JP3181050B2 - 投影露光方法およびその装置 - Google Patents
投影露光方法およびその装置Info
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- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体等に微細パターンを露光し、または
該微細パターンを検査する光学装置に係わり、特に、半
導体等に微細パターンを露光する場合に、投影光学系の
結像平面を高精度に求めることができ、しかもスループ
ットの向上を図るのに好適な投影露光方法およびその装
置に関する。
該微細パターンを検査する光学装置に係わり、特に、半
導体等に微細パターンを露光する場合に、投影光学系の
結像平面を高精度に求めることができ、しかもスループ
ットの向上を図るのに好適な投影露光方法およびその装
置に関する。
［従来の技術］ 半導体の高集積化に伴い、光学装置のうち特に露光装
置は、光の波長がｇ線からｉ線に、さらにはエキシマレ
ーザー光へと波長の短い光を用いるようになってきてお
り、一方、レンズも開口数（NA）の大きいものを使用す
るようになってきているため、レンズの焦点深度が浅く
なり、露光装置としてレンズの結像面にウエハ面を高精
度に合わせることが必要になっている。
置は、光の波長がｇ線からｉ線に、さらにはエキシマレ
ーザー光へと波長の短い光を用いるようになってきてお
り、一方、レンズも開口数（NA）の大きいものを使用す
るようになってきているため、レンズの焦点深度が浅く
なり、露光装置としてレンズの結像面にウエハ面を高精
度に合わせることが必要になっている。
従来の露光装置の一例を、その主たる構成を示す第９
図を参照して説明する。図において１は試料としての半
導体ウエハ（以下、単にウエハという）、２は被投影体
としての回路パターン描画マスク、３は回路パターン描
画マスク２を保持してX,Yの各方向へ移動可能なマスク
ステージ、４は照明光源、５は図示しない架台に支持さ
れていてウエハ１と回路パターン描画マスク２との間に
介設されている縮小レンズ、６はウエハ１上に設けられ
ているアライメントパターン1aを検出するパターン検出
器である。７はウエハ１を載置するステージで、ステー
ジ７はX,Y,Zの各方向へ移動可能に構成されている。8a,
8bはステージ７をX,Yの各方向へ駆動するモータ、9a,9b
はモータ8a,8bに対応してステージ７の位置計測を行う
レーザ測長器、10はウエハ１上面の高さ方向（Ｚ方向）
の位置検出を行うエアマイクロメータである。11はモー
タ8a,8bおよびレーザ測長器9a,9bを制御するステージ制
御系、12はエアマイクロメータ10より出力されるウエハ
１上面のＺ方向信号を取り込み、メイン制御系13に送る
エアマイクロメータ信号処理系である。
図を参照して説明する。図において１は試料としての半
導体ウエハ（以下、単にウエハという）、２は被投影体
としての回路パターン描画マスク、３は回路パターン描
画マスク２を保持してX,Yの各方向へ移動可能なマスク
ステージ、４は照明光源、５は図示しない架台に支持さ
れていてウエハ１と回路パターン描画マスク２との間に
介設されている縮小レンズ、６はウエハ１上に設けられ
ているアライメントパターン1aを検出するパターン検出
器である。７はウエハ１を載置するステージで、ステー
ジ７はX,Y,Zの各方向へ移動可能に構成されている。8a,
8bはステージ７をX,Yの各方向へ駆動するモータ、9a,9b
はモータ8a,8bに対応してステージ７の位置計測を行う
レーザ測長器、10はウエハ１上面の高さ方向（Ｚ方向）
の位置検出を行うエアマイクロメータである。11はモー
タ8a,8bおよびレーザ測長器9a,9bを制御するステージ制
御系、12はエアマイクロメータ10より出力されるウエハ
１上面のＺ方向信号を取り込み、メイン制御系13に送る
エアマイクロメータ信号処理系である。
上記構成からなる露光装置において、露光を行うに
は、まず、縮小レンズ５の結像面にウエハ１の上面を合
わせ、ついでウエハ１上のアライメントパターン1aと回
路パターン描画マスク２に設けられたパターン位置との
ずれをパターン検出器６で検出し、検出したずれ量がゼ
ロになるようにステージ制御系11によりステージ７を移
動してアライメントパターン1aを検出し、回路パターン
描画マスク２との位置合わせを行う。つづいて照明光源
４のシャッターを開いて露光が行われる。
は、まず、縮小レンズ５の結像面にウエハ１の上面を合
わせ、ついでウエハ１上のアライメントパターン1aと回
路パターン描画マスク２に設けられたパターン位置との
ずれをパターン検出器６で検出し、検出したずれ量がゼ
ロになるようにステージ制御系11によりステージ７を移
動してアライメントパターン1aを検出し、回路パターン
描画マスク２との位置合わせを行う。つづいて照明光源
４のシャッターを開いて露光が行われる。
上記露光に際して行われる縮小レンズ５の結像面とウ
エハ１上面との位置合わせは、まず、エアマイクロメー
タ10によりウエハ１の上面位置を検出し、検出したウエ
ハ１の上面位置信号をエアマイクロメータ信号処理系12
を介してメイン制御系13に取り込む。ついでステージ制
