JPH1131653A - Plane position detector and projection aligner - Google Patents

Plane position detector and projection aligner

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JPH1131653A
JPH1131653A JP9203812A JP20381297A JPH1131653A JP H1131653 A JPH1131653 A JP H1131653A JP 9203812 A JP9203812 A JP 9203812A JP 20381297 A JP20381297 A JP 20381297A JP H1131653 A JPH1131653 A JP H1131653A
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wafer
light
stage
light receiving
surface position
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Yuji Kosugi
祐司 小杉
Yuichi Yamada
雄一 山田
Shigeyuki Uzawa
繁行 鵜澤
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the surface position information of a wafer and to align the wafer with the focus plane of a projection optical system by controlling the motions of light-projecting means and light-receiving means independently and synchronizing them with the drive of a stage by a driving means and advancing the motion of the light-projecting means to that of the light-receiving means. SOLUTION: An LED is lit in advance just by a time which would elapse until the output of a laser interferometer 14 becomes a stable state. The image of the pinhole of a mask 6 is projected on each measurement point in the first exposed region by light-projecting means 4-8. After it has been recognized that a wafer stage 3 reaches a target position, light-receiving means 9-11 receive the data of a CCD to measure the surface position of each measurement point. The instant the measurement is finished, the LED is turned off and a focus correction position is calculated from a measurement value. Control means 13 inputs the amount of focus correction to stage, a drive means 12 as an instruction signal to correct the focal plane of a projector lens 1 on the wafer 2 and then to expose the wafer.

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】本発明は面位置検出装置及び
それを用いた投影露光装置に関し、特に半導体デバイス
製造用のステップアンドリピート方式やステップアンド
スキャン方式の投影露光装置において、ウエハステージ
上に載置された半導体ウエハ(基板)の各被露光領域を
投影レンズ系(投影光学系)の焦平面に高スループット
で容易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 a surface position detecting apparatus and a projection exposure apparatus using the same, and more particularly, to a step-and-repeat or step-and-scan projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices, which is mounted on a wafer stage. This is suitable for easily focusing each exposed area of a placed semiconductor wafer (substrate) on a focal plane of a projection lens system (projection optical system) with high throughput.

【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、これに伴って投影露光
装置で用いている投影レンズ系は、より高NA化されて
いる。そしてこれに伴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、
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 higher integration of VLSIs, and accordingly, the projection lens system used in a projection exposure apparatus has a higher NA. Accordingly, the permissible depth of focus of the lens system in the circuit pattern transfer process has become narrower. or,
The size of the exposure area to be exposed by the projection lens system also tends to increase.

【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、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 area of the wafer is within the allowable depth of focus of the projection lens system. It is necessary to position the whole (shot).

【0004】これを達成する為には、ウエハ表面の投影
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 with respect to the focal plane of the 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 adjusted. It becomes important to do it.

【0005】投影露光装置におけるウエハの表面位置の
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、或いはウエハ表面に光
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。
As a method of detecting the surface position of the wafer in the projection exposure apparatus, a method of detecting a plurality of surface positions of the wafer surface using an air microsensor and obtaining the position of the wafer surface based on the 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】従来の多くの投影露光装置では、ウエハス
テージの変位量をレーザ干渉計により測定しながら、ウ
エハステージをサーボ駆動により目標位置まで移動させ
ることにより、ウエハー上の被露光領域を投影レンズ系
の光軸の真下に送り込み、ウエハステージ停止後、前述
のような方法で被露光領域の表面の面位置を検出し、被
露光領域の表面位置を調整している。即ち、ウエハステ
ージの駆動−停止−面位置の検出−面位置の調整といっ
た動作を順次行っていた。
In many conventional projection exposure apparatuses, the area to be exposed on a wafer is projected onto a projection lens system by moving the wafer stage to a target position by servo driving while measuring the amount of displacement of the wafer stage by a laser interferometer. After the wafer stage is stopped, the surface position of the surface of the region to be exposed is detected by the method described above, and the surface position of the region to be exposed is adjusted. That is, operations such as driving the wafer stage, stopping, detecting the surface position, and adjusting the surface position are sequentially performed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ウエハ上の被露光領域
の表面位置を検出する検出器では、センサ(受光素子)
面上での光束の入射位置情報よりウエハの表面位置を検
出している。その為、センサ(受光素子)の検出位置に
ウエハステージ上の検出したい被露光領域が送り込まれ
た時にウエハの表面位置の検出動作を開始するように構
成しており、この時、検出動作の開始と同時に光源から
の検出光の射出とウエハの表面からの反射光の検出が実
施されている。
In a detector for detecting the surface position of a region to be exposed on a wafer, a sensor (light receiving element) is used.
The position of the surface of the wafer is detected from information on the incident position of the light beam on the surface. Therefore, when a region to be detected on the wafer stage to be detected is sent to the detection position of the sensor (light receiving element), the detection operation of the surface position of the wafer is started, and at this time, the detection operation is started. At the same time, detection light from the light source is emitted and light reflected from the surface of the wafer is detected.

【0008】ところで、前述の如く検出器では最も一般
的な投光手段としてLEDのような発光素子が使用され
ている。LEDのような発光素子は順方向動作を連続的
に行わせた場合、接合部温度の上昇により滑性領域の結
晶欠陥が増殖され、これに伴い発光特性の経時変化が発
生してついには寿命に到達してしまうという欠点があ
る。
By the way, as described above, a light emitting element such as an LED is used as the most general light emitting means in the detector. When a light-emitting element such as an LED is continuously operated in a forward direction, crystal defects in a smooth region are multiplied due to an increase in a junction temperature, and the light-emitting characteristics are changed with the lapse of time. Has the drawback of reaching.

【0009】この為、長寿命化対策としては計測時以外
点灯しない使用方法がとられている。その為に、ウエハ
の表面位置を検出する際には、検出動作の開始と同時に
LEDを点灯しているが、例えば検出器としてCCDな
どの蓄積型の受光素子を使用する場合、LEDの点灯直
後はCCDの検出光量が安定しない為、LEDの点灯
後、1スキャン空読みする等、計測ディレイを必要とし
ている為に、スループットが低下してくる要因になって
いた。
For this reason, as a measure for prolonging the service life, a usage method in which the lamp is not turned on except during measurement is adopted. Therefore, when detecting the surface position of the wafer, the LED is turned on at the same time as the start of the detection operation. For example, when a storage type light receiving element such as a CCD is used as a detector, immediately after the LED is turned on. However, since the amount of light detected by the CCD is not stable, a measurement delay is required, such as performing one-scan idle reading after the LED is turned on, and this has been a factor of reducing the throughput.

