JP2000156337A - 位置検出方法、位置検出装置、投影露光方法、投影露光装置、およびデバイスの製造方法 - Google Patents
位置検出方法、位置検出装置、投影露光方法、投影露光装置、およびデバイスの製造方法Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 合焦検出系用として原板上に設けられた検出
用マークの位置が原板ごと異なる場合においても、それ
ぞれの原板に対して像面位置検出を行うことと、任意の
位置で像面検出を行うことで生ずる検出値の誤差を決定
し、最適像面位置検出を安定して行うことである。 【解決手段】 任意の位置にある検出用マークに対して
像面位置検出を行えるよう、合焦検出系を駆動させる。
また、位置検出系の像面に相当する検出値を、合焦検出
系と位置検出系各々による同一基準面上検出位置の差に
起因する像面を基準とした検出結果の誤差を用いて決定
する。
用マークの位置が原板ごと異なる場合においても、それ
ぞれの原板に対して像面位置検出を行うことと、任意の
位置で像面検出を行うことで生ずる検出値の誤差を決定
し、最適像面位置検出を安定して行うことである。 【解決手段】 任意の位置にある検出用マークに対して
像面位置検出を行えるよう、合焦検出系を駆動させる。
また、位置検出系の像面に相当する検出値を、合焦検出
系と位置検出系各々による同一基準面上検出位置の差に
起因する像面を基準とした検出結果の誤差を用いて決定
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、投影露光装置及び
それを用いたデバイスの製造方法に関し、特に半導体素
子（デバイス）の製造の分野において、半導体ウエハー
表面にレチクルの回路パターンを繰り返し縮小投影露光
する際の自動ピント調整機能、所謂オートフォーカス機
能を有するステッパーと呼ばれる投影露光装置に好適な
ものである。
それを用いたデバイスの製造方法に関し、特に半導体素
子（デバイス）の製造の分野において、半導体ウエハー
表面にレチクルの回路パターンを繰り返し縮小投影露光
する際の自動ピント調整機能、所謂オートフォーカス機
能を有するステッパーと呼ばれる投影露光装置に好適な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子、LSI素子、超LSI素子
等のパターンの微細化、高度集積化の要求により、投影
露光装置においては高い解像力を有した結像（投影）光
学系が必要とされてきている。それに伴って、結像光学
系の高NA化が進んで、その結果、結像光学系の焦点深度
がより浅くなってきている。
等のパターンの微細化、高度集積化の要求により、投影
露光装置においては高い解像力を有した結像（投影）光
学系が必要とされてきている。それに伴って、結像光学
系の高NA化が進んで、その結果、結像光学系の焦点深度
がより浅くなってきている。
【０００３】また、ウエハーには平面加工技術の点か
ら、ある程度の厚さのばらつきと曲りがある。通常、ウ
エハーの曲り矯正については、サブミクロンのオーダー
で平面度を保証する様に加工されたウエハーチャック上
にウエハーを載せ、ウエハーの背面をバキューム吸着す
ることにより平面矯正を行っている。しかしながら、ウ
エハー１枚の中での厚さのばらつきや吸着手法、さらに
は、プロセスが進むことによってウエハーが変形してく
る。このため、レチクルパターンが縮小投影露光される
画面領域内でウエハーは凹凸を持ち、実効的な光学系の
焦点深度は、さらに浅くなってくる。
ら、ある程度の厚さのばらつきと曲りがある。通常、ウ
エハーの曲り矯正については、サブミクロンのオーダー
で平面度を保証する様に加工されたウエハーチャック上
にウエハーを載せ、ウエハーの背面をバキューム吸着す
ることにより平面矯正を行っている。しかしながら、ウ
エハー１枚の中での厚さのばらつきや吸着手法、さらに
は、プロセスが進むことによってウエハーが変形してく
る。このため、レチクルパターンが縮小投影露光される
画面領域内でウエハーは凹凸を持ち、実効的な光学系の
焦点深度は、さらに浅くなってくる。
【０００４】従って、投影露光装置においては、ウエハ
ー面を焦点面に（投影光学系の像面）に合致させるため
に有効な自動焦点合わせ方法が重要なテーマとなってく
る。
ー面を焦点面に（投影光学系の像面）に合致させるため
に有効な自動焦点合わせ方法が重要なテーマとなってく
る。
【０００５】従来の投影露光装置のウエハー面位置検出
方法としては、エアマイクロセンサーを用いる方法や、
投影光学系を介さずにウエハー面に斜め方向から光束を
入射させその反射光の位置ずれ量を検出する方法（光学
方式）、投影光学系を通してそのピント面を検出する、
スルーザレンズオートフォーカス（TTLAF）という方法
などがある。
方法としては、エアマイクロセンサーを用いる方法や、
投影光学系を介さずにウエハー面に斜め方向から光束を
入射させその反射光の位置ずれ量を検出する方法（光学
方式）、投影光学系を通してそのピント面を検出する、
スルーザレンズオートフォーカス（TTLAF）という方法
などがある。
【０００６】図15は特開平1−286418号公報で開示され
ているオートフォーカス機能を有する投影露光装置の概
略図である。図15において、107はレチクルであり、レ
チクルステージ170に保持されている。レチクル107上の
回路パターンが縮小投影レンズ108によって、xyzステー
ジ110上のウエハ109上に１／5に縮小されて結像し、露
光が行われる。図15では、ウエハ109に隣接する位置
に、ウエハ109の上面とミラー面がほぼ一致する基準平
面ミラー117が配置されている。この基準平面ミラー117
はフォーカスやアライメント等のために用いられてい
る。また、xyzステージ110は投影レンズ108の光軸方向
（ｚ）及びこの方向に直交する面内（x,y）で移動可能
であり、もちろん光軸のまわりに回転させることも出来
る。レチクル107は、同図の要素101〜106で示される照
明光学系によって、回路パターンの転写が行われる画面
領域内を照明されている。
ているオートフォーカス機能を有する投影露光装置の概
略図である。図15において、107はレチクルであり、レ
チクルステージ170に保持されている。レチクル107上の
回路パターンが縮小投影レンズ108によって、xyzステー
ジ110上のウエハ109上に１／5に縮小されて結像し、露
光が行われる。図15では、ウエハ109に隣接する位置
に、ウエハ109の上面とミラー面がほぼ一致する基準平
面ミラー117が配置されている。この基準平面ミラー117
はフォーカスやアライメント等のために用いられてい
る。また、xyzステージ110は投影レンズ108の光軸方向
（ｚ）及びこの方向に直交する面内（x,y）で移動可能
であり、もちろん光軸のまわりに回転させることも出来
る。レチクル107は、同図の要素101〜106で示される照
明光学系によって、回路パターンの転写が行われる画面
領域内を照明されている。
【０００７】露光用の光源である水銀ランプ101の発光
部は楕円ミラー102の第一焦点に位置しており、水銀ラ
ンプ101より発光した光は、楕円ミラー102の第二焦点位
置に集光している。楕円ミラー102の第二焦点位置にそ
の光入射面を位置付けたオプティカルインテグレーター
103が置かれており、オプティカルインテグレーター103
の光出射面は二次光源を形成する。この二次光源をなす
オプティカルインテグレーター103より発する光は、コ
ンデンサーレンズ104を介し、ミラー105により光軸（光
路）が90°折り曲げられる。このミラー105により反射
された露光光は、フィールドレンズ106を介し、レチク
ル107上の、回路パターンの転写が行われる画面領域内
を照明している。ミラー105は露光光を例えば5〜10％と
いう様に部分的に透過する構成となっている。ミラー10
5を通過した光はレンズ152、露光波長を透過し光電検出
に余分な光をカットするフィルター151を介して、光源1
01からの光量のゆらぎ等をモニターするための光検出器
150に到達する。
部は楕円ミラー102の第一焦点に位置しており、水銀ラ
ンプ101より発光した光は、楕円ミラー102の第二焦点位
置に集光している。楕円ミラー102の第二焦点位置にそ
の光入射面を位置付けたオプティカルインテグレーター
103が置かれており、オプティカルインテグレーター103
の光出射面は二次光源を形成する。この二次光源をなす
オプティカルインテグレーター103より発する光は、コ
ンデンサーレンズ104を介し、ミラー105により光軸（光
路）が90°折り曲げられる。このミラー105により反射
された露光光は、フィールドレンズ106を介し、レチク
ル107上の、回路パターンの転写が行われる画面領域内
を照明している。ミラー105は露光光を例えば5〜10％と
いう様に部分的に透過する構成となっている。ミラー10
5を通過した光はレンズ152、露光波長を透過し光電検出
に余分な光をカットするフィルター151を介して、光源1
01からの光量のゆらぎ等をモニターするための光検出器
150に到達する。
【０００８】同図において要素111〜112は、公知のオフ
アクシスのオートフォーカス光学系を形成している。11
1は投光光学系であり、投光光学系111より発せられた非
露光光である光束は、縮小投影レンズ108の光軸と交わ
る。基準平面ミラー117上の点（あるいはウエハ109の上
面）に集光し反射されるものとする。この基準平面ミラ
ー117で反射された光束は、検出光学系112に入射する。
図示は略したが、検出光学系112内には位置検出用受光
素子が配されており、位置検出用受光素子と基準平面ミ
ラー117上の光束の反射点は、共役となる様配置されて
おり、基準平面ミラー117の縮小投影レンズ108の光軸方
向の位置ズレは、検出光学系112内の位置検出用受光素
子上での入射光束の位置ズレとして計測される。この検
出光学系112により計測された基準平面ミラー117の所定
の基準面よりの位置ズレは、オートフォーカス制御系11
9に伝達される。オートフォーカス制御系119は、基準平
面ミラー117が固設されたxyzステージ110を駆動する処
の駆動系120にz方向への移動の指令を与える。また、TT
Lでフォーカス位置を検知する時、オートフォーカス制
御系119は基準平面ミラー117を所定の基準位置の近傍で
投影レンズ108の光軸方向（z方向）に対して上下に駆動
を行うものとする。また、露光の際のウエハ109の位置
制御（図15の基準平面ミラー117の位置にウエハ109が配
置される）もオートフォーカス制御系119により行われ
る。
アクシスのオートフォーカス光学系を形成している。11
1は投光光学系であり、投光光学系111より発せられた非
露光光である光束は、縮小投影レンズ108の光軸と交わ
る。基準平面ミラー117上の点（あるいはウエハ109の上
面）に集光し反射されるものとする。この基準平面ミラ
ー117で反射された光束は、検出光学系112に入射する。
図示は略したが、検出光学系112内には位置検出用受光
素子が配されており、位置検出用受光素子と基準平面ミ
ラー117上の光束の反射点は、共役となる様配置されて
おり、基準平面ミラー117の縮小投影レンズ108の光軸方
向の位置ズレは、検出光学系112内の位置検出用受光素
子上での入射光束の位置ズレとして計測される。この検
出光学系112により計測された基準平面ミラー117の所定
の基準面よりの位置ズレは、オートフォーカス制御系11
9に伝達される。オートフォーカス制御系119は、基準平
面ミラー117が固設されたxyzステージ110を駆動する処
の駆動系120にz方向への移動の指令を与える。また、TT
Lでフォーカス位置を検知する時、オートフォーカス制
御系119は基準平面ミラー117を所定の基準位置の近傍で
投影レンズ108の光軸方向（z方向）に対して上下に駆動
を行うものとする。また、露光の際のウエハ109の位置
制御（図15の基準平面ミラー117の位置にウエハ109が配
置される）もオートフォーカス制御系119により行われ
る。
【０００９】縮小投影レンズ108のピント位置検出光学
系について説明する。図13，図14において107はレチク
ル、121はレチクル107上に形成されたパターン部で遮光
性をもつものとする。また、122はパターン部121に挟ま