御系11によりステージ７をＺ方向へ移動し、前記検出し
たウエハ１の上面位置の高さを保持するように制御され
る。しかし、縮小レンズ５の結像面は、主として（ｉ）
気圧および温度の変動、（ii）縮小レンズ５を支持して
いる架台の温度変化、（iii）エアマイクロメータ10の
ドリフト、等の要因により変動するから、上記ウエハ１
上面との位置合わせは通常１回だけでは正確には合わ
ず、現状では複数枚のウエハ１を使用して試し露光を行
い、それらの現像結果の内から選択して結像面位置を求
め、選択して求めた結像面位置におけるエアマイクロメ
ータ10の出力値を基準にしてウエハ１上面の高さ位置制
御を行い、該位置制御を行いながら露光が行われるよう
になっている。
エハ１上面との位置合わせは、まず、エアマイクロメー
タ10によりウエハ１の上面位置を検出し、検出したウエ
ハ１の上面位置信号をエアマイクロメータ信号処理系12
を介してメイン制御系13に取り込む。ついでステージ制
御系11によりステージ７をＺ方向へ移動し、前記検出し
たウエハ１の上面位置の高さを保持するように制御され
る。しかし、縮小レンズ５の結像面は、主として（ｉ）
気圧および温度の変動、（ii）縮小レンズ５を支持して
いる架台の温度変化、（iii）エアマイクロメータ10の
ドリフト、等の要因により変動するから、上記ウエハ１
上面との位置合わせは通常１回だけでは正確には合わ
ず、現状では複数枚のウエハ１を使用して試し露光を行
い、それらの現像結果の内から選択して結像面位置を求
め、選択して求めた結像面位置におけるエアマイクロメ
ータ10の出力値を基準にしてウエハ１上面の高さ位置制
御を行い、該位置制御を行いながら露光が行われるよう
になっている。
一方、所要のパターンが形成される被投影体（例えば
レチクル）を露光体（例えば半導体ウエーハ）表面に投
影露光する露光装置として、被投影体の一部に微小光透
過部を形成し、この微小光透過部を露光体表面に投影
し、かつこれにより反射された投影光を再び被投影体位
置で結像して微小光透過部を通過させ、この通過光の光
量を検出することにより、焦点位置合わせを自動かつ短
時間で行うとともに、焦点位置合わせを高精度に行う焦
点位置合わせ方法およびその装置（例えば、特開昭57−
212406号公報）が提案されている。
レチクル）を露光体（例えば半導体ウエーハ）表面に投
影露光する露光装置として、被投影体の一部に微小光透
過部を形成し、この微小光透過部を露光体表面に投影
し、かつこれにより反射された投影光を再び被投影体位
置で結像して微小光透過部を通過させ、この通過光の光
量を検出することにより、焦点位置合わせを自動かつ短
時間で行うとともに、焦点位置合わせを高精度に行う焦
点位置合わせ方法およびその装置（例えば、特開昭57−
212406号公報）が提案されている。
［発明が解決しようとする課題］ 前記従来の露光装置は、試し露光を繰り返し行ってウ
エハ１の合焦点位置を求め、その位置におけるエアマイ
クロメータ10の出力値を基準にしてウエハ１上面の高さ
位置制御を行いながら露光を行うため、上記試し露光に
数十分の時間を必要とし、前記露光装置等の数分程度の
短時間に発生するドリフトを補正することは不可能であ
り、試し露光によるスループットの低下が問題点となっ
ていた。また、縮小レンズ５の焦点深度が従来より浅く
なってきたことにより、ウエハ１の厚さむら等により発
生するウエハ１の面のうねり或いは反り等による露光領
域内における傾きが大きな問題点となってきた。このウ
エハ１の面の傾き検出のため、露光領域内におけるウエ
ハ１の面の平均的な高さ位置をエアマイクロメータ10に
より検出するのではなく、ウエハ１の露光領域内におけ
る面の高さと傾きとを検出するためのレベル測定器を備
えるようになってきたが、実際に露光を行うためには、
該レベル測定器に前記高さと傾きとの基準値を設定する
必要があり、該基準値を求めるためには縮小レンズ５の
結像面（焦点面）の高さと傾きとを検出し、検出した結
像面位置に、ウエハ１または他の基準となる平面を正確
に合わせなければならないという問題点もあった。
エハ１の合焦点位置を求め、その位置におけるエアマイ
クロメータ10の出力値を基準にしてウエハ１上面の高さ
位置制御を行いながら露光を行うため、上記試し露光に
数十分の時間を必要とし、前記露光装置等の数分程度の
短時間に発生するドリフトを補正することは不可能であ
り、試し露光によるスループットの低下が問題点となっ
ていた。また、縮小レンズ５の焦点深度が従来より浅く
なってきたことにより、ウエハ１の厚さむら等により発
生するウエハ１の面のうねり或いは反り等による露光領
域内における傾きが大きな問題点となってきた。このウ
エハ１の面の傾き検出のため、露光領域内におけるウエ
ハ１の面の平均的な高さ位置をエアマイクロメータ10に
より検出するのではなく、ウエハ１の露光領域内におけ
る面の高さと傾きとを検出するためのレベル測定器を備
えるようになってきたが、実際に露光を行うためには、
該レベル測定器に前記高さと傾きとの基準値を設定する
必要があり、該基準値を求めるためには縮小レンズ５の
結像面（焦点面）の高さと傾きとを検出し、検出した結
像面位置に、ウエハ１または他の基準となる平面を正確
