DE69329611T2

DE69329611T2 - Verfahren zur Registrierung mittels eines projizierenden optischen System, Belichtungsapparat zu dessen Durchführung und sowie Halbleiter-Herstellungsverfahren das diesen Belichtungsapparat verwendet

Info

Publication number: DE69329611T2
Application number: DE69329611T
Authority: DE
Inventors: Haruna Kawashima
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-08-19
Filing date: 1993-08-18
Publication date: 2001-05-03
Anticipated expiration: 2013-08-19
Also published as: US5602400A; EP0585041B1; DE69329611D1; EP0585041A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Positionier- oder Überdeckungsverfahren, das bei der Herstellung von Halbleitereinrichtungen verwendbar ist, wenn eine elektronische Schaltungsstruktur, die auf der Oberfläche eines Retikels erzeugt ist, in einem verkleinerten Maßstab auf einen Wafer zu projizieren ist. Unter Verwendung des vorliegenden Verfahrens kann der Wafer so positioniert werden, daß jeder Belichtungsbereich in einer zugehörigen Abbildungsebene eines optischen Projektionssystems liegt. In anderen Gesichtspunkten betrifft die Erfindung eine Belichtungseinrichtung, die ein solches Positionierverfahren verwendet, und ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitereinrichtungen, das eine solche Belichtungseinrichtung verwendet.
Die Zunahme des Integrationsgrads und somit die weitere Verringerung der Linienbreite einer elektronischen Schaltungsstruktur in der Größenordnung Mikrometer oder einem halben Mikrometer erfordert, daß optische Projektionssysteme eine höhere Auflösung bieten. Um dies zu erreichen, kann einerseits die numerische Apertur (NA) eines optischen Projektionssystems vergrößert werden, und andererseits kann die Wellenlänge des Belichtungslichts verkleinert werden.
Im allgemeinen führt die Vergrößerung der NA eines optischen Projektionssystems für eine höhere Auflösung zu einer Verringerung der Schärfentiefe der projizierten Struktur. Im Hinblick darauf ist in vielen Fällen ein Projektionsbelichtungsgerät mit einer Oberflächenposition-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Abbildungsflächenposition eines optischen Projektionssystems ausgestattet. Es ist für eine solche Oberflächenposition-Erfassungseinrichtung wünschenswert, nicht nur eine Funktion zum Erfassen des Niveaus oder der Höhe (Oberflächenposition) jedes Belichtungsbereichs eines Wafers zu erfassen, in welchen eine Struktur zu übertragen ist, um diesen zu justieren, sondern auch eine Funktion zum Erfassen einer Neigung oder dergleichen jedes Belichtungsbereichs der Waferoberfläche zum Justieren des Wafers.
Ein bekanntes Beispiel der Positionserfassungseinrichtung zum Erfassen der Abbildungsoberfläche ist derart, daß: eine Vielzahl von Luftsensoren in einem Randabschnitt um einen Belichtungsbereich eines Wafers angeordnet ist und aus der Niveau-(Oberflächenhöhe)-Information über dem Randabschnitt, die durch die Luftsensoren erhalten wird, jede Neigung des Belichtungsbereichs als auch die Höhenposition derselben berechnet und dann justiert werden.
Das USA-Patent Nr. 4 558 949 beschreibt ein optisches Höhenposition-Erfassungssystem der Schiefwinkelprojektionstype zum Erfassen (und Justieren) der Höhenposition in dem Mittelabschnitt eines Belichtungsbereichs einer Waferoberfläche. Ein separates optisches Neigungserfassungssystem (Kollimator) der Schiefwinkelprojektionstype wird verwendet, um jede Neigung innerhalb des Belichtungsbereichs zu berechnen und zu justieren.
Das USA-Patent Nr. 5 118 957 beschreibt die Messung der Oberflächenhöhe in im wesentlichen denselben Positionen in jedem Belichtungsbereich eines Wafers. Der Wafertisch wird dann gesteuert, um den Wafer so zu bewegen, daß der gesamte Belichtungsbereich innerhalb eines "annehmbaren" Abbildungsebenenbereichs liegt, welcher über dem gesamten Belichtungsbereich anwendbar ist.
Das USA-Patent Nr. 5 124 562 beschreibt ein Verfahren, wobei eine Höhenerfassung vor der Belichtung an einem Punkt in einem ersten Belichtungsbereich ausgeführt wird und eine zweite Höhenerfassung an einem entsprechenden Punkt in einem zweiten Belichtungsbereich mit der ersten Messung verglichen wird, um zu ermöglichen, daß der Wafer zur Belichtung des zweiten Bereichs positioniert wird.
Die EP-A-474445 beschreibt die Erfassung der Oberfläche eines Substrats und das Positionieren der Oberfläche in der Abbildungsebene eines Projektionssystems.
Diese Beschreibungen sprechen jedoch nicht das Problem eines Belichtungsbereichs an, wobei Oberflächenbereiche innerhalb des Belichtungsbereichs durch Oberflächenstufen getrennt sind und somit unterschiedliche Höhen aufweisen.
In den Oberflächenposition-Erfassungseinrichtungen des Standes der Technik ist die besondere Aufmerksamkeit nicht der Topographie der Waferoberfläche in einem Belichtungsbereich gewidmet, in welchen eine Struktur zu übertragen ist, wenn der Belichtungsbereich des Wafers innerhalb des Bereichs der Schärfentiefe eines optischen Projektionssystems positioniert ist.
In mehr spezifischer Weise besteht in einem System, in welchem Luftsensoren verwendet werden, um unterschiedliche Punkte in einem Randabschnitt um einen Belichtungsbereich zu messen oder in einem System, welches getrennt ein Höhenposition-Erfassungssystem zum Erfassen des Niveaus eines Mittelabschnitts eines Belichtungsbereichs als auch ein optisches Neigungserfassungssystem verwendet, eine Schwierigkeit beim Positionieren eines Belichtungsbereichs eines Wafers innerhalb des Bereichs der Schärfentiefe eines optischen Projektionssystems, während die Topographie der Waferoberfläche in dessen Belichtungsbereich berücksichtigt wird.
Das USA-Patent Nr. 5 118 957 zeigt eine Oberflächenposition- Erfassungseinrichtung auf, durch welche unterschiedliche Meßpunkte in einem Mittelabschnitt und in einem Innenabschnitt eines Belichtungsbereichs festgelegt sind. Wenn jedoch in dieser Einrichtung eine Oberflächenstufe in dem Belichtungsbereich vorliegt, insbesondere in einem Fall, wenn eine Oberflächenstufe zwischen einer Zone vorliegt, in welche ein Abschnitt einer Struktur eines Retikels, das eine relativ kleine Schärfentiefe aufweist, zu übertragen ist, und eine Zone, in welche ein Abschnitt der Retikelstruktur mit einer relativ großen Schärfentiefe zu übertragen ist, wird eine mittlere Oberflächenposition des gesamten Belichtungsbereichs erfaßt, und die auf diese Weise erfaßte mittlere Oberflächenposition wird dann mit der Abbildungsebene eines optischen Projektionssystems in Übereinstimmung gebracht. Daher besteht eine Möglichkeit, daß ein Strukturbereich, der eine relativ große Schärfentiefe aufweist, übertragbar ist, aber ein Strukturbereich mit einer kleinen Schärfentiefe nicht übertragen werden kann, da der Bereich des Belichtungsbereichs, in welchen dieser zu übertragen ist, nicht innerhalb der Schärfentiefe liegt.
Gewöhnlich besteht in einem optischen Erfassungssystem ein Problem der optischen Interferenz zwischen dem Licht, das durch die Oberfläche eines Resists reflektiert ist, das auf einen Wafer aufgetragen ist, und dem Licht, das durch die Oberfläche eines Substrats des Wafers reflektiert ist. Die Wirkung einer solchen Interferenz unterscheidet sich mit der Struktur, die auf dem Wafersubstrat erzeugt ist. Unter Berücksichtigung dieses Umstands wird in dem vorstehend erwähnten USA-Patent Nr. 5 118 957 ein Versatz, welcher für die Struktur typisch ist, vorher in bezug auf jeden der Meßpunkte gemessen, und in dem Belichtungsprozeß jedes Belichtungsblitzes werden die gemessenen Werte korrigiert, und auf deren Grundlage wird die Waferoberflächenpositionsmessung ausgeführt.
Es besteht jedoch ein Fall, wenn in dem Randabschnitt des Wafers ein oder mehrere Meßpunkte in einem Bereich angeordnet sind, der die Struktur nicht aufweist, in bezug auf welche die Versatzmessung erfolgt ist. In diesem Fall ist es notwendig, die Oberflächenpositionsmessung des Wafers auszuführen, während die restlichen Meßpunkte, ausgenommen der Punkt oder die Punkte, die in dem Bereich angeordnet sind, der die Struktur nicht aufweist, verwendet werden. Dies bedeutet, daß in dem Randabschnitt des Wafers eine Möglichkeit der Verminderung der Anzahl der Meßpunkte besteht, welche zu einer Verschlechterung der Genauigkeit der Oberflächenpositionskorrektur führt.
Es ist demgemäß eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überdeckungsverfahren und eine Belichtungseinrichtung zu schaffen, welche dasselbe verwenden, wodurch die Topographie der Oberfläche eines Belichtungsbereichs eines Wafers genau gemessen werden kann, so daß die Oberflächenposition meßbar ist und genau justiert werden kann, während die Topographie berücksichtigt wird.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Oberflächenposition-Erfassungsverfahren oder eine Einrichtung zu schaffen, die dieses verwendet, wodurch eine hochgenaue Oberflächenpositionserfassung, wie sie in dem Mittelabschnitt eines Wafers erreichbar ist, in einem Randabschnitt des Wafers gewährleistet ist.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Überdeckungsverfahren aufgezeigt, das mit einem optischen Projektionssystem zum Projizieren einer Struktur eines ersten Objekts auf eine Oberfläche eines zweiten Objekts verwendbar ist, das die Schritte aufweist:
- Messen der Oberflächenposition des zweiten Objekts in bezug auf die Richtung einer optischen Achse (AX) des optischen Projektionssystems vor der Projektion und um die Oberfläche des zweiten Objekts mit einer Abbildungsebene des optischen Projektionssystems auf der Grundlage der Messung in Übereinstimmung zu bringen,
- Bestimmen einer Neigung der Oberfläche des zweiten Objekts in bezug auf die Abbildungsebene des optischen Projektionssystems, und
- Korrigieren einer bestimmten Neigung der Oberfläche des zweiten Objekts in bezug auf die Abbildungsebene des optischen Projektionssystems,
dadurch gekennzeichnet, daß:
- das erste Objekt eine darauf ausgebildete erste Struktur und eine zweite Struktur aufweist,
- das zweite Objekt einen ersten Oberflächenbereich aufweist, auf welchen die erste Struktur zu projizieren ist, und einen zweiten Oberflächenbereich, auf welchen die zweite Oberflächenstruktur zu projizieren ist, wobei das zweite Objekt eine Oberflächenstufe zwischen dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich aufweist, und
- der Bringschritt das Herbeiführen der Übereinstimmung des ersten Oberflächenbereichs des zweiten Objekts mit der Abbildungsebene des optischen Projektionssystems aufweist.
Ein zweiter Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung zeigt eine Belichtungseinrichtung zum Projizieren einer Struktur eines ersten Objekts durch ein optisches Projektionssystem auf eine Oberfläche eines zweiten Objekts auf, die aufweist:
- eine Einrichtung zum Messen der Position der Oberfläche des zweiten Objekts in bezug auf die Richtung einer optischen Achse (AX) des optischen Projektionssystems,
- eine Einrichtung zum Herbeiführen der Übereinstimmung der Oberfläche des zweiten Objekts mit einer Abbildungsebene des optischen Projektionssystems auf der Grundlage der Messung,
- eine Einrichtung zum Bestimmen einer Neigung der Oberfläche des zweiten Objekts in bezug auf die Abbildungsebene des optischen Projektionssystems und
- eine Einrichtung zum Korrigieren einer bestimmten Neigung der Oberfläche des zweiten Objekts in bezug auf die Abbildungsebene des optischen Projektionssystems, dadurch gekennzeichnet, daß:
das erste Objekt eine darauf ausgebildete erste Struktur und zweite Struktur aufweist,
- das zweite Objekt einen ersten Oberflächenbereich aufweist, auf welchen die erste Struktur zu projizieren ist, und einen zweiten Oberflächenbereich, auf welchen die zweite Oberflächenstruktur zu projizieren ist, wobei das zweite Objekt eine Oberflächenstufe zwischen dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich aufweist, und
- die Vorrichtung zum Herbeiführen der Übereinstimmung der Oberfläche des zweiten Objekts mit der Abbildungsebene des optischen Projektionssystems, die den ersten Oberflächenbereich des zweiten Objekts mit der Abbildungsebene des optischen Projektionssystems in Übereinstimmung bringt.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt zeigt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung unter Verwendung einer Belichtungseinrichtung auf, wobei
- die Oberflächenposition eines Wafers in bezug auf eine optische Achse (AX) eines optischen Projektionssystems gemessen wird,
- wobei die Waferoberfläche mit einer Abbildungsebene des optischen Projektionssystem auf der Grundlage der Messung in Übereinstimmung gebracht wird,
- wobei eine Neigung der Oberfläche des Wafers in bezug auf die Abbildungsebene des optischen Projektionssystems korrigiert wird,
- wobei eine Struktur eines Retikels auf die Oberfläche des Wafers projiziert wird und
- wobei eine Halbleitereinrichtung aus dem belichteten Wafer hergestellt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß:
- das Retikel eine darauf ausgebildete erste Struktur und eine zweite Struktur aufweist,
- der Wafer einen ersten Oberflächenbereich aufweist, auf welchen die erste Struktur zu projizieren ist, und einen zweiten Oberflächenbereich, auf welchen die zweite Struktur zu projizieren ist, und eine Oberflächenstufe zwischen dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich,
wobei der erste Oberflächenbereich des Wafers mit der Abbildungsebene des optischen Projektionssystems in Übereinstimmung gebracht wird.
Die Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Abschnitts der Fig. 1,
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Feinlochs (und kleiner Feinlöcher) in Fig. 1,
Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung von kleinen Feinlöchern, die auf einen Wafer projiziert sind,
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Wirkung des Lichts von kleinen Feinlöchern auf einen Wafer,
Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung kleiner Feinlochbilder auf einer Erfassungsoberfläche der Fig. 1, wie durch den Wafer reflektiert,
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung kleiner Feinlochbilder auf einer Erfassungsoberfläche der Fig. 1, wie durch den Wafer reflektiert,
Fig. 8 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Position eines Strukturbereichs und von Gittern zur topographischen Messung,
Fig. 9A und 9B zeigen schematische Ansichten zur Erläuterung der Topographie in einem Strukturbereich,
Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm der Versatz-(Korrektur)- Berechnung,
Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Belichtungsprozesses mit der Versatzeinstellung,
Fig. 12 zeigt eine schematische Ansicht eines Abschnitts, in welchem ein Flächen-CCD-Sensor 120 auf einem Tisch 3 angeordnet ist,
Fig. 13 zeigt eine schematische Ansicht eines Abschnitts, in welchem eine Photoempfangseinrichtung 131 mit einem Feinloch 132 auf einem Tisch 13 angeordnet ist,
Fig. 14 zeigt ein Ablaufdiagramm der automatischen Versatz- (Korrektur)-Einstellung,
Fig. 15 zeigt ein Ablaufdiagramm der automatischen Versatz- (Korrektur)-Einstellung,
Fig. 16 zeigt ein Ablaufdiagramm der automatischen Versatz- (Korrektur)-Einstellung,
Fig. 17 zeigt ein Ablaufdiagramm der automatischen Versatz- (Korrektur)-Einstellung,
Fig. 18A - 18C zeigen schematische Ansichten zur Erläuterung der Topographie in einem Strukturbereich,
Fig. 19A und 19B zeigen schematische Ansichten zur Erläuterung der Position eines Strukturbereichs und von Gittern zur topographischen Messung,
Fig. 20 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Wirkung von Licht auf eine Waferoberfläche in einem bekannten Beispiel,
Fig. 21 zeigt eine schematische Ansicht der Intensitätsverteilung von Licht auf einem Positionserfassungselement, das durch einen Wafer reflektiert wird, in einem bekannten Beispiel,
Fig. 22 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 23 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Abschnitts der Fig. 22,
Fig. 24 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Lagebeziehung zwischen einem Belichtungsbereich und Meßpunkten in der zweiten Ausführungsform,
Fig. 25 zeigt eine schematische Ansicht der Auslegung der Belichtungsbereiche, die auf einem Wafer regelmäßig definiert und in einer besonderen Weise unterteilt sind, in der zweiten Ausführungsform,
Fig. 26 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Lagebeziehung der Meßpunkte mit Belichtungsbereichen,
Fig. 27 zeigt ein Ablaufdiagramm der Versatzberechnung in der zweiten Ausführungsform,
Fig. 28 zeigt ein Ablaufdiagramm der Versatzberechnung in der zweiten Ausführungsform,
Fig. 29 zeigt ein Ablaufdiagramm der Versatzberechnung in der zweiten Ausführungsform,
Fig. 30 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Lagebeziehung zwischen einem Belichtungsbereich und Meßpunkten in einer dritten Ausführungsform,
Fig. 31 zeigt eine schematische Ansicht der Auslegung der Belichtungsbereiche, die auf einem Wafer regelmäßig definiert und in einer besonderen Weise unterteilt sind, in der dritten Ausführungsform,
Fig. 32 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Lagebeziehung von Meßpunkten mit der Strukturgrenze,
Fig. 33 zeigt ein Ablaufdiagramm der Versatzberechnung in der dritten Ausführungsform,
Fig. 34 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 35 zeigt eine schematische Ansicht eines Abschnitts der Fig. 34,
Fig. 36 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Lagebeziehung zwischen einem Belichtungsbereich und Meßpunkten in der vierten Ausführungsform,
Fig. 37 zeigt eine schematische Ansicht der Auslegung von Belichtungsbereichen, die auf einem Wafer regelmäßig definiert und in einer besonderen Weise eingeteilt sind, in der vierten Ausführungsform,
Fig. 38 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Lagebeziehung der Meßpunkte mit Belichtungsbereichen,
Fig. 39A - 39C zeigen schematische Ansichten zur Erläuterung der Lagebeziehung von Belichtungsbereichen als auch des Strukturaufbaus,
Fig. 40A - 40C zeigen schematische Ansichten zur Erläuterung von gemessenen Niveaus (Höhenpositionen) und Verformungskomponenten, in Fällen, in denen Verformung und keine Verformung vorliegt,
Fig. 41 zeigt ein Ablaufdiagramm der Bestimmung des Meßfehlers,
Fig. 42 zeigt ein Ablaufdiagramm der Bestimmung des Meßfehlers,
Fig. 43 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung von gemessenen Niveaus (Höhenpositionen) in einem Fall, wenn die Verformungskomponente korrigiert ist,
Fig. 44 zeigt ein Ablaufdiagramm von Halbleitereinrichtung- Herstellungsprozessen, und
Fig. 45 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Waferprozesses.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Fig. 1.
In Fig. 1 ist mit 1 ein optisches Verkleinerungsprojektionssystem (Projektionslinsensystem) bezeichnet, und mit Ax ist die optische Achse des optischen Projektionssystems 1 bezeichnet. Mit 1a ist ein Retikel bezeichnet, auf welchem eine Schaltungsstruktur erzeugt ist. Es wird auf einem Retikeltisch 1b angeordnet. Mit 1c ist ein Beleuchtungssystem zum gleichmäßigen Beleuchten der Oberfläche des Retikels 1a bezeichnet. Das optische Projektionssystem 1 dient zum verkleinernden Projizieren der Schaltungsstruktur des Retikels 1a auf die Oberfläche eines Wafers 2. Der Wafer 2 ist auf der Oberfläche eines Wafertischs 3 durch Anziehung fest angeordnet. Der Wafertisch 3 ist entlang der optischen Achse Ax (z-Richtung) des optischen Projektionssystems 1 bewegbar, als auch in zwei Richtungen (x- und y-Richtung) entlang der Ebene (x-y-Ebene) rechtwinklig zu der optischen Achse Ax. Außerdem ist er mit der Funktion der Neigungsjustierung in bezug auf die Ebene (x-y-Ebene) rechtwinklig zu der optischen Achse Ax ausgestattet. Daher ist es mit diesem Aufbau möglich, die Oberflächenposition eines Wafers 2, der auf der Oberfläche des Wafertischs 3 angeordnet ist, wunschgemäß zu justieren.
Mit 4 ist eine Tischsteuereinrichtung bezeichnet, welche betreibbar ist, um den Wafertisch 3 als Reaktion auf ein Signal von einer Schärfesteuereinrichtung 18 anzusteuern, die weiter nachstehend beschrieben wird.
Mit SA ist eine Lichtprojektionseinrichtung bezeichnet. Mit SB ist eine Projektionseinrichtung bezeichnet. Mit SC ist eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung bezeichnet. Diese Komponenten bilden einen Abschnitt einer Oberflächenposition-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Oberflächenposition eines Wafers 2. Die Projektionseinrichtung SB und die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC wirken zusammen, um eine Erfassungseinrichtung SBC zu definieren.
Wenn in dieser Ausführungsform die Schaltungsstruktur des Retikels 1a durch das optische Projektionssystem 1 auf die Oberfläche des Wafers 2 zu projizieren ist, wird die Oberflächenposition-Erfassungseinrichtung verwendet, um den Wafertisch 3 so anzusteuern, um die Oberfläche des Wafers 2 innerhalb des Bereichs der Schärfentiefe des optischen Projektionssystems 1 positionieren. Der Wafertisch 3 wird dann entlang der x-y-Ebene schrittweise bewegt, wodurch Strukturbereiche (Belichtungsstempel) 39 rechteckiger Form auf der Oberfläche des Wafers 2 aufeinanderfolgend definiert werden.
Nachstehend werden die Komponenten der Oberflächenposition- Erfassungseinrichtung dieser Ausführungsform erläutert. Zunächst wird die Lichtprojektionseinrichtung SA zum Projizieren einer Vielzahl von Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Wafers 2 beschrieben.
Mit 5 ist eine Lichtquelle bezeichnet, welche eine Weißlichtquelle oder eine Beleuchtungseinheit aufweist, die angeordnet ist, um Licht unterschiedlicher Wellenlängen abzustrahlen. Mit 6 ist eine Kollimatorlinse zum Aufnehmen des Lichts von der Lichtquelle 1 bezeichnet, die paralleles Licht von im wesentlichen über den Querschnitt gleichmäßiger Intensitätsverteilung erzeugt. Mit 7 ist ein Schlitzelement mit prismatischer Form beschrieben, das ein Paar von Prismen aufweist, die so miteinander durch Kleben verbunden sind, daß deren geneigten Oberflächen einander in Gegenüberlage sind. Auf der geklebten Oberfläche ist eine Vielzahl von Öffnungen (fünf Feinlöcher) 71-75 unter Verwendung einer lichtsperrenden Schicht, wie z. B. aus Chrom, erzeugt.
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht des Schlitzelements 7, wenn von der Seite der Kollimatorlinse 6 gesehen. Wie Fig. 3 zeigt, weist das Feinloch 71 eine Vielzahl von (vier) kleinen Feinlöchern 711-714 auf. Auf ähnliche Weise weisen die restlichen Feinlöcher 72, 73 und 74 jeweils eine Vielzahl von (vier) kleinen Feinlöchern 721-724, 731-734 oder 741-744 auf.
Mit 8 ist ein Linsensystem der dualen telezentrischen Type bezeichnet, welches dazu dient, um fünf unabhängige Lichtstrahlen 71a - 75a die durch die Feinlöcher 71-75 des Schlitzelements 7 verlaufen, über einen Spiegel 9 zu den fünf Meßpunkten 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 auszurichten.
Hier ist die Anordnung derart, daß in bezug auf das Linsensystem die Ebene, in welcher die Feinlöcher 71-75 erzeugt sind, und die Ebene, welche die Oberfläche des Wafers 2 aufweist, eingestellt sind, um die Schleimpflug-Bedingung zu erfüllen. Wenn hier die Abbildungsvergrößerungen der Feinlöcher 71-75 durch das Linsensystem 8 jeweils mit β8(71) - β8(75) bezeichnet werden, dann ist β8(71) < β8(72) < β8(73) < β8(74) < β8(75). Je näher daher das Feinloch der Linse 8 ist, um so größer ist die Abbildungsvergrößerung.
Es ist auf folgendes hinzuweisen. Da in dieser Ausführungsform die kleinen Feinlöcher 711-714 (721-724; 731-734; 741-744; 751-754) so nahe beieinander angeordnet sind, sie angesehen werden können, das sie im wesentlichen die gleiche Abbildungsvergrößerung β8(71) (β8(72); β8(73); β8(74); β8(75)) aufweisen.
Um in dieser Ausführungsform zu gewährleisten, daß Bilder der kleinen Feinlöcher 711-714 (721-724; 731-734; 741 - 744; 751-754) auf die Oberfläche des Wafers 2 in im wesentlichen derselben Größe projiziert werden, ist der Durchmesser D jedes dieser Feinlöcher so eingestellt, um die folgende Beziehung zu erfüllen:
D&sub7;&sub1; : D&sub7;&sub2; : D&sub7;&sub3; : D&sub7;&sub4; : D&sub7;&sub5;
= β8(75) : β8(74) : β8(73) : β8(72) : β8(71),
wobei D&sub7;&sub1; der Durchmesser D&sub7;&sub1;&sub1; - D&sub7;&sub1;&sub4; der kleinen Feinlöcher 711-714 ist, D&sub7;&sub2; der Durchmesser D&sub7;&sub2;&sub1; - D&sub7;&sub2;&sub4; der kleinen Feinlöcher 721-724 ist, D&sub7;&sub3; der Durchmesser D&sub7;&sub3;&sub1; - D&sub7;&sub3;&sub4; der kleinen Feinlöcher 731-734 ist, D&sub7;&sub4; der Durchmesser D&sub7;&sub4;&sub1; - D&sub7;&sub4;&sub4; der kleinen Feinlöcher 741-744 ist und D&sub7;&sub5; der Durchmesser D&sub7;&sub5;&sub1; - D&sub7;&sub5;&sub4; der kleinen Feinlöcher 751-754 ist.
Das Linsensystem 8 weist eine innere Aperturblende 40 zur Überdeckung der NA der Lichtstrahlen 71a - 75a.
Die Lichtstrahlen 71a - 75a dienen zum Definieren jeweils von Meßpunkten 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2. ]
Auf die Meßpunkte 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 werden jeweils die Bilder der kleinen Feinlöcher 711-714, 721-724, 731-734, 741-744, 751-754 projiziert, wie in Fig. 4 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform wirken die vorstehend beschriebenen Komponenten 5, 6, 7, 8 und 9 miteinander, um die Lichtprojektionseinrichtung SA auszubilden.
In dieser Ausführungsform ist der Einfallswinkel φ jedes Lichtstrahls von der Lichtprojektionseinrichtung, der auf die Oberfläche des Wafers 2 auftrifft (der Winkel der in bezug auf eine Senkrechte zu der Waferoberfläche definiert ist) beträgt φ = 70 Grad oder mehr. Auf der Oberfläche des Wafers 2 ist eine Vielzahl von Strukturbereichen (Belichtungsstempel der Belichtungsbereiche) 39 so angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die fünf Lichtstrahlen 71a - 75a, die durch das Linsensystem 8 treten, treffen jeweils auf separate Meßpunkte 19-23 eines Strukturbereichs 39 auf.
Die fünf Lichtstrahlen 71a - 75a, wenn auf die Oberfläche des Wafers 2 projiziert, werden so auf die Oberfläche des Wafers 2 entlang einer Richtung projiziert, die um einen Winkel von θ Grad in der X-Y-Ebene gegenüber der X-Richtung (Richtung der Belichtungsstempelanordnung) gedreht ist (z. B. θ = 22,5 Grad), so daß sie unabhängig beobachtet werden können, wie in Fig. 2 gezeigt ist, wenn in die senkrechte Richtung zu dem Wafer 2 (Richtung der optischen Achse Ax) gesehen.
Auf diese Weise sind die Komponenten in geeigneter Weise räumlich angeordnet und somit ist die Datenerfassung der Oberflächenposition im hoher Genauigkeit gewährleistet.
In dieser Ausführungsform wird eine Vielzahl von Lichtstrahlen (Feinlöcher) unter Verwendung der Lichtprojektionseinrichtung SA, welche die vorstehend beschriebenen Komponenten 5-9 aufweist, auf die Oberfläche des Wafers 2 projiziert. Es ist darauf hinzuweisen, daß in dieser Ausführungsform die Anzahl der Meßpunkte, die auf der Oberfläche des Wafers 2 zu definieren ist, nicht auf fünf (5) begrenzt ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung der Projektionseinrichtung SB, welche dazu dient, die Lichtstrahlen, die durch die Oberfläche des Wafers 2 reflektiert sind, zu der Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC (CCD-Positionserfassungseinrichtung) zu richten.
Mit 11 ist eine Lichtaufnahmelinse der dualen telezentrischen Type bezeichnet, welche mit einem Spiegel 10 zusammenwirkt, um die fünf Reflexionslichtstrahlen auszurichten, die durch die Oberfläche des Wafers 2 reflektiert sind. Die Lichtaufnahmelinse 11 dient zum Erzeugen von Feinlochbildern jeweils in den Positionen 24-28, entsprechend den jeweiligen Meßpunkten 19-23.
Mit 41 ist eine Blende bezeichnet, die innerhalb der Lichtaufnahmelinse 11 angeordnet ist. Sie ist genau in Beziehung zu den Meßpunkten 19-23 angeordnet. Sie dient zum Sperren von Beugungslicht höherer Ordnung (Rauschlicht), welches durch eine Schaltungsstruktur auf dem Wafer 2 erzeugt werden kann, wenn die Lichtstrahlen durch den Wafer 2 reflektiert werden. Die Lichtstrahlen von den Feinlochbildern in den Positionen 24-28 werden dann jeweils auf fünf separate optische Korrektursysteme 12-16 projiziert.