れた透過部である。ここで、縮小投影レンズ108のピン
ト位置（像面位置）の検出を行う時は、xyzステージ110
は縮小投影レンズ108の光軸方向に移動する。基準平面
ミラー117は縮小投影レンズ108の光軸上に位置してお
り、レチクル107は、図15の照明光学系101〜106により
照明されているものとする。
系について説明する。図13，図14において107はレチク
ル、121はレチクル107上に形成されたパターン部で遮光
性をもつものとする。また、122はパターン部121に挟ま
れた透過部である。ここで、縮小投影レンズ108のピン
ト位置（像面位置）の検出を行う時は、xyzステージ110
は縮小投影レンズ108の光軸方向に移動する。基準平面
ミラー117は縮小投影レンズ108の光軸上に位置してお
り、レチクル107は、図15の照明光学系101〜106により
照明されているものとする。
【００１０】始めに、基準平面ミラー117が縮小投影レ
ンズ108のピント面にある場合について図13を用いて説
明する。レチクル107上の透過部122を通った露光光は、
縮小投影レンズ108を介して、基準平面ミラー117上に集
光し反射される。反射された露光光は、往路と同一の光
路をたどり、縮小投影レンズ108を介しレチクル107に集
光し、レチクル107上のパターン部121間の透過部122を
通過する。このとき露光光は、レチクル107上のパター
ン部121にケラレることなく、全部の光束がパターン部1
22の透過部を通過する。
ンズ108のピント面にある場合について図13を用いて説
明する。レチクル107上の透過部122を通った露光光は、
縮小投影レンズ108を介して、基準平面ミラー117上に集
光し反射される。反射された露光光は、往路と同一の光
路をたどり、縮小投影レンズ108を介しレチクル107に集
光し、レチクル107上のパターン部121間の透過部122を
通過する。このとき露光光は、レチクル107上のパター
ン部121にケラレることなく、全部の光束がパターン部1
22の透過部を通過する。
【００１１】次に、基準平面ミラー117が縮小投影レン
ズ108のピント面よりズレた位置にある場合について図1
4を用いて説明する。レチクル107上のパターン部122の
透過部を通った露光光は、縮小投影レンズ108を介し基
準平面ミラー117上に達するが、基準平面ミラー117は、
縮小投影レンズ108のピント面にないので、露光光は広
がった光束として基準平面ミラー117で反射される。す
なわち、反射された露光光は往路と異なる光路をたど
り、縮小投影レンズ108を通り、レチクル107上に集光す
ることなく、基準平面ミラー117の縮小投影レンズ108の
ピント面からのズレ量に対応した広がりをもった光束と
なってレチクル107上に達する。この時露光光はレチク
ル107上のパターン部121によって一部の光束がケラレを
生じ、全部の光束が透過部122を通過することはできな
い。すなわち、ピント面に合致した時とそうでない時で
はレチクルを通しての反射光量に差が生じるのである。
ズ108のピント面よりズレた位置にある場合について図1
4を用いて説明する。レチクル107上のパターン部122の
透過部を通った露光光は、縮小投影レンズ108を介し基
準平面ミラー117上に達するが、基準平面ミラー117は、
縮小投影レンズ108のピント面にないので、露光光は広
がった光束として基準平面ミラー117で反射される。す
なわち、反射された露光光は往路と異なる光路をたど
り、縮小投影レンズ108を通り、レチクル107上に集光す
ることなく、基準平面ミラー117の縮小投影レンズ108の
ピント面からのズレ量に対応した広がりをもった光束と
なってレチクル107上に達する。この時露光光はレチク
ル107上のパターン部121によって一部の光束がケラレを
生じ、全部の光束が透過部122を通過することはできな
い。すなわち、ピント面に合致した時とそうでない時で
はレチクルを通しての反射光量に差が生じるのである。
【００１２】図13，図14において説明した、基準平面ミ
ラー117で反射された露光光の光束がレチクル107を通過
した後の光路を、図15を用いて説明する。レチクル107
を透過した露光光は、フィールドレンズ106を通りミラ
ー105に達する。ミラー105は前述の様に露光光に対して
5〜10％程度の透過率をもっているので、ミラー105に達
した露光光の一部はミラー105を通過し、結像レンズ113
を介し視野絞り114の面上に集光する。この時、レチク
ル107のパターンの存在する面と視野絞り114とは、フィ
ールドレンズ106と結像レンズ113を介し、共役な位置に
ある。視野絞り114の開口部を通過した露光光は、集光
レンズ115によって受光素子116に入光する。受光素子11
6の前面には、必要な場合は露光光のみを選択的に透過
するフィルター151を配置するものとし、入射した露光
光の光量に応じた電気信号を出力する。
ラー117で反射された露光光の光束がレチクル107を通過
した後の光路を、図15を用いて説明する。レチクル107
を透過した露光光は、フィールドレンズ106を通りミラ
ー105に達する。ミラー105は前述の様に露光光に対して
5〜10％程度の透過率をもっているので、ミラー105に達
した露光光の一部はミラー105を通過し、結像レンズ113
を介し視野絞り114の面上に集光する。この時、レチク
ル107のパターンの存在する面と視野絞り114とは、フィ
ールドレンズ106と結像レンズ113を介し、共役な位置に
ある。視野絞り114の開口部を通過した露光光は、集光
レンズ115によって受光素子116に入光する。受光素子11
6の前面には、必要な場合は露光光のみを選択的に透過
するフィルター151を配置するものとし、入射した露光
光の光量に応じた電気信号を出力する。
【００１３】以下に、この受光素子116の信号出力を用
いて、縮小投影レンズ108のピント位置（像面位置）を
検出する方法について説明する。駆動系120により基準
平面ミラー117の載ったxyzステージ110を縮小投影レン
ズ108の光軸方向に、検出光学系112で予め設定される計
測の零点を中心に駆動させるものとする。この時、各位
置での検出光学系112が計測する基準平面ミラー117の光
軸方向の位置信号（オートフォーカス計測値ｚ）と、基
準平面ミラー117で反射された露光光を受光素子116で受
光し、電気信号に変換することにより焦点面（像面）検
出系118から得られる出力の関係は、図11に示す様にな
る。この時、焦点面検出系118の信号は光源101のゆらぎ
の影響を除くため、ミラー105を通過した光源101からの
光を光源光量モニター光学系（152,151）を介して光検
出器150で検出して、基準光量検出系153で光源光量モニ
ター信号を発生させる。そして、このモニター信号によ
って焦点面検出系118の信号を規格化することによって
補正している。基準平面ミラー117が縮小投影レンズ108
のピント面に位置した場合に焦点面検出系118の出力は
ピーク値を示す。この時のオートフォーカス計測値Z0を
もってして、縮小投影レンズ108を用いて、ウエハ109に
露光を行う際の縮小投影レンズ108のピント位置とする
（または計測値Z0に基づいて予め設定しておいたピント
位置を補正する）。
いて、縮小投影レンズ108のピント位置（像面位置）を
検出する方法について説明する。駆動系120により基準
平面ミラー117の載ったxyzステージ110を縮小投影レン
ズ108の光軸方向に、検出光学系112で予め設定される計
測の零点を中心に駆動させるものとする。この時、各位
置での検出光学系112が計測する基準平面ミラー117の光
軸方向の位置信号（オートフォーカス計測値ｚ）と、基
準平面ミラー117で反射された露光光を受光素子116で受
光し、電気信号に変換することにより焦点面（像面）検
出系118から得られる出力の関係は、図11に示す様にな
る。この時、焦点面検出系118の信号は光源101のゆらぎ
の影響を除くため、ミラー105を通過した光源101からの
光を光源光量モニター光学系（152,151）を介して光検
出器150で検出して、基準光量検出系153で光源光量モニ
ター信号を発生させる。そして、このモニター信号によ
って焦点面検出系118の信号を規格化することによって
補正している。基準平面ミラー117が縮小投影レンズ108
のピント面に位置した場合に焦点面検出系118の出力は
ピーク値を示す。この時のオートフォーカス計測値Z0を
もってして、縮小投影レンズ108を用いて、ウエハ109に
露光を行う際の縮小投影レンズ108のピント位置とする
（または計測値Z0に基づいて予め設定しておいたピント
位置を補正する）。
【００１４】この様にして決まった縮小投影レンズ108
のピント位置にオフアクシスオートフォーカス光学系11
0,112,119の基準位置を設定する。実際のウエハの焼付
最良位置は、この基準位置からウエハの塗布厚や段差量
等の値を考慮した分だけオフセットを与えた値となる。
例えば多層レジストプロセスを用いてウエハを露光する
場合には、多層の一番上の部分だけを焼けばよいのでウ
エハのレジスト表面と基準位置はほぼ一致する。一方、
単層レジストで露光光が基板に十分到達する様な場合、
ウエハのピントはレジスト表面ではなく基板面に合致す
るので、この場合レジスト表面と基準位置の間に１μｍ
以上のオフセットが存在することも稀ではない。こうし
たオフセット量はプロセス固有のもので、投影露光装置
とは別のオフセットとして与えられるものである。装置
自体としては上述の方法で縮小投影レンズ108自体のピ
ント位置を正確に求められれば充分であり、上記オフセ
ット量は、必要な場合にのみオートフォーカス制御系11
9や駆動系120に対して投影露光装置の不図示のシステム
コントローラを介して予め入力してやればよい。
のピント位置にオフアクシスオートフォーカス光学系11
0,112,119の基準位置を設定する。実際のウエハの焼付
最良位置は、この基準位置からウエハの塗布厚や段差量
等の値を考慮した分だけオフセットを与えた値となる。
例えば多層レジストプロセスを用いてウエハを露光する
場合には、多層の一番上の部分だけを焼けばよいのでウ
エハのレジスト表面と基準位置はほぼ一致する。一方、
単層レジストで露光光が基板に十分到達する様な場合、
ウエハのピントはレジスト表面ではなく基板面に合致す
るので、この場合レジスト表面と基準位置の間に１μｍ
以上のオフセットが存在することも稀ではない。こうし
たオフセット量はプロセス固有のもので、投影露光装置
とは別のオフセットとして与えられるものである。装置
自体としては上述の方法で縮小投影レンズ108自体のピ
ント位置を正確に求められれば充分であり、上記オフセ
ット量は、必要な場合にのみオートフォーカス制御系11
9や駆動系120に対して投影露光装置の不図示のシステム
コントローラを介して予め入力してやればよい。
【００１５】このピント位置Z0の検出は、焦点面検出系
118の出力のピークをもって決定してもよいが、その他
にも色々な手法が考えられる。例えばより検出の敏感度
を上げるために、図11に示すように、ピーク出力に対し
てある割合のスライスレベルSLを設定し、このスライス
レベルSLの出力を示す時のオートフォーカス計測値Z1,Z
2を知ることによりピント位置を
118の出力のピークをもって決定してもよいが、その他
にも色々な手法が考えられる。例えばより検出の敏感度
を上げるために、図11に示すように、ピーク出力に対し
てある割合のスライスレベルSLを設定し、このスライス
レベルSLの出力を示す時のオートフォーカス計測値Z1,Z
2を知ることによりピント位置を
【００１６】
【外１】 として決定してもよいし、また、ピーク位置を微分法を
使って求める等の手法も考えられる。
使って求める等の手法も考えられる。
【００１７】図15に示すTTLのオートフォーカスシステ
ムの長所は、投影露光光学系の周囲の温度変化、大気圧
変化、露光光線による投影光学系の温度上昇と、それに
伴って生じるピントの経時変化を常時計測し補正をかけ
られるという点である。
ムの長所は、投影露光光学系の周囲の温度変化、大気圧
変化、露光光線による投影光学系の温度上昇と、それに
伴って生じるピントの経時変化を常時計測し補正をかけ
られるという点である。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】このような合焦検出系
