちるのを防いでいる。
(Equation 2) By having such a processing method, it is possible to prevent the accuracy of surface calculation from lowering due to the effect of scribing.

【0055】次に本発明の実施形態4について説明す
る。本実施形態では計測位置の位置座標を実際に計測
し、基準位置、例えば投影レンズの像高中心点からの距
離(ズレ量)として保持して、この距離情報を各計測位
置の選択演算するときに用いている。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, when the position coordinates of the measurement position are actually measured and held as a reference position, for example, a distance (deviation amount) from the center point of the image height of the projection lens, this distance information is selected and calculated for each measurement position. Used for

【0056】面位置検出装置は位置検出素子(センサ
ー)11の取り付け位置誤差等により設計値に対して実
際の計測点が露光位置中心に対して1mm程度のズレ
(オフセット)を持つ場合がある。スクライブの幅はた
かだか0.2mm程度なので、このオフセットを考慮し
ないと正確な判定が行われない場合がある。そこで本実
施形態では、事前に計測点位置のオフセット量を計測し
て保持し、その正確な位置を特定することで、計測位置
とスクライブ位置の重なりを高精度に判定することを特
徴としている。
In the surface position detecting device, an actual measurement point may have a deviation (offset) of about 1 mm from the center of the exposure position with respect to the design value due to an error in the mounting position of the position detecting element (sensor) 11 or the like. Since the width of the scribe is at most about 0.2 mm, accurate determination may not be performed unless this offset is taken into account. Thus, the present embodiment is characterized in that the offset amount of the measurement point position is measured and held in advance, and the accurate position is specified, thereby determining the overlap between the measurement position and the scribe position with high accuracy.

【0057】以下にオフセット計測の実施形態を示す。
まず、露光領域の所定の位置に段差をもつテストパター
ンを作成し、そのパターンをレンズ像面に持っていく。
そのテストパターンをx−y面内でステップ移動させな
がら面位置検出装置で計測すると、その段差形状が計測
できる。計測した段差形状は面位置検出装置のオフセッ
ト分ズレが生じている。テストパターン内の段差位置は
アライメントすることにより投影レンズの中心からの位
置として既知なので、計測した段差形状と比較すること
で面位置検出装置のオフセット量を計測している。この
計測したオフセット量を保持することで、正確な計測点
位置を特定し、高精度な判定を可能としている。
An embodiment of the offset measurement will be described below.
First, a test pattern having a step at a predetermined position in the exposure area is created, and the pattern is brought to the lens image plane.
When the test pattern is measured by the surface position detecting device while moving stepwise in the xy plane, the step shape can be measured. The measured step shape is shifted by the offset of the surface position detecting device. Since the position of the step in the test pattern is known as a position from the center of the projection lens by performing alignment, the offset amount of the surface position detecting device is measured by comparing with the measured step shape. By holding the measured offset amount, an accurate measurement point position is specified, and highly accurate determination is possible.

【0058】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
イスの製造方法の実施形態を説明する。図10は半導体
デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、或いは液晶
パネルやCCD等)の製造のフローを示す。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 10 shows a flow of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD).

【0059】ステップ1(回路設計)では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。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、前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。
In step 1 (circuit design), a circuit of a 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 referred to as a preprocess, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.

【0060】次のステップ5(組立)は後工程と呼ば
れ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシ
ング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封
入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ
5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久
性テスト等の検査を行なう。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。
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). And the like. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step 5 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0061】図11は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。
FIG. 11 shows a detailed flow of the wafer process.

【0062】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
15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。
ステップ16(露光)では前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。
In step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. 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. In step 15 (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.

【0063】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)ではエッチングがす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 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after the etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【0064】本実施形態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容易に製
造することができる。
By using the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to easily manufacture a highly integrated semiconductor device which has been conventionally difficult to manufacture.

【0065】[0065]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、適切に設
定した複数の光スポットを投影光学系の光軸と直交する
方向に沿って移動可能なステージ上に載置した平板状物
体に照射するようにした投光手段や該平板状物体からの
反射光束を受光する受光手段、そして受光手段からの出
力信号を演算処理する演算手段等の構成を適切に設定す
ることにより、露光領域内にマルチチップ構成のときに
生ずるスクライブのように検出信号を変形させ面位置検
出精度を低下させてしまう領域が存在しても表面位置を
高精度に検出し、平板状物体を所定位置に設定すること
ができる自動焦点合わせ装置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。
As described above, according to the present invention, a plurality of appropriately set light spots are applied to a flat object placed on a stage movable along a direction orthogonal to the optical axis of the projection optical system. By appropriately setting the configuration of the light emitting means for irradiating, the light receiving means for receiving the reflected light beam from the flat object, and the arithmetic means for arithmetically processing the output signal from the light receiving means, the exposure area can be adjusted. Even if there is a region that deforms the detection signal and lowers the surface position detection accuracy like a scribe that occurs in a multi-chip configuration, the surface position is detected with high accuracy, and the flat object is set at a predetermined position. And a projection exposure apparatus using the same.

