JP3218484B2 - 投影露光装置、露光方法、及び該方法を用いる半導体製造方法 - Google Patents
投影露光装置、露光方法、及び該方法を用いる半導体製造方法Info
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- JP3218484B2 JP3218484B2 JP34607392A JP34607392A JP3218484B2 JP 3218484 B2 JP3218484 B2 JP 3218484B2 JP 34607392 A JP34607392 A JP 34607392A JP 34607392 A JP34607392 A JP 34607392A JP 3218484 B2 JP3218484 B2 JP 3218484B2
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- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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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
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70358—Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Variable Magnification In Projection-Type Copying Machines (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、投影露光装置、露光方
法に関し、特に半導体製造工程において使用される投影
露光装置、露光方法に関する。
法に関し、特に半導体製造工程において使用される投影
露光装置、露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体製造装置における投影露光
装置では、特開昭６０─１６８１１２号公報等に開示さ
れているように、投影レンズによってマスクパターンを
転写すべき位置に配設された半導体ウェハに対し、斜め
方向から検出光を照射する斜め入射型の焦点位置検出装
置が使用されている。
装置では、特開昭６０─１６８１１２号公報等に開示さ
れているように、投影レンズによってマスクパターンを
転写すべき位置に配設された半導体ウェハに対し、斜め
方向から検出光を照射する斜め入射型の焦点位置検出装
置が使用されている。
【０００３】この焦点位置検出装置は、感光基板である
半導体ウェハの表面を被検面とし、スリット状のパター
ンを、その長手方向が入射面と垂直になる方向で被検面
に投射し、その反射光を光電変換素子でなる検出手段上
で再結像させて、検出手段上の反射光の入射位置を判知
しうるように構成されている。
半導体ウェハの表面を被検面とし、スリット状のパター
ンを、その長手方向が入射面と垂直になる方向で被検面
に投射し、その反射光を光電変換素子でなる検出手段上
で再結像させて、検出手段上の反射光の入射位置を判知
しうるように構成されている。
【０００４】ところで、近年においてはＬＳＩ（Large
Scale Integration)の高集積化に伴い、ウェハの露光領
域（ショット領域）により微細なパターンを転写するこ
とが望まれており、これに対応するために投影レンズの
開口数ＮＡ（Numerial Aparture)は大きく構成されてい
る。この結果、投影レンズの焦点深度が浅くなるので、
スループットの低下を招くことなく、露光領域をより正
確かつ確実に投影レンズの焦点位置（焦点深度内）に位
置決めすることが望まれている。
Scale Integration)の高集積化に伴い、ウェハの露光領
域（ショット領域）により微細なパターンを転写するこ
とが望まれており、これに対応するために投影レンズの
開口数ＮＡ（Numerial Aparture)は大きく構成されてい
る。この結果、投影レンズの焦点深度が浅くなるので、
スループットの低下を招くことなく、露光領域をより正
確かつ確実に投影レンズの焦点位置（焦点深度内）に位
置決めすることが望まれている。
【０００５】また、投影露光装置による露光領域の大型
化が進んでいる。これにより、１回の露光でＬＳＩチッ
プ自体の露光面積の大型化を図ったり、あるいは１回の
露光で複数のＬＳＩチップの焼付けを行っている。この
ため、スループットの低下を招くことなく、大型化する
露光領域全体をより正確にかつ確実に投影レンズの焦点
位置（焦点深度内）に位置決めすることが望まれてい
る。
化が進んでいる。これにより、１回の露光でＬＳＩチッ
プ自体の露光面積の大型化を図ったり、あるいは１回の
露光で複数のＬＳＩチップの焼付けを行っている。この
ため、スループットの低下を招くことなく、大型化する
露光領域全体をより正確にかつ確実に投影レンズの焦点
位置（焦点深度内）に位置決めすることが望まれてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述の焦点位置検出系
を有する従来の投影露光装置では、ウェハ上の露光領域
をＸＹステージの移動によって投影光学系の投影視野内
の所定位置に位置決めした後、露光領域内の所定計測点
における高さ位置を検出し、検出した高さ位置情報に基
づきＺステージを適宜駆動して露光領域の露光面（例え
ば表面）を投影光学系の焦点深度内に位置決めして焦点
合わせを行った後、投影露光を行わなければならず、ス
ループットが低下するという不都合があった。
を有する従来の投影露光装置では、ウェハ上の露光領域
をＸＹステージの移動によって投影光学系の投影視野内
の所定位置に位置決めした後、露光領域内の所定計測点
における高さ位置を検出し、検出した高さ位置情報に基
づきＺステージを適宜駆動して露光領域の露光面（例え
ば表面）を投影光学系の焦点深度内に位置決めして焦点
合わせを行った後、投影露光を行わなければならず、ス
ループットが低下するという不都合があった。
【０００７】また、ＸＹステージの移動中に次の露光領
域内の所定点における高さ位置を検出しつつ焦点合わせ
を行う方法が提案されているが、移動中に検出した高さ
位置情報は仮の焦点合わせに用いられるものであり、こ
の方法では次の露光領域を所定の位置に移動して停止し
た後で改めて検出した高さ位置情報に基づいて、最終的
な焦点合わせをしなければならず、スループットがよく
ないという不都合があった。
