JP3275339B2 - 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 - Google Patents
投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法Info
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
-
- 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
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子製造の分野に
おいて用いられる、半導体ウェハ表面にレチクルの回路
パターンを繰り返し縮小投影露光するステッパーと呼ば
れる投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方
法に関するもので、特にステッパーの自動焦点調整機能
であるＴＴＬオートフォーカスを有した投影露光装置に
関するものである。
おいて用いられる、半導体ウェハ表面にレチクルの回路
パターンを繰り返し縮小投影露光するステッパーと呼ば
れる投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方
法に関するもので、特にステッパーの自動焦点調整機能
であるＴＴＬオートフォーカスを有した投影露光装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体素子であるＬＳＩ素子、超
ＬＳＩ素子等の微細化、高集積化の要求により、投影露
光装置に高い解像力を有する結像光学系が必要とされる
ようになっている。結像光学系は高ＮＡ化が進み、焦点
深度が浅くなってきたため、投影露光装置ではウェハ面
を結像光学系の焦点面に合致させるための有効な自動焦
点合わせ法が重要なテーマとなっている。
ＬＳＩ素子等の微細化、高集積化の要求により、投影露
光装置に高い解像力を有する結像光学系が必要とされる
ようになっている。結像光学系は高ＮＡ化が進み、焦点
深度が浅くなってきたため、投影露光装置ではウェハ面
を結像光学系の焦点面に合致させるための有効な自動焦
点合わせ法が重要なテーマとなっている。
【０００３】投影露光装置では投影光学系周囲の温度変
化、大気圧変化、投影光学系に照射される光線による投
影光学系自身の温度上昇、あるいは投影光学系を含む装
置の発熱による温度上昇などにより露光装置のピント位
置が移動し、補正をする必要がある。補正するための手
段としてはＴＴＬオートフォーカスが知られている。
化、大気圧変化、投影光学系に照射される光線による投
影光学系自身の温度上昇、あるいは投影光学系を含む装
置の発熱による温度上昇などにより露光装置のピント位
置が移動し、補正をする必要がある。補正するための手
段としてはＴＴＬオートフォーカスが知られている。
【０００４】ＴＴＬオートフォーカスの代表例としては
例えばレチクル上とウェハ面上にオートフォーカス用の
マークを形成し、そのマークをレチクル上に配置された
観察光学系で撮像する方法が挙げられる。撮像信号より
両者の画像のコントラストを検出して合焦状態をチェッ
クし、別に設けたウェハ面位置検出系の計測値にフィー
ドバックがかけられる。
例えばレチクル上とウェハ面上にオートフォーカス用の
マークを形成し、そのマークをレチクル上に配置された
観察光学系で撮像する方法が挙げられる。撮像信号より
両者の画像のコントラストを検出して合焦状態をチェッ
クし、別に設けたウェハ面位置検出系の計測値にフィー
ドバックがかけられる。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら投影
光学系は上述したピント位置の移動と同時に、像面湾曲