を用いて自動焦点合わせを行う方法（TTLAF方式）で
は、投影光学系の最適な像面位置を求めるために設けら
れた原板上の検出用マークの位置は、通常原板ごと異な
る位置に配置されているのではなく、実素子領域外の所
定像高のある箇所に固定されている。つまり、固定され
た像高位置で最適な像面位置の計測を行うので、位置検
出系により計測される基準マークがある基準面（基準平
面ミラー）のXY位置は、常に一定の場所である。そのた
め基準面の表面凹凸量や、傾きなどの形状状態は問題と
ならず、それらは初期の一定量のオフセットとして考慮
すればよい。
を用いて自動焦点合わせを行う方法（TTLAF方式）で
は、投影光学系の最適な像面位置を求めるために設けら
れた原板上の検出用マークの位置は、通常原板ごと異な
る位置に配置されているのではなく、実素子領域外の所
定像高のある箇所に固定されている。つまり、固定され
た像高位置で最適な像面位置の計測を行うので、位置検
出系により計測される基準マークがある基準面（基準平
面ミラー）のXY位置は、常に一定の場所である。そのた
め基準面の表面凹凸量や、傾きなどの形状状態は問題と
ならず、それらは初期の一定量のオフセットとして考慮
すればよい。
【００１９】一般に投影レンズの転写特性は光軸上が最
もよい。従って、実素子領域が狭い原板においては、最
適な像面位置を検出するための原板上の検出用マークの
位置は、実素子パターン領域により近い位置にあること
が望ましい。
もよい。従って、実素子領域が狭い原板においては、最
適な像面位置を検出するための原板上の検出用マークの
位置は、実素子パターン領域により近い位置にあること
が望ましい。
【００２０】そこで本発明では、面の合致検出を異なる
位置で行うことが適切な場合（例えば、合焦検出系用と
して原板上に設けられた検出用マークが原板ごとに異な
る位置に配置された状態）においても、面検出を適切に
行うことができる位置検出方法、及び位置検出装置の提
供を目的とする。
位置で行うことが適切な場合（例えば、合焦検出系用と
して原板上に設けられた検出用マークが原板ごとに異な
る位置に配置された状態）においても、面検出を適切に
行うことができる位置検出方法、及び位置検出装置の提
供を目的とする。
【００２１】さらに本発明では、任意の位置で面検出を
行うことで生ずる検出値の誤差を決定することで、最適
な面位置検出を安定して行い、高集積度のデバイスを容
易に製造することができる投影露光方法、投影露光装
置、及びデバイスの製造方法の提供を目的とする。
行うことで生ずる検出値の誤差を決定することで、最適
な面位置検出を安定して行い、高集積度のデバイスを容
易に製造することができる投影露光方法、投影露光装
置、及びデバイスの製造方法の提供を目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、第1方向に
関して所定面に対する物体面の合致を検出する第1ステ
ップと、物体面の前記第1方向に沿った位置を検出する
第2ステップとを有する位置検出方法において、前記第1
方向と交差する方向に位置を変えて前記第1ステップを
行うと共に、前記第2ステップを行うことを特徴とす
る。
関して所定面に対する物体面の合致を検出する第1ステ
ップと、物体面の前記第1方向に沿った位置を検出する
第2ステップとを有する位置検出方法において、前記第1
方向と交差する方向に位置を変えて前記第1ステップを
行うと共に、前記第2ステップを行うことを特徴とす
る。
【００２３】第2の発明は、位置検出装置が、第1方向に
関して所定面に対する物体面の合致を検出する第1検出
系と、物体面の前記第1方向に沿った位置を検出する第2
検出系とを有し、前記第2検出系の前記所定面に相当す
る検出値を、前記第1検出系と前記第2検出系各々による
前記同一物体面上の差に起因する前記所定面を基準とし
た検出結果の誤差を用いて決定する機能を有することを
特徴とする。
関して所定面に対する物体面の合致を検出する第1検出
系と、物体面の前記第1方向に沿った位置を検出する第2
検出系とを有し、前記第2検出系の前記所定面に相当す
る検出値を、前記第1検出系と前記第2検出系各々による
前記同一物体面上の差に起因する前記所定面を基準とし
た検出結果の誤差を用いて決定する機能を有することを
特徴とする。
【００２４】第3の発明は、第2の発明の位置検出装置に
おいて、前記所定面を基準とした検出結果の誤差が、前
記第1方向の垂直方向に対する前記所定面の傾きにより
生ずることを特徴とする。
おいて、前記所定面を基準とした検出結果の誤差が、前
記第1方向の垂直方向に対する前記所定面の傾きにより
生ずることを特徴とする。
【００２５】第4の発明は、第2の発明の位置検出装置に
おいて、前記所定面を基準とした検出結果の誤差が、前
記物体面の形状により生ずることを特徴とする。
おいて、前記所定面を基準とした検出結果の誤差が、前
記物体面の形状により生ずることを特徴とする。
【００２６】第5の発明は、第2の発明の位置検出装置に
おいて、前記所定面を基準とした検出結果の誤差が、前
記第1方向に交差する方向に前記物体面が移動すること
により生ずることを特徴とする。
おいて、前記所定面を基準とした検出結果の誤差が、前
記第1方向に交差する方向に前記物体面が移動すること
により生ずることを特徴とする。
【００２７】第6の発明は、第2の発明の位置検出装置に
おいて、前記所定面を基準とした検出結果の誤差が、前
記物体面の形状、または前記第1方向に交差する方向に
前記物体面が移動することにより生ずるものを少なくと
も対象とすることを特徴とする。
おいて、前記所定面を基準とした検出結果の誤差が、前
記物体面の形状、または前記第1方向に交差する方向に
前記物体面が移動することにより生ずるものを少なくと
も対象とすることを特徴とする。
【００２８】第7の発明は、被露光体を支持する可動ス
テージと、前記可動ステージ上に設けた基準面と、前記
基準面上に設けた基準マークと、前記可動ステージ上の
前記被露光体に投影露光を行うための投影光学系と、前
記投影光学系の光軸方向に関して前記投影光学系の像面
に対する前記基準マークの合焦状態を検出する合焦検出
系と、前記基準面の前記光軸方向に沿った位置を検出す
る位置検出系とを有し、前記被露光体の前記投影光学系
による露光を行う投影露光方法において、前記光軸から
変位した位置に前記合焦検出系及び前記基準マークがあ
るとき、前記合焦検出系で前記合焦状態を検出すると共
に、前記位置検出系を用いて前記基準面の前記光軸方向
に沿った位置を検出することを特徴とする。
テージと、前記可動ステージ上に設けた基準面と、前記
基準面上に設けた基準マークと、前記可動ステージ上の
前記被露光体に投影露光を行うための投影光学系と、前
記投影光学系の光軸方向に関して前記投影光学系の像面
に対する前記基準マークの合焦状態を検出する合焦検出
系と、前記基準面の前記光軸方向に沿った位置を検出す
る位置検出系とを有し、前記被露光体の前記投影光学系
による露光を行う投影露光方法において、前記光軸から
変位した位置に前記合焦検出系及び前記基準マークがあ
るとき、前記合焦検出系で前記合焦状態を検出すると共
に、前記位置検出系を用いて前記基準面の前記光軸方向
に沿った位置を検出することを特徴とする。
【００２９】第8の発明は、被露光体を支持する可動ス
テージと、前記可動ステージ上に設けた基準面と、前記
基準面上に設けた基準マークと、前記可動ステージ上の
前記被露光体に投影露光を行うための投影光学系と、前
記投影光学系の光軸方向に関して前記投影光学系の像面
に対する前記基準マークの合焦状態を検出する合焦検出
系と、前記基準面の前記光軸方向に沿った位置を検出す
る位置検出系とを有し、前記被露光体の前記投影光学系
による露光を行う機能を有する投影露光装置が、前記位
置検出系の前記像面に相当する検出値を、前記合焦検出
系と前記位置検出系各々による前記同一基準面上検出位
置の差に起因する前記像面を基準とした検出結果の誤差
を用いて決定する機能を有することを特徴とする。
テージと、前記可動ステージ上に設けた基準面と、前記
基準面上に設けた基準マークと、前記可動ステージ上の
前記被露光体に投影露光を行うための投影光学系と、前
記投影光学系の光軸方向に関して前記投影光学系の像面
に対する前記基準マークの合焦状態を検出する合焦検出
系と、前記基準面の前記光軸方向に沿った位置を検出す
る位置検出系とを有し、前記被露光体の前記投影光学系
による露光を行う機能を有する投影露光装置が、前記位
置検出系の前記像面に相当する検出値を、前記合焦検出
系と前記位置検出系各々による前記同一基準面上検出位
置の差に起因する前記像面を基準とした検出結果の誤差
を用いて決定する機能を有することを特徴とする。
【００３０】第9の発明は、第8の発明の投影露光装置に
おいて、前記像面を基準とした検出結果の誤差が、前記
光軸方向の垂直方向に対する前記像面の傾きにより生ず
ることを特徴とする。
おいて、前記像面を基準とした検出結果の誤差が、前記
光軸方向の垂直方向に対する前記像面の傾きにより生ず
ることを特徴とする。
【００３１】第10の発明は、第8の発明の投影露光装置
において、前記像面を基準とした検出結果の誤差が、前
記基準面の形状により生ずることを特徴とする。
において、前記像面を基準とした検出結果の誤差が、前
記基準面の形状により生ずることを特徴とする。
【００３２】第11の発明は、第8の発明の投影露光装置
において、前記像面を基準とした検出結果の誤差が、前
記光軸方向に交差する方向に前記可動ステージが移動す
ることにより生ずることを特徴とする。
において、前記像面を基準とした検出結果の誤差が、前
記光軸方向に交差する方向に前記可動ステージが移動す
ることにより生ずることを特徴とする。
【００３３】第12の発明は、第8の発明の投影露光装置
において、前記像面を基準とした検出結果の誤差が、前
記基準面の形状、または前記光軸方向に交差する方向に
前記可動ステージが移動することにより生ずるものを少
なくとも対象とすることを特徴とする。
において、前記像面を基準とした検出結果の誤差が、前
記基準面の形状、または前記光軸方向に交差する方向に
前記可動ステージが移動することにより生ずるものを少
なくとも対象とすることを特徴とする。
【００３４】第13の発明は、第8の発明の投影露光装置
において、前記検出値を、前記基準マークの位置が前記
光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になるように
前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に駆動さ
せた際の、前記基準面の形状の変化量と前記基準面自身
の傾き方向に対する前記像面の傾きによる前記光軸方向
への変位量と、前記基準マークの前記合焦状態における
前記位置検出系の計測値とを用いて求めることを特徴と
する。
において、前記検出値を、前記基準マークの位置が前記
光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になるように
前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に駆動さ
せた際の、前記基準面の形状の変化量と前記基準面自身
の傾き方向に対する前記像面の傾きによる前記光軸方向
への変位量と、前記基準マークの前記合焦状態における
前記位置検出系の計測値とを用いて求めることを特徴と
する。
【００３５】第14の発明は、第8の発明の投影露光装置
において、前記検出値を、前記基準マークの位置が前記
光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になるように
前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に駆動さ
せた際の、前記基準面の形状による位置検出系の計測値
の変化量と前記可動ステージの駆動方向に対する前記像
面の傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記基準マ
ークの前記合焦状態における前記位置検出系の計測値と
を用いて求めることを特徴とする。
において、前記検出値を、前記基準マークの位置が前記
光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になるように
