KR20200001491A - Detecting method, lithography method, article manufacturing method, optical apparatus, and exposure apparatus - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a detection method which detects the focus position of an optical system forming an image of an imaging target in an imaging surface of an imaging device. The detection method comprises the steps of: obtaining evaluation value groups of a plurality of sets including an evaluation value group C1 of set 1 and an evaluation value group C2 of set 2 based on an output signal output from the imaging device in a state in which the imaging target is located In each of a plurality of positions in the optical-axis direction of the optical system; obtaining an evaluation value group C3 of set 3 based on the evaluation value groups of the plurality of sets; and detecting the focus position based on the evaluation group C3 of the set 3.

Description

검출 방법, 리소그래피 방법, 물품 제조 방법, 광학 장치 및 노광 장치 {DETECTING METHOD, LITHOGRAPHY METHOD, ARTICLE MANUFACTURING METHOD, OPTICAL APPARATUS, AND EXPOSURE APPARATUS}Detection methods, lithographic methods, article manufacturing methods, optical devices and exposure devices {DETECTING METHOD, LITHOGRAPHY METHOD, ARTICLE MANUFACTURING METHOD, OPTICAL APPARATUS, AND EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은 검출 방법, 리소그래피 방법, 물품 제조 방법, 광학 장치 및 노광 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a detection method, a lithographic method, an article manufacturing method, an optical device and an exposure device.

반도체 디바이스 등의 물품을 제조하는 노광 장치에서는, 기판의 샷 영역에 마련된 얼라인먼트 마크의 위치를 검출함으로써 샷 영역과 원판의 위치 정렬이 이루어진다. 노광 장치는, 얼라인먼트 마크를 촬상함으로써 그 위치를 검출하는 얼라인먼트 검출계를 구비하고 있다. 고정밀도로 얼라인먼트 마크의 위치를 검출하기 위해서는, 베스트 포커스 상태에 있어서 얼라인먼트 마크를 촬상할 필요가 있다. 얼라인먼트 검출계의 물체면에 얼라인먼트 마크가 배치되어 있는 상태가 베스트 포커스 상태이며, 베스트 포커스 상태로부터 어긋나면 디포커스 상태로 된다. 얼라인먼트 검출계에 있어서의 얼라인먼트 마크의 포커스 상태는, 기판을 얼라인먼트 검출계의 광축 방향의 복수의 위치에 위치 결정하고, 각 위치에 있어서 얼라인먼트 검출계의 촬상 소자에 의해 얼라인먼트 마크를 촬상한 결과에 기초하여 검출될 수 있다. 보다 구체적으로는, 광축 방향의 복수의 위치의 각각에 있어서의 촬상 소자로부터의 출력 신호로부터 평가값(예를 들어, 콘트라스트)을 산출함으로써, 광축 방향에 있어서의 위치와 평가값의 관계를 나타내는 커브가 얻어진다. 그리고, 이 커브의 피크 위치가 베스트 포커스 위치로서 검출된다. 이러한 커브는, 평가값이 콘트라스트인 경우에는, 콘트라스트 커브라고 불린다(특허문헌 1 참조).In the exposure apparatus which manufactures articles, such as a semiconductor device, position alignment of a shot area and a disc is performed by detecting the position of the alignment mark provided in the shot area of a board | substrate. The exposure apparatus is provided with an alignment detection system which detects the position by imaging an alignment mark. In order to detect the position of the alignment mark with high precision, it is necessary to image the alignment mark in the best focus state. The state in which the alignment mark is arranged on the object plane of the alignment detection system is the best focus state, and if it is shifted from the best focus state, the state is defocused. The focus state of the alignment mark in the alignment detection system is based on a result of positioning the substrate at a plurality of positions in the optical axis direction of the alignment detection system, and imaging the alignment mark by the imaging element of the alignment detection system at each position. Can be detected. More specifically, the curve showing the relationship between the position and the evaluation value in the optical axis direction by calculating an evaluation value (for example, contrast) from an output signal from the imaging element in each of the plurality of positions in the optical axis direction. Is obtained. Then, the peak position of this curve is detected as the best focus position. Such a curve is called a contrast curve when an evaluation value is contrast (refer patent document 1).

일본 특허 공개 제2009-192271호 공보Japanese Patent Publication No. 2009-192271

그러나, 포커스 위치를 검출할 때, 얼라인먼트 마크가 형성된 기판의 표면 상태 또는 얼라인먼트 검출계에 의한 촬상 조건 등에 따라서는, 평가값의 커브가 1개의 피크가 아니라, 복수의 피크를 갖는 경우가 있다. 또한, 평가값의 커브가 평탄하여, 피크 위치가 불명확한 경우도 있다. 이러한 상황에서는, 검출되는 포커스 위치가 안정되지 않는다. 검출되는 포커스 위치가 안정되지 않으면, 얼라인먼트 마크의 위치의 검출 결과도 안정되지 않는다.However, when detecting the focus position, the curve of the evaluation value may have a plurality of peaks instead of one peak, depending on the surface state of the substrate on which the alignment mark is formed, the imaging condition by the alignment detection system, and the like. Moreover, the curve of an evaluation value may be flat and the peak position may be unclear. In such a situation, the detected focus position is not stable. If the detected focus position is not stable, the detection result of the position of the alignment mark is also not stable.

본 발명은 포커스 위치를 안정되게 검출하기 위해 유리한 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide an advantageous technique for stably detecting a focus position.

본 발명의 하나의 측면은, 촬상 소자의 촬상면에 촬상 대상의 상을 형성하는 광학계의 포커스 위치를 검출하는 검출 방법에 관한 것이며, 상기 검출 방법은, 상기 광학계의 광축 방향에 있어서의 복수의 위치의 각각에 상기 촬상 대상이 위치하는 상태에서 상기 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 제1 조의 평가값 군 및 제2 조의 평가값 군을 포함하는 복수조의 평가값 군을 얻는 공정과, 상기 복수조의 평가값 군에 기초하여 제3 조의 평가값 군을 얻는 공정과, 상기 제3 조의 평가값 군에 기초하여 상기 포커스 위치를 검출하는 공정을 포함한다.One aspect of the present invention relates to a detection method for detecting a focus position of an optical system that forms an image of an object to be imaged on an imaging surface of an imaging device, wherein the detection method includes a plurality of positions in the optical axis direction of the optical system. Obtaining a plurality of sets of evaluation value groups including the first set of evaluation values and the second set of evaluation values based on an output signal output from the image pickup device in a state where the image capturing target is located in each of the plurality of sets A step of obtaining the evaluation value group of Article 3 based on the evaluation value group, and a step of detecting the focus position based on the evaluation value group of the third article.

본 발명에 따르면, 포커스 위치를 안정되게 검출하기 위해 유리한 기술이 제공된다.According to the present invention, an advantageous technique is provided for stably detecting the focus position.

도 1은, 실시 형태의 노광 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는, 얼라인먼트 마크의 화상을 예시하는 도면.
도 3은, 콘트라스트 커브를 예시하는 도면.
도 4는, 포커스 커브 (a), ZP1에서 촬상을 행한 촬상 소자의 출력 신호 (b), ZP2에서 촬상을 행한 촬상 소자의 출력 신호 (c)를 예시하는 도면.
도 5는, 콘트라스트(제1 평가값), 상관도(제2 평가값) 및 조합 평가값(제3 평가값)의 각각의 커브를 예시하는 도면.
도 6은, 기판의 샷 영역의 배치를 예시하는 도면.
도 7은, 포커스 위치의 검출 범위와 평가값 군의 커브의 관계를 예시하는 도면.
도 8은, 노광 장치의 동작 시퀀스를 예시하는 도면.
도 9는, 포커스 위치 검출 시퀀스의 상세를 도시하는 도면.
도 10은, 다른 상관도를 설명하기 위한 도면.
도 11은, 복수조의 평가값 군으로부터 포커스 위치 검출을 위한 조합 평가군을 얻는 방법을 설명하기 위한 도면.
도 12는, 콘트라스트 커브에 기초하여 포커스 위치를 추정하는 경우에 생길 수 있는 문제점 (a), 및 조합 평가값 군에 기초하여 포커스 위치를 추정하는 방법 (b)를 설명하는 도면.
도 13은, 다른 포커스 위치 검출 시퀀스의 상세를 도시하는 도면.
도 14는, 반도체 디바이스의 전체적인 제조 프로세스의 플로우의 일례를 도시하는 도면.
도 15는, 웨이퍼 프로세스의 상세한 플로우의 일례를 도시하는 도면.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The figure which shows the structure of the exposure apparatus of embodiment.
2 is a diagram illustrating an image of an alignment mark.
3 illustrates a contrast curve.
4 is a diagram illustrating a focus curve (a), an output signal (b) of an image pickup device that is picked up at ZP1, and an output signal (c) of an image pickup device that is picked up at ZP2;
5 is a diagram illustrating respective curves of contrast (first evaluation value), correlation (second evaluation value), and combination evaluation value (third evaluation value).
6 illustrates an arrangement of shot regions of a substrate.
7 is a diagram illustrating a relationship between a detection range of a focus position and a curve of an evaluation value group.
8 is a diagram illustrating an operation sequence of an exposure apparatus.
9 is a diagram illustrating details of a focus position detection sequence.
10 is a diagram for explaining another correlation diagram.
11 is a view for explaining a method of obtaining a combination evaluation group for focus position detection from a plurality of sets of evaluation value groups.
FIG. 12 is a diagram for explaining a problem (a) that may occur when estimating a focus position based on a contrast curve, and a method (b) for estimating a focus position based on a combination evaluation value group. FIG.
13 is a diagram showing details of another focus position detection sequence.
14 illustrates an example of a flow of an overall manufacturing process of a semiconductor device.
15 is a diagram illustrating an example of a detailed flow of a wafer process.

이하, 본 발명에 관한 검출 방법, 노광 장치 및 광학 장치가 적용된 일 실시 형태의 노광 장치의 구성 및 동작의 설명을 통하여 본 발명에 관한 검출 방법, 노광 장치 및 광학 장치의 구성 및 동작을 예시적으로 설명한다. 본 발명에 관한 검출 방법은, 예를 들어 노광 장치에 내장된 얼라인먼트 검출계 등의 광학 장치에 있어서의 광학계의 포커스 위치를 검출하도록 적용될 수 있다. 본 발명에 관한 광학 장치는, 예를 들어 노광 장치로서 실시될 수 있는 것 외에, 예를 들어 촬상 대상을 확대하여 촬상하는 현미경 장치로서 실시될 수 있다. 이하의 설명에서는, 투영 광학계(PO)의 광축에 평행인 방향을 Z 방향으로 하는 XYZ 좌표계에 의해 방향을 나타낸다. XY 방향은, XY 평면에 평행인 방향을 의미한다.Hereinafter, the configuration and operation of the detection method, the exposure apparatus and the optical apparatus according to the present invention will be exemplarily described through the description of the configuration and operation of the exposure apparatus of the embodiment to which the detection method, the exposure apparatus, and the optical apparatus according to the present invention are applied. Explain. The detection method according to the present invention can be applied, for example, to detect the focus position of an optical system in an optical device such as an alignment detection system built in the exposure apparatus. In addition to being able to be implemented as an exposure apparatus, the optical device according to the present invention can be implemented, for example, as a microscope device for enlarging and imaging an imaging target. In the following description, a direction is represented by the XYZ coordinate system which makes Z direction the direction parallel to the optical axis of projection optical system PO. The XY direction means a direction parallel to the XY plane.

도 1은, 제1 실시 형태의 노광 장치(100)의 구성을 도시하는 도면이다. 노광 장치(100)는, 얼라인먼트 검출계(OA)를 사용하여 원판(레티클)(R)과 기판(웨이퍼)(W)을 위치 정렬(얼라인먼트)한 후에 기판(W)을 노광한다. 기판(W)의 노광은, 조명계(IL)에 의해 원판(R)을 노광광으로 조명하고, 원판(R)의 패턴을 투영 광학계(PO)를 통하여 기판(W)에 투영함으로써 이루어진다. 기판(W)은, 표면에 감광재층을 갖고, 노광에 의해 해당 감광재층에 원판(R)의 패턴이 전사되어, 잠상이 형성된다. 이 잠상은, 현상 공정을 거침으로써 물리적인 패턴으로 변환된다. 기판(W)은, 기판 척(CH)에 의해 보유 지지된다. 기판 척(CH)은, 스테이지(STG)에 탑재되어 있고, 구동 기구(DM)에 의해, 예를 들어 X, Y, Z 방향으로 구동될 수 있다. 스테이지(STG)의 위치는, 간섭계(IF) 등의 계측기에 의해 계측될 수 있다.FIG. 1: is a figure which shows the structure of the exposure apparatus 100 of 1st Embodiment. The exposure apparatus 100 exposes the substrate W after the original plate (reticle) R and the substrate (wafer) W are aligned (aligned) using the alignment detection system OA. Exposure of the board | substrate W is performed by illuminating the original plate R with exposure light with the illumination system IL, and projecting the pattern of the original plate R to the board | substrate W through the projection optical system PO. The board | substrate W has a photosensitive material layer on the surface, the pattern of the original plate R is transferred to the said photosensitive material layer by exposure, and a latent image is formed. This latent image is converted into a physical pattern by going through a developing step. The substrate W is held by the substrate chuck CH. The substrate chuck CH is mounted on the stage STG, and can be driven, for example, in the X, Y, and Z directions by the drive mechanism DM. The position of the stage STG can be measured by a measuring instrument such as an interferometer IF.

노광 장치(100)는, 제어부(HP)를 구비하고 있다. 제어부(HP)는, 간섭계(IF)에 의한 스테이지(STG)의 위치 계측 결과에 기초하여 구동 기구(DM)를 제어함으로써 스테이지(STG)를 위치 결정한다. 제어부(HP)는, 예를 들어 FPGA(Field Programmable Gate Array의 약칭) 등의 PLD(Programmable Logic Device의 약칭), 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit의 약칭), 또는 프로그램이 내장된 범용 또는 전용의 컴퓨터, 또는 이들 전부 또는 일부의 조합에 의해 구성될 수 있다. 기판(W) 상에는, 기판(W)과 원판(R)의 위치 정렬을 행하기 위해 복수의 마크(얼라인먼트 마크)(MA)가 마련되어 있다. 마크(MA)는, 예를 들어 도 2의 (a)에 예시되어 있는 바와 같이, X 방향 및 Y 방향의 위치 정보를 갖는다.The exposure apparatus 100 is equipped with the control part HP. The control part HP positions the stage STG by controlling the drive mechanism DM based on the position measurement result of the stage STG by the interferometer IF. The control unit HP is, for example, a PLD (abbreviation for Programmable Logic Device) such as FPGA (abbreviation for Field Programmable Gate Array), or ASIC (abbreviation for Application Specific Integrated Circuit), or a general-purpose or dedicated computer in which a program is embedded. Or combinations of all or part thereof. On the board | substrate W, in order to perform the position alignment of the board | substrate W and the original plate R, the some mark (alignment mark) MA is provided. The mark MA has positional information in the X direction and the Y direction, for example, as illustrated in FIG. 2A.