の変化も生じることがある。ＴＴＬオートフォーカスに
よるピント位置検出はオートフォーカス用のマークがセ
ットされる位置で行われる。しかしながらレチクルデザ
インの都合からマークの位置は必ずしも任意の位置にセ
ットできるわけではない。
光学系は上述したピント位置の移動と同時に、像面湾曲
の変化も生じることがある。ＴＴＬオートフォーカスに
よるピント位置検出はオートフォーカス用のマークがセ
ットされる位置で行われる。しかしながらレチクルデザ
インの都合からマークの位置は必ずしも任意の位置にセ
ットできるわけではない。
【０００６】従って像面湾曲の変化まで考えた場合、Ｔ
ＴＬオートフォーカスの計測値が必ずしも目標とするフ
ォーカスの制御値になるとは限らない。例えば画面中央
位置でフォーカス位置を最良にしたい場合でも像面湾曲
の変化の影響でＴＴＬオートフォーカス検出を画面の中
心位置で行うための正しい制御値が得られない。上記に
述べたピント位置移動の要因の中で、この影響が最も大
きいのは照射光線による投影光学系自身の温度上昇によ
ることも判明してきた。
ＴＬオートフォーカスの計測値が必ずしも目標とするフ
ォーカスの制御値になるとは限らない。例えば画面中央
位置でフォーカス位置を最良にしたい場合でも像面湾曲
の変化の影響でＴＴＬオートフォーカス検出を画面の中
心位置で行うための正しい制御値が得られない。上記に
述べたピント位置移動の要因の中で、この影響が最も大
きいのは照射光線による投影光学系自身の温度上昇によ
ることも判明してきた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題に鑑み
て成されたものである。本発明の投影露光装置は、マス
クのパターンをウエハに投影する投影光学系と該投影光
学系のフォーカス位置を計測するための計測系とを有
し、該計測系による計測値に所定の換算を行なって計測
時の像高とは異なる像高におけるフォーカス位置を求め
ることが可能な投影露光装置において、前記換算に露光
履歴に関する変数と前記計測時の像高の関数を用いるこ
とを特徴としている。
て成されたものである。本発明の投影露光装置は、マス
クのパターンをウエハに投影する投影光学系と該投影光
学系のフォーカス位置を計測するための計測系とを有
し、該計測系による計測値に所定の換算を行なって計測
時の像高とは異なる像高におけるフォーカス位置を求め
ることが可能な投影露光装置において、前記換算に露光
履歴に関する変数と前記計測時の像高の関数を用いるこ
とを特徴としている。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の実施例１による投影光学装置
の概略的な構成図である。
の概略的な構成図である。
【０００９】光源１からの光は光ファイバー束２を通
り、照明用コンデンサレンズ３により光束の形状が整形
されて半透過ミラー４で反射され、顕微鏡対物レンズの
ような観察光学系５に入射する。観察光学系５を通った
光源１からの光は、光吸収性で遮光性のマークＭを有す
る透明なレチクル（マスク）Ｒを照明する。そしてこの
マークＭの像は投影レンズ６を介して、ウェハＷ上に投
影される。
り、照明用コンデンサレンズ３により光束の形状が整形
されて半透過ミラー４で反射され、顕微鏡対物レンズの
ような観察光学系５に入射する。観察光学系５を通った
光源１からの光は、光吸収性で遮光性のマークＭを有す
る透明なレチクル（マスク）Ｒを照明する。そしてこの
マークＭの像は投影レンズ６を介して、ウェハＷ上に投
影される。
【００１０】この投影レンズ６はレチクルＲ上の回路パ
ターンをウェハＷ上に投影露光してウエハＷを公知の現
像処理工程を介して半導体素子を製造する際に、レチク
ルＲを照明する不図示の別の露光用光源からの光の波長
（以下、露光波長と呼ぶ）に対して色収差の補正がなさ
れている。
ターンをウェハＷ上に投影露光してウエハＷを公知の現
