JP2903842B2 - Interval detection method and semiconductor device manufacturing method using the same - Google Patents

Interval detection method and semiconductor device manufacturing method using the same

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JP2903842B2
JP2903842B2 JP4059751A JP5975192A JP2903842B2 JP 2903842 B2 JP2903842 B2 JP 2903842B2 JP 4059751 A JP4059751 A JP 4059751A JP 5975192 A JP5975192 A JP 5975192A JP 2903842 B2 JP2903842 B2 JP 2903842B2
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマスクとウエハー等の2
つの物体間の間隔を高精度に測定する間隔検出方法及び
それを用いた半導体デバイスの製造方法に関し、特に半
導体チップの製造において、マスクとウエハーとの間隔
を高精度に測定し、所定の値に制御するときに好適なも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to masks and wafers.
The present invention relates to an interval detection method for measuring the interval between two objects with high accuracy and a method for manufacturing a semiconductor device using the same, and particularly in the manufacture of semiconductor chips, measures the interval between a mask and a wafer with high accuracy, and sets a predetermined value. This is suitable for controlling.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より半導体製造装置においては、マ
スクとウエハーとの間隔を間隔測定装置等で測定し、所
定の間隔となるように制御した後、マスク面上のパター
ンをウエハー面上に露光転写している。これにより高精
度な露光転写を行っている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing apparatus, an interval between a mask and a wafer is measured by an interval measuring device or the like, and controlled so as to have a predetermined interval, and then a pattern on the mask surface is exposed on the wafer surface. Transcribed. As a result, highly accurate exposure transfer is performed.

【0003】図11は特開昭61−111402号公報
で提案されている間隔測定装置の概略図である。同図に
おいては第1物体としてのマスクMと第2物体としての
ウエハーWとを対向配置し、レンズL1によって光束を
マスクMとウエハーWとの間の点PS に集光させてい
る。
FIG. 11 is a schematic view of an interval measuring device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-111402. And is focused on a point P S between the mask M and the wafer W and arranged opposite, the mask M and the wafer W to the light beam by the lens L1 of the second object as the first object in the drawing.

【0004】このとき光束はマスクM面上とウエハーW
面上で各々反射し、レンズL2を介してスクリーンS面
上の点PW 、PM に集束投影されている。マスクMとウ
エハーWとの間隔はスクリーンS面上の光束の集光点P
W ,PM との間隔を検出することにより測定している
[0004] At this time, the luminous flux is transmitted between the surface of the mask M and the wafer W.
Respectively reflected on the surface, a point P W on the screen S surface through the lens L2, the being focused projected to P M. The distance between the mask M and the wafer W is the focal point P of the light beam on the screen S.
W, and measured by detecting the distance between the P M.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】図11に示す従来の面
間隔測定装置ではマスクとウエハーの間隔とセンサーS
上の光スポットの間隔とを対応させて、マスクとウエハ
ーとの間隔を検出している。この為マスクとウエハーと
の間隔の絶対値の検出が検出系の組立誤差(例えばレン
ズL2とセンサSとの位置関係)に大きく影響されると
いう問題点があった。
In the conventional surface distance measuring apparatus shown in FIG. 11, the distance between the mask and the wafer and the sensor S
The distance between the mask and the wafer is detected in correspondence with the distance between the upper light spots. For this reason, there has been a problem that the detection of the absolute value of the distance between the mask and the wafer is greatly affected by the assembly error of the detection system (for example, the positional relationship between the lens L2 and the sensor S).

【0006】マスクとウエハーとの間隔の絶対値を高精
度に検出するには、ある間隔状態のときのマスクとウエ
ハーについて別途、高精度な間隔検出手段で較正する必
要があり、この為、装置全体が複雑化してくるという問
題点があった。
In order to detect the absolute value of the interval between the mask and the wafer with high accuracy, it is necessary to separately calibrate the mask and the wafer in a certain interval state by using an accurate interval detecting means. There was a problem that the whole became complicated.

【0007】本発明は対向配置した第1物体(マスク)
と第2物体(ウエハー)との面間隔の絶対値を、簡易な
構成により、絶対値の較正なしで高精度に検出すること
ができる間隔検出方法及びそれを用いた半導体デバイス
の製造方法の提供を目的とする。
According to the present invention, there is provided a first object (mask) disposed opposite to the first object.
Provided is a method for detecting the absolute value of the surface distance between the second object (wafer) and the second object (wafer) with a simple configuration and with high accuracy without calibration of the absolute value, and a method for manufacturing a semiconductor device using the same. With the goal.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】(イ)本発明の間隔検出
方法は光学的パワーを備える第1、第2パターンが形成
された第1物体の表面と、第2物体の表面の面間隔を検
出する方法であって、前記第2物体上に互いに異なる方
向から第1、第2の光束を斜入射させ、前記第2物体の
表面で反射した前記第1光束を前記第1パターンにより
集光及び偏向せしめて検出平面上に向け、前記第2物体
の表面で反射した前記第2光束を前記第2パターンによ
り集光及び偏向せしめて前記検出平面上に向け、前記検
出平面上の前記第1、第2光束の入射位置間の間隔を検
出するものにおいて、前記第1物体に前記第1、第2パ
ターンに隣接させて光学的パワーを備える第3、第4の
パターンを形成し、前記第2物体上に互いに異なる方向
から第3、第4の光束を斜入射させ、前記第2物体の表
面で反射した前記第3光束を前記第3パターンにより発
散及び偏向せしめて検出平面上に向け、前記第2物体の
表面で反射した前記第4光束を前記第4パターンにより
発散及び偏向せしめて前記検出平面上に向け、前記検出
平面上の前記第3、第4光束の入射位置間の間隔を検出
するようにし、前記検出平面上の前記第3、第4光束の
入射位置間の間隔と前記検出平面上の前記第1、第2光
束の入射位置間の間隔とが一致する際の間隔値を第1、
第2物体の面間隔を検出する為の基準にし、前記第1、
第2光束の入射位置間の間隔及び前記第3、第4光束の
入射位置間の間隔の少なくとも一方を使って第1、第2
物体の面間隔を検出することを特徴としている。
(A) The distance detecting method according to the present invention determines the distance between the surface of the first object on which the first and second patterns having optical power are formed and the surface of the second object. A detection method, wherein first and second light beams are obliquely incident on the second object from directions different from each other, and the first light beam reflected on the surface of the second object is collected by the first pattern. And deflects the light toward the detection plane, condenses and deflects the second light flux reflected on the surface of the second object by the second pattern, and directs the second light flux onto the detection plane. Detecting the interval between the incident positions of the second light flux, forming third and fourth patterns having optical power on the first object adjacent to the first and second patterns, 3rd and 4th from two different directions on two objects The beam is obliquely incident, the third light beam reflected on the surface of the second object is diverged and deflected by the third pattern, and is directed to the detection plane. The fourth light beam reflected on the surface of the second object is The third pattern on the detection plane is diverged and deflected by the fourth pattern and directed toward the detection plane to detect an interval between incident positions of the third and fourth light beams on the detection plane. An interval value when the interval between the incident positions of the fourth light beam and the interval between the incident positions of the first and second light beams on the detection plane coincide with each other is a first value.
The reference for detecting the surface interval of the second object, and the first,
Using at least one of an interval between incident positions of the second light beam and an incident position of the third and fourth light beams, the first and second light beams are used.
It is characterized by detecting the surface interval of the object.

【0009】特に(イ−1)前記第1物体上の相異なる
複数の場所に前記第1、第2パターンの組が形成され、
前記第1物体上の少なくとも一か所に前記第3、第4の
パターンの組が形成され、該少なくとも一か所に形成さ
れた第3、第4のパターンの組と該組に対応する前記第
1、第2パターンの組を用いて前記第1、第2物体の面
間隔を検出する為の基準となる前記間隔値を決め、前記
少なくとも一か所に形成された第3、第4のパターンの
組に対応する前記第1、第2パターンの組とは異なる第
1、第2パターンの組を用いて前記少なくとも一か所と
は異なる他の箇所に関する前記第1、第2物体の面間隔
を検出すること、(イ−2)前記第1物体上の相異なる
複数の場所に前記第3、第4パターンの組が形成され、
前記第1物体上の少なくとも一か所に前記第1、第2の
パターンの組が形成され、該少なくとも一か所に形成さ
れた第1、第2のパターンの組と該組に対応する前記第
3、第4パターンの組を用いて前記第1、第2物体の面
間隔を検出する為の基準となる前記間隔値を決め、前記
少なくとも一か所に形成された第1、第2のパターンの
組に対応する前記第3、第4パターンの組とは異なる第
3、第4パターンの組を用いて前記少なくとも一か所と
は異なる他の箇所に関する前記第1、第2物体の面間隔
を検出すること、(イ−3)前記第1物体上の相異なる
複数の場所に前記第1、第2パターンの組と前記第3、
第4パターンの組が形成され、各々の場所の前記第1、
第2パターンの組と前記第3、第4パターンの組を用い
て場所に関する前記第1、第2物体の面間隔を検出する
こと、(イ−4)前記第1、第2パターンの組と前記第
3、第4パターンの組とがある軸に関して線対称な関係
に配置されること、等を特徴としている。
In particular, (A-1) the first and second pattern sets are formed at a plurality of different places on the first object,
The set of the third and fourth patterns is formed in at least one place on the first object, and the set of the third and fourth patterns formed in the at least one place and the set corresponding to the set The distance value serving as a reference for detecting the surface distance between the first and second objects is determined by using a set of first and second patterns, and the third and fourth light sources formed in the at least one location are determined. Surfaces of the first and second objects with respect to other portions different from the at least one location using first and second pattern sets different from the first and second pattern sets corresponding to the pattern sets Detecting an interval; (a-2) forming a set of the third and fourth patterns at a plurality of different locations on the first object;
The first and second pattern sets are formed in at least one place on the first object, and the first and second pattern sets formed in the at least one place and the sets corresponding to the sets are formed. The distance value serving as a reference for detecting the surface distance between the first and second objects is determined using a set of third and fourth patterns, and the first and second distances formed in the at least one location are determined. The surfaces of the first and second objects with respect to another portion different from the at least one position using a third and fourth pattern set different from the third and fourth pattern set corresponding to the pattern set Detecting an interval; (A-3) a set of the first and second patterns and the third and third patterns at a plurality of different locations on the first object;
A fourth set of patterns is formed, wherein the first,
Detecting a surface interval between the first and second objects with respect to a place using a set of a second pattern and a set of the third and fourth patterns; (b-4) detecting a set of the first and second patterns; The third and fourth sets of patterns are arranged in a line-symmetric relationship with respect to a certain axis.