노광 장치(100)는, 얼라인먼트 검출계(OA)를 구비하고 있다. 얼라인먼트 검출계(OA)는, 기판(W)에 마련된 마크(MA)의 위치(XY 방향의 위치)를 검출하는 검출 장치이다. 얼라인먼트 검출계(OA)를 사용하여 마크(MA)의 위치를 검출할 때에는, 마크(MA)가 얼라인먼트 검출계(OA)의 검출 범위(AR) 내에 들어가도록, 스테이지(STG)가 위치 결정된다.The exposure apparatus 100 includes an alignment detection system OA. The alignment detection system OA is a detection apparatus which detects the position (position of XY direction) of the mark MA provided in the board | substrate W. As shown in FIG. When detecting the position of the mark MA using the alignment detection system OA, the stage STG is positioned so that the mark MA may fall within the detection range AR of the alignment detection system OA.

얼라인먼트 검출계(OA)는, 예를 들어 조명 광원(LI), 광학계(OL), 하프 미러(M) 및 촬상 소자(S)를 포함할 수 있다. 조명 광학계(LI)로부터 사출된 조명광은, 하프 미러(M)에서 반사되어, 광학계(OL)를 통하여 마크(MA)를 조명할 수 있다. 마크(MA)로부터의 반사광 또는 산란광은, 광학계(OL)를 통하여 촬상 소자(S)의 촬상면에 촬상 대상인 마크(MA)의 상을 형성한다. 촬상 소자(S)는, CCD 이미지 센서, CMOS 이미지 센서 등의 이미지 센서를 포함할 수 있다. 촬상 소자(S)는, 그 촬상면에 형성된 마크(MA)의 상에 대응하는 전기적인 화상 신호를 발생시켜, 제어부(HP)에 공급한다. 노광 장치(100)는, 촬상 소자(S)와, 촬상 소자(S)의 촬상면에 촬상 대상인 마크(MA)의 상을 형성하는 광학계(OL)를 갖는 광학 장치로서 이해되어도 된다.The alignment detection system OA may include the illumination light source LI, the optical system OL, the half mirror M, and the imaging device S, for example. The illumination light emitted from the illumination optical system LI is reflected by the half mirror M, and can illuminate the mark MA through the optical system OL. The reflected light or scattered light from the mark MA forms an image of the mark MA, which is an imaging target, on the imaging surface of the imaging device S through the optical system OL. The imaging element S may include an image sensor such as a CCD image sensor and a CMOS image sensor. The imaging element S generates an electrical image signal corresponding to the mark MA formed on the imaging surface, and supplies it to the control unit HP. The exposure apparatus 100 may be understood as an optical apparatus having an imaging device S and an optical system OL for forming an image of a mark MA, which is an imaging target, on the imaging surface of the imaging device S. FIG.

제어부(HP)는, 얼라인먼트 계측에 있어서, 얼라인먼트 검출계(OA)로부터 출력되는 화상 신호를 처리함으로써 기판(W) 상의 마크(MA)의 위치(XY 방향의 위치)를 검출한다. 또한, 제어부(HP)는, 얼라인먼트 계측에 있어서, 마크(MA)의 위치 외에, 간섭계(IF)로부터의 정보에 기초하여, 기판(W)에 배치된 복수의 샷 영역의 배열 정보를 취득할 수 있다. 제어부(HP)는, 이 배열 정보에 기초하여, 기판(W)의 복수의 샷 영역에 순차적으로 원판(R)의 패턴이 전사되도록 구동 기구(DM)를 제어한다.In the alignment measurement, the control unit HP detects the position (position in the XY direction) of the mark MA on the substrate W by processing the image signal output from the alignment detection system OA. In addition, in alignment measurement, the control part HP can acquire arrangement | sequence information of the some shot area arrange | positioned at the board | substrate W based on the information from the interferometer IF other than the position of the mark MA. have. The control part HP controls the drive mechanism DM so that the pattern of the original plate R may be sequentially transferred to the some shot area | region of the board | substrate W based on this arrangement information.

얼라인먼트 검출계(OA)(광학계(OL))의 포커스 위치의 검출에서는, 스테이지(STG)를 Z 방향(얼라인먼트 검출계(OA)의 광축 방향)에 있어서의 복수의 위치에 위치 결정하면서, 해당 복수의 위치의 각각에서 얼라인먼트 검출계(OA)에 의해 촬상이 행해진다. 이에 의해 얻어지는 복수의 화상을 평가함으로써, 얼라인먼트 검출계(OA)의 포커스 위치가 결정될 수 있다. 글로벌 얼라인먼트 계측에 있어서는, 얼라인먼트 검출계(OA)를 사용하여 기판(W)의 복수의 샷 영역의 마크(MA)의 위치가 검출된다. 개개의 얼라인먼트 마크(MA)의 위치의 검출 정밀도를 높이기 위해서는, 개개의 마크(MA)에 대하여 포커스 위치(마크(MA)를 얼라인먼트 검출계(OA)의 포커스 위치에 배치시키기 위한 스테이지(STG)의 Z 방향의 위치)가 결정되어야 한다.In the detection of the focus position of the alignment detection system OA (optical system OL), the plurality of the plurality of positions is positioned while positioning the stage STG in a plurality of positions in the Z direction (the optical axis direction of the alignment detection system OA). Imaging is performed by the alignment detection system OA at each of the positions of. By evaluating the plurality of images obtained thereby, the focus position of the alignment detection system OA can be determined. In global alignment measurement, the position of the mark MA of the several shot area | region of the board | substrate W is detected using the alignment detection system OA. In order to increase the detection accuracy of the position of each alignment mark MA, the focus position (mark MA of the stage STG for arranging the mark MA at the focus position of the alignment detection system OA with respect to each mark MA) Position in the Z direction) must be determined.

얼라인먼트 검출계(OA)의 포커스 위치를 결정하기 위해 사용되는 평가값으로서는, 예를 들어 콘트라스트를 들 수 있다. 이것은, 콘트라스트가 높으면, 전기 노이즈로 대표되는 랜덤 노이즈 성분의 영향이 상대적으로 낮아져, 계측 재현성의 향상이 예상되기 때문이다. 도 2의 (a)에는 포커스가 맞는 상태(베스트 포커스 상태)에서 관찰되는 마크(MA)가 도시되고, 도 2의 (b)에는 포커스가 맞지 않는 상태(디포커스 상태)에서 관찰되는 마크(MA)가 도시되어 있다. 디포커스 상태에서는, 마크(MA)의 휘도의 최댓값과 최솟값의 차가 작아, 즉 콘트라스트가 낮다. 콘트라스트의 산출 방법으로서는, 예를 들어 (식 1) 또는 (식 2)가 대표적이다.As an evaluation value used for determining the focus position of the alignment detection system OA, contrast is mentioned, for example. This is because, when the contrast is high, the influence of the random noise component represented by the electrical noise is relatively low, and improvement in measurement reproducibility is expected. 2A shows a mark MA observed in a focused state (best focus state), and FIG. 2B shows a mark MA observed in an out of focus state (defocused state). ) Is shown. In the defocused state, the difference between the maximum value and the minimum value of the luminance of the mark MA is small, that is, the contrast is low. As a calculation method of contrast, (Formula 1) or (Formula 2) is typical, for example.

Figure pat00001
Figure pat00001

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, Lmax는, 얼라인먼트 검출계(OA)의 검출 범위(AR) 내의 휘도의 최댓값이고, Lmin은, 얼라인먼트 검출계(OA)의 검출 범위(AR) 내의 휘도의 최솟값이다.Here, Lmax is the maximum value of the luminance in the detection range AR of the alignment detection system OA, and Lmin is the minimum value of the luminance in the detection range AR of the alignment detection system OA.

포커스 위치의 검출에서는, 우선, 검출 대상의 마크(MA)가 얼라인먼트 검출계(OA)의 검출 범위(AR) 내에 들어가도록 구동 기구(DM)에 의해 스테이지(STG)가 구동된다. 그리고, 구동 기구(DM)에 의해 스테이지(STG)를 Z 방향에 있어서의 복수의 위치에 위치 결정하면서, 해당 복수의 위치의 각각에서 얼라인먼트 검출계(OA)의 촬상 소자(S)에 의한 마크(MA)의 촬상이 행해진다. 이에 의해, Z 방향에 있어서의 복수의 위치에 각각 대응하는, 마크(MA)의 복수의 화상이 얻어진다. 그리고, 마크(MA)의 복수의 화상의 각각으로부터 평가값으로서의 콘트라스트가 계산될 수 있다. 이에 의해, 스테이지(STG)(마크(MA))의 Z 방향에 있어서의 위치와 촬상된 화상의 콘트라스트의 상관 관계가 얻어진다.In the detection of the focus position, first, the stage STG is driven by the drive mechanism DM so that the mark MA to be detected falls within the detection range AR of the alignment detection system OA. Then, while the stage STG is positioned at a plurality of positions in the Z direction by the drive mechanism DM, the mark (by the imaging element S of the alignment detection system OA at each of the plurality of positions) MA) imaging is performed. Thereby, the some image of mark MA corresponding to the some position in a Z direction is obtained, respectively. And the contrast as an evaluation value can be calculated from each of the plurality of images of the mark MA. Thereby, the correlation between the position in the Z direction of the stage STG (mark MA) and the contrast of the picked-up image is obtained.

도 3의 (a)는, 이와 같이 하여 얻어지는 상관 관계의 일례를 시각적으로 도시한 것이며, 도 3의 (a) 중의 커브는 콘트라스트 커브라고 불린다. 이상적으로는, 콘트라스트 커브는 볼록형 커브이다. 콘트라스트 커브의 피크(정점)에 있어서의 Z 방향의 위치는, 얼라인먼트 검출계(OA)(광학계(OL))의 포커스 위치(베스트 포커스 상태가 얻어지는 스테이지(STG)의 Z 방향의 위치)이다. 콘트라스트 커브의 정점에 있어서의 Z 방향의 위치는, 예를 들어 정점 부근의 몇 점을 사용하여 무게 중심 계산을 행하여 정밀하게 계산할 수 있다.FIG. 3A shows an example of the correlation obtained in this way visually, and the curve in FIG. 3A is called a contrast curve. Ideally, the contrast curve is a convex curve. The position in the Z direction at the peak (peak) of the contrast curve is the focus position of the alignment detection system OA (optical system OL) (the position in the Z direction of the stage STG from which the best focus state is obtained). The position in the Z direction at the vertex of the contrast curve can be accurately calculated by performing the center of gravity calculation using a few points near the vertex, for example.

콘트라스트 커브가 갖는 피크의 개수가 1개인 경우에는, 프로세스 변동이 있어도, 피크의 위치(Z 방향의 위치)나 콘트라스트값이 미소하게 변화할 뿐이다. 따라서, 오버레이 정밀도에 대한 영향이 적은 안정된 포커스 위치 검출을 행할 수 있다. 그러나, 콘트라스트 커브가 복수의 피크를 갖는 경우에는, 프로세스 변동이 있으면, 검출되는 포커스 위치가 크게 변화할 수 있다. 예를 들어, 얼라인먼트 검출계(OA)의 조명 σ를 작게 한 경우의 콘트라스트 커브는, 도 3의 (b)와 같이 될 수 있다. 도 3의 (b)를 참조하면, 콘트라스트 커브가 2개의 피크를 갖는다. 이 경우, 프로세스 변동에 의해 샷 영역별 또는 기판별로 마크의 상태가 변화하고, 그에 의해, 최댓값을 나타내는 피크가 2개의 피크의 사이에서 교체될 수 있다. 그 때문에, 샷 영역별 또는 기판별로, 어느 피크의 위치가 포커스 위치로서 검출되는지가 바뀌어 버려, 마크 위치의 검출 시의 포커스 위치에 변동이 생길 수 있다.When the number of peaks of the contrast curve is one, even if there is a process variation, the position of the peak (position in the Z direction) and the contrast value only slightly change. Therefore, stable focus position detection with less influence on overlay accuracy can be performed. However, in the case where the contrast curve has a plurality of peaks, if there is a process variation, the detected focus position may change greatly. For example, the contrast curve when the illumination sigma of the alignment detection system OA is reduced can be as shown in FIG. Referring to FIG. 3B, the contrast curve has two peaks. In this case, the state of the mark changes for each shot region or for each substrate due to process variation, whereby the peak representing the maximum value can be replaced between two peaks. Therefore, which peak position is detected as the focus position for each shot region or for each substrate, may change, and a variation may occur in the focus position at the time of detection of the mark position.

얼라인먼트 검출계(OA)에는, 광학계의 조립 및 조정의 오차에 기인하여, 기판(W)의 Z 방향의 위치에 따라, 검출되는 마크의 위치(XY 방향의 위치)가 시프트된다고 하는 문제가 존재할 수 있다. 그 때문에, 마크의 위치 검출 시에 포커스 위치가 변동되면, 그에 수반하여 마크 위치의 검출값도 변동을 일으켜, 기판(W)(샷 영역)과 원판(R)의 위치 정렬 정밀도에 큰 영향을 초래하게 된다. 이 변동을 고려하면, 콘트라스트 커브가 1개의 피크만 갖는 조명 조건 및 검출 조건에서 포커스 위치의 검출을 행하면 된다. 그러나, 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호(화상 신호)의 콘트라스트는, 프로세스에 따라서는 낮은 경우가 있다. 이 경우, 조명 σ를 작게 하여, 콘트라스트를 높이는 방법을 채용하지 않으면, 높은 정밀도로 포커스 위치의 검출을 행할 수 없다. 그러나, 조명 σ를 작게 하면, 복수의 피크가 발생할 가능성이 있다.In the alignment detection system OA, there may exist a problem that the position of the detected mark (position in the XY direction) is shifted in accordance with the position in the Z direction of the substrate W due to an error in assembling and adjusting the optical system. have. Therefore, if the focus position is changed at the time of detecting the position of the mark, the detected value of the mark position also fluctuates, causing a great influence on the alignment accuracy of the substrate W (shot area) and the original plate R. Done. In consideration of this variation, the focus position may be detected under illumination conditions and detection conditions in which the contrast curve has only one peak. However, the contrast of the output signal (image signal) from the imaging element S may be low depending on the process. In this case, the focus position cannot be detected with high precision unless the illumination σ is reduced and the method of increasing the contrast is not adopted. However, when the illumination σ is reduced, there is a possibility that a plurality of peaks occur.