像処理工程を介して半導体素子を製造する際に、レチク
ルＲを照明する不図示の別の露光用光源からの光の波長
（以下、露光波長と呼ぶ）に対して色収差の補正がなさ
れている。
【００１１】このため露光波長の光でレチクルＲを照明
し、レチクルＲのマークＭが形成されたパターン面を投
影レンズ６の瞳位置６ａから距離ｄ1 のところに配置す
ると、投影レンズ６の射出側で瞳位置６ａから距離ｄ2
に位置する結像面Ｐ1 にマークＭの像が結像する。
し、レチクルＲのマークＭが形成されたパターン面を投
影レンズ６の瞳位置６ａから距離ｄ1 のところに配置す
ると、投影レンズ６の射出側で瞳位置６ａから距離ｄ2
に位置する結像面Ｐ1 にマークＭの像が結像する。
【００１２】そこでマークＭを照明する光源１からの光
の波長は色収差によって結像面Ｐ1が投影露光時の位置
から変動しないように、即ちレチクルＲと結像面Ｐ1 の
共役が保たれるように、露光波長と等しく定められる。
の波長は色収差によって結像面Ｐ1が投影露光時の位置
から変動しないように、即ちレチクルＲと結像面Ｐ1 の
共役が保たれるように、露光波長と等しく定められる。
【００１３】一方、定盤７上には駆動部８によって２次
元的に移動するＸＹステージ９が設けられる。ＸＹステ
ージ９上には光反射性のウェハＷが載置されるととも
に、駆動部１０によって投影レンズ６の光軸方向に上下
動するＺステージ１１が設けられる。
元的に移動するＸＹステージ９が設けられる。ＸＹステ
ージ９上には光反射性のウェハＷが載置されるととも
に、駆動部１０によって投影レンズ６の光軸方向に上下
動するＺステージ１１が設けられる。
【００１４】尚、ウェハＷの表面には感光剤が薄く塗布
されているものとする。この図１においては、ウェハＷ
の表面が結像面Ｐ1 に対して投影レンズ６から離れる方
向に位置した状態（以下、この状態を後ピン状態と呼
ぶ）にある。マークＭの光像を形成する光束Ｌ1 は、投
影レンズ６に入射し、結像面Ｐ1 に結像した後、ウェハ
Ｗ上の感光剤の表面で反射して再び投影レンズ６に入射
する。
されているものとする。この図１においては、ウェハＷ
の表面が結像面Ｐ1 に対して投影レンズ６から離れる方
向に位置した状態（以下、この状態を後ピン状態と呼
ぶ）にある。マークＭの光像を形成する光束Ｌ1 は、投
影レンズ６に入射し、結像面Ｐ1 に結像した後、ウェハ
Ｗ上の感光剤の表面で反射して再び投影レンズ６に入射
する。
【００１５】尚、「感光剤の表面」や「ウェハＷ自体の
表面」は以後、単に「ウェハＷの表面」と呼ぶことにす
る。その反射光束Ｌ2 は再びレチクルＲの周辺の透明部
を通り、観察光学系５、半透過ミラー４を介して、テレ
ビカメラ（光電検出装置）１２の受光面に至る。
表面」は以後、単に「ウェハＷの表面」と呼ぶことにす
る。その反射光束Ｌ2 は再びレチクルＲの周辺の透明部
を通り、観察光学系５、半透過ミラー４を介して、テレ
ビカメラ（光電検出装置）１２の受光面に至る。
【００１６】テレビカメラ１２の受光面は、観察光学系
５によりレチクルＲの裏面、即ちパターン面と共役関係
が保たれている。従って、観察光学系５によって観察さ
れるマークＭの光像は、図中、光束Ｌ3 で示すように常
にテレビカメラ１２の受光面に結像する。
５によりレチクルＲの裏面、即ちパターン面と共役関係
が保たれている。従って、観察光学系５によって観察さ
れるマークＭの光像は、図中、光束Ｌ3 で示すように常
にテレビカメラ１２の受光面に結像する。
【００１７】更に露光波長の光を利用してマークＭをウ
ェハＷに投影すると、パターン面と結像面Ｐ1 とは投影
レンズ６により共役関係にあるから、結像面Ｐ1 とテレ
ビカメラ１２の受光面とも共役関係にある。このため後
ピン状態では、反射光束Ｌ2は観察光学系５によってテ
レビカメラ１２に受光面から離れた面Ｐ2 に結像する。
