JP2838797B2 - 投影光学装置 - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば集積回路の製造に使用される露光装
置のような所定像の結像を行なう投影光学装置に関する
ものであり、特に、その焦点位置の変化に対する補正制
御の改良に関するものである。 〔従来の技術〕 従来のこの種装置のうち、例えば大気圧の変化を測定
し、焦点位置変動を補正する装置が特開昭61−183928号
公報に開示されている。 このものは、 マスクのパターンを投影光学系を介して被投影基板に
投影する装置において、前記投影光学系と被投影基板と
の間隔を検出して、該間隔が所定の設定値であるときに
前記投影光学系の結像面と被投影基板とが一致したと判
断し得るような検出信号を出力する焦点検出手段と、大
気の屈折率を検出して、前記投影光学系の大気の屈折率
変動により生じる結像面の変動量と検出する変動検出手
段と、前記焦点検出手段の検出すべき前記設定値が、前
記検出された変動量だけ補正される如く前記焦点検出手
段を制御する補正制御手段とを備え、該補正された焦点
検出手段からの検出信号に基づいて前記間隔を調整して
いる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記の従来の装置においては、焦点位置変動を演算す
るために用いるパラメータを決定するデータは、露光面
の中心の焦点位置データであった。つまり、露光面の中
心値で、露光面の全体を代表させていた。一方、大気圧
変動、もしくは他の要因が投影光学系に及ぼす影響によ
り、像面湾曲が大きくなり、前記パラメータで露光面の
中心の焦点位置に補正した場合、露光面の周辺部では焦
点位置がずれるという問題点があった。また、レンズの
高NA化にともない、焦点深度が浅くなり、前記焦点位置
ずれを無視することができなくなった。そこで本発明
は、像面湾曲を考慮した焦点位置補正をすることを目的
とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的の為に本発明では、従来の露光面中心の焦点
位置に補正するのではなく、像面湾曲の変動の種々の要
因を測定し、あらかじめ求めて記憶していたこれらの要
因と像面湾曲の関係より、像面湾曲を演算により求め、
露光面の平均的焦点位置に、もしくは露光面の一部しか
使用しない場合は、その部分の平均的焦点位置に、焦点
位置を補正することとした。 〔作用〕 上記の構成によれば、像面湾曲による焦点ずれが、平
均的焦点位置からのずれとなるため、露光面の中心位置
からのずれに比べ、小さくなるので、従来、像面湾曲の
ため不良となっていたものも、良品となる可能性が大き
くなる。 〔実施例〕 第１図は、本発明を縮小投影露光装置に用いた実施例
を示す図、第２図は、第１図と共に用いられる補正制御
部の模式的な回路を示すブロック線図である。 まず、第１図において、回路パターンなどが描かれた
パターン基板としてのマスク（以下レチクル）というＲ
は、レチクルステージ１に載置される。不図示の照明系
から射出した照明光は、上方から下方に向かってレチク
ルＲを照射し、レチクルＲを通過した光は、投影レンズ
２を通過し、レチクルＲ上の回路パターンをウェハＷ上
で結像する。ウェハＷは、ウェハチャック３に真空吸着
される。ウェハチャック３は、不図示のウェハステージ
上にあり、ウェハステージにより、光軸に垂直な２次元
方向（Ｘ、Ｙ軸方向）と光軸方向（Ｚ軸方向）に移動す
ることができる。モータ23は、Ｚ軸方向にステージを動
かすために設けられている。レチクルブラインド４は、
照明光がレチクルの任意の部分にのみ入射するのを選択
するためのものである。レチクルブラインド４の開閉に
より選択したレチクルＲ上の任意の部分のみがウェハＷ
上に結像する。レチクルブラインド位置検出装置22は、
レチクルブラインド４の開閉の位置をモニターするもの
で、位置検出用のリニアエンコーダ等により構成され、
レチクルブラインド位置信号RBSを出力する。また、圧
力センサ21は、大気圧に応じた絶対圧信号PRSを出力す
る。 次に、焦点位置検出装置の説明を行なう。発光ダイオ
ート（LED）５から発生したフォトレジストを感光させ
ない波長の光は、コンデンサレンズ６によって集光さ
れ、細長い矩形スリット７を照明する。スリット７を通
過した光は、ミラー８で反射された後、縮小レンズ９で
収束され、ウェハＷの光軸近傍表面24にスリット７の像
として結像する。ウェハＷからの反射光は、拡大レンズ
10、平行平板ガラス（プレーンパラレル）11、振動ミラ
ー12を介し、スリット板13に導かれる。このスリット板
13上には、ウェハＷの表面24での反射像が形成され、ス
リット13aを透過した光は、光電検出器14に受光され
る。振動ミラー12は、駆動装置15によって、ウェハＷの
表面24での反射像がスリット板13上をスリット13aと平