域内の所定点における高さ位置を検出しつつ焦点合わせ
を行う方法が提案されているが、移動中に検出した高さ
位置情報は仮の焦点合わせに用いられるものであり、こ
の方法では次の露光領域を所定の位置に移動して停止し
た後で改めて検出した高さ位置情報に基づいて、最終的
な焦点合わせをしなければならず、スループットがよく
ないという不都合があった。
【０００８】本発明は、上記の課題に鑑みてなされたも
のであり、次の露光領域への移動中に高さ位置を予め検
出し、検出した高さ位置情報に基づき移動中または移動
終了後直ちに焦点合わせを行うことのできる、スループ
ットの向上した投影露光装置、露光方法を提供すること
を目的とする。
のであり、次の露光領域への移動中に高さ位置を予め検
出し、検出した高さ位置情報に基づき移動中または移動
終了後直ちに焦点合わせを行うことのできる、スループ
ットの向上した投影露光装置、露光方法を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、マスクのパターンを投影光学系
を介して感光基板上の複数の露光領域の各々に転写する
ための露光手段（ＰＬ）と、前記感光基板を保持して前
記投影光学系の光軸と垂直な面内で２次元移動するとと
もに、前記光軸に沿った方向に移動可能な基板ステージ
（２１、２２）とを備え、前記露光領域毎に、前記投影
光学系の結像面と前記露光領域の露光面とをほぼ一致さ
せて前記マスクのパターンを転写する投影露光装置にお
いて、前記感光基板上に所定形状のパターン像を結像す
るとともに、前記感光基板から反射した光を光電検出し
て、前記露光領域内の予め定められた複数の計測点の各
々における前記投影光学系の光軸方向の位置を検出する
位置検出手段（１乃至１６）と、前記基板ステージの移
動中、前記マスクのパターンを転写すべき次の露光領域
内の複数の計測点の各々が前記パターン像と一致、もし
くは近接したときに前記位置検出手段から出力される検
出信号に基づいて、前記投影光学系の結像面と前記次の
露光領域の露光面との前記光軸方向のずれ量を算出する
演算手段（３１、ＰＳＤ１７、ＭＣＵ３０）と、該検出
されたずれ量がほぼ零になるように前記基板ステージの
移動を制御する制御手段（１８乃至２０、３０）とを備
えたことを特徴とする投影露光装置を提供する。
に、本発明においては、マスクのパターンを投影光学系
を介して感光基板上の複数の露光領域の各々に転写する
ための露光手段（ＰＬ）と、前記感光基板を保持して前
記投影光学系の光軸と垂直な面内で２次元移動するとと
もに、前記光軸に沿った方向に移動可能な基板ステージ
（２１、２２）とを備え、前記露光領域毎に、前記投影
光学系の結像面と前記露光領域の露光面とをほぼ一致さ
せて前記マスクのパターンを転写する投影露光装置にお
いて、前記感光基板上に所定形状のパターン像を結像す
るとともに、前記感光基板から反射した光を光電検出し
て、前記露光領域内の予め定められた複数の計測点の各
々における前記投影光学系の光軸方向の位置を検出する
位置検出手段（１乃至１６）と、前記基板ステージの移
動中、前記マスクのパターンを転写すべき次の露光領域
内の複数の計測点の各々が前記パターン像と一致、もし
くは近接したときに前記位置検出手段から出力される検
出信号に基づいて、前記投影光学系の結像面と前記次の
露光領域の露光面との前記光軸方向のずれ量を算出する
演算手段（３１、ＰＳＤ１７、ＭＣＵ３０）と、該検出
されたずれ量がほぼ零になるように前記基板ステージの
移動を制御する制御手段（１８乃至２０、３０）とを備
えたことを特徴とする投影露光装置を提供する。
【００１０】また、本発明の好ましい実施態様によれ
ば、上記パターン像は、感光基板面上で交差する２つの
スリット像または感光基板面上でほぼ平行に配置された
３つのスリット像である。また本発明においては、マス
クのパターンを投影光学系を介して基板上に投影するこ
とにより、その基板上の複数の露光領域（ＰＡ１，ＰＡ
２）の各々を順次露光する露光方法において、投影光学
系の光軸方向に関する基板の位置情報を検出するための
測定点（５１〜５５）を複数の露光領域の各々に露光す
べきパターンに応じて決定し、その決定された測定点に
対して基板を移動しながら基板上の次の露光領域（ＰＡ
２）内の投影光学系の光軸方向に関する位置情報を検出
し、その検出結果に基づき投影光学系と基板との位置関
係を調整して、次の露光領域を露光する露光方法を提供
する。さらに、マスクのパターンを投影光学系を介して
基板上に投影することにより、基板上の複数の露光領域
（ＰＡ１，ＰＡ２）の各々を順次露光する露光方法にお
いて、投影光学系の光軸方向に関する基板の位置情報を
検出するための測定点（５１〜５５）を基板に既に形成
されている段差に応じて決定し、該決定された測定点に
対して基板を移動しながら基板上の次の露光領域（ＰＡ
２）内の投影光学系の光軸方向に関する位置情報を検出
し、該検出結果に基づき投影光学系と基板との位置関係
を調整して、次の露光領域を露光する露光方法を提供す
る。またさらに、マスクのパターンを投影光学系を介し
て基板上に投影することにより、基板上の複数の露光領
域（ＰＡ１，ＰＡ２）の各々を順次露光する露光方法に
おいて、投影光学系の光軸方向に関する基板の位置情報
を検出するための測定点（５１〜５５）を基板上の次の
露光領域の形状に応じて決定し、該決定された測定点に
対して基板を移動しながら次の露光領域（ＰＡ２）内の
投影光学系の光軸方向に関する位置情報を検出し、該検
出結果に基づき投影光学系と基板との位置関係を調整し
て、次の露光領域を露光する露光方法を提供する。
ば、上記パターン像は、感光基板面上で交差する２つの
スリット像または感光基板面上でほぼ平行に配置された
３つのスリット像である。また本発明においては、マス
クのパターンを投影光学系を介して基板上に投影するこ
とにより、その基板上の複数の露光領域（ＰＡ１，ＰＡ
２）の各々を順次露光する露光方法において、投影光学
系の光軸方向に関する基板の位置情報を検出するための
測定点（５１〜５５）を複数の露光領域の各々に露光す
べきパターンに応じて決定し、その決定された測定点に
対して基板を移動しながら基板上の次の露光領域（ＰＡ
２）内の投影光学系の光軸方向に関する位置情報を検出
し、その検出結果に基づき投影光学系と基板との位置関
係を調整して、次の露光領域を露光する露光方法を提供
する。さらに、マスクのパターンを投影光学系を介して
基板上に投影することにより、基板上の複数の露光領域
（ＰＡ１，ＰＡ２）の各々を順次露光する露光方法にお
いて、投影光学系の光軸方向に関する基板の位置情報を