ェハＷに投影すると、パターン面と結像面Ｐ1 とは投影
レンズ６により共役関係にあるから、結像面Ｐ1 とテレ
ビカメラ１２の受光面とも共役関係にある。このため後
ピン状態では、反射光束Ｌ2は観察光学系５によってテ
レビカメラ１２に受光面から離れた面Ｐ2 に結像する。
【００１８】尚、図１の状態からウェハＷを上昇させる
と、ウェハＷの表面と結像面Ｐ1 とが一致した状態（以
下、この状態を合焦状態と呼ぶ）では、レチクルＲとウ
ェハＷとの間で、光束Ｌ1 と反射光束Ｌ2 の光路とが一
致して、反射光束Ｌ2 はテレビカメラ１２の受光面に結
像する。
と、ウェハＷの表面と結像面Ｐ1 とが一致した状態（以
下、この状態を合焦状態と呼ぶ）では、レチクルＲとウ
ェハＷとの間で、光束Ｌ1 と反射光束Ｌ2 の光路とが一
致して、反射光束Ｌ2 はテレビカメラ１２の受光面に結
像する。
【００１９】又、ウェハＷの表面が結像面Ｐ1 に対して
投影レンズ６側に位置した状態（以下、この状態を前ピ
ン状態と呼ぶ）では、再び光束Ｌ1 の光路に対して反射
光束Ｌ2 の光路がずれて、反射光束Ｌ2 はテレビカメラ
１２の受光面から後退した仮想的な面Ｐ3 に結像する。
投影レンズ６側に位置した状態（以下、この状態を前ピ
ン状態と呼ぶ）では、再び光束Ｌ1 の光路に対して反射
光束Ｌ2 の光路がずれて、反射光束Ｌ2 はテレビカメラ
１２の受光面から後退した仮想的な面Ｐ3 に結像する。
【００２０】さて、この投影光学装置には結像面Ｐ1 に
向けて斜めにピンホール又はスリットの像を作る結像光
束Ｌ4 を投射する投光器１３と、その結像光束Ｌ4 のウ
ェハＷ表面での反射光Ｌ5 を受光して、ウェハＷの上下
方向（投影レンズ６の光軸方向）の位置を検出する受光
器１４とが設けられている。
向けて斜めにピンホール又はスリットの像を作る結像光
束Ｌ4 を投射する投光器１３と、その結像光束Ｌ4 のウ
ェハＷ表面での反射光Ｌ5 を受光して、ウェハＷの上下
方向（投影レンズ６の光軸方向）の位置を検出する受光
器１４とが設けられている。
【００２１】この受光器１４はウェハＷの上下方向の位
置に応じて、例えば後ピン状態のときの反射光Ｌ5 と、
合焦状態のときの反射光Ｌ5'との反射位置が異なること
を光電的に検出するものである。この投光器１３と受光
器１４とにより、ウェハＷの上下方向の位置を検出し
て、ウェハＷの表面と結像面Ｐ1 との合致状態を検出す
る焦点検出系を構成する。
置に応じて、例えば後ピン状態のときの反射光Ｌ5 と、
合焦状態のときの反射光Ｌ5'との反射位置が異なること
を光電的に検出するものである。この投光器１３と受光
器１４とにより、ウェハＷの上下方向の位置を検出し
て、ウェハＷの表面と結像面Ｐ1 との合致状態を検出す
る焦点検出系を構成する。
【００２２】次に本装置によるＴＴＬオートフォーカス
の手法を説明する。図２は図１に示した後ピン状態にお
いてテレビカメラ１２の受光面に形成された重ね合わせ
像の一例を示す図である。
の手法を説明する。図２は図１に示した後ピン状態にお
いてテレビカメラ１２の受光面に形成された重ね合わせ
像の一例を示す図である。
【００２３】レチクルＲのマークＭの光像Ｍ'は図２に
示すように、細長いスリット状であり、テレビカメラ１
２の水平走査線ＳＬと直交する方向に伸びたエッジＥｇ
1 、Ｅｇ2 を有する。走査線ＳＬとエッジＥｇ1、Ｅｇ2
は必ずしも直交する必要はないが、ここでは便宜上直交
するものとする。
示すように、細長いスリット状であり、テレビカメラ１
２の水平走査線ＳＬと直交する方向に伸びたエッジＥｇ
1 、Ｅｇ2 を有する。走査線ＳＬとエッジＥｇ1、Ｅｇ2
は必ずしも直交する必要はないが、ここでは便宜上直交
するものとする。
【００２４】観察光学系５はマークＭの光像Ｍ'をテレ
ビカメラ１２の受光面に結像するから、それらのエッジ
Ｅｇ1、Ｅｇ2 は合焦状態で極めてコントラストよく撮像