【0010】(ロ)本発明の半導体デバイスの製造方法
は、光学的パワーを備える第1、第2パターンと回路パ
ターンとが形成されたマスクと、半導体ウエハーの表面
の面間隔を検出し、該面間隔を所定の間隔に調整した
後、前記マスクの回路パターンで前記ウエハーを露光す
る段階を含む半導体デバイスの製造方法であって、前記
ウエハー上に互いに異なる方向から第1、第2の光束を
斜入射させ、前記ウエハーの表面で反射した前記第1光
束を前記第1パターンにより集光及び偏向せしめて検出
平面上に向け、前記ウエハーの表面で反射した前記第2
光束を前記第2パターンにより集光及び偏向せしめて前
記検出平面上に向け、前記検出平面上の前記第1、第2
光束の入射位置間の間隔を検出するものにおいて、前記
マスクに前記第1、第2パターンに隣接させて光学的パ
ワーを備える第3、第4のパターンを形成し、前記ウエ
ハー上に互いに異なる方向から第3、第4の光束を斜入
射させ、前記ウエハーの表面で反射した前記第3光束を
前記第3パターンにより発散及び偏向せしめて検出平面
上に向け、前記ウエハーの表面で反射した前記第4光束
を前記第4パターンにより発散及び偏向せしめて前記検
出平面上に向け、前記検出平面上の前記第3、第4光束
の入射位置間の間隔を検出するようにし、前記検出平面
上の前記第3、第4光束の入射位置間の間隔と前記検出
平面上の前記第1、第2光束の入射位置間の間隔とが一
致する際の間隔値をマスク、ウエハーの面間隔を検出す
る為の基準にし、前記第1、第2光束の入射位置間の間
隔及び前記第3、第4光束の入射位置間の間隔の少なく
とも一方を使ってマスク、ウエハーの面間隔を検出し、
マスク、ウエハーの面間隔を調整することを特徴として
いる。
(B) In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a surface interval between a mask on which first and second patterns having optical power and a circuit pattern are formed and a surface of a semiconductor wafer are detected. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: exposing a wafer with a circuit pattern of the mask after adjusting a surface interval to a predetermined interval, wherein a first light flux and a second light flux from different directions are formed on the wafer from different directions. The first light flux that is obliquely incident and reflected on the surface of the wafer is condensed and deflected by the first pattern, is directed to a detection plane, and the second light flux reflected on the surface of the wafer is reflected.
The light flux is condensed and deflected by the second pattern and directed to the detection plane, and the first and second light beams on the detection plane are focused on the detection plane.
In detecting an interval between incident positions of a light beam, third and fourth patterns having optical power are formed on the mask adjacent to the first and second patterns, and directions different from each other are formed on the wafer. From the third and fourth light beams obliquely incident thereon, and the third light beam reflected on the surface of the wafer is diverged and deflected by the third pattern, directed toward a detection plane, and reflected on the surface of the wafer. Four light beams are diverged and deflected by the fourth pattern and directed toward the detection plane, and the distance between the incident positions of the third and fourth light beams on the detection plane is detected. The distance between the incident positions of the third and fourth light beams and the distance between the incident positions of the first and second light beams on the detection plane coincide with each other to detect the distance between the mask and the surface of the wafer. Of the standard, Serial first, the interval between the incident position of the second light flux and the third mask by using at least one of the distance between the incident position of the fourth light beam, detecting the spacing of the wafer,
It is characterized in that the surface distance between the mask and the wafer is adjusted.

【0011】特に、前記第1、第2パターンの組と前記
第3、第4パターンの組とがある軸に関して線対称な関
係に配置されることを特徴としている。
Particularly, the present invention is characterized in that the set of the first and second patterns and the set of the third and fourth patterns are arranged in a line-symmetric relationship with respect to a certain axis.

【0012】(ハ)本発明の半導体デバイス製造用の露
光装置は光学的パワーを備える第1、第2パターンと回
路パターンとが形成されたマスクと、半導体ウエハーの
表面の面間隔を検出し、該面間隔を所定の間隔に調整し
た後、前記マスクの回路パターンで前記ウエハーを露光
する半導体デバイス製造用露光装置において、前記マス
クに前記第1、第2パターンに隣接させて光学的パワー
を備える第3、第4のパターンが形成されており、前記
ウエハー上に互いに異なる方向から第1、第2の光束を
斜入射させ、前記ウエハーの表面で反射した前記第1光
束を前記第1パターンにより集光及び偏向せしめて光電
検出器上に入射させると共に前記ウエハーの表面で反射
した前記第2光束を前記第2パターンにより集光及び偏
向せしめて前記光電検出器上に入射させ、前記ウエハー
上に互いに異なる方向から第3、第4の光束を斜入射さ
せ、前記ウエハーの表面で反射した前記第3光束を前記
第3パターンにより発散及び偏向せしめて前記光電検出
器上に入射させると共に前記ウエハーの表面で反射した
前記第4光束を前記第4パターンにより発散及び偏向せ
しめて前記光電検出器上に入射させる検出光学系と、前
記光電検出器の第1受光面上での前記第1、第2光束の
入射位置間の間隔と第2受光面上での前記第3、第4光
束の入射位置間の間隔を検出するべく前記光電検出器か
らの信号を処理する手段とを有し、該処理手段が、前記
第3、第4光束の入射位置間の間隔と前記第1、第2光
束の入射位置間の間隔とが一致する際の間隔値をマス
ク、ウエハーの面間隔を検出する為の基準として記憶す
るメモリを含むことを特徴としている。
(C) An exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device according to the present invention detects a surface interval between a mask on which first and second patterns having optical power and a circuit pattern are formed, and a surface of a semiconductor wafer, After adjusting the surface interval to a predetermined interval, in the semiconductor device manufacturing exposure apparatus that exposes the wafer with the circuit pattern of the mask, the mask is provided with optical power adjacent to the first and second patterns. Third and fourth patterns are formed, and first and second light beams are obliquely incident on the wafer from different directions, and the first light beam reflected on the surface of the wafer is reflected by the first pattern. The light is focused and deflected to be incident on a photoelectric detector, and the second light flux reflected on the surface of the wafer is focused and deflected by the second pattern. A third light beam is obliquely incident on the wafer from directions different from each other, and the third light beam reflected on the surface of the wafer is diverged and deflected by the third pattern. A detection optical system that irradiates the fourth light flux reflected on the surface of the wafer while being incident on the photoelectric detector and diverges and deflects the fourth light flux according to the fourth pattern and makes the fourth light flux incident on the photoelectric detector; A signal from the photoelectric detector for detecting an interval between incident positions of the first and second light beams on the light receiving surface and an interval between incident positions of the third and fourth light beams on the second light receiving surface. And a processing unit that sets an interval value when the interval between the incident positions of the third and fourth light beams and the interval between the incident positions of the first and second light beams coincide with each other. For detecting the distance between mask and wafer It is characterized in that it comprises a memory for storing as a quasi.

【0013】[0013]

【実施例】図1は本発明を半導体製造装置のマスクとウ
エハーとの間隔を測定する装置に適用した場合の実施例
1の一部分の光学系の要部概略図、図2は図1の物理光
学素子周辺の要部斜視図である。
FIG. 1 is a schematic view of a main part of an optical system of a part of a first embodiment in which the present invention is applied to an apparatus for measuring the distance between a mask and a wafer in a semiconductor manufacturing apparatus. FIG. FIG. 3 is a perspective view of a main part around an optical element.

【0014】同図において71は、例えばLEDや、H
e−Neレーザーや半導体レーザー等からの光束、72
は第1物体で、例えばマスクである。73は第2物体
で、例えばウエハーであり、マスク72とウエハー73
は図2に示すように間隔dO を隔てて対向配置されてい
る。
In FIG. 1, reference numeral 71 denotes an LED or H
luminous flux from e-Ne laser, semiconductor laser, etc., 72
Is a first object, for example, a mask. A second object 73 is, for example, a wafer, and includes a mask 72 and a wafer 73.
Are arranged to face each other with an interval d O as shown in FIG.

【0015】731 はマスク72とウエハー73との間
隔がdO のときのウエハー73の位置を示し、732
マスク72とウエハー73との間隔がdO +dG のとき
のウエハー73の位置を示している。
[0015] 73 1 the distance between the mask 72 and the wafer 73 indicates the position of the wafer 73 when the d O, 73 2 is the position of the wafer 73 when the interval between the mask 72 and the wafer 73 is d O + d G Is shown.

