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JP4026888B2 - Surface position detection apparatus and projection exposure apparatus using the same - Google Patents

Surface position detection apparatus and projection exposure apparatus using the same Download PDF

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JP4026888B2
JP4026888B2 JP20381297A JP20381297A JP4026888B2 JP 4026888 B2 JP4026888 B2 JP 4026888B2 JP 20381297 A JP20381297 A JP 20381297A JP 20381297 A JP20381297 A JP 20381297A JP 4026888 B2 JP4026888 B2 JP 4026888B2
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
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    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【0001】
本発明は面位置検出装置、露光装置およびデバイス製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、超LSIの高集積化に応じて回路パターンの微細化が進んでおり、これに伴って投影露光装置で用いている投影レンズ系は、より高NA化されている。そしてこれに伴い回路パターンの転写工程におけるレンズ系の許容焦点深度がより狭くなっている。又、投影レンズ系により露光するべき被露光領域の大きさも大型化される傾向にある。
【0003】
このようなことにより大型化された被露光領域全体に亘って良好な回路パターンの転写を可能にする為には、投影レンズ系の許容焦点深度内に確実に、ウエハの被露光領域(ショット)全体を位置付ける必要がある。
【0004】
これを達成する為には、ウエハ表面の投影レンズ系の焦平面、即ちレチクルの回路パターン像がフォーカスする平面に対する位置と傾きを高精度に検出し、ウエハ表面の位置や傾きを調整してやることが重要となってくる。
【0005】
投影露光装置におけるウエハの表面位置の検出方法としては、エアマイクロセンサを用いてウエハ表面の複数箇所の面位置を検出し、その結果に基づいてウエハ表面の位置を求める方法、或いはウエハ表面に光束を斜め方向から入射させ、ウエハ表面からの反射光の反射点の位置ずれをセンサ上への反射光の位置ずれとして検出する光投射式の検出光学系(斜入射光学系)を用いて、ウエハ表面の面位置を検出する方法等が知られている。
【0006】
従来の多くの投影露光装置では、ウエハステージの変位量をレーザ干渉計により測定しながら、ウエハステージをサーボ駆動により目標位置まで移動させることにより、ウエハー上の被露光領域を投影レンズ系の光軸の真下に送り込み、ウエハステージ停止後、前述のような方法で被露光領域の表面の面位置を検出し、被露光領域の表面位置を調整している。即ち、ウエハステージの駆動−停止−面位置の検出−面位置の調整といった動作を順次行っていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ウエハ上の被露光領域の表面位置を検出する検出器では、センサ(受光素子)面上での光束の入射位置情報よりウエハの表面位置を検出している。その為、センサ(受光素子)の検出位置にウエハステージ上の検出したい被露光領域が送り込まれた時にウエハの表面位置の検出動作を開始するように構成しており、この時、検出動作の開始と同時に光源からの検出光の射出とウエハの表面からの反射光の検出が実施されている。
【0008】
ところで、前述の如く検出器では最も一般的な投光手段としてLEDのような発光素子が使用されている。LEDのような発光素子は順方向動作を連続的に行わせた場合、接合部温度の上昇により滑性領域の結晶欠陥が増殖され、これに伴い発光特性の経時変化が発生してついには寿命に到達してしまうという欠点がある。
【0009】
この為、長寿命化対策としては計測時以外点灯しない使用方法がとられている。その為に、ウエハの表面位置を検出する際には、検出動作の開始と同時にLEDを点灯しているが、例えば検出器としてCCDなどの蓄積型の受光素子を使用する場合、LEDの点灯直後はCCDの検出光量が安定しない為、LEDの点灯後、1スキャン空読みする等、計測ディレイを必要としている為に、スループットが低下してくる要因になっていた。
【0010】
又、走査型の投影露光装置などで常時計測する必要がある場合にはLEDの寿命により交換する頻度が増加し、投影露光装置のアップタイムの低下の要因となっていた。
【0011】
本発明は、高スループットかつ高精度な面位置検出装置の提供を目的とする。
【0012】
また、当該面位置検出装置による、高スループットかつ高精度な露光装置およびデバイス製造方法の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の面位置検出装置は、物体面に斜め上方から光束を入射させる投光手段と、前記物体面からの反射光の位置を検出する蓄積型の位置検出手段とを有する面位置検出装置であって、
前記位置検出手段に、周期的な蓄積を行わせ、前記物体が目標位置まで移動した後の蓄積に対応するデータを出力させ、かつ前記投光手段に前記位置検出手段による前記データに対応する蓄積より先行して投光を開始させる制御手段を有することを特徴としている。
【0014】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記制御手段は、前記投光手段による投光を前記位置検出手段による前記データに対応する蓄積より前記位置検出手段の蓄積周期の少なくとも1周期分先行して開始させることを特徴としている。
【0015】
請求項3の発明は、請求項1又は2の発明において、前記位置検出手段の蓄積タイミングに同期して前記投光手段に含まれる光源をパルス発光させることを特徴としている。
【0016】
請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項の発明において、前記投光手段に含まれる光源はLEDであることを特徴としている。
【0017】
請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項の発明において、前記位置検出手段はCCDを含むことを特徴としている。
【0018】
請求項6の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項の発明において、前記物体を移動させるためのステージを有し、前記制御手段は前記ステージの移動を制御することを特徴としている。
【0019】
請求項7の発明の露光装置は、基板にパターンを投影する露光装置であって、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の面位置検出装置を有し、前記面位置検出装置により前記基板の面位置を検出することを特徴としている。
請求項8の発明請求項7の発明において、走査型露光装置であることを特徴としている。
請求項9の発明のデバイスの製造方法は、請求項7または8に記載の露光装置を用いて基板にパターンを投影する段階を有することを特徴としている
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の面位置検出装置を備えた縮小型の投影露光装置(ステップアンドリピート方式又はステップアンドスキャン方式を用いた投影露光装置)の一部分の要部概略図である。
【0021】
図1において、1は縮小投影レンズ系(投影光学系)であり、その光軸は図中AXで示している。縮小投影レンズ系1はレチクルRの回路パターンを、例えば1/5倍に縮小して投影し、その焦平面に回路パターン像を形成している。又光軸AXは図中のz軸方向と平行な関係にある。