그래서, 이후에는, 포커스 위치와 마크(MA)를 촬상하는 촬상 소자(S)의 출력 신호의 평가값(예를 들어, 콘트라스트)군의 관계를 나타내는 커브에 복수의 피크가 발생한 경우에도, 안정된 포커스 위치의 검출을 가능하게 하는 방법에 대하여 설명한다.Therefore, thereafter, even when a plurality of peaks occur in a curve indicating a relationship between the focus position and the evaluation value (for example, contrast) group of the output signal of the imaging element S for imaging the mark MA, stable focus is achieved. A method for enabling the detection of the position will be described.

이하에서는, 노광 장치에 있어서 얼라인먼트 검출계(OA)(의 광학계(OL))의 포커스 위치를 검출하는 방법에 대하여 설명한다. 도 4의 (a)는, 복수의 피크를 갖는 콘트라스트 커브를 예시하고 있다. 도 4의 (a)에 있어서, 횡축이 스테이지(STG)의 Z 방향의 위치, 종축이 평가값으로서의 콘트라스트를 나타내고 있다. 또한, 스테이지(STG)의 Z 방향의 위치, 척(CH)의 Z 방향의 위치, 기판(W)(마크(MA))의 Z 방향의 위치는, 서로 일정한 차를 갖지만, 이 차를 제외하면 등가의 정보이다. 따라서, 스테이지(STG)의 Z 방향의 위치는, 척(CH)의 Z 방향의 위치 또는 기판(W)(마크(MA))의 Z 방향의 위치로 대체하여 읽혀져도 된다.Hereinafter, the method of detecting the focus position of the alignment detection system OA (optical system OL) in an exposure apparatus is demonstrated. 4A illustrates a contrast curve having a plurality of peaks. In FIG. 4A, the horizontal axis represents the position in the Z direction of the stage STG, and the vertical axis represents contrast as an evaluation value. In addition, although the position of the Z direction of the stage STG, the position of the Z direction of the chuck CH, and the position of the Z direction of the board | substrate W (mark MA) have a fixed difference mutually, except this difference, Equivalent information. Therefore, the position in the Z direction of the stage STG may be read in place of the position in the Z direction of the chuck CH or the position in the Z direction of the substrate W (mark MA).

도 4의 (a)에 있어서, 제1 피크 위치(콘트라스트 커브가 제1 피크를 나타낼 때의 Z 방향의 위치)를 ZP1, 제2 피크 위치(콘트라스트 커브가 제2 피크를 나타낼 때의 Z 방향의 위치)를 ZP2라고 한다. 도 4의 (b)는, 제1 피크 위치 ZP1에서 촬상을 행한 촬상 소자(S)의 출력 신호 WZP1이며, 횡축이 Z 방향과 직교하는 방향, 즉 마크(MA)의 평면 방향(도 4의 (b)에서는 X 방향)을 나타내고 있다. 도 4의 (c)는, 제2 피크 위치 ZP2에서 촬상을 행한 촬상 소자(S)의 출력 신호 WZP2이며, 횡축이 Z 방향과 직교하는 방향, 즉 마크(MA)의 평면 방향(도 4의 (c)에서는 X 방향)을 나타내고 있다.In FIG. 4A, the first peak position (the position in the Z direction when the contrast curve indicates the first peak) is represented by ZP1 and the second peak position (the Z direction when the contrast curve indicates the second peak). Position) is called ZP2. FIG. 4B is an output signal WZP1 of the image pickup device S that has been imaged at the first peak position ZP1, and the horizontal axis is perpendicular to the Z direction, that is, the planar direction of the mark MA (FIG. In b), X direction) is shown. FIG. 4C is an output signal WZP2 of the image pickup device S that is picked up at the second peak position ZP2, and the horizontal axis is perpendicular to the Z direction, that is, the planar direction of the mark MA (FIG. c) shows the X direction).

제1 피크 위치 ZP1에 있어서의 콘트라스트와 제2 피크 위치 ZP2에 있어서의 콘트라스트는 거의 동일하다. 따라서, 프로세스 변동이 존재하면, 제1 피크 위치 ZP1을 포커스 위치로서 판단하는 경우와, 제2 피크 위치 ZP2를 포커스 위치로서 판단하는 경우가 발생할 수 있다.The contrast at the first peak position ZP1 and the contrast at the second peak position ZP2 are almost the same. Therefore, if there is a process variation, there may occur a case where the first peak position ZP1 is determined as the focus position and the second peak position ZP2 is determined as the focus position.

한편, 출력 신호 WZP1의 형상과 출력 신호 WZP2의 형상은 서로 다름을 알 수 있다. 따라서, 제1 피크 위치 ZP1과 제2 피크 위치 ZP2는, 촬상 소자(S)의 출력 신호로부터 평가값을 얻는 방법을 고안함으로써 구별 가능하다. 본 실시 형태에서는, 제어부(HP)는, 촬상 소자(S)의 출력 신호에 기초하여 제1 조의 평가값 군과, 제1 조의 평가값 군과는 상이한 평가 방법으로 평가된 제2 조의 평가값 군을 생성하고, 또한 제1 조의 평가값 군과 제2 조의 평가값 군에 기초하여 제3 조의 평가값 군을 생성한다. 그리고, 제어부(HP)는, 제3 조의 평가값 군에 기초하여 얼라인먼트 검출계(OA)(광학계(OL))의 포커스 위치를 검출한다.On the other hand, it can be seen that the shape of the output signal WZP1 and the shape of the output signal WZP2 are different from each other. Therefore, the 1st peak position ZP1 and the 2nd peak position ZP2 can be distinguished by devising the method of obtaining an evaluation value from the output signal of the imaging element S. FIG. In this embodiment, the control part HP is the evaluation value group of Article 2 evaluated by the evaluation method different from the evaluation value group of Article 1 and the evaluation value group of Article 1 based on the output signal of the imaging element S. FIG. Is generated, and an evaluation value group of Article 3 is generated based on the evaluation value group of Article 1 and the evaluation value group of Article 2. And the control part HP detects the focus position of the alignment detection system OA (optical system OL) based on the evaluation value group of 3 sets.

여기서, 제1 조의 평가값 군은, 마크(MA)가 Z 방향의 복수의 위치의 각각에 위치하는 상태에서 촬상 소자(S)에 의해 촬상되어 촬상 소자(S)로부터 출력되는 복수의 출력 신호에 각각 대응하는 복수의 제1 평가값의 집합체이다. 이 예에서는, 제1 조의 평가값 군을 구성하는 복수의 제1 평가값의 각각은, 마크(MA)가 Z 방향의 하나의 위치에 위치할 때 촬상 소자(S)에 의해 촬상되어 촬상 소자(S)로부터 출력된 출력 신호로부터 얻어지는 콘트라스트이다. 제2 조의 평가값 군은, 마크(MA)가 Z 방향의 복수의 위치의 각각에 위치하는 상태에서 촬상 소자(S)에 의해 촬상되어 촬상 소자(S)로부터 출력되는 복수의 출력 신호에 각각 대응하는 복수의 제2 평가값의 집합체이다. 제3 조의 평가값 군은, 제1 조의 평가값 군과 제2 조의 평가값 군으로부터 생성되는 복수의 제3 평가값의 집합체이다.Here, the evaluation value group of the first set includes a plurality of output signals that are picked up by the imaging device S and output from the imaging device S while the mark MA is located at each of a plurality of positions in the Z direction. It is an aggregate of a plurality of first evaluation values, respectively. In this example, each of the plurality of first evaluation values constituting the first set of evaluation values is picked up by the imaging element S when the mark MA is located at one position in the Z direction, and the imaging element ( Contrast obtained from the output signal output from S). The evaluation value group in the second set corresponds to a plurality of output signals respectively picked up by the imaging device S and output from the imaging device S in a state where the mark MA is located at each of a plurality of positions in the Z direction. It is an aggregate of a plurality of second evaluation values. The evaluation value group of Article 3 is a collection of a plurality of third evaluation values generated from the evaluation value group of Article 1 and the evaluation value group of Article 2.

본 실시 형태에서는, 제어부(HP)는, 제2 조의 평가값 군을 생성하기 위한 준비로서, 제1 피크 위치 ZP1을, 포커스 위치를 결정하기 위해 사용하는 기준 피크 위치로서 결정한다. 그리고, 제어부(HP)는, 기준 피크 위치에 있어서의 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호(이하, 「기준 피크 출력 신호」라고도 함) WZP1에 기초하여, 제2 조의 평가값 군을 산출한다.In this embodiment, the control part HP determines the 1st peak position ZP1 as a reference peak position used for determining a focus position as preparation for generating | generating a 2nd set of evaluation value group. And the control part HP calculates a group of evaluation values of Article 2 based on the output signal (henceforth a "reference peak output signal") WZP1 from the imaging element S in a reference peak position.

제2 조의 평가값 군은, 이 예에서는, 기준 피크 출력 신호 WZP1과, 마크(MA)가 Z 방향의 복수의 위치의 각각에 위치하는 상태에서 촬상 소자(S)에 의해 촬상되어 촬상 소자(S)로부터 출력되는 복수의 출력 신호의 각각의 상관도이다. 즉, 이 예에서는, 제2 조의 평가값 군을 구성하는 복수의 평가값의 각각은, 기준 피크 출력 신호 WZP1과, 마크(MA)가 Z 방향의 하나의 위치에 위치할 때 촬상 소자(S)에 의해 촬상되어 촬상 소자(S)로부터 출력된 출력 신호의 상관도이다. 이 예에서는, 제1 피크 위치 ZP1을 기준 피크 위치로 하였지만, 제2 피크 위치 ZP2를 기준 피크 위치로 해도 된다. 복수의 샷 영역 및 복수의 기판에 관하여, 제1 조의 평가값 군에 있어서의 복수의 피크 중 동일한 피크를 계측하기 위해, 공통의 기준 피크 출력 신호가 사용된다. 기준 피크 출력 신호는, 상관도를 산출하기 위한 기준 신호로서 이해될 수 있다.In this example, the evaluation value group of Article 2 is picked up by the imaging device S in a state where the reference peak output signal WZP1 and the mark MA are located at each of a plurality of positions in the Z direction, and the imaging device S Is a correlation diagram of a plurality of output signals output from That is, in this example, each of the plurality of evaluation values constituting the evaluation group of the second set is the imaging element S when the reference peak output signal WZP1 and the mark MA are located at one position in the Z direction. It is a correlation diagram of the output signal picked up by the image and output from the imaging element S. In this example, the first peak position ZP1 is used as the reference peak position, but the second peak position ZP2 may be used as the reference peak position. For a plurality of shot regions and a plurality of substrates, a common reference peak output signal is used to measure the same peak among the plurality of peaks in the set of evaluation values in the first set. The reference peak output signal can be understood as a reference signal for calculating the correlation.

상관도를 산출하는 방법으로서는, 기준 피크 출력 신호와 이것에 대한 상관도를 구할 대상의 출력 신호(촬상 소자(S)의 출력 신호)의 차의 절댓값 합을 산출하는 방법이 있으며, 이 방법은, 예를 들어 (식 3)으로 표시된다. 상관도를 산출하는 다른 방법으로서는, 정규화 상호 상관을 산출하는 방법이 있으며, 이 방법은, 예를 들어 (식 4)로 표시된다. 여기서, 촬상 소자(S)의 출력 신호의 평면 방향(예를 들어 X 방향)에 있어서의 출력값수(화소수)를 N이라고 한다. 또한, 기준 피크 출력 신호의 출력값을 WZP(n), Z 방향에 있어서의 n개째 위치에서의 출력 신호(화상 신호)의 출력값을 ZPA(n), 1≤n≤N, 출력값의 최댓값을 Omax, 상관도를 Corr이라고 한다.As a method of calculating the correlation, there is a method of calculating the absolute value sum of the difference between the reference peak output signal and the output signal (output signal of the imaging element S) to which the correlation is to be calculated. For example, it is represented by (Equation 3). Another method for calculating the degree of correlation is a method for calculating normalized cross correlation, which is represented by, for example, (Formula 4). Here, the number of output values (pixel number) in the plane direction (for example, X direction) of the output signal of the imaging element S is called N. Further, the output value of the reference peak output signal is WZP (n), the output value of the output signal (image signal) at the nth position in the Z direction is ZPA (n), 1≤n≤N, the maximum value of the output value is Omax, The correlation is called Corr.

Figure pat00003
Figure pat00003

Figure pat00004
Figure pat00004

상관도 Corr은, ZPA(n)과 WZP(n)이 0 이상인 경우에는, 0≤Corr≤1로 되며, 1에 가까울수록 상관도가 높다.Correlation Corr is 0≤Corr≤1 when ZPA (n) and WZP (n) are 0 or more, and the closer to 1, the higher the correlation.

도 5에는, 제1 조의 평가값 군, 제2 조의 평가값 군 및 제3 조의 평가값 군이 예시되어 있다. 제1 조의 평가값 군은, 도 4의 (a)와 동일하다. 제1 조의 평가값 군은, Z 방향에 있어서의 마크(MA)의 위치에 따라 변화하는 콘트라스트의 커브 C1을 제공한다. 제2 조의 평가값 군은, Z 방향에 있어서의 마크(MA)의 위치에 따라 변화하는 상관도의 커브 C2를 제공한다. 커브 C1이 복수의 피크를 갖는 것에 비해, 커브 C2는, 제1 피크 위치 ZP1에만 피크를 갖는다.In FIG. 5, the evaluation value group of Article 1, the evaluation value group of Article 2, and the evaluation value group of Article 3 are illustrated. The evaluation value group of Article 1 is the same as that of FIG. The evaluation value group of Article 1 provides the curve C1 of contrast which changes according to the position of the mark MA in the Z direction. The evaluation value group of Article 2 provides the curve C2 of the correlation which changes according to the position of the mark MA in the Z direction. In contrast to the curve C1 having a plurality of peaks, the curve C2 has a peak only at the first peak position ZP1.