前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に駆動さ
せた際の、前記基準面の形状による位置検出系の計測値
の変化量と前記可動ステージの駆動方向に対する前記像
面の傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記基準マ
ークの前記合焦状態における前記位置検出系の計測値と
を用いて求めることを特徴とする。
【００３６】第15の発明は、第8の発明の投影露光装置
において、前記検出値を、前記基準マークの位置が前記
基準マークの前記合焦状態である位置から前記光軸上に
なるように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方
向に駆動させた際の、前記基準マークの前記位置検出系
による計測値と前記可動ステージの駆動方向に対する前
記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量とから求め
ることを特徴とする。
において、前記検出値を、前記基準マークの位置が前記
基準マークの前記合焦状態である位置から前記光軸上に
なるように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方
向に駆動させた際の、前記基準マークの前記位置検出系
による計測値と前記可動ステージの駆動方向に対する前
記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量とから求め
ることを特徴とする。
【００３７】第16の発明は、被露光体を支持する可動ス
テージと、前記可動ステージ上に設けた基準面と、前記
基準面上に設けられた基準マークと、前記可動ステージ
上の前記被露光体に投影露光を行うための投影光学系
と、前記投影光学系の光軸方向に関して前記投影光学系
の像面に対する前記基準マークの合焦状態を検出する合
焦検出系と、前記基準面の前記光軸方向に沿った位置を
検出する位置検出系とを有し、前記被露光体の前記投影
光学系による露光を行う機能を有する投影露光装置を使
ったデバイスの製造方法において、前記位置検出系の前
記像面に相当する検出値を、前記合焦検出系と前記位置
検出系各々による前記同一基準面上検出位置の差に起因
する前記像面を基準とした検出結果の誤差を用いて決定
する機能を有する投影露光装置で行うことを特徴とす
る。
テージと、前記可動ステージ上に設けた基準面と、前記
基準面上に設けられた基準マークと、前記可動ステージ
上の前記被露光体に投影露光を行うための投影光学系
と、前記投影光学系の光軸方向に関して前記投影光学系
の像面に対する前記基準マークの合焦状態を検出する合
焦検出系と、前記基準面の前記光軸方向に沿った位置を
検出する位置検出系とを有し、前記被露光体の前記投影
光学系による露光を行う機能を有する投影露光装置を使
ったデバイスの製造方法において、前記位置検出系の前
記像面に相当する検出値を、前記合焦検出系と前記位置
検出系各々による前記同一基準面上検出位置の差に起因
する前記像面を基準とした検出結果の誤差を用いて決定
する機能を有する投影露光装置で行うことを特徴とす
る。
【００３８】第17の発明は、第16の発明のデバイスの製
造方法において、前記像面を基準とした検出結果の誤差
が、前記光軸方向の垂直方向に対する前記像面の傾きに
より生ずることを特徴とする。
造方法において、前記像面を基準とした検出結果の誤差
が、前記光軸方向の垂直方向に対する前記像面の傾きに
より生ずることを特徴とする。
【００３９】第18の発明は、第16の発明のデバイスの製
造方法において、前記像面を基準とした検出結果の誤差
が、前記基準面の形状により生ずることを特徴とする。
造方法において、前記像面を基準とした検出結果の誤差
が、前記基準面の形状により生ずることを特徴とする。
【００４０】第19の発明は、第16の発明のデバイスの製
造方法において、前記像面を基準とした検出結果の誤差
が、前記光軸方向に交差する方向に前記可動ステージが
移動することにより生ずることを特徴とする。
造方法において、前記像面を基準とした検出結果の誤差
が、前記光軸方向に交差する方向に前記可動ステージが
移動することにより生ずることを特徴とする。
【００４１】第20の発明は、第16の発明のデバイスの製
造方法において、前記像面を基準とした検出結果の誤差
が、前記基準面の形状、または前記光軸方向に交差する
方向に前記可動ステージが移動することにより生ずるも
のを少なくとも対象とすることを特徴とする。
造方法において、前記像面を基準とした検出結果の誤差
が、前記基準面の形状、または前記光軸方向に交差する
方向に前記可動ステージが移動することにより生ずるも
のを少なくとも対象とすることを特徴とする。
【００４２】第21の発明は、第16の発明のデバイスの製
造方法において、前記検出値を、前記基準マークの位置
が前記光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になる
ように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に
駆動させた際の、前記基準面の形状の変化量と前記基準
面自身の傾き方向に対する前記像面の傾きによる前記光
軸方向への変位量と、前記基準マークの前記合焦状態に
おける前記位置検出系の計測値とを用いて求めることを
特徴とする。
造方法において、前記検出値を、前記基準マークの位置
が前記光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になる
ように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に
駆動させた際の、前記基準面の形状の変化量と前記基準
面自身の傾き方向に対する前記像面の傾きによる前記光
軸方向への変位量と、前記基準マークの前記合焦状態に
おける前記位置検出系の計測値とを用いて求めることを
特徴とする。
【００４３】第22の発明は、第21の発明のデバイスの製
造方法の実プロセス露光時において、前記合焦検出系の
位置に対応する前記基準面の形状の変化量を初回のみ検
出し、それ以降は、前記基準マークの位置が光軸上から
前記合焦状態の検出を行う位置になるように前記可動ス
テージを前記光軸方向に垂直な方向に駆動させた際の、
前記基準面自体の傾き方向に対する前記像面の傾きによ
る前記光軸方向への変位量と、前記基準マークの前記合
焦状態における前記位置検出系の計測値に、前記基準面
の形状の変化量を反映して前記検出値を求めることを特
徴とする。
造方法の実プロセス露光時において、前記合焦検出系の
位置に対応する前記基準面の形状の変化量を初回のみ検
出し、それ以降は、前記基準マークの位置が光軸上から
前記合焦状態の検出を行う位置になるように前記可動ス
テージを前記光軸方向に垂直な方向に駆動させた際の、
前記基準面自体の傾き方向に対する前記像面の傾きによ
る前記光軸方向への変位量と、前記基準マークの前記合
焦状態における前記位置検出系の計測値に、前記基準面
の形状の変化量を反映して前記検出値を求めることを特
徴とする。
【００４４】第23の発明は、第21の発明のデバイスの製
造方法において、前記合焦検出系のそれぞれの位置に対
する前記基準面の形状の変化量をあらかじめ検出し記憶
装置に記憶させ、実プロセス露光時は、前記基準マーク
の位置が光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置にな
るように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向
に駆動させた際の、前記基準面自体の傾き方向に対する
前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記
基準マークの前記合焦状態における前記位置検出系の計
測値に、前記合焦検出系のそれぞれの位置に対応する前
記基準面の形状の変化量を反映して前記検出値を求める
ことを特徴とする。
造方法において、前記合焦検出系のそれぞれの位置に対
する前記基準面の形状の変化量をあらかじめ検出し記憶
装置に記憶させ、実プロセス露光時は、前記基準マーク
の位置が光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置にな
るように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向
に駆動させた際の、前記基準面自体の傾き方向に対する
前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記
基準マークの前記合焦状態における前記位置検出系の計
測値に、前記合焦検出系のそれぞれの位置に対応する前
記基準面の形状の変化量を反映して前記検出値を求める
ことを特徴とする。
【００４５】第24の発明は、第16の発明のデバイスの製
造方法において、前記検出値を、前記基準マークの位置
が前記光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になる
ように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に
駆動させた際の、前記基準面の形状による位置検出系の
計測値の変化量と前記可動ステージの駆動方向に対する
前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記
基準マークの前記合焦状態における前記位置検出系の計
測値とを用いて求めることを特徴とする。
造方法において、前記検出値を、前記基準マークの位置
が前記光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になる
ように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に
駆動させた際の、前記基準面の形状による位置検出系の
計測値の変化量と前記可動ステージの駆動方向に対する
前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記
基準マークの前記合焦状態における前記位置検出系の計
測値とを用いて求めることを特徴とする。
【００４６】第25の発明は、第16の発明のデバイスの製
造方法において、前記検出値を、前記基準マークの位置
が前記基準マークの前記合焦状態である位置から前記光
軸上になるように前記可動ステージを前記光軸方向に垂
直な方向に駆動させた際の、前記基準マークの前記位置
検出系による計測値と前記可動ステージの駆動方向に対
する前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量とか
ら求めることを特徴とする。
造方法において、前記検出値を、前記基準マークの位置
が前記基準マークの前記合焦状態である位置から前記光
軸上になるように前記可動ステージを前記光軸方向に垂
直な方向に駆動させた際の、前記基準マークの前記位置
検出系による計測値と前記可動ステージの駆動方向に対
する前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量とか
ら求めることを特徴とする。
【００４７】
【発明の実施の形態】＜実施例１＞図8は、本発明の実
施例１の要部概略図であり、可動ステージ（ここではxy
zステージに対応）上の基準面（ここでは基準平面ミラ
ーに対応）と合焦検出系による自動焦点合わせ方法（こ
こではTTLAF方式に対応）を備えた投影露光装置の概略
構成を示している。
施例１の要部概略図であり、可動ステージ（ここではxy
zステージに対応）上の基準面（ここでは基準平面ミラ
ーに対応）と合焦検出系による自動焦点合わせ方法（こ
こではTTLAF方式に対応）を備えた投影露光装置の概略
構成を示している。
【００４８】同図において、6はレチクルでありレチク
ルステージ7に保持されている。レチクル6上の回路パタ
ーンが投影レンズ9によって、xyzステージ11上のウエハ
ー12に1／5、または1／2に縮小され結像し露光が行われ
る。同図では、ウエハー12に隣接する位置にウエハー12
の上面とミラー面がほぼ一致する基準平面ミラー13が配