【0022】
2は表面にレジストを塗布したウエハ(物体)であり、先の露光工程で互いに同じパターンが形成された多数個の被露光領域(ショット)が配列してある。
【0023】
3はウエハ2を載置するウエハステージ(ステージ)である。ウエハ2はウエハステージ3に吸着され、固定している。ウエハステージ3はx軸方向に動くXステージとy軸方向に動くYステージと、z軸方向及びx,y,z軸に平行な軸のまわりに回転するθ−Zステージで構成している。又、x,y,z軸波互いに直交するように設定してある。
【0024】
従って、ウエハステージ3を駆動することにより、ウエハ2の表面の位置を縮小投影レンズ系1の光軸AX方向、及び光軸AXに直交する平面に沿った方向に調整し、更に焦平面、即ち回路パターン像に対する傾きも調整している。
【0025】
図1における符番4〜11はウエハ2の表面位置及び傾きを検出する為に設けた斜入射光学系を含む面位置検出手段の各要素を示している。4は照明用光源としての発光ダイオードであり、例えば半導体レーザなどの高輝度な光源である。5は照明用レンズである。
【0026】
光源4から射出した光は照明用レンズ5によって平行な光束となり、単一又は複数個のピンホールを形成した開口マスク(以下「マスク」ともいう。)6を照明する。図では3つのピンホール6a,6b,6cを有している場合を示している。
【0027】
マスク6の各ピンホールを通過した複数個のスポット光は、結像レンズ7を経て折曲げミラー8に入射し、折曲げミラー8で方向を変えた後、ウエハ2の表面に入射している。このときマスク6を介した複数のスポット光でウエハ2の被露光領域の中央部(投影光学系1の光軸上)を含む複数の箇所を照明している。
【0028】
図2はウエハ2面上の複数の露光領域100,100a,100bを示している。
【0029】
本実施形態では図2に示すウエハ2の露光領域100内の複数箇所にマスク6の複数のピンホールを形成している。ここで結像レンズ7と折曲げミラー8はウエハ2上にマスク6の複数個のピンホールの像を形成している。
【0030】
マスク6の複数個のピンホールを通過した光束は、ウエハ2の被露光領域100の中央部を含む複数箇所を照射し、各々の箇所で反射される。
【0031】
即ち、本実施形態ではマスク6にピンホールを複数個形成し、被露光領域100内で中央部を含む複数箇所の測定点の位置情報を測定している。
【0032】
ウエハ2の各測定点で反射した光束は折曲げミラー9により方向を変えた後、検出レンズ10を介して受光素子を2次元的に配置した位置検出素子11上に入射する。ここで検出レンズ10は結像レンズ7、折曲げミラー8,ウエハ2,折曲げミラー9と協働してマスク6のピンホールの像を位置検出素子11上に形成している。
【0033】
即ちマスク6とウエハ2の位置検出素子11は互いに光学的に共役な関係にある。図1では摸式的に示してあるが、光学配置上、困難な場合には位置検出素子11を各ピンホールに対応して各々、別個に複数個配置しても良い。
【0034】
位置検出素子11は2次元的なCCD又はラインセンサーなどから成り、複数個のピンホールを介した複数の光束の位置検出素子11の受光面への入射位置を各々独立に検知することが可能となっている。
【0035】
ウエハ2の縮小投影レンズ系1の光軸AX方向の位置の変化は、位置検出素子11上の複数の光束の入射位置のずれとして検出できる為、ウエハ2上の被露光領域100内の複数の測定点における、ウエハ表面の光軸AX方向の位置が、位置検出素子11からの出力信号に基づいて検出できる。又、この位置検出素子11からの出力信号は、各測定点の面位置データを形成して制御手段13へ入力している。
【0036】
ウエハステージ3のx軸及びy軸方向の変位はウエハステージ3上に設けた基準ミラー15とレーザ干渉計14とを用いて周知の方法により測定し、ウエハステージ3の変位量を示す信号をレーザ干渉計14から信号線を介して制御手段13へ入力している。又ウエハステージ3の移動はステージ駆動手段(駆動手段)12により制御され、ステージ駆動手段12は、信号線を介して制御手段13からの指令信号を受け、この信号に応答してウエハステージ3をサーボ駆動している。
【0037】
本実施形態において各要素4から8は投光手段の一要素を構成しており、又各要素9〜11は受光手段の一要素を構成している。
【0038】
本実施形態ではステージ駆動手段12は第1駆動手段と第2駆動手段の2つを有し、第1駆動手段によりウエハー2の光軸AXと直交する面における位置( x,y)と回転(θ)とを調整し、第2駆動手段によりウエハー2の光軸AX方向の位置(z)と傾き(α,β)とを調整している。
【0039】
また、制御手段13はステージ駆動手段12の駆動制御の他、光源4、および位置検出素子11に対しても、信号線を介して各々独立した指令信号を送り駆動制御している。
【0040】
制御手段13は、ウエハーステージ3のx軸及びy軸方向の変位量から、光源4をウエハーステージ3の移動中に動作させて、光束の射出を開始させている。ウエハー2上の被露光領域100が、縮小投影レンズ系1の光軸AXの真下でレチクルパターンと位置合わせする目標位置に送り込まれて後、制御手段13は、位置検出素子11からの出力信号( 面位置データ) を既知の方法によって処理し、ウエハー2の表面の位置を検出している。
【0041】
前記制御手段は、投光手段と受光手段を各々独立に制御し、LEDのような発光素子を用いた投光手段は、計測時以降点灯しない使用方法をとり、かつステージをサーボ制御して平板状物体(ウエハ)の所定面を投影光学系の像面側に送り込み、高さ位置をベストフォーカス面と合致させるという過程において、ステージの速度サーボ、又は位置サーボの少なくとも一つと同期してフォーカス計測開始の少なくとも1周期前にLEDの点灯を開始することでLED点灯後に空読みする必要を無くして高スループットを実現している。
【0042】
図3、図4(A),(B)は本実施形態においてウエハー2上の被露光領域100の表面位置を図1の面位置検出手段(4〜11)によって検出する際のウエハーステージ3、光源4、及び2次元位置検出素子11の時間的挙動を表すタイミングチャート図である。
【0043】
図3はウエハーステージ3がサーボ駆動により、被露光領域(ショット) 100を縮小投影レンズ系1の真下に送り込む時の速度パターンを表している。即ち、本実施形態ではウエハーステージ3はウエハー2上の第1被露光領域100aが縮小投影レンズ1の光軸AXの真下に来るように時刻T0 で駆動を開始し、時刻T1においてレチクルパターンに対する第1被露光領域100aの位置合わせが終了する様を表している。
【0044】
図4(A),(B)は、ウエハー2の被露光領域の表面位置を検出する際の面位置検出手段(4〜11)の時間的挙動を示している。
【0045】
ここで、図中の破線300は、蓄積型の位置検出素子(CCD)11の蓄積周期(隣り合う2つの破線の間隔が1周期に相当)を示し、曲線400は、光源4のLED発光素子が照射を開始した後の、CCD11の応答特性(光量変化)を表わす。また、網かけ領域410はCCD11による計測時間を表わし、図4(A)の時刻T4、及び図4(B)の時刻T3は、計測動作が終了してフォーカス補正動作(面位置駆動動作)が開始される時刻を表わす。
【0046】
前述したようにLEDのような発光素子は、長寿命化対策として計測時のみ点灯する使用方法がとられている。
【0047】
図4(A)はウエハーステージ3を目標位置まで移動させて位置合わせした後、光源4、及び位置検出素子11を揃って実行する従来の方法を示している。
【0048】
図4(A)において、時刻T1において、光源4の照射開始と位置検出素子11による表面位置の検出開始を揃って実行した場合、曲線400に見られるように、LED点灯直後(INT3の波形データ)はCCDの応答特性により検出波形が歪んで計測値が0.5[μm]度の誤差を生じる為に時刻(T1+ΔT)以降に蓄積された波形データ(例えばINT4)を用いるといった、CCDの蓄積周期で1周期以上のディレイを必要とする問題点を持っていた。
【0049】