行に、かつその長手方向と直交する方向に単振動するよ
うに駆動される。光電検出器14からの光信号は、アンプ
16で増幅された後、同期整流（同期検波）回路（以下PS
D）17に入力する。PSD17は、振動ミラー12の振動周波数
を決定する発振器（以下OSC）18からの基準周波数信号
を入力し、その信号で光電信号を同期整流することによ
って焦点信号FPS（第３図の信号Ａとして示す。ＺはＺ
軸方向での位置であり、Ｚ＝０が焦点位置である）を出
力する。 さて、プレーンパラレル11は拡大レンズ10の後の集光
系の内に設けられ、駆動装置19によってある角度範囲内
で回転可能に構成されている。このプレーンパラレル11
の回転（傾き）によって、スリット板13上に形成される
ウェハ面24のスリット像の拡大像の振動中心がスリット
13aの長手方向と直交する方向（第１図では紙面内左右
方向）にシフトする。その振動中心のスリト13aに対す
るシフトは、焦点信号FSPが合焦（第３図の信号Ａとし
て示されるＳカーブ波形上の零点、すなわちＺ＝０）と
判断されるときのウェハＷの位置を、Ｚ方向にシフトし
たものと等価である。本実施例ではこのプレーンパラレ
ル11と駆動装置19とによって焦点変動の補正を行なう。 第２図に於いて、演算処理やシーケンス等はマイクロ
コンピュータ等を有するオートフォーカスコントローラ
（以下AFCと呼ぶ）30によって統括制御される。メモリ3
9には、補正演算に必要な各種パラメータ、定数等の他
に演算式のプログラム、シーケンス制御のためのプログ
ラム等が記憶されており、AFC30は、それらのプログラ
ムに従って一連の動作を行い、必要に応じて各種パラメ
ータ、定数を読み込む。第１図に示した圧力センサ21か
ら、大気圧の絶対値を表す信号PRSをアナログデジタル
変換器（以下ADC）33に出力する。ADC33は信号PRSに応
じたデジタル値をAFC30に出力する。また、第１図に示
したプレーンパラレル11の回転位置検出用のロータリエ
ンコーダ20からの信号ENSは、カウンタ34に入力され、
ここでデジタル数値に直されてAFC30に出力される。同
様に、第１図に示したレチクルブラインド位置検出装置
22からの信号RBSは、カウンタ32に入力され、デジタル
値に変換され、AFC30に出力される。デジタルアナログ
変換器（以下DACとする）35は、焦点変動量に基づいてA
FC30によって演算された補正値を入力し、そのアナログ
信号をオフセット信号OFSとして駆動装置19に出力す
る。また本来の自動合焦動作を行なうために、焦点信号
FPSを入力するADC36と、その焦点信号FPSが合焦を表す
までステージをＺ軸方向へ上昇又は降下させるのに必要
な駆動量の情報を入力するDAS37と、焦点信号FPSとDAS3
7の出力信号とを択一的に選択するスイッチ38と、スイ
ッチ38で選ばれた信号に基づいてステージの上下動を行
なうモータ23に駆動信号DRSを出力してサーボ制御する
サーボ回路40とが設けられている。尚、スイッチ38は、
２次元移動ステージの移動中であっても、ウェハＷの表
面を常に結像面と一致させるように追従させる場合は、
サーボ回路40が焦点信号FPSを入力するようにAFC30によ
って切り替えられる。 次に、本実施例の動作の説明を、第７図のフローチャ
ートと共に行なう。 ｉ）まずAFC30は、圧力センサ20から、その時の大気圧
を絶対値で表す信号PRSをADC33を介して読み込み、一時
的に記憶する（ステップ70）。 ii）次にAFC30は、大気圧変化に起因した露光面中心位
置（第１図の24付近）の、基準大気圧の焦点位置Z0に対
する焦点位置移動量ΔZP1を算出する（ステップ71）。
すなわち、ウェハＷを示した第４図において、レチクル
ブラインド４全開時のウェハＷの露光面50の中心位置を
P1とすれば、一般に、大気圧の変化量と中心位置P1の焦
点位置変動量とは、比例関係にある。実際には、種々の
大気圧のときの中心位置P1の焦点位置を実測により求め
て、比例定数をあらかじめ算出し、メモリ39に記憶して
おく。従って、AFC30は、信号PRSから対応する比例定数
をメモリ39から読み出し、焦点位置移動量ΔZP1を求め
ることができる。 iii）次にAFC30は、大気圧の変化量に起因した像面湾曲
の算出を行なう（ステップ72）。このプロセスを以下に
説明する。まず算出に必要な計算式及びパラメータは、
次のようにして求める。第４図に於いて、レチクルブラ
インド４全開時のウェハＷ上の露光面50内に設定した複
数の位置、例えばP2〜P9において、中心位置P1の焦点位
置からの焦点ずれの測定を行なう。すなわち、大気圧の
変化に応じて上記の測定を行い、露光面中心位置P1が焦
点位置にあるときに各位置P2〜P9の焦点ずれの測定を行
い、（ウェハをＺ軸方向のステップ移動し、各ステップ
でウェハの試し焼きをすることで、焼き付け後のウェハ
で合焦位置を調べることにより、各位置の焦点ずれの測
定を行なうことができる。）大気圧の変動と各位置P2〜