【0010】又、走査型の投影露光装置などで常時計測
する必要がある場合にはLEDの寿命により交換する頻
度が増加し、投影露光装置のアップタイムの低下の要因
となっていた。
[0010] Further, when it is necessary to constantly measure with a scanning type projection exposure apparatus or the like, the frequency of replacement is increased due to the life of the LED, which causes a decrease in the up time of the projection exposure apparatus.

【0011】本発明は、ウエハの表面位置を検出する為
にウエハ面に光束を投光する投光手段とウエハ面からの
反射光束を受光する受光手段の動作を適切に設定するこ
とによって高スループットを図りつつ、ウエハの表面位
置情報を検出し、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デバイスの製造に好適な
面位置検出装置の提供を目的とする。
The present invention provides high throughput by appropriately setting the operation of a light projecting means for projecting a light beam onto a wafer surface to detect a surface position of a wafer and a light receiving means for receiving a light beam reflected from the wafer surface. It is another object of the present invention to provide a surface position detecting device suitable for manufacturing a device capable of detecting surface position information of a wafer while positioning the wafer with a focal plane of a projection optical system with high accuracy.

【0012】特に本発明では投光手段の光源としてLE
Dのような発光素子を用いたとき、LEDを計測時以外
点灯しない使用方法で用いた際にも、高スループットで
面位置を検出することができ、かつ常時計測使用時にお
いてもLEDの結晶欠陥の増殖を抑制してLEDの寿命
による部品の交換頻度を小さくした、高精度,高スルー
プットで面位置を検出することができるデバイスの製造
に好適な面位置検出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。
Particularly, in the present invention, the light source of the light projecting means is LE.
When a light emitting element such as D is used, the surface position can be detected with high throughput even when the LED is used in a non-lighting mode other than during measurement, and the crystal defect of the LED is constantly used even during measurement. Surface position detection apparatus suitable for manufacturing a device capable of detecting a surface position with high accuracy and high throughput, which suppresses the proliferation of components and reduces the frequency of component replacement due to the life of the LED, and a projection exposure apparatus using the same The purpose is to provide.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の面位置検出装置
は、 (1-1) 投影光学系の結像面又はその近傍にステージに載
置した物体を送り込む駆動手段、該物体面に該投影光学
系の光軸に対して斜方向から光束を入射させる投光手
段、該物体面からの反射光を受光する受光手段、該投光
手段と該受光手段の動作を制御するとともに該受光手段
からの信号より該物体面の面位置情報を検出し、該検出
結果に基づいて該駆動手段を駆動させて、該物体面を所
定位置に設定する制御手段とを有した面位置検出装置に
おいて、該制御手段は該投光手段と受光手段の動作を各
々独立に制御するとともに該駆動手段による該ステージ
の駆動に同期させて、該投光手段の動作を該受光手段の
動作より先行して行っていることを特徴としている。
The surface position detecting device according to the present invention comprises: (1-1) a driving means for feeding an object placed on a stage to or near an image forming plane of a projection optical system; A light projecting means for entering a light beam obliquely with respect to the optical axis of the projection optical system, a light receiving means for receiving reflected light from the object surface, and controlling the operation of the light projecting means and the light receiving means and the light receiving means Detecting the surface position information of the object surface from the signal from, and driving the driving means based on the detection result, and a control means for setting the object surface to a predetermined position, a surface position detection device, The control means controls the operation of the light emitting means and the light receiving means independently of each other, and performs the operation of the light emitting means prior to the operation of the light receiving means in synchronization with the driving of the stage by the driving means. It is characterized by having.

【0014】特に、 (1-1-1) 前記制御手段は前記ステージのサーボ機構と同
期して前記物体面の駆動開始の少なくとも1周期前に前
記投光手段の光源の点灯を開始していること。
In particular, (1-1-1) the control means starts turning on the light source of the light projecting means at least one cycle before the driving of the object surface starts in synchronization with the servo mechanism of the stage. thing.

【0015】(1-1-2) 前記投光手段は単一又は複数のピ
ンホールを有するマスクと該マスクのピンホールを前記
物体面上に投影する結像レンズとを有していること。
(1-1-2) The light projecting means has a mask having one or a plurality of pinholes and an imaging lens for projecting the pinholes of the mask onto the object plane.

【0016】(1-1-3) 前記受光手段は前記物体面からの
反射光束を集光する検出レンズと該検出レンズにより集
光される反射光束の位置情報を検出する受光素子を有し
ていること。
(1-1-3) The light receiving means has a detection lens for condensing the light beam reflected from the object surface and a light receiving element for detecting positional information of the reflected light beam condensed by the detection lens. That you are.

【0017】(1-1-4) 前記制御手段は前記物体面からの
反射光束の受光素子面上への入射位置情報より該物体面
の位置情報を求めていること。等を特徴としている。
(1-1-4) The control means obtains position information of the object surface from information on an incident position of a light beam reflected from the object surface on a light receiving element surface. And so on.

【0018】本発明の投影露光装置は、 (2-1) 構成(1-1) の面位置検出装置を用いてウエハ面を
投影光学系の光軸方向の所定位置に設定し、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 wafer surface is set at a predetermined position in the optical axis direction of the projection optical system by using the surface position detecting device having the constitution (1-1), and Is projected and exposed on the wafer surface through the projection optical system.

【0019】本発明のデバイスの製造方法は、 (3-1) 構成(2-1) の投影露光装置を用いて焼き付けたウ
エハを現像処理工程を介してデバイスを製造しているこ
とを特徴としている。
The method of manufacturing a device according to the present invention is characterized in that (3-1) the device is manufactured through a development processing step on a wafer baked using the projection exposure apparatus having the constitution (2-1). I have.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】図1は本発明の面位置検出装置を
備えた縮小型の投影露光装置(ステップアンドリピート
方式又はステップアンドスキャン方式を用いた投影露光
装置)の一部分の要部概略図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic view of a main part of a reduced-type projection exposure apparatus (projection exposure apparatus using a step-and-repeat method or a step-and-scan method) provided with a surface position detecting device according to the present invention. It is.