これに対して本実施形態では図4(B)に示すように、ウエハーステージ3が目標位置へ移動を終了する時刻T1よりも、既知であるディレイ時間(ΔT時間)だけ先行して光源4のLED発光素子を所定電流値で照射開始することで、LED点灯直後の計測値を読み飛ばして、時刻T1 からの検出動作、即ちINT3の波形データによる処理を可能にし、前述のスループット低下問題を解決している。
【0050】
これにより、例えば10[msec]の蓄積周期を要するCCD蓄積型の位置検出素子を持ったスループット70[枚/h]性能の逐次移動式の露光装置において、本発明を実施すれば、ウエハー1枚につき約0.8[sec]のスループット向上が期待でき、結果、1枚以上ものスループット性能[枚/h」の向上が得られる。
【0051】
図4(B)では、既知のディレイ時間(ΔT時間)だけ先行して光源4の照射を開始しているが、具体的には、周知の速度方程式により既知のディレイ時間は、サーボ駆動するウエハーステージ3の移動距離、又は駆動速度に変換されて制御装置13に入力されている。
【0052】
前述したように、ウエハーステージ3のx軸及びy軸方向の変位はウエハーステージ3上に設けた基準ミラー15とレーザ干渉計14とを用いて周知の方法により測定され、ウエハーステージ3の変位量を示す信号がレーザ干渉計14から信号線を介して制御手段13へ入力されている。
【0053】
従って、制御手段13はウエハーステージ3の位置サーボ、もしくは速度サーボの少なくとも一つと同期して光源4の照射を開始し、ウエハー2上の第1被露光領域100aが縮小投影レンズ系1の光軸AXの真下に送り込まれて、レチクルパターンに対する位置合わせを行う。位置合わせが終了した後、位置検出素子11による表面位置の検出を開始して、位置合わせ終了後の時刻T1から面位置検出手段(4〜11)により被露光領域100aの各測定点の表面位置の検出を行い、位置検出素子11からの出力信号に基づいて制御手段13内で各測定点の面位置データを作成する。
【0054】
制御手段13はこの面位置データを周知の方法(例えば特願平3−153858号公報や特願平2−237900号等に記載の方法)によって処理し、ウエハー2上の第1被露光領域100aの表面位置とレチクルパターン像との光軸AX方向の間隔及びウエハー2の傾き方向と傾き量を算出する。
【0055】
この算出結果に応じた指令信号は制御手段13によってステージ駆動手段12へ入力され、ステージ駆動手段12によりウエハーステージ3上のウエハー2の光軸AX方向の位置と傾きを調整(補正)している。そして、この面位置の調整(補正)終了後、第1被露光領域100aを露光して回路パターン像の転写を行なう。
【0056】
第1被露光領域100aに対する露光が終了したら、ウエハー2上の第2被露光領域100bが投影レンズ系1の光軸AXの真下にくるようにウエハーステージ3を駆動し、上記同様、ステージ移動中に光源4の照射を開始してステージ移動完了後に速やかにウエハ2の表面位置の検出を行ない、フォーカス補正をした後に露光動作を実行する。
【0057】
図5は本実施形態の従来の面位置検出装置を実施した場合のフローチャートである。ステップ501でウエハー2はウエハーステージ3上へ搬入されウエハチャックに固定される。
【0058】
ステップ502でウエハーステージ3の駆動が始まり、ウエハー2上の第1被露光領域100aが投影レンズ1の光軸AXの真下に来るようにウエハーステージ3が目標位置に向かって移動する。
【0059】
ステップ503でレーザ干渉計14の出力を基にして、LEDが点灯を開始してから所定電流値で安定な状態になるまでの既知の時間だけ先行してLEDの点灯を開始する。具体的には周知の速度方程式を駆使して、前述の時間をウエハーステージ3の移動距離、又は駆動速度に変換して扱う。
【0060】
投光手段(4〜8)によって第1被露光領域100a上の各測定点上にマスク6のピンホールの像を投射する。
【0061】
ステップ504でウエハーステージ3は目標位置に到達する。尚、ウエハーステージ3の位置情報はレーザ干渉計14からの出力により得ている。
【0062】
ステップ505で受光手段(9〜11)によってCCDデータ取り込みを行い、各測定点の表面位置の測定を行う。
【0063】
このときステップ503で点灯を開始している為、ステップ504で既にCCDの検出波形データは安定な状態になっているので、CCDデータ取り込み開始は一定時間待つ事なく各即定点の表面位置の測定が行われる。
【0064】
測定終了と同時にステップ507に示すようにLEDを消灯する。
【0065】
また、それとほぼ同時にステップ507に示すように、測定された値からフォーカス補正位置演算処理を行ない、フォーカス位置を検出する。
【0066】
ステップ508で制御手段13はフォーカス補正量を指令信号としてステージ駆動手段12に入力し、フォーカス補正駆動を行なう。
【0067】
ステップ509で補正駆動が終了し、ウエハー2と投影レンズ1のフォーカス平面が補正されたのち露光を行なう。
【0068】
ステップ510でもしも全てのショットの露光が終了していなければステップ502へ移行し、ステップ502〜510を繰り返す。
【0069】
最終ショットの露光終了でステップ511でウエハー2はウエハチャックから外されウエハー2は搬出される。
【0070】
本実施形態は図3,図4(B),図5に代表されるような面位置検出手段( 4〜11)の検出動作を、光源4の照射開始動作と位置検出素子11の計測開始動作に分離して各々独立に制御することを特徴とし、従来の面位置検出手段が抱えていた計測ディレイによる時間的な損失を解消している。
【0071】
上記実施形態では、ウエハーステージ3の移動中に光源4の照射を開始し、ウエハーステージ3が目標位置に移動を終了した後に位置検出素子11の計測を開始しているが、これらの計測動作をウエハーステージ3の移動中に行なっても構わない。
【0072】
次に本発明の実施形態2について説明する。本実施形態では面位置検出装置を走査型の投影露光装置に適用している。
【0073】
走査型の投影露光装置では露光中にフォーカス補正を実施している為、例えば32mmの領域を露光中、400ms程度、常にLEDを常時点灯する事になり、逐次移動式の投影露光装置に比べてLEDの接合部温度の上昇が頻繁に発生する。
【0074】
この場合、パルス点灯により平均電流を抑えて上記現象の対策とする事ができるが、CCDの蓄積時間のタイミングと同期していない場合、蓄積時間内での受光光量が安定せず、検出波形の歪みとして表れ、結果として、計測誤差が発生する。
【0075】
そこで本実施形態では図1の制御手段13により、高輝度の光源4と位置検出素子11の双方を独立に制御できる構成とし、光源4の発光と位置検出素子11の蓄積タイミングと同期をとるとともに、光源4の発光タイミングを先行して実施している。そして位置検出素子11の蓄積時間内でのパルス発光数を一定に制御し、安定した受光光量に基づく検出波形を得ている。
【0076】
また、各実施形態の受光手段において良好な検出波形を得る為に、ウエハー2の被露光領域の表面状態に合わせて光源4の発光強度を適切に調整している。
【0077】
本実施形態では走査露光においてウエハー2の被露光領域の表面情報を予め取得し、該表面情報に合わせて光源4の発光強度を適宜調節している。
【0078】
尚、本実施形態において走査露光中など常時計測する必要がある場合には、測定可視に先立ち、LEDの点灯を開始するとともに測定中のLEDの点灯動作をパルス点灯モードとして使用することにより、接合部の温度上昇を抑え、LED結晶欠陥の増加を防ぎ、また、CCDなどの蓄積型素子の蓄積開始動作と同期したパルス点灯を行なうことにより、検出精度を損なうことなく高精度の高さ位置検出を行っている。
【0079】
以上の各実施形態において、位置検出素子として2次元の位置検出素子を用いているが、一次元の位置検出素子を複数配置して構成した場合にも同一の効果を得ることが出来る。光源に関してもLEDに限られるものではない。
【0080】
又、ウエハー2の表面を投影レンズ系の焦平面に合焦させる機構も、ウエハーステージ3のZステージを動かす以外に、投影レンズ系1の焦点距離を変えたり、投影レンズ1と不図示のレチクルとを光軸AX方向に上下させたりする機構も採り得る。
【0081】
以上説明した各実施形態では、縮小型の投影露光装置に適用した場合を示したが、本発明は図1に示した装置以外のタイプの露光装置、例えば投影ミラー系によりパターン像を投影する装置や、レンズ及びミラーで構成した投影光学系によりパターン像を投影する装置等にも同様に適用できる。
