JP3218475B2 - 露光方法及び露光装置 - Google Patents
露光方法及び露光装置Info
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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
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
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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
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は露光方法に関し、特に投
影光学系の焦点面を計測する手段と、焦点面を補正する
手段とを有する投影露光装置を使用する露光方法に関す
るものである。
影光学系の焦点面を計測する手段と、焦点面を補正する
手段とを有する投影露光装置を使用する露光方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の装置はレチクル面との共
役位置を投影レンズを通して計測し、その位置にウエハ
面を移動させて露光を行うという方法がとられていた。
役位置を投影レンズを通して計測し、その位置にウエハ
面を移動させて露光を行うという方法がとられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き、従来の技
術においてはレチクルを用いてその共役位置の計測を行
う必要があったが、マークの製造誤差やレチクルの撓み
等によりレチクル毎にレチクル固有のオフセットが計測
値に加わってしまった。このため、計測時には常に１種
類のレチクルに限定して計測を行うか、レチクル固有の
オフセット量を予め計測しておき、焦点位置補正時にそ
のオフセット量を加算して補正量を決定するといった手
間が必要となっていた。
術においてはレチクルを用いてその共役位置の計測を行
う必要があったが、マークの製造誤差やレチクルの撓み
等によりレチクル毎にレチクル固有のオフセットが計測
値に加わってしまった。このため、計測時には常に１種
類のレチクルに限定して計測を行うか、レチクル固有の
オフセット量を予め計測しておき、焦点位置補正時にそ
のオフセット量を加算して補正量を決定するといった手
間が必要となっていた。
【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、露光に使用するレチクルそのもので計
測と補正とを可能にすることを目的とする。
なされたもので、露光に使用するレチクルそのもので計
測と補正とを可能にすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】マスク上に設けられた所
定のパターンを所定結像面に結像する投影光学系（９）
と、パターンの投影光学系による焦点面を検出する焦点
検出手段（２０）と、基板を載置するとともに、投影光
学系の光軸方向に基板を移動可能な移動手段と（１
１）、光軸方向に関する所定結像面と基板との偏差を検
出し、この偏差に応じた検出信号を出力する偏差検出手
段（ＡＦ）と、焦点検出手段からの信号に基づいて、偏
差検出手段、もしくは移動手段にオフセット量を加える
補正手段（２０）とを有する投影露光装置を使用し、複
数のマスク上に設けられた各々のパターンを投影光学系
を介して順次基板上に重ね合わせ露光する露光方法にお
いて、焦点検出手段により、第１マスクでの第１焦点面
を検出するとともに、この検出から所定時間経過後、第
１マスクでの第２焦点面を検出する少なくとも２つの検
出工程を有する第１工程と、第１焦点面と前記第２焦点
面との変化量を求める第２工程と、第１マスクから第２
マスクへ交換する第３工程と、第２マスクの露光を第３
工程でもとめた変化量に基づいた第１オフセット量で行
う第４工程とを備えた。
定のパターンを所定結像面に結像する投影光学系（９）
と、パターンの投影光学系による焦点面を検出する焦点
検出手段（２０）と、基板を載置するとともに、投影光
学系の光軸方向に基板を移動可能な移動手段と（１
１）、光軸方向に関する所定結像面と基板との偏差を検
出し、この偏差に応じた検出信号を出力する偏差検出手
段（ＡＦ）と、焦点検出手段からの信号に基づいて、偏
差検出手段、もしくは移動手段にオフセット量を加える