【0021】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。
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.

【0022】2は表面にレジストを塗布したウエハ(物
体)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。
Reference numeral 2 denotes a wafer (object) having a surface coated with a resist, in which a large number of exposure areas (shots) having the same pattern formed in the previous exposure step are arranged.

【0023】3はウエハ2を載置するウエハステージ
(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軸波互いに
直交するように設定してある。
Reference numeral 3 denotes a wafer stage (stage) on which the wafer 2 is placed. The wafer 2 is attracted and fixed to the wafer stage 3. The wafer stage 3 has an X stage that moves in the x-axis direction, a Y stage that moves in the y-axis direction, and θ− that rotates around the z-axis direction and an axis parallel to the x, y, and z axes.
It consists of a Z stage. The x, y, and z axis waves are set so as to be orthogonal to each other.

【0024】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。
Accordingly, by driving the wafer stage 3, the position of the surface of the wafer 2 is adjusted in the direction of the optical axis AX of the reduction projection lens system 1 and in the direction along a plane orthogonal to the optical axis AX. The inclination with respect to the plane, that is, the circuit pattern image is also adjusted.

【0025】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
源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 respective elements of a 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 a light source for illumination, which is a high-luminance light source such as a semiconductor laser. Reference numeral 5 denotes an illumination lens.

【0026】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、単一又は複数個のピンホール
を形成した開口マスク(以下「マスク」ともいう。)6
を照明する。図では3つのピンホール6a,6b,6c
を有している場合を示している。
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, also referred to as a "mask") 6 having a single or a plurality of pinholes.
To illuminate. In the figure, three pinholes 6a, 6b, 6c
Is shown.

【0027】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。このときマスク6を介した複数の
スポット光でウエハ2の被露光領域の中央部(投影光学
系1の光軸上)を含む複数の箇所を照明している。
The plurality of spot lights passing through the respective pinholes 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. doing. At this time, a plurality of spots including the central portion (on the optical axis of the projection optical system 1) of the exposed area of the wafer 2 are illuminated with a plurality of spot lights via the mask 6.

【0028】図2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 plurality of exposure areas 10 on the wafer 2 surface.
0, 100a and 100b are shown.

【0029】本実施形態では図2に示すウエハ2の露光
領域100内の複数箇所にマスク6の複数のピンホール
を形成している。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。
In this embodiment, a plurality of pinholes of the mask 6 are formed at a plurality of locations in the exposure area 100 of the wafer 2 shown in FIG. Here, an imaging lens 7 and a bending mirror 8
Form images of a plurality of pinholes of the mask 6 on the wafer 2.

【0030】マスク6の複数個のピンホールを通過した
光束は、ウエハ2の被露光領域100の中央部を含む複
数箇所を照射し、各々の箇所で反射される。
The luminous flux passing through the plurality of pinholes of the mask 6 irradiates a plurality of locations including the central portion of the exposed area 100 of the wafer 2 and is reflected at each location.

【0031】即ち、本実施形態ではマスク6にピンホー
ルを複数個形成し、被露光領域100内で中央部を含む
複数箇所の測定点の位置情報を測定している。
That is, in the present embodiment, a plurality of pinholes are formed in the mask 6, and the positional information of a plurality of measurement points including the central portion in the region to be exposed 100 is measured.

【0032】ウエハ2の各測定点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。
The light beam reflected at each measurement point on the wafer 2 changes its direction by a bending mirror 9 and then enters a position detecting element 11 via a detecting lens 10 on which a light receiving element is two-dimensionally arranged. Here, the detection lens 10 forms an image of the 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.

【0033】即ちマスク6とウエハ2の位置検出素子1
1は互いに光学的に共役な関係にある。図1では摸式的
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。
That is, the position detecting element 1 of the mask 6 and the wafer 2
1 are optically conjugate with each other. Although schematically shown in FIG. 1, if it is difficult due to the optical arrangement, a plurality of position detecting elements 11 may be separately arranged corresponding to the respective pinholes.

【0034】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。
The position detecting element 11 is composed of 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.

【0035】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
の入射位置のずれとして検出できる為、ウエハ2上の被
露光領域100内の複数の測定点における、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、各測定点の面位置データを形成して
制御手段13へ入力している。
Optical axis AX of reduction projection lens system 1 for wafer 2
Since the change in the position in the direction can be detected as a shift in the incident positions of the plurality of light beams on the position detecting element 11, the plurality of measurement points in the exposure area 100 on the wafer 2 in the optical axis AX direction on the wafer surface The position can be detected based on the output signal from the position detecting element 11. Also, the position detecting element 11
Are output to the control means 13 after forming surface position data of each measurement point.

【0036】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14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14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(駆動手段)1
2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 14 provided on the wafer stage 3 and indicates the amount of displacement of the wafer stage 3. A signal is input from the laser interferometer 14 to the control means 13 via a signal line. The movement of the wafer stage 3 is performed by stage driving means (driving means) 1
2, the stage driving means 12 receives a command signal from the control means 13 via a signal line, and servo-drives the wafer stage 3 in response to this signal.

【0037】本実施形態において各要素4から8は投光
手段の一要素を構成しており、又各要素9〜11は受光
手段の一要素を構成している。
In this embodiment, each of the elements 4 to 8 constitutes one element of the light projecting means, and each of the elements 9 to 11 constitutes one element of the light receiving means.

【0038】本実施形態ではステージ駆動手段12は第
1駆動手段と第2駆動手段の2つを有し、第1駆動手段
によりウエハー2の光軸AXと直交する面における位置
(x,y)と回転(θ)とを調整し、第2駆動手段によ
りウエハー2の光軸AX方向の位置(z)と傾き(α,
β)とを調整している。
In the present embodiment, the stage driving means 12 has two driving means, a first driving means and a second driving means, and the position (x, y) of the wafer 2 on the plane orthogonal to the optical axis AX by the first driving means. And the rotation (θ) are adjusted, and the position (z) and the inclination (α, α) of the wafer 2 in the optical axis AX direction are adjusted by the second driving means.
β).

【0039】また、制御手段13はステージ駆動手段1
2の駆動制御の他、光源4、および位置検出素子11に
対しても、信号線を介して各々独立した指令信号を送り
駆動制御している。
The control means 13 includes the stage driving means 1
In addition to the drive control of No. 2, drive commands are also sent to the light source 4 and the position detection element 11 by sending independent command signals via signal lines.