【0082】
又、本発明は光学式の露光装置以外の例えば電子ビームと電子レンズとを使用して、回路パターンを描画したり或は回路パターンを投影したりする電子ビーム露光装置やX線露光装置にも同様に適用することが出来る。
【0083】
又、本発明は露光装置以外の面位置検出装置を必要とする光学機器にも同様に適用することが出来る。
【0084】
次に上記説明した投影露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例を説明する。
【0085】
図6は半導体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、或は液晶パネルやCCD等)の製造のフローチャートである。
【0086】
本実施例においてステップ1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。
【0087】
一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、前記用意したマスクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。
【0088】
次のステップ5(組立)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。
【0089】
ステップ6(検査)ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)される。
【0090】
図7は上記ステップ4のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。まずステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
【0091】
ステップ13(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16(露光)では前記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【0092】
ステップ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングがすんで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【0093】
尚本実施例の製造方法を用いれば高集積度の半導体デバイスを容易に製造することができる。
【0094】
本発明によれば、高スループットかつ高精度な面位置検出装置を提供することができる。
【0095】
また、当該面位置検出装置による、高スループットかつ高精度な露光装置およびデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の面位置検出装置を投影露光装置に適用したときの実施形態1の要部概略図
【図2】ウエハ上の被露光領域(ショット)の配置を示す説明図
【図3】本発明の実施形態1のウエハステージのサーボ駆動の説明図
【図4】本発明の実施形態1における面位置検出のタイミングチャート図
【図5】本発明の実施形態1における面位置検出のフローチャート
【図6】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【図7】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート
【符号の説明】
1 投影光学系
2 ウエハ
3 ウエハステージ
4 光源
5 照明用レンズ
6 マスク
7 結像レンズ
8,9 ミラー
10 検出レンズ
11 位置検出素子
12 ステージ駆動手段
13 制御手段
14 レーザ干渉計
100 露光領域
300 CCD蓄積周期
400 CCDの応答特性
410 CCDによる計測時間
R レチクル
[0001]
The present invention relates to a surface position detection apparatus, an exposure apparatus, and a device manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Currently, miniaturization of circuit patterns is progressing in accordance with higher integration of VLSI, and accordingly, projection lens systems used in projection exposure apparatuses have higher NA. As a result, the allowable depth of focus of the lens system in the circuit pattern transfer process is narrower. In addition, the size of the exposed area to be exposed by the projection lens system tends to increase.
[0003]
In order to make it possible to transfer a good circuit pattern over the entire exposed area enlarged in this way, the exposed area (shot) of the wafer is surely within the allowable depth of focus of the projection lens system. It is necessary to position the whole.
[0004]
In order to achieve this, the position and inclination of the projection surface on the wafer surface relative to the focal plane of the projection lens system, that is, the plane on which the circuit pattern image of the reticle is focused can be detected with high accuracy, and the position and inclination of the wafer surface can be adjusted. It becomes important.
[0005]
As a method of detecting the surface position of the wafer in the projection exposure apparatus, a method of detecting the surface position of a plurality of locations on the wafer surface using an air microsensor and obtaining the position of the wafer surface based on the result, or a light flux on the wafer surface Using a light projection type detection optical system (oblique incidence optical system) that detects the positional deviation of the reflection point of the reflected light from the wafer surface as the positional deviation of the reflected light on the sensor. A method for detecting the surface position of the surface is known.