される。またマークＭのウェハＷを介して逆投影された
反射像はレチクルＲの位置ではデフォーカス（非合焦）
している。
ビカメラ１２の受光面に結像するから、それらのエッジ
Ｅｇ1、Ｅｇ2 は合焦状態で極めてコントラストよく撮像
される。またマークＭのウェハＷを介して逆投影された
反射像はレチクルＲの位置ではデフォーカス（非合焦）
している。
【００２５】従って、その反射像はテレビカメラ１２の
受光面上では光像Ｍ'とは正確に重ならず、エッジＥ
ｇ1、Ｅｇ2 等の周辺に低コントラストで広がったぼけた
反射像Ｍｄになる。マークＭは遮光性なので、反射像Ｍ
ｄは光像Ｍ'の周辺に黒ずんで表われ、光像Ｍ'自体もマ
ークＭが光吸収体なので黒くなる。
受光面上では光像Ｍ'とは正確に重ならず、エッジＥ
ｇ1、Ｅｇ2 等の周辺に低コントラストで広がったぼけた
反射像Ｍｄになる。マークＭは遮光性なので、反射像Ｍ
ｄは光像Ｍ'の周辺に黒ずんで表われ、光像Ｍ'自体もマ
ークＭが光吸収体なので黒くなる。
【００２６】一方、走査線ＳＬ上の光像Ｍ'、反射像Ｍ
ｄ以外の部分では照明光がウェハＷで反射してくるため
白っぽくなる。従って光像Ｍ'のエッジＥｇ1、Ｅｇ2 の
周辺のコントラストを検出して、最もコントラストが良
いこと、即ち反射像Ｍｄと光像Ｍ'とが正確に一致した
ことをもって、合焦状態とすれば良い。
ｄ以外の部分では照明光がウェハＷで反射してくるため
白っぽくなる。従って光像Ｍ'のエッジＥｇ1、Ｅｇ2 の
周辺のコントラストを検出して、最もコントラストが良
いこと、即ち反射像Ｍｄと光像Ｍ'とが正確に一致した
ことをもって、合焦状態とすれば良い。
【００２７】コントラストの検出はｚステージ１１を上
下させる動作中の数点で行われる。図３にｚステージ１
１の上下に応じた受光器１４の計測値ｚとコントラスト
の関係を示す。ｚとコントラストのカーブを決定するこ
とで、コントラストがピークとなる点ｚ0 が求められる
ので、該位置ＺｏをウェハＷの上下方向の位置検出器１
３、１４の追い込むべき投影光学系６のピント位置とす
る。
下させる動作中の数点で行われる。図３にｚステージ１
１の上下に応じた受光器１４の計測値ｚとコントラスト
の関係を示す。ｚとコントラストのカーブを決定するこ
とで、コントラストがピークとなる点ｚ0 が求められる
ので、該位置ＺｏをウェハＷの上下方向の位置検出器１
３、１４の追い込むべき投影光学系６のピント位置とす
る。
【００２８】しかしながら本発明の課題で述べたように
投影レンズの像面の形状は露光で変化する。図４はこの
変化の様子を示したもので、横軸は像高ｈ、縦軸は各像
高でのピント位置（フォーカス位置）である。実線は像
面を表すカーブに相当し、非露光時と露光時では像高０
でのフォーカス位置が変化するだけでなく、像面の形状
も変化している。従ってＴＴＬオートフォーカスマーク
のある像高、即ちＴＴＬオートフォーカス計測によって
フォーカス検出を行う像高ｈ1 と、実際に補正を行いた
い像高ｈ2 （たとえば画面中央の場合ｈ2 ＝０）とのフ
ォーカスの差は露光の履歴によって変化してしまう。
投影レンズの像面の形状は露光で変化する。図４はこの
変化の様子を示したもので、横軸は像高ｈ、縦軸は各像
高でのピント位置（フォーカス位置）である。実線は像
面を表すカーブに相当し、非露光時と露光時では像高０
でのフォーカス位置が変化するだけでなく、像面の形状
も変化している。従ってＴＴＬオートフォーカスマーク
のある像高、即ちＴＴＬオートフォーカス計測によって
フォーカス検出を行う像高ｈ1 と、実際に補正を行いた
い像高ｈ2 （たとえば画面中央の場合ｈ2 ＝０）とのフ
ォーカスの差は露光の履歴によって変化してしまう。
【００２９】ここで像面を表す関数を、露光履歴に関す
る変数ｅと像高ｈ（ｈ≧０）とでｆ（ｅ，ｈ）で表す。
ｆ（０，ｈ）は非露光時の像面である。像高の差によっ