Die Lichtaufnahmelinse 11 ist der dualen telezentrischen Type, und die optischen Korrektursysteme 12-16 haben parallel zueinander angeordnete optische Achsen. Daher dienen sie zum erneuten Abbilden der Feinlochbilder, die in den Positionen 24-28 definiert sind, auf der Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC, so daß Lichtpunkte derselben Größe darauf erzeugt werden. Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC weist in dieser Ausführungsform eine einzelne Flächen-CCD auf. Wie zu dieser Ausführungsform beschrieben, wirken die Komponenten 10, 11 und 12-16 miteinander zusammen, um die Projektionseinrichtung SB auszubilden.
Die optischen Korrektursysteme 12-16 weisen jeweils ein Linsensystem und eine parallele flache Platte von vorbestimmter Dicke auf, und sie ist in einer koaxialen oder exzentrischen Beziehung mit der optischen Achse der Lichtaufnahmelinse 11. Hier wird die parallele flache Platte verwendet, um die optische Länge jedes entsprechenden Linsensystems zu korrigieren. Jedes Linsensystem ist zur Vergrößerungskorrektur vorgesehen, so daß im wesentlichen die gleiche Bildvergrößerung (Projektionsvergrößerung) auf der Erfassungsoberfläche 17 in bezug auf alle Meßpunkte 19-23 gewährleistet ist.
In einem schiefwinkligen optischen Bildprojektionssystem, wie in der vorliegenden Ausführungsform, wenn eine Vielzahl von Lichtstrahlen schiefwinklig auf die Oberfläche eines Wafers projiziert wird, werden unterschiedliche Meßpunkte 19 - 23, die unterschiedliche Abstände in bezug auf die Lichtaufnahmelinsen 11 aufweisen, auf der Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SB abgebildet und mit unterschiedlichen Abbildungsvergrößerungen abgebildet.
In dieser Ausführungsform sind unter Berücksichtigung dieses Zustands die optischen Korrektursysteme 12-16 jeweils in Beziehung zu den Meßpunkten angeordnet, durch welche im wesentlichen dieselbe Projektionsvergrößerung auf der Erfassungsoberfläche 17 der Meßpunkte 19-23 gewährleistet wird.
Hier sind die Positionen der Feinlochbilder (Lichtpunkte), die auf die Erfassungsoberfläche 17 auffallen, mit den Oberflächenpositionen (in der Richtung des Niveaus (Höhe) und entlang der optischen Achse AX) der Oberfläche des Wafers 2 jeweils an den Meßpunkten 19-23 änderbar. Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC dient zum Erfassen einer solchen Änderung in der Feinlochbildposition. Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform die Oberflächenpositionsinformation jedes Meßpunkts 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 mit der gleichen Genauigkeit erfaßbar.
Ferner sind durch die Projektionseinrichtung SB die Meßpunkte 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 und der Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC in einer konjugierten Beziehung (Neigungskorrektur erfolgt zu den Meßpunkten 19-23), so daß sich selbst bei einer örtlichen Neigung an den Meßpunkten 19-23 die Feinlochbildposition auf der Erfassungsoberfläche 17 nicht ändert. Als Reaktion auf eine Änderung des örtlichen Niveaus (Höhenposition) an jedem Meßpunkt der Oberfläche des Wafers 2 in der Richtung der optischen Achse Ax, d. h. als Reaktion auf das Niveau jedes Meßpunkts 19-23, ist die Feinlochbildposition auf der Erfassungsoberfläche 17 änderbar.
Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC dient zum Erfassen der Positionsinformation zu jedem Feinlochbild, das auf die Erfassungsoberfläche 17 auftrifft, und die Feinlochbildpositionsinformation entsprechend den Meßpunkten 19-23, die durch die Umwandlungseinrichtung SC erhalten ist, wird der Schärfesteuereinrichtung 18 zugeführt.
Als Reaktion auf die Niveau-(Oberflächenposition)-Information zu den Meßpunkten 19-23, die von der Umwandlungseinrichtung SC angelegt ist, bestimmt die Schärfesteuereinrichtung 18 die Positionsinformation zu der Oberfläche des Wafers 2, d. h. die Position in bezug auf die Richtung der optischen Achse AX (z-Richtung) oder der Neigung dieser in bezug auf die X-Y-Ebene.
Dann legt sie ein Signal in bezug auf einen Antrieb des Wafertischs 3 an die Tischsteuereinrichtung 4 an, um die Oberfläche des Wafers 2 im wesentlichen in Übereinstimmung mit der Projektionsebene des Retikels 1a durch das optische Projektionssystem 1 zu bringen. Als Reaktion auf das Signal, das von der Schärfesteuereinrichtung 18 angelegt ist, treibt die Tischsteuereinrichtung 4 den Wafertisch 3 an, um die Position und/oder die Stellung des Wafers 2 zu justieren.
In dieser Ausführungsform sind in bezug auf das Lichtaufnahmelinsensystem 11 die Meßpunkte 19-23 auf der Oberfläche des Wafers und die Ebene, welche die Positionen 24-28 aufweist, eingestellt, um die Schleimpflug-Bedingung zu erfüllen. Wenn hier die Abbildungsvergrößerungen der Feinlochbilder auf den Meßpunkten 19-23 durch das Lichtaufnahmelinsensystem 11 jeweils mit β11(19) - β11(23) bezeichnet werden, dann ist β11(19) < β11(20) < β11(21) < β11(22) < β11(23). Je näher daher das Feinloch dem Linsensystem 11 ist, um so größer ist die Abbildungsvergrößerung.
Wenn andererseits die Abbildungsvergrößerungen zu den Eintrittspositionen 29-33 der Feinlochbilder, die jeweils in den Positionen 24-28 durch die jeweiligen optischen Korrektursysteme 12-16 mit β12(24), β13(25), β14(26), β15(27) und β16(28) bezeichnet sind, werden diese Abbildungsvergrößerungen so eingestellt, daß die folgende Beziehung in den kombinierten Abbildungsvergrößerungen der Feinlochbilder auf den Meßpunkten 19-23 zu den Einfallpositionen 29-33 so eingestellt sind:
β11(19) · β12(24) = β11(20) · β13(25)
= β11(21) · β14(26) = β11(22) · β15(27)
= β11(23) · β16(28).
In dieser Ausführungsform werden die optischen Korrektursysteme 12-16 verwendet, um die Auswahl unterschiedlicher Meßpunkte in einem optischen Projektionssystem der schiefwinkligen Projektionstype zu gestatten, und im wesentlichen wird dieselbe Auflösung oder Genauigkeit bei der Erfassung der Höhe jedes Meßpunkts gewährleistet.
Bevor die speziellen Merkmale dieser Ausführungsform erläutert werden, erfolgt die Beschreibung zu einem Fall, wenn in einer Oberflächenposition-Erfassungseinrichtung der bekannten Type der topographischen Messung in einem Bereich auf einer Oberfläche eines Wafers auszuführen ist, die zu prüfen ist.
Fig. 20 zeigt eine schematische Ansicht eines Falls, wenn Licht 54 mit einem gleichbleibenden Strahldurchmesser und mit gleichmäßiger Intensitätsverteilung innerhalb des Strahldurchmessers auf einen Wafer auftrifft, auf den ein Resist 53 aufgetragen ist, und eine Struktur 52 auf dessen Substrat 51 durch den vorhergehenden Prozeß erzeugt ist. In der Darstellung wird das Licht 54 durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert und auch durch die Oberfläche der Struktur 52 und das Substrat 51, wodurch Reflexionslicht 540 mit ungleichmäßiger Intensitätsverteilung innerhalb des Strahldurchmessers erzeugt wird.
Da hier die Oberflächenstufe der Struktur 52 klein ist und das aufgetragene Resist 53 eine ausreichende Dicke aufweist, ist die Oberfläche des Resists 53 flach.
Fig. 21 zeigt eine Intensitätsverteilung 57 des Reflexionslichts 540, wie es auf einem Lichtaufnahmeelement (nicht gezeigt) abgebildet wird, wobei das Licht durch Reflexion durch die Oberfläche des Resists 53, der Struktur 52 und des Substrats 51 erzeugt wird.
Da in Fig. 20 das Licht 54, das einen konstanten Strahldurchmesser und eine gleichmäßige Intensitätsverteilung innerhalb des Strahldurchmessers aufweist, schiefwinklig auf den Wafer projiziert wird, der mit dem Resist 53 beschichtet ist, wird das Licht 54 in eine Komponente 550 (560) geteilt, die durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert wird, eine Komponente 551, die durch das Resist 53 tritt und nach dem Reflektieren durch die Oberfläche des Substrats 51 nach außerhalb des Resists 53 tritt und nach dem Reflektieren durch die Oberfläche der Struktur 52 nach außerhalb des Resists 53 tritt.
Auf diese Weise werden in dem vom Wafer reflektierten Licht 540 die Komponenten 550, die durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert ist, und die Komponente 551, die durch die Oberfläche des Substrats 51 reflektiert ist, werden miteinander kombiniert, während andererseits die Komponente 560, die durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert ist, und die Komponente 561, die durch die Oberfläche der Struktur 52 reflektiert ist, miteinander kombiniert.
Wenn in Fig. 20 infolge von Dünnschichtinterferenz das kombinierte Licht der Komponente 560, das durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert ist, und der Komponente 561, das durch die Oberfläche der Struktur 52 reflektiert ist, ein Reflexionsvermögen aufweist, das größer als jenes des kombinierten Lichts der Komponente 550 ist, das durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert ist, und der Komponente 551, das durch die Oberfläche des Substrats 51 reflektiert ist (die Beziehung kann infolge der Dünnschichtinterferenzbedingung umgekehrt sein), dann kann ein Reflexionslicht 540, wie es z. B. in Fig. 21 gezeigt ist, das eine ungleichmäßige Intensitätsverteilung 57 innerhalb des Strahldurchmessers aufweist, erzeugt werden.
Auf diese Weise ist die Intensitätsverteilung des reflektierten Lichts innerhalb des Strahldurchmessers mit der Position der Struktur änderbar, die innerhalb des Strahldurchmessers des projizierten Lichts angeordnet ist. Selbst wenn ferner die Position der Struktur, die innerhalb des Strahldurchmessers des projizierten Lichts angeordnet ist, unverändert ist, kann die Intensitätsverteilung des reflektierten Lichts innerhalb dessen Strahldurchmessers mit einer Änderung der Schichtdicke geändert werden, welche eine Änderung der Interferenzbedingung verursacht.
Wenn in diesem Fall die Schweremitte der Intensitätsverteilung des reflektierten Lichts in dessen Strahldurchmesser, wie auf dem Lichtaufnahmeelement abgebildet, erfaßt wird, um die Position des Einfalls des reflektierten Lichts auf das Lichtaufnahmeelement zu bestimmen, besteht eine Möglichkeit, daß die Schweremittel 58 der Intensität des reflektierten Lichts sich mit der Relativposition der Struktur 52 und dem projizierten Licht oder einer Änderung in der Resistdicke ändert, während die Waferposition in bezug auf die Richtung der optischen Achse AX einer Projektionslinse unverändert ist. Schließlich enthält der gemessene Wert einen Fehler entsprechend der Relativposition der Struktur 52 und des projizierten Lichts oder der Dicke des Resists.
Wenn die Struktur 52 eine kleine Oberflächenstufe aufweist und das aufgetragene Resist eine ausreichende Dicke aufweist, wie in Fig. 20 gezeigt, ist die Oberfläche des Resists flach, und, topographisch ausgedrückt, ist der Bereich gleichförmig. Wenn in einem solchen Fall ein Verfahren auf der Grundlage der Erfassung der Intensitätsschweremitte 58 des reflektierten Lichts verwendet wird, besteht eine Möglichkeit des Erfassungsfehlers während der topographischen Messung der Oberfläche des Wafers.
Unter Berücksichtigung dieser Aussage wird in der vorliegenden Erfindung ein CCD-Sensor als eine Positionserfassungseinrichtung verwendet, und ein Bild des Reflexionslichts, das auf deren Erfassungsoberfläche 17 einfällt, wird bildverarbeitet, wodurch ein Meßfehler, der sich aus der Verformung des Reflexionslichtbilds infolge eines optischen Faktors (z. B. Dünnschichtinterferenz durch das Resist) ergibt, vermeidbar ist und durch welchen die genaue Topographiemessung in dem Bereich des Wafers, der geprüft wird, gewährleistet ist.
Nachstehend werden die spezifischen Merkmale der vorliegenden Erfindung erläutert.
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht des Pfads des Lichts, das auf den Wafer 2 der Fig. 1 projiziert wird. In Fig. 5 weist der Wafer 2 ein Resist 53 auf, das darauf aufgetragen ist, und eine Struktur 52, die durch den vorhergehenden Prozeß auf dem Substrat 51 erzeugt ist. In der Darstellung wird eine Vielzahl von (vier) kleinen Lichtstrahlen 611-614, die im wesentlichen die gleiche Intensität aufweisen, wie durch eine Vielzahl von (vier) kleinen Feinlöchern eines Feinlochs definiert, auf den Wafer 2 projiziert. Diese (vier) Lichtstrahlen 611-614 werden durch die Oberfläche des Resists 53, die Oberfläche der Struktur 52 oder der Oberfläche des Substrats 51 reflektiert, wodurch kleine Reflexionsstrahlen 615-618 unterschiedlicher Intensitäten erzeugt werden.
Hier weist die Struktur 52 eine kleinen Oberflächenstufe auf, und das aufgetragene Resist 53 weist eine ausreichende Dicke auf. Daher ist die Oberfläche des Resists 53 flach.
Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Intensitätsverteilung der Reflexionslichtstrahlen 615-618, die auf der Erfassungsoberfläche 17 abgebildet werden, wobei die Lichtstrahlen durch die Reflexion der Oberflächen des Resists 53, der Struktur 52 und des Substrats 51 erzeugt werden.
In Fig. 5 werden feine Lichtstrahlen 611, 612, 613 und 614, die durch die kleinen Feinlöcher erzeugt werden und im wesentlichen die gleiche Intensität aufweisen, schiefwinklig auf den Wafer projiziert, der mit dem Resist 53 beschichtet ist. Hier wird jeder der Lichtstrahlen 611 und 612 in eine Komponente 650 (660), die durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert ist, und eine Komponente 651 (661), die durch das Resist 53 tritt, geteilt, und nach der Reflexion durch die Oberfläche des Substrats 51, tritt sie aus dem Resist 53 heraus. Jeder der Lichtstrahlen 613 und 614 wird in eine Komponente 670 (680), die durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert ist, und eine Komponente 671 (681), die durch das Resist 53 tritt, geteilt, und nach der Reflexion durch die Oberfläche der Struktur 52 tritt sie aus dem Resist 53 heraus.
Auf diese Weise werden in dem feinen Reflexionslicht 615 (616), das durch den Wafer 2 reflektiert wird, die Komponente 650 (660), die durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert ist, und die Komponente 651 (661) die durch die Oberfläche des Substrats 51 reflektiert ist, miteinander kombiniert. Auch in dem feinen Reflexionslichtstrahl 617 (618), das durch den Wafer 2 reflektiert ist, werden die Komponente 670 (680), die durch die Oberfläche des Resists 53 reflektiert ist, und die Komponente 671 (681) die durch die Oberfläche der Struktur 52 reflektiert ist, miteinander kombiniert.
Wenn demzufolge in Fig. 5 infolge von Dünnschichtinterferenz das Reflexionslicht 617 (618), das durch den Wafer 2 reflektiert ist, ein Reflexionsvermögen aufweist, das höher als jenes des Reflexionslichts 615 (616) ist, das durch den Wafer 2 reflektiert ist (die Beziehung kann infolge der Dünnschichtinterferenzbedingung umgekehrt sein), führt dies zur Exzentrizität der Intensität der Reflexionslichtstrahlen 615 - 618, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
Unter Berücksichtigung der Intensitätsschweremitte 601 auf der Erfassungsoberfläche 17 der Reflexionslichtstrahlen 615 - 618, die eine solche Intensitätsexzentrizität aufweisen, wie in dem Fall der Schweremitte 58 der Intensitätsverteilung 57 des Reflexionslichtstrahls 540, wie unter Bezugnahme auf Fig. 20 beschrieben, sind die Intensitäten der Reflexionslichtstrahlen 615-618 mit der Position der Struktur änderbar, die an den Reflexionspunkten der feinen Lichtstrahlen 611-614 angeordnet sind, unverändert, wobei die Intensitäten der Reflexionslichtstrahlen 615-618 veränderbar sind (die Exzentrizität wird zwischen dem Lichtstrahl 615 (616) und dem Lichtstrahl 617 (618) verursacht), mit einer Änderung der Resistdicke, welche eine Änderung der Interferenzbedingung verursacht.
In dieser Ausführungsform wird im Hinblick darauf ein CCD- Sensor als ein Positionserfassungselement verwendet, und jeweilige Mitten 605, 606, 607 und 608 der feinen Reflexionslichtstrahlen 615-618 werden erfaßt. Ein Durchschnitt dieser Mitten 605-608 wird als die Mitte 600 der Gesamtheit bestimmt. Diese Mitte 600 ist gleichbleibend, ungeachtet jeder Exzentrizität der Intensität zwischen den Reflexionslichtstrahlen 615-618.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines Falls, wobei, wie in Fig. 5 gezeigt, ein feiner Lichtstrahl 614 der Lichtstrahlen 611-614 an der Grenze zwischen dem Substrat 51 und der Struktur 52 reflektiert wird, so daß der resultierende feine Reflexionslichtstrahl 618 eine verformte Intensitätsverteilung aufweist.
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht, wobei die Reflexionslichtstrahlen 615-617 mit kleinem Durchmesser, die durch Reflexion an der Oberfläche des Resists 53 und der Oberfläche des Substrats 51 sowie das Reflexionslicht 618 mit kleinem Durchmesser, das durch Reflexion an der Grenze zwischen dem Substrat 51 und der Struktur 52 und dem Resist 53 erzeugt ist, auf der Erfassungsoberfläche 17 abgebildet werden.
Da in diesem Fall die Mitten der Lichtstrahlen 615-618 unabhängig voneinander bestimmt werden, ist ein Meßfehler infolge der Mittelwertbildung, der sich aus der Verformung der Intensitätsverteilung des Lichtstrahls 618 ergibt, auf ein Viertel (1/4) vermindert.
Wenn ferner die jeweiligen Mitten 605-608 der Reflexionslichtstrahlen 615-618 bestimmt sind, ist die Messung, deren Fehler wesentlich vermindert wird, unabhängig von der Verformung der Intensitätsverteilung des Reflexionslichts gewährleistet.
Eines der folgenden Beispiele kann in diese Ausführungsform übernommen werden: ein Verfahren, in welchem ein Waferniveau eines bestimmten Verhältnisses jedes der feinen Reflexionslichtstrahlen 611-614 eingestellt wird und auf der Grundlage der Schnittpunkte zwischen diesem Waferniveau und den entgegengesetzten Seitenkanten des Reflexionslichtbilds die Mitte bestimmt wird; ein ähnliches Verfahren, in welchem die Mitte auf der Grundlage der Schnittpunkte zwischen diesem Waferniveau und der einen Seitenkante des Reflexionslichtbilds bestimmt wird; ein Verfahren, in welchem ein Waferobergrenzniveau und ein Waferuntergrenzniveau jeweils in einem bestimmten Verhältnis eingestellt werden und auf der Grundlage der Fläche, die durch diese Niveaus umschlossen wird, und des Reflexionslichtbilds die Mitte bestimmt wird; und ein Verfahren, in welchem das Reflexionslichtbild in einem Fall, wenn die Oberfläche, die geprüft wird, eine ideale Spiegeloberfläche aufweist, die vorher in einem Speicher abgelegt wird, und aus der Übereinstimmung mit dem Reflexionslichtbild, das eine verformte Intensitätsverteilung aufweist, die Mitte bestimmt wird.
Wie beschrieben, wird in dieser Ausführungsform ein CCD-Sensor als das Positionserfassungselement verwendet, und ein Bild des Reflexionslichts auf die Erfassungsoberfläche 17 wird bildverarbeitet. Durch geeignete Auswahl der Anzahl der für die Erfassung verwendeten Lichtstrahlen kann die Topographie innerhalb des zu prüfenden Bereichs des Wafers genau gemessen werden.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines Beispiels, wobei die Messung in bezug auf eine Vielzahl von Punkten auf einem Wafer 2 vorgenommen wird und die Ergebnisse der topographischen Messung eines zu prüfenden Bereichs auf dem Wafer 2 gehen in die gemessenen Werte dieser Punkte ein.
Fig. 8 zeigt die Lagebeziehung zwischen einem bestimmten Strukturbereich 39 auf dem Wafer 2 der Fig. 2, eine Vielzahl von Meßpunkten 19-23 und ein Gitter 80 zur topographischen Messung in einem zu prüfenden Bereich.
In dem in Fig. 8 gezeigten Zustand ist der Strukturbereich 39 des Wafers 2 in Ausrichtung mit der Struktur des Retikels 1a in bezug auf die X-Y-Ebene angeordnet. In dieser Ausführungsform weist das gezeigte Gitter 80 die Meßpunkte 19-23 auf (obgleich es diese nicht einzuschließen braucht). Der Wafertisch 3 wird entlang der X-Y-Ebene mit der Höhenposition des Wafers 2 in der Richtung der optischen Achse Ax der fest angeordneten Projektionslinse bewegt, und die Oberflächenpositionsmessung wird unter Verwendung des Meßpunkts 21 aufeinanderfolgend ausgeführt. Hier kann durch geeignete Auswahl der Anzahl der Gitterpunkte als auch des Abstands der Gitterpunkte zur Messung der Oberflächenposition des Strukturbereichs 39 die Topographie in dem Strukturbereich 39 exakt gemessen werden.
Fig. 9A zeigt die Topographie des Strukturbereichs 39, und Fig. 9B zeigt den Topographieabschnitt in der Position, die in Fig. 9A durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist.
In dieser Ausführungsform wird unter Verwendung einer Vielzahl von solchen Oberflächenpositionsdaten ein Versatz (Korrekturmenge) zum Erfassen der Oberflächenposition jedes Strukturbereichs 39 des Wafers 2 berechnet.
Fig. 10 zeigt ein Ablaufdiagramm der Berechnung dieses Versatzes (Korrekturmenge). Unter Bezugnahme auf dieses Ablaufdiagramm in Fig. 10 als auch der Fig. 2, 8 und 9 wird die Berechnung des Versatzes erläutert.
Zunächst wird der Wafertisch 3 unter der Steuerung der Tischsteuereinrichtung 4 bewegt, um den Wafer 2 entlang der X-Y-Ebene so zu bewegen, daß ein besonderer Strukturbereich 39 des Wafers 2 (z. B. ein erster Belichtungsstempel des Wafers 2) mit der Struktur des Retikels 1a ausgerichtet wird.
Dann wird in dieser Position die Oberflächenposition des Strukturbereichs 39 des Wafers 2 in bezug auf die Meßpunkte 19, 20, 21, 22 und 23 gemessen, wobei die gemessenen Werte f&sub1;&sub9;, f&sub2;&sub0;, f&sub2;&sub1;, f&sub2;&sub2; und f&sub2;&sub3; erhalten werden. Während die Positian des Wafers 2 in der Richtung der optischen Achse Ax der Projektionslinse 1 erhalten wird, d. h. in der Höhenrichtung, wird der Wafer 2 aufeinanderfolgend entlang der X-Y- Ebene bewegt, so daß die Gitterpunkte (Anzahl n) des Gitters 80 der Fig. 8 nacheinander in Überdeckung mit der Feinlochbilderzeugungsposition (Position des Einfalls der feinen Lichtstrahlen) des Meßpunkts 21 gelangen.
Für jeden der Gitterpunkte der Anzahl n wird die Oberfläche des Wafers 2 an dem Meßpunkt 21 gemessen, wodurch Meßwerte (Oberflächenpositionsdaten) einer Anzahl n erhalten werden. Diese gemessenen Werte der Anzahl n sind nachstehend mit Aj (j = 1 bis n) bezeichnet.
Hier erfolgt die Kalibrierung der gemessenen Werte der Meßpunkte 19 bis 23 unter Bezugnahme auf die X-Y-Ebene entlang welcher der Tisch 3 angetrieben wird, so daß alle gemessenen Werte denselben Wert annehmen.
Wenn Gitterpunkte (Gitterpunkte einer Anzahl n) vorliegen, die in Überdeckung mit den Meßpunkten 19, 20, 21, 22 und 23 sind, und wenn die gemessenen Werte der entsprechenden Gitterpunkte mit Ao, Ap, Aq, Ar und As bezeichnet sind, da dann die Kalibrierung nicht ausgeführt worden ist, bestehen die folgenden Beziehungen:
f&sub1;&sub9; ≠ Ao, f&sub2;&sub0; ≠ Ap, f&sub2;&sub1; ≠ Aq, f&sub2;&sub2; ≠ Ar und f&sub2;&sub3; ≠ As
(wenn die Kalibrierung erfolgt ist, sind die Beziehungen f&sub1;&sub9; = Ao, f&sub2;&sub0; = Ap, f&sub2;&sub1; = Aq, f&sub2;&sub2; = Ar und f&sub2;&sub3; = As).
Unter der Annahme C&sub1;&sub9; = f&sub1;&sub9; - Ao, C&sub2;&sub0; = f&sub2;&sub0; - Ap, C&sub2;&sub1; = f&sub2;&sub1; - Aq = 0, C&sub2;&sub2; = f&sub2;&sub2; - Ar und C&sub2;&sub3; = f&sub2;&sub3; - As werden diese gemessenen Werte der Punkte 19-23, die wie folgt korrigiert sind, jeweils als neu gemessene Werte F&sub1;&sub9; - F&sub2;&sub3; bestimmt:
F&sub1;&sub9; = f&sub1;&sub9; - C&sub1;&sub9;
F&sub2;&sub0; = f&sub2;&sub0; - C&sub2;&sub0;
F&sub2;&sub1; = f&sub2;&sub1;
F&sub2;&sub2; = f&sub2;&sub2; - C&sub2;&sub2;
F&sub2;&sub3; = f&sub2;&sub3; - C&sub2;&sub3;.
Bei deren Verwendung wird die folgende Berechnung der topographischen Versatzkorrektur ausgeführt.
Wenn kein Gitterpunkt (der Gitterpunkte der Anzahl n) vorliegt, die mit den Meßpunkten 19-23 überdecken, kann die Interpolation der gemessenen Werte dieser Gitterpunkte ausgeführt werden, die den Meßpunkten 19-23 benachbart sind, und unter Verwendung der gemessenen Werte Ao(inter.), Ap(inter.), Aq(inter.), Ar(inter.) und As(inter.), die durch die Interpolation bestimmt sind, kann die Korrektur in einer ähnlichen Weise ausgeführt werden, um neu gemessene Werte F&sub1;&sub9; - F&sub2;&sub3; zu bestimmen.
Die Kalibrierung kann nicht erfolgen, wenn, unter Bezugnahme auf die X-Y-Ebene, entlang welcher der Tisch 3 bewegt wird, die Meßpunkte 19-23 dieser Ausführungsform vorhergehend justiert werden, so daß die gemessenen Werte dieser einander gleich sind. In diesem Fall gilt:
F&sub1;&sub9; = f&sub1;&sub9;
F&sub2;&sub0; = f&sub2;&sub0;
F&sub2;&sub1; = f&sub2;&sub1;
F&sub2;&sub2; = f&sub2;&sub2;
F&sub2;&sub3; = f&sub2;&sub3;
und dann wird die folgende Berechnung der topographischen Versatzkorrektur ausgeführt (die Ablaufdiagramme der Fig. 10, 11, 14, 15 und 16 beruhen auf einer Annahme, daß eine solche vorbereitende Kalibrierung ausgeführt worden ist).
Anschließend wird die Näherung nach der Verfahren der kleinsten Quadrate an den Daten Aj einer Anzahl n, die gemessen sind, ausgeführt. Dann erfolgt unter Verwendung der linearen Komponente des Strukturbereichs 39 des Wafers 2 die Neigungskorrektur der Daten Aj der Anzahl n und von fünf Daten F&sub1;&sub9; - F&sub2;&sub3;, wodurch neue Daten A'j der Anzahl n als auch fünf neue Daten F'&sub1;&sub9; - F'&sub2;&sub3; bestimmt werden.
In dem Strukturbereich 39 der Fig. 9A ist jeder Bereich 91 ein solcher Bereich, in welchem ein Speicher oder dergleichen vorgesehen ist, und er ist hinsichtlich der Topographie vorstehend, wogegen ein Bereich 92 ein solcher Bereich ist, in welchem eine Schreiblinie, eine Bondinsel oder dergleichen vorgesehen ist, und es ist hinsichtlich der Topographie vertieft.
Hier werden das Maximum A'max und das Minimum Amin der Daten A'j der Anzahl n in bezug auf die Richtung des topographischen Abschnitts 93 in Fig. 9B erfaßt, d. h., in der Höhenrichtung, und ein Mittelwert A'mittel 95 von diesen (entsprechend der Mitte der Daten A7) wird berechnet. Dann werden darüber Waferniveaus 94 und 96 mit demselben Abstand eingestellt.
Unter Annahme der Bereiche, die durch die Waferniveaus 94, 95 und 96 mit demselben Abstand jeweils als Soben und Sunten zwischengeschichtet sind und unter Annahme der Daten, die in dem Bereich Soben eingeschlossen sind, und der Daten, die in dem Bereich Sunten eingeschlossen sind, jeweils als Ak und A'1, werden ein durchschnittliches Aoben der Daten A'k der Anzahl h und ein durchschnittliches Aunten der Daten Aunten der Anzahl i berechnet.
Z. B. in einem Fall, wenn eine Verdrahtungsstruktur in einen Vorstehbereich 91 mit einem darauf erzeugten Speicher zu übertragen ist, da eine solche Verdrahtungsstruktur eine geringe Schärfentiefe aufweist, im Vergleich mit der Struktur, die in den vertieften Bereich 92 zu übertragen ist, wird der Versatz (Korrekturmenge) auf die Meßpunkte 19-23 in der folgenden Weise eingestellt, um von den gemessenen Werten subtrahiert zu werden:
F&sub1;&sub9;' - A'oben
F&sub2;&sub0;' - A'oben
F&sub2;&sub1;' - A'oben
F&sub2;&sub2;' - A'oben
F&sub2;&sub3;' - A'oben
unter Verwendung von
F&sub1;&sub9; - (F&sub1;&sub9;' - A'oben)
F&sub2;&sub0; - (F&sub2;&sub0;' - A'oben)
F&sub2;&sub1; - (F&sub2;&sub1;' - A'oben)
F&sub2;&sub2; - (F&sub2;&sub2;' - A'oben)
F&sub2;&sub3; - (F&sub2;&sub3;' - A'oben)
die Oberflächenposition des Strukturbereichs 39 gesteuert wird und die Strukturübertragung in den Strukturbereich 91 und in den Strukturbereich 92 gleichzeitig bewirkt wird.
Als der Versatz (Korrekturmenge) zur Erfassung der Waferoberflächenposition in bezug auf die restlichen Bereiche des Wafers 2 können die vorstehend beschriebenen Werte F&sub1;&sub9;'- A'oben bis F&sub2;&sub3;' - A'unten von den gemessenen Werten der Meßpunkte 19-23 in jedem Strukturbereich subtrahiert werden, wodurch die Erfassung der Oberflächenposition des Bereichs 91, welcher hinsichtlich der Topographie vorsteht, ermöglicht wird.
Auf ähnliche Weise sind eine oder mehrere Bondinseln in den Ausnehmungsbereich 92 zu übertragen, da die Struktur einer solchen Bondinsel eine geringe Schärfentiefe im Vergleich zu der Struktur aufweist, die in den vorstehenden Bereich 91 zu übertragen ist, wobei der Versatz (Korrekturmenge) zu den gemessenen Werten der Meßpunkte 19-23 wie folgt eingestellt werden:
F&sub1;&sub9;' - A'unten
F&sub2;&sub0;' - A'unten
F&sub2;&sub1;' - A'unten
F&sub2;&sub2;' - A'unten.
F&sub2;&sub3;' - A'unten