[0006]
In many conventional projection exposure apparatuses, the wafer stage is moved to a target position by servo drive while measuring the amount of displacement of the wafer stage with a laser interferometer, so that the exposure area on the wafer is moved to the optical axis of the projection lens system. After the wafer stage is stopped, the surface position of the exposed area is detected by the method described above, and the surface position of the exposed area is adjusted. That is, operations such as wafer stage drive-stop-surface position detection-surface position adjustment are sequentially performed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
A detector that detects the surface position of an exposed area on the wafer detects the surface position of the wafer from the incident position information of the light beam on the sensor (light receiving element) surface. Therefore, the detection operation of the wafer surface position is started when the exposure area to be detected on the wafer stage is sent to the detection position of the sensor (light receiving element). At this time, the detection operation starts. At the same time, the detection light is emitted from the light source and the reflected light from the wafer surface is detected.
[0008]
Incidentally, as described above, a light emitting element such as an LED is used as the most general light projecting means in the detector. When a light emitting element such as an LED is continuously operated in the forward direction, crystal defects in the slippery region are propagated due to an increase in the junction temperature. Has the disadvantage of reaching
[0009]
For this reason, as a measure for prolonging the service life, a method of using that does not light except during measurement is used. Therefore, when detecting the surface position of the wafer, the LED is turned on simultaneously with the start of the detection operation. For example, when a storage type light receiving element such as a CCD is used as a detector, immediately after the LED is turned on. Since the amount of light detected by the CCD is not stable, a measurement delay is required, for example, one scan is skipped after the LED is turned on, which causes a reduction in throughput.
[0010]
In addition, when it is necessary to always measure with a scanning type projection exposure apparatus or the like, the replacement frequency increases due to the life of the LED, which causes a reduction in the uptime of the projection exposure apparatus.
[0011]
An object of the present invention is to provide a high-throughput and high-accuracy surface position detection device.
[0012]
Another object of the present invention is to provide a high-throughput and high-precision exposure apparatus and device manufacturing method using the surface position detection apparatus.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The surface position detecting device according to the first aspect of the present invention includes a surface position having light projecting means for making a light beam incident on the object surface obliquely from above and a storage type position detecting means for detecting the position of reflected light from the object surface. A detection device,
Said position detecting means, periodic storage to perform the said object to output data corresponding to storage after moving to the target position, and the light emitting means, corresponding to said data by said position detecting means It is characterized by having a control means for starting light projection prior to accumulation .
[0014]
According to a second aspect of the invention, in the invention of claim 1, wherein the control means is at least one period of storage period of the position detecting means from the storage to the corresponding light projecting by said light projecting means to said data according to said position detecting means It is characterized by starting in advance.
[0015]
The invention of claim 3 is characterized in that, in the invention of claim 1 or 2, the light source included in the light projecting means is caused to emit pulse light in synchronization with the accumulation timing of the position detecting means .
[0016]
The invention of claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, a light source included in the light projecting means is characterized by an LED.
[0017]
The invention of claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the position detecting means is characterized in that it comprises a CCD.
[0018]
The invention of claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, has a stage for moving the object, said control means is characterized by controlling the movement of the stage.
[0019]
An exposure apparatus according to a seventh aspect of the present invention is an exposure apparatus for projecting a pattern onto a substrate, comprising the surface position detection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface position detection device It is characterized by detecting the surface position of the substrate .
The invention of claim 8 is characterized in that in the invention of claim 7, it is a scanning exposure apparatus .
According to a ninth aspect of the present invention , there is provided a device manufacturing method comprising the step of projecting a pattern onto a substrate using the exposure apparatus according to the seventh or eighth aspect .
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic view of a main part of a part of a reduction type projection exposure apparatus (projection exposure apparatus using a step-and-repeat method or a step-and-scan method) provided with a surface position detection device of the present invention.
[0021]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a reduction projection lens system (projection optical system), and its optical axis is indicated by AX in the drawing. The reduction projection lens system 1 projects the circuit pattern of the reticle R by reducing it to 1/5 times, for example, and forms a circuit pattern image on the focal plane. The optical axis AX is in a parallel relationship with the z-axis direction in the figure.
[0022]
Reference numeral 2 denotes a wafer (object) having a resist coated on the surface, and a plurality of exposed areas (shots) in which the same pattern is formed in the previous exposure process are arranged.
[0023]
Reference numeral 3 denotes a wafer stage (stage) on which the wafer 2 is placed. The wafer 2 is attracted and fixed to the wafer stage 3. The wafer stage 3 includes an X stage that moves in the x-axis direction, a Y stage that moves in the y-axis direction, and a θ-Z stage that rotates around the z-axis direction and axes parallel to the x, y, and z axes. The x, y and z axis waves are set to be orthogonal to each other.
[0024]
Therefore, by driving the wafer stage 3, the position of the surface of the wafer 2 is adjusted in the direction along the optical axis AX of the reduction projection lens system 1 and the plane perpendicular to the optical axis AX, and further the focal plane, The inclination with respect to the circuit pattern image is also adjusted.
[0025]
Reference numerals 4 to 11 in FIG. 1 indicate each element of the surface position detecting means including the oblique incident optical system provided for detecting the surface position and inclination of the wafer 2. Reference numeral 4 denotes a light-emitting diode as a light source for illumination, which is a high-intensity light source such as a semiconductor laser. Reference numeral 5 denotes an illumination lens.
[0026]
The light emitted from the light source 4 is converted into a parallel light beam by the illumination lens 5 and illuminates an aperture mask (hereinafter also referred to as “mask”) 6 having a single or plural pinholes. The figure shows a case where three pinholes 6a, 6b and 6c are provided.
[0027]
A plurality of spot lights that have passed through the respective pinholes of the mask 6 enter the folding mirror 8 through the imaging lens 7, change the direction by the folding mirror 8, and then enter the surface of the wafer 2. . At this time, a plurality of spots including the central portion (on the optical axis of the projection optical system 1) of the exposed area of the wafer 2 are illuminated with a plurality of spot lights via the mask 6.
[0028]
FIG. 2 shows a plurality of exposure areas 100, 100a, 100b on the wafer 2 surface.
[0029]
In this embodiment, a plurality of pinholes of the mask 6 are formed at a plurality of locations in the exposure region 100 of the wafer 2 shown in FIG. Here, the imaging lens 7 and the bending mirror 8 form an image of a plurality of pinholes of the mask 6 on the wafer 2.
[0030]
The light beam that has passed through the plurality of pinholes of the mask 6 irradiates a plurality of locations including the central portion of the exposed region 100 of the wafer 2 and is reflected at each location.