補正手段（２０）とを有する投影露光装置を使用し、複
数のマスク上に設けられた各々のパターンを投影光学系
を介して順次基板上に重ね合わせ露光する露光方法にお
いて、焦点検出手段により、第１マスクでの第１焦点面
を検出するとともに、この検出から所定時間経過後、第
１マスクでの第２焦点面を検出する少なくとも２つの検
出工程を有する第１工程と、第１焦点面と前記第２焦点
面との変化量を求める第２工程と、第１マスクから第２
マスクへ交換する第３工程と、第２マスクの露光を第３
工程でもとめた変化量に基づいた第１オフセット量で行
う第４工程とを備えた。
【０００６】
【作用】本発明においては、レチクル交換前後で各々の
レチクルについて焦点位置計測を行い、２つの計測値の
差はレチクル自身に起因するものとして補正には使用し
ないこととするため、レチクル交換を行った後でも、使
用中のレチクルで随時焦点位置の計測と補正とが可能と
なる。
レチクルについて焦点位置計測を行い、２つの計測値の
差はレチクル自身に起因するものとして補正には使用し
ないこととするため、レチクル交換を行った後でも、使
用中のレチクルで随時焦点位置の計測と補正とが可能と
なる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明にかかる一実施例に好適な投影
露光装置の概略を示す図である。水銀ランプ等の光源１
からの光束はコリメータレンズ２で平行光束とされた
後、フライアイレンズ等のインテグレータ３に入射す
る。フライアイレンズ３からの光束はハーフミラー４、
反射ミラー５、コンデンサーレンズ６を介してレチクル
７をほぼ均一な照度で照明する。ここで、レチクル７に
はレチクルアライメントマークＲＭとして、パターン領
域に付随して透明窓にクロム層等で形成される十字マー
クを有するマークＲＭｘ、ＲＭｙが投影レンズ９の有効
エリアＩＦ内に設けられている。レチクル７はレチクル
ステージ８上に設けられおり、レチクルステージ８を微
動させて照明系の光軸ＡＸにレチクル７の中心を一致さ
せる。レチクル７を通過した照明光は投影レンズ９によ
りウエハ１０上に集光し、レチクル７に設けられた回路
パターンＰＡを所定結像面に結像する。ウエハ１０はモ
ータ等の駆動部１２によりＺ方向（光軸方向）に移動可
能なＺステージ１１上に載置されている。Ｚステージ１
１は、モータ等の駆動部１４によりＸ−Ｙ平面内で２次
元移動可能なＸＹステージ１３上に載置されている。Ｚ
ステージには干渉計１６からのレーザ光を反射する反射
ミラー１５が設けられており、ＸＹステージ１３の位置
は干渉計１６により、例えば０．０１μｍ単位で検出さ
れる。また、Ｚステージ上には焦点合わせ等に用いられ
るフォーカス計測用マーク１７Ａを備えたガラス基板等
の基準部材１７が設けられている。基準部材１７はその
表面がウエハ１０の表面の表面位置とほぼ一致するよう
に設けられている。基準部材１７上にはフォーカス計測
用マークとして光透過性のスリットパターンである矩形
状のマーク１７Ａが設けられている。フォーカス計測用
マーク１７Ａはファイバー２５を用いて基準部材１７の
下の方へ伝送された露光光によってフィルター２６、レ
ンズ２７、ミラー２８を介して下方から照明される。こ
こで、フィルター２６はｐ偏光のみを通すフィルター２
６ｐとｓ偏光のみを通すフィルター２６ｓとの２つのフ
ィルターに分割されており、投影レンズ９の瞳面ＥＰと
ほぼ共役となるように設けられている。このため、フォ
ーカス計測用マーク１７Ａは光軸ＡＸに対して互いに異
なる方向にテレセン傾きを持つｐ偏光と、ｓ偏光とから
なる照明光によって照明されることになる。さて、フォ
ーカス計測用マーク１７Ａを透過した光は、投影レンズ
９を介してレチクル７上にフォーカス計測用マーク１７
Ａの像を結像する。マークＲＭｘ（ＲＭｙ）に遮られる
ことなくレチクル７を透過した光はレンズ６、ミラー５
を介してハーフミラー４で反射された後、偏光ビームス
プリッタ２９に入射する。そして偏光ビームスプリッタ
２９において照明光はｐ偏光とｓ偏光とに分割され、第
１受光器１８Ａと第２受光器１８Ｂとに導かれる。各々
の受光面は信号１９Ａと１９Ｂとを個別に焦点信号検出
系２０へ出力している。そしてフォーカス計測用マーク
１７ＡをＺ方向の異なる複数点に移動させることによ
り、受光器１８Ａ、１８Ｂはそれぞれ別々にフォーカス
計測用マーク１７Ａからの光を受光し、得られた信号１
９Ａ、１９Ｂから投影レンズ９を介したレチクル７の共
役位置（焦点位置）を焦点信号検出系２０にて求めるこ
とができる。このような焦点位置検出系は特開平１−２