検出するための測定点（５１〜５５）を基板に既に形成
されている段差に応じて決定し、該決定された測定点に
対して基板を移動しながら基板上の次の露光領域（ＰＡ
２）内の投影光学系の光軸方向に関する位置情報を検出
し、該検出結果に基づき投影光学系と基板との位置関係
を調整して、次の露光領域を露光する露光方法を提供す
る。またさらに、マスクのパターンを投影光学系を介し
て基板上に投影することにより、基板上の複数の露光領
域（ＰＡ１，ＰＡ２）の各々を順次露光する露光方法に
おいて、投影光学系の光軸方向に関する基板の位置情報
を検出するための測定点（５１〜５５）を基板上の次の
露光領域の形状に応じて決定し、該決定された測定点に
対して基板を移動しながら次の露光領域（ＰＡ２）内の
投影光学系の光軸方向に関する位置情報を検出し、該検
出結果に基づき投影光学系と基板との位置関係を調整し
て、次の露光領域を露光する露光方法を提供する。
【００１１】
【作用】本願の発明者は、円形状のウェハに露光領域で
ある矩形のＬＳＩチップが縦横に配置されること、次の
露光領域への移動が矩形チップの各辺に平行な直交二軸
に沿って行われること、重ね焼付け工程によりＬＳＩチ
ップの露光面には予め段差があるため露光領域を平均的
にかつ網羅的に覆う複数の点において露光面の高さ位置
を計測する必要があること、被検面に所定形状のパター
ン像を結像させ該パターン像上の複数の点における高さ
位置を検出する斜入射光式の焦点位置検出装置がすでに
開発されていること等の事実を観察し、次の露光領域へ
の移動中に次の露光領域上の所望の計測点の一部が上記
所定形状のパターン像を通過すること、パターン像を通
過しない他の計測点についても移動終了前にパターン像
に十分近接することに着目し、本発明に想到した。
ある矩形のＬＳＩチップが縦横に配置されること、次の
露光領域への移動が矩形チップの各辺に平行な直交二軸
に沿って行われること、重ね焼付け工程によりＬＳＩチ
ップの露光面には予め段差があるため露光領域を平均的
にかつ網羅的に覆う複数の点において露光面の高さ位置
を計測する必要があること、被検面に所定形状のパター
ン像を結像させ該パターン像上の複数の点における高さ
位置を検出する斜入射光式の焦点位置検出装置がすでに
開発されていること等の事実を観察し、次の露光領域へ
の移動中に次の露光領域上の所望の計測点の一部が上記
所定形状のパターン像を通過すること、パターン像を通
過しない他の計測点についても移動終了前にパターン像
に十分近接することに着目し、本発明に想到した。
【００１２】すなわち、本発明では、次の露光領域への
移動中に、次の露光領域の所望の計測点が上記パターン
像（測定点）を通過するとき逐次高さ位置を検出でき
る。また上記パターン像（測定点）を通過しない計測点
については移動中に上記パターン像（測定点）に近接し
たときに高さ位置を検出できる。こうして、次の露光領
域への移動中に高さ位置を予め検出し、検出した高さ位
置情報に基づき移動中または移動終了後直ちに焦点合わ
せを行うことができる。また本発明の露光方法では、次
の露光領域に露光するパターン、次の露光領域の形状、
次の露光領域に既に形成されている段差構造に応じて、
高さ位置を検出するための測定点を決定しているので、
次の露光領域への移動中に次の露光領域内の最適な計測
点で高さ位置を検出できる。
移動中に、次の露光領域の所望の計測点が上記パターン
像（測定点）を通過するとき逐次高さ位置を検出でき
る。また上記パターン像（測定点）を通過しない計測点
については移動中に上記パターン像（測定点）に近接し
たときに高さ位置を検出できる。こうして、次の露光領
域への移動中に高さ位置を予め検出し、検出した高さ位
置情報に基づき移動中または移動終了後直ちに焦点合わ
せを行うことができる。また本発明の露光方法では、次
の露光領域に露光するパターン、次の露光領域の形状、
次の露光領域に既に形成されている段差構造に応じて、
高さ位置を検出するための測定点を決定しているので、
次の露光領域への移動中に次の露光領域内の最適な計測
点で高さ位置を検出できる。
【００１３】
【実施例】本発明の実施例を、添付図面に基づいて説明
する。図１は、本発明の一実施例による斜入射光式のＡ
Ｆ（オートフォーカス）系を備えた投影露光装置の構成
を部分的に示す図である。図１に示すＡＦ系（１〜１
５）は多点ＡＦ系であり、投影レンズＰＬの投影視野内
の複数箇所に、ウェハＷの光軸方向の位置ずれ（いわゆ
る焦点ずれ）を計測する測定点を設けたものである。
する。図１は、本発明の一実施例による斜入射光式のＡ
Ｆ（オートフォーカス）系を備えた投影露光装置の構成
を部分的に示す図である。図１に示すＡＦ系（１〜１
５）は多点ＡＦ系であり、投影レンズＰＬの投影視野内
の複数箇所に、ウェハＷの光軸方向の位置ずれ（いわゆ
る焦点ずれ）を計測する測定点を設けたものである。
【００１４】図１において、ウェハＷ上に塗布されたレ
ジストに対して非感光性の照明光ＩＬはスリット板１を
照明する。スリット板１に形成されたスリットを透過し
た光は、レンズ系２、ミラー３、絞り４、投光用対物レ
ンズ５、およびミラー６を介してウェハＷを斜めに照射
する。尚、光源としてはハロゲンランプ等が用いられ
る。
ジストに対して非感光性の照明光ＩＬはスリット板１を
照明する。スリット板１に形成されたスリットを透過し
た光は、レンズ系２、ミラー３、絞り４、投光用対物レ
ンズ５、およびミラー６を介してウェハＷを斜めに照射
する。尚、光源としてはハロゲンランプ等が用いられ
る。
【００１５】ウェハＷの表面が最良結像面Ｆｏ、すなわ
ち投影レンズＰＬのベストフォーカス位置にあれば、ス
リット板１のスリットの像がレンズ系２および対物レン
ズ５の作用により、ウェハＷの表面に結像される。ミラ
ー６で反射した対物レンズ５の光軸とウェハ表面とのな
す角度は５乃至１２度程度に設定され、スリット板１の
スリット像の中心は、投影レンズＰＬの光軸ＡＸがウェ
ハＷの表面と交差する点に位置する。
ち投影レンズＰＬのベストフォーカス位置にあれば、ス
リット板１のスリットの像がレンズ系２および対物レン
ズ５の作用により、ウェハＷの表面に結像される。ミラ
ー６で反射した対物レンズ５の光軸とウェハ表面とのな
す角度は５乃至１２度程度に設定され、スリット板１の
スリット像の中心は、投影レンズＰＬの光軸ＡＸがウェ
ハＷの表面と交差する点に位置する。
【００１６】ウェハＷで反射したスリット像光束は、ミ
ラー７、受光用対物レンズ８、レンズ系９、振動ミラー
１０および平行平面板（プレーンパラレル）１２を介し
て、受光用スリット板１４上に再結像される。振動ミラ