본 실시 형태에서는, 제어부(HP)는, 제1 조의 평가값 군인 복수의 콘트라스트와 제2 조의 평가값 군인 복수의 상관도를 조합하여 제3 조의 평가값 군인 조합 평가값 군(복수의 조합 평가값)을 산출한다. 여기서, 복수조의 평가값 군을 조합하는 것은, 복수조의 평가값 군을 변수로 하는 함수의 값을 구함을 의미한다. 조합의 구체적인 방법으로서는, Z 방향의 각 위치에 있어서의 제1 조의 평가값(콘트라스트)과 제2 조의 평가값(상관도)을 승산함으로써 제3 조의 평가값 군을 얻는 방법을 들 수 있다. 커브 C3은, Z 방향의 각 위치에 있어서의 제1 조의 평가값(콘트라스트)과 제2 조의 평가값(상관도)을 승산함으로써 제3 조의 평가값 군에 의해 구성되는 커브이다. 본 실시 형태에 있어서의 포커스 위치 검출에서는, 제어부(HP)는, 제3 조의 평가값 군의 커브 C3에 기초하여 포커스 위치를 결정한다.In the present embodiment, the control unit HP combines the contrasts of the plurality of evaluation value soldiers of the first article and the correlations of the plurality of evaluation value soldiers of the second article, and the evaluation value military combination evaluation value group of the third article (plural combination evaluation values). ) Is calculated. Here, combining a plurality of sets of evaluation value groups means obtaining a value of a function using a plurality of sets of evaluation values as a variable. As a specific method of combination, the method of obtaining the evaluation value group of Article 3 is multiplied by multiplying the evaluation value (contrast) of Article 1 and the evaluation value (correlation) of Article 2 in each position in the Z direction. Curve C3 is a curve comprised by the evaluation value group of Article 3 by multiplying the evaluation value (contrast) of Article 1 and the evaluation value (correlation) of Article 2 at each position in the Z direction. In the focus position detection in the present embodiment, the control unit HP determines the focus position based on the curve C3 of the group of evaluation values in the third set.

제3 조의 평가값 군(커브 C3)에 있어서의 최댓값과 최솟값의 차는, 제1 조의 평가값 군(커브 C1)에 있어서의 최댓값과 최솟값의 차, 및 제2 조의 평가값 군(커브 C2)에 있어서의 최댓값과 최솟값의 차 중 적어도 한쪽보다 큰 것이 바람직하다. 다른 관점에서는, ZP1과 ZP2의 사이의 구간에 있어서, 커브 C3에 있어서의 최댓값과 최솟값의 차는, 커브 C1에 있어서의 최댓값과 최솟값의 차, 및 커브 C2에 있어서의 최댓값과 최솟값의 차 중 적어도 한쪽보다 큰 것이 바람직하다. 또 다른 관점에 있어서는, ZP1, ZP2에 있어서의 커브 C3의 값의 차는, ZP1, ZP2에 있어서의 커브 C1의 값의 차, 및 ZP1, ZP2에 있어서의 커브 C2의 값의 차 중 적어도 한쪽보다 큰 것이 바람직하다.The difference between the maximum value and the minimum value in the evaluation value group (curve C3) of Article 3 is the difference between the maximum value and the minimum value in the evaluation value group (curve C1) of Article 1 and the evaluation value group (curve C2) of Article 2 It is preferable that it is larger than at least one of the difference of the maximum value and minimum value in. In another aspect, the difference between the maximum value and the minimum value in the curve C3 in the section between ZP1 and ZP2 is at least one of the difference between the maximum value and the minimum value in the curve C1 and the maximum value and the minimum value in the curve C2. Larger is preferred. In another aspect, the difference in the value of the curve C3 in ZP1 and ZP2 is larger than at least one of the difference in the value of the curve C1 in ZP1 and ZP2 and the value of the curve C2 in ZP1 and ZP2. It is preferable.

포커스 위치의 검출의 안정화 관점에 있어서, 제3 조의 평가값 군에 있어서의 피크의 수는, 제1 조의 평가값 군에 있어서의 피크의 수보다 작은 것이 바람직하다. 이것에 추가하여, 제3 조의 평가값 군에 있어서의 피크의 수가 제2 조의 평가값 군에 있어서의 피크의 수보다 작은 것이 더욱 바람직하다. 혹은, 제3 조의 평가값 군에 있어서의 피크의 수는, 1개인 것이 가장 바람직하다. 제1 조의 평가값 군에 있어서의 피크란, Z 방향에 있어서의 마크(MA)의 위치와 제1 조의 평가값 군의 관계를 나타내는 제1 커브(보다 간결하게는, 제1 조의 평가값 군의 커브)에 있어서의 피크이다. 제2 조의 평가값 군에 있어서의 피크란, Z 방향에 있어서의 마크(MA)의 위치와 제2 조의 평가값 군의 관계를 나타내는 제2 커브(보다 간결하게는, 제2 조의 평가값 군의 커브)에 있어서의 피크이다. 제3 조의 평가값 군에 있어서의 피크란, Z 방향에 있어서의 마크(MA)의 위치와 제3 조의 평가값 군의 관계를 나타내는 제3 커브(보다 간결하게는, 제3 조의 평가값 군의 커브)에 있어서의 피크이다.From the viewpoint of stabilization of detection of the focus position, the number of peaks in the evaluation value group in Article 3 is preferably smaller than the number of peaks in the evaluation value group in Article 1. In addition to this, it is more preferable that the number of peaks in the evaluation value group of Article 3 is smaller than the number of peaks in the evaluation value group of Article 2. Or it is most preferable that the number of peaks in the evaluation value group of Article 3 is one. The peak in the evaluation value group of Article 1 is a first curve (more succinctly, the evaluation value group of Article 1) indicating the relationship between the position of the mark MA in the Z direction and the evaluation value group of the first article. Peak in the curve). The peak in the evaluation value group of Article 2 is a second curve (more succinctly, of the evaluation value group of Article 2) showing the relationship between the position of mark MA in the Z direction and the evaluation value group of Article 2. Peak in the curve). The peak in the evaluation value group of Article 3 is the third curve (more succinctly of the evaluation value group of Article 3) indicating the relationship between the position of the mark MA in the Z direction and the evaluation value group of the Article 3. Peak in the curve).

제3 조의 평가값 군(제3 커브)이 복수의 피크값을 갖고, 제1 조의 평가값 군(제1 커브)이 복수의 피크값을 갖는 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우에는, 제3 조의 평가값 군(제3 커브)에 있어서의 복수의 피크값 중 가장 큰 피크값과 2번째로 큰 피크값의 차가, 제1 조의 평가값 군(제1 커브)에 있어서의 복수의 피크값 중 가장 큰 피크값과 2번째로 큰 피크값의 차보다 큰 것이 바람직하다. 이것에 추가하여, 제2 조의 평가값 군(제2 커브)도 복수의 피크값을 가질 수 있다. 이 경우, 제3 조의 평가값 군(제3 커브)에 있어서의 복수의 피크값 중 가장 큰 피크값과 2번째로 큰 피크값의 차가, 제2 조의 평가값 군(제2 커브)에 있어서의 복수의 피크값 중 가장 큰 피크값과 2번째로 큰 피크값의 차보다 큰 것이 바람직하다.The evaluation value group (third curve) of Article 3 may have a plurality of peak values, and the evaluation value group (first curve) of Article 1 may have a plurality of peak values. In such a case, the difference between the largest peak value and the second largest peak value among the plurality of peak values in the evaluation value group (third curve) of the third article is the evaluation value group (first curve) of the first article. It is preferable that it is larger than the difference between the largest peak value and the 2nd largest peak value among the some peak value of. In addition to this, the group of evaluation values (second curve) in Article 2 may also have a plurality of peak values. In this case, the difference between the largest peak value and the second largest peak value among the plurality of peak values in the evaluation value group (third curve) of the third set is the evaluation value group (second curve) of the second set. It is preferable that it is larger than the difference of the largest peak value and the 2nd largest peak value among several peak values.

노광 장치(100)에 있어서의 얼라인먼트 계측에서는, 기판(W)의 복수의 샷 영역의 각각에 배치된 마크(MA)가 계측된다. 따라서, 포커스 위치 검출도 복수의 샷 영역의 각각에 배치된 마크(MA)에 대하여 실시된다. 도 6에는, 기판(W) 상에 설정된 얼라인먼트 계측용의 복수의 샷 영역(S1 내지 S4)이 예시되어 있다.In alignment measurement in the exposure apparatus 100, the mark MA disposed in each of the plurality of shot regions of the substrate W is measured. Therefore, focus position detection is also performed on the mark MA disposed in each of the plurality of shot regions. 6, the plurality of shot regions S1 to S4 for alignment measurement set on the substrate W are illustrated.

도 7을 참조하면서 샷 영역(S1) 및 샷 영역(S2)에 대하여 포커스 위치의 검출을 행하는 예를 설명한다. 우선, 제어부(HP)는, 샷 영역(S1)의 마크(MA)가 얼라인먼트 검출계(OA)의 검출 범위(AR) 내에 들어가도록, 구동 기구(DM)에 의해 스테이지(STG)를 구동시킨다. 그 후, 제어부(HP)는, 도 7의 (a)에 도시된 Z 방향의 구동 범위 W1 내의 복수의 위치에 스테이지(STG)가 위치 결정되도록 구동 기구(DM)를 제어한다. 또한, 제어부(HP)는, 구동 범위 W1 내의 복수의 위치의 각각에 있어서, 촬상 소자(S)에 마크(MA)를 촬상시켜, 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호를 취득한다. 그 후, 제어부(HP)는, 구동 범위 W1 내의 각 위치에 대하여, 촬상 소자(S)의 출력 신호로부터 제1 평가값으로서 콘트라스트를 산출한다. 이에 의해, 구동 범위 W1 내의 복수의 위치의 각각에 대응하는 복수의 제1 평가값의 집합체인 제1 조의 평가값 군이 산출된다. 도 7의 (b)에는, 제1 조의 평가값 군으로서의 콘트라스트의 커브 C4가 예시되어 있다. 커브 C4에는 제1 피크 ZP3과 제2 피크 ZP4가 존재한다. 이 예에서는, 제어부(HP)는, 제1 피크 ZP3을 기준 피크 위치로 한다.An example of detecting the focus position in the shot region S1 and the shot region S2 will be described with reference to FIG. 7. First, the control part HP drives the stage STG by the drive mechanism DM so that the mark MA of the shot area S1 may fall within the detection range AR of the alignment detection system OA. Thereafter, the control unit HP controls the drive mechanism DM so that the stage STG is positioned at a plurality of positions within the drive range W1 in the Z direction illustrated in FIG. 7A. Moreover, the control part HP image | photographs the mark MA on the imaging element S in each of the some position in the drive range W1, and acquires the output signal from the imaging element S. FIG. Then, the control part HP calculates contrast as a 1st evaluation value from the output signal of the imaging element S about each position in the drive range W1. Thereby, the evaluation value group of a set of 1 which is an aggregate of the some 1st evaluation value corresponding to each of the some position in the drive range W1 is calculated. In FIG.7 (b), the curve C4 of contrast as an evaluation value group of a set 1 is illustrated. Curve C4 has a first peak ZP3 and a second peak ZP4. In this example, the control unit HP sets the first peak ZP3 as the reference peak position.

제어부(HP)는, 기준 피크 위치 ZP3에 있어서의 촬상 소자(S)의 출력 신호와 구동 범위 W1 내의 각 위치에 있어서의 촬상 소자(S)의 출력 신호의 상관도를 제2 평가값으로서 산출한다. 이에 의해, 구동 범위 W1 내의 복수의 위치의 각각에 대응하는 복수의 제2 평가값의 집합체인 제2 조의 평가값 군이 산출된다. 그 후, 제어부(HP)는, 제1 조의 평가값 군과 제2 조의 평가값 군을 조합하여, 제3 조의 평가값 군인 조합 평가값 군(복수의 조합 평가값)을 산출한다. 도 7의 (b)에는, 조합 평가값 군의 커브 C5가 예시되어 있다. 구동 범위 W1에 있어서의 조합 평가값 군의 커브 C5에 기초하여, 제어부(HP)는, 제1 피크 ZP3을 포커스 위치로서 결정한다.The control unit HP calculates a correlation between the output signal of the imaging device S at the reference peak position ZP3 and the output signal of the imaging device S at each position within the drive range W1 as a second evaluation value. . Thereby, the evaluation value group of 2 sets which is an aggregate of the some 2nd evaluation value corresponding to each of the some position in the drive range W1 is calculated. Then, the control part HP combines the evaluation value group of Article 1 and the evaluation value group of Article 2, and calculates the evaluation value soldier combination evaluation value group (plural combination evaluation values) of Article 3. Curve C5 of the combination evaluation value group is illustrated in FIG.7 (b). Based on the curve C5 of the combination evaluation value group in the drive range W1, the control part HP determines the 1st peak ZP3 as a focus position.

이어서, 제어부(HP)는, 샷 영역(S2)의 마크(MA)가 얼라인먼트 검출계(OA)의 검출 범위(AR) 내에 들어가도록 구동 기구(DM)에 의해 스테이지(STG)를 구동시킨다. 기판(W)의 표면은, 요철을 갖고, 샷 영역(S1)의 Z 방향의 위치에 대하여 샷 영역(S2)의 Z 방향의 위치가 어긋나 있는 경우가 있다. 샷 영역(S1)의 Z 방향의 위치를 기준으로 하여 포커스 계측 시의 스테이지(STG)의 Z 방향의 구동 범위 W2를 결정한 경우, 샷 영역(S2)의 마크(MA)로부터 얻어지는 콘트라스트 커브는, 도 7의 (d)의 커브 C6과 같이 될 수 있다. 구동 범위 W2 내로 범위가 제한된 커브 C6은, 제2 피크 위치 ZP6에 1개의 피크를 가질 뿐이다. 이러한 경우, 커브 C6을 사용하여 포커스 위치를 검출하면, 제2 피크 위치 ZP6을 포커스 위치로서 결정해 버리기 때문에, 샷 영역(S1)과 샷 영역(S2)에서 포커스 위치의 결정 기준이 상이하게 된다.Subsequently, the control unit HP drives the stage STG by the drive mechanism DM so that the mark MA of the shot region S2 falls within the detection range AR of the alignment detection system OA. The surface of the board | substrate W has an unevenness, and the position of the Z direction of the shot area S2 may shift | deviate with respect to the position of the Z direction of the shot area S1. When the driving range W2 in the Z direction of the stage STG at the time of focus measurement is determined based on the position of the Z direction of the shot area S1, the contrast curve obtained from the mark MA of the shot area S2 is shown in FIG. It may be as shown in the curve C6 of 7 (d). The curve C6 whose range is limited within the drive range W2 has only one peak at the second peak position ZP6. In this case, when the focus position is detected using the curve C6, the second peak position ZP6 is determined as the focus position, so the determination criteria of the focus position differ in the shot region S1 and the shot region S2.