６２６２４号公報に詳しく開示されている。この焦点位
置検出系で検出された焦点位置は必要に応じて主制御系
２４のメモリ内に記憶される。
露光装置の概略を示す図である。水銀ランプ等の光源１
からの光束はコリメータレンズ２で平行光束とされた
後、フライアイレンズ等のインテグレータ３に入射す
る。フライアイレンズ３からの光束はハーフミラー４、
反射ミラー５、コンデンサーレンズ６を介してレチクル
７をほぼ均一な照度で照明する。ここで、レチクル７に
はレチクルアライメントマークＲＭとして、パターン領
域に付随して透明窓にクロム層等で形成される十字マー
クを有するマークＲＭｘ、ＲＭｙが投影レンズ９の有効
エリアＩＦ内に設けられている。レチクル７はレチクル
ステージ８上に設けられおり、レチクルステージ８を微
動させて照明系の光軸ＡＸにレチクル７の中心を一致さ
せる。レチクル７を通過した照明光は投影レンズ９によ
りウエハ１０上に集光し、レチクル７に設けられた回路
パターンＰＡを所定結像面に結像する。ウエハ１０はモ
ータ等の駆動部１２によりＺ方向（光軸方向）に移動可
能なＺステージ１１上に載置されている。Ｚステージ１
１は、モータ等の駆動部１４によりＸ−Ｙ平面内で２次
元移動可能なＸＹステージ１３上に載置されている。Ｚ
ステージには干渉計１６からのレーザ光を反射する反射
ミラー１５が設けられており、ＸＹステージ１３の位置
は干渉計１６により、例えば０．０１μｍ単位で検出さ
れる。また、Ｚステージ上には焦点合わせ等に用いられ
るフォーカス計測用マーク１７Ａを備えたガラス基板等
の基準部材１７が設けられている。基準部材１７はその
表面がウエハ１０の表面の表面位置とほぼ一致するよう
に設けられている。基準部材１７上にはフォーカス計測
用マークとして光透過性のスリットパターンである矩形
状のマーク１７Ａが設けられている。フォーカス計測用
マーク１７Ａはファイバー２５を用いて基準部材１７の
下の方へ伝送された露光光によってフィルター２６、レ
ンズ２７、ミラー２８を介して下方から照明される。こ
こで、フィルター２６はｐ偏光のみを通すフィルター２
６ｐとｓ偏光のみを通すフィルター２６ｓとの２つのフ
ィルターに分割されており、投影レンズ９の瞳面ＥＰと
ほぼ共役となるように設けられている。このため、フォ
ーカス計測用マーク１７Ａは光軸ＡＸに対して互いに異
なる方向にテレセン傾きを持つｐ偏光と、ｓ偏光とから
なる照明光によって照明されることになる。さて、フォ
ーカス計測用マーク１７Ａを透過した光は、投影レンズ
９を介してレチクル７上にフォーカス計測用マーク１７
Ａの像を結像する。マークＲＭｘ（ＲＭｙ）に遮られる
ことなくレチクル７を透過した光はレンズ６、ミラー５
を介してハーフミラー４で反射された後、偏光ビームス
プリッタ２９に入射する。そして偏光ビームスプリッタ
２９において照明光はｐ偏光とｓ偏光とに分割され、第
１受光器１８Ａと第２受光器１８Ｂとに導かれる。各々
の受光面は信号１９Ａと１９Ｂとを個別に焦点信号検出
系２０へ出力している。そしてフォーカス計測用マーク
１７ＡをＺ方向の異なる複数点に移動させることによ
り、受光器１８Ａ、１８Ｂはそれぞれ別々にフォーカス
計測用マーク１７Ａからの光を受光し、得られた信号１
９Ａ、１９Ｂから投影レンズ９を介したレチクル７の共
役位置（焦点位置）を焦点信号検出系２０にて求めるこ
とができる。このような焦点位置検出系は特開平１−２
６２６２４号公報に詳しく開示されている。この焦点位
置検出系で検出された焦点位置は必要に応じて主制御系
２４のメモリ内に記憶される。
【０００８】さて、本実施例における投影露光装置には
前述の所定結像面とウエハ１０の表面との間隔を検出す
る斜入射式の偏差検出系ＡＦが設けられている。偏差検
出系ＡＦ内には光源２１と一次元ラインセンサ２３が設
けられており、ＬＥＤ等の光源２１から射出された光を
平行平板ガラス２２を介して所定結像面に照射する。セ
ンサ２３は所定結像面に位置したウエハ１０からの反射
光を受光しウエハ１０のＺ方向の位置を検出する。つま
り、センサ２３は反射光の受光する位置とセンサ２３の
中心位置との差に相当する偏差信号ＳＰを主制御系２４
に出力する。主制御系２４は信号ＳＰに基づいて、Ｚス
テージ１１駆動用のモータ１２を制御するための信号Ｄ
Ｒを出力する。平行平板ガラス２２を駆動部２２ａで駆
動することにより、偏差信号にオフセットを持たせるこ
とができ、ウエハ１０の表面を任意の焦点面と一致させ
ることができる。所定結像面情報は予め試し焼き等を行
うことにより求められており、主制御系２４内に記憶さ