Die vorstehend beschriebenen Prozesse werden vorhergehend in der Schärfensteuereinrichtung 18 der Fig. 1 programmiert, und die Werte des Versatzes (Korrekturmenge) werden in einem Speicher der Schärfensteuereinrichtung 18 gespeichert.
Ob F&sub1;&sub9;' - A'oben bis F&sub2;&sub3;'- A'oben oder F&sub1;&sub9;'- A'unten bis F&sub2;&sub3;' A'unten als der Versatz (Korrekturmenge) verwendet werden, ist in dem Programm, entsprechend dem auszuführenden Prozeß, vorbestimmt.
Nachfolgend wird auf der Grundlage der Oberflächenpositionsdaten zu den Meßpunkten innerhalb des Strukturbereichs des Wafers 2 und des Versatzes (Korrekturmenge), die in dem in Fig. 1 gezeigten System bestimmt worden sind, die Oberflächenposition des Strukturbereichs (zu prüfender Bereich) erfaßt. Dann wird der Wafer 2 in der Richtung der optischen Achse AX verschoben und wird auch in bezug auf die Ebene (x- y-Ebene) rechtwinklig zu der optischen Achse AX geneigt, um die vorerfaßte Differenz zwischen der auf diese Weise bestimmten Oberflächenposition und der Abbildungsebenenposition der Projektionslinse 1 auf Null zu verringern. Dadurch kann das Strukturbild des Retikels 1a auf den Strukturbereich des Wafers 2 fokussiert werden.
Hier kann die Oberflächenposition des Strukturbereichs (Position der zu prüfenden Oberfläche) als die kleinste quadratische Ebene bestimmt werden, die aus den Oberflächenpositionsdaten zu den Meßpunkten innerhalb des Strukturbereichs berechnet werden kann.
Die vorstehend beschriebene Operation wird aufeinanderfolgend in bezug auf jeden der Strukturbereiche des Wafers 2 ausgeführt, und die Struktur des Retikels 1a wird nacheinander durch Projektion in diese Bereiche übertragen.
Es ist nicht notwendig, die Messung zur Versatzberechnung für alle Wafer auszuführen. Sie kann an mindestens einem Wafer der Wafer ausgeführt werden, die in demselben Prozeß verarbeitet worden sind. Beispielsweise kann die Korrekturmenge unter Verwendung eines bestimmten Strukturbereichs eines ersten Wafers in derselben Partie berechnet werden, sie kann in einem Speicher gespeichert werden, und der auf diese Weise gespeicherte Versatz kann in der Oberflächenpositionserfassung für einen zweiten und die restlichen Wafer in derselben Partie verwendet werden.
Wahlweise kann die Messung zur Versatzberechnung nur für einen ersten zu verarbeitenden Wafer direkt nach dem Ersatz der Retikel ausgeführt werden. In jedem Fall besteht eine sehr geringe Wirkung auf den Durchsatz der gesamten Halbleiterherstellungsprozesse.
Fig. 11 zeigt ein Ablaufdiagramm der Belichtungsoperation in einem Fall, wenn für jede Partie die Versatzberechnung ausgeführt wird. Der Versatzberechnungsschritt 110 in dieser Zeichnung wird gemäß der Abfolge in Fig. 10 ausgeführt.
Ob in dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Bereich Soben oder der Bereich Sunten gemäß dem Prozeß ausgewählt wird, ist in dem Programm für die Strukturbelichtung vorbestimmt und vorher festgelegt, kann aber automatisch ausgewählt und unabhängig von dem Prozeß bestimmt werden, wie nachstehend beschrieben ist.
Ein erstes Beispiel besteht einfach darin, daß: der Versatz eines der Bereiche Soben und Sunten, der Daten einer Anzahl größer als jene des anderen aufweist, automatisch ausgewählt werden kann.
Ein zweites Beispiel besteht darin, daß: eine kleinste quadratische Ebene der Daten, die als Reaktion auf den Gitterpunkt gemessen sind, erfaßt wird, die Daten mit ihrer linearen Komponente korrigiert werden, wie durch A'j (j - 1 bis n) bezeichnet ist, wobei jene, die in dem Bereich Soben eingeschlossen sind, mit A'k bezeichnet sind, während jene, die in dem Bereich Sunten eingeschlossen sind, mit A'1 bezeichnet sind (wobei k = 1 bis h, l = 1 bis i und h + i = n), und ein Durchschnitt A'oben der Daten A'k der Anzahl h als auch ein Durchschnitt A'unten der Daten A'l der Anzahl i berechnet werden.
Hier wird für jeden der gemessenen Werte der Meßpunkte 19 - 23 der Versatz automatisch wie folgt bestimmt:
F&sub1;&sub9;' - (k · A'oben + 1 · A'unten)/n
F&sub2;&sub0;' - (k · A'oben + 1 · A'unten)/n
F&sub2;&sub1;' - (k · A'oben + 1 · A'unten)/n
F&sub2;&sub2;' - (k · A'oben + 1 · A'unten)/n
F&sub2;&sub3;' - (k · A'oben + 1 · A'unten)/n
Daher wird eine besondere Aufmerksamkeit dem Breitbereichsabschnitt des Strukturbereichs 39 gewidmet, und die Oberflächenposition wird auf die Schwereposition des eingenommenen Flächenverhältnisses eingestellt.
Ein drittes Beispiel ist derart: wie in Fig. 12 gezeigt, ist für diesen Zweck ein (zweidimensionaler) Flächen-CCD-Sensor 120 auf dem Tisch 3 angeordnet. In diesem Fall wird der Tisch 3 entlang der X-Y-Ebene bewegt, und der CCD-Sensor 120 wird direkt unter der Projektionslinse 1 angeordnet. Dann wird der Tisch 3 in der Richtung der optischen Achse AX der Projektionslinse 1 bewegt, und er wird auch in bezug auf die Ebene (x-y-Ebene) rechtwinklig zu der optischen Achse AX bewegt. Das Retikel 1a wird durch das Beleuchtungssystem 1c beleuchtet, und die Struktur des Retikels 1a wird auf dem Flächen-CCD-Sensor 120 abgebildet, der auf dem Tisch 3 angeordnet ist. Aus der zweidimensionalen Lichtstärkeverteilung des Strukturbilds, das auf dem CCD-Sensor 120 erzeugt ist, wird die zweidimensionale Information zu der Positionsverteilung der Struktur des Retikels 1a, die auf den Strukturbereich 39 projiziert und übertragen wird, erzeugt.
Die zweidimensionale Information dieses Strukturmusters wird in einem Speicher gespeichert, und dieser Abschnitt des Strukturbereichs 39, in welchen das Strukturbild zu übertragen ist, wird unterschieden. Dann werden jene der Gitterpunkte A'j, an welchen das Strukturbild vorliegt, unterschieden, und ob die Topographie (Höhe der optischen Achse AX) dieser Gitterpunkte, wo das Strukturbild vorliegt, in den Bereich Soben oder in den Bereich Surrten eingeschlossen ist, wird unterschieden. Schließlich wird der Versatz automatisch ausgewählt (F&sub1;&sub9;' - A'oben bis F&sub2;&sub3;'- A'oben oder F&sub1;&sub9;'- A'unten bis F&sub2;&sub3;' - A'unten
Wenn die zweidimensionale Verteilung des Strukturbilds in beiden der Bereiche Soben und Sunten angeordnet ist, wird ein mittlerer Versatz dieser verwendet, wie nachfolgend:
F&sub1;&sub9;' - (A'oben + A'unten)/2
F&sub2;&sub0;' - (A'oben + A'unten)/2
F&sub2;&sub1;' - (A'oben + A'unten)/2
F&sub2;&sub2;' - (A'oben + A'unten)/2
F&sub2;&sub3;' - (A'oben + A'unten)/2
Fig. 14 und 15 zeigen die Ablaufdiagramme der automatischen Versatzeinstellung in diesem Fall.
In dem vorstehend beschriebenen dritten Beispiel kann der Flächen-CCD-Sensor 120, der auf dem Tisch 13 angeordnet ist, durch ein Lichtaufnahmeelement 131 mit einem Feinloch 132 ersetzt werden, wie in Fig. 13 gezeigt ist.
In diesem Fall kann der Tisch 3 entlang der X-Y-Ebene bewegt werden, so daß innerhalb des Bereichs, in welchen das Strukturbild des Retikels 1a durch die Projektionslinse 1 projiziert wird, jeder Gitterpunkt des Gitters 130 mit der Position des Lichtaufnahmeelements 131 mit dem Feinloch in Überdeckung gelangen. Somit mißt in jeder Gitterpunktposition das Lichtaufnahmeelement 131 die Lichtmenge, die durch das Feinloch 132 hindurchtritt.
Hier wird das Lichtaufnahmeelement 131 mit dem Feinloch 132 annähernd in der Höhe der Abbildungsebene der Projektionslinse 1 in bezug auf die Richtung der optischen Achse AX gehalten.
Der Durchmesser des Feinlochs 132 kann ausreichend größer als das Strukturbild des Retikels 1a ausgebildet werden, das auf das Feinloch 132 (Durchmesser kann etwa 100 um betragen, wie die Größe des Ritzgrabens) projiziert wird. Das Gitter 130 kann dieselbe Anzahl und denselben Abstand wie das Gitter 80 zur topographischen Messung aufweisen, oder es kann eines sein, welches das Gitter 80 aufweist.
In diesem Fall kann die zweidimensionale Information der Lageverteilung der Struktur des Retikels 1a, die in den Strukturbereich 39 projiziert und übertragen wird, aus der Lichtstärkeverteilung jedes Gitterpunkts erzeugt werden. Die Information zu der Lichtstärkeverteilung jedes Gitterpunkts wird in einem Speicher gespeichert, und dieser Abschnitt des Strukturbereichs, in welchen das Strukturbild zu übertragen ist, wird unterschieden. Die Versatzeinstellung ist ähnlich wie die vorstehend beschriebene.
Fig. 16 zeigt ein Ablaufdiagramm der automatischen Versatzeinstellung in diesem Fall.
In den Beispielen, die in Fig. 13, 14 und 15 gezeigt sind, können die Topographiemeßgitterpunkte eingestellt werden, nachdem die zweidimensionalen Information des Strukturbilds in einem Speicher gespeichert ist, und dieser Abschnitt des Strukturbereichs 39, in welchen das Strukturbild zu übertragen ist, wird unterschieden.
Fig. 17 zeigt ein Ablaufdiagramm der automatischen Versatzeinstellung in diesem Fall.
Während in dieser Ausführungsform die Art und Weise der Bestimmung eines Versatzes (Korrekturmenge) in bezug auf einen Speicherchip, dessen Topographie der Waferoberfläche relativ einfach ist, erklärt worden ist, für einen Chip, wie z. B. ein ASIC, der eine relativ komplexe Waferoberflächentopographie aufweist, kann der Versatz in der nachstehend beschriebenen Weise bestimmt werden.
Fig. 18A zeigt eine schematische Ansicht der Topographie eines Strukturbereichs 390 eines Chips, wie z. B. ein ASIC. Fig. 18B zeigt eine schematische Ansicht des Topographieabschnitts entlang einer Strich-Punkt-Linie in Fig. 18A, und Fig. 18 zeigt eine ähnliche Ansicht entlang einer Strichpunktlinie in Fig. 18A.
In dem Strukturbereich 390 der Fig. 18A sind Bereiche 910 - 913 solche Bereiche, welche hinsichtlich der Topographie vorstehend sind, mit unterschiedlichen Höhen. Der Bereich 920 ist ein solcher Bereich, welcher hinsichtlich der Topographie vertieft ist, und in welchem ein Ritzgraben oder eine Bondinsel oder Bondinseln erzeugt sind. Auch in diesem Fall ist die Operation bis zur Berechnung der neigungskorrigierten Daten A'j einer Anzahl n als auch fünf Daten F'&sub1;&sub9; bis F'&sub2;&sub3; dieselbe wie vorstehend beschrieben.
Hier werden ein Maximum A'max und ein Minimum A'min in der Richtung, die in dem Topographieabschnitt 930 oder 931 der Fig. 18B oder 18C gezeigt ist, d. h. in der Richtung der Höhe, bestimmt, und dann wird ein durchschnittlicher Wert A'mittel 950 (entsprechend der Mitte der Daten A'j) berechnet. Um diesen Mittelwert werden Waferniveaus 940 und 960 in regelmäßigen Abständen eingestellt.
Die Bereiche, wie durch diese Waferniveaus 940, 950 und 960 in regelmäßigen Abständen zwischengeschichtet, sind jeweils mit Soben und Sunten bezeichnet.
Fig. 19A zeigt eine schematische Ansicht der Lagebeziehung zwischen einem bestimmten Strukturbereich eines Wafers 2 (Fig. 2), Meßpunkte 19-23, ein Topographiemeßgitter 80 und Bereiche 190, 200, 210, 220 und 230, durch welche Gitter des Topographiemeßgitters 80 unterteilt sind.
Fig. 19B zeigt eine schematische Ansicht, die nur die Bereiche 190-230 zeigt, mit welchen die Gitterpunkte in fünf Abschnitte unterteilt sind, entsprechend der Anzahl der Meßpunkte 19-23.
In dieser Ausführungsform sind unterschiedliche Versatzwerte (Korrekturmengen) jeweils in bezug auf die Meßpunkte 19-23 eingestellt: d. h. Daten A'190j, A'200j A'210j, A'220j und A'230j der Anzahl n (die Daten an der Grenze zwischen benachbarten Bereichen sind doppelt in beiden von ihnen einbezogen).
Von den Daten A'190j' die in den Bereich 190 einbezogen sind, ist ein Durchschnitt der Daten innerhalb des Bereichs Soben definiert durch die Waferniveaus 940 und 950 mit A'19ooben bezeichnet, während ein Durchschnitt der Daten innerhalb des Bereichs Sunten, definiert durch die Waferniveaus 950 und 960, mit A'190unten bezeichnet ist.
Auf ähnliche Weise werden für die Daten A'200j, A'210j, A'220j und A'230j, die jeweils in die Bereiche 200, 210, 220 und 230 einbezogen sind, Durchschnitte A'200oben, A'210oben, A'220oben und A'230oben der Daten innerhalb des Bereichs Soben als auch Durch- schnitte A'200unten, A'210unten' A'220unten und A'230unten der Daten innerhalb des Bereichs Suten berechnet (allgemein in diesem Fall A'190oben ≠ A'200oben ≠ A'210oben ≠ A'220oben ≠ A'230oben und A'190unten ≠ A'200unten ≠ A'210unten ≠ A'220unten ≠ A'230unten).
Zum Verständnis des Versatzes, wenn z. B. eine Struktur einer kleineren Schärfentiefe als die Struktur, die in den vertieften Bereich 920 zu übertragen ist, in die vorstehenden Bereiche 910-913 übertragen wird, können die folgenden Versatzwerte an den Meßpunkten 19-23 eingestellt werden, und sie können jeweils von den gemessenen Werten subtrahiert werden:
F&sub1;&sub9;' - A'190oben
F&sub2;&sub0;' - A'200oben
F&sub2;&sub1;' - A'210oben
F&sub2;&sub2;' - A'220oben
F&sub2;&sub3;' - A'230oben
Unter Verwendung von:
F&sub1;&sub9; - (F&sub1;&sub9;' - A'190oben)
F&sub2;&sub0; - (F&sub2;&sub0;' - A'200oben)
F&sub2;&sub1; - (F&sub2;&sub1;' - A'210oben)
F&sub2;&sub2; - (F&sub2;&sub2;' - A'220oben)
F&sub2;&sub3; - (F&sub2;&sub3;' - A'230oben)
wird die Oberflächenposition des Strukturbereichs 39 gesteuert, und die Strukturübertragung wird ausgeführt.
Wenn auf ähnliche Weise in den vertieften Abschnitt 920 eine Struktur einer kleineren Schärfentiefe als jene einer Struktur zu übertragen ist, in den anderen Bereich übertragen wird, können die folgenden Versatzwerte an den Meßpunkten 19 - 23 eingestellt werden:
F&sub1;&sub9; - A'190unten)
F&sub2;&sub0; - A'200unten)
F&sub2;&sub1; - A'210unten)
F&sub2;&sub2; - A'220unten)
F&sub2;&sub3; - A'230unten)
Die vorstehend beschriebene Abfolge wird vorausgehend in der Schärfesteuereinrichtung 18 der Fig. 1 programmiert, die Versatzwerte werden in dem Speicher der Schärfesteuereinrichtung 18 gespeichert, ob F&sub1;&sub9;' - A'190oben bis F&sub2;&sub3; - A'230oben oder F&sub1;&sub9;' - A'190unten bis F&sub2;&sub3;' - A'230unten für den Versatz zu verwenden sind, wird in dem Prozeß gemäß einem auszuführenden Prozeß vorbestimmt, wobei alle dem vorhergehenden Beispiel ähnlich sind. Ferner kann auch in diesem Beispiel der Versatz ausgewählt werden und automatisch bestimmt werden, wie in dem vorhergehenden Beispiel.
Wenn ein Musterbereich, der zu prüfen ist, eine Verformung aufweist, wie z. B. örtliche Welligkeit, weist der vorbestimmte Versatz einen Fehler auf, der sich aus einer solchen Verformung ergibt.
Um einen solchen Fehler zu verringern, um die Genauigkeit des Versatzes zu erhöhen, können die vorstehend beschriebenen Meß- und Berechnungsoperationen in einer Vielzahl von Bereichen auf einem Wafer ausgeführt werden, so daß eine Vielzahl von Korrekturmengen bestimmbar ist, derart, daß ein Durchschnitt dieser tatsächlich als ein Versatz verwendet werden kann. Ein Versatz kann natürlich auf der Grundlage eines Durchschnitts der Vielzahl von Versatzwerten für unterschiedliche Wafer bestimmt werden (welche denselben Strukturaufbau aufweisen, der durch denselben Prozeß erzeugt ist). Dies gewährleistet eine weitere Erhöhung der Versatzgenauigkeit.
Während in dieser Ausführungsform der mittlere Meßpunkt 21 der Vielzahl von Meßpunkten für die Messung der Werte Aj (j = 1 bis n) der Gitterpunkte in dem Strukturbereich verwendet wird, anstelle der Verwendung des mittleren Meßpunkts 21, kann irgendeiner der Randmeßpunkte 19, 20, 21, 22 und 23 verwendet werden.
Ferner kann der Wafer so bewegt werden, daß der mittlere Meßpunkt 21 der Vielzahl von Meßpunkten mit jedem Gitterpunkt in dem Strukturbereich in Überdeckung gebracht werden, und unter Verwendung der Daten aller (oder einiger) dieser Meßpunkte einer Anzahl 5 · n (oder 4 · n) können Durchschnitte A'oben und A'uten berechnet werden. In diesem Fall nimmt die Anzahl der Daten mit einer einzigen Bewegungsoperation zur Bewegung in jeden Gitterpunkt in dem Strukturbereich fünfmal (oder viermal) zu. Somit besteht ein Vorteil der erhöhten Versatzmeßgenauigkeit ohne Verminderung des Durchsatzes.
Während ferner in dieser Ausführungsform nur die gemessenen Werte Aj (j = 1 bis n) der Anzahl n an den Gitterpunkten in dem Strukturbereich zur Berechnung der Durchschnitte A'oben und A'unten verwendet werden, als eine Wahlmöglichkeit, können die gemessenen Werte Aj (j = 1 bis n) einer Anzahl n der Gitterpunkte in dem Gitterbereich, als auch die gemessenen Werte F&sub1;&sub9; - F&sub2;&sub3; der Meßpunkte in dem Strukturbereich zur Berechnung dieser Durchschnitte verwendet werden.
Während ferner in dieser Ausführungsform zur Bestimmung des Versatzes die Topographie der Waferoberfläche in die Bereiche Soben und Sunten, die durch die Waferniveaus 94-96 in regelmäßigen Abständen zwischengeschichtet wird, digitalisiert wird, und auf dieser Grundlage die Anzahl der Waferniveaus so erhöht werden kann, daß z. B. die schmaleren Bereiche Soben, Smitte und Sunten für die Versatzbestimmung definiert werden können, und so, daß der Versatz bei der Oberflächenpositionsmessung auf der Grundlage der Daten eingestellt werden kann, die in diesen Bereichen eingeschlossen sind.
Während ferner in dieser Ausführungsform der Wafertisch relativ zu dem Oberflächenposition-Meßsystem angehalten wird, wenn die Oberflächenposition an jedem Gitterpunkt gemessen wird, kann die Messung in einem bestimmten Abtastabstand wiederholt werden, während sich der Wafertisch ohne Halt ständig bewegt, um die Oberflächenpositionsmessung an jedem Gitterpunkt auszuführen. In diesem Fall können die Lichtquelle 5 und das Positionserfassungselement 17 so gesteuert werden, daß erstere Licht periodisch abstrahlt und letztere die Oberflächenpositionsdaten periodisch aufnimmt.
Die Meßgitterpunkte dieser Ausführungsform sind auf die Form eines quadratischen Gitters mit regelmäßigen Abständen begrenzt. Es kann eine Ansammlung von Meßpunkten mit unterschiedlichen Koordinaten sein, die entlang einer zweidimensionalen Ebene verteilt sind.
Wenn in dieser Ausführungsform die gemessenen Werte der Gitterpunkte in dem Strukturbereich einen mehr von den anderen abweichenden einschließen und der von der Waferoberflächentopographie abseits ist (d. h. ein außerordentlicher Wert, der sich z. B. aus einem Fremdteilchen ergibt), kann ein solcher Wert vorteilhaft vermieden werden, in der Versatzberechnung verwendet zu werden. Daher kann die Versatzberechnung ohne einen solchen außerordentlichen Wert ausgeführt werden.
Fig. 22 zeigt eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 23 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Fig. 22. In Fig. 22 und Fig. 23 sind dieselben Bezugszeichen wie jene in Fig. 1 und 2 den entsprechenden Elementen zugeordnet. Nachstehend wird der Aufbau dieser Ausführungsform erläutert, während eine gewisse Doppelung zu der Beschreibung der Ausführungsform in Fig. 1 und 2 vorliegen kann.
In Fig. 22 ist mit 2 ein optisches Projektionssystem (Projektionslinsensystem) der Verkleinerungstype gezeigt, und mit Ax ist die optische Achse des optischen Projektionssystems 1 bezeichnet. Mit 1a ist ein Retikel bezeichnet, auf welchem eine Schaltungsstruktur ausgebildet ist. Es ist auf einem Retikeltisch 1b angeordnet. Mit 1c ist ein Beleuchtungssystem zum gleichmäßigen Beleuchten der Oberfläche des Retikels 1a bezeichnet. Das optische Projektionssystem 2 dient zum verkleinernden Projizieren der Schaltungsstruktur des Retikels 1a auf die Oberfläche eines Wafers 2. Der Wafer 2 wird auf der Oberfläche eines Wafertischs 3 durch Anziehung fest angeordnet gehalten. Der Wafertisch 3 ist entlang der optischen Achse Ax (z-Richtung) des optischen Projektionssystems 1 als auch in zwei Richtungen (x- und y-Richtung) entlang der Ebene (x-y-Ebene) rechtwinklig zu der optischen Achse Ax bewegbar. Außerdem ist er mit der Funktion der Neigungsjustierung in bezug auf die Ebene (x-y-Ebene) rechtwinklig zu der optischen Achse Ax ausgestattet. Somit ist es mit diesem Aufbau möglich, die Oberflächenposition eines Wafers 2, der auf der Oberfläche des Wafertischs 3 angeordnet ist, wunschgemäß zu justieren. Mit 4 ist eine Tischsteuereinrichtung bezeichnet, welche betreibbar ist, um den Wafertisch 3 als Reaktion auf ein Signal von einer Schärfesteuereinrichtung 18, die weiter nachstehend beschrieben ist, gesteuert anzutreiben.
Mit SA ist eine Lichtprojektionseinrichtung bezeichnet. Mit SB ist eine Projektionseinrichtung bezeichnet. Mit SC ist eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung bezeichnet. Diese Komponenten bilden einen Abschnitt einer Oberflächenposition-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Oberflächenposition eines Wafers 2 aus. Die Projektionseinrichtung SB und die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC arbeiten miteinander zusammen, um eine Erfassungseinrichtung zu definieren.
Wenn in dieser Ausführungsform die Schaltungsstruktur des Retikels 1a durch das optische Projektionssystem 1 auf die Oberfläche des Wafers 2 zu projizieren ist, wird die Oberflächenposition-Erfassungseinrichtung verwendet, um den Wafertisch 3 gesteuert anzutreiben, um die Oberfläche des Wafers 2 innerhalb des Bereichs der Schärfentiefe des optischen Projektionssystems 1 zu positionieren. Der Wafertisch 3 wird dann schrittweise entlang der x-y-Ebene bewegt, wodurch Strukturbereiche (Belichtungsstempel) 39 rechteckiger Form auf der Oberfläche des Wafers 2 nacheinander definiert werden.
Nachstehend werden die Komponenten der Oberflächenposition- Erfassungseinrichtung dieser Ausführungsform erläutert. Zunächst wird die Lichtprojektionseinrichtung SA zum Projizieren einer Vielzahl von Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Wafers 2 beschrieben.
Mit 5 ist eine Lichtquelle bezeichnet, welche eine Weißlichtquelle oder eine Beleuchtungseinheit aufweist, die angeordnet ist, um Licht unterschiedlicher Wellenlängen abzustrahlen. Mit 6 ist eine Kollimatorlinse zum Aufnehmen des Lichts von der Lichtquelle 1 und zum Erzeugen von parallelen Lichtstrahlen von im wesentlichen über den Querschnitt gleichmäßiger Intensitätsverteilung zu erzeugen.
Mit 7 ist ein Schlitzelement mit prismatischer Form bezeichnet, das ein Paar von Prismen aufweist, die miteinander verklebt sind, so daß deren geneigte Oberflächen einander in Gegenüberlage sind. Auf der geklebten Oberfläche ist eine Vielzahl von Öffnungen (fünf Feinlöcher) 71-75 erzeugt. Mit 8 ist ein Linsensystem der dual telezentrischen Type bezeichnet, welches dazu dient, fünf unabhängige Lichtstrahlen 71a - 75a auszurichten, die durch die Feinlöcher 71-75 des Schlitzelements 7 über einen Spiegel 9 im wesentlichen unter demselben Einfallswinkel zu den fünf Meßpunkten 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 treten. Hier sind die optischen Komponenten so eingestellt, daß die projizierten Bilder Feinlochbilder von im wesentlichen gleicher Größe aufweisen.
Ferner weist das Linsensystem 8 eine innere Aperturblende 40 auf, welche dazu dient, die NA der Lichtstrahlen 71a - 75a zu justieren oder gleichmäßig auszubilden. In dieser Ausführungsform wirken diese Komponenten 5-9 zusammen, um die Lichtprojektionseinrichtung SA auszubilden.
In dieser Ausführungsform beträgt der Einfallswinkel φ jedes Lichtstrahls von der Lichtprojektionseinrichtung SA, der auf die Oberfläche des Wafers 2 auftrifft (der Winkel, der mit Bezug auf eine Senkrechte zu der Waferoberfläche definiert ist), φ = 70 Grad oder mehr. Auf der Oberfläche des Wafers 2 ist eine Vielzahl von Strukturbereichen (Belichtungsstempel der Belichtungsbereiche) 39 so angeordnet, wie in Fig. 23 gezeigt ist. Die fünf Lichtstrahlen 71a - 75a, die durch das Linsensystem 8 getreten sind, treffen jeweils auf separate Meßpunkte 19-23 eines Strukturbereichs 39 auf.
Die fünf Lichtstrahlen 71a - 75a, wenn sie auf die Oberfläche des Wafers 2 projiziert werden, werden so auf die Oberfläche des Wafers 2 entlang einer Richtung, die in einem Winkel θ in der X-Y-Ebene gegenüber der X-Richtung (Richtung der Anordnung der Belichtungsstempel) gedreht ist, projiziert (z. B. θ = 22,5 Grad), so daß sie unabhängig beobachtet werden können, wie in Fig. 23 gezeigt ist, wenn in der senkrechten Richtung auf den Wafer 2 (Richtung der optischen Achse Ax) gesehen, wodurch im wesentlichen dieselbe vorteilhafte Wirkung wie in der ersten Ausführungsform gewährleistet ist.
Die fünf Feinlöcher 71-75 des Schlitzelements 7 sind in einer Ebene definiert, die mit der Oberfläche des Wafers 2 konjugiert, um die Schleimpflug-Bedingung in bezug auf die Oberfläche des Wafers 2 zu erfüllen. Auch sind die Größe und die Form der Feinlöcher 71-75 des Schlitzelements 7 als auch deren Abstand von dem Linsensystem 8 so eingestellt, daß Feinlochbilder von im wesentlichen derselben Größe auf der Oberfläche des Wafers 2 erzeugt werden.
In dieser Ausführungsform wird eine Vielzahl von Lichtstrahlen (Feinlöcher) unter Verwendung der Lichtprojektionseinrichtung SA, welche die vorstehend beschriebenen Komponenten 5-9 aufweist, auf die Oberfläche des Wafers 2 projiziert. Es ist darauf hinzuweisen, daß in dieser Ausführungsform die Anzahl der auf der Oberfläche des Wafers 2 zu definierenden Meßpunkte nicht auf fünf (5) begrenzt ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung zu der Projektionseinrichtung SB, welche dazu dient, die Lichtstrahlen, welche durch die Oberfläche des Wafers 2 reflektiert sind, zu der Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC (CCD-Positionserfassungseinrichtung) zu richten.
Mit 11 ist eine Lichtaufnahmelinse der dualen telezentrischen Type bezeichnet, welche mit einem Spiegel 10 zusammenwirkt, um die fünf Reflexionslichtstrahlen auszurichten, welche durch die Oberfläche des Wafers 2 reflektiert sind. Die Lichtaufnahmelinse 11 dient zum Erzeugen von Feinlochbildern jeweils in den Positionen 24-28, entsprechend den Meßpunkten 19-23.
Mit 41 ist eine Blende bezeichnet, die innerhalb der Lichtaufnahmelinse 11 angeordnet ist, und sie führt im wesentlichen zu derselben vorteilhaften Wirkung wie in der ersten Ausführungsform. Die Lichtstrahlen von den Feinlochbildern in den Positionen 24-28 werden dann jeweils auf fünf getrennte optische Korrektursysteme 12-16 projiziert.
Die Lichtaufnahmelinse 11 ist eine duale telezentrische Type, und die optischen Korrektursysteme 12-16 weisen optische Achsen auf, die parallel zueinander angeordnet sind. Daher dienen sie zum Wiederabbilden der Feinlochbilder, definiert in den Positionen 24-28, auf der Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC, so daß Lichtflecken derselben Größe darauf erzeugt werden. Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC weist in dieser Ausführungsform eine einzelne Flächen-CCD auf. Wie in dieser Ausführungsform beschrieben, wirken die Komponenten 10, 11 und 12-16 miteinander zusammen, um die Projektionseinrichtung SB auszubilden.
Die optischen Korrektursysteme 12-16 weisen jeweils ein Linsensystem und eine parallele, flache Platte vorbestimmter Dicke auf, und es ist in koaxialer oder exzentrischer Beziehung mit der optischen Achse der Lichtaufnahmelinse 11. Hier wird die parallele, flache Platte verwendet, um die optische Länge jedes entsprechenden Linsensystems zu korrigieren. Jedes Linsensystem ist auch zur Vergrößerungskorrektur ausgelegt, so daß im wesentlichen dieselbe Bildvergrößerung (Projektionsvergrößerung) auf der Erfassungsoberfläche 17 in bezug auf alle Meßpunkte 19-23 gewährleistet ist.
In einem schiefwinkligen optischen Projektionsabbildungssystem, wie in der vorliegenden Ausführungsform, wobei eine Vielzahl von Lichtstrahlen schiefwinklig auf die Oberfläche eines Wafers projiziert wird, wenn unterschiedliche Meßpunkte 19-23, die unterschiedliche Abstände in bezug auf die Lichtaufnahmelinse 11 aufweisen, auf der Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SB abgebildet werden, werden mit unterschiedlichen Abbildungsvergrößerungen abgebildet.
In dieser Ausführungsform sind unter Berücksichtigung dieses Umstandes die optischen Korrektursysteme 12-16 jeweils in bezug auf die Meßpunkte angeordnet, wodurch im wesentlichen dieselbe Projektionsvergrößerung auf der Erfassungsoberfläche 17 zu den Meßpunkten 19-23 gewährleistet ist.
Hier sind die Positionen der Feinlochbilder (Lichtflecken), die auf die Erfassungsoberfläche 17 einfallen, mit den Oberflächenpositionen (in der Richtung des Niveaus (Höhe) und entlang der optischen Achse Ax) der Oberfläche des Wafers 2 jeweils an den Meßpunkten 19-23 änderbar. Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC dient zum Erfassen einer solchen Änderung in der Feinlochbildposition. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform die Oberflächenpositionsinformation jedes Meßpunkts 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 mit derselben Genauigkeit erfaßbar.