て起こるフォーカスの変化分を Ｄ（ｅ，ｈ）≡ｆ（ｅ，ｈ）−ｆ（０，ｈ） と定義すると、Ｄ（ｅ，ｈ）はこれまでの実測値より、
ほぼｅ（ａｈ２＋ｂｈ＋ｃ）の形のｈに関する２次関数
にほぼ重なることが分かった。従って露光履歴の変数ｅ
のいかなる値に対しても、ＴＴＬオートフォーカス検出
を行う像高ｈ１におけるフォーカスの変化分Ｄ（ｅ，ｈ
１）と、実際に補正を行う像高ｈ２におけるフォーカス
の変化分Ｄ（ｅ，ｈ２）の比は ｒ＝Ｄ（ｅ，ｈ１）／Ｄ（ｅ，ｈ２） ＝（ａｈ１２＋ｂｈ１＋ｃ）／（ａｈ２２＋ｂｈ２＋ｃ） と一定値になる。特に補正を行うのが画面の中央でｈ２
＝０であればｒは ｒ＝（ａ／ｃ）ｈ１２＋（ｂ／ｃ）ｈ１＋１ と簡単な形になる。
る変数ｅと像高ｈ（ｈ≧０）とでｆ（ｅ，ｈ）で表す。
ｆ（０，ｈ）は非露光時の像面である。像高の差によっ
て起こるフォーカスの変化分を Ｄ（ｅ，ｈ）≡ｆ（ｅ，ｈ）−ｆ（０，ｈ） と定義すると、Ｄ（ｅ，ｈ）はこれまでの実測値より、
ほぼｅ（ａｈ２＋ｂｈ＋ｃ）の形のｈに関する２次関数
にほぼ重なることが分かった。従って露光履歴の変数ｅ
のいかなる値に対しても、ＴＴＬオートフォーカス検出
を行う像高ｈ１におけるフォーカスの変化分Ｄ（ｅ，ｈ
１）と、実際に補正を行う像高ｈ２におけるフォーカス
の変化分Ｄ（ｅ，ｈ２）の比は ｒ＝Ｄ（ｅ，ｈ１）／Ｄ（ｅ，ｈ２） ＝（ａｈ１２＋ｂｈ１＋ｃ）／（ａｈ２２＋ｂｈ２＋ｃ） と一定値になる。特に補正を行うのが画面の中央でｈ２
＝０であればｒは ｒ＝（ａ／ｃ）ｈ１２＋（ｂ／ｃ）ｈ１＋１ と簡単な形になる。
【００３０】実際に補正を行うべき像高ｈ2 におけるフ
ォーカスの値を、計測像高ｈ1 におけるフォーカス値か
ら換算するには ｆ（ｅ，ｈ1 ）＝Ｄ（ｅ，ｈ1 ）＋ｆ（０，ｈ1 ） ＝ｒ｛ｆ（ｅ，ｈ2 ）−ｆ（０，ｈ2 ）｝＋ｆ（０，ｈ1 ） の関係を利用すれば良い。
ォーカスの値を、計測像高ｈ1 におけるフォーカス値か
ら換算するには ｆ（ｅ，ｈ1 ）＝Ｄ（ｅ，ｈ1 ）＋ｆ（０，ｈ1 ） ＝ｒ｛ｆ（ｅ，ｈ2 ）−ｆ（０，ｈ2 ）｝＋ｆ（０，ｈ1 ） の関係を利用すれば良い。
【００３１】このようにして算出されたフォーカス補正
値に従いｚステージ１１を上下していけば、縮小投影レ
ンズ６の所望の像高での像面にウエハＷの面を合わせる
ことができる。ｈ１，ｈ２の値は最初の設定で与えられ
る既知量のためパラメーターとして機械に与えておけ
ば、後のａ，ｂ，ｃなどは機械固有の値であるため、上
述の制御は容易に行える。
値に従いｚステージ１１を上下していけば、縮小投影レ
ンズ６の所望の像高での像面にウエハＷの面を合わせる
ことができる。ｈ１，ｈ２の値は最初の設定で与えられ
る既知量のためパラメーターとして機械に与えておけ
ば、後のａ，ｂ，ｃなどは機械固有の値であるため、上
述の制御は容易に行える。
【００３２】実施例１の特長は計測を行う像高ｈ1 と実
際に補正制御を行いたい像高ｈ2 との像面の変化特性に
よる差を予め知ることにより、フォーカスの制御をソフ
ト的に行うことである。特性の差は２次関数の形で与え
られた。
際に補正制御を行いたい像高ｈ2 との像面の変化特性に
よる差を予め知ることにより、フォーカスの制御をソフ
ト的に行うことである。特性の差は２次関数の形で与え
られた。
【００３３】実施例２は目標像面を所定の固定された像
高とするのではなく、投影光学系６が投影する画面全域
の像面の中央値とする場合である。この場合、予めＴＴ
Ｌオートフォーカスマークの入った計測を行う像高のフ
ォーカス変動と、投影される画面全域での像面の中央値
の変動との関連を計測しておく必要がある。この関連性
は投影光学系６に固有のものなので最初に一回調べれば
良い。
高とするのではなく、投影光学系６が投影する画面全域
の像面の中央値とする場合である。この場合、予めＴＴ
Ｌオートフォーカスマークの入った計測を行う像高のフ
ォーカス変動と、投影される画面全域での像面の中央値