【0040】制御手段13は、ウエハーステージ3のx
軸及びy軸方向の変位量から、光源4をウエハーステー
ジ3の移動中に動作させて、光束の射出を開始させてい
る。ウエハー2上の被露光領域100が、縮小投影レン
ズ系1の光軸AXの真下でレチクルパターンと位置合わ
せする目標位置に送り込まれて後、制御手段13は、位
置検出素子11からの出力信号( 面位置データ) を
既知の方法によって処理し、ウエハー2の表面の位置を
検出している。
The control means 13 controls the x of the wafer stage 3
The light source 4 is operated during the movement of the wafer stage 3 based on the displacement amounts in the axial and y-axis directions to start emitting a light beam. After the exposure area 100 on the wafer 2 is sent to a target position for aligning with the reticle pattern just below the optical axis AX of the reduction projection lens system 1, the control means 13 outputs an output signal (from the position detection element 11). Is processed by a known method, and the position of the surface of the wafer 2 is detected.

【0041】前記制御手段は、投光手段と受光手段を各
々独立に制御し、LEDのような発光素子を用いた投光
手段は、計測時以降点灯しない使用方法をとり、かつス
テージをサーボ制御して平板状物体(ウエハ)の所定面
を投影光学系の像面側に送り込み、高さ位置をベストフ
ォーカス面と合致させるという過程において、ステージ
の速度サーボ、又は位置サーボの少なくとも一つと同期
してフォーカス計測開始の少なくとも1周期前にLED
の点灯を開始することでLED点灯後に空読みする必要
を無くして高スループットを実現している。
The control means controls the light emitting means and the light receiving means independently of each other. The light emitting means using a light emitting element such as an LED employs a use method in which the light is not turned on after the measurement, and the stage is servo-controlled. In the process of sending the predetermined surface of the flat object (wafer) to the image surface side of the projection optical system and matching the height position with the best focus surface, the predetermined position is synchronized with at least one of the speed servo or the position servo of the stage. LED at least one cycle before the start of focus measurement
By starting the lighting of, there is no need to perform idle reading after the LED is turned on, thereby realizing high throughput.

【0042】図3、図4(A),(B)は本実施形態に
おいてウエハー2上の被露光領域100の表面位置を図
1の面位置検出手段(4〜11)によって検出する際の
ウエハーステージ3、光源4、及び2次元位置検出素子
11の時間的挙動を表すタイミングチャート図である。
FIGS. 3, 4 (A) and 4 (B) show the wafer position when the surface position of the region to be exposed 100 on the wafer 2 is detected by the surface position detecting means (4 to 11) in FIG. FIG. 3 is a timing chart illustrating temporal behavior of a stage 3, a light source 4, and a two-dimensional position detecting element 11.

【0043】図3はウエハーステージ3がサーボ駆動に
より、被露光領域(ショット) 100を縮小投影レン
ズ系1の真下に送り込む時の速度パターンを表してい
る。即ち、本実施形態ではウエハーステージ3はウエハ
ー2上の第1被露光領域100aが縮小投影レンズ1の
光軸AXの真下に来るように時刻T0 で駆動を開始
し、時刻T1においてレチクルパターンに対する第1被
露光領域100aの位置合わせが終了する様を表してい
る。
FIG. 3 shows a velocity pattern when the wafer stage 3 is driven by the servo drive to send the area to be exposed (shot) 100 directly below the reduction projection lens system 1. That is, in the present embodiment, the wafer stage 3 starts driving at time T0 such that the first exposure area 100a on the wafer 2 is located directly below the optical axis AX of the reduction projection lens 1, and at time T1, the first stage to be exposed to the reticle pattern. This shows that the alignment of one exposure area 100a is completed.

【0044】図4(A),(B)は、ウエハー2の被露
光領域の表面位置を検出する際の面位置検出手段(4〜
11)の時間的挙動を示している。
FIGS. 4A and 4B show surface position detecting means (4 to 4) for detecting the surface position of the exposed area of the wafer 2. FIG.
11) shows the temporal behavior.

【0045】ここで、図中の破線300は、CCD蓄積
型の位置検出素子(CCD)11が一回の蓄積で必要と
する時間間隔、即ちCCD11の蓄積周期を示し、曲線
400は、光源4のLED発光素子が照射を開始した後
の、CCD11の応答特性(光量変化)を表す。また、
網かけ領域410はCCD11による計測時間を表し、
図4(A)の時刻T4、及び図4(B)の時刻T3は、
計測動作が終了してフォーカス補正動作(面位置駆動動
作)が開始される時刻を表す。
A broken line 300 in the figure indicates a time interval required by the CCD accumulation type position detecting element (CCD) 11 for one accumulation, that is, an accumulation period of the CCD 11, and a curve 400 indicates a light source 4 3 shows the response characteristics (light quantity change) of the CCD 11 after the LED light emitting element starts irradiation. Also,
A shaded area 410 represents the time measured by the CCD 11,
Time T4 in FIG. 4A and time T3 in FIG.
This represents the time at which the measurement operation ends and the focus correction operation (surface position driving operation) starts.

【0046】前述したようにLEDのような発光素子
は、長寿命化対策として計測時のみ点灯する使用方法が
とられている。
As described above, a light-emitting element such as an LED is used in such a way that it is turned on only at the time of measurement as a measure for extending the life.

【0047】図4(A)はウエハーステージ3を目標位
置まで移動させて位置合わせした後、光源4、及び位置
検出素子11を揃って実行する従来の方法を示してい
る。
FIG. 4A shows a conventional method in which the light source 4 and the position detecting element 11 are executed together after the wafer stage 3 is moved to a target position and aligned.

【0048】図4(A)において、時刻T1において、
光源4の照射開始と位置検出素子11による表面位置の
検出開始を揃って実行した場合、曲線400に見られる
ように、LED点灯直後(INT3の波形データ)はC
CDの応答特性により検出波形が歪んで計測値が0.5
[μm]度の誤差を生じる為に時刻(T1+ΔT)以降
に蓄積された波形データ(例えばINT4)を用いると
いった、CCDの蓄積周期で1周期以上のディレイを必
要とする問題点を持っていた。
In FIG. 4A, at time T1,
When the start of the irradiation of the light source 4 and the start of the detection of the surface position by the position detecting element 11 are executed simultaneously, as shown by the curve 400, immediately after the LED is turned on (INT3 waveform data), C
The detected waveform is distorted due to the response characteristics of the CD and the measured value is
There is a problem that a delay of at least one CCD accumulation cycle is required, such as using waveform data (eg, INT4) accumulated after time (T1 + ΔT) to generate an error of [μm] degrees.