P9の中心位置P1に対する焦点ずれの関係を表現すること
のできる関数で近似し、その関数をメモリ39に記憶させ
ておく。これにより、大気圧変動に応じた各位置P2〜P9
の中心位置P1の焦点位置からのずれがわかり、各位置間
を補間することにより像面湾曲が求まる。第５図に位置
P1〜P9で算出した結果を、８つの平面で補間した例を示
す。平面51は、ある大気圧のときに、各位置P2〜P9にお
ける位置P1に対する焦点ずれ量δ2〜δ7（δ2，δ3，δ
6は不図示）により形成され、露光面中心位置P1に対す
る焦点ずれ面を示している。大気圧変動に依存した像面
湾曲の算出法は、上記で説明した以外も考えられ、湾曲
の変動が単純な場合、例えば湾曲が光軸に関して対称な
場合、または、像面が簡単な曲面で表せ、かつ変動が曲
面の式パラメータを変更するだけで表せる場合は、像面
湾曲を表す式が１つでよく、補間の必要もなく簡単に計
算できる。 iv）次にAFC30は、レチクルブラインド４の位置信号RBS
をCNT32を介して読み込み、中心位置P1の焦点位置に対
するレチクルブラインド４による実際の露光面（領域）
の平均的焦点位置（第６図の52）の差ΔＺを算出する
（ステップ73）。計算法は、レチクルブラインド４によ
る露光面Ｄ（面積Ｓ）、露光面上の任意の座標（Ｘ、
Ｙ）の焦点位置と中心位置P1の焦点位置との差をｆ
（Ｘ、Ｙ）とすれば、以下の式で、露光中心位置P1の焦
点位置と、レチクルブラインド４による露光面の平均的
焦点位置の差Δを求める。 尚、平均的露光面は、上記の方向だけでなく、例えば
最大ずれ量を考慮した次式の方法も考えられる。 上記の場合、（１）に対し、計算がより簡単で、場合に
よっては補間を行なう必要がなく、（１）式の分子を
〔maxPi＋minPi（ｉ＝１〜９）〕とすることもできる。 尚、第６図は、第５図のP3−P1−P5断面で、直線52
は、第５図における平均的焦点面の位置を示している。 ｖ）次にAFC30は、基準大気圧の焦点位置Z0，露光面中
心の大気圧変動量ΔZp1より、補正される目標位置Ｚ′
を次式により求め、目標位置Ｚ′を記憶する（ステップ
74）。 Ｚ′＝Z0＋ΔZP1＋Δ …………（２） vi）次にAFC30は、プレーンパラレル11の現在の回転角
をカウンタ34の値で読み込み、読み取ったプレーンパラ
レル11の位置で焦点位置となる露光面（ウェハ面）の高
さ位置Ｚを求める。FPS信号により焦点位置Ｚと演算に
より求めた目標位置Ｚ′が一致しない場合、FPS信号に
よる焦点位置Ｚとして目標位置Ｚ′が得られるように、
プレーンパラレル11を回転させるためのデータをDAC35
に出力する。これによって、目標位置Ｚ′と現在の焦点
位置Ｚの差分に応じたオフセット信号OESがモータ19に
印加され、プレーンパラレル11は回転を始める。このと
き、プレーンパラレル11の位置信号をCNT34よりAFC30が
取り込み、プレーンパラレル11を目標位置まで回転させ
停止させる（ステップ75）。 vii）上記補正が終了すると、AFC30は、第２図中のADC3
6、DAC37、サーボ回路40等によってモータ19を駆動し
て、ウェハＷが露光領域の平均的焦点位置に一致するよ
うにウェハ面の高さを調整する（ステップ76）。 上記実施例においては、大気圧の変化による焦点位
置、及び像面湾曲の変化について補正する場合を示した
が、特開昭61−183928号公報の実施例にも示されている
ように、照明光の入射エネルギーに対する補正も考えら
れる。入射エネルギーに対する影響も考慮に入れた補正
法を簡単に説明する。入射エネルギーに対する焦点変動
特性は、入射エネルギーの履歴によると考えられるか
ら、入射エネルギーを熱センサーもしくは光電検出器等
でモニターし、あらかじめ実験等で求め、記憶していた
変動特性に関する数式等により、露光フィールド中心位
置P1の焦点位置の変動量ΔZP1を算出する。一方、像面
湾曲に及ぼす入射エネルギーの影響の特性も、前記の大
気圧補正の場合と同様に求めておき、入射エネルギー履
歴より像面湾曲を計算によって求める。この場合の露光
面の平均的焦点位置の露光面中心位置P1との差を とすれば、ΔZP1、 より、補正の目標位置Ｚ′を求める式（２）は以下のよ
うになる。 式（２）により、前記大気圧変動の場合と全く同様に焦
点位置補正が行える。この他に、焦点位置、像面湾曲に
及ぼす要因として、気温等が考えられ、これらを上記の
例のように組み合わせて補正することも可能であり、影
響の小さい要因に対しては、例えば焦点位置補正には用
いるが、像面湾曲については計算に入れないととうこと
も可能である。また、要因の変化する時間の程度によ
り、補正間隔を要因別に設定することもできる。通常、
大気圧、気温については、10〜30分毎程度入射エネルギ
ーについては、数秒毎に補正を行なう必要がある。 また、前記の実施例では、像面湾曲に対し、Ｚ軸方向
への補正法を示したが、ステージがステージ面を光軸方