の変動との関連を計測しておく必要がある。この関連性
は投影光学系６に固有のものなので最初に一回調べれば
良い。
【００３４】実施例１では補正のための式が２次関数の
形で与えられた。これは実施例１の結果に基づく例で、
系の特性によっては別の式が用いられることは言うまで
もない。
形で与えられた。これは実施例１の結果に基づく例で、
系の特性によっては別の式が用いられることは言うまで
もない。
【００３５】一般には投影レンズが軸対称であること、
通常投影レンズの光軸が像高中心であることから補正の
式は上に凸の偶関数となる。２次関数以外では偶数次の
多項式関数、ｙ＝ａｃー kx（ａ，ｃ，ｋは正の定数）の
形の指数関数、ｙ＝ａ coskxの形の三角関数などを用い
ることもできる。また実測データに基づく場合は補間用
関数として一般的に用いられるスプライン関数が有効で
ある。
通常投影レンズの光軸が像高中心であることから補正の
式は上に凸の偶関数となる。２次関数以外では偶数次の
多項式関数、ｙ＝ａｃー kx（ａ，ｃ，ｋは正の定数）の
形の指数関数、ｙ＝ａ coskxの形の三角関数などを用い
ることもできる。また実測データに基づく場合は補間用
関数として一般的に用いられるスプライン関数が有効で
ある。
【００３６】上述の実施例ではベストフォーカス検出手
法として画像処理によるコントラスト法を用いていた。
しかし本発明はほかのベストフォーカスを検出する方法
にも用いることができる。たとえばレチクル上のスリッ
ト状のマークをステージ上の反射面上に結像させ、そこ
で反射した光がレチクル上のマークに再結像させたとき
の透過光量を用いる、いわゆる共焦点法なども用いるこ
とができる。
法として画像処理によるコントラスト法を用いていた。
しかし本発明はほかのベストフォーカスを検出する方法
にも用いることができる。たとえばレチクル上のスリッ
ト状のマークをステージ上の反射面上に結像させ、そこ
で反射した光がレチクル上のマークに再結像させたとき
の透過光量を用いる、いわゆる共焦点法なども用いるこ
とができる。
【００３７】またフォーカスを計測する位置は上述の実
施例では任意の固定点にしているが、露光履歴から算出
される予想像面位置をフォーカスの基準位置としても良
い。
施例では任意の固定点にしているが、露光履歴から算出
される予想像面位置をフォーカスの基準位置としても良
い。
【００３８】
【発明の効果】以上、本発明では実際にオートフォーカ
スを行ないたい像面位置が正しく得られる効果がある。
スを行ないたい像面位置が正しく得られる効果がある。
【図１】 本発明の実施例１の露光装置を示す図
【図２】 実施例１におけるテレビカメラがオートフォ
ーカス動作時に観察する画像の図
ーカス動作時に観察する画像の図
【図３】 ウェハ面検出系の計測値とコントラストの相
関を示す図
関を示す図
【図４】 投影光学系の像面の変化を示す図
１ 光源 ２ 光ファイバー束 ３ 照明用コンデンサレンズ ４ 半透過ミラー ５ 観察光学系（顕微鏡対物レンズ） ６ 投影レンズ ７ 定盤 ８，１０ 駆動部 ９ ＸＹステージ １１ Ｚステージ １２ 光電検出装置（テレビカメラ） １３ 投光器 １４ 受光器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−306626（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−74024（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−297918（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−255917（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−58349（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027