置されている。基準平面ミラー13には、図9に示すよう
な基準マーク13aが設けられている。また、xyzステージ
11は、投影レンズ9の光軸方向（z）、及びこの方向に直
交する面内（x,y）で移動可能であり、光軸のまわりに
回転させることもできる。
ルステージ7に保持されている。レチクル6上の回路パタ
ーンが投影レンズ9によって、xyzステージ11上のウエハ
ー12に1／5、または1／2に縮小され結像し露光が行われ
る。同図では、ウエハー12に隣接する位置にウエハー12
の上面とミラー面がほぼ一致する基準平面ミラー13が配
置されている。基準平面ミラー13には、図9に示すよう
な基準マーク13aが設けられている。また、xyzステージ
11は、投影レンズ9の光軸方向（z）、及びこの方向に直
交する面内（x,y）で移動可能であり、光軸のまわりに
回転させることもできる。
【００４９】レチクル6は、同図の要素1〜5で示される
照明光学系によって、回路パターンの転写が行われる画
面領域内で照明されている。露光用の光源である水銀ラ
ンプ1の発光部は、楕円ミラー2の第一焦点に位置してお
り、水銀ランプ1より発光した光は、楕円ミラー2の第二
焦点位置にその光入射面を位置づけたオプティカルイン
テグレーター（ハエの目レンズ）3に入射する。オプテ
ィカルインテグレーター3の光出射面は二次光源を形成
し、オプティカルインテグレーター3より発する光は照
明用レンズ4とフィールドレンズ5を介してレチクル6を
照射する。
照明光学系によって、回路パターンの転写が行われる画
面領域内で照明されている。露光用の光源である水銀ラ
ンプ1の発光部は、楕円ミラー2の第一焦点に位置してお
り、水銀ランプ1より発光した光は、楕円ミラー2の第二
焦点位置にその光入射面を位置づけたオプティカルイン
テグレーター（ハエの目レンズ）3に入射する。オプテ
ィカルインテグレーター3の光出射面は二次光源を形成
し、オプティカルインテグレーター3より発する光は照
明用レンズ4とフィールドレンズ5を介してレチクル6を
照射する。
【００５０】同図において要素10,13,14は、図15で述べ
たのと同様な位置検出系（ここではオフアクシスのオー
トフォーカス光学系）を形成している。10は投光光学系
であり、投光光学系10より発せられた非露光光である光
束は、基準平面ミラー13上の点（あるいはウエハー12の
上面）に集光し反射される。この基準平面ミラー13で反
射された光束は、フォーカス検出光学系14に入射する。
図示は略したが、フォーカス検出光学系14内には位置検
出用受光素子が配されており、位置検出用受光素子と基
準平面ミラー13上の光束の反射点は共役となるよう配置
されている。
たのと同様な位置検出系（ここではオフアクシスのオー
トフォーカス光学系）を形成している。10は投光光学系
であり、投光光学系10より発せられた非露光光である光
束は、基準平面ミラー13上の点（あるいはウエハー12の
上面）に集光し反射される。この基準平面ミラー13で反
射された光束は、フォーカス検出光学系14に入射する。
図示は略したが、フォーカス検出光学系14内には位置検
出用受光素子が配されており、位置検出用受光素子と基
準平面ミラー13上の光束の反射点は共役となるよう配置
されている。
【００５１】基準平面ミラー13の縮小投影レンズ９の光
軸方向の位置ズレは、フォーカス検出光学系14内の位置
検出用受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測さ
れる。この検出光学系14により計測された基準平面ミラ
ー13の所定の基準面からの位置ズレは、オートフォーカ
ス制御系32に伝達される。オートフォーカス制御系32
は、基準平面ミラー13が固設されたxyzステージ11を駆
動する処の駆動系33にz方向への移動の命令を与える。
また、後述する合焦検出系（ここでは焦点面検出光学系
に対応）によりTTLで像面（フォーカス）位置を検知す
る時、オートフォーカス制御系32は、基準平面ミラー13
を所定の基準位置の近傍で投影レンズ9の光軸方向（z方
向）に上下に駆動を行う。また、露光の際のウエハー12
の位置制御（図8の基準平面ミラー13の位置にウエハー1
2が配置される）もオートフォーカス制御系32により行
っている。
軸方向の位置ズレは、フォーカス検出光学系14内の位置
検出用受光素子上での入射光束の位置ズレとして計測さ
れる。この検出光学系14により計測された基準平面ミラ
ー13の所定の基準面からの位置ズレは、オートフォーカ
ス制御系32に伝達される。オートフォーカス制御系32
は、基準平面ミラー13が固設されたxyzステージ11を駆
動する処の駆動系33にz方向への移動の命令を与える。
また、後述する合焦検出系（ここでは焦点面検出光学系
に対応）によりTTLで像面（フォーカス）位置を検知す
る時、オートフォーカス制御系32は、基準平面ミラー13
を所定の基準位置の近傍で投影レンズ9の光軸方向（z方
向）に上下に駆動を行う。また、露光の際のウエハー12
の位置制御（図8の基準平面ミラー13の位置にウエハー1
2が配置される）もオートフォーカス制御系32により行
っている。
【００５２】次に、本実施形態において、ウエハー12面
のフォーカス状態を検知してその信号に基づいてxyzス
テージ11を駆動させて、投影レンズ9のフォーカス位置
を検出するための構成要件について説明する。27はTTLA
Fの焦点面検出光学系であり、以下に述べる各要素23,2
4,26,40,41を有している。ファイバー40から射出した照
明光束はハーフミラー41を通過し、対物レンズ24とミラ
ー23を介してレチクル6近傍に集光する。レチクル6上に
は、図10に示すように、実素子領域外の任意の位置RWに
所定の大きさの透光部（窓抜き部）8が設けられてい
る。そこには、図12に示したようなレチクル６面に対す
るフォーカス検知用の検出用マークRWaが、所定の線幅
の縦横方向のラインアンドスペースより成っている。検
出用マークRWaは焦点面検出光学系27で観察したとき
に、基準マークの反射光が阻害されないような配置とな
っている。照明光束はこの窓抜き部8を通過した後に投
影レンズ９を介して、基準平面ミラー１３上に集光して
いる。
のフォーカス状態を検知してその信号に基づいてxyzス
テージ11を駆動させて、投影レンズ9のフォーカス位置
を検出するための構成要件について説明する。27はTTLA
Fの焦点面検出光学系であり、以下に述べる各要素23,2
4,26,40,41を有している。ファイバー40から射出した照
明光束はハーフミラー41を通過し、対物レンズ24とミラ
ー23を介してレチクル6近傍に集光する。レチクル6上に
は、図10に示すように、実素子領域外の任意の位置RWに
所定の大きさの透光部（窓抜き部）8が設けられてい
る。そこには、図12に示したようなレチクル６面に対す
るフォーカス検知用の検出用マークRWaが、所定の線幅
の縦横方向のラインアンドスペースより成っている。検
出用マークRWaは焦点面検出光学系27で観察したとき
に、基準マークの反射光が阻害されないような配置とな
っている。照明光束はこの窓抜き部8を通過した後に投
影レンズ９を介して、基準平面ミラー１３上に集光して
いる。
【００５３】先に述べたように、基準平面ミラー13面上
には、図9に示すような基準マーク13aが設けられてい
る。基準平面ミラー13からの反射光は元の光路を戻り、
順に投影レンズ9、窓抜き部8、ミラー23、対物レンズ24
を介して、ハーフミラー41で反射して位置センサー26に
入射している。この基準平面ミラー13は、ウエハー12と
同じxyzステージ11上に配置されていて、ウエハー12と
は概一致したフォーカス面上に固定されている。ウエハ
ー面12aと基準マーク13a面の各々のフォーカス位置、な
いしは、両面間のフォーカスオフセット量は、オートフ
ォーカス制御系32によって管理されている。これによ
り、以降の手順に従って、基準平面ミラー13に対してフ
ォーカシングして所定のオフセット量を与えるだけで、
自動的に実ウエハー上のフォーカシングを行っている。
には、図9に示すような基準マーク13aが設けられてい
る。基準平面ミラー13からの反射光は元の光路を戻り、
順に投影レンズ9、窓抜き部8、ミラー23、対物レンズ24
を介して、ハーフミラー41で反射して位置センサー26に
入射している。この基準平面ミラー13は、ウエハー12と
同じxyzステージ11上に配置されていて、ウエハー12と
は概一致したフォーカス面上に固定されている。ウエハ
ー面12aと基準マーク13a面の各々のフォーカス位置、な
いしは、両面間のフォーカスオフセット量は、オートフ
ォーカス制御系32によって管理されている。これによ
り、以降の手順に従って、基準平面ミラー13に対してフ
ォーカシングして所定のオフセット量を与えるだけで、
自動的に実ウエハー上のフォーカシングを行っている。
【００５４】図9に示すように、基準平面ミラー13上の
基準マーク13aは、所定の線幅の縦横方向のラインアン
ドスペースより成っている。基準平面ミラー13上の基準
マーク13aから発した光束は、往路を戻り（復路）、対
物レンズ24まで到達する。対物レンズ24を通過した光束
はハーフミラー41を今度は反射し、位置センサー26のセ
ンサー面26a上に結像する。この位置センサー26は、一
次元アレーセンサーであっても、CCDに代表される二次
元アレーセンサーであってもよい。例えば、基準マーク
13a（図9）と対応して、一方向パターンだけ（縦線また
は横線）のフォーカス検出でよいならば一次元アレーセ
ンサーで十分であるし、二方向パターン（縦線と横線同
時）のフォーカス検出が必要であるならば二次元アレー
センサーを用いる。基準平面ミラー13を投影レンズ9の
光軸方向に振ると、位置センサー26上では、これと対応
して基準マーク13a（図9）のフォーカス状態が変化した
情報が得られる。これらから最適フォーカス位置を求め
ることができる。
基準マーク13aは、所定の線幅の縦横方向のラインアン
ドスペースより成っている。基準平面ミラー13上の基準
マーク13aから発した光束は、往路を戻り（復路）、対
物レンズ24まで到達する。対物レンズ24を通過した光束
はハーフミラー41を今度は反射し、位置センサー26のセ
ンサー面26a上に結像する。この位置センサー26は、一
次元アレーセンサーであっても、CCDに代表される二次
元アレーセンサーであってもよい。例えば、基準マーク
13a（図9）と対応して、一方向パターンだけ（縦線また
は横線）のフォーカス検出でよいならば一次元アレーセ
ンサーで十分であるし、二方向パターン（縦線と横線同
時）のフォーカス検出が必要であるならば二次元アレー
センサーを用いる。基準平面ミラー13を投影レンズ9の
光軸方向に振ると、位置センサー26上では、これと対応
して基準マーク13a（図9）のフォーカス状態が変化した
情報が得られる。これらから最適フォーカス位置を求め
ることができる。
【００５５】発明が解決しようとする課題において述べ
たように、一般に投影レンズの転写特性は光軸上が最も
よく、最適な像面位置を検出するためのレチクル上の検
出用マークの位置は、実素子パターン領域により近い位
置にあることが望ましい。そこで本実施例では、検出用
マークが任意の位置にある場合においても像面位置を検
出できるように、焦点面検出光学系27が駆動できるよう
にしている。
たように、一般に投影レンズの転写特性は光軸上が最も
よく、最適な像面位置を検出するためのレチクル上の検
出用マークの位置は、実素子パターン領域により近い位
置にあることが望ましい。そこで本実施例では、検出用
マークが任意の位置にある場合においても像面位置を検
出できるように、焦点面検出光学系27が駆動できるよう
にしている。
【００５６】また、レチクル6に描かれている回路パタ
ーン領域に応じて、オートフォーカス計測に使用される
レチクル6面上の検出用マークRWaが、レチクル6ごとに
任意の場所に配置された場合について考えてみると、フ
ォーカス検出光学系14が計測する基準平面ミラー13の位
置が異なってきてしまう。その結果、基準平面ミラー13
の形状状態や、xyzステージ11を駆動させたときの走り
面の傾き、投影光学系9の像面の場所による違いの影響
が、オートフォーカス計測値に反映されてしまい、計測
誤差が生じてしまう。そこで、基準平面ミラー13の形状