[0031]
That is, in the present embodiment, a plurality of pinholes are formed in the mask 6 and position information of a plurality of measurement points including the central portion in the exposed region 100 is measured.
[0032]
The light beam reflected at each measurement point on the wafer 2 is changed in direction by the bending mirror 9 and then incident on the position detection element 11 in which the light receiving elements are two-dimensionally arranged via the detection lens 10. Here, the detection lens 10 forms a pinhole image of the mask 6 on the position detection element 11 in cooperation with the imaging lens 7, the bending mirror 8, the wafer 2, and the bending mirror 9.
[0033]
That is, the mask 6 and the position detection element 11 of the wafer 2 are in an optically conjugate relationship with each other. Although schematically shown in FIG. 1, if it is difficult in terms of optical arrangement, a plurality of position detection elements 11 may be arranged separately corresponding to each pinhole.
[0034]
The position detection element 11 includes a two-dimensional CCD or line sensor, and can detect the incident positions of a plurality of light beams on the light receiving surface of the position detection element 11 through a plurality of pinholes independently. It has become.
[0035]
A change in the position of the reduction projection lens system 1 on the wafer 2 in the direction of the optical axis AX can be detected as a shift in the incident position of a plurality of light beams on the position detection element 11. The position of the wafer surface in the optical axis AX direction at the measurement point can be detected based on the output signal from the position detection element 11. The output signal from the position detection element 11 forms surface position data at each measurement point and is input to the control means 13.
[0036]
The displacement of the wafer stage 3 in the x-axis and y-axis directions is measured by a known method using a reference mirror 15 and a laser interferometer 14 provided on the wafer stage 3, and a signal indicating the displacement amount of the wafer stage 3 is measured by a laser. The signal is input from the interferometer 14 to the control means 13 via a signal line. The movement of the wafer stage 3 is controlled by a stage driving means (driving means) 12. The stage driving means 12 receives a command signal from the control means 13 via a signal line, and in response to this signal, the wafer stage 3 is moved to the wafer stage 3. Servo drive.
[0037]
In this embodiment, each element 4 to 8 constitutes one element of the light projecting means, and each element 9 to 11 constitutes one element of the light receiving means.
[0038]
In this embodiment, the stage driving unit 12 has two of a first driving unit and a second driving unit, and the first driving unit rotates and rotates the position (x, y) and the position (x, y) on the plane perpendicular to the optical axis AX of the wafer 2. θ) is adjusted, and the position (z) and the inclination (α, β) of the wafer 2 in the optical axis AX direction are adjusted by the second driving means.
[0039]
In addition to the drive control of the stage drive unit 12, the control unit 13 controls the drive by sending independent command signals to the light source 4 and the position detection element 11 via signal lines.
[0040]
The control means 13 starts the emission of the light flux by operating the light source 4 during the movement of the wafer stage 3 from the displacement amount of the wafer stage 3 in the x-axis and y-axis directions. After the exposed area 100 on the wafer 2 is sent to a target position to be aligned with the reticle pattern just below the optical axis AX of the reduction projection lens system 1, the control means 13 outputs an output signal ( Surface position data) is processed by a known method to detect the position of the surface of the wafer 2.
[0041]
The control means controls the light projecting means and the light receiving means independently, and the light projecting means using a light emitting element such as an LED uses a method of using that does not light after measurement, and servo-controls the stage to control the flat plate. Focus measurement in synchronization with at least one of the stage speed servo or position servo in the process of sending a predetermined surface of the object (wafer) to the image plane side of the projection optical system and matching the height position with the best focus plane By starting the lighting of the LED at least one cycle before the start, it is not necessary to perform idle reading after the LED is turned on, thereby realizing a high throughput.
[0042]
3, 4A, and 4B show the wafer stage 3 when the surface position of the exposed region 100 on the wafer 2 is detected by the surface position detecting means (4 to 11) of FIG. It is a timing chart showing the temporal behavior of the light source 4 and the two-dimensional position detection element 11.
[0043]
FIG. 3 shows a speed pattern when the wafer stage 3 sends the exposure area (shot) 100 directly below the reduction projection lens system 1 by servo drive. In other words, in this embodiment, the wafer stage 3 starts to be driven at time T0 so that the first exposed area 100a on the wafer 2 is directly below the optical axis AX of the reduction projection lens 1, and at time T1, the wafer stage 3 is driven to the first position relative to the reticle pattern. This shows that the alignment of one exposed area 100a is completed.
[0044]
4A and 4B show the temporal behavior of the surface position detection means (4 to 11) when detecting the surface position of the exposed area of the wafer 2. FIG.
[0045]
Here, the broken line 300 in the figure indicates the accumulation cycle of the accumulation type position detection element (CCD) 11 (the interval between two adjacent broken lines corresponds to one cycle), and the curve 400 indicates the LED light emitting element of the light source 4. Represents the response characteristics (light quantity change) of the CCD 11 after the start of irradiation. The shaded area 410 represents the measurement time by the CCD 11, and at time T4 in FIG. 4A and time T3 in FIG. 4B, the measurement operation is completed and the focus correction operation (surface position driving operation) is performed. Represents the start time.
[0046]
As described above, a light-emitting element such as an LED is used so that it is lit only at the time of measurement as a measure for extending the life.
[0047]
FIG. 4A shows a conventional method in which the light source 4 and the position detecting element 11 are aligned and executed after the wafer stage 3 is moved to the target position and aligned.
[0048]
4A, when the irradiation start of the light source 4 and the detection of the surface position by the position detection element 11 are simultaneously performed at time T1, as shown by the curve 400, the waveform data of the INT3 immediately after the LED is turned on (see FIG. 4A). ) Uses the waveform data (for example, INT4) accumulated after time (T1 + ΔT) in order to cause the detection waveform to be distorted due to the response characteristics of the CCD and cause the measurement value to have an error of 0.5 [μm] degrees. There was a problem that a delay of one cycle or more was required.
[0049]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the light source 4 is preceded by a known delay time (ΔT time) before time T1 when the wafer stage 3 finishes moving to the target position. By starting to irradiate the LED light-emitting element with a predetermined current value, the measurement value immediately after the LED is turned on is skipped, and the detection operation from time T1, that is, the processing based on the waveform data of INT3, is enabled, thereby solving the above-described throughput reduction problem is doing.
[0050]
Thus, for example, in a sequential movement type exposure apparatus having a throughput of 70 [sheets / h] having a CCD accumulation type position detecting element that requires an accumulation cycle of 10 [msec], if the present invention is implemented, one wafer is obtained. A throughput improvement of about 0.8 [sec] can be expected, and as a result, one or more throughput performances [sheet / h] can be improved.