【0049】これに対して本実施形態では図4(B)に
示すように、ウエハーステージ3が目標位置へ移動を終
了する時刻T1よりも、既知であるディレイ時間(ΔT
時間)だけ先行して光源4のLED発光素子を所定電流
値で照射開始することで、LED点灯直後の計測値を読
み飛ばして、時刻T1 からの検出動作、即ちINT3
の波形データによる処理を可能にし、前述のスループッ
ト低下問題を解決している。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the known delay time (ΔT) is greater than the time T1 at which the movement of the wafer stage 3 to the target position is completed.
By starting irradiation of the LED light-emitting element of the light source 4 with a predetermined current value ahead of time), the measurement value immediately after the LED is turned on is skipped, and the detection operation from time T1, ie, INT3
In this case, the processing using the waveform data described above can be performed, thereby solving the above-described problem of a decrease in throughput.

【0050】これにより、例えば10[msec]の蓄
積周期を要するCCD蓄積型の位置検出素子を持ったス
ループット70[枚/h]性能の逐次移動式の露光装置
において、本発明を実施すれば、ウエハー1枚につき約
0.8[sec]のスループット向上が期待でき、結
果、1枚以上ものスループット性能[枚/h」の向上が
得られる。
Thus, if the present invention is implemented in a sequential moving exposure apparatus having a throughput of 70 [sheets / h] and having a CCD accumulation type position detecting element requiring an accumulation cycle of 10 [msec], for example, An improvement in throughput of about 0.8 [sec] per wafer can be expected, and as a result, an improvement in throughput performance of one or more wafers [sheet / h] can be obtained.

【0051】図4(B)では、既知のディレイ時間(Δ
T時間)だけ先行して光源4の照射を開始しているが、
具体的には、周知の速度方程式により既知のディレイ時
間は、サーボ駆動するウエハーステージ3の移動距離、
又は駆動速度に変換されて制御装置13に入力されてい
る。
In FIG. 4B, the known delay time (Δ
The irradiation of the light source 4 is started earlier by (T time),
Specifically, the delay time known from the well-known speed equation is equal to the moving distance of the servo driven wafer stage 3,
Alternatively, the driving speed is converted into a driving speed and input to the control device 13.

【0052】前述したように、ウエハーステージ3のx
軸及びy軸方向の変位はウエハーステージ3上に設けた
基準ミラー15とレーザ干渉計14とを用いて周知の方
法により測定され、ウエハーステージ3の変位量を示す
信号がレーザ干渉計14から信号線を介して制御手段1
3へ入力されている。
As described above, x of the wafer stage 3
The displacement in the axial and y-axis directions is measured by a known method using a reference mirror 15 provided on the wafer stage 3 and a laser interferometer 14, and a signal indicating the amount of displacement of the wafer stage 3 is output from the laser interferometer 14. Control means 1 via wire
3 has been entered.

【0053】従って、制御手段13はウエハーステージ
3の位置サーボ、もしくは速度サーボの少なくとも一つ
と同期して光源4の照射を開始し、ウエハー2上の第1
被露光領域100aが縮小投影レンズ系1の光軸AXの
真下に送り込まれて、レチクルパターンに対する位置合
わせを行う。位置合わせが終了した後、位置検出素子1
1による表面位置の検出を開始して、位置合わせ終了後
の時刻T1から面位置検出手段(4〜11)により被露
光領域100aの各測定点の表面位置の検出を行い、位
置検出素子11からの出力信号に基づいて制御手段13
内で各測定点の面位置データを作成する。
Therefore, the control means 13 starts irradiation of the light source 4 in synchronization with at least one of the position servo or the speed servo of the wafer stage 3 and the first light on the wafer 2
The area to be exposed 100a is sent directly below the optical axis AX of the reduction projection lens system 1, and alignment with the reticle pattern is performed. After the positioning is completed, the position detecting element 1
1, the surface position of each measurement point of the area to be exposed 100a is detected by the surface position detecting means (4 to 11) from time T1 after the completion of the alignment. Control means 13 based on the output signal of
Create the surface position data of each measurement point within.

【0054】制御手段13はこの面位置データを周知の
方法(例えば特願平3−153858号公報や特願平2
−237900号等に記載の方法)によって処理し、ウ
エハー2上の第1被露光領域100aの表面位置とレチ
クルパターン像との光軸AX方向の間隔及びウエハー2
の傾き方向と傾き量を算出する。
The control means 13 converts the surface position data into a known method (for example, Japanese Patent Application No. 3-153858 or Japanese Patent Application
237900), the distance between the surface position of the first exposed area 100a on the wafer 2 and the reticle pattern image in the optical axis AX direction and the wafer 2
The inclination direction and the amount of inclination are calculated.

【0055】この算出結果に応じた指令信号は制御手段
13によってステージ駆動手段12へ入力され、ステー
ジ駆動手段12によりウエハーステージ3上のウエハー
2の光軸AX方向の位置と傾きを調整(補正)してい
る。そして、この面位置の調整(補正)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。
A command signal corresponding to the calculation result is input to the stage driving means 12 by the control means 13, and the stage driving means 12 adjusts (corrects) the position and inclination of the wafer 2 on the wafer stage 3 in the direction of the optical axis AX. doing. After the adjustment (correction) of the surface position, the first exposed area 100a is exposed to transfer a circuit pattern image.

【0056】第1被露光領域100aに対する露光が終
了したら、ウエハー2上の第2被露光領域100bが投
影レンズ系1の光軸AXの真下にくるようにウエハース
テージ3を駆動し、上記同様、ステージ移動中に光源4
の照射を開始してステージ移動完了後に速やかにウエハ
2の表面位置の検出を行ない、フォーカス補正をした後
に露光動作を実行する。
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 directly below the optical axis AX of the projection lens system 1, and Light source 4 during stage movement
Is started, the surface position of the wafer 2 is detected immediately after the stage movement is completed, and the exposure operation is executed after the focus correction.