向（Ｚ軸方向）に対して傾斜させることができる機能を
もつ場合、露光面に対し、像面湾曲の影響が最小となる
平面を、例えば最小二乗法によって像面を平面フィッテ
イングすることにより計算し、ウェハ面をこの平面に一
致させることも可能である。 また、レチクルブラインド４の影響を無視でき、典型
的露光面の平均的焦点位置の変動が簡単な数式で表せる
場合、従来の補正機構で、平均的焦点位置へいきなり補
正することも可能である。 また、以上のような補正を行っても、像面湾曲が非常
に大きく許容範囲内に入らない場合には、警報を出す、
露光をしない、もしくはレチクルブラインド４により同
一露光面を何回かに分けて焦点補正をし、露光するなど
の対策が考えられる。 なお、以上の説明では焦点信号FPSを変化させること
で焦点変動の補正を行っていたが、駆動信号DRSを焦点
変動の補正を加味した信号としても良い。 〔発明の効果〕 以上の本発明によれば、焦点変動の補正が種々の要因
による投影光学系の像面湾曲を考慮を入れて行われ、常
に露光面全体にわたり適正な焦点合わせが達成されるの
で、露光される線幅コントロールがより精密になり、そ
の再現性が向上するという効果が得られる。又、本実施
例に示す方法で、像面湾曲を得た場合、平均的な露光面
に焦点を合わせる以外の解決法、例えば感光基板面を像
面湾曲に合わせて湾曲させる等にも用いることができ
る。
置のような所定像の結像を行なう投影光学装置に関する
ものであり、特に、その焦点位置の変化に対する補正制
御の改良に関するものである。 〔従来の技術〕 従来のこの種装置のうち、例えば大気圧の変化を測定
し、焦点位置変動を補正する装置が特開昭61−183928号
公報に開示されている。 このものは、 マスクのパターンを投影光学系を介して被投影基板に
投影する装置において、前記投影光学系と被投影基板と
の間隔を検出して、該間隔が所定の設定値であるときに
前記投影光学系の結像面と被投影基板とが一致したと判
断し得るような検出信号を出力する焦点検出手段と、大
気の屈折率を検出して、前記投影光学系の大気の屈折率
変動により生じる結像面の変動量と検出する変動検出手
段と、前記焦点検出手段の検出すべき前記設定値が、前
記検出された変動量だけ補正される如く前記焦点検出手
段を制御する補正制御手段とを備え、該補正された焦点
検出手段からの検出信号に基づいて前記間隔を調整して
いる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記の従来の装置においては、焦点位置変動を演算す
るために用いるパラメータを決定するデータは、露光面
の中心の焦点位置データであった。つまり、露光面の中
心値で、露光面の全体を代表させていた。一方、大気圧
変動、もしくは他の要因が投影光学系に及ぼす影響によ
り、像面湾曲が大きくなり、前記パラメータで露光面の
中心の焦点位置に補正した場合、露光面の周辺部では焦
点位置がずれるという問題点があった。また、レンズの
高NA化にともない、焦点深度が浅くなり、前記焦点位置
ずれを無視することができなくなった。そこで本発明
は、像面湾曲を考慮した焦点位置補正をすることを目的
とする。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的の為に本発明では、従来の露光面中心の焦点
位置に補正するのではなく、像面湾曲の変動の種々の要
因を測定し、あらかじめ求めて記憶していたこれらの要
因と像面湾曲の関係より、像面湾曲を演算により求め、
露光面の平均的焦点位置に、もしくは露光面の一部しか
使用しない場合は、その部分の平均的焦点位置に、焦点
位置を補正することとした。 〔作用〕 上記の構成によれば、像面湾曲による焦点ずれが、平
均的焦点位置からのずれとなるため、露光面の中心位置
からのずれに比べ、小さくなるので、従来、像面湾曲の
ため不良となっていたものも、良品となる可能性が大き
くなる。 〔実施例〕 第１図は、本発明を縮小投影露光装置に用いた実施例
を示す図、第２図は、第１図と共に用いられる補正制御
部の模式的な回路を示すブロック線図である。 まず、第１図において、回路パターンなどが描かれた
パターン基板としてのマスク（以下レチクル）というＲ
は、レチクルステージ１に載置される。不図示の照明系
から射出した照明光は、上方から下方に向かってレチク
ルＲを照射し、レチクルＲを通過した光は、投影レンズ
２を通過し、レチクルＲ上の回路パターンをウェハＷ上
で結像する。ウェハＷは、ウェハチャック３に真空吸着
される。ウェハチャック３は、不図示のウェハステージ
上にあり、ウェハステージにより、光軸に垂直な２次元
方向（Ｘ、Ｙ軸方向）と光軸方向（Ｚ軸方向）に移動す
ることができる。モータ23は、Ｚ軸方向にステージを動
かすために設けられている。レチクルブラインド４は、
照明光がレチクルの任意の部分にのみ入射するのを選択
するためのものである。レチクルブラインド４の開閉に