【0016】78と83は各々マスク72面上の一部に
設けた第1、第2物理光学素子で、例えば後述する図8
にその配置を示している。これらの物理光学素子78,
83は例えば回折格子やゾーンプレート、グレーティン
グレンズ等から成っている。76は集光レンズ(単に
「レンズ」ともいう。)であり、その焦点距離はfS
ある。
Reference numerals 78 and 83 denote first and second physical optical elements respectively provided on a part of the surface of the mask 72.
Shows the arrangement. These physical optical elements 78,
Reference numeral 83 includes, for example, a diffraction grating, a zone plate, a grating lens, and the like. Reference numeral 76 denotes a condenser lens (also simply referred to as a “lens”), and its focal length is f S.

【0017】77は受光手段(「センサー」ともい
う。)であり、後述するように図9に示す第1検出手段
と第2検出手段としての2つのラインセンサー(77
1 ,772)やPSD等から成り、入射光束のセンサ面
内での重心位置を検出している。
Numeral 77 denotes a light receiving means (also referred to as a "sensor"). As will be described later, two line sensors (77) as a first detecting means and a second detecting means shown in FIG.
It consists of one, 77 2) and PSD or the like, and detects the center of gravity position in the sensor plane of the incident light beam.

【0018】ここで光束の重心とは光束断面内におい
て、断面内各点のその点からの位置ベクトルにその点の
光強度を乗算したものを断面全面で積分したときに積分
値が0ベクトルになる点のことであるが、別な例として
光強度がピークとなる点の位置を検出してもよい。
Here, the center of gravity of the light beam is defined as a vector of zero when the value obtained by multiplying the position vector of each point in the cross section by the light intensity at that point in the light beam cross section is integrated over the entire cross section. As another example, the position of the point where the light intensity reaches a peak may be detected.

【0019】79は光軸である。図1では1つの測定系
を示しているが、実際には図2に示すように光軸79に
関して対称に折り返した関係に同一構成のグレーティン
グ78,83を設けた2つの測定系を有している。図1
では便宜上、光軸79よりも下方の一方の測定系を示し
ている。
Reference numeral 79 denotes an optical axis. Although FIG. 1 shows one measurement system, actually, as shown in FIG. 2, two measurement systems having gratings 78 and 83 of the same configuration are provided in a symmetrically folded relation with respect to the optical axis 79. I have. FIG.
For convenience, one measurement system below the optical axis 79 is shown.

【0020】9は信号処理回路であり、受光手段77の
2つのラインセンサー771 ,772 からの信号を用い
て受光手段771 面上に入射した光束の重心位置を求
め、後述するようにマスク72とウエハー73との間隔
o を演算し求めている。
[0020] 9 is a signal processing circuit determines the position of the center of gravity of the light beam incident on the light receiving means 77 1 on the surfaces of using two line signals from the sensor 77 1, 77 2 of the light-receiving unit 77, as described below seeking calculates the distance d o between the mask 72 and the wafer 73.

【0021】10は光ピックアップであり、集光レンズ
76や受光手段77、そして必要に応じて信号処理回路
9を有しており、マスク72やウエハー73とは相対的
に移動可能となっている。
Reference numeral 10 denotes an optical pickup, which includes a condenser lens 76, a light receiving means 77, and a signal processing circuit 9 if necessary, and is relatively movable with respect to the mask 72 and the wafer 73. .

【0022】本実施例においては半導体レーザーLDか
らの単色光、又は準単色光の光束71(波長λ=830
nm)をマスク72面上の第1フレネルゾーンプレート
(以下FZPと略記する)78面上の点Aに垂直に入射
させている。そして第1のFZP78からの角度θ1
回折する所定次数の回折光をウエハー73面上の点B
(C)で反射させている。
In this embodiment, the light beam 71 (wavelength λ = 830) of monochromatic light or quasi-monochromatic light from the semiconductor laser LD is used.
nm) is perpendicularly incident on a point A on a first Fresnel zone plate (hereinafter abbreviated as FZP) 78 on the mask 72 surface. A predetermined order diffracted light diffracted at an angle θ 1 from the first FZP 78 is converted into a point B on the wafer 73 surface.
The light is reflected at (C).

【0023】このうち反射光741 はウエハー73がマ
スク72に近い位置731 に位置しているときの反射
光、反射光742 はウエハー73が位置731 から距離
G だけ変位した位置732 にあるときの反射光であ
る。次いでウエハー73からの反射光を第1物体72面
上の第2のFZP83面上の点D(位置732 の時は
E)に入射させている。
[0023] Among the reflected light 74 1 is reflected light, the reflected light 74 2 when the wafer 73 is located at the position 73 1 close to the mask 72 wafer 73 is displaced from the position 73 1 by a distance d G Position 73 It is the reflected light when it is at 2 . Then a point D on the second FZP83 surface of the light reflected on the first object 72 side of the wafer 73 (when position 73 2 E) are caused to enter the.

【0024】尚、第2のFZP83は入射光束の入射位
置に応じて出射回折光の射出角を変化させる光学作用を
有している。
The second FZP 83 has an optical function of changing the exit angle of the output diffracted light according to the incident position of the incident light beam.

【0025】そして第2のFZP83から角度θ2 で回
折した所定次数の回折光741 (位置732 の時は74
2 )を集光レンズ76を介して受光手段77面上に導光
している。集光レンズ76は位置75とセンサー77を
等倍でなくても良いが、以下説明の便宜上、等倍の共役
関係で結像しているものとする。
A predetermined order diffracted light 74 1 diffracted at an angle θ 2 from the second FZP 83 (74 at the position 73 2 ).
2 ) is guided to the surface of the light receiving means 77 via the condenser lens 76. The condenser lens 76 does not have to have the position 75 and the sensor 77 at the same magnification, but it is assumed that an image is formed in a conjugate relation of the same magnification for convenience of the description below.

【0026】そして、このときの受光手段77のライン
センサー771 面上における入射光束741 (位置73
2 の時は742 )の重心位置を用いてマスク72とウエ
ハー73との間隔を演算し求めている。
At this time, the incident light beam 74 1 (position 73) on the surface of the line sensor 77 1 of the light receiving means 77
In the case of 2 , the distance between the mask 72 and the wafer 73 is calculated using the center of gravity of 74 2 ).

【0027】本実施例ではマスク72面上に設けた第
1、第2のFZP78,83は予め設定された既知のピ
ッチで構成されており、それらに入射した光束の所定次
数(例えば±1次)の回折光のFZP78における回折
角度θ1 及びFZP83の所定入射位置における回折角
度θ2 は予め求められている。
In the present embodiment, the first and second FZPs 78 and 83 provided on the surface of the mask 72 are formed at a preset known pitch, and a predetermined order (for example, ± 1 order) of the luminous flux incident thereon. diffraction angle theta 2 at a predetermined incident position of the diffraction angle theta 1 and FZP83 in FZP78 the diffracted light) is obtained in advance.

【0028】本実施例では光軸79に関して対称に折り
返した関係となるように2つの測定系を設けている。こ
の為、ウエハー73が位置731 にあるときマスク72
とウエハー73との間隔はセンサー面77上に(例えば
図9のラインセンサー771面上に)光軸79から距離
1 だけ離れた位置に光軸79に関して対称に2つの光
スポット801 ,801 ´(図9のラインセンサー77
1 面上では光スポット100−α、100−β)が発生
する。センサー面77上に出来た光スポット801 と光
軸79に関して対称な光スポット801 ´とのスポット
間隔(図9では間隔91)がマスク72とウエハー73
の面間隔dを与える。
In this embodiment, two measuring systems are provided so as to be symmetrically folded with respect to the optical axis 79. Therefore, the mask when the wafer 73 is at the position 73 1 72
The distance between the light spot 80 1 and the wafer 73 is symmetrical with respect to the optical axis 79 at a position y 1 away from the optical axis 79 on the sensor surface 77 (for example, on the line sensor 77 1 surface in FIG. 9). 80 1 ′ (line sensor 77 in FIG. 9)
Light spots 100-α and 100-β) are generated on one surface. Mask spot interval between the symmetric light spot 80 1 'with respect to the sensor surface 77 the light spot 80 1 and the optical axis 79 made on (in FIG. 9 interval 91) is 72 and the wafer 73
Is given.

【0029】図3は本発明の間隔測定装置の測定原理を
説明するための説明図である。同図は図1における面7
5から左側の部分を拡大して示している。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the measuring principle of the distance measuring device according to the present invention. FIG. 7 shows the surface 7 in FIG.
The portion on the left side from 5 is enlarged.

【0030】次に図3に基づいて本発明の測定原理につ
いて説明する。図3において面75とセンサー77はレ
ンズ76に関して等倍の共役関係にあるため、センサー
77上において光軸79からどれだけ離れた位置に光ス
ポットが達するかという点は、あたかも面75にセンサ
ー77があるかのように見做してよい。但し、レンズ7
6に関して倒立であるため光軸に関して図で上、下の位
置は反対になる。
Next, the measurement principle of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, since the surface 75 and the sensor 77 are in the same conjugate relationship with respect to the lens 76, how far the light spot reaches from the optical axis 79 on the sensor 77 is as if the sensor 75 May be regarded as if there is. However, lens 7
6, the upper and lower positions in the figure are reversed with respect to the optical axis.