れている。平行平板ガラス２２を駆動部２２ａにより回
転させることにより、所定結像面とウエハ１０の表面が
一致したとき反射光がセンサ２３の中心に入射するよう
に偏差検出系ＡＦは調整されている。また、所定結像面
と前述の焦点信号検出系２０で求めた焦点位置からオフ
セット量を算出し、偏差信号ＳＰにオフセットを持たせ
たり、Ｚステージの位置にオフセットを持たせるように
してもよい。偏差検出系ＡＦは特開昭５６−４２２２０
５号公報に開示されているようなスリット光像を斜めに
照射し、反射光を振動ミラーを介して受光し、同期検波
を用いて偏差信号を得るような構成であっても構わな
い。
前述の所定結像面とウエハ１０の表面との間隔を検出す
る斜入射式の偏差検出系ＡＦが設けられている。偏差検
出系ＡＦ内には光源２１と一次元ラインセンサ２３が設
けられており、ＬＥＤ等の光源２１から射出された光を
平行平板ガラス２２を介して所定結像面に照射する。セ
ンサ２３は所定結像面に位置したウエハ１０からの反射
光を受光しウエハ１０のＺ方向の位置を検出する。つま
り、センサ２３は反射光の受光する位置とセンサ２３の
中心位置との差に相当する偏差信号ＳＰを主制御系２４
に出力する。主制御系２４は信号ＳＰに基づいて、Ｚス
テージ１１駆動用のモータ１２を制御するための信号Ｄ
Ｒを出力する。平行平板ガラス２２を駆動部２２ａで駆
動することにより、偏差信号にオフセットを持たせるこ
とができ、ウエハ１０の表面を任意の焦点面と一致させ
ることができる。所定結像面情報は予め試し焼き等を行
うことにより求められており、主制御系２４内に記憶さ
れている。平行平板ガラス２２を駆動部２２ａにより回
転させることにより、所定結像面とウエハ１０の表面が
一致したとき反射光がセンサ２３の中心に入射するよう
に偏差検出系ＡＦは調整されている。また、所定結像面
と前述の焦点信号検出系２０で求めた焦点位置からオフ
セット量を算出し、偏差信号ＳＰにオフセットを持たせ
たり、Ｚステージの位置にオフセットを持たせるように
してもよい。偏差検出系ＡＦは特開昭５６−４２２２０
５号公報に開示されているようなスリット光像を斜めに
照射し、反射光を振動ミラーを介して受光し、同期検波
を用いて偏差信号を得るような構成であっても構わな
い。
【０００９】レチクル７はレチクル駆動部３３により交
換可能となっている。次に図２を参照して焦点位置の計
測、及び露光の動作を説明する。 〔ステップ１００〕まず、最初に使用するレチクルをＡ
とすると、レチクルＡを使ってテストプリント等により
ベストフォーカス位置を求め、その結果をＺ0 とする。 〔ステップ１０１〕次にベストフォーカス位置で露光を
行うわけであるが、制御誤差を生じる場合もあり、ベス
トフォーカス位置と焦点信号検出系２０の検出する焦点
位置との対応づけ（ＦＣ：フォーカスキャリブレーショ
ン）を行う。同じＡレチクルで前述の焦点信号検出系２
０により焦点位置計測（ＦＣ）を行い、その計測結果を
ａとする。ここで（Ｚ0 −ａ）がＦＣの計測においてレ
チクルＡにおけるオフセット量となる。ここでは、Ｚ0
に位置されたウエハ１０の表面からの反射光がセンサ２
３の中心に入射するよう平行平板ガラス２２をオフセッ
ト量（Ｚ0 −ａ）に相当する量だけ回転させることによ
り、ベストフォーカス位置とセンサ２３（焦点信号検出
系２０）からの出力信号とを所定の関係となるようにし
ている。ＦＣの動作を簡単に説明する。Ｚステージ１１
を所定のＺ位置（Ｚ1 ）に位置決めした後、前述のフォ
ーカス計測用マーク１７Ａの投影像とマークＲＭｘ（Ｒ
Ｍｙ）とが相対移動するようにＸＹステージ１３を微動
させる。この際、フォーカス計測用マーク１７Ａの投影
像とマークＲＭｘ（ＲＭｙ）とが合致した時に受光器１
８Ａと１８Ｂとが受光する光量が最も少なくなり、順次
そのずれに応じて光量が増加する。受光器１８Ａ、１８
Ｂにより光電変換された信号１９Ａ、１９Ｂは焦点信号
検出系２０で干渉計１６によるＸＹステージ１３の位置
信号に同期して処理され、主制御系２４はフォーカス計
測用マーク１７Ａの投影像とマークＲＭｘ（ＲＭｙ）と
が合致した時のＸＹステージ１３の座標値ＸP1、ＸS1を
記憶する。次にＺステージ１１を所定位置（Ｚ2 ）に位
置決めし、上述と同様の動作で座標値Ｚ2 でフォーカス
計測用マーク１７Ａの投影像とマークＲＭｘ（ＲＭｙ）
とが合致するＸＹステージ１３の位置座標値ＸP2、ＸS2
を記憶する。そして位置ＸP1、ＸP2での夫々のＺ位置を
結ぶ直線と位置ＸS1、ＸS2でのＺ位置を結ぶ直線との交