Ferner werden durch die Projektionseinrichtung SB die Meßpunkte 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 und die Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC in einer konjugierten Beziehung (Neigungskorrektur, die an den Meßpunkten 19-23 ausgeführt wird) angeordnet, so daß sich selbst bei einer örtlichen Neigung an dem Meßpunkt 19-23 die Feinlochbildposition auf der Erfassungsoberfläche 17 nicht ändert. Als Reaktion auf eine Änderung in dem örtlichen Niveau (Höhenposition) an jedem Meßpunkt der Oberfläche des Wafers 2 in der Richtung der optischen Achse, d. h. als Reaktion auf das Niveau jedes Meßpunkts 19-23 ist die Feinlochbildposition auf der Erfassungsoberfläche 17 änderbar.
Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC dient zum Erfassen der Lageinformation jedes Feinlochbilds, das auf die Erfassungsoberfläche 17 einfällt, und die Feinlochbildpositionsinformation, entsprechend den Meßpunkten 19-23, die durch die Umwandlungseinrichtung SC erhalten ist, wird der Schärfesteuereinrichtung 18 zugeführt.
Als Reaktion auf die Niveau-(Oberflächenposition)-Information an den Meßpunkten 19-23, die von der Umwandlungseinrichtung SC angelegt sind, bestimmt die Schärfensteuereinrichtung 18 die Positionsinformation auf der Oberfläche des Wafers 2, d. h. die Position in bezug auf die Richtung der optischen Achse AX (z-Richtung) oder deren Neigung in bezug auf die X-Y-Ebene.
Dann legt sie ein Signal in bezug auf einen Antrieb des Wafertischs 3 an die Tischsteuereinrichtung 4, um die Oberfläche des Wafers 2 im wesentlichen in Übereinstimmung mit der Projektionsebene des Retikels 1a durch das optische Projektionssystem 1 zu bringen. Als Reaktion auf das Signal, das von der Schärfensteuereinrichtung 18 angelegt ist, treibt die Tischsteuereinrichtung 4 den Wafertisch 3 steuerbar an, um die Position und/oder die Einstellung des Wafers 2 zu justieren.
Die Verschiebung des Wafertischs 3 in der x- oder y-Richtung wird nach einem bekannten Verfahren unter Verwendung eines Laserinterferometers (nicht gezeigt) gemessen, und ein Signal, das die Verschiebungsmenge des Wafers 3 darstellt, wird von dem Interferometer über eine Signalleitung an die Tischsteuereinrichtung 4 angelegt.
Die Tischsteuereinrichtung 4 steuert die Position des Wafertischs 3 in der x- und der y-Richtung und steuert auch die Bewegung des Tischs 3 in der z-Richtung als auch dessen Neigung auf der Grundlage eines Signal, das von der Schärfensteuereinrichtung 18 über eine Signalleitung angelegt ist. Dies ist ebenfalls bei der ersten Ausführungsform der Fall.
Nachstehend wird die Art und Weise der Erfassung der Oberflächenposition eines Strukturbereichs 39 des Wafers 2 in dieser Ausführungsform erläutert.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Hauptfaktor des Erfassungsfehlers in der Erfassung der Oberflächenposition des Wafers 2 mit dem optischen Oberflächenposition- Erfassungssystem in Fig. 22 die Interferenz zwischen dem Licht, das durch die Oberfläche eines Resists des Wafers 2 reflektiert ist, und dem Licht, das durch die Oberfläche des Substrats des Wafers 2 reflektiert ist. Da sich die Wirkung dieser Interferenz mit der auf dem Wafersubstrat erzeugten Struktur für den jeweiligen Meßpunkt 19-23 unterscheidet, unterscheiden sich die Meßfehler infolge der Interferenz voneinander.
In einer Projektionsbelichtungseinrichtung der Verkleinerungstype, wie sie in Fig. 22 gezeigt ist, wird die Struktur des Retikels 1a durch das Step-und-Repeat-Verfahren nacheinander in Belichtungsbereiche des Wafers 2 übertragen. Vor der Oberflächenpositionserfassung und dem Strukturtransfer wird die Justieroperation ausgeführt, um eine IS-Struktur zu justieren, die vorhergehend in jedem Belichtungsbereich des Wafers 2 mit der Struktur des Retikels erzeugt ist.
Das optische Oberflächenposition-Erfassungssystem ist an dem Projektionslinsensystem 1 fest angeordnet, und das Retikel 1a wird in einer feststehenden Position relativ zu dem Projektionslinsensystem 1 gehalten. Daher wird durch Ausführen der Oberflächenpositionserfassung nach dem Justieren der Retikelstruktur und des Belichtungsbereichs des Wafers 2 gewährleistet, daß die Meßpunkte 19-23 wirksam werden, um die Höhenposition im wesentlichen in derselben Position in jedem Belichtungsbereich, der auf dem Wafer 2 angeordnet ist, zu messen. Dies bedeutet, daß die Meßpunkte 19-23 zum Messen der Höhenposition in einer solchen Position in jedem Belichtungsbereich dienen, der denselben Substrat-(Struktur- Aufbau aufweist.
Daher kann die Wirkung auf das Erfassungsergebnis der Interferenz zwischen dem Licht, das durch die Resistoberfläche des Wafers 2 reflektiert ist, und dem Licht, das durch die Substratoberfläche des Wafers 2 reflektiert ist, erwartet werden, daß sie eine Menge ist, welche für jeden Meßpunkt in dem Belichtungsbereich charakteristisch ist. Tatsächlich ist durch die Erfinder in Experimenten bestätigt worden, daß ein im wesentlichen gleichbleibender Erfassungsfehler in jeder Messung eintritt.
Das USA-Patent Nr. 5 118 957 schlägt ein Verfahren vor, in welchem diese Erscheinung auf die Oberflächenpositionserfassung angewendet ist: der Erfassungsfehler in bezug auf jeden Meßpunkt wird vorhergehend gemessen, und der Fehler in den Oberflächenpositionsdaten jedes Meßpunkts in dem Belichtungsbereich wird korrigiert, wodurch eine sachgemäße Oberflächenpositionsinformation bereitgestellt wird.
Wenn in dem Verfahren, das durch das vorstehend erwähnte USA-Patent vorgeschlagen ist, ein Belichtungsbereich 39 und die Meßpunkte 19-23 des Oberflächenposition-Erfassungssystems in einer solchen Lagebeziehung sind, wie in Fig. 24 gezeigt ist, wobei der Belichtungsbereich 39 mit rechteckiger Form kleiner als das Rechteck ist, das durch Verbinden der Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 definiert ist, liegt ein Fall vor, wenn einer oder mehrere der Meßpunkte in dem Randabschnitt des Wafers in einer solchen Position in dem Waferbereich sind, in dem keine Struktur vorliegt.
In diesem Fall besteht eine Möglichkeit, daß dann, wenn in einem Belichtungsbereich in dem Randabschnitt des Wafers, wenn einer oder mehrere Meßpunkte in einer solchen Position sind, in welcher keine Struktur vorliegt, die Erfassungsfehler der jeweiligen Meßpunkte von den Oberflächenpositionsdaten in bezug auf die jeweiligen Meßpunkte korrigiert werden und dann korrekte Oberflächenpositionsdaten nicht erzeugt werden.
Aus diesem Grund ist in einem Belichtungsbereich in dem Randabschnitt des Wafers die Waferoberflächenmessung unter Verwendung der Meßpunkte auszuführen, ausgenommen jenes oder jener Punkte in dem Waferbereich, in welchem keine Struktur vorliegt. Diese führt notwendigerweise zu einer Verringerung der Anzahl der Meßpunkte in dem Fall des Waferrandabschnitts, und somit nimmt die Genauigkeit der Oberflächenpositionskorrektur ab.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine solche Verschlechterung der Genauigkeit der Oberflächenpositionskorrektur in einem Belichtungsbereich in dem Randabschnitt des Wafers in der nachstehend beschriebenen Weise vermieden werden.
Fig. 25 zeigt ein Beispiel des Layouts von Belichtungsbereichen, die auf einem Wafer 2 entlang der x- und der y-Achse regelmäßig erzeugt sind.
Hier wird angenommen, daß die Lagebeziehung zwischen einem Belichtungsbereich 39 und den Meßpunkten 19-23 des Oberflächenposition-Erfassungssystems wie in Fig. 24 gezeigt ist, wobei der Belichtungsbereich 39 mit rechteckiger Form kleiner ist als das Rechteck, das durch Verbinden der Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 definiert ist. Dann können abhängig davon, ob die Meßpunkte 19-23 in einer Struktur sind oder nicht, Belichtungsbereiche in neun Bereiche A - I eingeteilt werden, wie in Fig. 25 gezeigt ist. Fig. 26 zeigt in Abschnitten (a) bis (i) die Lagebeziehung zwischen Belichtungsbereichen 39 und den Meßpunkten 19-23 in jedem der Bereiche A - I. In Fig. 26 entspricht jeder Vollkreis einem Fall, wenn ein Meßpunkt in einer Struktur ist, und jeder Leerkreis stellt einen Fall dar, wenn ein Meßpunkt nicht in einer Struktur ist.
Unter Berücksichtigung jedes Bereichs, in welchem jeder Meßpunkt in einer Struktur ist oder nicht, wird die folgende Beziehung erhalten: Tabelle 1
Nun ist der Erfassungsfehler (Versatz) jedes Meßpunkts 19 - 23 zu erfassen, wenn er in dem Bereich in einer Struktur oder in einem Bereich nicht in einer Struktur ist.
Zunächst wird die Art und Weise des Erfassens des Erfassungsfehlers in dem Bereich, in welchem die Meßpunkte 19 - 23 in einer Struktur sind, erläutert.
In Fig. 24 sind die Meßpunkte 19-23 in einem Belichtungsbereich 39 festgelegt, wobei der Meßpunkt 21 annähernd in der Mitte des Belichtungsbereichs ist. Die Anordnungsposition des Oberflächenposition-Erfassungssystems wird vorhergehend justiert, so daß sie sich während der Oberflächenpositionsmessung mit der optischen Achse AX rechtwinklig schneidet.
Die restlichen Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 sind in einem Randabschnitt (außerhalb) des Belichtungsbereichs 39. Die Ursprünge zur Messung der Höhe der Meßpunkte 19-23 sind in derselben Ebene durch vorhergehende Justierung angeordnet, und diese Ebene ist im wesentlichen in Übereinstimmung mit der besten Abbildungsebene des Projektionslinsensystems 1.
Wenn hier der Meßpunkt 21 in dem Punkt (x, y) in dem x-y- Koordinatensystem ist, sind die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 jeweils die Punkte (x + δx, y + δy), (x + δx, y - δy), (x - δx, y + δy) und (x - δx, y - δy) in den x-y-Koordinaten. Hier ist der Ursprung des x-y-Koordinatensystems in dem Schnittpunkt zwischen der x-y-Ebene und der optischen Achse AX.
Dann werden aus den Bereiche A, in welchen alle Meßpunkte 19 - 23 in einer Struktur sind, jene Belichtungsbereiche 39, die zur Messung der Versatzwerte, die für die Meßpunkte charakteristisch sind und sich aus dem Waferaufbau ergeben, bestimmt.
Zunächst wird der Wafertisch 3 bewegt, um den Meßpunkt 21 in einem Bereich des Wafers außerhalb des Belichtungsbereichs anzuordnen, der keine Struktur aufweist, und der Wafer 2 wird in einer solchen Höhenposition gehalten, wobei die gemessene Höhenposition des Meßpunkts 21 (in der Richtung der optischen Achse AX) im wesentlichen gleich Null ist. Die Position in der Richtung der optischen Achse AX wird während der Messung der vorbestimmten Belichtungsbereiche 39 gleichbleibend gehalten.
Diese Operation ist für die Einstellung des Ursprungs zur Höhenpositionsmessung (in der Richtung der optischen Achse AX) auf den Meßpunkt 21 in einem Bereich notwendig, der frei von der Wirkung der Struktur ist.
Dann wird der Wafertisch 3 schrittweise bewegt, um jeden der vorbestimmten Belichtungsbereiche 39 des Wafers nacheinander direkt unter dem Projektionslinsensystem 1 anzuordnen, und dort wird er mit der Retikelstruktur justiert. Die Bewegung des Wafertischs 3 wird durch ein Ausgangssignal vom Laserinterferometer gesteuert.
Anschließend werden die Positionen der Meßpunkte 19-23 in dem Belichtungsbereich 39 des Wafers in der Richtung der optischen Achse AX, d. h. deren Höhenpositionen zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; durch das Oberflächenposition-Erfassungssystem erfaßt. Signale, die diesen Höhenpositionen zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; entsprechen, werden von dem Positionserfassungselement 17 der Schärfensteuereinrichtung 18 zugeführt.
Diese Meßoperation wird nacheinander für alle vorbestimmten Belichtungsbereiche 39 ausgeführt.
Hier können die Oberflächenpositionen zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; an den Meßpunkten 19-23 jedes Belichtungsbereichs des Wafers 2 durch Oberflächenformfunktionen dargestellt werden, wie nachfolgend gezeigt ist:
zStruktur&sub1;&sub9; = f&sub1;&sub9;(x + δx, y + δy) + cStruktur&sub1;&sub9;
zStruktur&sub2;&sub0; = f&sub2;&sub0;(x + δx, y + δy) + cStruktur&sub2;&sub0;
zStruktur&sub2;&sub1; = f&sub2;&sub1;(x, y) + cStruktur&sub2;&sub1;
zStruktur&sub2;&sub2; = f&sub2;&sub2;(x - δx, y + δy) + cStruktur&sub2;&sub2;
zStruktur&sub2;&sub3; = f&sub2;&sub3;(x - δx, y - δy) + cStruktur&sub2;&sub3;.
Die x-y-Koordinaten dieser Funktionen können angenommen werden, wie in Fig. 24 und 25 gezeigt ist. Da die Oberflächenpositionsmessung tatsächlich mit jedem besonderen Belichtungsbereich ausgeführt wird, der als Gegenstand der Entscheidung bestimmt ist, werden die Werte (Oberflächenpositionsdaten) von zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; in bezug auf x und y diskret. Mit δx und δy sind Abstände zwischen den Meßpunkten bezeichnet, wie unter Bezugnahme auf Fig. 24 beschrieben ist.
Auf diese Weise kann aus den Werten zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3;, die in bezug auf die Meßpunkte 19-23 der Vielzahl von Belichtungsbereichen 39 für jeden Satz von zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; (jeder Satz von Meßpunkten) die Oberflächenform des Wafers berechnet werden. In den vorstehend erwähnten Gleichungen bezeichnen f&sub1;&sub9; bis f&sub2;&sub3; jeweils die Funktion von nur x oder y, welche keinen konstanten Ausdruck der Oberflächenformfunktion einschließt, die unter Bezugnahme auf jeden Meßpunkt 19 - 23 z. B. durch polynomische Annäherung erhalten werden kann, und cStruktur&sub1;&sub9; bis cStruktur&sub2;&sub3; bezeichnen jeweils den konstanten Ausdruck dieser Oberflächenformfunktion.
Obgleich die gemessenen Werte der Meßpunkte 19-23 durch die Interferenz zwischen dem Licht, das durch die Resistoberfläche des Wafers 2 reflektiert ist, und dem Licht, das durch die Substratoberfläche des Wafers 2 reflektiert ist, beeinflußt ist, dienen die Meßpunkte 19-23 noch zum Erfassen der Position der Waferoberfläche, welche dieselbe Oberflächenform aufweist.
Von dem Standpunkt, daß diese Messung physikalisch an derselben Oberfläche ausgeführt wird, d. h. derselben Waferoberfläche, sollten die Belichtungsbereiche des Wafers 2, wie aus den Werten von zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; in den Meßpunkten berechnet, exakt dieselbe Oberflächenform aufweisen. Da jedoch die Oberflächenpositionserfassung an jedem Meßpunkt durch die Wirkung der Interferenz durch die Substratstruktur beeinflußt ist, besonders an diesem Meßpunkt, liegt dort eine Konstantzahlverschiebung einer bestimmten Menge vor.
Wenn unter Berücksichtigung dieses Umstands die wahre Funktion, welche die Oberflächenform des Wafers 2 darstellt, mit f(x, y) bezeichnet ist, dann kann zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; wie folgt neu geschrieben werden:
zStruktur&sub1;&sub9; = f(x + δx, y + δy) + cStruktur&sub1;&sub9;
zStruktur&sub2;&sub0; = f(x + δx, y + δy) + cStruktur&sub2;&sub0;
zStruktur&sub2;&sub1; = f(x, y) + cStruktur&sub2;&sub1;
zStruktur&sub2;&sub2; = f(x - δx, y + δy) + cStruktur&sub2;&sub2;
zStruktur&sub2;&sub3; = f(x - δx, y - δy) + cStruktur&sub2;&sub3;.
Da die Ordnung der gekrümmten Oberfläche oder die Ausdehnungsgleichung der Oberflächenformfunktion f(x, y) in der Form von vorbestimmten Polynomen vorbestimmt sind, werden die gemessenen Werte zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, und durch das Verfahren der kleinsten Quadrate werden gleichbleibende Ausdrücke zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; und der Koeffizient der Oberflächenformfunktion f(x, y) jedes Meßpunkts berechnet.
In diesem Verfahren wird in bezug auf den Meßpunkt 21 z. B. die Operation ausgeführt, um das folgende Verfahren der kleinsten Quadrate zur Lösung zu nutzen:
[{f&sub2;&sub1;(x, y) + cStruktur&sub2;&sub1;} - zStruktur&sub2;&sub1;(x, y)²dxdy = 0
und der konstante Ausdruck cStruktur&sub2;&sub1; und der Koeffizient der Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y) werden bestimmt.
Anschließend wird unter der Annahme der Oberflächenfunktion als f(x, y) = f&sub2;&sub1;(x, y) in bezug auf die restlichen Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 die Operation ausgeführt, um das folgende Verfahren der kleinsten Quadrate zur Lösung zu nutzen:
[{f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy) + cStruktur&sub1;&sub9;} - zStruktur&sub1;&sub9;(x + δx, y + δy)]²dxdy = 0;
[{f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy) + cStruktur&sub2;&sub0;} - zStruktur&sub2;&sub0;(x + δx, y - δy)]²dxdy = 0;
[{f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy) + cStruktur&sub2;&sub2;} - zStruktur&sub2;&sub2;(x + δx, y + δy)]²dxdy = 0;
und
[{f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy) + cStruktur&sub2;&sub3;} - zStruktur&sub2;&sub3;(x + δx, y - δy)]²dxdy = 0;
Es ist darauf hinzuweisen, daß in bezug auf diese Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 nur die konstanten Ausdrücke cStruxtur&sub1;&sub9;, cStruktur&sub2;&sub3;, cStruktur&sub2;&sub3; und cStruktur&sub2;&sub3; durch das Verfahren der kleinsten Quadrate mit dem Koeffizienten der Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y) bestimmt sind, behandelt als feststehend (Festwert) in bezug auf den Meßpunkt 21.
Dann wird unter Verwendung der erhaltenen konstanten Ausdrücke zStruktur&sub1;&sub9; - zStruktur&sub2;&sub3; die Versatzkorrekturmenge bestimmt, die in die Oberflächenpositionsmessung eingehen soll, wie weiter nachstehend beschrieben ist.
Da die Genauigkeit der Berechnung des Koeffizienten der Oberflächenformfunktion f(x, y) mit einer größeren Anzahl von Meßwerten (Oberflächenpositionsdaten) höher wird, kann die Anzahl der Belichtungsbereiche, die zu prüfen ist, im Hinblick auf die erforderliche Korrekturgenauigkeit bestimmt werden.
Das Verfahren zur Bestimmung des Erfassungsfehlers auf der Grundlage des konstanten Ausdrucks der Oberflächenformfunktion f(x, y) ist in dem USA-Patent Nr. 5 118 957 vorgeschlagen worden. Nachstehend wird dieses Verfahren als "Oberflächenformfunktionskonstantenverfahren" bezeichnet.
Nachstehend wird die Art und Weise der Erfassung eines Erfassungsfehlers in einem Bereich, in welchem die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 nicht in einer Struktur sind, erläutert.
Wie vorstehend beschrieben, sind in dem Oberflächenposition- Erfassungssystem dieser Ausführungsform die erzeugten Feinlochbilder der Meßpunkte 19-23 im wesentlichen einander gleich und durch Vorsehen der optischen Korrektursysteme jeweils zu den Meßpunkten werden im wesentlichen dieselbe Vergrößerung, Auflösung und Genauigkeit zur Erfassung der Höhenpositionen der Meßpunkte gewährleistet. Ferner sind mittels der Aperturblende 40, die innerhalb des Linsensystems 8 vorgesehen ist, die NA im wesentlichen überdeckend. Auch ist das Linsensystem 8 auf dessen Austrittsseite telezentrisch, und die Lichtstrahlen 71a - 75a fallen auf die Meßpunkte 19 - 23 im wesentlichen unter demselben Winkel ein.
Das Oberflächenposition-Erfassungssystem dieser Ausführungsform ist aufgebaut, um dieselbe optische Leistungsfähigkeit in bezug auf die Meßpunkte 19-23 vorzusehen.
Demzufolge weisen die Erfassungsfehler in einem Bereich, in welchem die Meßpunkte 19-23 nicht in einer Struktur sind, denselben Wert auf, vorausgesetzt die Substratstrukturen unter den Meßpunkten sind einander gleichwertig. Daher ist dasselbe Ergebnis durch Messung unter Verwendung eines der Meßpunkte erzielbar.
Auf dieser Grundlage kann ein Erfassungsfehler in einem Bereich, welcher nicht auf einer Struktur ist, bestimmt werden.
Zunächst werden Belichtungsbereiche 39 zur Erfassungsfehlermessung vorhergehend aus den Bereichen B, C, D und E ausgewählt, in welchen der Meßpunkt 19 nicht auf einer Struktur ist. Zu diesen auf diese Weise vorbestimmten Belichtungsbereichen 39 wird das vorstehend beschriebene "Oberflächenformfunktionskonstantenverfahren" ausgeführt. In diesem Fall werden alle Meßpunkte 19-23 verwendet.
Hier ist der gemessene Wert des Belichtungsbereichs 39 des Wafers 2, gemessen an den Meßpunkten 19, 20, 22 und 23 in der Richtung der optischen Achse AX mit Zaußen bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(X, Y) bezeichnet. Der gemessene Wert des Belichtungsbereichs 39 des Wafers 2, gemessen an dem Meßpunkt 21 in der Richtung der optischen Achse AX, ist mit Z'Struktur&sub2;&sub1; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(x, y) bezeichnet.
Dann werden die Oberflächenpositionen zaußen und z'Struktur&sub2;&sub1; wie folgt ausgedrückt:
Zaußen f(X Y) + caußen
z'Struktur&sub2;&sub1; = f(x, y) + c'Struktur&sub2;&sub1;
Hier nehmen zaußen und f(X, Y) die folgenden Werte an. In dem Bereich B nehmen sie jene der Meßpunkte 19 und 22 an, d. h.:
zaußen(X, Y) = zaußen&sub1;&sub9;(x + δx, y + δy)
f(X, Y) = f(x + δx, y + δy) und
zaußen(X, Y) = zaußen&sub2;&sub2;(x + δx, y + δy)
f(X, Y) = f(x - δx, y + δy)
In dem Bereich C nehmen sie die Werte der Meßpunkte 19 und 20 an, d. h.:
zaußen(X, Y) = zaußen&sub1;&sub9;(x + δx, y + δy)
f(X, Y) = f(x + δx, y + δy) und
zaußen(X, Y) = zaußen&sub2;&sub0;(x + δx, y + δy)
f(X, Y) = f(x + δx, y - δy)
In dem Bereich D nehmen sie jene der Meßpunkte 20 und 23 an, d. h.:
zaußen(X, Y) = zaußen&sub2;&sub0;(x + δx, y - δy)
f(X, Y) = f(x + δx, y - δy) und
zaußen(X, Y) = zaußen&sub2;&sub3;(x - δx, y - δy)
f(X, Y) = f(x - δx, y - δy)
In dem Bereich E nehmen sie jene der Meßpunkte 22 und 23 an, d. h.:
außen auße
zaußen(X, Y) = zaußen&sub2;&sub2;(x - δx, y + δy)
f(X, Y) = f(x + δx, y + δy) und
zaußen(X, Y) = zaußen&sub2;&sub3;(x - δx, y - δy)
f(X, Y) = f(x - δx, y - δy)
Unter Verwendung der gemessenen Werte z und z'Struktur&sub2;&sub1; als die Oberflächenpositionsdaten werden dann der konstante Ausdruck caußen&sub1;&sub9; und der Koeffizient der Oberflächenformfunktion f(X, Y) als auch der konstante Ausdruck cStruktur&sub2;&sub1; und der Koeffizient der Oberflächenformfunktion f(x, y) berechnet.
In diesem Verfahren, wie dem vorstehend beschriebenen, wird die Operation an dem Meßpunkt 21 ausgeführt, um das folgende Verfahren der kleinsten Quadrate zur Lösung zu nutzen:
[{f&sub2;&sub1;(x, y) + c'struktur&sub2;&sub1;} - z'Struktur&sub2;&sub1;(x, y)]²dxdy = 0
und der konstante Ausdruck c'Struktur&sub2;&sub1; und der Koeffizient der Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y) werden bestimmt.
Während dann hier die Oberflächenformfunktion als f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(X, Y) angenommen ist, wird die Operation ausgeführt, um das folgende Verfahren der kleinsten Quadrate zur Lösung zu nutzen:
[{f&sub2;&sub1;(X, Y) + caußen} - zaußen(X, Y)]²dXdY = 0
In dieser Operation wird nur der konstante Ausdruck c durch das Verfahren der kleinsten Quadrate bestimmt, während der Koeffizient der Formfunktion f&sub2;&sub1;(x, y) als feststehend (Festwert) in bezug auf den Meßpunkt 21 angenommen wird.
Auf diese Weise wird ein Erfassungsfehler in einem Randbereich, in welchem die Meßpunkte 19-23 nicht in einer Struktur sind, bestimmt, und es wird deutlich, daß in dem Layout der Belichtungsbereiche 39, wie in Fig. 25 gezeigt, Belichtungsstempel einer Anzahl bis sechzehn (16) für die Erfassungsfehlermessung auswählbar sind, deren Anzahl größer als die Anzahl zwölf (12) der Belichtungsstempel ist, als in der Zone A, der auf einer Struktur liegt, ausgewählt werden kann. Daher ist es selbst in einem Bereich in einem Randabschnitt möglich, einen Erfassungsfehler mit einer Genauigkeit zu erfassen, die gleich oder höher als die in der Zone A erreichbare Genauigkeit ist.
Dann wird unter Verwendung der erhaltenen konstanten Ausdrücke caußen und c'Struktur&sub2;&sub1; die Versatzkorrekturmenge, die in die Oberflächenpositionsmessung eingeht, wie weiter nachstehend beschrieben ist, bestimmt.
In der vorstehenden Beschreibung werden die Erfassungsfehler in einem Bereich, in welchem die Meßpunkte auf einer Struktur sind, und in einem Bereich, in welchem die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 nicht auf einer Struktur sind, bestimmt. Nachstehend wird die Art und Weise der Berechnung des Versatzes, der in die Oberflächenpositionsmessung eingeht, erläutert.
Die erhaltenen konstanten Ausdrücke cStruktur&sub1;&sub9; bis cStruktur&sub2;&sub3;, Carmen und c'Struktur&sub2;&sub1; können unmittelbar als der Versatz verwendet werden.
Wenn der Versatz in einem Fall, wenn die Meßpunkte 19-23 auf einer Struktur angeordnet sind, mit PT&sub1;&sub9; - PT&sub2;&sub3; bezeichnet ist, dann sind:
PT&sub1;&sub9; = cStruktur&sub1;&sub9;
PT&sub2;&sub0; = cStruktur&sub2;&sub0;
PT&sub2;&sub1; = cStruktur&sub2;&sub1;
PT&sub2;&sub2; = cStruktur&sub2;&sub2;
PT&sub2;&sub3; = cStruktur&sub2;&sub3;
In dem Fall, wenn die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 nicht auf einer Struktur sind, weisen sie einen gemeinsamen Versatz OS auf, welcher wie folgt ausgedrückt wird:
OS = caußen
(da hier cStruktur&sub2;&sub1; = c'Struktur&sub2;&sub1;, wird cStruktur&sub2;&sub1; als der Versatz PT&sub2;&sub1; des Meßpunkts 21 verwendet).
Wahlweise kann der Versatz des Meßpunkts 21 vorhergehend durch Experimente beim Belichten eines Wafers mit einer Struktur bestimmt werden oder dieser kann automatisch gemäß einem Verfahren gemessen werden, wie es in dem USA-Patent Nr. 5 124 562 vorgeschlagen ist, das ebenfalls an den Rechtsnachfolger des Erfindungsgegenstandes übertragen ist. Der bestimmte Wert wird mit CT bezeichnet, welcher vorher in einem Speicher gespeichert werden kann.
Somit ist PT&sub2;&sub1; = CT.
Hier wird der Versatz in einem Fall, wenn die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 auf einer Struktur sind, wie folgt ausgedrückt.
PT&sub1;&sub9; = cStruktur&sub1;&sub9; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
PT&sub2;&sub0; = cStruktur&sub2;&sub0; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
PT&sub2;&sub1; = cStruktur&sub2;&sub1; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
PT&sub2;&sub2; = cStruktur&sub2;&sub2; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
PT&sub2;&sub3; = cStruktur&sub2;&sub3; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
In einem Fall, wenn die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 nicht auf einer Struktur sind, ist der Versatz für jeden Meßpunkt:
OS = caußen - c'Struktur&sub2;&sub1; + CT.
Wie beschrieben, kann der Versatz für den Meßpunkt 21 z. B. durch Experimente bestimmt werden und durch Bestimmen des restlichen Versatzes PT&sub1;&sub9; - PT&sub2;&sub3; als die Differenz des konstanten Ausdrucks cStruktur&sub2;&sub1; des Meßpunkts 21 und durch Bestimmen des Versatzes OS als die Differenz des konstanten Ausdrucks c'Struktur&sub2;&sub1; des Meßpunkts 21, wodurch die Zuverlässigkeit des Versatzes PT&sub1;&sub9; - PT&sub2;&sub3; und OS jedes Meßpunkts erhöht werden können.
Der auf diese Weise bestimmte Versatz PT&sub1;&sub9; - PT&sub2;&sub3; und OS werden in einem Speicher gespeichert.
Mit dieser Operation wird der Versatz, der in jeden Meßpunkt eingeht, abgeschlossen. Nachstehend wird die Art und Weise des Eingangs des Versatzes während der Belichtungsoperation erläutert.
Nach Abschluß der Versatzeinstellung wird der Wafertisch 3 bewegt, um einen ersten Belichtungsbereich des Wafers 2 direkt unter dem Projektionslinsensystem 1 anzuordnen, und der erste Belichtungsbereich wird in Justierung mit der Struktur des Retikels gebracht. Nach dieser Justieroperation wird unter Verwendung des Oberflächenposition-Erfassungssystems die Oberflächenpositionsmessung an fünf Meßpunkten 19-23 des ersten Belichtungsbereichs ausgeführt. Auf der Grundlage von Ausgangssignalen von der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC erzeugt die Schärfensteuereinrichtung 18 Oberflächenpositionsdaten in bezug auf jeden Meßpunkt.
Die Schärfensteuereinrichtung 18 liest den Versatz OFS&sub1;&sub9; - OFS&sub2;&sub3; entsprechend den Meßpunkten 19-23 aus dem Speicher. Hier ist in Abhängigkeit von dem Bereich (der Bereiche A - I), zu welchem der erste Belichtungsbereich gehört, der Versatz OFS&sub1;&sub9; - OFS&sub2;&sub3;, der zu lesen ist, unterschiedlich, wie z. B. folgender: Tabelle 2
Durch Korrigieren der Oberflächenpositionsdaten z&sub1;&sub9; - z&sub2;&sub3; des ersten Belichtungsbereichs mit dem auf diese Weise gelesenen Versatz OFS&sub1;&sub9; - OFS&sub2;&sub3; werden die Daten Z&sub1;&sub9; - Z&sub2;&sub3; berechnet.