한편, 샷 영역(S2)의 마크(MA)에 대한 조합 평가값 군의 커브는, 도 7의 (d)의 커브 C7과 같이 된다. 구동 범위 W2에 있어서, 커브 C7은, 단조 증가하고 있으며, 피크를 갖지 않는다. 따라서, 구동 범위 W2에 있어서의 커브 C7로부터 포커스 위치를 검출할 수는 없다. 그래서, 제어부(HP)는, 구동 범위를 변경하여 포커스 위치의 검출을 재실행한다. 재실행 결과, 제어부(HP)는, 새로운 구동 범위 W3에 대한 조합 평가값 군의 커브 C7로부터 제1 피크 위치 ZP5를 포커스 위치로서 검출할 수 있다.On the other hand, the curve of the combination evaluation value group with respect to the mark MA of the shot area S2 becomes like curve C7 of FIG.7 (d). In the drive range W2, the curve C7 monotonously increases and does not have a peak. Therefore, the focus position cannot be detected from the curve C7 in the drive range W2. Thus, the control unit HP changes the driving range and redo the detection of the focus position. As a result of the re-execution, the control unit HP can detect the first peak position ZP5 as the focus position from the curve C7 of the combination evaluation value group for the new drive range W3.

이하, 도 8을 참조하면서 노광 장치의 동작 시퀀스를 설명한다. 이 동작 시퀀스는, 제어부(HP)에 의해 제어된다. 공정 S001에서는, 노광 장치에 기판(웨이퍼)(W)이 반입된다. 공정 S002에서는, 기판(W)의 프리얼라인먼트가 행해진다. 프리얼라인먼트는, 예를 들어 기판(W)의 2개의 마크를 도시하지 않은 저배율의 얼라인먼트 스코프의 위치에서 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 기판(W)의 시프트, 배율 및 로테이션을 결정하는 처리이다.Hereinafter, the operation sequence of the exposure apparatus will be described with reference to FIG. 8. This operation sequence is controlled by the control unit HP. In step S001, the substrate (wafer) W is loaded into the exposure apparatus. In step S002, the alignment of the substrate W is performed. The prealignment is, for example, a process of detecting two marks of the substrate W at a position of a low magnification alignment scope not shown, and determining the shift, magnification, and rotation of the substrate W based on the detection result. .

공정 S003에서는, 현재의 처리 대상의 기판(W)이 복수의 기판을 포함하는 로트 중 1매째 기판인지 여부가 판단되며, 1매째 기판(W)인 경우에는 공정 S004에 있어서 포커스 위치 검출이 실행된 후에 공정 S005가 실행된다. 한편, 현재의 처리 대상의 기판(W)이 로트 중 2매째 이후인 경우에는, 공정 S004가 실행되지 않고, 공정 S005가 실행된다. 공정 S005에서는, 글로벌 얼라인먼트가 실행된다. 글로벌 얼라인먼트는, 고배율의 얼라인먼트 검출계(OA)를 사용하여 기판(W)의 복수의 마크(MA)의 위치(XY 방향의 위치)를 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 기판(W) 상의 각 샷 영역의 위치를 결정하는 처리이다. 마크(MA)의 위치를 검출할 때, 마크(MA)가 얼라인먼트 검출계(OA)의 광학계(OL)의 물체면에 마크(MA)의 높이가 일치하도록, 제어부(HP)는, 공정 S004에서 검출된 포커스 위치에 따라 구동 기구(DM)에 의해 스테이지(STG)를 구동시킨다. 이러한 동작은, 포커스 동작이라고 불린다. 즉, 공정 S005에서는, 마크(MA)를 포커스 위치에 위치시키는 포커스 동작을 행한 후에, 얼라인먼트 검출계(OA)를 사용하여 마크(MA)의 위치(XY 방향의 위치)를 검출한다.In step S003, it is determined whether or not the current processing target substrate W is a first sheet of a lot including a plurality of substrates. In the case of the first substrate W, the focus position detection is performed in step S004. After step S005 is executed. On the other hand, when the board | substrate W currently processing object is 2 or more sheets after a lot, process S004 is not performed and process S005 is performed. In step S005, global alignment is executed. Global alignment detects the position (position in XY direction) of the some mark MA of the board | substrate W using the high magnification alignment detection system OA, and based on this detection result, the angle on the board | substrate W This is the process of determining the position of the shot region. When detecting the position of the mark MA, the control part HP performs the process S004 so that the mark MA may match the height of the mark MA to the object surface of the optical system OL of the alignment detection system OA. The stage STG is driven by the drive mechanism DM in accordance with the detected focus position. This operation is called a focus operation. That is, in step S005, after performing the focus operation for positioning the mark MA at the focus position, the position (marking position in the XY direction) of the mark MA is detected using the alignment detection system OA.

공정 S006에서는, 기판(W)의 복수의 샷 영역에 대하여 순차적으로 노광 처리가 행해지고, 공정 S007에서는, 기판(W)이 반출된다. 공정 S008에서는, 로트 내의 모든 기판(W)에 대한 노광 처리가 종료되었는지 여부가 판단되며, 로트 내의 모든 기판(W)에 대한 노광 처리가 종료된 경우에는, 일련의 동작 시퀀스가 종료된다. 한편, 미처리의 기판(W)이 남아 있는 경우에는, 그 기판(W)에 대하여 공정 S001 내지 S007이 실행된다.In step S006, an exposure process is performed sequentially on the plurality of shot regions of the substrate W, and in step S007, the substrate W is carried out. In step S008, it is determined whether or not the exposure process for all the substrates W in the lot has ended, and when the exposure process for all the substrates W in the lot is finished, a series of operation sequences ends. On the other hand, when the unprocessed board | substrate W remains, the process S001-S007 is performed with respect to the board | substrate W. As shown to FIG.

도 9에는, 도 8의 공정 S004(포커스 위치 검출)의 상세한 시퀀스가 도시되어 있다. 이하, 도 9를 참조하면서 포커스 위치 검출에 대하여 설명한다. 공정 S101에서는, 제어부(HP)는, 포커스 위치의 검출 대상의 마크(MA)가 얼라인먼트 검출계(OA)의 검출 범위(AR) 내에 들어가도록, 구동 기구(DM)에 의해 스테이지(STG)를 구동시킨다. 공정 S102에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 구동 범위 내의 복수의 위치에 스테이지(STG)가 위치 결정되도록 구동 기구(DM)를 제어한다. 또한, 공정 S102에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 구동 범위 내의 복수의 위치의 각각에 있어서, 촬상 소자(S)에 마크(MA)를 촬상시켜, 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호를 취득한다. 공정 S103에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 구동 범위 내의 각 위치에 대하여, 촬상 소자(S)의 출력 신호로부터 제1 평가값으로서 콘트라스트를 산출한다. 즉, 공정 S103에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 복수의 위치에 각각 대응하는 복수의 콘트라스트(제1 조의 평가값 군)를 산출한다. 이에 의해, 콘트라스트 커브가 얻어진다.In FIG. 9, the detailed sequence of process S004 (focus position detection) of FIG. 8 is shown. Hereinafter, focus position detection will be described with reference to FIG. 9. In step S101, the control unit HP drives the stage STG by the drive mechanism DM so that the mark MA of the detection target of the focus position falls within the detection range AR of the alignment detection system OA. Let's do it. In step S102, the control unit HP controls the drive mechanism DM so that the stage STG is positioned at a plurality of positions within the drive range in the Z direction. In the step S102, the control unit HP captures the mark MA on the imaging element S at each of a plurality of positions within the driving range in the Z direction, and outputs an output signal from the imaging element S. Acquire. In step S103, the control unit HP calculates the contrast as the first evaluation value from the output signal of the imaging device S at each position within the driving range in the Z direction. That is, in step S103, the control unit HP calculates a plurality of contrasts (a group of evaluation values of the first set) corresponding to the plurality of positions in the Z direction, respectively. As a result, a contrast curve is obtained.

공정 S104에서는, 제어부(HP)는, 현재의 처리 대상의 기판(W)에 대하여 이미 기준 피크 출력 신호를 취득하였는지 여부를 판단하고, 취득 완료인 경우에는 공정 S107로 진행하고, 미취득인 경우에는 공정 S105로 진행한다. 기준 피크 출력 신호는, 기판의 프로세스 조건, 마크(MA)의 종류, 얼라인먼트 검출계(OA)의 조명 조건에 의존하기 때문에, 각각의 조건별로 취득하는 것이 바람직하다.In step S104, the control unit HP determines whether or not the reference peak output signal has already been acquired for the current processing target substrate W, and proceeds to step S107 when the acquisition is completed. Proceed to step S105. Since the reference peak output signal depends on the process conditions of the substrate, the type of the mark MA, and the illumination conditions of the alignment detection system OA, the reference peak output signal is preferably acquired for each condition.

공정 S105에서는, 제어부(HP)는, 공정 S103에서 얻은 콘트라스트 커브에 기초하여 포커스 위치를 결정한다. 공정 S106에서는, 제어부(HP)는, 공정 S105에서 결정한 포커스 위치에 있어서의 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호를 기준 피크 출력 신호로서 보존한다. 공정 S107에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 각 위치에 대하여, 기준 피크 출력 신호와 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호의 상관도를, 제2 평가값으로서 산출한다. 즉, 공정 S107에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 복수의 위치에 각각 대응하는 복수의 상관도(제2 조의 평가값 군)를 산출한다. 공정 S108에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 각 위치에 대하여, 제1 조의 평가값 군인 복수의 콘트라스트와 제2 조의 평가값 군인 복수의 상관도를 조합한 조합 평가값 군(복수의 조합 평가값)을, 제3 조의 평가값 군으로서 산출한다. 공정 S109에서는, 제어부(HP)는, 제3 조의 평가값 군으로서의 조합 평가값 군에 기초하여 포커스 위치를 결정(검출)한다. 공정 S110에서는, 제어부(HP)는, 포커스 위치의 검출 대상의 모든 마크에 대하여 포커스 위치의 검출이 종료되었는지 여부를 판단하고, 미검출의 마크에 대하여 공정 S101 내지 S109를 실행한다. 한편, 포커스 위치의 검출 대상의 모든 마크에 대하여 포커스 위치의 검출이 종료되면 도 8의 공정 S005로 진행한다.In step S105, the control unit HP determines the focus position based on the contrast curve obtained in step S103. In step S106, the control unit HP stores the output signal from the imaging element S at the focus position determined in step S105 as a reference peak output signal. In step S107, the control unit HP calculates the correlation between the reference peak output signal and the output signal from the imaging element S as the second evaluation value for each position in the Z direction. That is, in step S107, the control unit HP calculates a plurality of correlation degrees (assembly group of the second set) corresponding to the plurality of positions in the Z direction, respectively. In step S108, the control unit HP performs a combination evaluation value group (multiple combination evaluations) that combines the contrast of the plurality of evaluation value soldiers of the first set and the plurality of evaluation value soldiers of the second set for each position in the Z direction. Value) is computed as an evaluation value group of Article 3. In step S109, the control unit HP determines (detects) the focus position based on the combination evaluation value group as the evaluation value group in the third set. In step S110, the control unit HP determines whether or not the detection of the focus position has ended for all marks to be detected in the focus position, and executes steps S101 to S109 for the undetected mark. On the other hand, when detection of a focus position is complete | finished for all the marks to be detected of a focus position, it progresses to step S005 of FIG.

상기 실시 형태에서는, 포커스 위치를 검출하기 위해, 제1 평가값으로서 콘트라스트, 제2 평가값으로서 기준 피크 위치의 출력 신호와 Z 방향의 각 위치의 출력 신호의 상관도를 예로 들어 설명하였지만, 평가값으로서는 이들에 한정되지 않는다. 포커스 위치에서는 반사광이 보다 많게 촬상 소자(S)로 입사되기 때문에, 촬상 영역 내의 최대 광량, 혹은 적산 광량을 평가값으로서 사용할 수 있다. 또한, 마크의 대칭성, 마크의 요철 정도 등도 평가값으로 될 수 있다. 여기서 예시한 평가값의 각각에 대하여, 기준 피크 위치의 평가값과 Z 방향의 각 위치의 평가값의 상관도를 구하여, 이것을 상관도에 관한 평가값으로 할 수도 있다.In the above embodiment, in order to detect the focus position, a correlation between the output signal at the reference peak position and the output signal at each position in the Z direction has been described as an example as the first evaluation value and the second evaluation value. As it is not limited to these. Since more reflected light is incident on the imaging device S at the focus position, the maximum light amount or the accumulated light amount in the imaging area can be used as the evaluation value. In addition, the symmetry of the marks, the degree of irregularities of the marks, and the like can also be evaluated values. For each of the evaluation values exemplified here, the correlation between the evaluation value of the reference peak position and the evaluation value of each position in the Z direction may be obtained, and this may be used as an evaluation value relating to the correlation.

콘트라스트와 촬상 소자(S)의 출력 신호의 상관도 이외의, 상관도에 관한 평가값의 일례로서, 도 10을 사용하여, 마크의 요철 정도 Unevenness를 산출하는 방법을 설명한다. 마크를 촬상하였을 때의 촬상 소자(S)의 출력 신호 SIG에 대하여, 마크의 중심으로부터 좌측에 계측 윈도우 Wl, 우측에 계측 윈도우 Wr을 그것들이 서로 대칭으로 되도록 설정한다. 이때, 좌측 윈도우 Wl의 좌측단의 값을 L1, 우측단의 값을 L2, 우측 윈도우 Wr의 좌측단의 값을 L3, 우측단의 값을 L4라고 하면, Unevenness는, 다음의 (식 5)로 표시된다.As an example of the evaluation value regarding the correlation degree other than the correlation degree of contrast and the output signal of the imaging element S, the method of calculating the unevenness degree of the unevenness | corrugation of a mark is demonstrated using FIG. With respect to the output signal SIG of the imaging element S at the time of imaging the mark, the measurement window Wl is set from the center of the mark to the left side and the measurement window Wr is arranged to be symmetrical with each other. At this time, if the value at the left end of the left window Wl is L1, the value at the right end is L2, the value at the left end of the right window Wr is L3, and the value at the right end is L4. Is displayed.