Claims (6)
- 【請求項１】 マスクのパターンをウエハに投影する投
影光学系と該投影光学系のフォーカス位置を計測するた
めの計測系とを有し、該計測系による計測値に所定の換
算を行なって計測時の像高とは異なる像高におけるフォ
ーカス位置を求めることが可能な投影露光装置におい
て、前記換算に露光履歴に関する変数と前記計測時の像
高の関数を用いることを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記フォーカス位置は前記投影光学系の
画面全域の像面の中央値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】 前記関数は、２次関数であることを特徴
とする請求項1に記載の投影露光装置。 - 【請求項４】 前記関数は、偶数次の多項式関数又は指
数関数又はスプライン関数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５】 前記所定の換算を行なって求めたフォー
カス位置の情報を用いて前記投影光学系の所定の像面に
前記ウエハの表面を合致させ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６】 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に
記載の投影露光装置に前記マスクとウエハを供給し、前
記マスクの回路パターンをウエハに投影することを特徴
とする半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01833792A JP3275339B2 (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01833792A JP3275339B2 (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05182897A JPH05182897A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3275339B2 true JP3275339B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=11968840
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01833792A Expired - Fee Related JP3275339B2 (ja) | 1992-01-06 | 1992-01-06 | 投影露光装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3275339B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3704694B2 (ja) * | 1996-03-22 | 2005-10-12 | 株式会社ニコン | 荷電粒子線転写装置 |
| JP2013004700A (ja) | 2011-06-16 | 2013-01-07 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1992
- 1992-01-06 JP JP01833792A patent/JP3275339B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05182897A (ja) | 1993-07-23 |
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