【0057】図5は本実施形態の従来の面位置検出装置
を実施した場合のフローチャートである。ステップ50
1でウエハー2はウエハーステージ3上へ搬入されウエ
ハチャックに固定される。
FIG. 5 is a flowchart when the conventional surface position detecting device of the present embodiment is implemented. Step 50
At 1, the wafer 2 is loaded onto the wafer stage 3 and fixed to the wafer chuck.

【0058】ステップ502でウエハーステージ3の駆
動が始まり、ウエハー2上の第1被露光領域100aが
投影レンズ1の光軸AXの真下に来るようにウエハース
テージ3が目標位置に向かって移動する。
In step 502, the drive of the wafer stage 3 is started, and the wafer stage 3 is moved toward the target position such that the first exposure area 100a on the wafer 2 is directly below the optical axis AX of the projection lens 1.

【0059】ステップ503でレーザ干渉計104の出
力を基にして、LEDが点灯を開始してから所定電流値
で安定な状態になるまでの既知の時間だけ先行してLE
Dの点灯を開始する。具体的には周知の速度方程式を駆
使して、前述の時間をウエハーステージ3の移動距離、
又は駆動速度に変換して扱う。
In step 503, based on the output of the laser interferometer 104, the LE is advanced by a known time from when the LED starts to be turned on to when the LED becomes stable at a predetermined current value.
Lighting of D is started. Specifically, using the well-known speed equation, the above-mentioned time is set to the moving distance of the wafer stage 3,
Alternatively, it is handled after being converted into a driving speed.

【0060】投光手段(4〜8)によって第1被露光領
域100a上の各測定点上にマスク6のピンホールの像
を投射する。
An image of the pinhole of the mask 6 is projected onto each measurement point on the first exposed area 100a by the light projecting means (4 to 8).

【0061】ステップ504でウエハーステージ3は目
標位置に到達する。尚、ウエハーステージ3の位置情報
はレーザ干渉計14からの出力により得ている。
At step 504, wafer stage 3 reaches the target position. The position information of the wafer stage 3 is obtained from the output from the laser interferometer 14.

【0062】ステップ505で受光手段(9〜11)に
よってCCDデータ取り込みを行い、各測定点の表面位
置の測定を行う。
At step 505, CCD data is taken in by the light receiving means (9 to 11), and the surface position of each measurement point is measured.

【0063】このときステップ503で点灯を開始して
いる為、ステップ504で既にCCDの検出波形データ
は安定な状態になっているので、CCDデータ取り込み
開始は一定時間待つ事なく各即定点の表面位置の測定が
行われる。
At this time, since the lighting has been started in step 503, the detected waveform data of the CCD is already in a stable state in step 504. A position measurement is performed.

【0064】測定終了と同時にステップ507に示すよ
うにLEDを消灯する。
At the same time as the completion of the measurement, the LED is turned off as shown in step 507.

【0065】また、それとほぼ同時にステップ507に
示すように、測定された値からフォーカス補正位置演算
処理を行ない、フォーカス位置を検出する。
At approximately the same time, as shown in step 507, a focus correction position calculation process is performed from the measured value to detect the focus position.

【0066】ステップ508で制御手段13はフォーカ
ス補正量を指令信号としてステージ駆動手段12に入力
し、フォーカス補正駆動を行なう。
In step 508, the control means 13 inputs the focus correction amount as a command signal to the stage driving means 12, and performs focus correction driving.

【0067】ステップ509で補正駆動が終了し、ウエ
ハー2と投影レンズ1のフォーカス平面が補正されたの
ち露光を行なう。
At step 509, the correction driving is completed, and the exposure is performed after the focus planes of the wafer 2 and the projection lens 1 are corrected.

【0068】ステップ510でもしも全てのショットの
露光が終了していなければステップ502へ移行し、ス
テップ502〜510を繰り返す。
If it is determined in step 510 that all shots have not been exposed, the process proceeds to step 502 and steps 502 to 510 are repeated.

【0069】最終ショットの露光終了でステップ511
でウエハー2はウエハチャックから外されウエハー2は
搬出される。
Step 511 upon completion of exposure of the last shot
Then, the wafer 2 is removed from the wafer chuck, and the wafer 2 is carried out.

【0070】本実施形態は図3,図4(B),図5に代
表されるような面位置検出手段(4〜11)の検出動作
を、光源4の照射開始動作と位置検出素子11の計測開
始動作に分離して各々独立に制御することを特徴とし、
従来の面位置検出手段が抱えていた計測ディレイによる
時間的な損失を解消している。
In the present embodiment, the detection operation of the surface position detecting means (4 to 11) as typified by FIGS. It is characterized by being separated into measurement start operations and controlled independently.
The time loss due to the measurement delay that the conventional surface position detecting means has is eliminated.

【0071】上記実施形態では、ウエハーステージ3の
移動中に光源4の照射を開始し、ウエハーステージ3が
目標位置に移動を終了した後に位置検出素子11の計測
を開始しているが、これらの計測動作をウエハーステー
ジ3の移動中に行なっても構わない。
In the above embodiment, the irradiation of the light source 4 is started during the movement of the wafer stage 3, and the measurement of the position detecting element 11 is started after the movement of the wafer stage 3 to the target position. The measurement operation may be performed while the wafer stage 3 is moving.

【0072】次に本発明の実施形態2について説明す
る。本実施形態では面位置検出装置を走査型の投影露光
装置に適用している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the surface position detecting device is applied to a scanning projection exposure device.

【0073】走査型の投影露光装置では露光中にフォー
カス補正を実施している為、例えば32mmの領域を露
光中、400ms程度、常にLEDを常時点灯する事に
なり、逐次移動式の投影露光装置に比べてLEDの接合
部温度の上昇が頻繁に発生する。
In the scanning type projection exposure apparatus, since the focus is corrected during the exposure, for example, during the exposure of the area of 32 mm, the LED is always turned on for about 400 ms. As compared with the above, the junction temperature of the LED frequently increases.

【0074】この場合、パルス点灯により平均電流を抑
えて上記現象の対策とする事ができるが、CCDの蓄積
時間のタイミングと同期していない場合、蓄積時間内で
の受光光量が安定せず、検出波形の歪みとして表れ、結
果として、計測誤差が発生する。
In this case, the average current can be suppressed by pulse lighting to take measures against the above phenomenon. However, if the timing is not synchronized with the accumulation time of the CCD, the amount of received light during the accumulation time is not stable. This appears as distortion of the detected waveform, and as a result, a measurement error occurs.