【0031】図3においてウエハー73が位置731
ある時、マスク72上の回折格子78により生じた回折
光がウエハー73により反射(正反射)し、回折格子8
3の位置831 (D)に至る。位置732 にウエハー7
3がある時、回折格子78により回折された光はウエハ
ー73で正反射をうけ回折格子83の位置832 に至
る。
[0031] When the wafer 73 in FIG. 3 is in the position 73 1, and reflected (specular reflection) by the diffraction light wafer 73 caused by the diffraction grating 78 on the mask 72, the diffraction grating 8
The position 83 1 (D) is reached. Wafer 7 at position 73 2
When there are 3, light diffracted by the diffraction grating 78 reaches the position 83 2 of the diffraction grating 83 receives the regular reflection at the wafer 73.

【0032】位置831 と位置832 が光軸79から距
離x1 ,x2 (μm)離れているとし、回折格子83が
点Fに収束する回折作用をもつとし、マスク72上の光
軸位置を原点として(p,q)の座標系として、F
(a,k)、単位μm点84は面75の光軸79上の位
置とすると、点84(b,o)となる。
It is assumed that the positions 83 1 and 83 2 are separated from the optical axis 79 by distances x 1 and x 2 (μm), the diffraction grating 83 has a diffractive action converging on the point F, and the optical axis Using the position as the origin and a coordinate system of (p, q), F
If (a, k) and the unit μm point 84 are located on the optical axis 79 of the surface 75, the point 84 is a point 84 (b, o).

【0033】この時、光線741 と光線742 が面75
に達する時の光軸からの距離を各々y1 ,y2 とすると
(但し、y1 ,y2 >0とする) k>x2 >x1 とした時、
[0033] In this case, the light beam 74 1 and the beam 74 2 surface 75
When the distances from the optical axis at the time of reaching are respectively y 1 and y 2 (however, y 1 , y 2 > 0) When k> x 2 > x 1 ,

【0034】[0034]

【数1】 |x1 |と|x2 |はマスク72とウエハー73のギャ
ップ(間隔)に対応するため、、式の関係は、ギャ
ップg1 とg2 (各々731 と732 のウエハー73の
位置とマスク72との間隔に対応する)とセンサー77
上における光スポットの間隔(各々2y1 ,2y2 に相
当)にリニアな関係があることがわかる。図4にその状
況を実線で示す。
(Equation 1) Since | x 1 | and | x 2 | correspond to the gap (interval) between the mask 72 and the wafer 73, the relationship of the equations is that the gaps g 1 and g 2 (the position of the wafer 73 at 73 1 and 73 2 , respectively) (Corresponding to the distance from the mask 72) and the sensor 77
It can be seen that there is a linear relationship between the upper light spot intervals (corresponding to 2y 1 and 2y 2 respectively). FIG. 4 shows the situation by a solid line.

【0035】即ち、回折格子(グレーティング)83を
点Fに収束する凸レンズ作用をする回折光を発生せしめ
る回折格子として設定すればよい。(後述する図8のパ
ターン92−α(第1パターン)、92−β(第2パタ
ーン)に相当)。
That is, the diffraction grating (grating) 83 may be set as a diffraction grating that generates diffracted light that acts as a convex lens that converges to the point F. (Corresponding to the patterns 92-α (first pattern) and 92-β (second pattern) in FIG. 8 described later).

【0036】ところで図3において面75上の点851
と点832 を結び、点852 と点831 を結んでできる
交点を点F´とすると、点F´の座標(pf ,qf )は
In FIG. 3, the point 85 1 on the surface 75
Conclude the point 83 2, when the intersection point formed by connecting a point 85 2 and the point 83 1 and point F', the coordinates of the point F'(p f, q f) is

【0037】[0037]

【数2】 で示される。(Equation 2) Indicated by

【0038】即ち、グレーティング83を点F´を焦点
とする凹レンズ作用をする回折光を発生せしめる回折格
子として設定すれば(図8のパターン94−α(第3パ
ターン)、94−β(第4パターン)に相当。)ギャッ
プdとセンサー面77上の光スポット間隔の関係は図4
において1点鎖線で示す如き特性になる。即ち、グレー
ティング83が点Fを焦点とする凸レンズ作用をもつ場
合は図4の実線に、点F´を焦点とする凹レンズ作用を
もつ場合ならば図4の1点鎖線になる。
That is, if the grating 83 is set as a diffraction grating for generating a diffracted light that acts as a concave lens having a focal point at the point F '(patterns 94-α (third pattern) in FIG. 8 and 94-β (fourth pattern)). The relationship between the gap d and the light spot interval on the sensor surface 77 is shown in FIG.
, The characteristics are as shown by the dashed line. That is, when the grating 83 has a convex lens function with the point F as the focal point, the solid line in FIG. 4 is obtained.

【0039】このように本発明ではグレーティング83
として凸レンズ作用と凹レンズ作用を有したパターン
(図8参照)より構成している。即ち、凸レンズ作用を
有する第1パターン92−α、第2パターン92−βと
凹レンズ作用を有する第3パターン94−α、第4パタ
ーン94−βより構成している。
As described above, according to the present invention, the grating 83
And a pattern having a convex lens action and a concave lens action (see FIG. 8). That is, it is composed of a first pattern 92-α and a second pattern 92-β having a convex lens function and a third pattern 94-α and a fourth pattern 94-β having a concave lens function.

【0040】即ち、本実施例では前記第2物体73上に
互いに異なる方向から第1、第2の光束を斜入射させ、
前記第2物体の表面で反射した前記第1光束を前記第1
パターン92−αにより集光及び偏向せしめて検出平面
77上に向け、前記第2物体の表面で反射した前記第2
光束を前記第2パターン92−βにより集光及び偏向せ
しめて前記検出平面77上に向け、前記検出平面77上
の前記第1、第2光束の入射位置間の間隔を検出し、又
前記第2物体73上に互いに異なる方向から第3、第4
の光束を斜入射させ、前記第2物体の表面で反射した前
記第3光束を前記第3パターン94−αにより発散及び
偏向せしめて検出平面77上に向け、前記第2物体の表
面で反射した前記第4光束を前記第4パターン94−β
により発散及び偏向せしめて前記検出平面77上に向
け、前記検出平面上の前記第3、第4光束の入射位置間
の間隔を検出するようにし、前記検出平面上の前記第
3、第4光束の入射位置間の間隔と前記検出平面上の前
記第1、第2光束の入射位置間の間隔とが一致する際の
間隔値を第1物体72と第2物体73との面間隔を検出
する為の基準にし、前記第1、第2光束の入射位置間の
間隔及び前記第3、第4光束の入射位置間の間隔の少な
くとも一方を使って第1物体72と第2物体73との面
間隔を検出している。
That is, in this embodiment, the first and second light beams are obliquely incident on the second object 73 from different directions.
The first light beam reflected by the surface of the second object
The second light reflected on the surface of the second object by being condensed and deflected by the pattern 92-α and directed onto the detection plane 77,
The light flux is condensed and deflected by the second pattern 92-β and directed onto the detection plane 77, and the interval between the incident positions of the first and second light fluxes on the detection plane 77 is detected. The third and fourth objects are placed on the object 73 from different directions.
Is obliquely incident, the third light beam reflected on the surface of the second object is diverged and deflected by the third pattern 94-α, is directed to the detection plane 77, and is reflected on the surface of the second object. The fourth light beam is transmitted to the fourth pattern 94-β.
To diverge and deflect toward the detection plane 77 so as to detect the interval between the incident positions of the third and fourth light beams on the detection plane, and the third and fourth light beams on the detection plane The distance between the first object 72 and the second object 73 is detected when the distance between the incident positions of the first object and the second object 73 coincides with the distance between the incident positions of the first and second light beams on the detection plane. The surface of the first object 72 and the second object 73 is determined by using at least one of the interval between the incident positions of the first and second light beams and the interval between the incident positions of the third and fourth light beams. The interval has been detected.

【0041】次に図3において具体的な例をあげて示
す。 a=1000μm、b=18700μm、|x1 |=5
μm、|x2 |=29μm、|k|=100μmとする
と、、式より
FIG. 3 shows a specific example. a = 1000 μm, b = 18700 μm, | x 1 | = 5
μm, | x 2 | = 29 μm, | k | = 100 μm,

【0042】[0042]

【数3】 間隔2y1 ,2y2 がセンサー面77上の光スポット間
隔(図9の間隔91)となるから、図5に示した実線の
如き特性が得られる。又、この時、
(Equation 3) Since the intervals 2y 1 and 2y 2 are the light spot intervals on the sensor surface 77 (the interval 91 in FIG. 9), characteristics as shown by the solid line in FIG. 5 are obtained. Also, at this time,

【0043】[0043]

【数4】 となり、点F´(−1119.760,75.940)
を焦点とする凹レンズ作用をグレーティング83に与え
ると、図5において1点鎖線で示す特性が得られる。
(Equation 4) And the point F ′ (−11119.760, 75.940)
When a concave lens function having a focal point of is given to the grating 83, the characteristic shown by the one-dot chain line in FIG. 5 is obtained.

【0044】この時、実線の特性と1点鎖線の特性の交
点は70μmの間隔(ギャップ)に相当する。次にこの
事を検算で示す。
At this time, the intersection of the solid line characteristic and the one-dot chain line characteristic corresponds to an interval (gap) of 70 μm. Next, this will be shown by check.