に合わせなければならないという問題点もあった。
また、前記反射投影光を微小光透過部を再通過させる
方法およびその装置における焦点位置合わせは、微小光
透過部を再通過した通過光の光量を検出して最適焦点合
わせ位置を求める方法であるが、該通過光の光量検出
は、露光体表面の各点ごとの最大光量を検出する方法で
あって、複数個所の最大光量を同時検出する方法ではな
い。このため、露光体表面の各焦点測定位置における最
適焦点合わせは可能であっても、露光領域内における露
光体表面の高さと傾きとを検出することはできず、従っ
て結像平面を正確に求めることができない問題点を有し
ていた。
方法およびその装置における焦点位置合わせは、微小光
透過部を再通過した通過光の光量を検出して最適焦点合
わせ位置を求める方法であるが、該通過光の光量検出
は、露光体表面の各点ごとの最大光量を検出する方法で
あって、複数個所の最大光量を同時検出する方法ではな
い。このため、露光体表面の各焦点測定位置における最
適焦点合わせは可能であっても、露光領域内における露
光体表面の高さと傾きとを検出することはできず、従っ
て結像平面を正確に求めることができない問題点を有し
ていた。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、特に、半導
体等に微細パターンを露光する露光装置において、投影
光学系の結像平面を高精度に求めることができ、しかも
スループットの向上を図ることができる投影露光方法お
よびその装置を提供することを目的とする。
体等に微細パターンを露光する露光装置において、投影
光学系の結像平面を高精度に求めることができ、しかも
スループットの向上を図ることができる投影露光方法お
よびその装置を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明
は、３軸方向に移動可能なステージ上に載置された試料
に、投影光学系を介して被投影体に形成された回路パタ
ーンを縮小投影する投影露光方法であって、前記ステー
ジ上に載置された照度検出手段内に配置された複数の光
センサに、前記被投影体に形成された位置調整用の複数
のパターンを投影し、前記複数の光センサの出力が同時
に最大となる位置を前記投影光学系の結像平面として検
出し、その位置における前記照度検出手段の上面の高さ
と傾きを測定し、前記試料を前記投影光学系の下に移動
させた後、その露光位置を前記測定された前記照度検出
ユニットの上面の高さおよび傾きと同じになるように調
整して露光するようにした。
は、３軸方向に移動可能なステージ上に載置された試料
に、投影光学系を介して被投影体に形成された回路パタ
ーンを縮小投影する投影露光方法であって、前記ステー
ジ上に載置された照度検出手段内に配置された複数の光
センサに、前記被投影体に形成された位置調整用の複数
のパターンを投影し、前記複数の光センサの出力が同時
に最大となる位置を前記投影光学系の結像平面として検
出し、その位置における前記照度検出手段の上面の高さ
と傾きを測定し、前記試料を前記投影光学系の下に移動
させた後、その露光位置を前記測定された前記照度検出
ユニットの上面の高さおよび傾きと同じになるように調
整して露光するようにした。
また、請求項２に記載の発明は、試料を載置して３軸
方向に移動可能なステージ手段と、該ステージ手段の移
動を制御するステージ制御手段と、面上に投影用の回路
パターンと複数の位置調整用のパターンが形成された被
投影体と、該被投影体の面上に形成されたパターンを投
影する投影光学系と、前記位置調整用のパターンに対応
する複数のパターンと各パターンに対応する複数の光検
出部を備え、前記ステージ手段上に載置された照度検出
手段と、該照度検出手段の光検出部の出力を処理し前記
投影光学系の結像平面を検出する信号処理系と、検出さ
れた結像平面の位置と傾きを測定するレベル測定手段
と、前記ステージ制御系と信号処理系およびレベル測定
器の出力に基づいて前記投影光学系の結像平面の位置を
求める演算手段とを設け、前記試料を前記投影光学系の
下に移動させた後、その露光位置を前記測定された前記
照度検出ユニットの上面の高さおよび傾きと同じになる
ように調整して露光するようにした。
方向に移動可能なステージ手段と、該ステージ手段の移
動を制御するステージ制御手段と、面上に投影用の回路
パターンと複数の位置調整用のパターンが形成された被
投影体と、該被投影体の面上に形成されたパターンを投
影する投影光学系と、前記位置調整用のパターンに対応
する複数のパターンと各パターンに対応する複数の光検
出部を備え、前記ステージ手段上に載置された照度検出
手段と、該照度検出手段の光検出部の出力を処理し前記
投影光学系の結像平面を検出する信号処理系と、検出さ
れた結像平面の位置と傾きを測定するレベル測定手段
と、前記ステージ制御系と信号処理系およびレベル測定
器の出力に基づいて前記投影光学系の結像平面の位置を
求める演算手段とを設け、前記試料を前記投影光学系の
下に移動させた後、その露光位置を前記測定された前記
照度検出ユニットの上面の高さおよび傾きと同じになる
ように調整して露光するようにした。
［作用］ ステージ上に載置された照度検出手段内に配置された