Figure pat00005
Figure pat00005

Unevenness>0인 경우에는 볼록 형상, Unevenness<0인 경우에는 오목 형상, Unevenness=0인 경우에는 평탄한 형상임을 의미한다. 전술한 기준 피크 위치의 출력 신호와 Z 방향의 각 위치의 출력 신호의 상관도가 동일하도록, 기준 피크 위치의 Unevenness와 Z 방향의 각 위치의 Unevenness의 상관도를 구하고, 이것을 상관도에 관한 평가값으로 할 수 있다.When Unevenness> 0, it means convex shape, when Unevenness <0 it is concave shape, and when Unevenness = 0, it means flat shape. The correlation between Unevenness of the reference peak position and Unevenness of each position in the Z direction is calculated so that the correlation between the output signal of the reference peak position and the output signal of each position in the Z direction is the same, and this is an evaluation value with respect to the correlation You can do

조합하는 평가값은 2개에 한하지 않고, 2개 이상의 평가값을 조합하여, 피크가 일의적으로 결정되는 평가값 커브가 얻어지는 조합 평가값을 채용 가능하다. 평가값의 조합 방법은, 평가값의 수의 증가에 따라 증가한다. 그래서, 이 이후에는, 평가값의 조합을 도출하는 방법에 대하여 설명한다. 여기서 설명하는 방법은, 제어부(HP)에 의해 실행될 수 있다.The evaluation value to combine is not limited to two, The combination evaluation value which combines two or more evaluation values and obtains the evaluation value curve from which a peak is determined uniquely is employable. The method of combining evaluation values increases with the increase of the number of evaluation values. So, after this, the method of deriving the combination of evaluation values is demonstrated. The method described here can be executed by the control unit HP.

도 11에는, N개의 평가값 D1 내지 DN이 예시되어 있다. 우선, 제1 조의 평가값 군으로서 평가값 군 D1(예를 들어, 콘트라스트)을 선택한다. 평가값 군 D1은, 제1 피크와 제2 피크를 갖고, 각각의 피크 위치(Z 방향의 위치)는, 제1 피크 위치 ZP7, 제2 피크 위치 ZP8이다. 예를 들어, 제1 피크 위치 ZP7을 기준 피크 위치로 할 수 있다.N evaluation values D1-DN are illustrated in FIG. First, evaluation value group D1 (for example, contrast) is selected as an evaluation value group of Article 1. Evaluation value group D1 has a 1st peak and a 2nd peak, and each peak position (position in a Z direction) is 1st peak position ZP7 and 2nd peak position ZP8. For example, the first peak position ZP7 may be the reference peak position.

제1 조의 평가값 군인 평가값 군 D1과 다른 (N-1)조의 평가값 군 D2 내지 DN 중 하나를 조합하여 (N-1)조의 조합 평가값 군이 생성될 수 있다. 그리고, 제1 피크 위치 ZP7과 제2 피크 위치 ZP8의 구간에 있어서의 (N-1)조의 조합 평가값 군의 각각의 변화량(최댓값과 최솟값의 차)이 산출될 수 있다. 이때, 제1 피크 위치 ZP7에서의 조합 평가값 쪽이 제2 피크 위치 ZP8에서의 조합 평가값보다 커지는 것으로 한다. (N-1)조의 조합 평가값 군에 대하여 변화량이 산출되고, 변화량이 가장 큰 조합 평가값 군(그 조합 평가값을 얻기 위한 2개의 평가값)이 선택될 수 있다. 또한, 3조 이상의 평가값 군을 조합하여 조합 평가값 군을 얻어도 된다. 이 경우에 있어서도, 제1 피크 위치 ZP7과 제2 피크 위치 ZP8의 사이의 구간에 있어서의 조합 평가값 군의 변화량이 가장 큰 조합 평가값 군(그 조합 평가값을 얻기 위한 3개 이상의 평가값)이 선택될 수 있다.The combined evaluation value group of the (N-1) group can be generated by combining the evaluation value military evaluation value group D1 of Article 1 and one of the other evaluation value groups D2 to DN of the (N-1) group. Then, the amount of change (difference between the maximum value and the minimum value) of the combination evaluation value group of (N-1) sets in the section between the first peak position ZP7 and the second peak position ZP8 can be calculated. At this time, it is assumed that the combined evaluation value at the first peak position ZP7 is larger than the combined evaluation value at the second peak position ZP8. A change amount is calculated for the group of combination evaluation values in group (N-1), and the group of combination evaluation values (two evaluation values for obtaining the combination evaluation value) having the largest change amount can be selected. In addition, a combination evaluation value group may be obtained by combining three or more sets of evaluation value groups. Also in this case, the combination evaluation value group with the largest change amount of the combination evaluation value group in the section between the first peak position ZP7 and the second peak position ZP8 (three or more evaluation values for obtaining the combination evaluation value). Can be selected.

이상을 요약하면, 본 실시 형태의 검출 방법은, 촬상 소자(S)의 촬상면에 촬상 대상으로서의 마크(MA)의 상을 형성하는 광학계(OL)의 포커스 위치를 검출하는 검출 방법이며, 제1 공정과, 제2 공정과, 제3 공정을 포함한다. 해당 제1 공정에서는, 광학계(OL)의 광축 방향인 Z 방향에 있어서의 복수의 위치의 각각에 마크(MA)가 위치하는 상태에서 촬상 소자(S)로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 제1 조의 평가값 군 및 제2 조의 평가값 군을 포함하는 복수조의 평가값 군을 얻는다. 해당 제2 공정에서는, 해당 복수조의 평가값 군에 기초하여 제3 조의 평가값 군을 얻는다. 해당 제3 공정에서는, 해당 제3 조의 평가값 군에 기초하여 광학계(OL)의 포커스 위치(물체면 위치)를 검출한다.Summarizing the above, the detection method of this embodiment is a detection method which detects the focus position of the optical system OL which forms the image of the mark MA as an imaging object in the imaging surface of the imaging element S, and is a 1st process And a second step and a third step. In this 1st process, based on the output signal output from the imaging element S in the state in which the mark MA is located in each of the several position in the Z direction which is the optical-axis direction of the optical system OL, A plurality of sets of evaluation value groups including the evaluation value group and the evaluation value group in Article 2 are obtained. In the said 2nd process, the evaluation value group of Article 3 is obtained based on the said evaluation value group of several sets. In this 3rd process, the focus position (object surface position) of the optical system OL is detected based on the evaluation value group of this 3rd article.

상기 설명에서는, 제1 조의 평가값 군의 커브가 복수의 피크를 갖는다. 그러나, 1개의 피크만 갖지만, 커브의 피크와 그 밖의 영역의 차가 작아 평탄한 형상으로 되는 경우에 있어서도, 조합 평가값 군에 의한 평가가 유용하다. 이러한 경우에 있어서도, 조합 평가값 군을 이용함으로써, 피크와 그 밖의 영역의 차가 커져, 포커스 위치 검출을 안정되게 행할 수 있다. 조합 평가값 군의 선정 방법은, 제1 조의 평가값 군이 복수의 피크를 갖는 전술한 예에 따를 수 있다. 단, 제2 피크 위치 대신에, 예를 들어 제1 피크 위치로부터 일정량 떨어진 위치가 이용될 수 있다.In the above description, the curve of the evaluation value group of the first set has a plurality of peaks. However, although only one peak is present, even when the difference between the peak of the curve and the other region is small and a flat shape is obtained, the evaluation by the combination evaluation value group is useful. Also in such a case, by using the combination evaluation value group, the difference between the peak and the other region is increased, and the focus position detection can be stably performed. The selection method of the combination evaluation value group can be based on the above-mentioned example in which the evaluation value group of Article 1 has several peak. However, instead of the second peak position, for example, a position away from the first peak position by a certain amount may be used.

본 실시 형태에 따르면, 제1 조의 평가값 군의 커브가 복수의 피크를 갖는 경우나, 피크가 명확하지 않은 경우에 있어서도, 검출되는 포커스 위치의 변동을 억제할 수 있다.According to the present embodiment, even when the curve of the set of evaluation values in the first set has a plurality of peaks or when the peaks are not clear, the variation in the detected focus position can be suppressed.

이하, 제1 조의 평가값 군과 제2 조의 평가값 군의 조합에 의해 얻어지는 제3 조의 평가값 군에 기초하여 포커스 위치를 추정하는 방법을 설명한다. 우선, 도 12의 (a)를 참조하면서 콘트라스트 커브에 기초하여 포커스 위치를 추정하는 경우에 생길 수 있는 문제점을 설명한다. 도 12의 (a)에는, 제1 조의 평가값 군(복수의 콘트라스트)의 커브 C8이 예시되어 있다. 커브 C8은, 복수의 피크로서 제1 피크와 제2 피크를 갖는다. 제1 피크, 제2 피크의 각각의 Z 방향의 위치는, 제1 피크 위치 ZP9, 제2 피크 위치 ZP10이다. 이러한 경우에 있어서, 제1의 Z 위치(Z 방향의 위치) z1에 있어서의 콘트라스트 P1과 제2의 Z 위치 z2에 있어서의 콘트라스트 P2가, 제3의 Z 위치 z3에 있어서의 콘트라스트 P3과 제4의 Z 위치 z4에 있어서의 콘트라스트 P4와 동등한 값을 취할 수 있다. 그 때문에, 커브 C8로부터 회귀 곡선을 산출하여, 회귀 곡선에 기초하여 포커스 위치를 추측하려고 해도, 동등한 콘트라스트가 복수 개소에 존재하기 때문에, 2점의 콘트라스트로부터는 피크 위치를 일의적으로 추측할 수 없다. 이러한 경우에는, 적어도 3개의 Z 위치에 있어서의 평가값을 사용하여 피크 위치를 추측할 필요가 있다.Hereinafter, the method of estimating a focus position based on the evaluation value group of Article 3 obtained by the combination of the evaluation value group of Article 1 and the evaluation value group of Article 2 is demonstrated. First, a problem that may occur when estimating the focus position based on the contrast curve will be described with reference to FIG. 12A. FIG. 12A illustrates a curve C8 of the evaluation group of the first set (plural contrasts). Curve C8 has a first peak and a second peak as a plurality of peaks. The position of each Z direction of a 1st peak and a 2nd peak is a 1st peak position ZP9 and a 2nd peak position ZP10. In this case, the contrast P1 at the first Z position (position in the Z direction) z1 and the contrast P2 at the second Z position z2 are the contrast P3 and fourth at the third Z position z3. The value equivalent to contrast P4 in the Z position z4 can be taken. Therefore, even if the regression curve is calculated from curve C8 and the focus position is estimated on the basis of the regression curve, since the same contrast exists in a plurality of places, the peak position cannot be uniquely estimated from the contrast of two points. . In such a case, it is necessary to estimate the peak position using the evaluation values in at least three Z positions.

이어서, 도 12의 (b)를 참조하면서 조합 평가값 군에 기초하여 포커스 위치를 추정하는 방법을 설명한다. 도 12의 (b)에는, 제1 조의 평가값 군으로서의 복수의 콘트라스트와 제2 조의 평가값 군으로서의 복수의 상관도를 조합하여 얻어진 제3 조의 평가값 군으로서의 조합 평가값 군(복수의 조합 평가값)의 커브 C9가 예시되어 있다. 커브 C9는, 1개의 피크만을 갖도록 복수조의 평가값 군을 조합하여 얻어진 조합 평가값 군의 일례이다. 조합 평가값 군의 커브가 1개의 피크만을 갖는지 여부는, 예를 들어 조합 평가값 군의 커브가 갖는 극대값의 수에 기초하여 판단할 수 있다. 1개의 피크만을 조합 평가값 군의 커브가 갖도록 조합 평가값 군의 생성 방법을 결정함으로써, 2개의 Z 위치에 기초하여 피크 위치, 즉 포커스 위치를 추정(결정)할 수 있다.Next, the method of estimating a focus position based on a combination evaluation value group is demonstrated, referring FIG. 12B. In FIG. 12B, a combination evaluation value group as the evaluation value group in Article 3 obtained by combining a plurality of contrasts as the evaluation value group in Article 1 and a plurality of correlations as the evaluation value group in Article 2 (plural combination evaluations) Value) curve C9 is illustrated. Curve C9 is an example of the combined evaluation value group obtained by combining a plurality of sets of evaluation value groups so as to have only one peak. Whether or not the curve of the combination evaluation value group has only one peak can be determined based on the number of local maxima of the curve of the combination evaluation value group, for example. By determining the method of generating the combined evaluation value group so that only one peak has the curve of the combined evaluation value group, the peak position, that is, the focus position can be estimated (determined) based on the two Z positions.

도 12의 (b)의 예에서는, 조합 평가값 군 C9의 회귀 곡선 C9'를 산출하고, 회귀 곡선 C9'를 사용하여, 2개의 조합 평가값, 즉 제1의 Z 위치 z5의 조합 평가값 P5와 제2의 Z 위치 z6의 조합 평가값 P6으로부터 포커스 위치 ZP11을 추측할 수 있다. 조합 평가값 군 C9를 2차 근사한 회귀 곡선(근사식)은, 예를 들어 (식 6)으로 표시된다.In the example of FIG. 12B, the regression curve C9 'of the combination evaluation value group C9 is calculated, and the combination evaluation value P5 of two combination evaluation values, namely, the first Z position z5, is calculated using the regression curve C9'. Focus position ZP11 can be estimated from the combined evaluation value P6 of and 2nd Z position z6. The regression curve (approximation formula) which approximated secondly the combination evaluation value group C9 is represented, for example by (equation 6).

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, P는 조합 평가값, z는 Z 위치(Z 방향 중)이다. 계수 a1 내지 a3은, 미리 산출한 기지의 값으로 된다. 제1의 Z 위치 z5의 조합 평가값 P5와 제2의 Z 위치 z6의 조합 평가값 P6을 (식 6)에 적용하면,Here, P is a combination evaluation value and z is a Z position (in Z direction). The coefficients a 1 to a 3 are known values calculated beforehand. When the combined evaluation value P5 of the first Z position z5 and the combined evaluation value P6 of the second Z position z6 are applied to (Expression 6),

Figure pat00007
Figure pat00007

Figure pat00008
Figure pat00008

으로 된다. 또한, 이 단계에서는, 제1의 Z 위치 z5와 제2의 Z 위치 z6은 회귀 곡선 상의 어느 위치에 있는지는 특정할 수 없기 때문에, (식 7)과 (식 8)로부터 각각의 위치를 특정한다. z6은 z5로부터 d만큼 이격된 위치인 것으로 한 경우,Becomes In this step, since it is impossible to specify which position on the regression curve the first Z position z5 and the second Z position z6 are, the respective positions are specified from (Equations 7) and (8). If z6 is a position spaced apart from z5 by d,

Figure pat00009
Figure pat00009

로 표시할 수 있다. 이것을 (식 8)에 적용시키면,Can be displayed as If you apply this to (Eq. 8),

Figure pat00010
Figure pat00010

으로 된다. 식 (7)과 식 (10)을 풀면,Becomes If you solve equation (7) and equation (10),

Figure pat00011
Figure pat00011

로 되어, 회귀 곡선 상의 z5의 위치를 특정할 수 있다. 포커스 위치 ZP11은, (식 6)의 회귀 곡선의 극대값으로 되므로, (식 6)을 미분한 (식 12)의 P'가 0으로 되는 위치, 즉 (식 13)으로 부여된다.It is possible to specify the position of z5 on the regression curve. Since the focus position ZP11 becomes the maximum value of the regression curve of (Equation 6), it is given to the position where P 'of (Equation 12) which differentiates (Equation 6) becomes 0, namely (Equation 13).