ー１０は、受光用スリット板１４に結像するスリット像
を、その長手方向と直交する方向に微小振動させる作用
を有する。
ラー７、受光用対物レンズ８、レンズ系９、振動ミラー
１０および平行平面板（プレーンパラレル）１２を介し
て、受光用スリット板１４上に再結像される。振動ミラ
ー１０は、受光用スリット板１４に結像するスリット像
を、その長手方向と直交する方向に微小振動させる作用
を有する。
【００１７】また、プレーンパラレル１２は、スリット
板１４のスリットと、ウェハＷからの反射スリット像の
振動中心との相対関係を、スリット長手方向と直交する
方向にシフトさせる作用を有する。さらに、振動ミラー
１０は、発振器（ＯＳＣ）１６が出力する駆動信号によ
りドライブされるミラー駆動部（Ｍ−ＤＲＶ）１１によ
って振動される。
板１４のスリットと、ウェハＷからの反射スリット像の
振動中心との相対関係を、スリット長手方向と直交する
方向にシフトさせる作用を有する。さらに、振動ミラー
１０は、発振器（ＯＳＣ）１６が出力する駆動信号によ
りドライブされるミラー駆動部（Ｍ−ＤＲＶ）１１によ
って振動される。
【００１８】スリット像が受光用スリット板１４上で振
動すると、スリット板１４のスリットを透過した光束は
アレイセンサ１５で受光される。アレイセンサ１５は、
スリット板１４のスリットの長手方向を複数の微小領域
に分割し、各微小領域毎に個別の光電セルを配列したも
のである。アレイセンサとして、例えばシリコンフォト
ダイオード、フォトトランジスタ等を使用することがで
きる。
動すると、スリット板１４のスリットを透過した光束は
アレイセンサ１５で受光される。アレイセンサ１５は、
スリット板１４のスリットの長手方向を複数の微小領域
に分割し、各微小領域毎に個別の光電セルを配列したも
のである。アレイセンサとして、例えばシリコンフォト
ダイオード、フォトトランジスタ等を使用することがで
きる。
【００１９】アレイセンサ１５の各受光セルからの信号
は、セレクタ回路１３を介して同期検波回路（ＰＳＤ）
１７に入力する。ＰＳＤ１７にはＯＳＣ１６からの駆動
信号と同じ位相の交流信号が入力し、この交流信号の位
相を基準として同期整流が行われる。
は、セレクタ回路１３を介して同期検波回路（ＰＳＤ）
１７に入力する。ＰＳＤ１７にはＯＳＣ１６からの駆動
信号と同じ位相の交流信号が入力し、この交流信号の位
相を基準として同期整流が行われる。
【００２０】ＰＳＤ１７は、アレイセンサ１５の中から
選ばれた複数の受光セルの各出力信号を個別に同期検波
するための複数の検波回路を備え、その各検波出力信号
ＦＳは、いわゆるＳカーブ信号と呼ばれ、受光用スリッ
ト板１４のスリット中心とウェハＷからの反射スリット
像の振動中心とが一致したときに零レベルになり、ウェ
ハＷが零レベルより上方に変位しているときは正のレベ
ル、ウェハＷが零レベルより下方に変位しているときは
負のレベルになる。したがって、出力信号ＦＳが零レベ
ルになるウェハＷの高さ位置が合焦点として検出され
る。
選ばれた複数の受光セルの各出力信号を個別に同期検波
するための複数の検波回路を備え、その各検波出力信号
ＦＳは、いわゆるＳカーブ信号と呼ばれ、受光用スリッ
ト板１４のスリット中心とウェハＷからの反射スリット
像の振動中心とが一致したときに零レベルになり、ウェ
ハＷが零レベルより上方に変位しているときは正のレベ
ル、ウェハＷが零レベルより下方に変位しているときは
負のレベルになる。したがって、出力信号ＦＳが零レベ
ルになるウェハＷの高さ位置が合焦点として検出され
る。
【００２１】ただし、このような斜入射光方式では合焦
点（出力信号ＦＳが零レベル）となったウェハＷの高さ
位置が、常に最良結合面Ｆｏと必ず一致しているという
保証はない。すなわち、斜入射光方式では、その系自体
できまる仮想的な基準面を有し、その基準面にウェハＷ
の表面が一致したときにＰＳＤの出力信号ＦＳが零レベ
ルになるのであって、基準面と最良結像面Ｆｏとは装置
製造時に極力一致するように設定されてはいるが、長期
間に亘って一致しているという保証はない。したがっ
て、図１中のプレーンパラレル１２を傾けることによっ
て仮想的な基準面を光軸ＡＸ方向に変位させて、基準面
と最良結像面Ｆｏとの一致を図ることができるように、
すなわち、キャリブレーションができるように構成され
ている。
点（出力信号ＦＳが零レベル）となったウェハＷの高さ
位置が、常に最良結合面Ｆｏと必ず一致しているという
保証はない。すなわち、斜入射光方式では、その系自体
できまる仮想的な基準面を有し、その基準面にウェハＷ
の表面が一致したときにＰＳＤの出力信号ＦＳが零レベ
ルになるのであって、基準面と最良結像面Ｆｏとは装置
製造時に極力一致するように設定されてはいるが、長期
間に亘って一致しているという保証はない。したがっ
て、図１中のプレーンパラレル１２を傾けることによっ
て仮想的な基準面を光軸ＡＸ方向に変位させて、基準面
と最良結像面Ｆｏとの一致を図ることができるように、
すなわち、キャリブレーションができるように構成され
ている。
【００２２】また、図１において、ＭＣＵ３０は、光電
センサ４５の出力信号ＫＳを受けて斜入射光方式の多点
ＡＦ系をキャリブレーションする機能、プレーンパラレ
ル１２の傾きを設定する機能、多点ＡＦ系の各出力信号
ＦＳに基づいてＺステージ２０の駆動用モータ１９をド
ライブする回路（Ｚ−ＤＲＶ）１８に指令信号ＤＳを出
力する機能、およびＸＹステージ２１を駆動する駆動部
（モータとその制御回路とを含む）２２に指令信号を出
力する機能等を備えている。
センサ４５の出力信号ＫＳを受けて斜入射光方式の多点
ＡＦ系をキャリブレーションする機能、プレーンパラレ
ル１２の傾きを設定する機能、多点ＡＦ系の各出力信号
ＦＳに基づいてＺステージ２０の駆動用モータ１９をド
ライブする回路（Ｚ−ＤＲＶ）１８に指令信号ＤＳを出
力する機能、およびＸＹステージ２１を駆動する駆動部
（モータとその制御回路とを含む）２２に指令信号を出
力する機能等を備えている。
【００２３】さらに、図１において、Ｚステージ２０上
にはレベリングステージ２３が設けられており、ＭＣＵ
３０は、多点ＡＦ系の各出力信号ＦＳに基づいて、レベ
リングステージ２３を駆動するレベリングステージ駆動
部２４（モータとその制御回路を含む）への指令信号を
出力する機能も備えている。レベリングステージ２３を
適宜駆動させることにより、ウェハ面を全体的に所望量
だけ傾けることができる。
にはレベリングステージ２３が設けられており、ＭＣＵ
３０は、多点ＡＦ系の各出力信号ＦＳに基づいて、レベ
リングステージ２３を駆動するレベリングステージ駆動