複数の光センサに、被投影体に形成された位置調整用の
複数のパターンを投影し、前記複数の光センサの出力が
同時に最大となる位置を投影光学系の結像平面として検
出し、その位置における前記照度検出手段の上面の高さ
と傾きを測定し、試料を前記投影光学系の下に移動させ
た後、その露光位置を前記測定された前記照度検出ユニ
ットの上面の高さおよび傾きと同じになるように調整し
て露光することにより、試料の露光位置を投影光学系の
結像位置に容易に、かつ高精度に位置決めして露光する
ことができ、しかも、スループットを向上させることが
できる。
複数の光センサに、被投影体に形成された位置調整用の
複数のパターンを投影し、前記複数の光センサの出力が
同時に最大となる位置を投影光学系の結像平面として検
出し、その位置における前記照度検出手段の上面の高さ
と傾きを測定し、試料を前記投影光学系の下に移動させ
た後、その露光位置を前記測定された前記照度検出ユニ
ットの上面の高さおよび傾きと同じになるように調整し
て露光することにより、試料の露光位置を投影光学系の
結像位置に容易に、かつ高精度に位置決めして露光する
ことができ、しかも、スループットを向上させることが
できる。
［実施例］ 以下、本発明の第１の実施例を第１図ないし第５図を
参照して説明する。第１図は投影露光装置の構成説明
図、第２図はラインパターン合わせの説明図、第３図は
Ｚ方向レベルＣ光量検出用の光センサー出力との関係を
示す図、第４図は回路パターン描画マスクと照度検出ユ
ニットとに設けられたパターンの一例を示す図、第５図
は面上の複数の焦点位置から結像平面を求める方法説明
図である。図中、第９図と同符号のものは同じものを示
す。
参照して説明する。第１図は投影露光装置の構成説明
図、第２図はラインパターン合わせの説明図、第３図は
Ｚ方向レベルＣ光量検出用の光センサー出力との関係を
示す図、第４図は回路パターン描画マスクと照度検出ユ
ニットとに設けられたパターンの一例を示す図、第５図
は面上の複数の焦点位置から結像平面を求める方法説明
図である。図中、第９図と同符号のものは同じものを示
す。
図において、20はステージ７上に設置されている照度
検出ユニットで、照度検出ユニット20には照度検出用の
光センサーが３個所以上に設けられている。そして該光
センサーの配設位置に対応させ位置の照度検出ユニット
20の上面には、１または複数（群）のライン状または矩
形状のパターンが設けられている。21は照度検出ユニッ
ト20に設けたハターンと相似のライン状または矩形状の
パターンが設けられていて、照度検出ユニット20の上面
と共役な面を有する被投影体としての回路パターン描画
マスク、22はウエハ１の露光領域内の高さと傾きを検出
するレベル測定器の発光器、23はレベル測定器の受光器
で、発光器22と受光器23との一対でレベル測定器を構成
している。24はレベル測定器の信号処理系、25は照度検
出ユニット20に設けた各光センサーの最大出力値の信号
を同時に検出する信号処理系で、信号処理系25において
は、照度検出ユニット20に設けたパターン上に縮小レン
ズ５を介して投影された回路パターン描画マスク21のラ
イン状または矩形状のパターンの光量を、ステージ制御
系11を作動してステージ７を上下移動させながら前記光
センサーにて３個所以上測定し、その測定した各個所に
おける各光センサーの最大出力値信号を同時に検出し、
検出した値をメイン制御系13に送信するようになってい
る。
検出ユニットで、照度検出ユニット20には照度検出用の
光センサーが３個所以上に設けられている。そして該光
センサーの配設位置に対応させ位置の照度検出ユニット
20の上面には、１または複数（群）のライン状または矩
形状のパターンが設けられている。21は照度検出ユニッ
ト20に設けたハターンと相似のライン状または矩形状の
パターンが設けられていて、照度検出ユニット20の上面
と共役な面を有する被投影体としての回路パターン描画
マスク、22はウエハ１の露光領域内の高さと傾きを検出
するレベル測定器の発光器、23はレベル測定器の受光器
で、発光器22と受光器23との一対でレベル測定器を構成
している。24はレベル測定器の信号処理系、25は照度検
出ユニット20に設けた各光センサーの最大出力値の信号
を同時に検出する信号処理系で、信号処理系25において
は、照度検出ユニット20に設けたパターン上に縮小レン
ズ５を介して投影された回路パターン描画マスク21のラ
イン状または矩形状のパターンの光量を、ステージ制御
系11を作動してステージ７を上下移動させながら前記光
センサーにて３個所以上測定し、その測定した各個所に
おける各光センサーの最大出力値信号を同時に検出し、
検出した値をメイン制御系13に送信するようになってい
る。
つぎに上記構成の作用について説明する。まず、ステ
ージ７をＸまたはＹ方向へ移動して照度検出ユニット20
を縮小レンズ５の投影位置に位置させる。ついで照明光
源４のシャッターを開き、回路パターン描画マスク21に
設けられたライン状または矩形状のパターンを縮小レン
ズ５を介して縮小して照度検出ユニット20の上面に投影
する。投影した場合、通常は第２図（ａ）に示すよう