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

최종적으로, (식 11)과 (식 13)의 차분 Zm이 제1의 Z 위치 z5와 포커스 위치 ZP11까지의 거리로 된다(식 14).Finally, the difference Zm between (Equation 11) and (Equation 13) is the distance between the first Z position z5 and the focus position ZP11 (Equation 14).

Figure pat00014
Figure pat00014

도 13에는, 도 9에 도시된 포커스 위치 검출(도 8의 공정 S004(포커스 위치 검출))의 변형예가 도시되어 있다. 이하, 도 13을 참조하면서 변형예에 있어서의 포커스 위치 검출에 대하여 설명한다. 공정 S201에서는, 제어부(HP)는, 포커스 위치의 검출 대상의 마크(MA)가 얼라인먼트 검출계(OA)의 검출 범위(AR) 내에 들어가도록, 구동 기구(DM)에 의해 스테이지(STG)를 구동시킨다. 공정 S202에서는, 제어부(HP)는, 조합 평가값의 커브의 회귀 곡선이 산출 완료인지 여부를 판단하고, 미산출이면 공정 S203으로 진행하고, 산출 완료이면 공정 S213으로 진행한다.In FIG. 13, the modification of the focus position detection (process S004 (focus position detection) of FIG. 8) shown in FIG. 9 is shown. Hereinafter, focus position detection in a modification will be described with reference to FIG. 13. In step S201, the control unit HP drives the stage STG by the drive mechanism DM so that the mark MA to be detected at the focus position falls within the detection range AR of the alignment detection system OA. Let's do it. In step S202, the control unit HP determines whether or not the regression curve of the curve of the combined evaluation value is calculated, proceeds to step S203 if not calculated, and proceeds to step S213 if calculated.

공정 S203에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 구동 범위 내의 복수의 위치의 각각에 있어서, 촬상 소자(S)에 마크(MA)를 촬상시켜, 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호를 취득한다. 공정 S204에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 구동 범위 내의 각 위치에 대하여, 촬상 소자(S)의 출력 신호로부터 제1 평가값으로서 콘트라스트를 산출한다. 즉, 공정 S204에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 복수의 위치에 각각 대응하는 복수의 콘트라스트(제1 조의 평가값 군)를 산출한다. 이에 의해, 콘트라스트 커브가 얻어진다.In step S203, the control unit HP captures the mark MA on the imaging device S at each of a plurality of positions within the driving range in the Z direction, and acquires an output signal from the imaging device S. . In step S204, the control unit HP calculates the contrast as the first evaluation value from the output signal of the imaging element S at each position within the drive range in the Z direction. That is, in step S204, the control unit HP calculates a plurality of contrasts (a group of evaluation values of the first set) corresponding to the plurality of positions in the Z direction, respectively. As a result, a contrast curve is obtained.

공정 S205에서는, 제어부(HP)는, 공정 S204에서 얻은 콘트라스트 커브에 기초하여 포커스 위치를 결정한다. 공정 S206에서는, 제어부(HP)는, 공정 S205에서 결정된 포커스 위치에 있어서의 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호를 기준 피크 출력 신호로서 보존한다. 공정 S207에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 각 위치에 대하여, 기준 피크 출력 신호와 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호의 상관도를, 제2 평가값으로서 산출한다. 즉, 공정 S207에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 복수의 위치에 각각 대응하는 복수의 상관도(제2 조의 평가값 군)를 산출한다. 공정 S208에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 각 위치에 대하여, 제1 조의 평가값 군인 복수의 콘트라스트와 제2 조의 평가값 군인 복수의 상관도를 조합한 조합 평가값 군(복수의 조합 평가값)을, 제3 조의 평가값 군으로서 산출한다.In step S205, the control unit HP determines the focus position based on the contrast curve obtained in step S204. In step S206, the control unit HP stores the output signal from the imaging element S at the focus position determined in step S205 as the reference peak output signal. In step S207, the control unit HP calculates the correlation between the reference peak output signal and the output signal from the imaging element S as the second evaluation value for each position in the Z direction. That is, in step S207, the control unit HP calculates a plurality of correlation degrees (assembly group of the second set) corresponding to the plurality of positions in the Z direction, respectively. In step S208, the control unit HP performs a combination evaluation value group (multiple combination evaluations) that combines the contrast of the plurality of evaluation value soldiers of the first set and the plurality of evaluation value soldiers of the second set for each position in the Z direction. Value) is computed as an evaluation value group of Article 3.

공정 S209에서는, 제어부(HP)는, 제3 조의 평가값 군으로서의 조합 평가값 군에 기초하여, 포커스 위치를 추측하기 위한 회귀 곡선(의 계수 a1 내지 a3)을 산출한다. 이 회귀 곡선은, Z 방향(광축 방향)에 있어서의 촬상 대상(마크(MA))의 위치와 제3 조의 평가값 군이 가져야 할 값의 관계를 나타내는 근사식이다.In step S209, the control unit HP calculates a regression curve (coefficients a 1 to a 3 ) for estimating the focus position based on the combination evaluation value group as the evaluation value group in the third set . This regression curve is an approximation formula which shows the relationship between the position of the imaging object (mark MA) in a Z direction (optical axis direction), and the value which a set of evaluation values of Article 3 should have.

공정 S202에 있어서, 제어부(HP)가 회귀 곡선을 산출 완료인 것으로 판단된 경우, 공정 S213 내지 S217이 실행된다. 공정 S213에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 2개의 위치의 각각에 있어서, 촬상 소자(S)에 마크(MA)를 촬상시켜, 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호를 취득한다. Z 방향의 2개의 위치는, 예를 들어 전회 계측한 마크의 포커스 위치나 거기에서 일정한 거리만큼 이격된 위치를 설정할 수 있다. 공정 S201에서 포커스 위치의 검출 대상의 마크(MA)가 얼라인먼트 검출계(OA)의 검출 범위(AR) 내에 들어가도록, 구동 기구(DM)에 의해 스테이지(STG)를 구동시킬 때, 스테이지(STG)의 Z 방향의 위치를 해당 2개의 위치 중 1개로 위치 결정해도 된다.In step S202, when the control unit HP determines that the regression curve has been calculated, steps S213 to S217 are executed. In step S213, the control unit HP captures the mark MA on the imaging element S at each of the two positions in the Z direction, and acquires an output signal from the imaging element S. The two positions in the Z direction can set, for example, the focus position of the mark previously measured or the position spaced apart by a constant distance therefrom. When driving the stage STG by the drive mechanism DM so that the mark MA of the detection target of the focus position in the step S201 falls within the detection range AR of the alignment detection system OA, the stage STG The position in the Z direction may be positioned in one of the two positions.

공정 S214에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 2개의 위치의 각각에 대하여, 촬상 소자(S)의 출력 신호로부터 제1 조의 평가값 군으로서의 콘트라스트를 산출한다. 공정 S215에서는, 제어부(HP)는, 기준 피크 출력 신호와 Z 방향의 2개의 위치에 있어서의 촬상 소자(S)로부터의 출력 신호의 상관도를, 제2 조의 평가값 군으로서 산출한다. 공정 S216에서는, 제어부(HP)는, Z 방향의 2개의 위치에 대하여, 제1 조의 평가값 군인 2개의 콘트라스트와 제2 조의 평가값 군인 2개의 상관도를 조합한 2개의 조합 평가값(조합 평가값 군)을, 제3 조의 평가값 군으로서 산출한다. 공정 S217에서는, 제어부(HP)는, 공정 S216에서 산출한 2개의 제3 조의 평가값 군과, 공정 S209에서 산출한 회귀 곡선(의 계수 a1 내지 a3)에 기초하여, 포커스 위치를 산출한다.In step S214, the control unit HP calculates the contrast as the set of evaluation values of the first set from the output signal of the imaging device S for each of the two positions in the Z direction. In step S215, the control unit HP calculates the correlation between the reference peak output signal and the output signal from the imaging element S at two positions in the Z direction as an evaluation value group of the second set. In step S216, the control unit HP combines the two combination evaluation values in which the contrast of two evaluation value soldiers of Article 1 and two evaluation value soldiers of Article 2 is combined with respect to two positions in the Z direction. Value group) is computed as an evaluation value group of Article 3. In step S217, the control unit HP calculates the focus position based on the two sets of evaluation values calculated in step S216 and the regression curves (coefficients a 1 to a 3 ) calculated in step S209. .

공정 S210에서는, 제어부(HP)는, 포커스 위치의 검출 대상의 모든 마크에 대하여 포커스 위치의 검출이 종료되었는지 여부를 판단하고, 미검출의 마크에 대하여 포커스 위치를 검출하기 위해 공정 S201로 되돌아간다. 한편, 포커스 위치의 검출 대상의 모든 마크에 대하여 포커스 위치의 검출이 종료되면 도 8의 공정 S005로 진행한다.In step S210, the control unit HP determines whether or not the detection of the focus position has ended for all marks to be detected in the focus position, and returns to step S201 to detect the focus position for the undetected mark. On the other hand, when detection of a focus position is complete | finished for all the marks to be detected of a focus position, it progresses to step S005 of FIG.

회귀 곡선에 기초하여 산출된 포커스 위치는 오차를 포함하고 있는 경우가 있기 때문에, 공정 S217 후에, 산출된 포커스 위치의 부근에서 다시 포커스 위치 계측을 행해도 된다. 이와 같이 함으로써, 보다 정확한 포커스 위치를 산출할 수 있다.Since the focus position calculated based on the regression curve may contain an error, the focus position measurement may be performed again in the vicinity of the calculated focus position after step S217. In this way, a more accurate focus position can be calculated.

이상과 같이, 피크가 1개로 되는 조합 평가값 군을 산출하여 회귀 곡선에 의한 포커스 위치의 추정을 행함으로써, 복수의 피크가 존재하는 제1 조의 평가값 군에 비하여, 보다 적은 평가값으로부터 포커스 위치를 추정할 수 있다.As described above, by calculating a combination evaluation value group having one peak and estimating the focus position by a regression curve, the focus position is smaller from the evaluation value group than in the first set of evaluation value groups in which a plurality of peaks exist. Can be estimated.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 리소그래피 방법은, 기판(W)에 마련된 마크(MA)의 위치에 기초하여 기판(S)과 원판(R)을 위치 정렬하는 위치 정렬 공정과, 해당 위치 정렬 공정 후에 기판(W)을 노광하는 노광 공정과, 해당 노광 공정 후에 기판(W)을 현상하는 공정을 포함할 수 있다. 해당 위치 정렬 공정에서는, 상기 검출 방법에 의해 얼라인먼트 검출계(OA)의 광학계(OL)의 포커스 위치를 검출하고, 촬상 대상으로서의 마크(MA)를 해당 포커스 위치에 위치시켜 마크(MA)의 위치를 검출한다.The lithographic method according to one embodiment of the present invention includes a position alignment step of positioning the substrate S and the original plate R based on the position of the mark MA provided on the substrate W, and after the position alignment step. An exposure step of exposing the substrate W and a step of developing the substrate W after the exposure step may be included. In this position alignment process, the focus position of the optical system OL of the alignment detection system OA is detected by the said detection method, the mark MA as imaging object is located at the said focus position, and the position of the mark MA is adjusted. Detect.

본 발명의 일 실시 형태에 관한 물품 제조법은, 상기 리소그래피 방법에 의해 기판(W) 상에 패턴을 형성하는 공정과, 해당 패턴이 형성된 기판(W)을 가공(예를 들어, 에칭, 이온 주입)하는 공정을 포함한다.An article manufacturing method according to an embodiment of the present invention comprises a step of forming a pattern on a substrate W by the lithography method, and processing the substrate W on which the pattern is formed (for example, etching and ion implantation). It includes a process to make.

이하, 상기 노광 장치를 이용한 디바이스 제조 방법을 설명한다. 도 14는, 물품 제조 방법 혹은 디바이스의 전체 제조 방법의 플로우를 도시하는 도면이다. 회로 설계(S301)에서는 반도체 디바이스의 회로 설계를 행한다. 레티클 제작(S302)에서는 설계한 회로 패턴에 기초하여 레티클(원판 또는 마스크라고도 함)을 제작한다. 한편, 웨이퍼 제조(S303)에서는 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼(기판이라고도 함)를 제조한다. 웨이퍼 프로세스(S304)는 전공정이라고 불리며, 상기 레티클과 웨이퍼를 사용하여, 리소그래피 기술에 의해 웨이퍼 상에 실제의 회로를 형성한다. 다음의 조립(S305)은 후속 공정이라고 불리며, S304에 의해 제작된 웨이퍼를 사용하여 반도체 칩화하는 공정이며, 어셈블리 공정(다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩 봉입) 등의 조립 공정을 포함한다. 검사(S306)에서는 S305에서 제작된 반도체 디바이스의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 행한다. 이러한 공정을 거쳐 반도체 디바이스가 완성되며, 이것을 출하(S307)한다.Hereinafter, the device manufacturing method using the said exposure apparatus is demonstrated. 14 is a diagram illustrating a flow of an article manufacturing method or an entire manufacturing method of a device. In circuit design S301, the circuit design of a semiconductor device is performed. In reticle production (S302), a reticle (also called a disc or a mask) is produced based on the designed circuit pattern. On the other hand, in wafer fabrication (S303), a wafer (also referred to as a substrate) is manufactured using a material such as silicon. The wafer process S304 is called a preprocess, and uses the reticle and the wafer to form the actual circuit on the wafer by lithography technique. The following assembly (S305) is called a subsequent step, and is a step of semiconductor chip formation using a wafer manufactured by S304, and includes an assembly step such as an assembly step (dicing and bonding) and a packaging step (chip encapsulation). In the inspection S306, inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in S305 are performed. Through this process, a semiconductor device is completed and shipped (S307).