より選択したレチクルＲ上の任意の部分のみがウェハＷ
上に結像する。レチクルブラインド位置検出装置22は、
レチクルブラインド４の開閉の位置をモニターするもの
で、位置検出用のリニアエンコーダ等により構成され、
レチクルブラインド位置信号RBSを出力する。また、圧
力センサ21は、大気圧に応じた絶対圧信号PRSを出力す
る。 次に、焦点位置検出装置の説明を行なう。発光ダイオ
ート（LED）５から発生したフォトレジストを感光させ
ない波長の光は、コンデンサレンズ６によって集光さ
れ、細長い矩形スリット７を照明する。スリット７を通
過した光は、ミラー８で反射された後、縮小レンズ９で
収束され、ウェハＷの光軸近傍表面24にスリット７の像
として結像する。ウェハＷからの反射光は、拡大レンズ
10、平行平板ガラス（プレーンパラレル）11、振動ミラ
ー12を介し、スリット板13に導かれる。このスリット板
13上には、ウェハＷの表面24での反射像が形成され、ス
リット13aを透過した光は、光電検出器14に受光され
る。振動ミラー12は、駆動装置15によって、ウェハＷの
表面24での反射像がスリット板13上をスリット13aと平
行に、かつその長手方向と直交する方向に単振動するよ
うに駆動される。光電検出器14からの光信号は、アンプ
16で増幅された後、同期整流（同期検波）回路（以下PS
D）17に入力する。PSD17は、振動ミラー12の振動周波数
を決定する発振器（以下OSC）18からの基準周波数信号
を入力し、その信号で光電信号を同期整流することによ
って焦点信号FPS（第３図の信号Ａとして示す。ＺはＺ
軸方向での位置であり、Ｚ＝０が焦点位置である）を出
力する。 さて、プレーンパラレル11は拡大レンズ10の後の集光
系の内に設けられ、駆動装置19によってある角度範囲内
で回転可能に構成されている。このプレーンパラレル11
の回転（傾き）によって、スリット板13上に形成される
ウェハ面24のスリット像の拡大像の振動中心がスリット
13aの長手方向と直交する方向（第１図では紙面内左右
方向）にシフトする。その振動中心のスリト13aに対す
るシフトは、焦点信号FSPが合焦（第３図の信号Ａとし
て示されるＳカーブ波形上の零点、すなわちＺ＝０）と
判断されるときのウェハＷの位置を、Ｚ方向にシフトし
たものと等価である。本実施例ではこのプレーンパラレ
ル11と駆動装置19とによって焦点変動の補正を行なう。 第２図に於いて、演算処理やシーケンス等はマイクロ
コンピュータ等を有するオートフォーカスコントローラ
（以下AFCと呼ぶ）30によって統括制御される。メモリ3
9には、補正演算に必要な各種パラメータ、定数等の他
に演算式のプログラム、シーケンス制御のためのプログ
ラム等が記憶されており、AFC30は、それらのプログラ
ムに従って一連の動作を行い、必要に応じて各種パラメ
ータ、定数を読み込む。第１図に示した圧力センサ21か
ら、大気圧の絶対値を表す信号PRSをアナログデジタル
変換器（以下ADC）33に出力する。ADC33は信号PRSに応
じたデジタル値をAFC30に出力する。また、第１図に示
したプレーンパラレル11の回転位置検出用のロータリエ
ンコーダ20からの信号ENSは、カウンタ34に入力され、
ここでデジタル数値に直されてAFC30に出力される。同
様に、第１図に示したレチクルブラインド位置検出装置
22からの信号RBSは、カウンタ32に入力され、デジタル
値に変換され、AFC30に出力される。デジタルアナログ
変換器（以下DACとする）35は、焦点変動量に基づいてA
FC30によって演算された補正値を入力し、そのアナログ
信号をオフセット信号OFSとして駆動装置19に出力す
る。また本来の自動合焦動作を行なうために、焦点信号
FPSを入力するADC36と、その焦点信号FPSが合焦を表す
までステージをＺ軸方向へ上昇又は降下させるのに必要
な駆動量の情報を入力するDAS37と、焦点信号FPSとDAS3
7の出力信号とを択一的に選択するスイッチ38と、スイ
ッチ38で選ばれた信号に基づいてステージの上下動を行
なうモータ23に駆動信号DRSを出力してサーボ制御する
サーボ回路40とが設けられている。尚、スイッチ38は、
２次元移動ステージの移動中であっても、ウェハＷの表
面を常に結像面と一致させるように追従させる場合は、
サーボ回路40が焦点信号FPSを入力するようにAFC30によ
って切り替えられる。 次に、本実施例の動作の説明を、第７図のフローチャ
ートと共に行なう。 ｉ）まずAFC30は、圧力センサ20から、その時の大気圧
を絶対値で表す信号PRSをADC33を介して読み込み、一時
的に記憶する（ステップ70）。 ii）次にAFC30は、大気圧変化に起因した露光面中心位
置（第１図の24付近）の、基準大気圧の焦点位置Z0に対
する焦点位置移動量ΔZP1を算出する（ステップ71）。
すなわち、ウェハＷを示した第４図において、レチクル