Z&sub1;&sub9; = z&sub1;&sub9; - OFS&sub1;&sub9;
Z&sub2;&sub0; = z&sub2;&sub0; - OFS&sub2;&sub0;
Z&sub2;&sub1; = z&sub2;&sub1; - OFS&sub2;&sub1;
Z&sub2;&sub2; = z&sub2;&sub2; - OFS&sub2;&sub2;
Z&sub2;&sub3; = z&sub2;&sub3; - OFS&sub2;&sub3;.
Auf der Grundlage der korrigierten Oberflächenpositionsdaten Z&sub1;&sub9; - Z&sub2;&sub3; bestimmt die Schärfensteuereinrichtung 18 die kleinste Quadratoberfläche des ersten Belichtungsbereichs.
Zusätzlich führt die Schärfensteuereinrichtung 18 der Tischsteuereinrichtung 14 ein Signal entsprechend dem Ergebnis der Berechnung der kleinsten Quadratoberfläche zu, durch welches die Neigung und die Position des Wafers 2, der auf dem Wafertisch 3 angeordnet ist, in bezug auf die Richtung der optischen Achse AX justiert (korrigiert) werden. Dadurch kann der erste Belichtungsbereich des Wafers 2 in der besten Abbildungsebene des Projektionslinsensystems 1 angeordnet werden. Nach einer solchen abschließenden Justierung der Oberflächenposition wird eine Belichtungsoperation des ersten Belichtungsbereichs ausgeführt, wodurch die Struktur des Retikels in diesen übertragen wird.
Nach Abschluß des Belichtungsprozesses in dem ersten Belichtungsbereich wird der Wafertisch 3 bewegt, um einen zweiten Belichtungsbereich des Wafers 2 unmittelbar unter dem Projektionslinsensystem 1 anzuordnen, und eine ähnliche Oberflächenposition-Erfassungsoperation, Oberflächenposition- Justieroperation und Belichtungsoperation, wie vorstehend beschrieben, werden ausgeführt. Solche aufeinanderfolgenden Operationen werden wiederholt ausgeführt, bis der Belichtungsprozeß bis zu dem letzten Belichtungsbereich abgeschlossen ist. Dann wird der Wafer 2 von dem Wafertisch 3 abgespannt.
Die Bestimmung des Erfassungsfehlers (Versatzkorrektur) für jeden Meßpunkt auf der Waferoberfläche, wie vorstehend beschrieben, erfolgte in jedem Prozeß, wenn eine unterschiedliche Struktur zu erzeugen ist.
Hinsichtlich der Häufigkeit ist es jedoch ausreichend, eine solche Bestimmung einmal in jedem Prozeß auszuführen. In einer Anfangsstufe jedes Prozesses kann der Erfassungsfehler (Versatzkorrektur) bestimmt und in einem Speicher gespeichert werden, und durch diese Verfahrensweise können Halbleiterchips im wesentlichen ohne Durchsatzverlust hergestellt werden.
Da ferner jede Versatzkorrekturmenge, die mit der Erfassung zu erzeugen ist, einen besonderen Wert aufweist, der jedem Meßpunkt eigen ist, kann die Anzahl der Belichtungsbereiche (Belichtungsstempel), die zur Bestimmung der Oberflächenformfunktion (einschließlich eines konstanten Ausdrucks) verwendet werden, angemessen gemäß der erforderlichen Schärfengenauigkeit bestimmt werden.
Die Anzahl kann in einem Prozeß klein sein, wenn die erforderliche Schärfengenauigkeit nicht so hoch ist, doch ist eine große Anzahl in einem Prozeß erforderlich, wenn die erforderliche Genauigkeit hoch ist. Selbst in einem Fall, wenn die Gesamtzahl der Belichtungsstempel in der Zone A und den Randzonen vierundzwanzig (24) ist, wenn die Zeitdauer, die zur schrittweisen Bewegung von einem Belichtungsstempel zu einem anderen 0,4 s und die Meßzeitdauer 0,2 s betragen, ist die Zeitdauer, die zur Bestimmung der Erfassungsversatzkorrektor notwendig ist, nur etwa 15 Sekunden oder kürzer. Daher kann durch Ausführen der Erfassungsversatzbestimmung nur für einen ersten Wafer in jeder Partie und unter Verwendung des auf diese Weise bestimmten Werts auch für die restlichen Wafer die Verminderung des Durchsatzes so gering als möglich gehalten werden, wie außer acht gelassen werden kann.
Wahlweise können Messungen der Zone A und der Zonen B - E gleichzeitig ausgeführt werden, und danach können Erfassungsfehler cStruktur&sub1;&sub9; - cStruktur&sub2;&sub3; und caußen gleichzeitig berechnet werden.
Ablaufdiagramme der Fig. 27, 28 und 29 zeigen die Abfolge der Messung in diesem Fall.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform in bezug auf den Meßpunkt 21 wird die Operation ausgeführt, um das folgende Verfahren der kleinsten Quadrate zur Lösung zu nutzen:
[{f&sub2;&sub1;(x, y) + cStruktur&sub2;&sub1;} - zStruktur&sub2;&sub1;((x, y)]²dxdy = 0
und der konstante Ausdruck cStrukcur&sub2;&sub1; Sowie der Koeffizient der Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y) werden bestimmt. Zur Bestimmung der konstanten Ausdrücke cStruktur19, 20, 22, &sub2;&sub3; der restlichen Meßpunkte wird die Oberflächenformfunktion als f(x, y) = f&sub2;&sub1;(x, y) angenommen.
Hier kann das Verfahren der kleinsten Quadrate in bezug auf einen anderen Punkt in der Zone A gelöst werden, und unter Verwendung der Oberflächenformfunktion, die in bezug auf diesen Punkt erhalten ist, können konstante Ausdrücke für die restlichen Punkte bestimmt werden.
Ferner kann das Verfahren der kleinsten Quadrate in bezug auf jeden der Meßpunkte 19-23 in der Zone A gelöst werden, und die Oberflächenformfunktionen f&sub1;&sub9;(x, y) - f&sub2;&sub3;(x, y) können bestimmt werden, wobei die Funktion, die durch Mittelung der Koeffizienten der Ordnungen von f&sub1;&sub9;(x, y) - f&sub2;&sub3;(x, y) als fMittel(X, Y) bezeichnet werden.
Während dann die Oberflächenformfunktion f(x, y) = fMittel (x, y) verwendet wird, kann das Verfahren der kleinsten Quadrate wieder in bezug auf alle Meßpunkte 19-23 gelöst werden, um konstante Ausdrücke cStruktur&sub1;&sub9; - cStruktur&sub2;&sub3; zu bestimmen. Da in diesem Fall die Anzahl der Proben groß ist, wird die Genauigkeit der Berechnung der Oberflächenformfunktion f(x, y) erhöht und somit wird ebenfalls die Genauigkeit der Berechnung der konstanten Ausdrücke cStruktur&sub1;&sub9; - cStnzktur&sub2;&sub3; erhöht.
Fig. 30 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Strukturbereiche auf einem Wafer in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist die Lagebeziehung zwischen jedem Belichtungsbereich 39 und den Meßpunkten 19-23 des Oberflächenposition- Erfassungssystems so, wie in Fig. 8 gezeigt, wobei ein Rechteck, das durch Verbinden der Punkte 19, 20, 22 und 23 definiert ist, annähernd der rechteckigen Form des Belichtungsbereichs 39 entspricht.
Abhängig davon, ob jeder Meßpunkt 19-23 auf einer Struktur oder einer Grenze dieser ist, können Belichtungsbereiche in siebzehn (17) Zonen A - Q unterteilt werden, wie in Fig. 31 gezeigt ist.
Wenn jeder Meßpunkt auf der Strukturgrenze liegt, können zwölf (12) Fälle der Lagebeziehung vorliegen, wie in Fig. 32 gezeigt ist (Fall 1 bis Fall 12). Es können zwölf Typen von Strukturausbildungen an den Meßpunkten vorliegen. In Fig. 32 bezeichnet jeder Vollkreis einen Meßpunkt, und jede schraffierte Fläche entspricht dem Abschnitt des Meßpunkts, der auf einer Struktur liegt. Das Vorliegen von zwölf Typen von Lagebeziehungen zwischen dem Meßpunkt und der Strukturgrenze bedeutet, daß dort zwölf Typen von Erfassungsfehlern (Versatzkorrekturmengen) in einer Zone vorliegen können, in welcher ein Meßpunkt auf einer Grenze liegt.
Unter Berücksichtigung einer Zone, die auf einer Struktur liegt, und einer Zone, die auf einer Grenze liegt, in bezug auf jeden Meßpunkt 19-23, werden die folgenden Beziehungen erhalten: Tabelle 3
In einer Zone, die auf einer Grenze liegt, für die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23, ist die Lagebeziehung zwischen dem Meßpunkt und der Struktur unterschiedlich, wie nachfolgend gezeigt: Tabelle 4
Daher ist es notwendig, Erfassungsfehler von insgesamt siebzehn (17) zu erfassen, d. h. fünf Erfassungsfehler in der Zone, die auf einer Struktur liegt, und zwölf Erfassungsfehler in einer Zone, die auf einer Grenze liegt.
Nachstehend wird die Art und Weise der gleichzeitigen Bestimmung von Erfassungsfehlern in einer Zone, in welcher Meßpunkte auf einer Struktur sind, und Erfassungsfehler in einer Zone, in welcher Meßpunkte an einer Strukturgrenze sind, erläutert.
Zunächst werden zur Erfassungsfehlermessung ein oder mehrere Belichtungsbereich 39 vorher aus den Zonen B - Q ausgewählt (in diesem Fall werden nicht weniger als sechzehn (16) Belichtungsstempel benötigt, und die Zone A kann einbezogen werden).
Dann wird der Wafertisch 3 bewegt, um den Meßpunkt 21 in einen Bereich des Wafers außerhalb des Belichtungsbereichs zu bewegen, der keine Struktur aufweist, und der Wafer 2 wird in einer solchen Höhenposition gehalten, wobei die gemessene Höhenposition des Meßpunkts 21 (in der Richtung der optischen Achse AX) im wesentlichen gleich Null ist. Die Position in der Richtung der optischen Achse AX wird während der Messung der Belichtungsbereiche 39 in den restlichen Zonen B - Q gleichbleibend erhalten.
Diese Operation ist für die Einstellung des Ursprungs für die Höhenpositionsmessung (in der Richtung der optischen Achse AX) notwendig zu dem Meßpunkt 21 in einem Bereich, der von der Wirkung der Struktur frei ist.
Dann wird der Wafertisch 3 schrittweise bewegt, um jeden der vorbestimmten Belichtungsbereiche 39 in der Zone B direkt unter dem Projektionslinsensystem 1 anzuordnen, und wird daher mit der Retikelstruktur justiert. Die Bewegung des Wafertischs 3 wird durch ein Ausgangssignal von dem Laserinterferometer gesteuert.
Anschließend werden die Positionen der Meßpunkte 19-23 in dem Belichtungsbereich 39 in der Zone B in der Richtung der optischen Achse AX erfaßt, d. h. deren Höhenpositionen z&sub1;&sub9; - z&sub2;&sub3; werden durch das Oberflächenposition-Erfassungssystem erfaßt. Signale, die diesen Höhenpositionen entsprechen, werden von der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC der Schärfensteuereinrichtung 18 zugeführt. Diese Meßoperation wird anschließend für alle vorbestimmten Belichtungsbereiche 39 in den Zonen B - Q ausgeführt.
Anschließend erfolgt die Berechnung unter Verwendung des Meßpunkts 21, der auf einer Struktur liegt, in jedem der Belichtungsbereiche 39 in den Zonen B - Q.
In einer ähnlichen Weise, wie beschrieben, wird die Oberflächenposition z&sub2;&sub1; des Meßpunkts 21 in jedem Belichtungsbereich 39 der Zonen B - Q durch eine Oberflächenformfunktion wie folgt ausgedrückt:
zStruktur&sub2;&sub1; = f&sub2;&sub1;(x, Y) + cStruktur&sub2;&sub1;.
In dieser Gleichung f&sub2;&sub1;(x, y) bezeichnet die Funktion nur von x oder y, welche keinen konstanten Ausdruck der Oberflächenformfunktion einschließt, die unter Bezugnahme auf jeden Meßpunkt 21 z. B. durch polynomische Annäherung erhalten werden kann, und cStruktur&sub2;&sub1; bezeichnet den konstanten Ausdruck dieser Oberflächenformfunktion.
Da hier die Ausdehnungsgleichung oder die Ordnung der gekrümmten Oberfläche der Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y) in der polynomischen Form vorbestimmt sind, werden die gemessenen Werte 221 der Zonen B - Q als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, und unter Verwendung des Verfahrens der kleinsten Quadrate werden der konstante Ausdruck cStruktur&sub2;&sub1; und der Koeffizient der Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y) berechnet.
Dies kann auf eine Weise erfolgen, um die folgende Gleichung zu lösen:
[{f&sub2;&sub1;(x, y) + cStruktur&sub2;&sub1;} - z&sub2;&sub1;((x, y)]²dxdy = 0
Der bestimmte konstante Ausdruck cStruktur&sub2;&sub1; wird zur Bestimmung der Versatzkorrektur verwendet, die in die Oberflächenpositionsmessung eingeht, wie weiter nachstehend beschrieben ist, und die auf diese Weise bestimmte Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y) wird zur Bestimmung des Versatzes in bezug auf die Erfassung der Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 verwendet.
Nachstehend wird die Art und Weise der Bestimmung des Erfassungsfehlers in einer Zone, in welcher die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 auf einer Struktur liegen, erläutert.
Hinsichtlich des Meßpunkts 19 wird der gemessene Wert der Oberflächenposition in jeder der Zonen D, E, G, H, I, O und P, in welchen der Punkt 19 auf einer Struktur ist, durch zStruktur&sub1;&sub9; bezeichnet. Auch wird die Oberflächenformfunktion des Meßpunkts 19 in diesen Zonen mit f(X, Y) + cStruktur&sub1;&sub9;, bezeichnet, wobei cStruktur&sub1;&sub9; der konstante Ausdruck der Oberflächenformfunktion ist.
In den vorstehend beschriebenen Zonen nehmen zStruktur&sub1;&sub9; und die Oberflächenformfunktion f(X, Y), die nicht den konstanten Ausdruck einschließen, die folgenden Werte an:
zStruktur&sub1;&sub9;(X, Y) = zStruktur&sub1;&sub9;(x + δx, y + δy)
f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy),
wobei f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy) durch Substituieren von Koordinaten (x + δx, y + δy), entsprechend dem Meßpunkt 19, in die Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y), welche durch Ausführen des Verfahrens der kleinsten Quadrate für den Meßpunkt 21 erhalten ist, wie beschrieben, erhalten werden kann.
Dann wird, wie in den vorstehend beschriebenen Fall, der folgende Ausdruck abgeleitet:
zStruktur&sub1;&sub9;(x + δx + δy) = f&sub2;&sub1;(x + δx + δy) + cStruktur&sub1;&sub9;.
Der Koeffizient der Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y) ist in bezug auf den Wert festgelegt, der durch Ausführen des Verfahrens der kleinsten Quadrate zu dem Meßpunkt 21 erhalten wird, wie vorstehend beschrieben, und während der Verwendung der gemessenen Werte zStruktur&sub1;&sub9; der Zonen D, E, G, H, I, O und P als die Oberflächenpositionsdaten wird nur der konstante Ausdruck cStruktur&sub1;&sub9; wieder nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate berechnet.
Dies kann erfolgen, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1;(x, y) als feststehend angenommen wird (nicht durch das Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), um die folgende Gleichung in bezug auf den konstanten Ausdruck cStruktur&sub1;&sub9; zu lösen:
[{f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy) + cStruktur&sub1;&sub9;} - zStruktur&sub1;&sub9;(x + δx, y + δy)]²dxdy = 0
Auf ähnliche Weise werden hinsichtlich des Meßpunkts 20 die gemessenen Werte zStruktur&sub2;&sub0; in den Zonen B, E, F, H, I, J und Q, wobei in jeder von diesen der Meßpunkt 20 auf einer Struktur liegt, als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1;(x, y) als feststehend angesehen wird (nicht nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), um die folgende Beziehung in bezug auf den konstanten Ausdruck cStruktur&sub2;&sub0; Zu lösen:
[{f&sub2;&sub1;(x + δx, y - δy) + cStruktur&sub2;&sub0;} - zStruktur&sub2;&sub0;(x + δx, y + δy)]²dxdy = 0
Auf ähnliche Weise werden hinsichtlich des Meßpunkts 22 die gemessenen Werte zStruktur&sub2;&sub2; in den Zonen C, D, F, G, H, M und N, wobei in jeder von diesen der Meßpunkt 22 auf einer Struktur liegt, als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1;(x, y) als feststehend angesehen wird (nicht nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), um die folgende Beziehung in bezug auf den konstanten Ausdruck CStruktur&sub2;&sub2; zu lösen:
[{f&sub2;&sub1;(x - δx, y + δy) + cStruktur&sub2;&sub2;} - zStruktur&sub2;&sub2;(x - δx, y + δy)]²dxdy = 0
Auf ähnliche Weise werden hinsichtlich des Meßpunkts 23 die gemessenen Werte zStruktur&sub2;&sub3; in den Zonen B, C, F, G, I, K und L, wobei in jeder von diesen der Meßpunkt 20 auf einer Struktur liegt, als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1;(x, y) als feststehend angesehen wird (nicht nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), um die folgende Beziehung in bezug auf den konstanten Ausdruck cStruktur&sub2;&sub3; zu lösen:
[{f&sub2;&sub1;(x - δx, y - δy) + cStruktur&sub2;&sub3;} - zStruktur&sub2;&sub3;(x - δx, y - δy)]²dxdy = 0
Unter Verwendung der konstanten Ausdrücke cStruktur&sub1;&sub9;, cStruktur&sub2;&sub0;, cStruktur&sub2;&sub1; und cStruktur&sub2;&sub3; wird die Versatzkorrektur bestimmt, die in die Oberflächenpositionsmessung eingeht.
Nachstehend wird die Art und Weise der Bestimmung des Erfassungsversatzes in einer Zone erläutert, in welcher die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 an einer Strukturgrenze liegen.
Hier erfolgt die Beschreibung zu einem Fall, in welchem die Meßpunkte und eine Struktur in einer solchen Lagebeziehung sind, wie im Fall 1 in Fig. 32 gezeigt ist. Jene der Meßpunkte, welche in dem Fall 1 in Fig. 32 gezeigt sind, sind der Punkt 19 in den Zonen B und J sowie der Punkt 22 in den Zonen B und K. Gemessene Werte der Oberflächenposition an den Meßpunkten 19 und 22 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub1; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(X, Y) + cGrenze&sub1; bezeichnet, wobei cGrenze&sub1; der konstante Ausdruck der Oberflächenformfunktion ist.
Die Oberflächenposition zGrenze&sub1; kann als:
zGrenze&sub1; - f(X, Y) + cGrenze&sub1;
ausgedrückt werden, wobei zGrenze&sub1; und die Oberflächenformfunktion f(X, Y), die nicht den konstanten Ausdruck aufweisen, in der Zone B die folgenden Werte annehmen:
zGrenze&sub1;(X, Y) = zStruktur&sub1;&sub9;(x + δx, y + δy)
f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy) und
zGrenze&sub1;(X, Y) = zStruktur&sub2;&sub2;(x - δx, y + δy)
f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(x - δx, y + δy),
wobei f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy) erhalten wird, ähnlich dem vorstehend beschriebenen Fall, durch Substituieren der Koordinaten (x + δx, y + δy) und (x - δx, y + δy), entsprechend den Meßpunkten 19 und 22 in der Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y).
Auf ähnliche Weise in Zone J:
zGrenze&sub1;(X, Y) - zStruktur&sub1;&sub9;(x + δx, y + δy)
f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy).
In Zone K:
zGrenze&sub1;(X, Y) = zStruktur&sub2;&sub2;(x - δx, y + δy)
f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(x - δx, y + δy).
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub1; in den Zonen B, J und K als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird (nicht nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub1; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub1;} - zGrenze&sub1;(X, Y)]²dXdY = 0
Jene der Meßpunkte, welche in dem Fall 2 der Fig. 32 gezeigten Zustand sind, sind der Punkt 20 in den Zonen D und 0 sowie der Punkt 23 in den Zonen D und N. Gemessene Werte der Oberflächenposition an den Meßpunkten 20 und 23 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub2; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(X, y) + cGrenze&sub2; bezeichnet.
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub2; in den Zonen D, N und 0 als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird (nicht nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub2; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub2;} - zGrenze&sub2;(X, Y)]²dXdY = 0
Jene der Meßpunkte, welche in dem im Fall 3 der Fig. 32 gezeigten Zustand sind, sind der Punkt 19 in den Zonen C und M sowie der Punkt 20 in den Zonen C und L. Gemessene Werte der Oberflächenposition an den Meßpunkten 19 und 20 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub3; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(X, Y) + cGrenze&sub3; bezeichnet.
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub3; in den Zonen C, M und L als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird (nicht nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub3; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub3;} - zGrenze&sub3;(X, Y)]²dXdY = 0
Jene der Meßpunkte, welche in dem im Fall 4 der Fig. 32 gezeigten Zustand sind, sind der Punkt 22 in den Zonen E und P sowie der Punkt 23 in den Zonen E und Q. Gemessene Werte der Oberflächenposition an den Meßpunkten 22 und 23 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub4; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(X, Y) + cGrenze&sub4; bezeichnet.
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub4; in den Zonen E, P und Q als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird (nicht nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub4; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub4;} - zGrenze&sub4;(X, Y)]²dXdY = 0
Es ist hier darauf hinzuweisen, daß hier im Fall 2 bis Fall 4 die gemessenen Werte zGrenze&sub1; - zGrenze&sub4; und die Oberflächenformfunktionen f(X, Y) unterschiedliche Werte annehmen, obgleich sie in einer ähnlichen Weise wie im Fall 1 definiert sind. Eine ausführliche Beschreibung wird hier ausgelassen, um eine Doppelung der Beschreibung zu vermeiden.
Nachstehend wird ein Fall erläutert, wobei die Meßpunkte und eine Struktur in einer solchen Lagebeziehung sind, wie im Fall 5 der Fig. 32 gezeigt ist. Jene der Meßpunkte, welche in dem im Fall 5 der Fig. 32 gezeigten Zustand sind, sind der Punkt 19 in der Zone F, der Punkt 20 in der Zone K und der Punkt 22 in der Zone L. Gemessene Werte der Oberflächenposition an den Meßpunkten 19, 20 und 22 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub5; bezeichnet, und die Oberflächenform- funktion ist mit f(X, Y) + cGrenze&sub5; bezeichnet, wobei cGrenze&sub5; der konstante Ausdruck der Oberflächenformfunktion ist.
Die Oberflächenposition zGrenze&sub5; kann ausgedrückt werden als:
zGrenze&sub5; = f(X, Y) + cGrenze&sub5;,
wobei zGrenze&sub5; und die Oberflächenformfunktion f(X, Y), die nicht den konstanten Ausdruck einschließt, die folgenden Werte in der Zone F annehmen:
zGrenze&sub5; (X, Y) zStruktur&sub1;&sub9;(x + δx, y + δy)
f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy),
wobei f&sub2;&sub1;(x + δx, y + δy) erhalten werden kann, ähnlich dem vorstehend beschriebenen Fall, durch Substituieren von Koordinaten (x + δx, y + δy), entsprechend dem Meßpunkt 19, in die Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y).
Ähnlich in der Zone K:
zGrenze&sub5;(X, Y) = zStruktur&sub2;&sub0;(x + δx, y - δy)
f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(x + δx, y - δy).
In Zone L:
zGrenze&sub5;(X, Y) = zStruktur&sub2;&sub2;(x - δx, y + δy)
f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(x - δx, y + δy).
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub5; in den Zonen F, K und L als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird (nicht nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub5; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub5;} - zGrenze&sub5;(X, Y)]²dXdY = 0
Jene der Meßpunkte, welche in dem im Fall 6 der Fig. 32 gezeigten Zustand sind, sind der Punkt 19 in der Zone Q, der Punkt 22 in der Zone I und der Punkt 23 in der Zone J. Gemessene Werte der Oberflächenposition an den Meßpunkten 19, 22 und 23 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub6; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(X, Y) + cGrenze&sub6; bezeichnet.
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub6; in den Zonen Q, I und J als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird, und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub6; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub6;} - zGrenze&sub6;(X, Y)]²dXdY = 0
Jene der Meßpunkte, welche in dem im Fall 7 der Fig. 32 gezeigten Zustand sind, sind der Punkt 20 in der Zone P, der Punkt 22 in der Zone O und der Punkt 23 in der Zone H. Gemessene Werte der Oberflächenposition an den Meßpunkten 20, 22 und 23 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub7; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f (X, y) + cGrenze&sub7; bezeichnet.
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub7; in den Zonen P, O und H als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird, und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub7; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub7;} - zGrenze&sub7;(X, Y)]²dXdY = 0
Jene der Meßpunkte, welche in dem im Fall 8 der Fig. 32 gezeigten Zustand sind, sind der Punkt 19 in der Zone N, der Punkt 20 in der Zone G und der Punkt 23 in der Zone M. Gemessene Werte der Oberflächenposition an den Meßpunkten 19, 20 und 23 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub8; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f (X, Y) + cGrenze&sub8; bezeichnet.
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub8; in den Zonen N, G und M als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird, und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub8; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub8;} - zGrenze&sub8;(X, Y)]²dXdY = 0
Es ist hier darauf hinzuweisen, daß im Fall 6 bis Fall 8 die gemessenen Werte zGrenze&sub6; - zGrenze&sub8; und die Oberflächenformfunktionen f(X, Y) unterschiedliche Werte annehmen, obgleich sie in einer ähnlichen Weise wie im Fall 5 definiert sind. Die ausführliche Erläuterung wird hier ausgelassen, um eine Doppelung der Beschreibung zu vermeiden.
Nachstehend wird ein Fall erläutert, wobei die Meßpunkte und eine Struktur in einer solchen Lagebeziehung sind, wie im Fall 9 der Fig. 32 gezeigt ist. Jener der Meßpunkte, welcher in dem im Fall 9 der Fig. 32 gezeigten Zustand ist, ist der Punkt 23 in den Zonen O und P. Gemessene Werte der Oberflächenposition an dem Meßpunkt 23 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub9; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f (X, Y) + cGrenze&sub9; bezeichnet, wobei cGrenze&sub9; der konstante Ausdruck der Oberflächenformfunktion ist.
Die Oberflächenposition zGrenze&sub9; kann ausgedrückt werden als:
zGrenze&sub9; = f(X, Y) + cGrenze&sub9;,
wobei z, und die Oberflächenformfunktion f(X, Y), die nicht den konstanten Ausdruck einschließt, die folgenden Werte in den Zonen O und P annehmen:
zGrenze&sub9;(X, Y) = zStruktur&sub2;&sub3;(x - δx, y - δx)
f(X, Y) = f&sub2;&sub1;(x - δx, y - δy),
wobei f&sub2;&sub1;(x - δx, y - δy) erhalten werden kann, ähnlich dem vorstehend beschriebenen Fall, durch Substituieren von Koordinaten (x - δx, y - δy), entsprechend dem Meßpunkt 23, in die Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1;(x, y).
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub9; in den Zonen O und P als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird (nicht nach dem Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub9; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub9;} - zGrenze&sub9;(X, Y)]²dXdY = 0
Jener der Meßpunkte, welcher in dem im Fall 10 der Fig. 32 gezeigten Zustand ist, ist der Punkt 20 in den Zonen M und N. Gemessene Werte der Oberflächenposition an dem Meßpunkt 20 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub1;&sub0; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(X, Y) + cGrenze&sub1;&sub0; bezeichnet.
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub1;&sub0; in den Zonen M und N als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird, und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck c 10 ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub1;&sub0;} - zGrenze&sub1;&sub0;(X, Y)]²dXdY = 0
Jener der Meßpunkte, welcher in dem im Fall 11 der Fig. 32 gezeigten Zustand ist, ist der Punkt 19 in den Zonen K und L. Gemessene Werte der Oberflächenposition an dem Meßpunkt 19 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub1;&sub1; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(X, Y) + cGrenze&sub1;&sub1; bezeichnet.
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub1;&sub1; in den Zonen K und L als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird, und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub1;&sub1; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub1;&sub1;} - zGrenze&sub1;&sub1;(X, Y)]²dXdY = 0
Jener der Meßpunkte, welcher in dem im Fall 12 der Fig. 32 gezeigten Zustand ist, ist der Punkt 22 in den Zonen J und 0. Gemessene Werte der Oberflächenposition an dem Meßpunkt 22 in diesen Zonen sind hier mit zGrenze&sub1;&sub2; bezeichnet, und die Oberflächenformfunktion ist mit f(X, Y) + cGrenze&sub1;&sub2; bezeichnet.
Dann werden die gemessenen Werte zGrenze&sub1;&sub2; in den Zonen J und 0 als die Oberflächenpositionsdaten verwendet, während der Koeffizient von f&sub2;&sub1; als festgelegt angenommen wird, und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub1;&sub2; ausgeführt, d. h., um die Beziehung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub1;&sub2;} - zGrenze&sub1;&sub2;(X, Y)]²dXdY = 0