도 15는, 상기 웨이퍼 프로세스의 상세한 플로우를 도시하는 도면이다. 산화(S401)에서는 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. CVD(S402)에서는 웨이퍼 표면에 절연막을 성막한다. 전극 형성(S403)에서는 웨이퍼 상에 전극을 증착에 의해 형성한다. 이온 주입(S404)에서는 웨이퍼에 이온을 주입한다. CMP(S405)에서는 CMP 공정에 의해 절연막을 평탄화한다. 레지스트 처리(S406)에서는 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 노광(S407)에서는 상기 노광 장치를 사용하여, 회로 패턴이 형성된 마스크를 통하여 감광제가 도포된 웨이퍼를 노광하여 레지스트에 잠상 패턴을 형성한다. 현상(S408)에서는 웨이퍼 상의 레지스트에 형성된 잠상 패턴을 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다. 에칭(S409)에서는 레지스트 패턴이 개구된 부분을 통하여 레지스트 패턴 밑에 있는 층 또는 웨이퍼를 에칭한다. 레지스트 박리(S410)에서는 에칭이 끝나 불필요하게 된 레지스트를 제거한다. 이들 스텝을 반복하여 행함으로써, 웨이퍼 상에 다중으로 회로 패턴을 형성한다.15 is a diagram illustrating a detailed flow of the wafer process. In oxidation (S401), the surface of the wafer is oxidized. In CVD (S402), an insulating film is formed on the wafer surface. In electrode formation S403, an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In ion implantation (S404), ions are implanted into the wafer. In the CMP S405, the insulating film is planarized by the CMP process. In the resist process (S406), a photosensitive agent is applied to the wafer. In exposure S407, the exposure apparatus is used to expose a wafer coated with a photosensitive agent through a mask on which a circuit pattern is formed to form a latent image pattern in the resist. In the development S408, a latent image pattern formed in the resist on the wafer is developed to form a resist pattern. In etching S409, the layer or wafer under the resist pattern is etched through the portion where the resist pattern is opened. In resist peeling (S410), the resist which became unnecessary after etching is removed. By repeating these steps, a circuit pattern is formed multiplely on a wafer.

이상이 본 발명의 대표적인 실시 형태의 일례이지만, 본 발명은 상기 및 도면에 나타내는 실시 형태에 한정되지 않고, 그 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변형하여 실시할 수 있는 것이다.Although the above is an example of typical embodiment of this invention, this invention is not limited to embodiment shown to the above and drawing, It can change suitably and can implement in the range which does not change the summary.

S: 촬상 소자
OL: 광학계
LI: 조명 광원
OA: 얼라인먼트 검출계
STG: XYZ 스테이지
W: 기판
MA: 마크
HP: 제어부
100: 노광 장치
S: imaging device
OL: optical system
LI: light source
OA: alignment detector
STG: XYZ Stage
W: Substrate
MA: Mark
HP: Control
100: exposure apparatus

Claims (17)

촬상 소자의 촬상면에 촬상 대상의 상을 형성하는 광학계의 포커스 위치를 검출하는 검출 방법이며,
상기 광학계의 광축 방향에 있어서의 복수의 위치의 각각에 상기 촬상 대상이 위치하는 상태에서 상기 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 제1 조의 평가값 군 및 제2 조의 평가값 군을 포함하는 복수조의 평가값 군을 얻는 공정과,
상기 복수조의 평가값 군에 기초하여 제3 조의 평가값 군을 얻는 공정과,
상기 제3 조의 평가값 군에 기초하여 상기 포커스 위치를 검출하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
It is a detection method which detects the focus position of the optical system which forms the image of an imaging target in the imaging surface of an imaging element,
A plurality of evaluation value groups of the first set and the evaluation value group of the second set based on an output signal output from the imaging element in a state where the imaging target is located at each of a plurality of positions in the optical axis direction of the optical system; Obtaining a group of evaluation values of the group;
Obtaining an evaluation value group of Article 3 based on the plurality of evaluation value groups;
Detecting the focus position based on the evaluation value group of the third article;
Detection method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제3 조의 평가값 군에 있어서의 최댓값과 최솟값의 차가, 상기 제1 조의 평가값 군에 있어서의 최댓값과 최솟값의 차, 및 상기 제2 조의 평가값 군에 있어서의 최댓값과 최솟값의 차 중 적어도 한쪽보다 큰 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 1,
The difference between the maximum value and the minimum value in the evaluation value group of the third article is at least the difference between the maximum value and the minimum value in the evaluation value group of the first article, and the difference between the maximum value and the minimum value in the evaluation value group of the second article. The detection method characterized by larger than one side.
제1항에 있어서,
상기 광축 방향에 있어서의 위치와 상기 제3 조의 평가값 군의 관계를 나타내는 커브에 있어서의 피크의 수가, 상기 제1 조의 평가값 군에 있어서의 피크의 수보다 작은 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 1,
The number of peaks in the curve which shows the relationship between the position in the said optical axis direction and the evaluation value group of the said 3rd group is smaller than the number of peaks in the evaluation value group of the said 1st group.
제3항에 있어서,
상기 광축 방향에 있어서의 위치와 상기 제3 조의 평가값 군의 관계를 나타내는 커브에 있어서의 피크의 수가, 상기 제2 조의 평가값 군에 있어서의 피크의 수보다 작은 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 3,
The number of peaks in the curve which shows the relationship between the position in the said optical axis direction and the said evaluation set of 3 groups is smaller than the number of peaks in the evaluation set of 2nd group.
제1항에 있어서,
상기 광축 방향에 있어서의 위치와 상기 제3 조의 평가값 군의 관계를 나타내는 커브에 있어서의 피크의 수가 1개인 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 1,
The number of peaks in the curve which shows the relationship between the position in the said optical axis direction and the said 3rd group of evaluation values is 1, The detection method characterized by the above-mentioned.
제1항에 있어서,
상기 광축 방향에 있어서의 위치와 상기 제3 조의 평가값 군의 관계를 나타내는 제3 커브가 복수의 피크값을 갖고,
상기 광축 방향에 있어서의 위치와 상기 제1 조의 평가값 군의 관계를 나타내는 제1 커브가 복수의 피크값을 갖고,
상기 제3 커브에 있어서의 상기 복수의 피크값 중 가장 큰 피크값과 2번째로 큰 피크값의 차가, 상기 제1 커브에 있어서의 상기 복수의 피크값 중 가장 큰 피크값과 2번째로 큰 피크값의 차보다 큰 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 1,
The third curve showing the relationship between the position in the optical axis direction and the evaluation group of the third set has a plurality of peak values,
The first curve showing the relationship between the position in the optical axis direction and the evaluation group of the first set has a plurality of peak values,
The difference between the largest peak value and the second largest peak value among the plurality of peak values in the third curve is the largest peak value and the second largest peak among the plurality of peak values in the first curve. A detection method, characterized in that it is greater than the difference in value.
제6항에 있어서,
상기 광축 방향에 있어서의 위치와 상기 제2 조의 평가값 군의 관계를 나타내는 제2 커브가 복수의 피크값을 갖고,
상기 제3 커브에 있어서의 상기 복수의 피크값 중 가장 큰 피크값과 2번째로 큰 피크값의 차가, 상기 제2 커브에 있어서의 상기 복수의 피크값 중 가장 큰 피크값과 2번째로 큰 피크값의 차보다 큰 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 6,
The second curve showing the relationship between the position in the optical axis direction and the evaluation group of the second set has a plurality of peak values,
The difference between the largest peak value and the second largest peak value among the plurality of peak values in the third curve is the largest peak value and the second largest peak among the plurality of peak values in the second curve. A detection method, characterized in that it is greater than the difference in value.
제1항에 있어서,
상기 제2 조의 평가값 군은, 기준 신호와 상기 촬상 소자로부터의 출력 신호의 상관도를 나타내는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 1,
The said 2nd evaluation value group shows the correlation degree of a reference signal and the output signal from the said image pick-up element, The detection method characterized by the above-mentioned.
제8항에 있어서,
상기 기준 신호는, 상기 광학계의 광축 방향에 있어서의 상기 복수의 위치의 각각에 상기 촬상 대상이 위치하는 상태에서 상기 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호로부터 선택된 신호인 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 8,
And the reference signal is a signal selected from an output signal output from the imaging element in a state where the imaging target is located at each of the plurality of positions in the optical axis direction of the optical system.
제8항에 있어서,
상기 기준 신호를 취득하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 8,
And detecting the reference signal.
제1항에 있어서,
상기 제1 조의 평가값 군은, 상기 촬상 소자로부터의 출력 신호의 콘트라스트를 나타내는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method of claim 1,
The said evaluation value group of a said 1st group shows the contrast of the output signal from the said imaging element, The detection method characterized by the above-mentioned.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 조의 평가값 군에 기초하여 상기 포커스 위치를 검출하는 상기 공정에서는, 상기 광축 방향에 있어서의 상기 촬상 대상의 위치와 상기 제3 조의 평가값 군이 가져야 할 값의 관계를 나타내는 근사식과, 적어도 2개의 상기 제3 조의 평가값 군에 기초하여, 상기 포커스 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는 검출 방법.
The method according to any one of claims 1 to 11,
In the step of detecting the focus position based on the evaluation value group of the third set, an approximation equation indicating the relationship between the position of the imaging target in the optical axis direction and the value that the third evaluation group should have; Detecting the focus position based on at least two evaluation value groups of the third set.
기판에 마련된 마크의 위치에 기초하여 상기 기판과 원판을 위치 정렬하는 위치 정렬 공정과,
상기 위치 정렬 공정 후에 상기 기판을 노광하는 노광 공정과,
상기 노광 공정 후에 상기 기판을 현상하는 공정을 포함하고,
상기 위치 정렬 공정에서는, 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 상기 마크의 상을 형성하는 광학계를 갖는 얼라인먼트 검출계가 사용되고,
상기 위치 정렬 공정은,
상기 광학계의 광축 방향에 있어서의 복수의 위치의 각각에 상기 마크가 위치하는 상태에서 상기 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 제1 조의 평가값 및 제2 조의 평가값을 포함하는 복수조의 평가값을 얻는 공정과,
상기 복수조의 평가값에 기초하여 제3 조의 평가값을 얻는 공정과,
상기 제3 조의 평가값에 기초하여 상기 광학계의 포커스 위치를 검출하는 공정과,
상기 마크를 상기 포커스 위치에 위치시켜 상기 마크의 위치를 검출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 리소그래피 방법.
A position aligning step of aligning the substrate and the disc based on the position of the mark provided on the substrate;
An exposure step of exposing the substrate after the alignment step;
Including developing the substrate after the exposure process;
In the said alignment process, the alignment detection system which has an imaging element and the optical system which forms the image of the said mark in the imaging surface of the said imaging element is used,
The position alignment process,
A plurality of sets of evaluation values including the first set of evaluation values and the second set of evaluation values based on an output signal output from the imaging device in a state where the mark is located at each of a plurality of positions in the optical axis direction of the optical system. Process of obtaining,
Obtaining an evaluation value of Article 3 based on the plurality of evaluation values;
Detecting a focus position of the optical system based on the evaluation value of the third set;
And positioning the mark at the focus position to detect the position of the mark.
제13항에 기재된 리소그래피 방법에 의해 기판 상에 패턴을 형성하는 공정과,
상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
Forming a pattern on the substrate by the lithographic method according to claim 13,
Process of processing the substrate on which the pattern is formed
Article manufacturing method comprising a.
촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 촬상 대상의 상을 형성하는 광학계를 갖는 광학 장치이며,
상기 광학계의 광축 방향에 있어서의 복수의 위치의 각각에 상기 촬상 대상이 위치하는 상태에서 상기 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 제1 조의 평가값 및 제2 조의 평가값을 포함하는 복수조의 평가값을 생성하고, 상기 복수조의 평가값에 기초하여 제3 조의 평가값을 생성하고, 상기 제3 조의 평가값에 기초하여 상기 광학계의 포커스 위치를 검출하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
It is an optical device which has an image pick-up element and the optical system which forms the image of an imaging target in the imaging surface of the said image pick-up element,
Evaluation of a plurality of sets including an evaluation value of a first set and an evaluation value of a second set based on an output signal output from said imaging element in a state where said imaging target is located at each of a plurality of positions in the optical axis direction of said optical system And a controller for generating a value, generating a third set of evaluation values based on the plurality of sets of evaluation values, and detecting a focus position of the optical system based on the third set of evaluation values.
기판을 노광하는 노광 장치이며,
기판에 마련된 마크의 위치를 검출하는 검출 장치와,
원판의 패턴을 상기 기판에 투영하여 상기 기판을 노광하는 투영 광학계를 구비하고,
상기 검출 장치는, 촬상 소자와, 상기 촬상 소자의 촬상면에 촬상 대상의 상을 형성하는 광학계와, 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 광학계의 광축 방향에 있어서의 복수의 위치의 각각에 상기 촬상 대상이 위치하는 상태에서 상기 촬상 소자로부터 출력되는 출력 신호에 기초하여 제1 조의 평가값 및 제2 조의 평가값을 포함하는 복수조의 평가값을 생성하고, 상기 복수조의 평가값에 기초하여 제3 조의 평가값을 생성하고, 상기 제3 조의 평가값에 기초하여 상기 광학계의 포커스 위치를 검출하고, 상기 포커스 위치에 상기 마크가 배치되도록 포커스 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
It is an exposure apparatus which exposes a board | substrate,
A detection device for detecting the position of the mark provided on the substrate;
A projection optical system for projecting a pattern of the original plate onto the substrate to expose the substrate,
The detection apparatus includes an imaging device, an optical system for forming an image of an imaging target on an imaging surface of the imaging device, and a control unit,
The control unit includes an evaluation value of the first set and an evaluation value of the second set based on an output signal output from the imaging element in a state where the imaging target is located at each of a plurality of positions in the optical axis direction of the optical system. Generate a plurality of sets of evaluation values, generate a third set of evaluation values based on the plurality of sets of evaluation values, detect a focus position of the optical system based on the third set of evaluation values, and mark the mark at the focus position. The focusing apparatus controls the focusing operation so that the apparatus is arranged.
제16항에 기재된 노광 장치를 사용하여 기판 상에 패턴을 형성하는 공정과,
상기 패턴이 형성된 기판을 가공하는 공정
을 포함하는 것을 특징으로 하는 물품 제조 방법.
Forming a pattern on a substrate using the exposure apparatus according to claim 16,
Process of processing the substrate on which the pattern is formed
Article manufacturing method comprising a.
KR1020190071377A 2018-06-26 2019-06-17 Detecting method, lithography method, article manufacturing method, optical apparatus, and exposure apparatus KR102535030B1 (en)

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