【0045】図3においてx1 とx2 の中間点と点F´
を結んだ直線が面75と交わる点Q1 の座標を求める。
この点Q1 は(−1119.76,75.940)と
(0,−17)を結ぶ直線とP=18700の交点であ
る故、この交点Q1 の座標は(18700,−156
9.1)となる。
In FIG. 3, the midpoint between x 1 and x 2 and the point F ′
Connecting a line to seek to Q 1 coordinate point intersects the surface 75.
This point Q 1 is the (-1119.76,75.940) (0, -17) because a straight line and the intersection of P = 18700 connecting, coordinate the intersection Q 1 is (18700, -156
9.1).

【0046】一方、x1 とx2 の中間点と点Fを結んだ
直線が面75と交わる点Q2 の座標を求める。即ち、
(1000,−100)と(0,−17)を結ぶ直線と
p=18700の交点である故、この交点Q2 の座標は
(18700,−1569.1)となる。
On the other hand, the coordinates of the point Q 2 at which the straight line connecting the midpoint between x 1 and x 2 and the point F intersects the surface 75 are obtained. That is,
(1000, -100) and (0, -17) therefore is the intersection of the straight line and p = 18700 connecting, the coordinate intersection point Q 2 is a (18700, -1569.1).

【0047】点Q1 と点Q2 の位置は一致し、この時の
センサー77上のスポット間隔は1569.1×2=3
138.2μmとなり、図5においてギャップ70μm
の時の値で、実線と一点鎖線の特性の交点Qである事が
わかる。
The positions of the points Q 1 and Q 2 coincide, and the spot interval on the sensor 77 at this time is 1569.1 × 2 = 3.
138.2 μm, and the gap is 70 μm in FIG.
It can be seen that the value at the time of (1) is the intersection Q of the characteristics of the solid line and the one-dot chain line.

【0048】従って、図3に示す様にマスク72上のグ
レーティング83の一部を点Fを焦点とする凸レンズ作
用をもたせるパターン(第1パターン92−α、第2パ
ターン92−β)にすると同時に、このパターンの近隣
に同様にグレーティング78に相当するパターンとグレ
ーティング83の一部を点F´を焦点とする凹レンズ作
用をもつグレーティングパターン(第3パターン94−
α、第4パターン94−β)となるようにする。
Accordingly, as shown in FIG. 3, a part of the grating 83 on the mask 72 is formed into a pattern (first pattern 92-α, second pattern 92-β) having a convex lens function with the point F as a focal point. In the vicinity of this pattern, a pattern corresponding to the grating 78 and a grating pattern (third pattern 94-3) having a concave lens function with a part of the grating 83 as a focal point at the point F ′.
α, the fourth pattern 94-β).

【0049】これらのグレーティングにより発生したス
ポット4ケ(図9参照)、即ち2ペアの間隔(91,9
2)を、図1におけるセンサ77を2ラインセンサー
(771 ,772 )にして求め得られる図5に示す特性
の交点Qが70μmのギャップである様に設定しておく
事により、ギャップとセンサー上の光スポット間隔との
特性の交点をもって絶対値70μmのギャップである事
を特定できる。
Four spots generated by these gratings (see FIG. 9), ie, two pairs of intervals (91, 9)
2) is set so that the intersection Q of the characteristics shown in FIG. 5 obtained by using the two-line sensor (77 1 , 77 2 ) as the sensor 77 in FIG. 1 is a gap of 70 μm. The intersection of the characteristic with the light spot interval on the sensor can specify that the gap has an absolute value of 70 μm.

【0050】しかも、この方式に於いては、例えばレン
ズ76とマスク72間の距離や、レンズ76とセンサ7
7の間隔が僅かに変化しても図5における交点Qの値は
殆ど影響をうけず、図5の特性の交点をもって間隔を高
精度に70μmとして決定できる。次にこの事を図を用
いて説明する。
Further, in this method, for example, the distance between the lens 76 and the mask 72, the distance between the lens 76 and the sensor 7
Even if the interval of 7 slightly changes, the value of the intersection Q in FIG. 5 is hardly affected, and the interval can be determined as 70 μm with high accuracy by using the intersection of the characteristics in FIG. Next, this will be described with reference to the drawings.

【0051】マスク72とレンズ76の間隔、或はレン
ズ76とセンサー77の間隔が変わると、図3に示した
面75がセンサー77とレンズ76に関し共役でなくな
る。即ち、レンズ76に関しセンサー77と共役な位置
は、例えば面89へとずれる。この時の面89上におけ
るマスク72とウエハー73を経た回折光の光スポット
間隔を求める。
When the distance between the mask 72 and the lens 76 or the distance between the lens 76 and the sensor 77 changes, the surface 75 shown in FIG. That is, the position conjugate with the sensor 77 with respect to the lens 76 is shifted to, for example, the surface 89. At this time, the light spot interval of the diffracted light passing through the mask 72 and the wafer 73 on the surface 89 is obtained.

【0052】面75から距離Δbだけずれるとすると、
点831 と点Fを結ぶ直線と面89との交点S1 は S1 (18700+Δb、−1781.5−0.095
・Δb) 又、点832 と点Fを結ぶ直線と面89との交点S2 は S2 (18700+Δb、−1356.7−0.071
・Δb) 同様に点F´と点831 を結ぶ直線と面89との交点S
1 ´は S1 ´(18700+Δb、−1356.7−0.07
23・Δb) 点F´と832 を結ぶ直線と面89との交点S2 ´は S2 ´(18700+Δb、−1781.5−0.09
37・Δb) となる。
If it is shifted from the surface 75 by a distance Δb,
The intersection S 1 between the line connecting the point 83 1 and the point F and the surface 89 is S 1 (18700 + Δb, −1781.5−0.095)
· [Delta] b) In addition, the intersection S 2 of the straight line and the surface 89 connecting the point 83 2 and the point F is S 2 (18700 + Δb, -1356.7-0.071
· [Delta] b) Similarly intersection S of the straight line and the surface 89 connecting the point F'and the point 83 1
1 ′ is S 1 ′ (18700 + Δb, −1356.7−0.07)
23 · Δb) The intersection S 2 ′ between the straight line connecting the point F ′ and 83 2 and the surface 89 is S 2 ′ (18700 + Δb, −1781.5−0.09)
37 · Δb).

【0053】これらの値より得られるマスク72とウエ
ハー73とのギャップとセンサー面77上の光スポット
間隔特性を図6に示す。
FIG. 6 shows the gap between the mask 72 and the wafer 73 and the light spot interval characteristics on the sensor surface 77 obtained from these values.

【0054】図6において直線LA ,LB は設計値通り
の特性で、レンズ76に関してセンサー77と共役な面
が面75にあるときの特性である。直線LA ´,LB ´
はレンズ76に関してセンサー77と共役な面が面89
にずれてしまったとき得られる特性である。
In FIG. 6, the straight lines L A and L B are the characteristics as designed, that is, the characteristics when the surface of the lens 76 conjugate with the sensor 77 is on the surface 75. Straight lines L A ′, L B
Is a surface 89 conjugated to the sensor 77 with respect to the lens 76.
This is the characteristic that is obtained when there is a deviation.

【0055】図6において直線LA と直線LB の特性の
交点Q、直線LA ´と直線LB ´の特性の交点をQ´と
する。点Qは既に示したように図6における(ギャッ
プ、センサー上の光スポット間隔)の座標系で表現する
と点Qの座標は Q(70,3138.2) となる。次に点Q´の座標の値を求める。
In FIG. 6, an intersection Q between the characteristics of the line L A and the line L B and an intersection between the characteristics of the line L A 'and the line L B ' are Q '. When the point Q is expressed in the coordinate system of (gap, light spot interval on the sensor) in FIG. 6 as described above, the coordinate of the point Q is Q (70,3138.2). Next, the value of the coordinates of the point Q 'is obtained.

【0056】直線LA ´は点(50,2713.4+
0.145・Δb)と点(90,3563+0.187
Δb)を結ぶ直線である。
The straight line L A ′ is a point (50, 2713.4+
0.145 · Δb) and point (90,3563 + 0.187)
Δb).

【0057】直線LB ´は点(50,3563+0.1
9・Δb)と点(90,2713.4+0.142・Δ
b)を結ぶ直線である。従って点Q1 ´の座標は
The line L B ′ is a point (50,3563 + 0.1
9 · Δb) and point (90,2713.4 + 0.142 · Δ)
It is a straight line connecting b). Therefore, the coordinates of the point Q 1

【0058】[0058]

【数5】 の点が交点となる。この値は距離Δbによらず70μm
となり点Qあるいは点Q´、即ち交点の値の時をギャッ
プ70μmと決定する事ができる。
(Equation 5) Is the intersection. This value is 70 μm regardless of the distance Δb
The point Q or the point Q ', that is, the value at the intersection can be determined to be the gap 70 μm.

【0059】図7は本発明の面間隔測定装置を半導体素
子製造用の露光装置に適用したときの一実施例の要部概
略図である。同図において図1で示した要素と同一要素
には同符番を付している。
FIG. 7 is a schematic view of a main part of an embodiment when the surface gap measuring apparatus of the present invention is applied to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device. In the figure, the same elements as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0060】図7において101は光源で、例えばレー
ザーダイオード、LED、水銀灯等から成っている。
In FIG. 7, reference numeral 101 denotes a light source, which comprises, for example, a laser diode, an LED, a mercury lamp and the like.