ブラインド４全開時のウェハＷの露光面50の中心位置を
P1とすれば、一般に、大気圧の変化量と中心位置P1の焦
点位置変動量とは、比例関係にある。実際には、種々の
大気圧のときの中心位置P1の焦点位置を実測により求め
て、比例定数をあらかじめ算出し、メモリ39に記憶して
おく。従って、AFC30は、信号PRSから対応する比例定数
をメモリ39から読み出し、焦点位置移動量ΔZP1を求め
ることができる。 iii）次にAFC30は、大気圧の変化量に起因した像面湾曲
の算出を行なう（ステップ72）。このプロセスを以下に
説明する。まず算出に必要な計算式及びパラメータは、
次のようにして求める。第４図に於いて、レチクルブラ
インド４全開時のウェハＷ上の露光面50内に設定した複
数の位置、例えばP2〜P9において、中心位置P1の焦点位
置からの焦点ずれの測定を行なう。すなわち、大気圧の
変化に応じて上記の測定を行い、露光面中心位置P1が焦
点位置にあるときに各位置P2〜P9の焦点ずれの測定を行
い、（ウェハをＺ軸方向のステップ移動し、各ステップ
でウェハの試し焼きをすることで、焼き付け後のウェハ
で合焦位置を調べることにより、各位置の焦点ずれの測
定を行なうことができる。）大気圧の変動と各位置P2〜
P9の中心位置P1に対する焦点ずれの関係を表現すること
のできる関数で近似し、その関数をメモリ39に記憶させ
ておく。これにより、大気圧変動に応じた各位置P2〜P9
の中心位置P1の焦点位置からのずれがわかり、各位置間
を補間することにより像面湾曲が求まる。第５図に位置
P1〜P9で算出した結果を、８つの平面で補間した例を示
す。平面51は、ある大気圧のときに、各位置P2〜P9にお
ける位置P1に対する焦点ずれ量δ2〜δ7（δ2，δ3，δ
6は不図示）により形成され、露光面中心位置P1に対す
る焦点ずれ面を示している。大気圧変動に依存した像面
湾曲の算出法は、上記で説明した以外も考えられ、湾曲
の変動が単純な場合、例えば湾曲が光軸に関して対称な
場合、または、像面が簡単な曲面で表せ、かつ変動が曲
面の式パラメータを変更するだけで表せる場合は、像面
湾曲を表す式が１つでよく、補間の必要もなく簡単に計
算できる。 iv）次にAFC30は、レチクルブラインド４の位置信号RBS
をCNT32を介して読み込み、中心位置P1の焦点位置に対
するレチクルブラインド４による実際の露光面（領域）
の平均的焦点位置（第６図の52）の差ΔＺを算出する
（ステップ73）。計算法は、レチクルブラインド４によ
る露光面Ｄ（面積Ｓ）、露光面上の任意の座標（Ｘ、
Ｙ）の焦点位置と中心位置P1の焦点位置との差をｆ
（Ｘ、Ｙ）とすれば、以下の式で、露光中心位置P1の焦
点位置と、レチクルブラインド４による露光面の平均的
焦点位置の差Δを求める。 尚、平均的露光面は、上記の方向だけでなく、例えば
最大ずれ量を考慮した次式の方法も考えられる。 上記の場合、（１）に対し、計算がより簡単で、場合に
よっては補間を行なう必要がなく、（１）式の分子を
〔maxPi＋minPi（ｉ＝１〜９）〕とすることもできる。 尚、第６図は、第５図のP3−P1−P5断面で、直線52
は、第５図における平均的焦点面の位置を示している。 ｖ）次にAFC30は、基準大気圧の焦点位置Z0，露光面中
心の大気圧変動量ΔZp1より、補正される目標位置Ｚ′
を次式により求め、目標位置Ｚ′を記憶する（ステップ
74）。 Ｚ′＝Z0＋ΔZP1＋Δ …………（２） vi）次にAFC30は、プレーンパラレル11の現在の回転角
をカウンタ34の値で読み込み、読み取ったプレーンパラ
レル11の位置で焦点位置となる露光面（ウェハ面）の高
さ位置Ｚを求める。FPS信号により焦点位置Ｚと演算に
より求めた目標位置Ｚ′が一致しない場合、FPS信号に
よる焦点位置Ｚとして目標位置Ｚ′が得られるように、
プレーンパラレル11を回転させるためのデータをDAC35
に出力する。これによって、目標位置Ｚ′と現在の焦点
位置Ｚの差分に応じたオフセット信号OESがモータ19に
印加され、プレーンパラレル11は回転を始める。このと
き、プレーンパラレル11の位置信号をCNT34よりAFC30が
取り込み、プレーンパラレル11を目標位置まで回転させ
停止させる（ステップ75）。 vii）上記補正が終了すると、AFC30は、第２図中のADC3
6、DAC37、サーボ回路40等によってモータ19を駆動し
て、ウェハＷが露光領域の平均的焦点位置に一致するよ
うにウェハ面の高さを調整する（ステップ76）。 上記実施例においては、大気圧の変化による焦点位
置、及び像面湾曲の変化について補正する場合を示した
が、特開昭61−183928号公報の実施例にも示されている
ように、照明光の入射エネルギーに対する補正も考えら
れる。入射エネルギーに対する影響も考慮に入れた補正
法を簡単に説明する。入射エネルギーに対する焦点変動
特性は、入射エネルギーの履歴によると考えられるか
ら、入射エネルギーを熱センサーもしくは光電検出器等