に、パターンがライン状の場合は投影されたスリット像
26と、それを受光する照度検出ユニット20におけるライ
ン状のパターン27とは一致せずずれているため、ステー
ジ７をＸまたはＹ方向へ移動して第２図（ｂ）に示すよ
うに両者を一致させる。つぎにステージ７のＸおよびＹ
方向を固定し、ステージ７をＺ方向に上下移動させなが
ら照度検出ユニット20に設けた３個所以上の各光センサ
ーの出力を繰り返し信号処理系25に取り込む。信号処理
系25に取り込まれたＺ方向位置と光センサーの出力値と
の関係は、第３図に示すような山形の曲線を形成し、最
大出力値を示す点Ｍが容易に検出される。この検出され
た最大出力値を示す位置が、その位置における縮小レン
ズ５の合焦点位置となる。
ージ７をＸまたはＹ方向へ移動して照度検出ユニット20
を縮小レンズ５の投影位置に位置させる。ついで照明光
源４のシャッターを開き、回路パターン描画マスク21に
設けられたライン状または矩形状のパターンを縮小レン
ズ５を介して縮小して照度検出ユニット20の上面に投影
する。投影した場合、通常は第２図（ａ）に示すよう
に、パターンがライン状の場合は投影されたスリット像
26と、それを受光する照度検出ユニット20におけるライ
ン状のパターン27とは一致せずずれているため、ステー
ジ７をＸまたはＹ方向へ移動して第２図（ｂ）に示すよ
うに両者を一致させる。つぎにステージ７のＸおよびＹ
方向を固定し、ステージ７をＺ方向に上下移動させなが
ら照度検出ユニット20に設けた３個所以上の各光センサ
ーの出力を繰り返し信号処理系25に取り込む。信号処理
系25に取り込まれたＺ方向位置と光センサーの出力値と
の関係は、第３図に示すような山形の曲線を形成し、最
大出力値を示す点Ｍが容易に検出される。この検出され
た最大出力値を示す位置が、その位置における縮小レン
ズ５の合焦点位置となる。
第４図は上記合焦点位置の検出を３個所同時に行う場
合の具体例で、回路パターン描画マスク21にライン状の
パターン21aを３個所に設け、照度検出ユニット20の上
面にパターン21aと相似のパターン20aを設けたものであ
る。もっともこの場合、照度検出ユニット20の光センサ
ーは、パターン20aと対応した位置に３個配設されてい
る。この３個所についてそれぞれ第５図（ｂ）に示すよ
うに、前記第３図と同様の曲線から最大出力値を示す点
M1，M2を検出（図では２個所の検出状態のみを示す）す
ることにより、３個所の合焦点位置を短時間に検出する
ことが可能になり、検出した点M1，M2と装置基準面を示
す線28とのずれ量Z1，Z2を測定して求め、第５図（ａ）
に示すように、Z1位置とZ2位置とを結ぶ面、すなわち結
像平面29を容易に精度よく求めることができ、高精細な
回路パターンの転写を可能にする。そして同時に、焦点
合わせのドリフトを高精度に補正することを可能にする
ほか、補正に要する時間を短縮することができるととも
に、従来の試し露光をやめることができるためスループ
ットを向上させることが可能になる。
合の具体例で、回路パターン描画マスク21にライン状の
パターン21aを３個所に設け、照度検出ユニット20の上
面にパターン21aと相似のパターン20aを設けたものであ
る。もっともこの場合、照度検出ユニット20の光センサ
ーは、パターン20aと対応した位置に３個配設されてい
る。この３個所についてそれぞれ第５図（ｂ）に示すよ
うに、前記第３図と同様の曲線から最大出力値を示す点
M1，M2を検出（図では２個所の検出状態のみを示す）す
ることにより、３個所の合焦点位置を短時間に検出する
ことが可能になり、検出した点M1，M2と装置基準面を示
す線28とのずれ量Z1，Z2を測定して求め、第５図（ａ）
に示すように、Z1位置とZ2位置とを結ぶ面、すなわち結
像平面29を容易に精度よく求めることができ、高精細な
回路パターンの転写を可能にする。そして同時に、焦点
合わせのドリフトを高精度に補正することを可能にする
ほか、補正に要する時間を短縮することができるととも
に、従来の試し露光をやめることができるためスループ
ットを向上させることが可能になる。
つぎに、第６図は本発明の第２の実施例の説明図で、
パターン付きのガラスを光素子が設けられているパッケ
ージに貼着した照度検出ユニットの構成説明図である。
図において30は第６図（ａ）に示すように矩形状のパタ
ーン30aを複数（nXn…ｎは２以上）配置したパターン付
きのガラスで、光センサー素子の保護用ガラスの代りに
使用される。第６図（ｂ）は第６図（ａ）のｂ−ｂ断面
図で、31はパターン30aに対応した位置にそれぞれ設け
られている光センサー素子、32は光センサー素子31のパ
ッケージで、パターン付きのガラス30はパッケージ32に
直接貼付られている。33はコネクタである。一方、この
ガラス30のパターン30aと同様のパターンを配置したマ
スクが、前記実施例の回路パターン描画マスク21に代え
て使用される。ここでパターン30aはライン状であって
もよい。なお、上記以外の構成は前記第１の実施例と同
じである。
パターン付きのガラスを光素子が設けられているパッケ
ージに貼着した照度検出ユニットの構成説明図である。
図において30は第６図（ａ）に示すように矩形状のパタ