状態、xyzステージ11の走り面の傾き、投影光学系9の像
面の傾きにより生ずるTTLオートフォーカス検出値の誤
差を決定し、最適なフォーカス位置を求めることにす
る。以下に方法を述べる。
ーン領域に応じて、オートフォーカス計測に使用される
レチクル6面上の検出用マークRWaが、レチクル6ごとに
任意の場所に配置された場合について考えてみると、フ
ォーカス検出光学系14が計測する基準平面ミラー13の位
置が異なってきてしまう。その結果、基準平面ミラー13
の形状状態や、xyzステージ11を駆動させたときの走り
面の傾き、投影光学系9の像面の場所による違いの影響
が、オートフォーカス計測値に反映されてしまい、計測
誤差が生じてしまう。そこで、基準平面ミラー13の形状
状態、xyzステージ11の走り面の傾き、投影光学系9の像
面の傾きにより生ずるTTLオートフォーカス検出値の誤
差を決定し、最適なフォーカス位置を求めることにす
る。以下に方法を述べる。
【００５７】図1は、本発明のオートフォーカス検出の
概要図であり、図2は、本発明のオートフォーカス検出
のシーケンスを示すフローチャートである。
概要図であり、図2は、本発明のオートフォーカス検出
のシーケンスを示すフローチャートである。
【００５８】図1において、まず、焦点面検出光学系27
をレチクル6面上に設けられた検出用マーク位置RWa、つ
まり計測像高位置へ駆動させる(s202)。レチクル面６に
ファイバー40からの光を照明し反射光を位置センサー26
で検出しながらフォーカス調整を行い、光量、またはコ
ントラスト最大位置を見つけることにより、焦点面検出
光学系27のフォーカスを検出用マークRWaに合わせる(s2
03,s204)。これは、焦点面検出光学系27が駆動すること
による駆動系のヨタリやレチクルのタワミなどの計測誤
差要因を防ぐために行う。
をレチクル6面上に設けられた検出用マーク位置RWa、つ
まり計測像高位置へ駆動させる(s202)。レチクル面６に
ファイバー40からの光を照明し反射光を位置センサー26
で検出しながらフォーカス調整を行い、光量、またはコ
ントラスト最大位置を見つけることにより、焦点面検出
光学系27のフォーカスを検出用マークRWaに合わせる(s2
03,s204)。これは、焦点面検出光学系27が駆動すること
による駆動系のヨタリやレチクルのタワミなどの計測誤
差要因を防ぐために行う。
【００５９】次に、基準平面ミラー13の形状状態変位量
を計測するために、基準マーク13aとフォーカス計測位
置での基準平面ミラー13の高さ計測と、像面に対する基
準平面ミラー13の傾き計測を行う。まず、基準マーク13
a自体の高さと、像面に対する基準平面ミラー13の傾き
を計測するために、基準マーク13aを投影レンズ9中心直
下の位置(X1,Y1)、つまりフォーカス検出光学系14の計
測領域にxyzステージ11を駆動させ（s205）、フォーカ
ス検出光学系14により、その基準マーク13aの高さZ1を
計測する。同時に、フォーカス検出光学系14にて、像面
に対する基準平面ミラー13の傾きを計測する(s206)。投
光光学系11は5つの光線を射出することができ、基準平
面ミラー13上の5ヶ所それぞれにおけるフォーカス検出
光学系14の検出値を比較することにより、基準平面ミラ
ー13の傾きが計測できる。
を計測するために、基準マーク13aとフォーカス計測位
置での基準平面ミラー13の高さ計測と、像面に対する基
準平面ミラー13の傾き計測を行う。まず、基準マーク13
a自体の高さと、像面に対する基準平面ミラー13の傾き
を計測するために、基準マーク13aを投影レンズ9中心直
下の位置(X1,Y1)、つまりフォーカス検出光学系14の計
測領域にxyzステージ11を駆動させ（s205）、フォーカ
ス検出光学系14により、その基準マーク13aの高さZ1を
計測する。同時に、フォーカス検出光学系14にて、像面
に対する基準平面ミラー13の傾きを計測する(s206)。投
光光学系11は5つの光線を射出することができ、基準平
面ミラー13上の5ヶ所それぞれにおけるフォーカス検出
光学系14の検出値を比較することにより、基準平面ミラ
ー13の傾きが計測できる。
【００６０】次に、レチクル6面上に設けられた検出用
マークRWaを通して焦点面検出光学系27が観察できる位
置(X2,Y2)に、基準マーク13aをXYスライド駆動させ(s20
7)、その時にフォーカス検出光学系14が計測する基準平
面ミラー13の高さZ2を計測する(s208)。
マークRWaを通して焦点面検出光学系27が観察できる位
置(X2,Y2)に、基準マーク13aをXYスライド駆動させ(s20
7)、その時にフォーカス検出光学系14が計測する基準平
面ミラー13の高さZ2を計測する(s208)。
【００６１】こうして、基準の高さとなる基準マーク13
a自体の高さZ1計測点と、計測像高の変化に伴い常に変
化する基準平面ミラー13の高さZ2計測点の2点の高さか
ら、基準マーク13aがXYスライドすることによる基準平
面ミラー13の高さの差Z3が算出できる(s209)。
a自体の高さZ1計測点と、計測像高の変化に伴い常に変
化する基準平面ミラー13の高さZ2計測点の2点の高さか
ら、基準マーク13aがXYスライドすることによる基準平
面ミラー13の高さの差Z3が算出できる(s209)。
【００６２】Z3 ＝ Z2 − Z1 次に、ステージ走り面52に対する基準平面ミラー13の傾
きによる光軸方向への変位量Z4を求める。xyzステージ1
1の走り面52に対する像面51の傾き量(TX,TY)は、あらか
じめ計測され装置に記憶されているので、xyzステージ1
1がXY方向にスライド駆動した駆動量 X3 ＝ X2 − X1 Y3 ＝ Y2 − Y1 を用いると、その時にxyzステージ11が光軸方向に変位
した量Z4が求まる(s210)。
きによる光軸方向への変位量Z4を求める。xyzステージ1
1の走り面52に対する像面51の傾き量(TX,TY)は、あらか
じめ計測され装置に記憶されているので、xyzステージ1
1がXY方向にスライド駆動した駆動量 X3 ＝ X2 − X1 Y3 ＝ Y2 − Y1 を用いると、その時にxyzステージ11が光軸方向に変位
した量Z4が求まる(s210)。
【００６３】Z4 ＝ TX × X3 ＋ TY × Y3 同様に、先に求めた像面に対する基準平面ミラー13の傾
きと、xyzステージ11がXY方向にスライド駆動した駆動
量X3,Y3から、像面に対する基準平面ミラー13の傾きに
よる光軸方向への変位量Z10が求まる(s211)。
きと、xyzステージ11がXY方向にスライド駆動した駆動
量X3,Y3から、像面に対する基準平面ミラー13の傾きに
よる光軸方向への変位量Z10が求まる(s211)。
【００６４】上記から得られたZ4とZ10の値を用いて、
ステージ走り面に対する基準平面ミラー13の傾きによる
光軸方向への変位量Z11が算出できる。
ステージ走り面に対する基準平面ミラー13の傾きによる
光軸方向への変位量Z11が算出できる。
【００６５】Z11 ＝ Z4 − Z10 上記から得られたZ3とZ11の値を用いて、基準平面ミラ
ー13の形状状態変位量Z12が算出できる(s211)。
ー13の形状状態変位量Z12が算出できる(s211)。
【００６６】Z12 ＝ Z3 ＋ Z11 このようにして、予めオートフォーカス検出するに先立
って、計測像高における基準平面ミラー13の形状状態変
位量Z12を求めておく。
って、計測像高における基準平面ミラー13の形状状態変
位量Z12を求めておく。
【００６７】その後、前述のTTLオートフォーカス計測
(s213)を行い、得られた計測値Z6に、TTL計測時の像面
に対する基準平面ミラー13の傾きによる光軸方向への変
位量Z10と、計測像高における基準平面ミラー13の形状
状態変位量Z12を反映させ、最適フォーカス値Z7を求め
る(s214,s215)。
(s213)を行い、得られた計測値Z6に、TTL計測時の像面
に対する基準平面ミラー13の傾きによる光軸方向への変
位量Z10と、計測像高における基準平面ミラー13の形状
状態変位量Z12を反映させ、最適フォーカス値Z7を求め
る(s214,s215)。
【００６８】Z7 ＝ Z6 ＋ Z10 ＋ Z12 実際の露光時には、このようにして決定された最適フォ
ーカス位置にウエハの塗布厚や段差量等の値を考慮した
オフセットを与えた位置に、フォーカス検出光学系14に
よる計測のみによってウエハを合わせるようにステージ
を駆動させ(s216)、回路パターンの露光を行う(s217)。
ーカス位置にウエハの塗布厚や段差量等の値を考慮した
オフセットを与えた位置に、フォーカス検出光学系14に
よる計測のみによってウエハを合わせるようにステージ
を駆動させ(s216)、回路パターンの露光を行う(s217)。
【００６９】上記方法によれば、検出用マークRWaが、
レチクルによって任意の位置に配置される場合において
も、その計測結果が基準平面ミラー13の形状状態、xyz
ステージ11の走り面の傾き、投影光学系9の像面の傾き
の影響を受けることなく、正確なオートフォーカス計測
を行うことが可能となる。
レチクルによって任意の位置に配置される場合において
も、その計測結果が基準平面ミラー13の形状状態、xyz
ステージ11の走り面の傾き、投影光学系9の像面の傾き
の影響を受けることなく、正確なオートフォーカス計測
を行うことが可能となる。
【００７０】この方法を用いて実プロセスウエハーの露
光時には、何枚目かの実ウエハー露光の間に、定期的に
もしくは所定のタイミングで、基準マーク13aを送り込
んで、そのフォーカスを変えながら、先と同様にフォー
カス検出光学系14と焦点面検出光学系27でフォーカス計
測を繰り返し、最適フォーカス面を自動決定する(s21
5)。決定された位置へxyzステージ11をZ方向に駆動し、
ウエハー12面を投影レンズ9の最適フォーカス面にもっ
ていき(s216)、回路パターンの露光を行う(s217)。以上
のシーケンスを実行することで、回路パターンの最適な
焼きが可能となる。
光時には、何枚目かの実ウエハー露光の間に、定期的に
もしくは所定のタイミングで、基準マーク13aを送り込
んで、そのフォーカスを変えながら、先と同様にフォー
カス検出光学系14と焦点面検出光学系27でフォーカス計
測を繰り返し、最適フォーカス面を自動決定する(s21
5)。決定された位置へxyzステージ11をZ方向に駆動し、
ウエハー12面を投影レンズ9の最適フォーカス面にもっ
ていき(s216)、回路パターンの露光を行う(s217)。以上
のシーケンスを実行することで、回路パターンの最適な
焼きが可能となる。
【００７１】また、本実施例の方法において、他の値を
用いても最適フォーカス値Z7を求めることができる。図
3にフローチャートを示す。基準マーク13aがXYスライド
することによる基準平面ミラー13の高さの差Z3(s309)
と、ステージ走り面52に対する基準平面ミラー13の傾き
による光軸方向への変位量Z4(s310)とを求めるまでは、
ほぼ前述の手順と同じである。前述の手順で行った、フ
ォーカス検出光学系14による像面に対する基準平面ミラ
ー13の傾きの計測は、この場合必要はない。その後、TT
Lオートフォーカス計測(s311)を行い、得られた計測値Z
6にZ3とZ4を加算すれば(s312)、最適フォーカス値Z7が
求まる(s313)。
用いても最適フォーカス値Z7を求めることができる。図
3にフローチャートを示す。基準マーク13aがXYスライド
することによる基準平面ミラー13の高さの差Z3(s309)
と、ステージ走り面52に対する基準平面ミラー13の傾き
による光軸方向への変位量Z4(s310)とを求めるまでは、
ほぼ前述の手順と同じである。前述の手順で行った、フ
ォーカス検出光学系14による像面に対する基準平面ミラ
ー13の傾きの計測は、この場合必要はない。その後、TT
Lオートフォーカス計測(s311)を行い、得られた計測値Z
6にZ3とZ4を加算すれば(s312)、最適フォーカス値Z7が
求まる(s313)。
【００７２】Z7 ＝ Z6 ＋ Z3 ＋ Z4
【００７３】＜実施例２＞実施例1では、TTLオートフォ
ーカス計測のたびに、レチクル６面へのフォーカス合わ
せ(s203)と、基準平面ミラー13の形状状態に関する計測
を行い、TTLオートフォーカス計測により、最終的な計