点から焦点位置が求まる。この動作も特開平１−２６２
６２４号公報に詳しく開示されている。尚、オフセット
はＺステージ１１のＺ方向の位置に（Ｚ0 −ａ）だけオ
フセットを加えるようにしてもよい。 〔ステップ１０２〕Ａレチクルで露光を行う。この時露
光はＺ0 の位置で行われる。 〔ステップ１０３〕Ａレチクルで露光が終了し、次のレ
チクルＢに交換する直前にＡレチクルで再びＦＣを行
う。その時の計測結果をａ1 とする。この時再びＡレチ
クルで露光を行う場合には、大気圧や温度変化、或いは
照射量の投影光学系の蓄積により生じるフォーカス変動
分（ａ1 −ａ）をオフセット量として偏差検出系ＡＦに
加味し、〔Ｚ0 ＋（ａ1 −ａ）〕の位置で露光を行えば
フォーカス変動分が補正され、常にベストフォーカス位
置での露光が得られることになる。 〔ステップ１０４〕ＡレチクルからＢレチクルへ交換す
る。 〔ステップ１０５〕ＡレチクルからＢレチクルへ交換直
後に、レチクルＢにてＦＣを行い、その計測結果をｂと
する。先程の計測結果をａ1 と今回の計測結果ｂは投影
レンズの状態は同じまま、レチクルだけを変えて計測さ
れたものであり、その差（ｂ−ａ1 ）はレチクルに起因
するオフセット量である。この値は直接オフセット量と
して用いない。 〔ステップ１０６〕次のＢレチクルで露光を行う場合に
は、Ａレチクルの交換直前で求めたベストフォカス位置
〔Ｚ0 ＋（ａ1 −ａ）〕で露光を行えば、レチクルに起
因するオフセット量を使用することなく、常にベストフ
ォーカス位置での露光が得られることになる。つまり、
最初のレチクルでベストフォーカス位置を求め、レチク
ル交換に係わらず各レチクル毎の制御誤差分のみに合わ
せてベストフォーカス位置を補正している。また、レチ
クル交換直前のオフセット量〔（Ｚ0 −ａ）＋（ａ1 −
ａ）〕に合わせて露光を行っているということもでき
る。 〔ステップ１０７〕レチクルＢを使った露光の途中でＦ
Ｃを行う場合はステップ１０８へ進み、ＦＣを行わない
場合はステップ１０９へ進む。レチクルＢを使った露光
の途中でＦＣを実行した場合、その計測値をｂ1 とす
る。 〔ステップ１０８〕（ｂ1 −ｂ）がレチクルＢで処理を
開始してからのフォーカス変動分ということになる。再
びレチクルＢでウエハ露光を行う際には〔Ｚ0 ＋（ａ1
−ａ）＋（ｂ1 −ｂ）〕の位置で露光を行う。 〔ステップ１０９〕レチクルＢでの処理が終了し、次の
レチクルＣに交換する直前にレチクルＢでＦＣを行い、
その計測結果をｂ2 とする。 〔ステップ１１０〕ＢレチクルからＣレチクルへ交換す
る。 〔ステップ１１１〕Ｃレチクルに交換後すぐにレチクル
ＣにてＦＣを行いその計測結果をｃとする。 〔ステップ１１２〕レチクルＣでの露光時には〔Ｚ0 ＋
（ａ1 −ａ）＋（ｂ2 −ｂ）〕の位置で露光を行う。
換可能となっている。次に図２を参照して焦点位置の計
測、及び露光の動作を説明する。 〔ステップ１００〕まず、最初に使用するレチクルをＡ
とすると、レチクルＡを使ってテストプリント等により
ベストフォーカス位置を求め、その結果をＺ0 とする。 〔ステップ１０１〕次にベストフォーカス位置で露光を
行うわけであるが、制御誤差を生じる場合もあり、ベス
トフォーカス位置と焦点信号検出系２０の検出する焦点
位置との対応づけ（ＦＣ：フォーカスキャリブレーショ
ン）を行う。同じＡレチクルで前述の焦点信号検出系２
０により焦点位置計測（ＦＣ）を行い、その計測結果を
ａとする。ここで（Ｚ0 −ａ）がＦＣの計測においてレ
チクルＡにおけるオフセット量となる。ここでは、Ｚ0
に位置されたウエハ１０の表面からの反射光がセンサ２
３の中心に入射するよう平行平板ガラス２２をオフセッ
ト量（Ｚ0 −ａ）に相当する量だけ回転させることによ
り、ベストフォーカス位置とセンサ２３（焦点信号検出
系２０）からの出力信号とを所定の関係となるようにし
ている。ＦＣの動作を簡単に説明する。Ｚステージ１１
を所定のＺ位置（Ｚ1 ）に位置決めした後、前述のフォ
ーカス計測用マーク１７Ａの投影像とマークＲＭｘ（Ｒ
Ｍｙ）とが相対移動するようにＸＹステージ１３を微動
させる。この際、フォーカス計測用マーク１７Ａの投影
像とマークＲＭｘ（ＲＭｙ）とが合致した時に受光器１
８Ａと１８Ｂとが受光する光量が最も少なくなり、順次
そのずれに応じて光量が増加する。受光器１８Ａ、１８
Ｂにより光電変換された信号１９Ａ、１９Ｂは焦点信号
検出系２０で干渉計１６によるＸＹステージ１３の位置
信号に同期して処理され、主制御系２４はフォーカス計
測用マーク１７Ａの投影像とマークＲＭｘ（ＲＭｙ）と