Es ist hier darauf hinzuweisen, daß im Fall 10 bis Fall 12 die gemessenen Werte zGrenze&sub1;&sub0; - zGrenze&sub1;&sub2; und die Oberflächenformfunktionen f(X, Y) unterschiedliche Werte annehmen, obgleich sie in einer ähnlichen Weise wie im Fall 9 definiert sind. Eine ausführliche Beschreibung wird hier ausgelassen, um eine Doppelung der Beschreibung zu vermeiden.
In der vorstehend beschriebenen Weise wird der Erfassungsversatz in bezug auf die Zone, in welcher die Meßpunkte 19 - 23 auf einer Struktur liegen, und auf die Zone, in welcher die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 auf einer Strukturgrenze liegen, bestimmt.
Dann wird unter Verwendung der auf diese Weise bestimmten konstanten Ausdrücke cStruktur&sub1;&sub9; - cStruktur&sub2;&sub3; und cGrenze&sub1; - cGrenze&sub1;&sub2; der Versatz, der in die Oberflächenpositionsmessung eingeht, in einer ähnlichen Weise wie in der vorhergehenden Ausführungsform berechnet.
D. h., wenn der Versatz in dem Fall, wenn die Meßpunkte 19 - 23 auf einer Struktur vorliegen, mit PT&sub1;&sub9; - PT&sub2;&sub3; bezeichnet ist, dann sind:
PT&sub1;&sub9; = cStruktur&sub1;&sub9;
PT&sub2;&sub0; = cStruktur&sub2;&sub0;
PT&sub2;&sub1; = cStruktur&sub2;&sub1;
PT&sub2;&sub2; = cStruktur&sub2;&sub2;
PT&sub2;&sub3; = cStruktur&sub2;&sub3;.
Wenn der Versatz in dem Fall, wenn die Punkte 19, 20, 22 und 23 auf einer Strukturgrenze vorliegen, mit BD&sub1; - BD&sub1;&sub2; bezeichnet ist, dann sind:
BD&sub1; = cGrenze&sub1;
BD&sub2; = cGrenze&sub2;
BD&sub3; = cGrenze&sub3;
BD&sub4; = cGrenze&sub4;
BD&sub5; = cGrenze&sub5;
BD&sub6; = cGrenze&sub6;
BD&sub7; = cGrenze&sub7;
BD&sub8; = cGrenze&sub8;
BD&sub9; = cGrenze&sub9;
BD&sub1;&sub0; = cGrenze&sub1;&sub0;
BD&sub1;&sub1; = cGrenze&sub1;&sub1;
BD&sub1;&sub2; = cGrenze&sub1;&sub2;.
Auch in einem Fall, wenn der Versatz in bezug auf den Meßpunkt 21 CT ist, welcher vorhergehend z. B. durch Experimente bestimmt werden kann, wie in der vorstehenden Ausführungsform, und wenn der Versatz in dem Fall, wenn die Punkte 19, 20, 22 und 23 auf einer Struktur liegen, mit PT&sub1;&sub9;, PT&sub2;&sub0;, PT&sub2;&sub2; und PT&sub2;&sub3; bezeichnet werden, dann sind:
PT&sub1;&sub9; = cStruktur&sub1;&sub9; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
PT&sub2;&sub0; = cStruktur&sub2;&sub0; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
PT&sub2;&sub1; = cStruktur&sub2;&sub1; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
PT&sub2;&sub2; = cStruktur&sub2;&sub2; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
Wenn der Versatz zu jedem Meßpunkt 19, 20, 22 und 23 in einem Fall, wenn diese auf einer Strukturgrenze liegen, mit BD&sub1; - BD&sub1;&sub2; bezeichnet werden, dann sind:
BD&sub1; = cGrenze&sub1; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub2; = cGrenze&sub2; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub3; = cGrenze&sub3; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub4; = cGrenze&sub4; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub5; = cGrenze&sub5; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub6; = cGrenze&sub6; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub7; = cGrenze&sub7; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub8; = cGrenze&sub8; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub9; = cGrenze&sub9; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub1;&sub0; = cGrenze&sub1;&sub0; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub1;&sub1; = cGrenze&sub1;&sub1; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT
BD&sub1;&sub2; = cGrenze&sub1;&sub2; - cStruktur&sub2;&sub1; + CT.
Die somit bestimmten Versatzwerte PT&sub1;&sub9; - PT&sub2;&sub3;, als auch die zwölf Versatzwerte BD&sub1; - BD&sub1;&sub2; werden in einem Speicher gespeichert.
Auf diese Weise kann der Versatz, der in jeden Meßpunkt eingeht, eingestellt werden. Die Art und Weise des Eingehens des Versatzes während der Belichtungsoperation ist ähnlich jener der vorhergehenden Ausführungsform und abhängig von der Zone (der Zonen A - Q in Fig. 31), zu welcher der Belichtungsbereich gehört, ist der Versatz OFS19 - OFS23 für die Meßpunkte 19-23, der von der Schärfensteuereinrichtung 18 aus dem Speicher zu lesen ist, unterschiedlich, wie folgt: Tabelle 5
Unter Verwendung der gelesenen Versatzwerte OFS&sub1;&sub9; - OFS&sub2;&sub3; werden die Oberflächenpositionsdaten z&sub1;&sub9; - z&sub2;&sub3; des Belichtungsbereichs korrigiert, um die korrigierten Oberflächenpositionsdaten z&sub1;&sub9; - z&sub2;&sub3; zu berechnen.
In einer Weise wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungs form:
z&sub1;&sub9; = Z&sub1;&sub9; - OFS&sub1;&sub9;
z&sub2;&sub0; = z&sub2;&sub0; - OFS&sub2;&sub0;
z&sub2;&sub1; = z&sub2;&sub1; - OFS&sub2;&sub1;
z&sub2;&sub2; = z&sub2;&sub2; - OFS&sub2;&sub2;
z&sub2;&sub3; = z&sub2;&sub3; - OFS&sub2;&sub3;
Auf der Grundlage der korrigierten Oberflächenpositionsdaten z&sub1;&sub9; - z&sub2;&sub3; wird die Oberfläche der kleinsten Quadrate des Belichtungsbereichs bestimmt. Die aufeinanderfolgenden Operationen zum Übertragen der Struktur des Wafers auf den Wafer werden in derselben Weise wie in der vorhergehenden Ausführungsform ausgeführt und deren Erläuterung wird ausgelassen.
Selbst wenn gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Meßpunkte auf der Strukturgrenze liegen und dort siebzehn Erfassungsfehler vorliegen, die zu korrigieren sind, ist es möglich, die Erfassungsfehler unter Verwendung des "Oberflächenformfunktionskonstantverfahrens" zu bestimmen. Zusätzlich ist es im Vergleich mit der zweiten Ausführungsform möglich, den Erfassungsfehler (Versatzkorrektur) mit den Meßbelichtungsstempeln in im wesentlichen der gleichen Anzahl zu bestimmen. Wenn somit die Versatzbestimmung nur an einem ersten Wafer in jeder Partie ausgeführt wird und der so bestimmte Versatz auch für die restlichen Wafer verwendet wird, kann die Verminderung des Durchsatzes so gering gehalten werden, daß sie vernachlässigbar ist, wie in der vorhergehenden Ausführungsform.
Das Ablaufdiagramm der Fig. 32 zeigt auf einfache Weise die Abfolgen der Bestimmung des Erfassungsfehlers (Versatzkorrektur), wie vorstehend beschrieben.
Fig. 34 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnitts einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 35 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Fig. 34.
In Fig. 34 und 35 sind die Elemente, die jenen in Fig. 1 und 2 gezeigten entsprechen mit den entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet.
Nachstehend wird der Aufbau dieser Ausführungsform erläutert, obgleich gewisse Wiederholungen zu der Beschreibung der ersten Ausführungsform der Fig. 1 und 2 vorliegen.
In Fig. 34 ist mit 1 ein projizierendes optisches System (Projektionslinsensystem) der Verkleinerungstype bezeichnet, und mit Ax ist die optische Achse des projizierenden optischen Systems 1 bezeichnet. Mit 1a ist ein Retikel bezeichnet, auf welchem eine Schaltungsstruktur erzeugt ist. Es wird auf einem Retikeltisch 1 angeordnet. Mit 1c ist ein Beleuchtungssystem zum gleichmäßigen Beleuchten der Oberfläche des Retikels 1a bezeichnet. Das projizierende optische System 1 dient zum verkleinernden Projizieren der Schaltungsstruktur des Retikels 1a auf die Oberfläche eines Wafers 2. Der Wafer 2 wird durch Anziehung an der Oberfläche eines Wafers 2 fest angeordnet gehalten. Der Wafertisch 3 ist entlang der optischen Achse Ax (z-Richtung) des projizierenden optischen Systems 1 als auch in zwei Richtungen (x- und y-Richtung) entlang der Ebene (x-y-Richtung) rechtwinklig zu der optischen Achse Ax bewegbar. Außerdem ist er mit der Funktion der Neigungsjustierung in bezug auf die Ebene (x-y-Ebene) rechtwinklig zu der optischen Achse Ax ausgestattet. Somit ist es mit diesem Aufbau möglich, die Oberflächenposition eines Wafers 2, der auf der Oberfläche des Wafertischs 3 angeordnet ist, wunschgemäß zu justieren. Mit 4 ist eine Tischsteuereinrichtung bezeichnet, welche betreibbar ist, um den Wafertisch 3 als Reaktion auf ein Signal von einer Schärfensteuereinrichtung 18 steuerbar anzutreiben, wie weiter nachstehend beschrieben ist.
Mit SA ist eine Lichtprojektionseinrichtung bezeichnet. Mit Strukturbereich ist eine Projektionseinrichtung bezeichnet. Mit SC ist eine photoelektrische Umwandlungseinrichtung bezeichnet. Diese Komponenten bilden einen Abschnitt einer Oberflächenposition-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Oberflächenposition eines Wafers 2. Die Projektionseinrichtung SB und die photoelektrische Umwandlungseinrichtung wirken miteinander, um eine Erfassungseinrichtung SBC zu definieren.
Wenn in dieser Ausführungsform die Schaltungsstruktur des Retikels 1a durch das projizierende optische System 1 auf die Oberfläche des Wafers 2 zu projizieren ist, wird die Oberflächenposition-Erfassungseinrichtung verwendet, um den Wafertisch gesteuert anzutreiben, um die Oberfläche des Wafers 2 innerhalb des Schärfentiefebereichs des projizierenden optischen Systems 1 zu positionieren. Der Wafertisch 3 wird dann schrittweise entlang der x-y-Ebene bewegt, wodurch Strukturbereiche (Belichtungsstempel) 39 mit rechteckiger Form nacheinander auf der Oberfläche des Wafers 2 definiert werden.
Nachstehend werden die Komponenten der Oberflächenposition- Erfassungseinrichtung dieser Ausführungsform erläutert. Zunächst wird die Lichtprojektionseinrichtung SA zum Projizieren einer Vielzahl von Lichtstrahlen auf die Oberfläche des Wafers 2 beschrieben.
Mit 5 ist eine Lichtquelle bezeichnet, welche eine Weißlichtquelle aufweist oder eine Beleuchtungseinheit, die eingerichtet ist, um Licht unterschiedlicher Wellenlängen abzustrahlen. Mit 6 ist eine Kollimatorlinse zum Aufnehmen des Lichts von der Lichtquelle 2 und zum Erzeugen von parallelen Lichtstrahlen von im wesentlichen gleichmäßiger Intensitätsverteilung über den Querschnitt zu erzeugen.
Mit 7 ist ein Schlitzelement mit prismatischer Form bezeichnet, das ein Paar von Prismen aufweist, die miteinander verklebt sind, so daß deren geneigte Oberflächen einander in Gegenüberlage sind. In der verklebten Oberfläche ist eine Vielzahl von Öffnungen (Feinlöcher) 71-75 erzeugt. Mit 8 ist ein Linsensystem der dualen telezentrischen Type bezeichnet, welches dazu dient, fünf unabhängige Lichtstrahlen 71a - 75a, die durch die Feinlöcher 71-75 des Schlitzelements 7 getreten sind, über einen Spiegel 9 im wesentlichen mit demselben Einfallswinkel zu den fünf Meßpunkten 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 zu richten. Hier sind die optischen Komponenten so eingestellt, daß die projizierten Bilder Feinlochlöcher von im wesentlichen der gleichen Größe aufweisen. Ferner weist das Linsensystem 8 eine innere Aperturblende 40 auf, welche dazu dient, die NA der Lichtstrahlen 71a - 75a zu justieren oder auszugleichen. In dieser Ausführungsform wirken diese Komponenten 5-9 zusammen, um die Lichtprojektionseinrichtung SA auszubilden.
In dieser Ausführungsform beträgt der Einfallswinkel φ jedes Lichtstrahls von der Lichtprojektionseinrichtung SA, der auf die Oberfläche des Wafers 2 auftrifft (der Winkel, der in bezug auf eine Senkrechte zu der Waferoberfläche definiert ist), φ = 70 Grad oder mehr. Auf der Oberfläche des Wafers 2 ist eine Vielzahl von Strukturbereichen (Belichtungsstempel der Belichtungsbereiche) 39, angeordnet, wie in Fig. 23 gezeigt ist. Die fünf Lichtstrahlen 71a - 75a, die durch das Linsensystem 8 getreten sind, treffen jeweils auf separate Meßpunkte 19-23 eines Strukturbereichs 39 auf.
Die fünf Lichtstrahlen 71a - 75a, wenn sie auf die Oberfläche des Wafers 2 projiziert werden, werden so auf die Oberfläche des Wafers 2 entlang einer Richtung projiziert, die in einem Winkel von θ Grad (z. B. θ = 22,5 Grad) in der X-Y- Ebene gegenüber der X-Richtung (Richtung der Belichtungsstempelanordnung) gedreht ist, so daß sie unabhängig beobachtet werden können, wie in Fig. 35 gezeigt ist, wenn in der senkrechten Richtung auf den Wafer 2 (Richtung der optischen Achse Ax) betrachtet werden, wobei im wesentlichen die gleiche vorteilhafte Wirkung wie in der ersten Ausführungsform gewährleistet ist.
Die fünf Feinlöcher 71-75 des Schlitzelements 7 sind auf einer Ebene definiert, die mit der Oberfläche des Wafers 2 konjugiert ist, um die Schleimpflug-Bedingung in bezug auf die Oberfläche des Wafers 2 zu erfüllen. Die Größe und die Form der Feinlöcher 71-75 des Schlitzelements 7 als auch dessen Abstand von dem Linsensystem 8 sind so eingestellt, daß Feinlochbilder von im wesentlichen derselben Größe auf der Oberfläche des Wafers 2 erzeugt werden.
In dieser Ausführungsform wird eine Vielzahl von Lichtstrahlen (Feinlöcher) unter Verwendung der Lichtprojektionseinrichtung SA, welche die vorstehend beschriebenen Komponenten 5-9 aufweist, auf die Oberfläche des Wafers 2 projiziert. Es ist darauf hinzuweisen, daß in dieser Ausführungsform die Anzahl der Meßpunkte, die auf der Oberfläche des Wafers 2 definiert wird, nicht auf fünf (5) begrenzt ist.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung der Projektionseinrichtung SB, welche dazu dient, die durch die Oberfläche des Wafers 2 reflektierten Lichtstrahlen auf die Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC (CCD-Positionserfassungseinrichtung) zu richten und abzubilden.
Mit 11 ist eine Lichtaufnahmelinse der dualen telezentrischen Type bezeichnet. Die fünf Reflexionslichtstrahlen von der Oberfläche des Wafers 2 werden über einen Spiegel 10 zu der Lichtaufnahmelinse 11 gerichtet. Sie dient zum Erzeugen von Feinlochbildern jeweils in den Positionen 24-28, die jeweils den Meßpunkten 19-23 entsprechen.
Mit 41 ist eine Blende bezeichnet, die in der Lichtaufnahmelinse 11 vorgesehen ist, und sie führt im wesentlichen zu derselben vorteilhaften Wirkung wie jene in der ersten Ausführungsform. Die Lichtstrahlen von den Feinlochbildern in den Positionen 24-28 werden dann jeweils auf fünf separate optische Korrektursysteme 12-16 projiziert.
Die Lichtaufnahmelinse 11 ist eine duale, telezentrische Type, und die optischen Achsen der optischen Korrektursysteme 12-16 sind zueinander parallel angeordnet. Daher dienen sie zum erneuten Abbilden der Feinlochbilder, die in den Positionen 24-28 definiert sind, auf der Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC, so daß Lichtflecken derselben Größe darauf erzeugt werden. Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC weist in dieser Ausführungsform eine einzelne Flächen-CCD auf. Wie vorstehend beschrieben, wirken die Komponenten 10, 11 und 12-16 zusammen, um die Projektionseinrichtung SB auszubilden.
Die optischen Korrektursysteme 12-16 weisen jeweils ein Linsensystem und eine parallele Flachplatte vorbestimmter Dicke auf, und sie ist in einer koaxialen oder exzentrischen Beziehung mit der optischen Achse der Lichtaufnahmelinse 11. Hier wird die parallele Flachplatte verwendet, um die optische Länge jedes entsprechenden Linsensystems zu korrigieren. Jedes Linsensystem ist auch zur Vergrößerungskorrektur vorgesehen, so daß im wesentlichen die gleiche Abbildungsvergrößerung (Projektionsvergrößerung) auf der Erfassungsoberfläche 17 in bezug auf alle Meßpunkte 19-23 gewährleistet ist.
In einem optischen Projektionsabbildungssystem zur schiefwinkligen Projektion, wie in der vorliegenden Ausführungsform, wobei eine Vielzahl von Lichtstrahlen schiefwinklig auf die Oberfläche eines Wafers projiziert wird, wenn unterschiedliche Meßpunkte 19-23 mit unterschiedlichen Abständen in bezug auf die Lichtaufnahmelinse 11 auf der Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SB abgebildet werden, werden sie mit unterschiedlichen Abbildungsvergrößerungen abgebildet.
In dieser Ausführungsform sind im Hinblick darauf die optischen Korrektursysteme 12-16 jeweils in bezug auf die Meßpunkte angeordnet, durch welche im wesentlichen die gleiche Projektionsvergrößerung auf der Erfassungsoberfläche 17 zu den Meßpunkten 19-23 gewährleistet ist.
Hier sind die Positionen der Feinlochbilder (Lichtflecken), die auf die Erfassungsoberfläche 17 einfallen, mit den Oberflächenpositionen (in der Richtung des Niveaus (Höhe) und entlang der optischen Achse Ax) der Oberfläche des Wafers 2 jeweils an den Meßpunkten 19-23 änderbar. Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC dient zum Erfassen einer solchen Änderung der Feinlochbildposition. Daher ist in der vorliegenden Ausführungsform die Oberflächenpositionsinformation an jedem Meßpunkt 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 mit derselben Genauigkeit erfaßbar.
Ferner sind durch die Projektionseinrichtung SB die Meßpunkte 19-23 auf der Oberfläche des Wafers 2 und die Erfassungsoberfläche 17 der photoelektrischen Umwandlungseinrichtung SC in einer konjugierten Beziehung angeordnet (Neigungskorrektur erfolgt zu den Meßpunkten 19-23), so daß sich selbst bei einer örtlichen Neigung an dem Meßpunkt 19 - 23 die Feinlochbildposition auf der Erfassungsoberfläche 17 nicht verändert. Als Reaktion auf eine Änderung des örtlichen Niveaus (Höhenposition) an jedem Meßpunkte der Oberfläche des Wafers 2 in der Richtung der optischen Achse Ax, d. h. als Reaktion auf das Niveau jedes Meßpunkts 19-23, ist die Feinlochbildposition auf der Erfassungsoberfläche 17 änderbar.
Die photoelektrische Umwandlungseinrichtung SC dient zum Erfassen der Lageinformation zu jedem Feinlochbild, das auf die Erfassungsoberfläche 17 einfällt, und die Feinlochbildpositionsinformation entsprechend den Meßpunkten 19-23, die durch die Umwandlungseinrichtung SC erhalten ist, wird der Schärfensteuereinrichtung 18 zugeführt.
Als Reaktion auf die Niveau-(Oberflächenposition)-Information zu den Meßpunkten 19-23, die von der Umwandlungseinrichtung SC angelegt ist, bestimmt die Schärfensteuereinrichtung 18 die Lageinformation auf der Oberfläche des Wafers 2, d. h. die Position in bezug auf die Richtung der optischen Achse AX (z-Richtung) oder deren Neigung in bezug auf die X-Y-Ebene.
Dann legt sie ein Signal in bezug auf einen Antrieb des Wafertischs 3 an die Tischsteuereinrichtung 4 an, um die Oberfläche des Wafers 2 im wesentlichen mit der Projektionsebene des Retikels 1a durch das optische Projektionssystem in Übereinstimmung zu bringen. Als Reaktion auf das Signal, das von der Schärfensteuereinrichtung 18 angelegt ist, treibt die Tischsteuereinrichtung 4 den Wafertisch 3 steuerbar an, um die Position und/oder die Stellung des Wafers 2 zu justieren.
Die Verschiebung des Wafertischs 3 in der x- oder der y- Richtung wird nach einem bekannten Verfahren unter Verwendung eines (nicht gezeigten) Laserinterferometers gemessen, und ein Signal, das die Verschiebungsmenge des Wafertischs 3 darstellt, wird von dem Interferometer über eine Signalleitung an die Tischsteuereinrichtung 4 angelegt.
Die Tischsteuereinrichtung 4 steuert die Position des Wafertischs 3 in der x- und der y-Richtung und steuert auch die Bewegung des Tischs 3 in der z-Richtung, als auch dessen Neigung auf der Grundlage eines Signals, das von der Schärfensteuereinrichtung 18 über eine Signalleitung daran angelegt ist. Dies ist ebenso der Fall bei der ersten Ausführungs form.
Nachstehend wird die Art und Weise der Erfassung der Oberflächenposition eines Strukturbereichs 39 des Wafers 2 in dieser Ausführungsform erläutert.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Hauptfaktor des Erfassungsfehlers bei der Erfassung der Oberflächenposition des Wafers 2 mit dem optischen Oberflächenposition-Erfassungssystem der Fig. 34 die Interferenz zwischen dem Licht, das durch die Oberfläche eines Resists des Wafers 2 reflektiert ist, und dem Licht, das durch die Oberfläche des Substrats des Wafers 2 reflektiert ist. Da sich die Wirkung dieser Interferenz für den jeweiligen Meßpunkt 19-23 mit der Struktur unterscheidet, die auf dem Wafersubstrat ausgebildet ist, unterscheiden sich die Meßfehler infolge der Interferenz voneinander.
In einer Projektionsbelichtungseinrichtung der Verkleinerungstype, wie in Fig. 34 gezeigt, wird die Struktur des Retikels 1a in die Belichtungsbereiche des Wafers 2 durch das Step-und-Repeat-Verfahren aufeinanderfolgend übertragen. Vor der Oberflächenpositionserfassung und der Strukturübertragung wird die Justieroperation ausgeführt, um eine in jedem Belichtungsbereich des Wafers 2 vorhergehend erzeugte 1C- Struktur mit der Struktur des Retikels zu justieren.
Das optische Oberflächenposition-Erfassungssystem ist an dem Projektionslinsensystem 1 fest angeordnet, und das Retikel 1a wird in einer Festposition in bezug auf das Projektionslinsensystem 1 gehalten. Daher ist durch Ausführen der Oberflächenpositionserfassung nach dem Justieren der Retikelstruktur und des Belichtungsbereichs des Wafers 2 gewährleistet, daß die Meßpunkte 19-23 wirksam sind, um die Höhenposition im wesentlichen an dem gleichen Ort in jedem Belichtungsbereich, der auf dem Wafer angeordnet ist, gewährleistet ist. Dies bedeutet, daß die Meßpunkte 19-23 dazu dienen, die Höhenposition an einem solchen Ort in jedem Belichtungsbereich zu messen, welche dieselbe Substratstruktur aufweisen.
Daher kann erwartet werden, daß die Wirkung auf das Erfassungsergebnis der Interferenz zwischen dem Licht, das durch die Resistoberfläche des Wafers 2 reflektiert ist, und dem Licht, das durch die Substratoberfläche des Wafers 2 reflektiert ist, eine Menge ist, welche für jeden Meßpunkt in dem Belichtungsbereich charakteristisch ist. Tatsächlich ist durch die Erfinder durch Experimente bestätigt worden, daß in jeder Messung ein im wesentlichen konstanter Erfassungsfehler auftritt.
In dieser Ausführungsform ist die Lagebeziehung zwischen dem Belichtungsbereich 39 und den Meßpunkten 19-23 des Oberflächenposition-Erfassungssystems derart, wie in Fig. 36 gezeigt ist, wobei das Rechteck, das durch Verbinden der Punkte 19, 20, 22 und 22 definiert wird, im wesentlichen der Rechteckform des Belichtungsbereichs 39 entspricht.
Hier wird die Anordnungsposition des Oberflächenposition- Erfassungssystems vorhergehend justiert, so daß der Meßpunkt 21 im wesentlichen in der Mitte des Belichtungsbereichs 39 ist, und er kreuzt mit der optischen Achse AX in der Oberflächenposition-Erfassungsoperation. Die Justierung erfolgt so, daß die restlichen Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 in dem Randabschnitt des Belichtungsbereichs 39 angeordnet sind, und daß die Ursprünge für die Höhenmessung zu den Meßpunkten 19-23 in derselben Ebene angeordnet sind, wobei die Ebene im wesentlichen mit der besten Abbildungsebene des Projektionslinsensystems 1 übereinstimmt.
Abhängig davon, ob jeder Meßpunkt 19-23 auf einer Struktur oder einer Grenze dieser ist, können Belichtungsbereiche in siebzehn (17) Zonen A - Q eingeteilt werden, wie z. B. in Fig. 37 gezeigt ist.
Wenn jeder Meßpunkt auf der Strukturgrenze liegt, können zwölf (12) Fälle der Lagebeziehung, wie in Fig. 38 gezeigt (Fall 1 bis Fall 12) vorliegen. In Fig. 32 stellt jeder gezeichnete Kreis einen Meßpunkt dar, und jede schraffierte Fläche entspricht dem Abschnitt des Meßpunkts, der auf einer Struktur liegt. Das Vorliegen von zwölf Typen von Lagebeziehungen zwischen dem Meßpunkt und der Strukturgrenze bedeutet, daß zwölf Typen von Erfassungsfehlern (Versatzkorrekturmengen) in einer Zone vorliegen können, in welcher ein Meßpunkt auf einer Grenze liegt.
Unter Berücksichtigung einer Zone, die auf einer Struktur liegt und einer Zone, die auf einer Grenze liegt, werden in bezug auf jeden Meßpunkt 19-23 die folgenden Beziehungen erhalten: Tabelle 6
Ferner ist in einer Zone, für die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 die auf einer Grenze liegen, die Lagebeziehung zwischen dem Meßpunkt und der Struktur unterschiedlich, wie z. B. nachfolgend gezeigt: Tabelle 7
Daher ist es notwendig, Erfassungsfehler von insgesamt siebzehn (17) zu erfassen, d. h. fünf Erfassungsfehler in der Zone, die auf einer Struktur liegt, und zwölf Erfassungsfehler in einer Zone, die auf einer Grenze liegt.
Wenn in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Meßpunkte und die Struktur in einer solchen Lagebeziehung sind, wie z. B. im Fall 9 der Fig. 38 gezeigt, wird der Versatz zu dem Meßpunkt 23 in den Zonen 0 und P in der nachstehend beschriebenen Weise bestimmt.
D. h., wenn die Oberflächenformfunktion, wie durch den Meßwert an dem Meßpunkt 21 in bezug auf eine Vielzahl von Belichtungsbereichen bestimmt und die keinen konstanten Ausdruck aufweist, als f(X, Y) angenommen wird und der Meßwert der Oberflächenposition an dem Meßpunkt 23 in den Zonen O und P als zGrenze&sub9; (X, Y) angenommen ist, wird der Koeffizient der Oberflächenformfunktion f&sub2;&sub1; festgehalten (nicht durch das Verfahren der kleinsten Quadrate zu verarbeiten), und das Verfahren der kleinsten Quadrate wird an dem konstanten Ausdruck cGrenze&sub9; ausgeführt. Die Operation wird ausgeführt, um die Gleichung zu lösen:
[{f(X, Y) + cGrenze&sub9;} - zGrenze&sub9;(X, Y)]²dXdY = 0
und der Wert dieses konstanten Ausdrucks cGrenze&sub9; wird als der Versatz für den Meßpunkt 23 in den Zonen 0 und P verwendet.
Wenn jedoch bei diesem Verfahren die x-y-Koordinate des Meßpunkts 21 (x, y) ist und jene des Meßpunkts 23 (x - δx, y - δy) ist, dann besteht eine Möglichkeit, daß der bestimmte Versatz einen Meßfehler aufweist, wenn eine Topographieänderung (Ungleichmäßigkeit) zwischen den Meßpunkten 21 und 23 vorliegt, da die Oberflächenposition des Punkts 23 mit der Oberflächenformfunktion extrapoliert wird, welche den Punkt 21 darstellt, der um (δx, δy) beabstandet ist und da der Versatz bestimmt wird, während angenommen wird, daß die Differenz von dem extrapolierten Wert dem Meßfehler entspricht, der sich aus der Wirkung der Interferenz ergibt.
Eine solche Topographieänderung kann auf eine Größenordnung vermindert werden, die im wesentlichen vernachlässigt werden kann, wenn die Anzahl der Belichtungsbereiche, welche für die Versatzbestimmung vorbestimmt ist, groß ist (Mittelungswirkung). Jedoch in einem Fall, wenn, wie in dem Randabschnitt des Wafers, der Versatz in bezug auf den Meßpunkt 23 in den Zonen O und P (Fall 9) zu bestimmen ist, können nur zwei Belichtungsbereiche für die Versatzbestimmung ausgewählt werden. Daher kann eine solche Topographieänderung einen Fehler verursachen.
In der vorliegenden Ausführungsform kann unter Berücksichtigung dieser selbst in einem solchen Fall, wenn eine Ungleichmäßigkeit innerhalb des Belichtungsbereichs vorliegt, wie in dem Waferrandabschnitt die Wirkung der örtlichen Topographie in der nachstehend beschriebenen Weise verringert werden.
Zuerst werden die Belichtungsbereiche 39 zur Erfassungsfehlermessung in vier Zonen K, M, 0 und Q vorhergehend bestimmt. Die Auswahl dieser vier Zonen K, M, O und Q erfolgt, weil alle siebzehn (17) Arten von Erfassungsfehlern, d. h. fünf Erfassungsfehler in einer Zone, die auf einer Struktur liegt, und zwölf Erfassungsfehler in einer Zone, die auf einer Strukturgrenze liegt, sind in diesen Zonen eingeschlossen, wie z. B. nachstehend gezeigt ist: Tabelle 8
In dem Oberflächenposition-Erfassungssystem dieser Ausführungsform sind die erzeugten Feinlochbilder der Meßpunkte 19 - 23 im wesentlichen einander gleich, und durch Vorsehen des optischen Korrektursystems jeweils zu den Meßpunkten werden im wesentlichen dieselbe Vergrößerung, Auflösung und Genauigkeit zur Erfassung der Höhenpositionen der Meßpunkte gewährleistet. Ferner werden mittels der Aperturblende 40, die innerhalb des Linsensystems 8 angeordnet ist, werden NA im wesentlichen in Übereinstimmung gebracht. Auch ist das Linsensystem 8 auf dessen Austrittsseite telezentrisch, und die Lichtstrahlen 71a - 75a fallen in im wesentlichen gleichem Winkel auf die Meßpunkte 19-23 ein.
Das Oberflächenposition-Erfassungssystem dieser Ausführungsform ist aufgebaut, um dasselbe optische Leistungsvermögen in bezug auf die Meßpunkte 19-23 bereitzustellen. Folglich können die Erfassungsfehler für die Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 unter Verwendung des Meßpunkts 21 bestimmt werden.