でモニターし、あらかじめ実験等で求め、記憶していた
変動特性に関する数式等により、露光フィールド中心位
置P1の焦点位置の変動量ΔZP1を算出する。一方、像面
湾曲に及ぼす入射エネルギーの影響の特性も、前記の大
気圧補正の場合と同様に求めておき、入射エネルギー履
歴より像面湾曲を計算によって求める。この場合の露光
面の平均的焦点位置の露光面中心位置P1との差を とすれば、ΔZP1、 より、補正の目標位置Ｚ′を求める式（２）は以下のよ
うになる。 式（２）により、前記大気圧変動の場合と全く同様に焦
点位置補正が行える。この他に、焦点位置、像面湾曲に
及ぼす要因として、気温等が考えられ、これらを上記の
例のように組み合わせて補正することも可能であり、影
響の小さい要因に対しては、例えば焦点位置補正には用
いるが、像面湾曲については計算に入れないととうこと
も可能である。また、要因の変化する時間の程度によ
り、補正間隔を要因別に設定することもできる。通常、
大気圧、気温については、10〜30分毎程度入射エネルギ
ーについては、数秒毎に補正を行なう必要がある。 また、前記の実施例では、像面湾曲に対し、Ｚ軸方向
への補正法を示したが、ステージがステージ面を光軸方
向（Ｚ軸方向）に対して傾斜させることができる機能を
もつ場合、露光面に対し、像面湾曲の影響が最小となる
平面を、例えば最小二乗法によって像面を平面フィッテ
イングすることにより計算し、ウェハ面をこの平面に一
致させることも可能である。 また、レチクルブラインド４の影響を無視でき、典型
的露光面の平均的焦点位置の変動が簡単な数式で表せる
場合、従来の補正機構で、平均的焦点位置へいきなり補
正することも可能である。 また、以上のような補正を行っても、像面湾曲が非常
に大きく許容範囲内に入らない場合には、警報を出す、
露光をしない、もしくはレチクルブラインド４により同
一露光面を何回かに分けて焦点補正をし、露光するなど
の対策が考えられる。 なお、以上の説明では焦点信号FPSを変化させること
で焦点変動の補正を行っていたが、駆動信号DRSを焦点
変動の補正を加味した信号としても良い。 〔発明の効果〕 以上の本発明によれば、焦点変動の補正が種々の要因
による投影光学系の像面湾曲を考慮を入れて行われ、常
に露光面全体にわたり適正な焦点合わせが達成されるの
で、露光される線幅コントロールがより精密になり、そ
の再現性が向上するという効果が得られる。又、本実施
例に示す方法で、像面湾曲を得た場合、平均的な露光面
に焦点を合わせる以外の解決法、例えば感光基板面を像
面湾曲に合わせて湾曲させる等にも用いることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明を縮小投影露光装置に用いた実施例を示
す図、第２図は第１図と共に用いられる補正制御部の模
式的な回路を示すブロック線図、第３図は同期整流され
た焦点信号FPSの出力特性図、第４図は露光面と焦点デ
ータ収得点を示す図、第５図は像面湾曲を８個の平面で
近傍する場合を示す説明図、第６図は平均的焦点面を示
す第５図の断面図、第７図は第２図のオートフォーカス
コントローラ（AFC）の動作を説明するフローチャート
である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｒ……レチクル、Ｗ……ウェハ ２……投影レンズ、５……発光ダイオード ７……スリット、12……振動ミラー 13……スリット板、14……光電検出器 21……圧力センサ 23……Ｚ軸ステージ駆動モータ 30……オートフォーカスコントローラ
す図、第２図は第１図と共に用いられる補正制御部の模
式的な回路を示すブロック線図、第３図は同期整流され
た焦点信号FPSの出力特性図、第４図は露光面と焦点デ
ータ収得点を示す図、第５図は像面湾曲を８個の平面で
近傍する場合を示す説明図、第６図は平均的焦点面を示
す第５図の断面図、第７図は第２図のオートフォーカス
コントローラ（AFC）の動作を説明するフローチャート
である。 〔主要部分の符号の説明〕 Ｒ……レチクル、Ｗ……ウェハ ２……投影レンズ、５……発光ダイオード ７……スリット、12……振動ミラー 13……スリット板、14……光電検出器 21……圧力センサ 23……Ｚ軸ステージ駆動モータ 30……オートフォーカスコントローラ
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．所定の波長域の照明光を射出する照明手段と、 該照明手段によって照明されたマスクのパターンを所定
の結像面内に投影する投影光学系と、 被投影基板を前記結像面とほぼ平行に保持する保持手段
と、 前記投影光学系と前記被投影基板をとの間隔を検出して
焦点信号を出力する焦点検出手段と、 前記焦点検出手段の焦点信号に基づいて、前記パターン
が前記投影基板に合焦するように前記被投影基板を移動
させる駆動手段とを備えた投影光学装置において、 前記投影光学系の像面湾曲を経時的に変化させる要素を