が合致した時のＸＹステージ１３の座標値ＸP1、ＸS1を
記憶する。次にＺステージ１１を所定位置（Ｚ2 ）に位
置決めし、上述と同様の動作で座標値Ｚ2 でフォーカス
計測用マーク１７Ａの投影像とマークＲＭｘ（ＲＭｙ）
とが合致するＸＹステージ１３の位置座標値ＸP2、ＸS2
を記憶する。そして位置ＸP1、ＸP2での夫々のＺ位置を
結ぶ直線と位置ＸS1、ＸS2でのＺ位置を結ぶ直線との交
点から焦点位置が求まる。この動作も特開平１−２６２
６２４号公報に詳しく開示されている。尚、オフセット
はＺステージ１１のＺ方向の位置に（Ｚ0 −ａ）だけオ
フセットを加えるようにしてもよい。 〔ステップ１０２〕Ａレチクルで露光を行う。この時露
光はＺ0 の位置で行われる。 〔ステップ１０３〕Ａレチクルで露光が終了し、次のレ
チクルＢに交換する直前にＡレチクルで再びＦＣを行
う。その時の計測結果をａ1 とする。この時再びＡレチ
クルで露光を行う場合には、大気圧や温度変化、或いは
照射量の投影光学系の蓄積により生じるフォーカス変動
分（ａ1 −ａ）をオフセット量として偏差検出系ＡＦに
加味し、〔Ｚ0 ＋（ａ1 −ａ）〕の位置で露光を行えば
フォーカス変動分が補正され、常にベストフォーカス位
置での露光が得られることになる。 〔ステップ１０４〕ＡレチクルからＢレチクルへ交換す
る。 〔ステップ１０５〕ＡレチクルからＢレチクルへ交換直
後に、レチクルＢにてＦＣを行い、その計測結果をｂと
する。先程の計測結果をａ1 と今回の計測結果ｂは投影
レンズの状態は同じまま、レチクルだけを変えて計測さ
れたものであり、その差（ｂ−ａ1 ）はレチクルに起因
するオフセット量である。この値は直接オフセット量と
して用いない。 〔ステップ１０６〕次のＢレチクルで露光を行う場合に
は、Ａレチクルの交換直前で求めたベストフォカス位置
〔Ｚ0 ＋（ａ1 −ａ）〕で露光を行えば、レチクルに起
因するオフセット量を使用することなく、常にベストフ
ォーカス位置での露光が得られることになる。つまり、
最初のレチクルでベストフォーカス位置を求め、レチク
ル交換に係わらず各レチクル毎の制御誤差分のみに合わ
せてベストフォーカス位置を補正している。また、レチ
クル交換直前のオフセット量〔（Ｚ0 −ａ）＋（ａ1 −
ａ）〕に合わせて露光を行っているということもでき
る。 〔ステップ１０７〕レチクルＢを使った露光の途中でＦ
Ｃを行う場合はステップ１０８へ進み、ＦＣを行わない
場合はステップ１０９へ進む。レチクルＢを使った露光
の途中でＦＣを実行した場合、その計測値をｂ1 とす
る。 〔ステップ１０８〕（ｂ1 −ｂ）がレチクルＢで処理を
開始してからのフォーカス変動分ということになる。再
びレチクルＢでウエハ露光を行う際には〔Ｚ0 ＋（ａ1
−ａ）＋（ｂ1 −ｂ）〕の位置で露光を行う。 〔ステップ１０９〕レチクルＢでの処理が終了し、次の
レチクルＣに交換する直前にレチクルＢでＦＣを行い、
その計測結果をｂ2 とする。 〔ステップ１１０〕ＢレチクルからＣレチクルへ交換す
る。 〔ステップ１１１〕Ｃレチクルに交換後すぐにレチクル
ＣにてＦＣを行いその計測結果をｃとする。 〔ステップ１１２〕レチクルＣでの露光時には〔Ｚ0 ＋
（ａ1 −ａ）＋（ｂ2 −ｂ）〕の位置で露光を行う。
【００１０】以上のように、レチクル交換前後でＦＣを
行い、その２つの計測値の差はレチクルに起因するもの
とし、交換直前のデータに基づいて露光を行うことによ
り、常にベストフォーカス位置で露光を行うことが可能
となる。また、本実施例による投影露光装置が、複数の
レンズエレメント間の圧力を制御する圧力制御系等を備
えてとした場合、大気圧や温度の変化、及び照射量の投
影光学系への蓄積等により焦点変動が生ずるので、圧力
制御系はその補正をおこなっているが、本実施例ではそ
の補正をおこないつつもＦＣを実行し、平行平板ガラス
はフォーカス位置を逐次オフセットさせるようにトラッ
キング制御されるものとしてもよい。複数のレンズエレ
メント間の圧力を制御する制御系等やトラッキング制御
については特開昭６３−５８３４９号公報に開示されて
いる。
行い、その２つの計測値の差はレチクルに起因するもの
とし、交換直前のデータに基づいて露光を行うことによ
り、常にベストフォーカス位置で露光を行うことが可能
となる。また、本実施例による投影露光装置が、複数の
レンズエレメント間の圧力を制御する圧力制御系等を備
えてとした場合、大気圧や温度の変化、及び照射量の投
影光学系への蓄積等により焦点変動が生ずるので、圧力
制御系はその補正をおこなっているが、本実施例ではそ