【0061】光源101から出射された電磁波、音波等
の波動(以下「光束」という。)をコリメーターレンズ
で平行光束とし、投射用レンズ103で集光し、ミラー
104で反射させ保護窓105を介し、第1物体1とし
て例えばマスク面72のスクライブライン100領域の
フレネルゾーンプレートの一種であるグレーティングレ
ンズ78,83に平面波として斜方向から照射してい
る。グレーティングレンズ78,83はマスク72の四
隅の4か所に設けている。
Waves of electromagnetic waves, sound waves and the like (hereinafter referred to as “light beams”) emitted from the light source 101 are converted into parallel light beams by a collimator lens, condensed by a projection lens 103, reflected by a mirror 104, and reflected by a protection window 105. For example, the first object 1 irradiates the grating lenses 78 and 83, which are a kind of Fresnel zone plate in the scribe line 100 region of the mask surface 72, as oblique directions as plane waves. The grating lenses 78 and 83 are provided at four positions at four corners of the mask 72.

【0062】本実施例ではグレーティングレンズ78,
83に入射させる光束は必ずしも平面波でなくてもよい
が、便宜上設計例として平面波として入れる例について
述べる。グレーティングレンズ78,83に平面波を入
射し、この入射した光が回折し、ウエハー面で反射され
て発生するスポット光がセンサー77上に生成するスポ
ット間隔が、前述したようにマスク72とウエハー73
との面間隔情報を与える。
In this embodiment, the grating lens 78,
The luminous flux incident on the beam 83 does not necessarily have to be a plane wave, but for the sake of convenience, an example in which the light beam is entered as a plane wave will be described. A plane wave is incident on the grating lenses 78 and 83, the incident light is diffracted, and spot light generated by reflection on the wafer surface is generated on the sensor 77. The spot interval between the mask 72 and the wafer 73 is as described above.
Is given.

【0063】図8は面間隔計測をする場合のマスク72
上のグレーティングレンズ78,83のパターンの例で
ある。
FIG. 8 shows a mask 72 for measuring the surface interval.
It is an example of the pattern of the grating lenses 78 and 83 above.

【0064】図8において91−α,91−β(93−
α,93−β)は図3におけるグレーティングレンズ7
8のパターンに相当し、第1パターン92−α、第2パ
ターン92−β(第3パターン94−α、第4パターン
94−β)は図3におけるグレーティングレンズ83の
パターンに相当する。パターン91−αのエリアに入っ
た光は回折されたのちウエハー83で反射し、第1パタ
ーン92−αで再び回折し、レンズ76を経て第1検出
手段としてのセンサー771 に至る。
In FIG. 8, 91-α, 91-β (93-
α, 93-β) is the grating lens 7 in FIG.
The first pattern 92-α and the second pattern 92-β (the third pattern 94-α and the fourth pattern 94-β) correspond to the pattern of the grating lens 83 in FIG. Light that has entered the area of the pattern 91-alpha is reflected by the wafer 83 after being diffracted, and again diffracted by the first pattern 92-alpha, leading to the sensor 771 as the first detecting means through the lenses 76.

【0065】即ち、パターン91−αと第1パターン9
2−αとが1つのセットでセンサー771 上に1つの光
スポット101−αを生成する。パターン91−αと第
1パターン92−αがつくる光スポットが図9に示した
センサー771 上の光スポット100−αであり、パタ
ーン91−βと第2パターン92−βがつくる光スポッ
トが図9に示したセンサー771 上の光スポット100
−βである。第1パターン92−αと第2パターン92
−βは光軸79に関して対称である。
That is, the pattern 91-α and the first pattern 9
2-α generates one light spot 101-α on the sensor 771 in one set. Pattern 91-alpha and the light spot first pattern 92-alpha is made is a light spot 100-alpha sensors 77 on one of the shown in FIG. 9, the light spot to make the pattern 91-beta and the second pattern 92-beta The light spot 100 on the sensor 77 1 shown in FIG.
−β. First pattern 92-α and second pattern 92
−β is symmetric about the optical axis 79.

【0066】又、第1パターン92−αと第2パターン
92−βは凸レンズ作用を働き、図3における点Fに回
折光を収束さす。同様に第3パターン94−αと第4パ
ターン94−βは凹レンズ作用を働き、図3における点
F´を焦点とする凹レンズ作用を回折光にもたらす。
The first pattern 92-α and the second pattern 92-β act as convex lenses to converge the diffracted light to the point F in FIG. Similarly, the third pattern 94-α and the fourth pattern 94-β act as a concave lens, and provide the diffracted light with a concave lens as a focal point at the point F ′ in FIG.

【0067】これにより、パターン93−αと第3パタ
ーン94−αがつくる光スポットが図9における第2検
出手段としてのラインセンサー772 上の光スポット1
01−αであり、パターン93−βと第4パターン94
−βがつくる光スポットが図9における光スポット10
1−βである。
[0067] Thus, the light spot on the pattern 93-alpha and the line sensor 77 2 of the third pattern 94-alpha is made light spot as the second detection means in FIG 1
01-α, the pattern 93-β and the fourth pattern 94
The light spot created by −β is the light spot 10 in FIG.
1-β.

【0068】これにより、光スポット100−αと光ス
ポット100−βのスポット間隔がマスクとウエハーの
ギャップに応じて与える特性が図6における直線LB
あり、光スポット101−αと光スポット101−βの
スポット間隔が、マスクとウエハーのギャップに応じて
与える特性が図6における直線LA である。
[0068] Thus, the characteristics of the spot interval of the light spot 100-alpha and the light spot 100-beta give in response to the gap between the mask and wafer are linear L B in FIG. 6, the light spot 101-alpha and the light spot 101 spot interval of -β is property of yielding in accordance with the gap between the mask and the wafer is linear L a in FIG.

【0069】図8におけるパターンの例は、図3におい
てa=1mm、b=19mm、k=100μm、の場合
についての実施例である。
The example of the pattern in FIG. 8 is an embodiment in the case where a = 1 mm, b = 19 mm, and k = 100 μm in FIG.

【0070】尚、本実施例においては、前記第1物体上
の相異なる複数の場所に前記第1、第2パターンの組が
形成され、前記第1物体上の少なくとも一か所に前記第
3、第4のパターンの組が形成され、該少なくとも一か
所に形成された第3、第4のパターンの組と該組に対応
する前記第1、第2パターンの組を用いて前記第1、第
2物体の面間隔を検出する為の基準となる前記間隔値を
決め、前記少なくとも一か所に形成された第3、第4の
パターンの組に対応する前記第1、第2パターンの組と
は異なる第1、第2パターンの組を用いて前記少なくと
も一か所とは異なる他の箇所に関する前記第1、第2物
体の面間隔を検出するようにしても良い。
In this embodiment, the set of the first and second patterns is formed at a plurality of different places on the first object, and the third set is formed at least one place on the first object. , A fourth pattern set is formed, and the first and second pattern sets corresponding to the third and fourth pattern sets formed at the at least one location are used to form the first pattern set. , The distance value serving as a reference for detecting the surface distance of the second object is determined, and the first and second patterns corresponding to the set of the third and fourth patterns formed at the at least one location are determined. The distance between the surfaces of the first and second objects with respect to another portion different from the at least one position may be detected using a first and second pattern set different from the set.

【0071】又、前記第1物体上の相異なる複数の場所
に前記第3、第4パターンの組が形成され、前記第1物
体上の少なくとも一か所に前記第1、第2のパターンの
組が形成され、該少なくとも一か所に形成された第1、
第2のパターンの組と該組に対応する前記第3、第4パ
ターンの組を用いて前記第1、第2物体の面間隔を検出
する為の基準となる前記間隔値を決め、前記少なくとも
一か所に形成された第1、第2のパターンの組に対応す
る前記第3、第4パターンの組とは異なる第3、第4パ
ターンの組を用いて前記少なくとも一か所とは異なる他
の箇所に関する前記第1、第2物体の面間隔を検出する
ようにしても良い。
Further, the third and fourth pattern sets are formed at a plurality of different places on the first object, and the first and second patterns are formed at least at one place on the first object. A set is formed, the first formed in the at least one location,
The distance value serving as a reference for detecting a surface distance between the first and second objects is determined by using a set of a second pattern and a set of the third and fourth patterns corresponding to the set. Different from the at least one location by using a third and fourth pattern set different from the third and fourth pattern sets corresponding to the first and second pattern sets formed at one location You may make it detect the surface interval of the said 1st, 2nd object regarding another location.

【0072】前記第1物体上の相異なる複数の場所に前
記第1、第2パターンの組と前記第3、第4パターンの
組が形成され、各々の場所の前記第1、第2パターンの
組と前記第3、第4パターンの組を用いて場所に関する
前記第1、第2物体の面間隔を検出しても良い。
The set of the first and second patterns and the set of the third and fourth patterns are formed at a plurality of different places on the first object, and the sets of the first and second patterns at each place are formed. The distance between the surfaces of the first and second objects with respect to a location may be detected using a set of the set and the third and fourth patterns.

【0073】又、第1、第2パターンの組と第3、第4
パターンとの組が、所定の軸に対して線対称な関係とな
るように配置している。
Also, a set of the first and second patterns and third and fourth patterns
The pair with the pattern is arranged so as to be line-symmetric with respect to a predetermined axis.

【0074】尚、マスク72上のパターン設定の例は、
他に種々設定でき、図8のエリアに相当するパターンを
図10のような配置にする事も可能である。
An example of the pattern setting on the mask 72 is as follows.
Various other settings can be made, and the pattern corresponding to the area in FIG. 8 can be arranged as shown in FIG.

【0075】図10においてパターン91−α,92−
α,91−β,92−β,93−α,93−β,94−
α,94−βは各々のエリア内のパターンの詳細は殆ん
ど図8と同様である。パターンへの光の入射と回折、反
射及び再回折の状況も同様に考えられる。
In FIG. 10, patterns 91-α and 92-
α, 91-β, 92-β, 93-α, 93-β, 94-
The details of the pattern in each area of α, 94-β are almost the same as those in FIG. The situation of light incidence and diffraction, reflection and re-diffraction on the pattern is likewise conceivable.