Zuerst wird der Wafertisch 3 so bewegt, um einen Belichtungsbereich 39 des Wafers 2 in der Zone K unmittelbar unter das Projektionslinsensystem 1 anzuordnen, und es wird in Justierung mit der Struktur des Retikels gebracht. Hier wird die Bewegung des Wafertischs 3 auf der Grundlage von Ausgangssignalen vom Laserinterferometer gesteuert. Dann wird der Wafer 2 in einer solchen Höhenposition festgehalten, wobei die gemessenen Höhenposition (entlang der Richtung der optischen Achse AX) im wesentlichen gleich Null wird.
Dann werden Meßpunkte einer Anzahl (n + 1) entlang einer geraden Linie in einer Diagonalrichtung definiert (durch eine Strichpunktlinie gekennzeichnet), die sich in dem Belichtungsbereich 39 der Zone K von unten links nach oben rechts erstreckt. Diese Meßpunkte sollen die Punkte 19, 21 und 23 einschließen, wie in Fig. 36 gezeigt ist. Die Meßpunkte einer Anzahl (n + 1) sind auch entlang einer geraden Linie in einer Diagonalrichtung definiert (durch eine Strichpunktlinie gekennzeichnet), die sich von unten rechts nach oben links erstreckt. Diese Meßpunkte sollen die Punkte 20, 21 und 22 aufweisen, wie in Fig. 36 gezeigt ist.
Während dann die Höhenposition in der Richtung der optischen Achse AX erhalten wird, wie beschrieben, wird der Wafertisch 3 nacheinander schrittweise entlang der Diagonalrichtung bewegt, die sich von unten links nach oben rechts erstreckt, und die Höhenmessung unter Verwendung nur des Meßpunkts 21 wird in den Positionen n + 1 nacheinander ausgeführt, die entlang einer geraden Linie angeordnet sind. Die gemessene Höhenposition ist bezeichnet mit:
FKr(m),
wobei m = 1 bis n + 1 ist.
Während außerdem die Höhenposition in der Richtung der optischen Achse AX erhalten wird, wie beschrieben, wird der Wafertisch 3 nacheinander schrittweise entlang der Diagonalrichtung bewegt, die sich von unten rechts nach oben links erstreckt, und die Höhenmessung unter Verwendung nur des Meßpunkts 21 wird nacheinander in den Positionen n + 1, die entlang einer geraden Linie angeordnet sind, ausgeführt. Die gemessene Höhenposition ist bezeichnet mit:
FKl(m)
wobei m = 1 bis n + 1 ist.
Signale in bezug auf die Meßposition 21 und entsprechend diesen Höhenpositionen FKr(m) und FKl(m) werden von dem Positionserfassungselement 17 der Schärfensteuereinrichtung 18 zugeführt, und sie werden in einem Speicher gespeichert.
Auf ähnliche Weise wird durch Bewegen des Wafertischs 3 jeder Belichtungsbereich 39 in den Zonen M, O und Q des Wafers 2 nacheinander unmittelbar unter dem Projektionslinsensystem 1 angeordnet, und nach dem Justieren mit der Retikelstruktur werden aufeinanderfolgend ähnliche Meßoperationen ausgeführt. Die gemessenen Höhenpositionen sind jeweils bezeichnet durch:
FMr(m) (m = 1 bis n + 1)
FMl(m) (m = 1 bis n + 1)
FOr(m) (m = 1 bis n + 1)
FOl(m) (m = 1 bis n + 1)
FQr(m) (m = 1 bis n + 1)
FQl(m) (m = 1 bis n + 1).
Signale in bezug auf den Meßpunkt 21 und entsprechend diesen Höhenpositionen FMr(m) bis FQl(m) werden von dem Positionserfassungselement 17 der Schärfensteuereinrichtung 18 zugeführt, und sie werden in dem Speicher gespeichert.
Nachstehend wird die Art und Weise der Bestimmung der Korrekturmenge des Meßfehlers erläutert.
Es wird angenommen, daß der Belichtungsbereich 39, welcher in der Zone K vorliegt, eine Ebenenstruktur aufweist, wie in Fig. 39A gezeigt ist. Mit 91 ist ein Bereich bezeichnet, in welchem ein Speicher oder dergleichen erzeugt ist. Mit 92 ist ein Ritzgrabenbereich bezeichnet, in welchem z. B. Bondinseln angeordnet sind. In dem linksseitigen Abschnitt grenzt der untere linke Abschnitt und der untere Abschnitt, der Belichtungsbereich 39 innerhalb der Zone K an die Belichtungsbereiche 39. Doch in anderen Randrichtungen grenzt er an einem Waferbereich 93 an, in welchem keine Struktur ausgebildet wird.
Der Schnittaufbau des Belichtungsbereichs 39 innerhalb der Zone K in der Diagonalrichtung, die sich von unten links nach oben rechts erstreckt, ist so, wie in Fig. 39B gezeigt ist. Der Bereich 91, in welchem ein Speicher oder dergleichen erzeugt wird, weist eine vorspringende Topographie auf, und der Ritzgrabenbereich 92, in welchem Bondinseln oder dergleichen erzeugt werden, weist eine vertiefende Topographie auf. Der Waferbereich 93, in welchem keine Struktur ausgebildet wird, weist eine Topographie einer größeren Vertiefung auf. Die Oberfläche des Belichtungsbereichs 39, die vollständig durch eine Resistschicht 50 bedeckt ist, weist eine im wesentlichen flache Topographie auf.
In dem Fall der Fig. 39B besteht keine Neigung in bezug auf die x-y-Ebene, entlang welcher sich der Wafertisch 3 bewegt.
In dem in Fig. 39C gezeigten Fall weist der Belichtungsbereich 39 in der Zone K, welcher der Randabschnitt des Wafers ist, eine Verformung auf dessen einen Seite auf.
Fig. 40A zeigt die gemessene Höhenposition des Meßpunkts 21, gemessen während der Bewegung des Wafertischs 3 in der Diagonalrichtung, die sich von unten links nach oben rechts erstreckt, wobei der Belichtungsbereich 39 der Zone K in der Höhenposition in der Richtung der optischen Achse AX erhalten wird, wie vorstehend beschrieben ist. Eine Vollinie 60 stellt die kontinuierlich gemessenen Werte der Höhenposition des Meßpunkts 21 dar, wie sie erhalten werden, wenn der Wafertisch 3 stetig bewegt wird. Jeder Kreis entspricht der gemessenen Höhenposition des Meßpunkts 21 an jeder der Positionen n + 1, die entlang einer geraden Linie angeordnet sind, während der Tisch 3 aufeinanderfolgend schrittweise bewegt wird.
Diese Ausführungsform ist so aufgebaut, daß bei dem Einfallswinkel φ des Meßlichts (Fig. 34), der nicht kleiner als 70 Grad gehalten ist, das Reflexionsvermögen der Oberfläche des Resists 50 groß ist, so daß die Höhenposition, die an die Oberfläche des Resists 50 angrenzt, gemessen werden kann. Es liegt jedoch eine Komponente vor, die durch die Resistschicht übertragen wird und durch das Wafersubstrat reflektiert wird, wobei die Komponente nicht Null ist, und infolge der Interferenz zwischen der Komponente, die durch die Oberfläche des Resists 50 reflektiert wird, und der Komponente, die durch das Wafersubstrat reflektiert wird, kann ein Meßfehler in dem gemessenen Wert der Höhenposition enthalten sein.
Wie aus den gemessenen Werten 61-65 in Fig. 40A deutlich ist, wird ein solcher Meßfehler am auffälligsten, wenn der Meßpunkt 21 an der Grenze zwischen den Bereichen 91 und 92 oder den Bereichen 92 und 93 angeordnet ist, bei unterschiedlichen Interferenzbedingungen. Wenn der Meßpunkt 21 innerhalb ein und desselben Bereichs angeordnet ist, kann die Topographie der Oberfläche der Resistschicht 50 richtig gemessen werden. Daher wird der vorstehend beschriebene Meßfehler verursacht, wenn der Meßpunkt 21 beginnt, in diesen Bereichen unterschiedlicher Interferenzbedingungen zu überdecken. Der Bereich, in welchem der Meßfehler erzeugt wird, entspricht der Periode, in welcher der Meßpunkt 21 die Grenze durchläuft, d. h., innerhalb der Größe des Meßpunkts auf dem Wafer.
Fig. 40B zeigt die gemessene Höhe des Meßpunkts 21 in einem Fall, wenn der Belichtungsbereich 39 der Zone K (Fig. 39C) eine Verformung auf dessen einen Seite aufweist. Im allgemeinen kann der Randabschnitt eines Wafers eine solche Verformung aufweisen. Es ist notwendig, die Wirkung der Verformung auf die gemessenen Werte in Fig. 40B mit einem geeigneten Verfahren zu verhindern, und die Korrekturmenge des Erfassungsfehlers sollte mit den korrigierten Meßwerten bestimmt werden, wie in Fig. 40A gezeigt ist.
Es ist durch eine Reihe von Experimenten, die durch die Erfinder der Sachanmeldung ausgeführt wurden, bestätigt worden: da die Halbperiode des Meßfehlers (entsprechend einem Scheitel oder einer Senke der gemessenen Werte), die sich aus der Wirkung der Interferenz ergibt, wie vor allem aus den gemessenen Werten 61-65 deutlich wird, gleich oder kleiner (nicht kleiner als 3 mm) als die Größe des Meßpunkts 21 auf dem Wafer, und da sie kürzer als die Diagonallänge (nicht kleiner als 30 mm) des Belichtungsbereichs 39 ist, erscheint sie in der Form von "höherfrequenten Komponenten" der gemessenen Höhenwerte, wie sie während der Bewegung des Wafertischs gemessen werden, und daß andererseits die Wirkung der Waferverformung oder dergleichen in der Form von "niederfrequenten Komponenten" auftritt, so daß sie auf einfache Weise durch eine Gleichung dritten Grades angenähert werden kann.
Es ist ebenfalls bestätigt worden, daß durch Einstellen des Abtastintervalls der Meßpunkte einer Anzahl n + 1 in der Messung im wesentlichen gleich oder nicht größer als die Größe des Meßpunkts 21 auf dem Wafer, die Komponente der Verformung oder dergleichen durch eine Gleichung dritten Grades mit einer ausreichenden Genauigkeit angenähert werden kann.
Die Wirkung der Verformung des Wafers in dem Fall der Fig. 40B kann wie folgt spezifiziert werden:
Die Gleichung dritten Grades findet Ausdruck durch
fKrümmungKr(m) (m) = a·m³ + b·m² + c·m + d,
wobei a, b, c und d Konstanten sind.
Zu diesen Konstanten a - d de kubischen Ausdrucks fKrümmung(m) wird das Verfahren der kleinsten Quadrate unter Verwendung diskret gemessener Werte FKr(m) ausgeführt.
Das heißt
{fKrümmungKr(m) - FKr(m)}²dm = 0 (m = 1 bis n + 1)
wird berechnet, um fKrümmungKr(m) zu bestimmen.
Die auf diese Weise bestimmte Verformungskomponente fKrümmmmungKr(m) ist in Fig. 40C bildhaft dargestellt.
Schließlich werden die gemessenen Werte FKr(m) der Fig. 40B unter Ausschluß der Verformungskomponente berechnet. D. h.
FStrukturKr(m) = FKr(m) fKrümmungKr(m)
(m = 1 bis n + 1).
Hier wird FStruktur r(m) in den Zustand korrigiert, wie er in Fig. 40A bildhaft dargestellt ist.
Auf ähnliche Weise werden
{fKrümmungKl(m) - FKl(m)}2dm = 0
{fKrümmungMr(m) - FMr(m)}2dm = 0
{fKrümmungMl(m) - FMl(m)}2dm = 0
{fKrümmungOr(m) - FOr(m)}2dm = 0
{fKrümmungOl(m) - FOl(m)}2dm = 0
{fKrümmungQr(m) - FQr(m)}2dm = 0
{fKrümmungQl(m) - FQl(m)}2dm = 0
(m = 1 bis n + 1)
berechnet, um die Koeffizienten der jeweiligen Gleichungen zu berechnen. Danach werden
FStrukturKl(m) = FKl(m) - fKrümmmungKl(m)
FStrukturMr(m) = FMr(m) - fKrümmungMr(m)
FStrukturMl(m) = FMl(m) - fKrümmungMl(m)
FStrukturOr(m) = FOr(m) - fKrümmungOr(m)
FStrukturOl(m) = FOl(m) - fKrummungOl(m)
FStrukturQr(m) = FQr(m) - fKrümmungQr(m)
FStrukturQl(m) = FQl(m) - fKrümmungQl(m)
(m = 1 bis n + 1)
berechnet, wodurch die Wirkung der Verformung oder dergleichen eliminiert werden kann.
Zuerst wird eine Berechnung ausgeführt, um in bezug auf den Meßpunkt 21 in der Mitte des Belichtungsbereichs 39 die relativen Fehler PT&sub1;&sub9;', PT&sub2;&sub0;', PT&sub2;&sub2;', und PT&sub2;&sub3;', der "Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 auf einer Struktur", als auch die relativen Fehler BD&sub1;' - BD&sub1;&sub2;' der "Meßpunkte 19, 20, 22 und 23 in einem Grenzbereich im Fall 1 bis Fall 11" zu bestimmen.
Das heißt
PT&sub1;&sub9;' = FStrukturOr(n + 1) - FStrukturOr((n/2 + 1)
PT&sub2;&sub0;' = FStrukturQl(1) - FStrukturQl((n/2 + 1)
PT&sub2;&sub2;' = FStrukturMl(n + 1) - FStrukturMl((n/2 + 1)
PT&sub2;&sub3;' = FStrukturKr(1) - FStrukturKr((n/2 + 1)
Aus Vorstehendem folgt, daß:
BD&sub1;' = FStrukturKl(n + 1) - FStrukturKl((n/2 + 1)
BD&sub2;' = FStrukturOl(1) - FStrukturOl((n/2 + 1)
BD&sub3;' = FStrukturMr(n + 1) - FStrukturMr((n/2 + 1)
BD&sub4;' = FStrukturQr(1) - FStrukturQr((n/2 + 1)
BD&sub5;' = FStrukturKl(1) - FStrukturKl((n/2 + 1)
BD&sub6;' = FStrukturQr(n + 1) - FStrukturQr((n/2 + 1)
BD&sub7;' = FStrukturOl(n + 1) - FStrukturOl((n/2 + 1)
BD&sub8;' = FStrukturMr(1) - FStrukturMr((n/2 + 1)
BD&sub9;' = FStrukturOr(1) - FStrukturOr((n/2 + 1)
BD&sub1;&sub0;' = FStrukturMl(1) - FStrukturMl((n/2 + 1)
BD&sub1;&sub1;' = FStrukturKr(n + 1) - FStrukturKr((n/2 + 1)
BD&sub1;&sub2;' = FStrukturQl(n + 1) - FStrukturQl((n/2 + 1)
Unter der Annahme, daß der Versatz, der in den Meßwert des Meßpunkts 21 eingeht, PT&sub2;&sub1; ist, und daß der Wert, der durch Experimente der Waferstrukturbelichtung bestimmt ist und in einem Speicher gespeichert wird, CT ist, gilt PT&sub2;&sub1; = CT.
Unter Verwendung eines Werts, der durch Experimente bestimmt ist, wie der Versatz des Meßpunkts 21, welcher als ein Bezug für die Höhenpositionsmessung an den randgelegenen Meßpunkten 19, 20, 22 und 23 dient, wird die Gesamtzuverlässigkeit des Versatzes erhöht.
Daher kann die siebzehnte Type des Versatzes, der in die gemessenen Werte der Meßpunkte 19-23 eingeht, d. h. der Versatz PT&sub1;&sub9; - PT&sub2;&sub3;, der in die "Meßpunkte 19-23 eingeht, die auf einer Struktur liegen", und der Versatz BD&sub1; - BD&sub1;&sub2;, der als der "Fall 1 bis Fall 12 der Meßpunkte 19, 20, 22 und 23, die in einer Grenzzone liegen" wie folgt ausgedrückt werden:
PT&sub1;&sub9; = PT&sub1;&sub9;' + CT
PT&sub2;&sub0; = PT&sub2;&sub0;' + CT
PT&sub2;&sub1; = CT
PT&sub1;&sub9; PT&sub2;&sub2;' + CT
PT&sub2;&sub3; = PT&sub2;&sub3;' + CT
und
BD&sub1; = BD&sub1;' + CT
BD&sub2; = BD&sub2;' + CT
BD&sub3; = BD&sub3;' + CT
BD&sub4; = BD&sub4;' + CT
BD&sub5; = BD&sub5;' + CT
BD&sub6; = BD&sub6;' + CT
BD&sub7; = BD&sub7;' + CT
BD&sub8; = BD&sub8;' + CT
BD&sub9; = BD&sub9;' + CT
BD&sub1;&sub0; = BD&sub1;&sub0;' + CT
BD&sub1;&sub1; = BD&sub1;&sub1;' + CT
BD&sub1;&sub2; = BD&sub1;&sub2;' + CT.
Diese vier Versatzgrößen PT&sub1;&sub9;, PT&sub2;&sub0;, PT&sub2;&sub2; und PT&sub2;&sub3; als auch die zwölf Versatzgrößen BD&sub1; - BD&sub1;&sub2;, die auf diese Weise bestimmt sind, werden in einem Speicher gespeichert.
Auf diese Weise kann der Versatz, der in jeden Meßpunkt eingeht, eingestellt werden. Nachstehend wird die Art und Weise des Eingangs des Versatzes während der Belichtungsoperation erläutert.
Nach dem Abschluß der Versatzeinstellung wird der Wafertisch 3 bewegt, um einen ersten Belichtungsbereich des Wafers 2 unmittelbar unter dem Projektionslinsensystem 1 anzuordnen, und dieser wird mit der Struktur des Retikels der Justierung unterzogen. Nach dem Abschluß der Justieroperation wird die Oberflächenpositionserfassung an den fünf Meßpunkten 19-23 des ersten Belichtungsbereichs durch das Oberflächenposition-Erfassungssystem ausgeführt. Auf der Grundlage von Ausgangssignalen von dem Positionserfassungselement 17 erzeugt die Schärfensteuereinrichtung 18 Oberflächenpositionsdaten in bezug auf die Meßpunkte.
Die Schärfensteuereinrichtung 18 liest Versatzgrößen OFS&sub1;&sub9; - OFS&sub2;&sub3; der Meßpunkte 19-23 aus dem Speicher.
Abhängig von der Zone (von den Zonen A - Q der Fig. 37), zu welcher der erste Belichtungsbereich gehört, ist der gelesene Versatz OFS&sub1;&sub9; - OFS&sub2;&sub3; verschieden, wie nachstehend gezeigt ist: Tabelle 9
Unter Verwendung der gelesenen Versatzwerte OFS&sub1;&sub9; - OFS&sub2;&sub3; werden die Oberflächenpositionsdaten z&sub1;&sub9; - z&sub2;&sub3; der fünf MeSpunkte des ersten Belichtungsbereichs korrigiert, um die korrigierten Oberflächenpositionsdaten z&sub1;&sub9; - z&sub2;&sub3; zu berechnen.
z&sub1;&sub9; = z&sub1;&sub9; - OFS&sub1;&sub9;
z&sub2;&sub0; = z&sub2;&sub0; - OFS&sub2;&sub0;
z&sub2;&sub1; = z&sub2;&sub1; - OFS&sub2;&sub1;
z&sub2;&sub2; = z&sub2;&sub2; - OFS&sub2;&sub2;.
z&sub2;&sub3; = z&sub2;&sub3; - OFS&sub2;&sub3;.
Auf der Grundlage der korrigierten Oberflächenpositionsdaten z&sub1;&sub9; - z&sub2;&sub3; bestimmt die Schärfensteuereinrichtung 18 die Oberfläche der kleinsten Quadrate des ersten Belichtungsbereichs.
Die Schärfensteueteinrichtung 18 führt ferner ein Signal, das dem Ergebnis der Berechnung der Oberfläche der kleinsten Quadrate entspricht, der Tischsteuereinrichtung 4 zu, wodurch die Position des Wafers 2 in der Richtung der optischen Achse AX, der auf dem Wafertisch 3 gehalten wird, als auch eine Neigung justiert (korrigiert) werden. Dadurch wird der erste Belichtungsbereich des Wafers 2 in der besten Abbildungsebene des Projektionslinsensystems 1 positioniert.
Danach wird der erste Belichtungsbereich belichtet, wodurch die Struktur des Retikels darauf übertragen wird.
Nach Abschluß des Belichtungsprozesses in dem ersten Belichtungsbereich wird der Wafertisch 3 bewegt, um einen zweiten Belichtungsbereich des Wafers 2 unmittelbar unter dem Projektionslinsensystem 1 anzuordnen, und ähnlich der Oberflächenposition-Erfassungsoperation werden die Oberflächenposition-Justieroperation und die Belichtungsoperation, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt. Solche aufeinanderfolgenden Operationen werden wiederholt ausgeführt, bis der Belichtungsprozeß bis zu dem letzten Belichtungsbereich abgeschlossen ist. Dann wird der Wafer 2 von dem Wafertisch 3 abgespannt.
Die Bestimmung des Erfassungsfehlers (Versatzkorrektur) für jeden Meßpunkt auf der Waferoberfläche, wie vorstehend beschrieben, ist in jedem Prozeß auszuführen, wenn eine unterschiedliche Struktur zu erzeugen ist.
Hinsichtlich der Häufigkeit ist es jedoch ausreichend, eine solche Bestimmung einmal in jedem Prozeß auszuführen. In einer Anfangsstufe jedes Prozesses kann der Erfassungsfehler (Versatzkorrektur) bestimmt werden und in einem Speicher gespeichert werden, und bei dieser Vorgehensweise können Halbleiterchips ohne wesentlichen Durchsatzverlust hergestellt werden.
In einem Fall, wenn zu diesen vier Belichtungsstempeln der Zonen K, M, O und Q die Messung entlang den Diagonalrichtungen ausgeführt wird, die sich von unten links nach oben rechts und von unten rechts nach oben links erstrecken, jeweils in bezug auf elf Punkte, und wenn die Zeitdauer, die für die schrittweise Bewegung zwischen angrenzenden Belichtungsstempeln notwendig ist und für die Justieroperation 0,4 s beträgt, und die Zeitdauer, die für die Bewegung zwischen angrenzenden Meßpunkten entlang der Diagonalrichtung und für die Messung 0,2 s beträgt, dann sind nur etwa 20 Sekunden oder weniger erforderlich, um die Erfassungsfehler (Versatzkorrektur) zu bestimmen.
Wenn die Bestimmung des Erfassungsfehlers (Versatzkorrektur) in bezug auf nur einen ersten Wafer in jeder Partie ausgeführt ist und der auf diese Weise bestimmte Wert auch für die restlichen Wafer bestimmt wird, wie nachstehend beschrieben, kann die Verminderung des Durchsatzes so gering gehalten werden, daß sie im wesentlichen unberücksichtigt bleiben kann.
Die Ablaufdiagramme in den Fig. 41 und 42 stellen auf einfache Weise den Meßprozeß in diesem Fall dar.
In der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform wird der Versatz für den Meßpunkt 21 auf der Grundlage von Experimenten bestimmt, und unter Verwendung des bestimmten Werts werden die restlichen Versatzwerte bestimmt. Es können jedoch alle Versatzwerte in der nachstehend beschriebenen Weise automatisch bestimmt werden, um die Versatzeinstelloperation zu erleichtern.
Wie vorstehend beschrieben, wird der Meßfehler, der aus der Wirkung der Interferenz in Zone K (Fig. 40A) resultiert, auffällig, wenn der Meßpunkt an der Grenze der Struktur angeordnet ist. Selbst in einem Fall, wie dem Fall der gemessenen Werte 62 und 63 in Fig. 40A, unterliegt dieselbe Struktur an der Grenze zwischen den Zonen 91 und 92 dem Meßpunkt, wenn die Anordnung der Zonen umgekehrt wird, die erzeugten Meßfehler umgekehrte Vorzeichen aufweisen, obgleich deren Größen (Absolutwerte) die gleichen sind.
Unter Berücksichtigung der gemessenen Höhenpositionen einer Anzahl von n + 1 können sich die gemessenen Werte 62 und 63 sowie die gemessenen Werte 61 und 64 gegenseitig aufheben, jedoch der Meßwert 65 an der Grenze zwischen dem Ritzgrabenbereich 92 und dem Bereich 93, die keine Struktur aufweisen, bleibt bestehen.
Unter Berücksichtigung eines Mittelwerts der gemessenen Werte der Höhenposition einer Anzahl n + 1 in Zone K, wie in Fig. 40A gezeigt, ergibt sich:
{1 / (n + 1)} · Σ{FKr(m)} = CgtnkturKr (m = 1 bis n + 1)
Somit nähert er sich einem bestimmten Wert, wie mit 80 in Fig. 40A bezeichnet ist.
Fig. 43 zeigt die Werte FStrukturOr(m) dieser gemessenen Werte, welche entlang einer Richtung sind, die sich von unten links nach oben rechts erstreckt, in Zone 0 des Wafers 2, symmetrisch mit Zone K, wobei die Verformungskomponenten oder dergleichen in den gemessenen Werten korrigiert werden.
Unter Berücksichtigung der gemessenen Werte der Höhenposition einer Anzahl von n + 1 können sich die gemessenen Werte 62 und 63 sowie die gemessenen Werte 61 und 64 einander aufheben, und nur der gemessene Wert 65 an der Grenze zwischen dem Ritzgrabenbereich 92 und dem Bereich 93, die keine Struktur aufweisen, bleibt mit seinem relativ zu Zone K umgekehrten Vorzeichen (Fig. 40A).
Unter Berücksichtigung eines Mittelwerts der gemessenen Werte der Höhenposition einer Anzahl n + 1 in Zone O, wie in Fig. 43 gezeigt, ergibt sich:
{1 / (n + 1)} · Σ{FOr(m)} = cStrukturOr (m = 1 bis n + 1)
Somit nähert er sich einem bestimmten Wert, wie mit 81 in Fig. 43 bezeichnet ist.
Daraus folgt:
{1 / (n + 1)} · Σ{FStrukturgrKr(m) + FStrukturOr(m)}
= cStrukturKr + cStrukturOr
= 0.
Somit heben sich die Meßfehler, die sich aus der Wirkung der Interferenz ergeben, gegenseitig auf.
Auf ähnliche Weise ergibt sich zwischen den gemessenen Werten in den Zonen des Wafers, welche einander symmetrisch sind:
{1 / (n + 1)} · Σ{FStrukturKl(m) + FStkturOl(m)}
= cStrukturKl + cStrukturOl
= 0
und
{1 / (n + 1)} · Σ{FStrukturMr(m) + FStrukturOr(m)}
= cStrukturMr + cStrukturQr
= 0
und
{1 / (n + 1)} · Σ{FStrukturMl(m) + FStrukturOl(m)}
= cStrukturMl + cStrukturQl
= 0.
Daher heben sich die Meßfehler, die durch die Wirkung der Interferenz verursacht sind, gegenseitig auf.
Die Japanische Offenlegungsschrift Nr. 198130/1990 schlägt ein Verfahren zum Einstellen des Versatzes jedes Meßpunkts unter Verwendung der Summe dieser gemessenen Werte, mit welchen die Meßfehler gegenseitig aufgehoben werden, vor. Gemäß diesem Verfahren wird der Versatz jedes Meßpunkts wie folgt bestimmt
PT&sub1;&sub9; = FStrukturOr(n + 1) - (CStrukturKr + CStrukturOr)
PT&sub2;&sub0; = FStrukturQl(1) - (CStrukturMl + CStrukturQl)
PT&sub2;&sub1; = FStrukturKr((n/2) + 1) - (CStrukturKr + CStrukturOr)
PT&sub2;&sub2; = FStrukturMl(n + 1) - (CStrukturMl + CStrukturQl)
PT&sub2;&sub3; = FStrukturKr(1) - (CStrukturKr + CStrukturOr)
und
BD&sub1; = FStrukturKl(n + 1) - (CStrukturKl + CStrukturOl)
BD&sub2; = FStrukturOl(1) - + (CStrukturKl + CStrukturOl)
BD&sub3; = FStrukturMr(n + 1) - (CStrukturMr + CStrukturQr)
BD&sub4; = FStrukturQr(1) - (CStrukturMr + CStrukturQr)
BD&sub5; = FStrukturKl(1) - (CStrukturKl + CStrukturOl)
BD&sub6; = FStrukturQr(n + 1) - (CStrukturMr + CStrukturQr)
BD&sub7; = FStrukturOl(n + 1) - (CStrukturKl + CStrukturOl)
BD&sub8; = FStrukturMr(1) - (CStrukturMr + CStrukturQr)
BD&sub9; = FStrukturOr(1) - (CStrukturKr + CStrukturOr)
BD&sub1;&sub0; = FStrukturMr(1) - (CStrukturMl + CStrukturQl)
BD&sub1;&sub1; = FStrukturKr(n + 1) - (CStrukturKr + CStrukturQr)
BD&sub1;&sub2; = FStrukturQl(n + 1) - (CStrukturMl + CStrukturQl)
Hier kann der Versatz zu dem Meßpunkt 21 bestimmt werden durch:
PT&sub2;&sub1; = FStrukturKr((n/2) + 1) - (CStrukturMl + CStrukturQl)
Die auf diese Weise bestimmten fünf Versatzwerte PT&sub1;&sub9; - PT&sub2;&sub3; und zwölf Versatzwerte BD&sub1; - BD&sub1;&sub2; werden in dem Speicher gespeichert. Da die Art des Eingangs des Versatzes während der Belichtungsoperation dieselbe wie die vorstehend beschriebene ist, wird die Erläuterung hier ausgelassen.
Wird ferner der Versatz in der nachstehend beschriebenen Weise eingestellt, ist es möglich, die Wirkung des zufallsverteilten Fehlers, der sich z. B. aus dem Rauschen ergibt, während der Messung von FKr(m) - FQl(m) zu vermindern.
Es wird angenommen, daß:
CStruktur
= (CStrukturKr + CStrukturOr + CStrukturKl + CStrukturOl + CStrukturMr + CStrukturQr + CStrukturMl + CStrukturQl)/8
und
FStruktur ((n/2) + 1)
= {FStrukturKr((n/2) + 1) + FStrukturKr((n/2) + 1) + FStrukturMr((n/2) + 1) + FStrukturMl((n/2) + 1) + FStrukturOr((n/2) + 1) + FStrukturOl((n/2) + 1) + FStrukturQl((n/2) + 1) + FStrukturQl((n/2) + 1)}/8 ist.
Dann kann der Versatz jedes Meßpunkts wie folgt bestimmt werden:
PT&sub1;&sub9; FStrukturOr(n + 1) - CStruktur
PT&sub2;&sub0; = FStrukturQl(1) - CStruktur
PT&sub2;&sub1; = FStruktur((n/2) + 1) - CStruktur
PT&sub2;&sub2; = FStrukturMl(n + 1) - CStruktur
PT&sub2;&sub3; = FStrukturKr(1) - CStruktur
und
BD&sub1; = FStrukturKl(n + 1) - CStruktur
BD&sub2; = FStrukturOl(1) - CStruktur
BD&sub3; = FStrukturMr(n + 1) - CStruktur
BD&sub4; = FStrukturQr(1) - CStruktur
BD&sub5; = FStrukturKl(1) - CStruktur
BD&sub6; = FStrukturQr(n + 1) - CStruktur
BD&sub7; = FStrukturOl(n + 1) - CStruktur
BD&sub8; = FStrukturMr(1) - CStruktur
BD&sub9; = FStrukturOr(1) - CStruktur
BD&sub1;&sub0; = FStrukturMl(1) - CStruktur
BD&sub1;&sub1; = FStrukturKr(n + 1) - CStruktur
BD&sub1;&sub2; = FStrukturrQl(n + 1) - CStruktur
Die auf diese Weise bestimmten fünf Versatzwerte PT&sub1;&sub9; - PT&sub2;&sub3; als auch zwölf Versatzwerte BD&sub1; - BD&sub1;&sub2; werden in dem Speicher gespeichert. Da die Art des Eingangs des Versatzes in den Belichtungsprozeß dieselbe wie die vorstehend beschriebene ist, wird die Erläuterung hier ausgelassen.
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei das vorstehend beschriebene Oberflächenposition-Erfassungsverfahren auf eine Belichtungseinrichtung angewendet ist.
Fig. 44 zeigt ein Ablaufdiagramm der Abfolge der Herstellung einer Halbleitereinrichtung, wie z. B. ein Halbleiterchip (z. B. IC oder LSI), eine Flüssigkristalltafel oder eine CCD. Schritt 1 ist ein Entwurfsprozeß zum Entwurf der Schaltung einer Halbleitereinrichtung. Schritt 2 ist ein Prozeß zur Herstellung einer Maske auf der Grundlage des Schaltungsstrukturentwurfs. Schritt 3 ist ein Prozeß zur Herstellung eines Wafers unter Verwendung eines Materials, wie z. B. Silizium.
Schritt 4 ist ein Waferprozeß, welcher als ein Vorprozeß bezeichnet ist, in welchem unter Verwendung der so erzeugten Maske und des Wafers durch Lithographie auf dem Wafer Schaltungen praktisch erzeugt werden. Der diesem nachfolgende Schritt S ist ein Montageschritt, welcher als ein Nachprozeß bezeichnet wird, in welchem der im Schritt 4 verarbeitete Wafer zu Halbleiterchips ausgebildet wird. Dieser Schritt weist die Montage (Vereinzeln und Bonden) und das Verpacken (Chipverschluß) auf. Schritt 6 ist ein Prüfschritt in welchem die Betriebsfähigkeitsprüfung, die Haltbarkeitsprüfung und so weiter der im Schritt S erzeugten Halbleitereinrichtungen ausgeführt werden. Mit diesen Prozessen werden die Halbleitereinrichtungen abgeschlossen und werden in den Versand gebracht (Schritt 7).
Fig. 45 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Einzelheiten des Waferprozesses. Schritt 11 ist ein Oxydationsprozeß zum Oxydieren der Oberfläche eines Wafers. Schritt 12 ist ein CVD-Prozeß zum Erzeugen einer Isolationsschicht auf der Waferoberfläche. Schritt 13 ist ein Elektrodenerzeugungsprozeß zum Erzeugen von Elektroden auf dem Wafer durch Abscheiden aus der Dampfphase. Schritt 14 ist ein Ionenimplantationsprozeß zum Implantieren von Ionen in dem Wafer. Schritt 15 ist ein Resistprozeß zum Auftragen eines Resists (photoempfindliches Material) auf dem Wafer. Schritt 16 ist ein Belichtungsprozeß zum Kopieren durch Belichtung der Schaltungsstruktur der Maske auf den Wafer durch die vorstehend beschriebene Belichtungseinrichtung. Schritt 17 ist ein Entwicklungsprozeß zum Entwickeln des belichteten Wafers. Schritt 18 ist ein Ätzprozeß zum Entfernen von Abschnitten anders als das entwickelte Resistbild. Schritt 19 ist ein Resistabtrennprozeß zum Abtrennen des Resistmaterials, das auf dem Wafer verblieben ist, nachdem dieser dem Ätzprozeß unterzogen ist. Durch Wiederholen dieser Prozesse werden auf dem Wafer einander überdeckende Schaltungsstrukturen erzeugt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung in einer Projektionsbelichtungseinrichtung begrenzt ist. Die Erfindung ist auf einen Fall anwendbar, wobei die genaue Erfassung der Oberflächenposition einer zu prüfenden Oberfläche, auf welcher eine Struktur erzeugt wird, erforderlich ist.
Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsformen beschrieben wurde, ist sie nicht auf die dargelegten Einzelheiten begrenzt, vielmehr sind Abwandlungen oder Abänderungen am Erfindungsgegenstand möglich, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind, der in den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Justierverfahren mittels eines projizierenden optischen Systems (1) zum Projizieren einer Struktur eines ersten Objekts (1a) auf eine Oberfläche eines zweiten Objekts (2), das die Schritte aufweist:

- Messen der Oberflächenposition des zweiten Objekts (2) in bezug auf die Richtung einer optischen Achse (AX) des projizierenden optischen Systems (1) vor der Projektion und Herbeiführen der Deckung der Oberfläche des zweiten Objekts (2) mit einer Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems auf der Grundlage der Messung,

- Bestimmen einer Neigung der Oberfläche des zweiten Objekts (2) in bezug auf die Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems (1), und

- Korrigieren einer bestimmten Neigung der Oberfläche des zweiten Objekts (2) in bezug auf die Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems (1),

dadurch gekennzeichnet, daß:

- das erste Objekt (1a) eine erste Struktur und eine zweite Struktur, die darauf erzeugt sind, aufweist,

- das zweite Objekt (2) einen ersten Oberflächenbereich (910) aufweist, in welchen die erste Struktur zu projizieren ist, und einen zweiten Oberflächenbereich (911), in welchen die zweite Oberflächenstruktur zu projizieren ist, wobei das zweite Objekt (2) eine Oberflächenstufe zwischen dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich aufweist, und

- der Herbeiführschritt das Herbeiführen der Deckung des ersten Oberflächenbereichs (910) des zweiten Objekts (2) mit der Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems (1) aufweist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Meßschritt das Messen der Position der Oberfläche des ersten Oberflächenbereichs (910) des zweiten Objekts (2) aufweist.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Meßschritt aufweist: (i) Anordnen des zweiten Objekts (2) auf einem Tisch (3), welcher entlang einer Richtung rechtwinklig zu der optischen Achse (AX) des projizierenden optischen Systems bewegbar ist, und (ii) aufeinanderfolgendes Erfassen von Signalen entsprechend einem vorbestimmten Ort auf dem zweiten Objekt (2) und dem ersten Oberflächenbereich (910), in welchen die erste Struktur des ersten Objekts (1a) zu projizieren ist, während sich der Tisch (3) in eine Richtung bewegt, die im wesentlichen rechtwinklig zu der optischen Achse (AX) des projizierenden optischen Systems (1) ist.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei der Herbeiführschritt aufweist: (i) Bestimmen eines Versatzes auf der Grundlage der Oberflächenposition an dem vorbestimmten Ort und der Position des ersten Oberflächenbereichs (910), in welchen die erste Struktur des ersten Objekts (1a) zu projizieren ist, wie in dem Erfassungsschritt erfaßt ist, (ii) Korrigieren der erfaßten Oberflächenposition an dem vorbestimmten Ort mit dem bestimmten Versatz, und (iii) Herbeiführen der Deckung des ersten Oberflächenbereichs (910), in welchen die erste Struktur des ersten Objekts zu projizieren ist, mit der Abbildungsebene auf der Grundlage der korrigierten Position.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Schärfentiefe der ersten Struktur kleiner als jene der zweiten Struktur ist.

6. Belichtungseinrichtung zum Projizieren einer Struktur eines ersten Objekts (1a) durch ein projizierendes optisches System (1) auf eine Oberfläche eines zweiten Objekts (2), die aufweist:

- eine Einrichtung (17) zum Messen der Position der Oberfläche des zweiten Objekts in bezug auf die Richtung einer optischen Achse (AX) des projizierenden optischen Systems,

- eine Einrichtung zum Herbeiführen der Deckung der Oberfläche des zweiten Objekts mit einer Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems (1) auf der Grundlage der Messung,

- eine Einrichtung zum Bestimmen einer Neigung der Oberfläche des zweiten Objekts (2) in bezug auf die Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems (1) und

- eine Einrichtung zum Korrigieren einer bestimmten Neigung der Oberfläche des zweiten Objekts (2) in bezug auf die Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems (1),

dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Einrichtung zum Herbeiführen der Deckung der Oberfläche des zweiten Objekts (2) mit der Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems die Deckung des ersten Oberflächenbereichs (910) des zweiten Objekts (2) mit der Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems (1) herbeiführt.

7. Einrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Meßeinrichtung (17) auch die Position des ersten Oberflächenbereichs (910) des zweiten Objekts in bezug auf die Richtung der optischen Achse des projizierenden optischen Systems mißt.

8. Einrichtung gemäß Anspruch 6 oder Anspruch 7, die ferner eine Einrichtung zum Tragen des zweiten Objekts auf einem Tisch (3) aufweist, welcher entlang einer Richtung rechtwinklig zu der optischen Achse (AX) des projizierenden optischen Systems bewegbar ist, und die Meßeinrichtung (17) auch aufeinanderfolgend Signale erfaßt, entsprechend einem vorbestimmten Ort auf dem zweiten Objekt (2) und dem ersten Oberflächenbereich (910), in welchen die erste Struktur des ersten Objekts (1a) zu projizieren ist, während sich der Tisch (3) in einer Richtung bewegt, die im wesentlichen rechtwinklig zu der optischen Achse (AX) des projizierenden optischen Systems (1) ist.

9. Einrichtung gemäß Anspruch 8, die ferner eine Einrichtung zum Bestimmen eines Versatzes in bezug auf den vorbestimmten Ort auf der Grundlage der Signale aufweist, entsprechend der Oberflächenposition des Wafers (2) an dem vorbestimmten Ort und dem Ort, in welchen die erste Struktur zu projizieren ist, in bezug auf die Richtung der optischen Achse (AX).

10. Einrichtung gemäß Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei der Wafer (2) eine Vielzahl von Belichtungsbereichen aufweist, die im wesentlichen dieselben Oberflächenstufenstrukturen aufweisen, und wobei die Steuereinrichtung betreibbar ist, um die Meßeinrichtung (17) zu veranlassen, Signale zu erzeugen, die der Oberflächenposition der vorbestimmten Orte in jedem der Belichtungsbereiche entsprechen, und um die erzeugten Signale auf der Grundlage des entsprechenden Versatzes zu korrigieren.

11. Belichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei die erste Struktur eine geringere Schärfentiefe als die zweite Struktur aufweist.

12. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinrichtung unter Verwendung einer Belichtungseinrichtung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 11,

- wobei die Oberflächenposition eines Wafers (2) in bezug auf eine optische Achse (AX) eines projizierenden optischen Systems (1) gemessen wird,

- wobei die Deckung der Waferoberfläche mit einer Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems (1) auf der Grundlage der Messung herbeigeführt wird,

- wobei eine Neigung der Oberfläche des Wafers in bezug auf die Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems korrigiert wird,

- wobei eine Struktur eines Retikels (1a) auf die Oberfläche des Wafers projiziert wird, und

- wobei eine Halbleitereinrichtung aus dem belichteten Wafer hergestellt wird,

dadurch gekennzeichnet, daß:

- das Retikel (1a) eine erste Struktur und eine zweite Struktur, die darauf erzeugt sind, aufweist,

- der Wafer (2) einen ersten Oberflächenbereich (910) aufweist, in welchen die erste Struktur zu projizieren ist, und einen zweiten Oberflächenbereich (911), in welchen die zweite Struktur zu projizieren ist, und eine Oberflächenstufe zwischen dem ersten und dem zweiten Oberflächenbereich,

- der erste Oberflächenbereich des Wafers (2) mit der Abbildungsebene des projizierenden optischen Systems (1) in Deckung gebracht wird.

13. Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei der Herbeiführschritt aufweist: (i) Messen der Oberflächenposition in bezug auf die Richtung der optischen Achse (AX) des projizierenden optischen Systems (1) des Belichtungsbereichs an einem vorbestimmten Ort und in einem ersten Oberflächenbereich, in welchen die erste Struktur zu projizieren ist, (ii) Bestimmen des Versatzes auf der Grundlage der Oberflächenpositionen an dem vorbestimmten Ort und dem ersten Oberflächenbereich, (iii) Messen der Oberflächenposition an dem vorbestimmten Ort in dem Belichtungsbereich, (iv) Korrigieren der gemessenen Oberflächenposition mit dem bestimmten Versatz, und (v) Herbeiführen der Deckung der Oberflächenposition des ersten Oberflächenbereichs mit der Abbildungsebene auf der Grundlage der Korrektur.

14. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder Anspruch 13, wobei der Wafer (2) eine Vielzahl von Belichtungsbereichen (A - I) aufweist, und wobei der zweitausgeführte Meßschritt und der Herbeiführschritt nacheinander in den Belichtungsbereichen des Wafers ausgeführt werden.

15. Verfahren gemäß Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei der erstausgeführte Meßschritt aufweist: (i) Anordnen des Wafers (2) auf einem Tisch (3), der entlang einer Richtung, die rechtwinklig zu der optischen Achse des projizierenden optischen Systems ist, bewegbar ist, und (ii) aufeinanderfolgendes Erfassen von Signalen entsprechend einem vorbestimmten Ort auf dem Wafer und von anderen Orten auf diesem, während der Tisch (3) in einer Richtung bewegt wird, die im wesentlichen rechtwinklig zu der optischen Achse (AX) ist.

16. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei die erste Struktur eine geringere Schärfentiefe als die zweite Struktur aufweist.