【0075】そこで本実施形態では図1の制御手段13
により、高輝度の光源4と位置検出素子11の双方を独
立に制御できる構成とし、光源4の発光と位置検出素子
11の蓄積タイミングのと同期をとるとともに、光源4
の発光タイミングを先行して実施している。そして位置
検出素子11の蓄積時間内でのパルス発光数を一定に制
御し、安定した受光光量に基ずく検出波形を得ている。
Therefore, in this embodiment, the control means 13 shown in FIG.
With this configuration, both the high-luminance light source 4 and the position detection element 11 can be controlled independently, and the light emission of the light source 4 and the accumulation timing of the position detection element 11 are synchronized, and the light source 4
The light emission timing is performed in advance. Then, the number of pulse light emission within the accumulation time of the position detecting element 11 is controlled to be constant, and a detection waveform based on a stable received light amount is obtained.

【0076】また、各実施形態の受光手段において良好
な検出波形を得る為に、ウエハー2の被露光領域の表面
状態に合わせて光源4の発光強度を適切に調整してい
る。
In order to obtain a good detection waveform in the light receiving means of each embodiment, the light emission intensity of the light source 4 is appropriately adjusted according to the surface condition of the exposed area of the wafer 2.

【0077】本実施形態では走査露光においてウエハー
2の被露光領域の表面情報を予め取得し、該表面情報に
合わせて光源4の発光強度を適宜調節している。
In the present embodiment, the surface information of the region to be exposed on the wafer 2 is acquired in advance in the scanning exposure, and the light emission intensity of the light source 4 is appropriately adjusted according to the surface information.

【0078】尚、本実施形態において走査露光中など常
時計測する必要がある場合には、測定可視に先立ち、L
EDの点灯を開始するとともに測定中のLEDの点灯動
作をパルス点灯モードとして使用することにより、接合
部の温度上昇を抑え、LED結晶欠陥の増加を防ぎ、ま
た、CCDなどの蓄積型素子の蓄積開始動作と同期した
パルス点灯を行なうことにより、検出精度を損なうこと
なく高精度の高さ位置検出を行っている。
In the present embodiment, when it is necessary to constantly measure such as during scanning exposure, L
By starting the lighting of the ED and using the lighting operation of the LED under measurement as a pulse lighting mode, the temperature rise of the junction is suppressed, the LED crystal defects are prevented from increasing, and the accumulation of storage elements such as CCDs is prevented. By performing pulse lighting in synchronization with the start operation, highly accurate height position detection is performed without impairing the detection accuracy.

【0079】以上の各実施形態において、位置検出素子
として2次元の位置検出素子を用いているが、一次元の
位置検出素子を複数配置して構成した場合にも同一の効
果を得ることが出来る。光源に関してもLEDに限られ
るものではない。
In each of the above embodiments, a two-dimensional position detecting element is used as the position detecting element. However, the same effect can be obtained when a plurality of one-dimensional position detecting elements are arranged. . The light source is not limited to the LED.

【0080】又、ウエハー2の表面を投影レンズ系の焦
平面に合焦させる機構も、ウエハーステージ3のZステ
ージを動かす以外に、投影レンズ系1の焦点距離を変え
たり、投影レンズ1と不図示のレチクルとを光軸AX方
向に上下させたりする機構も採り得る。
Also, a mechanism for focusing the surface of the wafer 2 on the focal plane of the projection lens system is not limited to moving the Z stage of the wafer stage 3 but also changing the focal length of the projection lens system 1 or changing the focal length of the projection lens system. A mechanism for moving the reticle up and down in the direction of the optical axis AX may be employed.

【0081】以上説明した各実施形態では、縮小型の投
影露光装置に適用した場合を示したが、本発明は図1に
示した装置以外のタイプの露光装置、例えば投影ミラー
系によりパターン像を投影する装置や、レンズ及びミラ
ーで構成した投影光学系によりパターン像を投影する装
置等にも同様に適用できる。
In each of the embodiments described above, a case where the present invention is applied to a reduction type projection exposure apparatus has been described. However, the present invention is directed to a type of exposure apparatus other than the apparatus shown in FIG. The present invention can be similarly applied to an apparatus for projecting, an apparatus for projecting a pattern image by a projection optical system constituted by a lens and a mirror, and the like.

【0082】又、本発明は光学式の露光装置以外の例え
ば電子ビームと電子レンズとを使用して、回路パターン
を描画したり或は回路パターンを投影したりする電子ビ
ーム露光装置やX線露光装置にも同様に適用することが
出来る。
The present invention also relates to an electron beam exposure apparatus for drawing a circuit pattern or projecting a circuit pattern using, for example, an electron beam and an electron lens other than an optical exposure apparatus, and an X-ray exposure apparatus. The same can be applied to the device.

【0083】又、本発明は露光装置以外の面位置検出装
置を必要とする光学機器にも同様に適用することが出来
る。
The present invention can be similarly applied to an optical apparatus requiring a surface position detecting device other than the exposure device.

【0084】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device using the above-described projection exposure apparatus will be described.

【0085】図6は半導体デバイス(ICやLSI等の
半導体チップ、或は液晶パネルやCCD等)の製造のフ
ローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, or a liquid crystal panel or a CCD).

【0086】本実施例においてステップ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。
Step 1 (circuit design) in this embodiment
Now, the circuit design of the semiconductor device will be performed. Step 2
In (mask production), a mask on which a designed circuit pattern is formed is produced.

【0087】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。
On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4
The (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.

【0088】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。
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.

【0089】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。
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).

【0090】図7は上記ステップ4のウエハプロセスの
詳細なフローチャートである。まずステップ11(酸
化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12(C
VD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
FIG. 7 is a detailed flowchart of the wafer process in step 4 described above. First, in step 11 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. Step 12 (C
In VD), an insulating film is formed on the wafer surface.

【0091】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 13 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 15
In (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.

【0092】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.

【0093】尚本実施例の製造方法を用いれば高集積度
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 this embodiment, a highly integrated semiconductor device can be easily manufactured.