【0076】本実施例では以上のようにマスクとウエハ
ーとの面間隔を求める工程をへて、マスク面上の回路パ
ターンをウエハー面上に転写して公知の現像処理をへて
半導体チップを製造している。
In the present embodiment, the semiconductor chip is manufactured by transferring the circuit pattern on the mask surface onto the wafer surface through the process of obtaining the surface distance between the mask and the wafer as described above, and performing the known development process. doing.

【0077】以上のように本発明によれば、マスクとウ
エハーとの面間隔(ギャップ)とセンサーで得られる信
号との検出信号特性が図6に示す様に途中で交叉する様
なパターンを設定し、その交叉ポイントを利用してギャ
ップの絶対値を精確に決定している。
As described above, according to the present invention, a pattern is set such that the detection signal characteristics of the surface interval (gap) between the mask and the wafer and the signal obtained by the sensor intersect in the middle as shown in FIG. Then, the absolute value of the gap is accurately determined using the intersection point.

【0078】尚、以上の実施例ではプロキシミティー方
式を用いたX線露光装置の例について示したが、本発明
は所謂光ステッパーの様に、投影(結像)レンズを介し
てレチクル像をウエハー上に投影焼付ける露光装置のフ
ォーカス位置の間隔検出についても同様に適用可能であ
る。
In the above embodiment, an example of the X-ray exposure apparatus using the proximity method has been described. However, the present invention relates to a so-called optical stepper, in which a reticle image is formed on a wafer through a projection (imaging) lens. The same can be applied to the detection of the interval between the focus positions of the exposure apparatus for projecting and printing on the top.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明によれば、以上のように対向配置
した第1物体(マスク)と第2物体(ウエハー)との面
間隔の絶対値を簡易な構成により、絶対値の較正なしで
高精度に検出することができる面間隔測定装置及びそれ
を用いた半導体チップの製造方法を達成することができ
る。
According to the present invention, the absolute value of the surface distance between the first object (mask) and the second object (wafer) which are arranged opposite to each other as described above can be obtained without any calibration of the absolute value by a simple configuration. It is possible to achieve a surface interval measuring device capable of detecting with high accuracy and a method of manufacturing a semiconductor chip using the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の間隔測定装置の実施例1の光学系の一
部分の説明図
FIG. 1 is a diagram illustrating a part of an optical system according to a first embodiment of a distance measuring apparatus of the present invention.

【図2】図1の物理光学素子の説明図FIG. 2 is an explanatory diagram of a physical optical element in FIG. 1;

【図3】本発明の間隔測定装置の測定原理の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a measurement principle of the interval measuring device according to the present invention.

【図4】面間隔とセンサー上の光スポット間隔との関係
を示す説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a surface interval and a light spot interval on a sensor.

【図5】面間隔とセンサー上の光スポット間隔との関係
を示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a surface interval and a light spot interval on a sensor.

【図6】面間隔とセンサー上の光スポット間隔との関係
を示す説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a relationship between a surface interval and a light spot interval on a sensor.

【図7】本発明の間隔測定装置を半導体素子製造用の露
光装置に適用したときの概略図
FIG. 7 is a schematic diagram when the distance measuring apparatus of the present invention is applied to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor element.

【図8】図7のマスク面上の物理光学素子の説明図FIG. 8 is an explanatory view of a physical optical element on the mask surface of FIG. 7;

【図9】図7のセンサー面の光スポットの説明図9 is an explanatory diagram of a light spot on the sensor surface of FIG. 7;

【図10】マスク面上の物理光学素子の他の実施例の説
明図
FIG. 10 is an explanatory diagram of another embodiment of the physical optical element on the mask surface.

【図11】従来の間隔測定装置の要部概略図FIG. 11 is a schematic view of a main part of a conventional distance measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

72 マスク 73 ウエハー 76 集光レンズ 77 受光手段 771 第1検出手段 772 第2検出手段 9 信号処理回路 10 光ピックアップ 100 スクライブライン 101 光源 102 コリメーターレンズ 104 ミラー72 Mask 73 Wafer 76 Condensing lens 77 Light receiving means 77 1 First detecting means 77 2 Second detecting means 9 Signal processing circuit 10 Optical pickup 100 Scribe line 101 Light source 102 Collimator lens 104 Mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−233165(JP,A) 特開 平5−40013(JP,A) 特開 平4−12207(JP,A) 特開 平3−229104(JP,A) 特開 平3−116816(JP,A) 特開 平3−48706(JP,A) 特開 平4−12523(JP,A) 特開 平2−93305(JP,A) 特開 平2−74802(JP,A) 特開 平2−74803(JP,A) 特開 平2−167409(JP,A) 特開 平2−1503(JP,A) 特開 平2−154102(JP,A) 特開 昭60−52025(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-233165 (JP, A) JP-A-5-4013 (JP, A) JP-A-4-12207 (JP, A) JP-A-3-3 229104 (JP, A) JP-A-3-116816 (JP, A) JP-A-3-48706 (JP, A) JP-A-4-12523 (JP, A) JP-A-2-93305 (JP, A) JP-A-2-74802 (JP, A) JP-A-2-74803 (JP, A) JP-A-2-167409 (JP, A) JP-A-2-1503 (JP, A) JP-A-2-154102 (JP, A) JP-A-60-52025 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 21/027