測値を求めていた。実施例２では図4に示すように、 TT
Lオートフォーカス計測と同時に実行される基準平面ミ
ラー13の形状状態変位計測処理(s220)を、実プロセスウ
エハーの露光時には、初回オートフォーカス計測実行時
のみ実行すればよい例である。
ーカス計測のたびに、レチクル６面へのフォーカス合わ
せ(s203)と、基準平面ミラー13の形状状態に関する計測
を行い、TTLオートフォーカス計測により、最終的な計
測値を求めていた。実施例２では図4に示すように、 TT
Lオートフォーカス計測と同時に実行される基準平面ミ
ラー13の形状状態変位計測処理(s220)を、実プロセスウ
エハーの露光時には、初回オートフォーカス計測実行時
のみ実行すればよい例である。
【００７４】まず、1回目の露光においては、実施例1と
同じように、基準平面ミラー13の形状状態変位量Z12、
基準平面ミラー13の像面に対する傾きZ10、TTLオートフ
ォーカス計測により得られた計測値Z6から、最適フォー
カス位置Z7を求める(s403〜s410)。ここで途中、基準平
面ミラー13の形状状態変位量Z12を装置のメモリーに格
納しておく(不図示)。2回目以降は、基準平面ミラー13
の像面に対する傾きZ10とTTLオートフォーカス計測によ
り得られた計測値Z6のみ求め、基準平面ミラー13の形状
状態変位量Z12はメモリー中の値を使用し、最適フォー
カス値Z7を求める(s403,s404,s407〜s410)。
同じように、基準平面ミラー13の形状状態変位量Z12、
基準平面ミラー13の像面に対する傾きZ10、TTLオートフ
ォーカス計測により得られた計測値Z6から、最適フォー
カス位置Z7を求める(s403〜s410)。ここで途中、基準平
面ミラー13の形状状態変位量Z12を装置のメモリーに格
納しておく(不図示)。2回目以降は、基準平面ミラー13
の像面に対する傾きZ10とTTLオートフォーカス計測によ
り得られた計測値Z6のみ求め、基準平面ミラー13の形状
状態変位量Z12はメモリー中の値を使用し、最適フォー
カス値Z7を求める(s403,s404,s407〜s410)。
【００７５】この場合においても実施例1と同様の効果
が得られ、しかも実プロセスウエハー露光中は、基準平
面ミラー13の形状状態変位計測処理が1回しか行われな
いため、スループットが向上するという利点がある。
が得られ、しかも実プロセスウエハー露光中は、基準平
面ミラー13の形状状態変位計測処理が1回しか行われな
いため、スループットが向上するという利点がある。
【００７６】＜実施例３＞さらに実施例3では図5に示す
ように、レチクル6すなわち検出用マークRWaによって任
意の値をとる基準平面ミラー13の形状状態の変位量を、
全てのレチクルに対して、予めその像高ごとに計測して
おく。その情報を装置のメモリーに記憶させることで、
実プロセスウエハーの露光時には、基準平面ミラー13の
形状状態変位計測処理(s220)をする必要がなくなるとい
う例である。
ように、レチクル6すなわち検出用マークRWaによって任
意の値をとる基準平面ミラー13の形状状態の変位量を、
全てのレチクルに対して、予めその像高ごとに計測して
おく。その情報を装置のメモリーに記憶させることで、
実プロセスウエハーの露光時には、基準平面ミラー13の
形状状態変位計測処理(s220)をする必要がなくなるとい
う例である。
【００７７】まず第一工程で、使用される全てのレチク
ルに対して、予めレチクル６すなわち検出用マークRWa
によって任意の値をとる基準平面ミラー13の形状状態変
位量Z12を計測する(s502)。その値をレチクルごとのデ
ータとして、装置のメモリーに記憶させる(s503)。第二
工程の実プロセスウエハーの露光時には、基準平面ミラ
ー13の像面に対する傾きZ10とTTLオートフォーカス計測
により得られた計測値Z6のみ求め、基準平面ミラー13の
形状状態変位量Z12は、同じ計測像高に相当する変位量Z
12をメモリーから読み出して使用し、最適フォーカス値
Z7を求める(s513〜s517)。
ルに対して、予めレチクル６すなわち検出用マークRWa
によって任意の値をとる基準平面ミラー13の形状状態変
位量Z12を計測する(s502)。その値をレチクルごとのデ
ータとして、装置のメモリーに記憶させる(s503)。第二
工程の実プロセスウエハーの露光時には、基準平面ミラ
ー13の像面に対する傾きZ10とTTLオートフォーカス計測
により得られた計測値Z6のみ求め、基準平面ミラー13の
形状状態変位量Z12は、同じ計測像高に相当する変位量Z
12をメモリーから読み出して使用し、最適フォーカス値
Z7を求める(s513〜s517)。
【００７８】上記方法によれば、その装置で１回だけ予
め基準平面ミラー13の形状状態変位量Z12を計測すれ
ば、実プロセスウエハーの露光時には基準平面ミラー13
の計測動作をする必要がなくなり、さらにスループット
が向上できる利点がある。
め基準平面ミラー13の形状状態変位量Z12を計測すれ
ば、実プロセスウエハーの露光時には基準平面ミラー13
の計測動作をする必要がなくなり、さらにスループット
が向上できる利点がある。
【００７９】＜実施例4＞図6は他のオートフォーカス検
出の実施例であり、図7はそのフローチャートである。
まず、焦点面検出光学系のフォーカス位置を検出用マー
クRWaに合わせ(s701〜s704)、基準平面ミラー13上の基
準マーク13aをTTLオートフォーカス位置(X2,Y2)に駆動
させる(s705)。TTLオートフォーカス計測を実行したあ
と(s706)、基準マーク13aが光軸上(X1,Y1)になるよう
に、基準マーク13aをXY方向にスライド駆動させる(s70
7)、このときの基準マーク13aの高さZ1をフォーカス検
出光学系14で計測する(s708)。また実施例1と同様に、
ステージ走り面52に対する基準平面ミラー13の傾きによ
る光軸方向への変位量Z4を、あらかじめ計測されている
xyzステージ11の走り面52に対する像面51の傾き量(TX,T
Y)と、xyzステージ11がXY方向にスライド駆動した駆動
量(X3,Y3)とを用いて求める(s709)。その結果、最適フ
ォーカス位置Z7は Z7 ＝ Z1 ＋ Z4 と、求められる(s710〜s711)。
出の実施例であり、図7はそのフローチャートである。
まず、焦点面検出光学系のフォーカス位置を検出用マー
クRWaに合わせ(s701〜s704)、基準平面ミラー13上の基
準マーク13aをTTLオートフォーカス位置(X2,Y2)に駆動
させる(s705)。TTLオートフォーカス計測を実行したあ
と(s706)、基準マーク13aが光軸上(X1,Y1)になるよう
に、基準マーク13aをXY方向にスライド駆動させる(s70
7)、このときの基準マーク13aの高さZ1をフォーカス検
出光学系14で計測する(s708)。また実施例1と同様に、
ステージ走り面52に対する基準平面ミラー13の傾きによ
る光軸方向への変位量Z4を、あらかじめ計測されている
xyzステージ11の走り面52に対する像面51の傾き量(TX,T
Y)と、xyzステージ11がXY方向にスライド駆動した駆動
量(X3,Y3)とを用いて求める(s709)。その結果、最適フ
ォーカス位置Z7は Z7 ＝ Z1 ＋ Z4 と、求められる(s710〜s711)。
【００８０】
【発明の効果】本発明によれば、面の合致検出を異なる
位置で行うのが適切な場合、（例えば、合焦検出系用と
して原板上に設けられた検出用マークが原板ごとに異な
る位置に配置された状態）でも、適切に面検出を行うこ
とができる。
位置で行うのが適切な場合、（例えば、合焦検出系用と
して原板上に設けられた検出用マークが原板ごとに異な
る位置に配置された状態）でも、適切に面検出を行うこ
とができる。
【００８１】さらに、任意の位置で面検出を行うことで
生ずる検出値の誤差を決定することによって、最適面位
置検出を安定して行うことが可能となる。
生ずる検出値の誤差を決定することによって、最適面位
置検出を安定して行うことが可能となる。
【００８２】この結果、投影光学系の像面位置を常に高
精度に位置させることができ、高精度のデバイスを容易
に製造することができる。
精度に位置させることができ、高精度のデバイスを容易
に製造することができる。
【図１】本発明の実施例１のオートフォーカス検出の概
要図
要図
【図２】本発明の実施例１のオートフォーカス検出のシ
ーケンスを示すフローチャート
ーケンスを示すフローチャート
【図３】本発明の実施例１の他のオートフォーカス検出
のシーケンスを示すフローチャート
のシーケンスを示すフローチャート
【図４】本発明の実施例２のオートフォーカス検出のシ
ーケンスを示すフローチャート
ーケンスを示すフローチャート
【図５】本発明の実施例３のオートフォーカス検出のシ
ーケンスを示すフローチャート
ーケンスを示すフローチャート
【図６】本発明の実施例４のオートフォーカス検出の概
要図
要図
【図７】本発明の実施例４のオートフォーカス検出のシ
ーケンスを示すフローチャート
ーケンスを示すフローチャート
【図８】本発明の実施形態１の要部概略図
【図９】基準マークの説明図
【図１０】図８のレチクルの説明図
【図１１】オートフォーカス信号波形の説明図
【図１２】レチクル上の検出用マークの説明図
【図１３】図１５の一部の拡大説明図
【図１４】図１５の一部の拡大説明図
【図１５】従来の投影露光装置の要部概略図
６ レチクル ７ レチクルステージ ８ 窓抜き部 ９ 投影レンズ １０ 投影光学系 １１ ｘｙｚステージ １２ ウエハ（感光基板） １３ 基準平面ミラー １３ａ 基準マーク １４ フォーカス検出光学系 ２７ 焦点面検出光学系 ３２ オートフォーカス検出系 ３３ 駆動系 ＲＷａ レチクルのフォーカス検出用マーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA06 AA09 AA24 AA31 BB02 BB27 CC17 CC20 EE07 FF10 FF61 FF67 HH13 JJ01 JJ09 JJ16 JJ25 JJ26 LL00 LL02 LL05 LL12 NN20 PP12 PP13 QQ25 QQ27 QQ28 TT02 5F046 BA04 CB23 DA05 DA14 DB01 DC04 DC10 EA03 EB02 EB03 EC02 EC03 ED03 FA16 FA18 FB19 FC04 FC05
Claims (25)
- 【請求項１】 第1方向に関して所定面に対する物体面
の合致を検出する第1ステップと、物体面の前記第1方向
に沿った位置を検出する第2ステップとを有し、前記第1
方向と交差する方向に位置を変えて前記第1ステップを
行うと共に、前記第2ステップを行うことを特徴とする
位置検出方法。 - 【請求項２】 第1方向に関して所定面に対する物体面
の合致を検出する第1検出系と、物体面の前記第1方向に
沿った位置を検出する第2検出系とを有し、前記第2検出
系の前記所定面に相当する検出値を、前記第1検出系と
前記第2検出系各々による前記同一物体面上の差に起因
する前記所定面を基準とした検出結果の誤差を用いて決
定する機能を有することを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項３】 前記所定面を基準とした検出結果の誤差
は、前記第1方向の垂直方向に対する前記所定面の傾き
により生ずることを特徴とする請求項2記載の位置検出
装置。 - 【請求項４】 前記所定面を基準とした検出結果の誤差
は、前記物体面の形状により生ずることを特徴とする請
求項2記載の位置検出装置。 - 【請求項５】 前記所定面を基準とした検出結果の誤差
は、前記第1方向に交差する方向に前記物体面が移動す
ることにより生ずることを特徴とする請求項2記載の位
置検出装置。 - 【請求項６】 前記所定面を基準とした検出結果の誤差
は、前記物体面の形状、または前記第1方向に交差する
方向に前記物体面が移動することにより生ずるものを少
なくとも対象とすることを特徴とする請求項2記載の位
置検出装置。 - 【請求項７】 被露光体を支持する可動ステージと、前
記可動ステージ上に設けた基準面と、前記基準面上に設
けた基準マークと、前記可動ステージ上の前記被露光体
に投影露光を行うための投影光学系と、前記投影光学系
の光軸方向に関して前記投影光学系の像面に対する前記
基準マークの合焦状態を検出する合焦検出系と、前記基