[0051]
In FIG. 4B, the irradiation of the light source 4 is started in advance by a known delay time (ΔT time). Specifically, the known delay time is determined by a well-known speed equation for a wafer to be servo-driven. It is converted into the moving distance or driving speed of the stage 3 and input to the control device 13.
[0052]
As described above, the displacement of the wafer stage 3 in the x-axis and y-axis directions is measured by a known method using the reference mirror 15 and the laser interferometer 14 provided on the wafer stage 3, and the displacement amount of the wafer stage 3 is measured. Is input from the laser interferometer 14 to the control means 13 via a signal line.
[0053]
Accordingly, the control means 13 starts irradiation of the light source 4 in synchronization with at least one of the position servo or speed servo of the wafer stage 3, and the first exposed area 100 a on the wafer 2 is the optical axis of the reduction projection lens system 1. It is sent directly under AX to perform alignment with the reticle pattern. After the alignment is completed, detection of the surface position by the position detection element 11 is started, and the surface position of each measurement point in the exposed area 100a is detected by the surface position detection means (4 to 11) from time T1 after the alignment is completed. The surface position data of each measurement point is created in the control means 13 based on the output signal from the position detection element 11.
[0054]
The control means 13 processes the surface position data by a known method (for example, the method described in Japanese Patent Application No. 3-153858, Japanese Patent Application No. 2-237900, etc.), and the first exposed area 100a on the wafer 2 is processed. The distance between the surface position and the reticle pattern image in the optical axis AX direction and the tilt direction and tilt amount of the wafer 2 are calculated.
[0055]
A command signal corresponding to the calculation result is input to the stage driving unit 12 by the control unit 13, and the stage driving unit 12 adjusts (corrects) the position and inclination of the wafer 2 on the wafer stage 3 in the optical axis AX direction. . After the adjustment (correction) of the surface position, the first exposed area 100a is exposed to transfer the circuit pattern image.
[0056]
When the exposure on the first exposed area 100a is completed, the wafer stage 3 is driven so that the second exposed area 100b on the wafer 2 is directly below the optical axis AX of the projection lens system 1, and the stage is moving as described above. Then, after the irradiation of the light source 4 is started and the stage movement is completed, the surface position of the wafer 2 is detected immediately, and after the focus correction is performed, the exposure operation is executed.
[0057]
FIG. 5 is a flowchart in the case where the conventional surface position detection apparatus of this embodiment is implemented. In step 501, the wafer 2 is loaded onto the wafer stage 3 and fixed to the wafer chuck.
[0058]
In step 502, the driving of the wafer stage 3 starts, and the wafer stage 3 moves toward the target position so that the first exposed area 100a on the wafer 2 is directly below the optical axis AX of the projection lens 1.
[0059]
In step 503, based on the output of the laser interferometer 14, the LED is turned on in advance for a known time from when the LED is turned on until the LED becomes stable at a predetermined current value. Specifically, the above-mentioned time is converted into the moving distance or driving speed of the wafer stage 3 by using a well-known speed equation.
[0060]
A pinhole image of the mask 6 is projected onto each measurement point on the first exposed area 100a by the light projecting means (4 to 8).
[0061]
In step 504, the wafer stage 3 reaches the target position. The position information of the wafer stage 3 is obtained from the output from the laser interferometer 14.
[0062]
In step 505, CCD data is captured by the light receiving means (9 to 11), and the surface position of each measurement point is measured.
[0063]
At this time, since the lighting is started in step 503, the detected waveform data of the CCD is already in a stable state in step 504. Therefore, the measurement of the surface position of each immediate fixed point is not performed without waiting for a certain period of time. Is done.
[0064]
Simultaneously with the end of the measurement, the LED is turned off as shown in step 507.
[0065]
Almost at the same time, as shown in step 507, focus correction position calculation processing is performed from the measured value to detect the focus position.
[0066]
In step 508, the control means 13 inputs the focus correction amount as a command signal to the stage drive means 12, and performs focus correction drive.
[0067]
In step 509, the correction drive is completed, and the exposure is performed after the focus planes of the wafer 2 and the projection lens 1 are corrected.
[0068]
If it is determined in step 510 that exposure of all shots has not been completed, the process proceeds to step 502 and steps 502 to 510 are repeated.
[0069]
At the end of exposure of the final shot, in step 511, the wafer 2 is removed from the wafer chuck and the wafer 2 is unloaded.
[0070]
In this embodiment, the detection operation of the surface position detection means (4 to 11) represented by FIGS. 3, 4 (B), and 5 is performed by the irradiation start operation of the light source 4 and the measurement start operation of the position detection element 11. The time-dependent loss due to the measurement delay of the conventional surface position detecting means is eliminated.
[0071]
In the above embodiment, the irradiation of the light source 4 is started while the wafer stage 3 is moving, and the measurement of the position detection element 11 is started after the wafer stage 3 has finished moving to the target position. It may be performed while the wafer stage 3 is moving.
[0072]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the surface position detection apparatus is applied to a scanning projection exposure apparatus.
[0073]
Since the scanning type projection exposure apparatus performs focus correction during exposure, for example, during exposure of an area of 32 mm, the LED is always lit for about 400 ms, which is in comparison with the sequential movement type projection exposure apparatus. The junction temperature of the LED frequently increases.
[0074]
In this case, it is possible to suppress the above-mentioned phenomenon by suppressing the average current by pulse lighting, but if it is not synchronized with the timing of the CCD accumulation time, the amount of received light is not stable within the accumulation time, and the detected waveform Appears as distortion, resulting in measurement errors.
[0075]
Therefore, in the present embodiment, the control means 13 in FIG. 1 is configured so that both the high-intensity light source 4 and the position detection element 11 can be controlled independently, and the light emission of the light source 4 and the accumulation timing of the position detection element 11 are synchronized. The light emission timing of the light source 4 is implemented in advance. Then, the number of pulse emission within the accumulation time of the position detection element 11 is controlled to be constant, and a detection waveform based on a stable received light quantity is obtained.
[0076]
Further, in order to obtain a good detection waveform in the light receiving means of each embodiment, the light emission intensity of the light source 4 is appropriately adjusted according to the surface state of the exposed area of the wafer 2.
[0077]
In the present embodiment, the surface information of the exposed area of the wafer 2 is acquired in advance in the scanning exposure, and the light emission intensity of the light source 4 is appropriately adjusted according to the surface information.