部２４（モータとその制御回路を含む）への指令信号を
出力する機能も備えている。レベリングステージ２３を
適宜駆動させることにより、ウェハ面を全体的に所望量
だけ傾けることができる。
【００２４】また、Ｚステージ２０上には最良結像面Ｆ
ｏを求めるためのフィディーシャルマークＦＭが設けら
れている。マークＦＭの表面にはスリット状の開口部が
複数個設けられており、マークＦＭはファイバー４１を
介して露光光とほぼ同一の波長の光で下方から（Ｚステ
ージ側から）照明される。マークＦＭの表面の高さはウ
ェハＷの表面の高さとほぼ一致するように構成されてい
る。マークＦＭのスリット状開口を透過した光は投影レ
ンズＰＬを介して図示を省略したレチクル（マスク）で
反射し、開口部の下方に設けられた光電センサ４５に開
口部を介して入射する。Ｚステージ２０、すなわちマー
クＦＭの表面を高さ方向（光軸ＡＸ方向）に移動させ、
この光電センサ４５で受光した光のコントラストが最高
（すなわち出力信号ＫＳの電圧値がピーク）になるマー
ＦＭの表面の位置が最良結像面（ベストフォーカス位
置）Ｆｏとなる。従って、投影レンズＰＬの投影視野内
の複数の点（例えば多点ＡＦ系の複数の計測点と一致さ
せておくと良い）の各々にマークＦＭを位置決めして上
記計測を繰り返し行うことによって、投影レンズＰＬの
最良結像面を求めることができる。
ｏを求めるためのフィディーシャルマークＦＭが設けら
れている。マークＦＭの表面にはスリット状の開口部が
複数個設けられており、マークＦＭはファイバー４１を
介して露光光とほぼ同一の波長の光で下方から（Ｚステ
ージ側から）照明される。マークＦＭの表面の高さはウ
ェハＷの表面の高さとほぼ一致するように構成されてい
る。マークＦＭのスリット状開口を透過した光は投影レ
ンズＰＬを介して図示を省略したレチクル（マスク）で
反射し、開口部の下方に設けられた光電センサ４５に開
口部を介して入射する。Ｚステージ２０、すなわちマー
クＦＭの表面を高さ方向（光軸ＡＸ方向）に移動させ、
この光電センサ４５で受光した光のコントラストが最高
（すなわち出力信号ＫＳの電圧値がピーク）になるマー
ＦＭの表面の位置が最良結像面（ベストフォーカス位
置）Ｆｏとなる。従って、投影レンズＰＬの投影視野内
の複数の点（例えば多点ＡＦ系の複数の計測点と一致さ
せておくと良い）の各々にマークＦＭを位置決めして上
記計測を繰り返し行うことによって、投影レンズＰＬの
最良結像面を求めることができる。
【００２５】図２は、投影レンズＰＬの投影視野Ｉｆ
と、ＡＦ系の投光スリット像ＳＴとの位置関係をウェハ
Ｗ面上でみた図である。投影視野Ｉｆは一般的に円形で
あり、レチクルＲのパターン領域ＰＡは、その円内に包
含される矩形形状を有する。スリット像ＳＴは、ＸＹス
テージ２１の移動座標軸Ｘ、Ｙのそれぞれに対して４５
°程度傾いた２つの交差するスリット像ＳＴ１、ＳＴ２
としてウェハ上に形成される。各スリット像ＳＴ１、Ｓ
Ｔ２は、それぞれ上述した一対の斜入射光方式の多点Ａ
Ｆ系によって形成される。したがって、一方のＡＦ系の
投光用対物レンズ５と受光用対物レンズ８の両光軸ＡＦ
ｘ１はウェハ面ではスリットＳＴ１と、他方のＡＦ系の
投光用対物レンズ５と受光用対物レンズ８の両光軸ＡＦ
ｘ２はウェハ面ではスリットＳＴ２と、それぞれ直交し
た方向に延びている。
と、ＡＦ系の投光スリット像ＳＴとの位置関係をウェハ
Ｗ面上でみた図である。投影視野Ｉｆは一般的に円形で
あり、レチクルＲのパターン領域ＰＡは、その円内に包
含される矩形形状を有する。スリット像ＳＴは、ＸＹス
テージ２１の移動座標軸Ｘ、Ｙのそれぞれに対して４５
°程度傾いた２つの交差するスリット像ＳＴ１、ＳＴ２
としてウェハ上に形成される。各スリット像ＳＴ１、Ｓ
Ｔ２は、それぞれ上述した一対の斜入射光方式の多点Ａ
Ｆ系によって形成される。したがって、一方のＡＦ系の
投光用対物レンズ５と受光用対物レンズ８の両光軸ＡＦ
ｘ１はウェハ面ではスリットＳＴ１と、他方のＡＦ系の
投光用対物レンズ５と受光用対物レンズ８の両光軸ＡＦ
ｘ２はウェハ面ではスリットＳＴ２と、それぞれ直交し
た方向に延びている。
【００２６】さらに、各スリット像ＳＴ１、ＳＴ２の中
心は光軸ＡＸとほぼ一致するように位置決めされてい
る。
心は光軸ＡＸとほぼ一致するように位置決めされてい
る。
【００２７】一般に、パターンが投影露光されるウェハ
Ｗ表面上の露光領域（ショット領域）には、パターン像
と重ね合わされる回路パターンがすでに形成されてい
る。スタック型のメモリーＩＣ等では高集積化対応のた
め、ウェハ表面に大きな段差形状を有している。さらに
ショット領域内には、デバイス製造のプロセスを経る度
に凹凸部分の変化が顕在化し、スリット像ＳＴの長手方
向においても、大きな凹凸変化が存在しうる。このた
め、スリット像ＳＴはパターン領域ＰＡの投影領域内で
できるだけ長くのびるように、換言すれば平均的かつ網
羅的に覆うように構成されている。
Ｗ表面上の露光領域（ショット領域）には、パターン像
と重ね合わされる回路パターンがすでに形成されてい
る。スタック型のメモリーＩＣ等では高集積化対応のた
め、ウェハ表面に大きな段差形状を有している。さらに
ショット領域内には、デバイス製造のプロセスを経る度
に凹凸部分の変化が顕在化し、スリット像ＳＴの長手方
向においても、大きな凹凸変化が存在しうる。このた
め、スリット像ＳＴはパターン領域ＰＡの投影領域内で
できるだけ長くのびるように、換言すれば平均的かつ網
羅的に覆うように構成されている。
【００２８】本実施例では、各スリット像を５つの部分
に分割し、図２中に示す５つの計測点を選択している。
スリット像をどのように配置し、各スリット像をどのよ
うに分割し、どの分割部分に計測点を選択し、さらに分
割部分のどの位置に計測点を選択するかは、露光すべき
パターン、１回に露光すべきチップ数およびその配列、
露光前に既に形成されている段差等の条件に依存する。
これらの条件は、すべて各投影露光工程前に既知であ
り、いわゆる変更可能な設計事項に関する。
に分割し、図２中に示す５つの計測点を選択している。
スリット像をどのように配置し、各スリット像をどのよ
うに分割し、どの分割部分に計測点を選択し、さらに分
割部分のどの位置に計測点を選択するかは、露光すべき
パターン、１回に露光すべきチップ数およびその配列、
露光前に既に形成されている段差等の条件に依存する。
これらの条件は、すべて各投影露光工程前に既知であ
り、いわゆる変更可能な設計事項に関する。
【００２９】以上のように構成された本発明の投影露光
装置の動作を、以下に説明する。ＭＣＵ３０には、入力
手段３１を介して上位コンピュータ等から次の露光時の