ーン30aを複数（nXn…ｎは２以上）配置したパターン付
きのガラスで、光センサー素子の保護用ガラスの代りに
使用される。第６図（ｂ）は第６図（ａ）のｂ−ｂ断面
図で、31はパターン30aに対応した位置にそれぞれ設け
られている光センサー素子、32は光センサー素子31のパ
ッケージで、パターン付きのガラス30はパッケージ32に
直接貼付られている。33はコネクタである。一方、この
ガラス30のパターン30aと同様のパターンを配置したマ
スクが、前記実施例の回路パターン描画マスク21に代え
て使用される。ここでパターン30aはライン状であって
もよい。なお、上記以外の構成は前記第１の実施例と同
じである。
本構成の場合、（ｎ×ｎ）の多数の位置で前記第１の
実施例と同様に合焦点位置が検出され、結像面の高さお
よび傾きが細かく検出されるから、結像面のうねりや反
り等も正確に求められ、結像平面29を一層精度よく求め
ることが可能になる。
実施例と同様に合焦点位置が検出され、結像面の高さお
よび傾きが細かく検出されるから、結像面のうねりや反
り等も正確に求められ、結像平面29を一層精度よく求め
ることが可能になる。
つぎに、第３の実施例として、照度検出ユニット20に
代えてカメラ等の２次元の光センサーを使用し、一方、
前記第１の実施例の回路パターン描画マスク21に代え
て、前記第２の実施例と同様のライン状または矩形状の
パターン30aを複数（ｎ×ｎ…ｎは２以上）配置したレ
チクル等のマスクを使用し、上記以外の構成を前記第１
の実施例と同じにしてもよい。本構成の場合は、前記第
１および第２の実施例のように、照度検出ユニット20に
設けたライン状または矩形状のパターンが不要になり、
構成がそれだけ簡単になる効果を有している。
代えてカメラ等の２次元の光センサーを使用し、一方、
前記第１の実施例の回路パターン描画マスク21に代え
て、前記第２の実施例と同様のライン状または矩形状の
パターン30aを複数（ｎ×ｎ…ｎは２以上）配置したレ
チクル等のマスクを使用し、上記以外の構成を前記第１
の実施例と同じにしてもよい。本構成の場合は、前記第
１および第２の実施例のように、照度検出ユニット20に
設けたライン状または矩形状のパターンが不要になり、
構成がそれだけ簡単になる効果を有している。
第７図は、前記各実施例のように、照度検出ユニット
20をステージ７上にウエハ１と別に設置するのとは異な
り、照度検出用の光センサーおよび前記ライン状または
矩形状のパターンを設けたマスクを、ウエハチャックと
同形状の治具内に組み込む構成にした照度検出ユニット
の他の実施例を示す図である。図中、第１図ないし第６
図と同符号のものは同じものを示す。34はウエハチャッ
クと同形状の結像平面測定用の治具で、治具34には照度
検出ユニット20に３個所以上設けられているライン状ま
たは矩形状のパターンと同様のパターン付きのマスク
と、該パターンに対応して配設されている照度検出用の
光センサーとが組み込まれている。
20をステージ７上にウエハ１と別に設置するのとは異な
り、照度検出用の光センサーおよび前記ライン状または
矩形状のパターンを設けたマスクを、ウエハチャックと
同形状の治具内に組み込む構成にした照度検出ユニット
の他の実施例を示す図である。図中、第１図ないし第６
図と同符号のものは同じものを示す。34はウエハチャッ
クと同形状の結像平面測定用の治具で、治具34には照度
検出ユニット20に３個所以上設けられているライン状ま
たは矩形状のパターンと同様のパターン付きのマスク
と、該パターンに対応して配設されている照度検出用の
光センサーとが組み込まれている。
本実施例においては、治具34が照度検出ユニット20と
同じ機能をするから、前記各実施例に比べて容易に従来
の装置にも取り付けることが可能で、照度検出ユニット
20を取り付けた場合の調整等が不要になり、投影光学系
の特性測定をすることが可能になる。そしてこの場合、
治具34により縮小レンズ５の合焦点位置が検出され、結
像平面29を精度よく求めることが可能になる。
同じ機能をするから、前記各実施例に比べて容易に従来
の装置にも取り付けることが可能で、照度検出ユニット
20を取り付けた場合の調整等が不要になり、投影光学系
の特性測定をすることが可能になる。そしてこの場合、
治具34により縮小レンズ５の合焦点位置が検出され、結
像平面29を精度よく求めることが可能になる。
なお、第８図は照度検出ユニットとステージとの関係
を示す図で、35は載置したウエハ１および照度検出ユニ
ット20をＹ方向へ移動させるＹステージ、36は同様にＸ
方向へ移動させるＸステージ、37は同様にＺ方向へ移動
させるＺステージ、38は載置したウエハ１および照度検
出ユニット20を任意の方向および角度に傾斜させるチル
トステージである。本ステージにより前記第１図に示す
発光器22と受光器23との一対で構成されるレベル測定器
の基準値が求められる。すなわち、前述したようにＸス
テージ36,Yステージ35,Zステージ37を適宜駆動し、さら
にチルトステージ38を駆動して、検出された縮小レンズ
５の合焦点面（結像平面）に照度検出ユニット20の上面
のパターン20aを一致させ、その一致した状態でパター
ン20aの上面の高さと傾きとをレベル測定器で測定する