の補正をおこないつつもＦＣを実行し、平行平板ガラス
はフォーカス位置を逐次オフセットさせるようにトラッ
キング制御されるものとしてもよい。複数のレンズエレ
メント間の圧力を制御する制御系等やトラッキング制御
については特開昭６３−５８３４９号公報に開示されて
いる。
【００１１】図１においては、瞳ＥＰを２分割する方式
での焦点位置計測方を示したが、他の方法でもよい。以
下、図３を参照して焦点位置検出方法の変形例を説明す
る。図３（Ａ）に焦点検出信号を得るための変形例を示
す概略構成図を示すものであり、図１と同様の部材には
同様の符号を付してある。光源１からの露光光、もしく
は露光光とほぼ同じ波長を有する照明光はハーフミラー
３１で反射された後、レンズ３０で所定のＮＡに調節さ
れてファイバー２５、レンズ２７、ミラー２８を介して
基準部材１７上のマークをステージの下から照明する。
基準部材１７上には図３（Ｂ）に示すような遮光部と透
光部とからなる格子状パターン１７Ｂが形成されてお
り、回折格子状パターン１７Ｂを透過した光は投影レン
ズ９を介してレチクル７に入射する。そして、レチクル
７で反射した光を再び投影レンズ９を介して基準部材１
７上の回折格子状パターン１７Ｂを通過する光をミラー
２８、レンズ２７、ファイバー２５、レンズ３０、ハー
フミラー３１を介して受光器３２で受光し、受光器３２
からの出力信号は焦点信号検出系２０に入力される。回
折格子状パターン１７Ｂを上下させてそのコントラスト
が最大になる位置が焦点位置であり、図３（Ｃ）はこの
時の出力信号レベルと合焦系ＡＦの出力との関係を示し
ている。主制御系２４は焦点信号検出系２０からの出力
信号が最大となる時の合焦系ＡＦの出力信号から焦点位
置を求めることができる。このような焦点位置計測方法
を用いた場合でもレチクルの撓み等によりレチクル固有
のオフセット量が計測値に加わる場合があり、その際の
測定シーケンスも図２と同様とすることで正確な焦点位
置合わせが実現できる。
での焦点位置計測方を示したが、他の方法でもよい。以
下、図３を参照して焦点位置検出方法の変形例を説明す
る。図３（Ａ）に焦点検出信号を得るための変形例を示
す概略構成図を示すものであり、図１と同様の部材には
同様の符号を付してある。光源１からの露光光、もしく
は露光光とほぼ同じ波長を有する照明光はハーフミラー
３１で反射された後、レンズ３０で所定のＮＡに調節さ
れてファイバー２５、レンズ２７、ミラー２８を介して
基準部材１７上のマークをステージの下から照明する。
基準部材１７上には図３（Ｂ）に示すような遮光部と透
光部とからなる格子状パターン１７Ｂが形成されてお
り、回折格子状パターン１７Ｂを透過した光は投影レン
ズ９を介してレチクル７に入射する。そして、レチクル
７で反射した光を再び投影レンズ９を介して基準部材１
７上の回折格子状パターン１７Ｂを通過する光をミラー
２８、レンズ２７、ファイバー２５、レンズ３０、ハー
フミラー３１を介して受光器３２で受光し、受光器３２
からの出力信号は焦点信号検出系２０に入力される。回
折格子状パターン１７Ｂを上下させてそのコントラスト
が最大になる位置が焦点位置であり、図３（Ｃ）はこの
時の出力信号レベルと合焦系ＡＦの出力との関係を示し
ている。主制御系２４は焦点信号検出系２０からの出力
信号が最大となる時の合焦系ＡＦの出力信号から焦点位
置を求めることができる。このような焦点位置計測方法
を用いた場合でもレチクルの撓み等によりレチクル固有
のオフセット量が計測値に加わる場合があり、その際の
測定シーケンスも図２と同様とすることで正確な焦点位
置合わせが実現できる。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、レチクル
毎に起因するオフセット量をキャンセルすることによ
り、正確な焦点位置計測が可能となる。また、専用レチ
クルを使ったプリントや計測が不要となるため、それに
伴うレチクル交換時間が不要となり、スループットが向
上する。
毎に起因するオフセット量をキャンセルすることによ
り、正確な焦点位置計測が可能となる。また、専用レチ
クルを使ったプリントや計測が不要となるため、それに
伴うレチクル交換時間が不要となり、スループットが向
上する。
【図１】本発明の一実施例に好適な投影露光装置の概略
を示す図、
を示す図、
【図２】本発明の一実施例による露光方法を示すフロー
チャート図である。
チャート図である。
【図３】（Ａ）本発明の一実施例による焦点検出手段の
変形例の概略構成を示す図、（Ｂ）（Ａ）の変形例に使