ＸＹステージ２１の目標位置、次の露光すべき領域の所
望計測点位置等の情報が入力される。ＸＹステージ２１
の現在位置、次の目標位置、および感光基板面上におけ
るアレイセンサ１５の各受光セルの対応位置、すなわち
多点ＡＦ系のパターン像上の高さ計測可能位置等の情報
から、次の露光領域への移動中に、次の露光領域内の所
望計測位置のうちどの計測点がパターン像を通過し、そ
の結果移動中の測定が可能であるかを求める。
装置の動作を、以下に説明する。ＭＣＵ３０には、入力
手段３１を介して上位コンピュータ等から次の露光時の
ＸＹステージ２１の目標位置、次の露光すべき領域の所
望計測点位置等の情報が入力される。ＸＹステージ２１
の現在位置、次の目標位置、および感光基板面上におけ
るアレイセンサ１５の各受光セルの対応位置、すなわち
多点ＡＦ系のパターン像上の高さ計測可能位置等の情報
から、次の露光領域への移動中に、次の露光領域内の所
望計測位置のうちどの計測点がパターン像を通過し、そ
の結果移動中の測定が可能であるかを求める。
【００３０】こうして、次の露光領域への移動中に計測
可能である所望計測点については、ＸＹステージ２１が
所定の位置に達したときの所定の受光セルの検波出力信
号ＦＳから高さ位置を移動中に求めることができる。ま
た、次の露光領域への移動中にパターン像を通過せず、
したがって移動中に計測不可能である所望計測点につい
ては、所望計測点がパターン像に十分近接した時点で計
測を行う。換言すれば、パターン像を通過しない他の所
望計測点については、所望計測点に十分近接した位置に
おいて移動中に計測を行う。
可能である所望計測点については、ＸＹステージ２１が
所定の位置に達したときの所定の受光セルの検波出力信
号ＦＳから高さ位置を移動中に求めることができる。ま
た、次の露光領域への移動中にパターン像を通過せず、
したがって移動中に計測不可能である所望計測点につい
ては、所望計測点がパターン像に十分近接した時点で計
測を行う。換言すれば、パターン像を通過しない他の所
望計測点については、所望計測点に十分近接した位置に
おいて移動中に計測を行う。
【００３１】このように、露光開始前の設計事項および
既知情報から、ＸＹステージ２１がどの位置に達したと
き、どの受光セルの検波出力信号ＦＳから露光領域内の
どの位置の高さを計測することができるかを予め知るこ
とができる。
既知情報から、ＸＹステージ２１がどの位置に達したと
き、どの受光セルの検波出力信号ＦＳから露光領域内の
どの位置の高さを計測することができるかを予め知るこ
とができる。
【００３２】すなわち、ＭＣＵ３０はＸＹ−ＤＲＶ２２
に次の目標位置を設定してＸＹステージ２１を次の露光
領域に移動開始させ、その移動中の位置情報はＸＹ−Ｄ
ＲＶ２２から逐次ＭＣＵ３０に入力される。逐次入力さ
れるＸＹステージ２１の位置情報と予め求めた計測位置
情報とを比較し、位置が一致した時点における所定の受
光セルの検波出力信号ＦＳから、複数の高さ位置情報を
移動中に得ることができる。得られた複数の高さ位置情
報から露光領域の焦点位置からの高さ方向のずれを求
め、ＭＣＵ３０が制御信号ＤＳをＺ−ＤＲＶ１８に出力
してＺステージ２０を所定量だけ移動させ、さらには必
要に応じてレベリングステージ２３をも駆動して、露光
領域を投影レンズＰＬの焦点深度内の適正位置に位置決
めする。
に次の目標位置を設定してＸＹステージ２１を次の露光
領域に移動開始させ、その移動中の位置情報はＸＹ−Ｄ
ＲＶ２２から逐次ＭＣＵ３０に入力される。逐次入力さ
れるＸＹステージ２１の位置情報と予め求めた計測位置
情報とを比較し、位置が一致した時点における所定の受
光セルの検波出力信号ＦＳから、複数の高さ位置情報を
移動中に得ることができる。得られた複数の高さ位置情
報から露光領域の焦点位置からの高さ方向のずれを求
め、ＭＣＵ３０が制御信号ＤＳをＺ−ＤＲＶ１８に出力
してＺステージ２０を所定量だけ移動させ、さらには必
要に応じてレベリングステージ２３をも駆動して、露光
領域を投影レンズＰＬの焦点深度内の適正位置に位置決
めする。
【００３３】次いで、次の露光領域への移動中における
計測のタイミングについて、図３を参照して具体的に説
明する。図３（Ａ）は、投影露光後の第１の露光領域Ｐ
Ａ１と次に投影露光すべき第２の露光領域ＰＡ２が並列
している状態を示している。第１の露光領域ＰＡ１内に
示す５つの点５１乃至５５は、高さ位置の測定点であ
る。次の露光領域ＰＡ２内に示す５つの点６１乃至６５
は、所望の計測点である。第１の露光領域ＰＡ１の投影
露光が終了すると、次の投影露光のため、図示する第１
の露光領域ＰＡ１の位置に第２の露光領域ＰＡ２が移動
するまで、ＸＹステージ２１を図中矢印の方向に駆動す
る。
計測のタイミングについて、図３を参照して具体的に説
明する。図３（Ａ）は、投影露光後の第１の露光領域Ｐ
Ａ１と次に投影露光すべき第２の露光領域ＰＡ２が並列
している状態を示している。第１の露光領域ＰＡ１内に
示す５つの点５１乃至５５は、高さ位置の測定点であ
る。次の露光領域ＰＡ２内に示す５つの点６１乃至６５
は、所望の計測点である。第１の露光領域ＰＡ１の投影
露光が終了すると、次の投影露光のため、図示する第１
の露光領域ＰＡ１の位置に第２の露光領域ＰＡ２が移動
するまで、ＸＹステージ２１を図中矢印の方向に駆動す
る。
【００３４】図中、計測すべき所望計測点のうち、６１
および６２は移動中にスリット像ＳＴを通過する点、さ
らに詳細には移動中に測定点５４および５５に一致する
点であり、他の３つの点６３乃至６５は移動中にスリッ
ト像ＳＴを通過しない点である。
および６２は移動中にスリット像ＳＴを通過する点、さ
らに詳細には移動中に測定点５４および５５に一致する
点であり、他の３つの点６３乃至６５は移動中にスリッ
ト像ＳＴを通過しない点である。
【００３５】図３（Ｂ）に示すように、スリット像ＳＴ
を通過する所望計測点６１および６２については、測定
点５１および５２にそれぞれ一致した時点で移動中に測
定することができる。また、図３（Ｃ）に示すように、
スリット像ＳＴを通過しない所望計測点６３乃至６５に
ついては、測定点５３乃至５５に十分近接した時点で移
動中に測定することができる。
を通過する所望計測点６１および６２については、測定
点５１および５２にそれぞれ一致した時点で移動中に測
定することができる。また、図３（Ｃ）に示すように、
スリット像ＳＴを通過しない所望計測点６３乃至６５に
ついては、測定点５３乃至５５に十分近接した時点で移
動中に測定することができる。
【００３６】すなわち、５つの所望計測点のうち６１お
よび６２については所望位置において、６３乃至６５に