[0078]
In the present embodiment, when it is necessary to always measure, such as during scanning exposure, the lighting of the LED is started prior to the visible measurement and the lighting operation of the LED being measured is used as the pulse lighting mode. High-precision height position detection without impairing the detection accuracy by suppressing the temperature rise of the part, preventing the increase of LED crystal defects, and performing pulse lighting in synchronization with the accumulation start operation of the storage element such as CCD It is carried out.
[0079]
In each of the above embodiments, a two-dimensional position detection element is used as the position detection element. However, the same effect can be obtained even when a plurality of one-dimensional position detection elements are arranged. The light source is not limited to LEDs.
[0080]
In addition to moving the Z stage of the wafer stage 3, the mechanism for focusing the surface of the wafer 2 on the focal plane of the projection lens system also changes the focal length of the projection lens system 1, and the projection lens 1 and a reticle (not shown). And a mechanism for moving up and down in the direction of the optical axis AX can also be adopted.
[0081]
In each of the embodiments described above, the case where the present invention is applied to a reduction type projection exposure apparatus has been described. However, the present invention is an exposure apparatus of a type other than the apparatus shown in FIG. 1, for example, an apparatus that projects a pattern image by a projection mirror system. Further, the present invention can be similarly applied to an apparatus for projecting a pattern image by a projection optical system composed of a lens and a mirror.
[0082]
The present invention is also applicable to an electron beam exposure apparatus or an X-ray exposure apparatus that draws a circuit pattern or projects a circuit pattern by using, for example, an electron beam and an electron lens other than an optical exposure apparatus. The same can be applied.
[0083]
The present invention can be similarly applied to an optical apparatus that requires a surface position detection device other than the exposure device.
[0084]
Next, an embodiment of a semiconductor device manufacturing method using the above-described projection exposure apparatus will be described.
[0085]
FIG. 6 is a flowchart of manufacturing a semiconductor device (a semiconductor chip such as an IC or LSI, or a liquid crystal panel or a CCD).
[0086]
In this embodiment, in step 1 (circuit design), a semiconductor device circuit is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed circuit pattern is formed is produced.
[0087]
On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer.
[0088]
The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer manufactured in step 4, and is a process such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), or the like. including.
[0089]
In step 6 (inspection), the semiconductor device manufactured in step 5 undergoes inspections such as an operation confirmation test and a durability test. Through these steps, the semiconductor device is completed and shipped (step 7).
[0090]
FIG. 7 is a detailed flowchart of the wafer process in Step 4 above. First, in step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface.
[0091]
In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by exposure using the exposure apparatus described above.
[0092]
In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist are removed. In step 19 (resist stripping), the resist that has become unnecessary after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0093]
If the manufacturing method of this embodiment is used, a highly integrated semiconductor device can be easily manufactured.
[0094]
According to the present invention, a high-throughput and high-accuracy surface position detection device can be provided.
[0095]
Further, it is possible to provide a high-throughput and high-precision exposure apparatus and device manufacturing method using the surface position detection apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of a first embodiment when a surface position detection apparatus of the present invention is applied to a projection exposure apparatus. FIG. 2 is an explanatory view showing an arrangement of exposed areas (shots) on a wafer. FIG. 4 is a timing chart of surface position detection in the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a flowchart of surface position detection in the first embodiment of the present invention. 6 is a flowchart of a device manufacturing method according to the present invention. FIG. 7 is a flowchart of a device manufacturing method according to the present invention.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Projection optical system 2 Wafer 3 Wafer stage 4 Light source 5 Illumination lens 6 Mask 7 Imaging lens 8, 9 Mirror 10 Detection lens 11 Position detection element 12 Stage drive means 13 Control means 14 Laser interferometer 100 Exposure area 300 CCD accumulation period 400 CCD response characteristics 410 CCD measurement time R Reticle

Claims (9)

物体面に斜め上方から光束を入射させる投光手段と、前記物体面からの反射光の位置を検出する蓄積型の位置検出手段とを有する面位置検出装置であって、
前記位置検出手段に、周期的な蓄積を行わせ、前記物体が目標位置まで移動した後の蓄積に対応するデータを出力させ、かつ前記投光手段に前記位置検出手段による前記データに対応する蓄積より先行して投光を開始させる制御手段を有することを特徴とする面位置検出装置。
A surface position detecting device having a light projecting unit that makes a light beam incident on an object surface obliquely from above and a storage type position detecting unit that detects a position of reflected light from the object surface,
Said position detecting means, periodic storage to perform the said object to output data corresponding to storage after moving to the target position, and the light emitting means, corresponding to said data by said position detecting means A surface position detecting device comprising a control means for starting light projection prior to accumulation .
前記制御手段は、前記投光手段による投光を前記位置検出手段による前記データに対応する蓄積より前記位置検出手段の蓄積周期の少なくとも1周期分先行して開始させることを特徴とする請求項1に記載の面位置検出装置。The control means according to claim 1, characterized in that to start with a projection and at least one period preceding the accumulation period of the position detecting means from the storage corresponding to the data by the position detecting means according to said light projecting means The surface position detection apparatus described in 1. 前記位置検出手段の蓄積タイミングに同期して前記投光手段に含まれる光源をパルス発光させることを特徴とする請求項1又はに記載の面位置検出装置。The surface position detecting apparatus according to claim 1 or 2, characterized in a light source that is pulsed emit included in the light projecting means in synchronization with the accumulation timing of said position detecting means. 前記投光手段に含まれる光源はLEDであることを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の面位置検出装置。The surface position detecting apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the light source included in the light emitting means is an LED. 前記位置検出手段はCCDを含むことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の面位置検出装置。It said position detecting means surface position detecting apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a CCD. 前記物体を移動させるためのステージを有し、前記制御手段は前記ステージの移動を制御することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の面位置検出装置。Has a stage for moving the object, the control means surface position detecting apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that for controlling the movement of the stage. 基板にパターンを投影する露光装置であって、請求項1乃至のいずれか1項に記載の面位置検出装置を有し、前記面位置検出装置により前記基板の面位置を検出することを特徴とする露光装置。An exposure apparatus for projecting a pattern on a substrate, characterized by detecting a surface position of the substrate has a surface position detecting apparatus according to any one of claims 1 to 6, by the surface position detecting device An exposure apparatus. 走査型露光装置であることを特徴とする請求項に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 7 , wherein the exposure apparatus is a scanning exposure apparatus. 請求項またはに記載の露光装置を用いて基板にパターンを投影する段階を有することを特徴とするデバイス製造方法。Method of manufacturing a device, said method including the step of projecting a pattern on a substrate using an exposure apparatus according to claim 7 or 8.
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