準面の前記光軸方向に沿った位置を検出する位置検出系
とを有し、前記被露光体の前記投影光学系による露光を
行う投影露光方法において、前記光軸から変位した位置
に前記合焦検出系及び前記基準マークがあるとき、前記
合焦検出系で前記合焦状態を検出すると共に、前記位置
検出系を用いて前記基準面の前記光軸方向に沿った位置
を検出することを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項８】 被露光体を支持する可動ステージと、前
記可動ステージ上に設けた基準面と、前記基準面上に設
けた基準マークと、前記可動ステージ上の前記被露光体
に投影露光を行うための投影光学系と、前記投影光学系
の光軸方向に関して前記投影光学系の像面に対する前記
基準マークの合焦状態を検出する合焦検出系と、前記基
準面の前記光軸方向に沿った位置を検出する位置検出系
とを有し、前記被露光体の前記投影光学系による露光を
行う機能を有する投影露光装置であって、前記位置検出
系の前記像面に相当する検出値を、前記合焦検出系と前
記位置検出系各々による前記同一基準面上検出位置の差
に起因する前記像面を基準とした検出結果の誤差を用い
て決定する機能を有することを特徴とする投影露光装
置。 - 【請求項９】 前記像面を基準とした検出結果の誤差
は、前記光軸方向の垂直方向に対する前記像面の傾きに
より生ずることを特徴とする請求項8記載の投影露光装
置。 - 【請求項１０】 前記像面を基準とした検出結果の誤差
は、前記基準面の形状により生ずることを特徴とする請
求項8記載の投影露光装置。 - 【請求項１１】 前記像面を基準とした検出結果の誤差
は、前記光軸方向に交差する方向に前記可動ステージが
移動することにより生ずることを特徴とする請求項8記
載の投影露光装置。 - 【請求項１２】 前記像面を基準とした検出結果の誤差
は、前記基準面の形状、または前記光軸方向に交差する
方向に前記可動ステージが移動することにより生ずるも
のを少なくとも対象とすることを特徴とする請求項8記
載の投影露光装置。 - 【請求項１３】 前記検出値は、前記基準マークの位置
が前記光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になる
ように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に
駆動させた際の、前記基準面の形状の変化量と前記基準
面自身の傾き方向に対する前記像面の傾きによる前記光
軸方向への変位量と、前記基準マークの前記合焦状態に
おける前記位置検出系の計測値とを用いて求めることを
特徴とする請求項8記載の投影露光装置。 - 【請求項１４】 前記検出値は、前記基準マークの位置
が前記光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になる
ように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に
駆動させた際の、前記基準面の形状による位置検出系の
計測値の変化量と前記可動ステージの駆動方向に対する
前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記
基準マークの前記合焦状態における前記位置検出系の計
測値とを用いて求めることを特徴とする請求項8記載の
投影露光装置。 - 【請求項１５】 前記検出値は、前記基準マークの位置
が前記基準マークの前記合焦状態である位置から前記光
軸上になるように前記可動ステージを前記光軸方向に垂
直な方向に駆動させた際の、前記基準マークの前記位置
検出系による計測値と前記可動ステージの駆動方向に対
する前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量とか
ら求めることを特徴とする請求項8記載の投影露光装
置。 - 【請求項１６】 被露光体を支持する可動ステージと、
前記可動ステージ上に設けた基準面と、前記基準面上に
設けられた基準マークと、前記可動ステージ上の前記被
露光体に投影露光を行うための投影光学系と、前記投影
光学系の光軸方向に関して前記投影光学系の像面に対す
る前記基準マークの合焦状態を検出する合焦検出系と、
前記基準面の前記光軸方向に沿った位置を検出する位置
検出系とを有し、前記被露光体の前記投影光学系による
露光を行う機能を有する投影露光装置を使ったデバイス
の製造方法であって、前記位置検出系の前記像面に相当
する検出値を、前記合焦検出系と前記位置検出系各々に
よる前記同一基準面上検出位置の差に起因する前記像面
を基準とした検出結果の誤差を用いて決定する機能を有
する投影露光装置で行うことを特徴とするデバイスの製
造方法。 - 【請求項１７】 前記像面を基準とした検出結果の誤差
は、前記光軸方向の垂直方向に対する前記像面の傾きに
より生ずることを特徴とする請求項16記載のデバイスの
製造方法。 - 【請求項１８】 前記像面を基準とした検出結果の誤差
は、前記基準面の形状により生ずることを特徴とする請
求項16記載のデバイスの製造方法。 - 【請求項１９】 前記像面を基準とした検出結果の誤差
は、前記光軸方向に交差する方向に前記可動ステージが
移動することにより生ずることを特徴とする請求項16記
載のデバイスの製造方法。 - 【請求項２０】 前記像面を基準とした検出結果の誤差
は、前記基準面の形状、または前記光軸方向に交差する
方向に前記可動ステージが移動することにより生ずるも
のを少なくとも対象とすることを特徴とする請求項16記
載のデバイスの製造方法。 - 【請求項２１】 前記検出値は、前記基準マークの位置
が前記光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になる
ように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に
駆動させた際の、前記基準面の形状の変化量と前記基準
面自身の傾き方向に対する前記像面の傾きによる前記光
軸方向への変位量と、前記基準マークの前記合焦状態に
おける前記位置検出系の計測値とを用いて求めることを
特徴とする請求項16記載のデバイスの製造方法。 - 【請求項２２】 実プロセス露光時において、前記合焦
検出系の位置に対応する前記基準面の形状の変化量を初
回のみ検出し、それ以降は、前記基準マークの位置が光
軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になるように前
記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に駆動させ
た際の、前記基準面自体の傾き方向に対する前記像面の
傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記基準マーク
の前記合焦状態における前記位置検出系の計測値に、前
記基準面の形状の変化量を反映して前記検出値を求める
ことを特徴とする請求項21記載のデバイスの製造方法。 - 【請求項２３】 前記合焦検出系のそれぞれの位置に対
する前記基準面の形状の変化量をあらかじめ検出し記憶
装置に記憶させ、実プロセス露光時は、前記基準マーク
の位置が光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置にな
るように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向
に駆動させた際の、前記基準面自体の傾き方向に対する
前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記
基準マークの前記合焦状態における前記位置検出系の計
測値に、前記合焦検出系のそれぞれの位置に対応する前
記基準面の形状の変化量を反映して前記検出値を求める
ことを特徴とする請求項21記載のデバイスの製造方法。 - 【請求項２４】 前記検出値は、前記基準マークの位置
が前記光軸上から前記合焦状態の検出を行う位置になる
ように前記可動ステージを前記光軸方向に垂直な方向に
駆動させた際の、前記基準面の形状による位置検出系の
計測値の変化量と前記可動ステージの駆動方向に対する
前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量と、前記
基準マークの前記合焦状態における前記位置検出系の計
測値とを用いて求めることを特徴とする請求項16記載の
デバイスの製造方法。 - 【請求項２５】 前記検出値は、前記基準マークの位置
が前記基準マークの前記合焦状態である位置から前記光
軸上になるように前記可動ステージを前記光軸方向に垂
直な方向に駆動させた際の、前記基準マークの前記位置
検出系による計測値と前記可動ステージの駆動方向に対
する前記像面の傾きによる前記光軸方向への変位量とか
ら求めることを特徴とする請求項16記載のデバイスの製
造方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP33092198A JP4095186B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 露光方法 |
| US09/442,149 US6539326B1 (en) | 1998-11-20 | 1999-11-18 | Position detecting system for projection exposure apparatus |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33092198A JP4095186B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 露光方法 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2000156337A true JP2000156337A (ja) | 2000-06-06 |
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Family
ID=18237957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33092198A Expired - Fee Related JP4095186B2 (ja) | 1998-11-20 | 1998-11-20 | 露光方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6539326B1 (ja) |
| JP (1) | JP4095186B2 (ja) |
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| JPH0652706B2 (ja) | 1988-05-13 | 1994-07-06 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置 |
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-
1998
- 1998-11-20 JP JP33092198A patent/JP4095186B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-11-18 US US09/442,149 patent/US6539326B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1372041A2 (en) * | 2002-06-13 | 2003-12-17 | Canon Kabushiki Kaisha | Control of an apparatus for exposing a semiconductor device |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6539326B1 (en) | 2003-03-25 |
| JP4095186B2 (ja) | 2008-06-04 |
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