ついては所望位置から図中左側に僅かにずれた位置にお
いて移動中に測定することができる。
よび６２については所望位置において、６３乃至６５に
ついては所望位置から図中左側に僅かにずれた位置にお
いて移動中に測定することができる。
【００３７】なお、結像面の傾斜（凹凸）を考慮するこ
となく本実施例を説明したが、実際には、レチクルの保
持の不正確さ等に起因して、投影光学系の最良結像面は
必ずしも平面ではない。すなわち、測定点５１乃至５５
の各位置における合焦点は必ずしも一平面内には存在せ
ず、全体的に凹凸状に分布する。このため、プレーンパ
ラレル１２を用いて、全体的な結像面の傾斜を平均的に
キャリブレーションしている。
となく本実施例を説明したが、実際には、レチクルの保
持の不正確さ等に起因して、投影光学系の最良結像面は
必ずしも平面ではない。すなわち、測定点５１乃至５５
の各位置における合焦点は必ずしも一平面内には存在せ
ず、全体的に凹凸状に分布する。このため、プレーンパ
ラレル１２を用いて、全体的な結像面の傾斜を平均的に
キャリブレーションしている。
【００３８】本発明では、本来測定点５１および５２で
測定すべき高さ位置を測定点５４および５５でそれぞれ
先読みして計測している。したがって、測定点５１と５
４または測定点５２と５５との間の結像面の傾斜に起因
するΔｚのオフセット量を考慮する必要がある。より具
体的には、結像面の傾斜に起因して測定点５４または５
５の合焦点が測定点５１または５２の合焦点よりΔｚだ
け上方に位置するとしてキャリブレーションされている
とすれば、測定点５４または５５における実際の計測値
にΔｚのオフセットをのせる必要がある。また、測定点
５３乃至５５に近接する点において計測した値には、必
要に応じて線形補完等の適当な方法で補正することもで
きる。
測定すべき高さ位置を測定点５４および５５でそれぞれ
先読みして計測している。したがって、測定点５１と５
４または測定点５２と５５との間の結像面の傾斜に起因
するΔｚのオフセット量を考慮する必要がある。より具
体的には、結像面の傾斜に起因して測定点５４または５
５の合焦点が測定点５１または５２の合焦点よりΔｚだ
け上方に位置するとしてキャリブレーションされている
とすれば、測定点５４または５５における実際の計測値
にΔｚのオフセットをのせる必要がある。また、測定点
５３乃至５５に近接する点において計測した値には、必
要に応じて線形補完等の適当な方法で補正することもで
きる。
【００３９】なお、本実施例では、交差する２つのスリ
ット像からなるパターン像を用いて説明したが、ほぼ平
行する複数の、好ましくは３つのスリット像からなるパ
ターン像を用いてもよい。また、露光領域のほぼ全面に
明暗パターンを投影し、ここで反射した光を撮像素子
（ＣＣＤカメラ等）の受光面上に結像するＡＦ系を用い
てもよい。このＡＦ系は受光面上でのパターン像の位置
（又はピッチ）の所定の規準位置からのずれ量を検出す
ることで、露光領域の高さ位置を求めるものであり、そ
の最大の特徴は露光領域内の任意の点での高さ位置を検
出できることである。従って、このようなＡＦ系を用い
れば、露光領域内の段差構造やその形状等の条件が変化
しても当該条件に対応して最適な複数の計測点が選択で
きるという利点が得られる。例えば、隣接する２つの露
光領域間で、高さ位置を計測すべき複数の点のうち少な
くとも１つでも異なる場合でも、上記ＡＦ系を用いるこ
とにより適宜計測点を選択、変更できる。
ット像からなるパターン像を用いて説明したが、ほぼ平
行する複数の、好ましくは３つのスリット像からなるパ
ターン像を用いてもよい。また、露光領域のほぼ全面に
明暗パターンを投影し、ここで反射した光を撮像素子
（ＣＣＤカメラ等）の受光面上に結像するＡＦ系を用い
てもよい。このＡＦ系は受光面上でのパターン像の位置
（又はピッチ）の所定の規準位置からのずれ量を検出す
ることで、露光領域の高さ位置を求めるものであり、そ
の最大の特徴は露光領域内の任意の点での高さ位置を検
出できることである。従って、このようなＡＦ系を用い
れば、露光領域内の段差構造やその形状等の条件が変化
しても当該条件に対応して最適な複数の計測点が選択で
きるという利点が得られる。例えば、隣接する２つの露
光領域間で、高さ位置を計測すべき複数の点のうち少な
くとも１つでも異なる場合でも、上記ＡＦ系を用いるこ
とにより適宜計測点を選択、変更できる。
【００４０】また、本実施例では、感光基板として半導
体製造工程で使用されるウェハを例に採って説明した
が、他のいかなる感光基板についても、本発明が適用可
能であることは明らかである。さらに、本発明の変形例
として、その範囲を逸脱することなく、求めた高さ位置
情報を平均化処理または重み係数の総和で平均化する加
重平均化処理して目標焦点面を求めること、並びに最適
な移動経路の選択および制御を行うことができることは
明らかである。
体製造工程で使用されるウェハを例に採って説明した
が、他のいかなる感光基板についても、本発明が適用可
能であることは明らかである。さらに、本発明の変形例
として、その範囲を逸脱することなく、求めた高さ位置
情報を平均化処理または重み係数の総和で平均化する加
重平均化処理して目標焦点面を求めること、並びに最適
な移動経路の選択および制御を行うことができることは
明らかである。
【００４１】また、ウェハＷの最外周に位置する露光領
域は、その一部が欠けていることがある。このような露
光領域に対してレチクルパターンを転写するとき、当然
ながら当該領域内で高さ位置を計測すべき計測点の数は
減り得る。そこで、上記領域への移動前に多点ＡＦ系の
複数の計測点の中から上記領域で使用する計測点を選択
しておき、この選択された少なくとも１つの計測点と多
点ＡＦ系の複数の計測点のいずれかとが一致し、もしく
は近接したときに、その高さ位置を検出することが望ま
しい。
域は、その一部が欠けていることがある。このような露
光領域に対してレチクルパターンを転写するとき、当然
ながら当該領域内で高さ位置を計測すべき計測点の数は
減り得る。そこで、上記領域への移動前に多点ＡＦ系の
複数の計測点の中から上記領域で使用する計測点を選択
しておき、この選択された少なくとも１つの計測点と多
点ＡＦ系の複数の計測点のいずれかとが一致し、もしく
は近接したときに、その高さ位置を検出することが望ま
しい。
【００４２】以上説明したごとく、本発明にあっては、
次の露光領域への移動中に、次の露光領域の所望の計測
点がパターン像（測定点）を通過するとき逐次高さ位置
を検出でき、またパターン像（測定点）を通過しない計
測点については移動中にパターン像（測定点）に近接し