用する格子状マークを示す図、（Ｃ）（Ａ）のディテク
タからの信号レベルと偏差検出系ＡＦからの出力信号と
の関係を示す図である。
変形例の概略構成を示す図、（Ｂ）（Ａ）の変形例に使
用する格子状マークを示す図、（Ｃ）（Ａ）のディテク
タからの信号レベルと偏差検出系ＡＦからの出力信号と
の関係を示す図である。
７…レチクル ９…投影レンズ １０…ウエハ １１…Ｚステージ １７…基準部材 ２１…投光器（偏差検出系ＡＦ） ２２…平行平板ガラス（偏差検出系ＡＦ） ２３…受光器（偏差検出系ＡＦ） １８Ａ、１８Ｂ、３２…受光器 ２０…焦点信号検出系 ２４…主制御系
Claims (2)
- 【請求項１】 マスク上に設けられた所定のパターンを
所定結像面に結像する投影光学系と、前記パターンの前
記投影光学系による焦点面を検出する焦点検出手段と、
基板を載置するとともに、前記投影光学系の光軸方向に
該基板を移動可能な移動手段と、前記光軸方向に関する
前記所定結像面と前記基板との偏差を検出し、該偏差に
応じた検出信号を出力する偏差検出手段と、前記焦点検
出手段からの信号に基づいて、前記偏差検出手段、もし
くは前記移動手段にオフセット量を加える補正手段とを
有する投影露光装置を使用し、複数のマスク上に設けら
れた各々のパターンを投影光学系を介して順次基板上に
重ね合わせ露光する露光方法において、 前記焦点検出手段により、第１マスクでの第１焦点面を
検出するとともに該検出から所定時間経過後、該第１マ
スクでの第２焦点面を検出する少なくとも２つの検出工
程を有する第１工程と；前記第１焦点面と前記第２焦点
面との変化量を求める第２工程と；前記第１マスクから
第２マスクへ交換する第３工程と；前記第２マスクの露
光を前記第２工程でもとめた変化量に基づいた第１オフ
セット量で行う第４工程とを備えたことを特徴とする露
光方法。 - 【請求項２】 前記第１オフセット量を前記第１マスク
での最初の露光に使用されるオフセット量と前記変化量
に基づいて求めることを特徴とする請求項１記載の露光
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31776491A JP3218475B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 露光方法及び露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31776491A JP3218475B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 露光方法及び露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152191A JPH05152191A (ja) | 1993-06-18 |
| JP3218475B2 true JP3218475B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=18091787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31776491A Expired - Fee Related JP3218475B2 (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 露光方法及び露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3218475B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102183361B (zh) * | 2011-03-21 | 2013-09-25 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 高功率激光远场焦面测量相机 |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP31776491A patent/JP3218475B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05152191A (ja) | 1993-06-18 |
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Legal Events
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