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 光学的パワーを備える第1、第2パター
ンが形成された第1物体の表面と、第2物体の表面の面
間隔を検出する方法であって、前記第2物体上に互いに
異なる方向から第1、第2の光束を斜入射させ、前記第
2物体の表面で反射した前記第1光束を前記第1パター
ンにより集光及び偏向せしめて検出平面上に向け、前記
第2物体の表面で反射した前記第2光束を前記第2パタ
ーンにより集光及び偏向せしめて前記検出平面上に向
け、前記検出平面上の前記第1、第2光束の入射位置間
の間隔を検出するものにおいて、前記第1物体に前記第
1、第2パターンに隣接させて光学的パワーを備える第
3、第4のパターンを形成し、前記第2物体上に互いに
異なる方向から第3、第4の光束を斜入射させ、前記第
2物体の表面で反射した前記第3光束を前記第3パター
ンにより発散及び偏向せしめて検出平面上に向け、前記
第2物体の表面で反射した前記第4光束を前記第4パタ
ーンにより発散及び偏向せしめて前記検出平面上に向
け、前記検出平面上の前記第3、第4光束の入射位置間
の間隔を検出するようにし、前記検出平面上の前記第
3、第4光束の入射位置間の間隔と前記検出平面上の前
記第1、第2光束の入射位置間の間隔とが一致する際の
間隔値を第1、第2物体の面間隔を検出する為の基準に
し、前記第1、第2光束の入射位置間の間隔及び前記第
3、第4光束の入射位置間の間隔の少なくとも一方を使
って第1、第2物体の面間隔を検出することを特徴とす
る間隔検出方法。
1. A method for detecting a surface interval between a surface of a first object on which first and second patterns having optical power are formed and a surface of a surface of a second object, the method comprising: The first and second light beams are obliquely incident from different directions, the first light beam reflected on the surface of the second object is condensed and deflected by the first pattern, and is directed to a detection plane. The second light beam reflected by the surface of the second light beam is condensed and deflected by the second pattern, is directed to the detection plane, and detects an interval between the incident positions of the first and second light beams on the detection plane. Forming third and fourth patterns having optical power adjacent to the first and second patterns on the first object, and forming third and fourth patterns on the second object from different directions from each other. The light beam is obliquely incident and reflected on the surface of the second object. The third light beam is diverged and deflected by the third pattern to be directed to the detection plane, and the fourth light beam reflected by the surface of the second object is diverged and deflected by the fourth pattern to be deflected and deflected by the fourth pattern. , The interval between the incident positions of the third and fourth light beams on the detection plane is detected, and the interval between the incident positions of the third and fourth light beams on the detection plane is detected on the detection plane. An interval value when the interval between the incident positions of the first and second light beams coincides with each other as a reference for detecting the surface interval between the first and second objects, and the incident position of the first and second light beams. An interval detection method, wherein the interval between the surfaces of the first and second objects is detected using at least one of an interval between the first and second objects and an interval between incident positions of the third and fourth light beams.
【請求項2】 前記第1物体上の相異なる複数の場所に
前記第1、第2パターンの組が形成され、前記第1物体
上の少なくとも一か所に前記第3、第4のパターンの組
が形成され、該少なくとも一か所に形成された第3、第
4のパターンの組と該組に対応する前記第1、第2パタ
ーンの組を用いて前記第1、第2物体の面間隔を検出す
る為の基準となる前記間隔値を決め、前記少なくとも一
か所に形成された第3、第4のパターンの組に対応する
前記第1、第2パターンの組とは異なる第1、第2パタ
ーンの組を用いて前記少なくとも一か所とは異なる他の
箇所に関する前記第1、第2物体の面間隔を検出するこ
とを特徴とする請求項1の間隔検出方法。
2. The first and second pattern sets are formed at a plurality of different locations on the first object, and the third and fourth patterns are formed on at least one location on the first object. A set is formed, and a surface of the first and second objects is formed by using a set of third and fourth patterns formed at the at least one location and a set of the first and second patterns corresponding to the set. The interval value serving as a reference for detecting an interval is determined, and a first value different from the first and second pattern sets corresponding to the third and fourth pattern sets formed in the at least one location is determined. 2. The distance detecting method according to claim 1, further comprising detecting a surface distance between the first and second objects with respect to another location different from the at least one location, using a set of second and third patterns.
【請求項3】 前記第1物体上の相異なる複数の場所に
前記第3、第4パターンの組が形成され、前記第1物体
上の少なくとも一か所に前記第1、第2のパターンの組
が形成され、該少なくとも一か所に形成された第1、第
2のパターンの組と該組に対応する前記第3、第4パタ
ーンの組を用いて前記第1、第2物体の面間隔を検出す
る為の基準となる前記間隔値を決め、前記少なくとも一
か所に形成された第1、第2のパターンの組に対応する
前記第3、第4パターンの組とは異なる第3、第4パタ
ーンの組を用いて前記少なくとも一か所とは異なる他の
箇所に関する前記第1、第2物体の面間隔を検出するこ
とを特徴とする請求項1の間隔検出方法。
3. A set of the third and fourth patterns is formed at a plurality of different locations on the first object, and the first and second patterns are formed at least at one location on the first object. A set is formed, and a surface of the first and second objects is formed by using a set of the first and second patterns formed at the at least one location and a set of the third and fourth patterns corresponding to the set. A third value different from the third and fourth pattern sets corresponding to the first and second pattern sets formed in the at least one location is determined by determining the interval value serving as a reference for detecting the interval. 2. The distance detecting method according to claim 1, further comprising detecting a surface distance between the first and second objects at another location different from the at least one location using a set of the fourth and fourth patterns.
【請求項4】 前記第1物体上の相異なる複数の場所に
前記第1、第2パターンの組と前記第3、第4パターン
の組が形成され、各々の場所の前記第1、第2パターン
の組と前記第3、第4パターンの組を用いて場所に関す
る前記第1、第2物体の面間隔を検出することを特徴と
する請求項1の間隔検出方法。
4. A set of the first and second patterns and a set of the third and fourth patterns are formed at a plurality of different places on the first object, and the first and second patterns at each place are formed. The distance detecting method according to claim 1, wherein the distance between the first and second objects with respect to the location is detected using a set of patterns and the set of the third and fourth patterns.
【請求項5】 前記第1、第2パターンの組と前記第
3、第4パターンの組とがある軸に関して線対称な関係
に配置されることを特徴とする請求項1、2、3、又は
4の間隔検出方法。
5. The apparatus according to claim 1, wherein said first and second pattern sets and said third and fourth pattern sets are arranged in a line-symmetric relationship with respect to a certain axis. Or the interval detection method of 4.
【請求項6】 光学的パワーを備える第1、第2パター
ンと回路パターンとが形成されたマスクと、半導体ウエ
ハーの表面の面間隔を検出し、該面間隔を所定の間隔に
調整した後、前記マスクの回路パターンで前記ウエハー
を露光する段階を含む半導体デバイスの製造方法であっ
て、前記ウエハー上に互いに異なる方向から第1、第2
の光束を斜入射させ、前記ウエハーの表面で反射した前
記第1光束を前記第1パターンにより集光及び偏向せし
めて検出平面上に向け、前記ウエハーの表面で反射した
前記第2光束を前記第2パターンにより集光及び偏向せ
しめて前記検出平面上に向け、前記検出平面上の前記第
1、第2光束の入射位置間の間隔を検出するものにおい
て、前記マスクに前記第1、第2パターンに隣接させて
光学的パワーを備える第3、第4のパターンを形成し、
前記ウエハー上に互いに異なる方向から第3、第4の光
束を斜入射させ、前記ウエハーの表面で反射した前記第
3光束を前記第3パターンにより発散及び偏向せしめて
検出平面上に向け、前記ウエハーの表面で反射した前記
第4光束を前記第4パターンにより発散及び偏向せしめ
て前記検出平面上に向け、前記検出平面上の前記第3、
第4光束の入射位置間の間隔を検出するようにし、前記
検出平面上の前記第3、第4光束の入射位置間の間隔と
前記検出平面上の前記第1、第2光束の入射位置間の間
隔とが一致する際の間隔値をマスク、ウエハーの面間隔
を検出する為の基準にし、前記第1、第2光束の入射位
置間の間隔及び前記第3、第4光束の入射位置間の間隔
の少なくとも一方を使ってマスク、ウエハーの面間隔を
検出し、マスク、ウエハーの面間隔を調整することを特
徴とする半導体デバイスの製造方法。
6. After detecting a surface interval between a mask on which first and second patterns having optical power and a circuit pattern are formed and a surface of a semiconductor wafer, and adjusting the surface interval to a predetermined interval, A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: exposing the wafer with a circuit pattern of the mask, the method comprising:
Is obliquely incident, the first light beam reflected on the surface of the wafer is condensed and deflected by the first pattern, is directed to a detection plane, and the second light beam reflected on the surface of the wafer is focused on the second surface. In the one that focuses and deflects the light by two patterns and directs the light toward the detection plane and detects the interval between the incident positions of the first and second light beams on the detection plane, the first and second patterns are provided on the mask. Forming third and fourth patterns having optical power adjacent to
Third and fourth light fluxes are obliquely incident on the wafer from different directions, and the third light flux reflected on the surface of the wafer is diverged and deflected by the third pattern and directed toward a detection plane. The fourth light flux reflected by the surface of the third light beam is diverged and deflected by the fourth pattern and directed toward the detection plane, and the third light beam on the detection plane is
The interval between the incident positions of the fourth light beam is detected, and the interval between the incident positions of the third and fourth light beams on the detection plane and the incident position of the first and second light beams on the detection plane are detected. Is used as a reference for detecting the surface distance between the mask and the wafer, the distance between the incident positions of the first and second light beams and the distance between the incident positions of the third and fourth light beams. A method for detecting a surface distance between a mask and a wafer by using at least one of the above distances and adjusting the surface distance between the mask and the wafer.
【請求項7】 前記第1、第2パターンの組と前記第
3、第4パターンの組とがある軸に関して線対称な関係
に配置されることを特徴とする請求項6の半導体デバイ
スの製造方法。
7. The manufacturing of a semiconductor device according to claim 6, wherein the first and second pattern sets and the third and fourth pattern sets are arranged in a line-symmetric relationship with respect to a certain axis. Method.
【請求項8】 光学的パワーを備える第1、第2パター
ンと回路パターンとが形成されたマスクと、半導体ウエ
ハーの表面の面間隔を検出し、該面間隔を所定の間隔に
調整した後、前記マスクの回路パターンで前記ウエハー
を露光する半導体デバイス製造用露光装置において、前
記マスクに前記第1、第2パターンに隣接させて光学的
パワーを備える第3、第4のパターンが形成されてお
り、前記ウエハー上に互いに異なる方向から第1、第2
の光束を斜入射させ、前記ウエハーの表面で反射した前
記第1光束を前記第1パターンにより集光及び偏向せし
めて光電検出器上に入射させると共に前記ウエハーの表
面で反射した前記第2光束を前記第2パターンにより集
光及び偏向せしめて前記光電検出器上に入射させ、前記
ウエハー上に互いに異なる方向から第3、第4の光束を
斜入射させ、前記ウエハーの表面で反射した前記第3光
束を前記第3パターンにより発散及び偏向せしめて前記
光電検出器上に入射させると共に前記ウエハーの表面で
反射した前記第4光束を前記第4パターンにより発散及
び偏向せしめて前記光電検出器上に入射させる検出光学
系と、前記光電検出器の第1受光面上での前記第1、第
2光束の入射位置間の間隔と第2受光面上での前記第
3、第4光束の入射位置間の間隔を検出するべく前記光
電検出器からの信号を処理する手段とを有し、該処理手
段が、前記第3、第4光束の入射位置間の間隔と前記第
1、第2光束の入射位置間の間隔とが一致する際の間隔
値をマスク、ウエハーの面間隔を検出する為の基準とし
て記憶するメモリを含むことを特徴とする半導体デバイ
ス製造用の露光装置。
8. A mask on which first and second patterns having optical power and a circuit pattern are formed, and a surface interval of a surface of the semiconductor wafer are detected, and after adjusting the surface interval to a predetermined interval, In a semiconductor device manufacturing exposure apparatus for exposing the wafer with a circuit pattern of the mask, third and fourth patterns having optical power are formed on the mask adjacent to the first and second patterns. , A first and a second from different directions on the wafer.
Obliquely incident, and the first light beam reflected on the surface of the wafer is condensed and deflected by the first pattern to be incident on a photoelectric detector, and the second light beam reflected on the surface of the wafer is reflected by the first pattern. The light is condensed and deflected by the second pattern, is incident on the photoelectric detector, and the third and fourth light fluxes are obliquely incident on the wafer from different directions from each other, and the third light reflected on the surface of the wafer is reflected by the third light flux. The light beam is diverged and deflected by the third pattern and is incident on the photoelectric detector, and the fourth light beam reflected on the surface of the wafer is diverged and deflected by the fourth pattern and is incident on the photoelectric detector. A detection optical system, an interval between incident positions of the first and second light beams on the first light receiving surface of the photoelectric detector, and an incidence of the third and fourth light beams on the second light receiving surface. Means for processing a signal from the photoelectric detector in order to detect an interval between positions, wherein the processing means comprises an interval between incident positions of the third and fourth light beams and the first and second light beams. An exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device, comprising: a memory for storing an interval value when the interval between the incident positions of the two coincides as a mask and a reference for detecting a surface interval of a wafer.
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