たときに高さ位置を検出できるため、次の露光領域への
移動中に高さ位置を予め検出し、検出した高さ位置情報
に基づき移動中または移動終了後直ちに焦点合わせを行
うことができるので、スループットが著しく向上する。
この場合、上記のパターン像が、複数の計測点を露光領
域上で網羅的且つ平均的に選択することができるような
形状にしておくとよい。また次の露光領域に露光される
パターン、次の露光領域の段差構造、次の露光領域の形
状などに応じて高さ位置測定用の測定点を決定しておけ
ば、次の露光領域内の最適な計測点で高さ位置情報を取
得することができる。
次の露光領域への移動中に、次の露光領域の所望の計測
点がパターン像（測定点）を通過するとき逐次高さ位置
を検出でき、またパターン像（測定点）を通過しない計
測点については移動中にパターン像（測定点）に近接し
たときに高さ位置を検出できるため、次の露光領域への
移動中に高さ位置を予め検出し、検出した高さ位置情報
に基づき移動中または移動終了後直ちに焦点合わせを行
うことができるので、スループットが著しく向上する。
この場合、上記のパターン像が、複数の計測点を露光領
域上で網羅的且つ平均的に選択することができるような
形状にしておくとよい。また次の露光領域に露光される
パターン、次の露光領域の段差構造、次の露光領域の形
状などに応じて高さ位置測定用の測定点を決定しておけ
ば、次の露光領域内の最適な計測点で高さ位置情報を取
得することができる。
【図１】本発明の実施例に係る投影露光装置の構成を部
分的に示す図である。
分的に示す図である。
【図２】投影視野とパターン像との位置関係を示す図で
ある。
ある。
【図３】パターン像を通過する所望計測点および通過し
ない所望計測点について、それぞれ移動中に計測するタ
イミングを説明する図である。
ない所望計測点について、それぞれ移動中に計測するタ
イミングを説明する図である。
２、９ レンズ系 ３、６ ミラー ４、 絞り ５ 投光用対物レンズ ９ 結像光学系 １０ 振動ミラー １１ ミラー駆動部 １２ パラレルプレーン １３ セレクタ １４ スリット板 １５ アレイセンサ １７ 同期検波回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20
Claims (9)
- 【請求項１】マスクのパターンを投影光学系を介して感
光基板上の複数の露光領域の各々に転写するための露光
手段と、前記感光基板を保持して前記投影光学系の光軸
と垂直な面内で２次元移動するとともに、前記光軸に沿
った方向に移動可能な基板ステージとを備え、前記露光
領域毎に、前記投影光学系の結像面と前記露光領域の露
光面とをほぼ一致させて前記マスクのパターンを転写す
る投影露光装置において、 前記感光基板上に所定形状のパターン像を結像するとと
もに、前記感光基板から反射した光を光電検出して、前
記露光領域内の予め定められた複数の計測点の各々にお
ける前記投影光学系の光軸方向の位置を検出する位置検
出手段と、 前記基板ステージの移動中、前記マスクのパターンを転
写すべき次の露光領域内の複数の計測点の各々が前記パ
ターン像と一致、もしくは近接したときに前記位置検出
手段から出力される検出信号に基づいて、前記投影光学
系の結像面と前記次の露光領域の露光面との前記光軸方
向のずれ量を算出する演算手段と、 該検出されたずれ量がほぼ零になるように前記基板ステ
ージの移動を制御する制御手段とを備えたことを特徴と
する投影露光装置。 - 【請求項２】上記パターン像は、感光基板面上で交差す
る２つのスリット像であることを特徴とする請求項１に
記載の投影露光装置。 - 【請求項３】上記パターン像は、感光基板面上でほぼ平
行に配置された３つのスリット像であることを特徴とす
る請求項１に記載の投影露光装置。 - 【請求項４】マスクのパターンを投影光学系を介して基
板上に投影することにより、前記基板上の複数の露光領
域の各々を順次露光する露光方法において、 前記投影光学系の光軸方向に関する前記基板の位置情報
を検出するための測定点を、前記基板上の次の露光領域
に露光すべきパターンに応じて決定し； 該決定された測定点に対して前記基板を移動しながら前
記基板上の次の露光領域内の前記投影光学系の光軸方向
に関する位置情報を検出し； 該検出結果に基づき前記投影光学系と前記基板との位置
関係を調整して、前記次の露光領域を露光することを特
徴とする露光方法。 - 【請求項５】マスクのパターンを投影光学系を介して基
板上に投影することにより、前記基板上の複数の露光領
域の各々を順次露光する露光方法において、 前記投影光学系の光軸方向に関する前記基板の位置情報
を検出するための測定点を、前記基板上の次の露光領域
に既に形成されている段差に応じて決定し； 該決定された測定点に対して前記基板を移動しながら前
記基板上の次の露光領域内の前記投影光学系の光軸方向
に関する位置情報を検出し； 該検出結果に基づき前記投影光学系と前記基板との位置
関係を調整して、前記次の露光領域を露光することを特
徴とする露光方法。 - 【請求項６】マスクのパターンを投影光学系を介して基
板上に投影することにより、前記基板上の複数の露光領
域の各々を順次露光する露光方法において、 前記投影光学系の光軸方向に関する前記基板の位置情報
を検出するための測定点を前記基板上の次の露光領域の
形状に応じて決定し； 該決定された測定点に対して前記基板を移動しながら前
記次の露光領域内の前記投影光学系の光軸方向に関する
位置情報を検出し； 該検出結果に基づき前記投影光学系と前記基板との位置
関係を調整して、前記次の露光領域を露光することを特
徴とする露光方法。 - 【請求項７】前記次の露光領域は前記基板の最外周に位
置する露光領域であることを特徴とする請求項６に記載
の方法。 - 【請求項８】前記決定された測定点に対して前記基板を
移動することによって前記次の露光領域内の所望の計測
点における前記投影光学系の光軸方向の位置情報を検出
することを特徴とする請求項４から７のいずれか一項に
記載の方法。 - 【請求項９】請求項４から８のいずれか一項に記載の方
法を用いる半導体製造方法。
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| JP34607392A JP3218484B2 (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 投影露光装置、露光方法、及び該方法を用いる半導体製造方法 |
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