測定し、測定信号を出力する測定手段と、 前記測定手段の測定信号から、前記投影光学系の像面湾
曲による合焦位置のずれに応じた補正値を求め、前記焦
点検出手段と前記駆動手段とのいずれか一方に補正信号
を出力する補正信号出力手段とを有し、 像面湾曲の経時的な変化の影響を減少させて合焦するこ
とを特徴とする投影光学装置。 ２．前記補正信号出力手段は、前記像面湾曲による合焦
位置のずれが最小となる補正値を求め、 前記駆動手段は、当該補正値に基づいて前記被投影基板
を光軸に対して傾けることを特徴とする請求項１記載の
投影光学装置。 ３．前記照明系は、前記照明系を遮光する遮光手段を有
し、 前記補正信号出力手段は、前記遮光手段によって決定さ
れる露光領域において前記補正値を求めることを特徴と
する請求項１記載の投影光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090528A JP2838797B2 (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | 投影光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090528A JP2838797B2 (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | 投影光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63255917A JPS63255917A (ja) | 1988-10-24 |
| JP2838797B2 true JP2838797B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=14000922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62090528A Expired - Lifetime JP2838797B2 (ja) | 1987-04-13 | 1987-04-13 | 投影光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2838797B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2705778B2 (ja) * | 1989-01-27 | 1998-01-28 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置 |
| JPH0471217A (ja) * | 1990-07-11 | 1992-03-05 | Nec Yamagata Ltd | 露光装置 |
| JPH0732117B2 (ja) * | 1990-11-22 | 1995-04-10 | 松下電器産業株式会社 | 合焦装置 |
| JPH0732118B2 (ja) * | 1990-11-28 | 1995-04-10 | 松下電器産業株式会社 | 合焦装置 |
| WO2004031754A1 (en) * | 2002-09-30 | 2004-04-15 | Applied Materials Israel, Ltd. | Dark field inspection system |
| JP2006189580A (ja) * | 2005-01-05 | 2006-07-20 | Pentax Corp | カメラの合焦制御装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61193928A (ja) * | 1985-02-22 | 1986-08-28 | Iseki & Co Ltd | 移動農機の原動機取付枠 |
| JPH0548609A (ja) * | 1991-08-20 | 1993-02-26 | Toshiba Corp | 通信システム |
-
1987
- 1987-04-13 JP JP62090528A patent/JP2838797B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61193928A (ja) * | 1985-02-22 | 1986-08-28 | Iseki & Co Ltd | 移動農機の原動機取付枠 |
| JPH0548609A (ja) * | 1991-08-20 | 1993-02-26 | Toshiba Corp | 通信システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63255917A (ja) | 1988-10-24 |
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