ことにより、レベル測定器の基準値を求めることができ
る。
を示す図で、35は載置したウエハ１および照度検出ユニ
ット20をＹ方向へ移動させるＹステージ、36は同様にＸ
方向へ移動させるＸステージ、37は同様にＺ方向へ移動
させるＺステージ、38は載置したウエハ１および照度検
出ユニット20を任意の方向および角度に傾斜させるチル
トステージである。本ステージにより前記第１図に示す
発光器22と受光器23との一対で構成されるレベル測定器
の基準値が求められる。すなわち、前述したようにＸス
テージ36,Yステージ35,Zステージ37を適宜駆動し、さら
にチルトステージ38を駆動して、検出された縮小レンズ
５の合焦点面（結像平面）に照度検出ユニット20の上面
のパターン20aを一致させ、その一致した状態でパター
ン20aの上面の高さと傾きとをレベル測定器で測定する
ことにより、レベル測定器の基準値を求めることができ
る。
［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、
合焦点位置を同時に３点以上計測して投影光学系のレン
ズの結像平面を精度よく求めることができ、また、合焦
点位置を照度検出ユニットの光センサーで直接検出する
ことにより、結像平面を短時間で検出することができる
とともに、スループットの向上を図ることができる効果
を有し、さらに、被測定面の傾きを検出することができ
るから、レベル測定器の基準値を求めることも可能にな
る効果を奏する。
合焦点位置を同時に３点以上計測して投影光学系のレン
ズの結像平面を精度よく求めることができ、また、合焦
点位置を照度検出ユニットの光センサーで直接検出する
ことにより、結像平面を短時間で検出することができる
とともに、スループットの向上を図ることができる効果
を有し、さらに、被測定面の傾きを検出することができ
るから、レベル測定器の基準値を求めることも可能にな
る効果を奏する。
第１図は本発明の第１の実施例の投影露光装置の構成説
明図、第２図はラインパターン合わせの説明図で、第２
図（ａ）はパターンがずれている状態を示す図、第２図
（ｂ）はパターンが一致している状態を示す図、第３図
はＺ方向レベルと光量検出用の光センサー出力との関係
を示す図、第４図は回路パターン描画マスクと照度検出
ユニットとに設けられたパターンの一例を示す図、第５
図は面上の複数の焦点位置から結像平面を求める方法説
明図で、第５図（ａ）は結像平面を示す図、第５図
（ｂ）は装置基準面に対する光センサーの最大出力値の
ずれ状態を示す図、第６図は本発明の照度検出ユニット
の第２の実施例の構成説明図で、第６図（ａ）は（ｎ×
ｎ）の多数のパターンを設けた照度検出ユニットの一例
を示す図、第６図は（ｂ）は第６図（ａ）のｂ−ｂ断面
図、第７図は光センサーをウエハチャックと同形状の治
具に組み込んだ照度検出ユニットの他の実施例を示す
図、第８図は照度検出ユニットとステージとの関係を示
す図である。 第９図は従来の露光装置の主たる構成例説明図である。 １…ウエハ（試料）、2,21…回路パターン描画マスク
（被投影体） ５…縮小レンズ、７…ステージ、11…ステーシ制御系、
20…照度検出ユニット、20a,21a…パターン、25…光セ
ンサーの信号処理系、29…結像平面、30…パターン付き
のガラス、31…光センサー素子、32…光センサー素子の
パッケージ、34…結像平面測定用の治具、38…チルトス
テージ。
明図、第２図はラインパターン合わせの説明図で、第２
図（ａ）はパターンがずれている状態を示す図、第２図
（ｂ）はパターンが一致している状態を示す図、第３図
はＺ方向レベルと光量検出用の光センサー出力との関係
を示す図、第４図は回路パターン描画マスクと照度検出
ユニットとに設けられたパターンの一例を示す図、第５
図は面上の複数の焦点位置から結像平面を求める方法説
明図で、第５図（ａ）は結像平面を示す図、第５図
（ｂ）は装置基準面に対する光センサーの最大出力値の
ずれ状態を示す図、第６図は本発明の照度検出ユニット
の第２の実施例の構成説明図で、第６図（ａ）は（ｎ×
ｎ）の多数のパターンを設けた照度検出ユニットの一例
を示す図、第６図は（ｂ）は第６図（ａ）のｂ−ｂ断面
図、第７図は光センサーをウエハチャックと同形状の治
具に組み込んだ照度検出ユニットの他の実施例を示す
図、第８図は照度検出ユニットとステージとの関係を示
す図である。 第９図は従来の露光装置の主たる構成例説明図である。 １…ウエハ（試料）、2,21…回路パターン描画マスク
（被投影体） ５…縮小レンズ、７…ステージ、11…ステーシ制御系、
20…照度検出ユニット、20a,21a…パターン、25…光セ
ンサーの信号処理系、29…結像平面、30…パターン付き
のガラス、31…光センサー素子、32…光センサー素子の
パッケージ、34…結像平面測定用の治具、38…チルトス
テージ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 相場 良彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−26343（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】３紬方向に移動可能なステージ上に載置さ