【0066】この他本発明によれば、レチクル面上のパ
ターンを投影光学系でウエハ面上に投影する投影露光装
置において、ウエハ面のスクライブの投影から生じる検
出誤差を除去し、ウエハ面の表面位置情報を高精度に検
出し、ウエハを投影光学系の焦平面に高精度に位置合わ
せすることができる自動焦点合わせ装置及びそれを用い
た投影露光装置を達成することができる。
In addition, according to the present invention, in a projection exposure apparatus for projecting a pattern on a reticle surface onto a wafer surface by a projection optical system, a detection error caused by projection of a scribe line on the wafer surface is removed. It is possible to achieve an automatic focusing apparatus capable of detecting position information with high accuracy and accurately aligning a wafer with a focal plane of a projection optical system, and a projection exposure apparatus using the same.

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

【図1】本発明の自動焦点合わせ装置を縮小投影露光装
置に適用したときの実施形態1の要部概略図
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment when an automatic focusing apparatus of the present invention is applied to a reduction projection exposure apparatus.

【図2】被露光領域中に設定した各測定点の配置を示す
説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an arrangement of each measurement point set in a region to be exposed;

【図3】被露光領域中に設定した各測定点(マルチスポ
ット)の配置を示す説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an arrangement of measurement points (multi-spots) set in a region to be exposed;

【図4】露光領域がマルチチップ構成のときの測定信号
を説明する説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a measurement signal when an exposure region has a multi-chip configuration.

【図5】露光領域がマルチチップ構成のときの測定信号
(マルチスポット)を説明する図
FIG. 5 is a view for explaining a measurement signal (multi-spot) when the exposure region has a multi-chip configuration.

【図6】ウエハ上の被露光領域(ショット)の配置を示
す説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an arrangement of a region to be exposed (shot) on a wafer;

【図7】検出光学系のウエハ上の検出光投影位置がチッ
プ間余白(スクライブ)に位置したときに光束が曲げら
れ処理信号が歪むことを説明する説明図
FIG. 7 is an explanatory view for explaining that a light beam is bent and a processing signal is distorted when a detection light projection position on a wafer of a detection optical system is positioned in a margin (scribe) between chips.

【図8】本発明で実施したマルチスポットによる検出光
学系をマルチチップ構成のショットに適応したときのス
クライブの影響による処理信号の歪みと処理方法を説明
する説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a processing signal distortion and a processing method due to the influence of scribing when the multi-spot detection optical system implemented in the present invention is adapted to a shot having a multi-chip configuration.

【図9】本発明に係る面位置検出法を用いた面位置調整
動作の一例を示すフローチャート
FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a surface position adjustment operation using the surface position detection method according to the present invention.

【図10】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 10 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【図11】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
FIG. 11 is a flowchart of a device manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 投影光学系 2 ウエハ 3 ウエハステージ 4 光源 5 照明用レンズ 6 マスク 7 結像レンズ 8,9 ミラー 10 検出レンズ 11 位置検出素子 12 ステージ駆動手段 13 制御手段 14 面位置検出手段 100 露光領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection optical system 2 Wafer 3 Wafer stage 4 Light source 5 Illumination lens 6 Mask 7 Imaging lens 8, 9 Mirror 10 Detection lens 11 Position detection element 12 Stage driving means 13 Control means 14 Surface position detection means 100 Exposure area