【0094】[0094]

【発明の効果】本発明によれば以上のように、ウエハの
表面位置を検出する為にウエハ面に光束を投光する投光
手段とウエハ面からの反射光束を受光する受光手段の動
作を適切に設定することによって高スループットを図り
つつ、ウエハの表面位置情報を検出し、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デ
バイスの製造に好適な面位置検出装置を達成することが
できる。
As described above, according to the present invention, the operation of the light projecting means for projecting a light beam on the wafer surface to detect the surface position of the wafer and the light receiving means for receiving the light beam reflected from the wafer surface are described. A surface position detection device suitable for manufacturing devices that can detect the surface position information of the wafer and accurately align the wafer with the focal plane of the projection optical system while achieving high throughput by appropriately setting it. Can be achieved.

【0095】この他本発明によれば、投光手段の光源と
してLEDのような発光素子を用いたとき、LEDを計
測時以外点灯しない使用方法で用いた際にも、高スルー
プットで面位置を検出することができ、かつ常時計測使
用時においてもLEDの結晶欠陥の増殖を抑制してLE
Dの寿命による部品の交換頻度を小さくした、高精度,
高スループットで面位置を検出することができるデバイ
スの製造に好適な面位置検出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, when a light emitting element such as an LED is used as the light source of the light projecting means, even when the LED is used in a usage method that does not light except during measurement, the surface position can be determined with high throughput. LE can be detected, and the growth of LED crystal defects can be suppressed even when constant measurement is used.
High accuracy, with reduced frequency of parts replacement due to the life of D
A surface position detection apparatus suitable for manufacturing a device capable of detecting a surface position with high throughput and a projection exposure apparatus using the same can be achieved.

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

【図1】本発明の面位置検出装置を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 a surface position detection device of the present invention is applied to a projection exposure apparatus.

【図2】ウエハ上の被露光領域(ショット)の配置を示
す説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an arrangement of a region to be exposed (shot) on a wafer;

【図3】本発明の実施形態1のウエハステージのサーボ
駆動の説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram of servo drive of the wafer stage according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施形態1における面位置検出のタイ
ミングチャート図
FIG. 4 is a timing chart of surface position detection according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施形態1における面位置検出のフロ
ーチャート
FIG. 5 is a flowchart of surface position detection according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明のデバイスの製造方法のフローチャートFIG. 6 is a flowchart of a device manufacturing method according to the present invention.

【図7】本発明のデバイスの製造方法のフローチャートFIG. 7 is a flowchart of a device manufacturing method according to 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 レーザ干渉計 100 露光領域 300 CCD蓄積周期 400 CCDの応答特性 410 CCDによる計測時間 R レチクル 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 Laser interferometer 100 Exposure area 300 CCD accumulation period 400 CCD response characteristics 410 CCD measurement time R Reticle

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 投影光学系の結像面又はその近傍にステ
ージに載置した物体を送り込む駆動手段、該物体面に該
投影光学系の光軸に対して斜方向から光束を入射させる
投光手段、該物体面からの反射光を受光する受光手段、
該投光手段と該受光手段の動作を制御するとともに該受
光手段からの信号より該物体面の面位置情報を検出し、
該検出結果に基づいて該駆動手段を駆動させて、該物体
面を所定位置に設定する制御手段とを有した面位置検出
装置において、該制御手段は該投光手段と受光手段の動
作を各々独立に制御するとともに該駆動手段による該ス
テージの駆動に同期させて、該投光手段の動作を該受光
手段の動作より先行して行っていることを特徴とする面
位置検出装置。
1. A driving means for feeding an object placed on a stage to or near an image forming surface of a projection optical system, and a light projecting device for causing a light beam to enter the object surface in an oblique direction with respect to an optical axis of the projection optical system. Means, light receiving means for receiving light reflected from the object surface,
Controlling the operation of the light emitting means and the light receiving means and detecting surface position information of the object surface from a signal from the light receiving means,
A control unit for driving the driving unit based on the detection result to set the object surface at a predetermined position, wherein the control unit controls the operations of the light projecting unit and the light receiving unit. A surface position detecting device, wherein the operation of the light projecting means is performed prior to the operation of the light receiving means, independently controlled and synchronized with the driving of the stage by the driving means.
【請求項2】 前記制御手段は前記ステージのサーボ機
構と同期して前記物体面の駆動開始の少なくとも1周期
前に前記投光手段の光源の点灯を開始していることを特
徴とする請求項1の面位置検出装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein said control means starts turning on a light source of said light projecting means at least one cycle before starting driving of said object surface in synchronization with a servo mechanism of said stage. 1. Surface position detecting device.
【請求項3】 前記投光手段は単一又は複数のピンホー
ルを有するマスクと該マスクのピンホールを前記物体面
上に投影する結像レンズとを有していることを特徴とす
る請求項1の面位置検出装置。
3. The light emitting device according to claim 2, wherein said light projecting means includes a mask having one or a plurality of pinholes, and an imaging lens for projecting the pinholes of said mask onto said object plane. 1. Surface position detecting device.
【請求項4】 前記受光手段は前記物体面からの反射光
束を集光する検出レンズと該検出レンズにより集光され
る反射光束の位置情報を検出する受光素子を有している
ことを特徴とする請求項1の面位置検出装置。
4. The light receiving means includes a detection lens for condensing a light beam reflected from the object surface and a light receiving element for detecting positional information of the reflected light beam condensed by the detection lens. The surface position detecting device according to claim 1.
【請求項5】 前記制御手段は前記物体面からの反射光
束の受光素子面上への入射位置情報より該物体面の位置
情報を求めていることを特徴とする請求項1〜4のいず
れか1項記載の面位置検出装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein said control means obtains position information of the object surface from information on an incident position of a light beam reflected from the object surface on a light receiving element surface. 2. The surface position detecting device according to claim 1.
【請求項6】 請求項1から5のいずれか1項記載の面
位置検出装置を用いてウエハ面を投影光学系の光軸方向
の所定位置に設定し、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。
6. A wafer position is set at a predetermined position in a direction of an optical axis of a projection optical system by using the surface position detection device according to claim 1, and a pattern on a reticle surface is projected by the projection optical system. A projection exposure apparatus, which performs projection exposure on a wafer surface via a system.
【請求項7】 請求項6記載の投影露光装置を用いて焼
き付けたウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造
していることを特徴とするデバイスの製造方法。
7. A method for manufacturing a device, comprising manufacturing a device through a development processing step on a wafer printed using the projection exposure apparatus according to claim 6.
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