れた試料に、投影光学系を介して被投影体に形成された
回路パターンを縮小投影露光する投影露光方法であっ
て、前記ステージ上に載置されて内部に照度検出用の複
数の光センサを配置した照度検出手段を前記投影光学系
の視野内に移動し、前記被投影体に前記複数の光センサ
のそれぞれに対応して形成された位置調整用のパターン
を前記投影光学系を介して前記複数の光センサのそれぞ
れに同時に投影し、前記ステージを前記投影光学系の光
軸方向に所定のピッチずつ移動させながら前記複数の光
センサのそれぞれの出力が最大となる位置を検出し、該
検出した前記複数の光センサのそれぞれの出力が最大と
なるそれぞれの光センサに対応した位置の情報から前記
投影光学系の結像平面を求め、前記試料を前記投影光学
系の視野内に移動させ、前記試料の前記回路パターンを
縮小投影露光する面を前記求めた結像平面に合わせ、該
結像平面に合わせた前記回路パターンを縮小投影露光す
る面を露光することを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項２】試料を搭置して３軸方向に移動可能なステ
ージ手段と、投影光学系と、前記ステージ手段と前記投
影光学系とを制御する制御手段とを備え、前記投影光学
系を介して被投影体に形成された回路パターンを前記試
料上に縮小投影露光する投影露光装置であって、前記ス
テージ手段上に載置されて内部に照度検出用の光センサ
を複数配置した照度検出手段と、前記被投影体に形成さ
れた位置調整用のパターンを前記投影光学系を介して前
記照度検出手段の複数の光センサのそれぞれに同時に投
影しながら前記制御手段で制御して前記ステージ手段を
前記投影光学系の光軸方向に所定のピッチずつ移動させ
たときの前記複数の光センサのそれぞれの出力を検出し
て該出力が最大となる前記それぞれの光センサの前記光
軸方向の出力の位置を求める位置検出手段と、該位置検
出手段で検出した前記出力が最大となるそれぞれの光セ
ンサの光軸方向の位置の情報から前記投影光学系の結像
平面を求める結像平面算出手段と、前記投影光学系の視
野内で前記試料の前記回路パターンを縮小投影露光する
面を前記求めた結像平面に合わせる露光面位置調整手段
とを更に備えたことを特徴とする投影露光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10287390A JP3181050B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 投影露光方法およびその装置 |
| KR1019910006186A KR940006341B1 (ko) | 1990-04-20 | 1991-04-18 | 초점면 검출방법 및 장치 |
| US07/688,285 US5153916A (en) | 1990-04-20 | 1991-04-22 | Method and apparatus for detecting focal plane |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10287390A JP3181050B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 投影露光方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH043008A JPH043008A (ja) | 1992-01-08 |
| JP3181050B2 true JP3181050B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=14339016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10287390A Expired - Lifetime JP3181050B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 投影露光方法およびその装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5153916A (ja) |
| JP (1) | JP3181050B2 (ja) |
| KR (1) | KR940006341B1 (ja) |
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| JP2940736B2 (ja) * | 1992-03-26 | 1999-08-25 | 三洋電機株式会社 | 画像処理装置及びこの画像処理装置における歪み補正方法 |
| JP3513842B2 (ja) * | 1994-12-15 | 2004-03-31 | 株式会社ニコン | 投影露光装置 |
| JP3810039B2 (ja) * | 1998-05-06 | 2006-08-16 | キヤノン株式会社 | ステージ装置 |
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