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レチクル面上のパターンをウエハ面上に
投影する投影光学系の光軸と略直交する方向に沿って2
次元方向に移動可能なステージにウエハを載置し、該ウ
エハの所定面を該投影光学系の像平面に設定し、該所定
面に投光手段から複数のスポット光を照射し、該所定面
からの複数のスポット光に基づく反射光を光電変換手段
で検出し、該光電変換手段で得られた複数の信号のうち
から該レチクル上のチップ構成に基づくウエハ上のチッ
プレイアウトと該複数のスポット光の位置関係より所定
の信号を選択し、該選択した所定の信号を用いて演算手
段により該所定面の面位置情報を検出し、該演算手段か
らの信号に基づいて該所定面を該投影光学系の焦平面に
設定したことを特徴とする自動焦点合わせ装置。
1. A projection optical system for projecting a pattern on a reticle surface onto a wafer surface along a direction substantially orthogonal to an optical axis of a projection optical system.
A wafer is placed on a stage movable in a three-dimensional direction, a predetermined surface of the wafer is set as an image plane of the projection optical system, and the predetermined surface is irradiated with a plurality of spot lights from a light projecting unit. The reflected light based on the plurality of spot lights from the plurality of spots is detected by the photoelectric conversion unit, and the chip layout on the wafer based on the chip configuration on the reticle and the plurality of spots are selected from the plurality of signals obtained by the photoelectric conversion unit. A predetermined signal is selected based on the positional relationship of the light, surface position information of the predetermined surface is detected by the arithmetic unit using the selected predetermined signal, and the predetermined surface is projected based on the signal from the arithmetic unit. An automatic focusing device wherein the focal point of the optical system is set.
【請求項2】 レチクル面上のパターンをウエハ面上に
投影する投影光学系の光軸と略直交する方向に沿って2
次元方向に移動可能なステージにウエハを載置し、該ウ
エハの所定面を該投影光学系の像平面に設定し、該所定
面に投光手段から複数のスポット光を照射し、該所定面
からの複数のスポット光に基づく反射光を光電変換手段
で検出し、該光電変換手段で得られた複数の信号のうち
から該レチクル上のテストパターンに基づくウエハ上の
テストパターンレイアウトと該複数のスポット光の位置
関係より所定の信号を選択し、該選択した所定の信号を
用いて演算手段により該所定面の面位置情報を検出し、
該演算手段からの信号に基づいて該所定面を該投影光学
系の焦平面に設定したことを特徴とする自動焦点合わせ
装置。
2. A projection optical system for projecting a pattern on a reticle surface onto a wafer surface along a direction substantially orthogonal to an optical axis of the projection optical system.
A wafer is placed on a stage movable in a three-dimensional direction, a predetermined surface of the wafer is set as an image plane of the projection optical system, and the predetermined surface is irradiated with a plurality of spot lights from a light projecting unit. A reflected light based on a plurality of spot lights from the plurality of spots is detected by a photoelectric conversion unit, and a test pattern layout on a wafer based on a test pattern on the reticle is selected from a plurality of signals obtained by the photoelectric conversion unit. A predetermined signal is selected from the positional relationship of the spot light, and surface position information of the predetermined surface is detected by arithmetic means using the selected predetermined signal,
An automatic focusing device, wherein the predetermined surface is set to a focal plane of the projection optical system based on a signal from the calculating means.
【請求項3】 前記複数のスポット光の1つ1つを明暗
を繰り返す複数のスポットより成るマルチスポットから
構成し、前記演算手段は該マルチスポットに基づいて前
記光電変換手段で各々得られる複数の信号に重み付け演
算を行っていることを特徴とする請求項2の自動焦点合
わせ装置。
3. Each of the plurality of spot lights is constituted by a multi-spot consisting of a plurality of spots which repeat light and dark, and the arithmetic means is based on the multi-spot and a plurality of spots respectively obtained by the photoelectric conversion means. 3. The automatic focusing apparatus according to claim 2, wherein a weighting operation is performed on the signal.
【請求項4】 前記所定面の複数のスポットから形成さ
れる計測位置を前記投影光学系の所定像高の中心点から
の距離情報とし、該距離情報を前記所定の信号を選択す
るときに用いていることを特徴とする請求項2の自動焦
点合わせ装置。
4. A measurement position formed from a plurality of spots on the predetermined surface is set as distance information from a center point of a predetermined image height of the projection optical system, and the distance information is used when selecting the predetermined signal. 3. The automatic focusing device according to claim 2, wherein:
【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項記載の前記
自動焦点合わせ装置を用いてレチクルとウエハとを前記
投影光学系の光軸方向に位置合わせをして該レチクル面
上のパターンを該投影光学系を介してウエハ面上に投影
露光していることを特徴とする投影露光装置。
5. A pattern on the reticle surface by aligning a reticle and a wafer in an optical axis direction of the projection optical system using the automatic focusing device according to claim 1. Projection exposure on a wafer surface via the projection optical system.
【請求項6】 請求項5の投影露光装置を用いてデバイ
スを製造していることを特徴とするデバイスの製造方
法。
6. A device manufacturing method, wherein a device is manufactured using the projection exposure apparatus according to claim 5.
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