JP3287014B2 - 投影露光装置、及びその露光装置により製造されたデバイス - Google Patents
投影露光装置、及びその露光装置により製造されたデバイスInfo
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- JP3287014B2 JP3287014B2 JP17688092A JP17688092A JP3287014B2 JP 3287014 B2 JP3287014 B2 JP 3287014B2 JP 17688092 A JP17688092 A JP 17688092A JP 17688092 A JP17688092 A JP 17688092A JP 3287014 B2 JP3287014 B2 JP 3287014B2
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- polarization state
- projection optical
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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
- G03F7/70483—Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
- G03F7/7055—Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
- G03F7/70566—Polarisation control
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (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に関し、特
に半導体素子或いは液晶基板等の製造用の投影露光装置
に関するものである。
に半導体素子或いは液晶基板等の製造用の投影露光装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の装置では直線偏光の光束で露光
を行うと、偏光方向（Ｐ偏光とＳ偏光）によって感光剤
表面の反射率に差が生じ、投影されるパターンの線幅が
違ってくる。すなわち、直線偏光の光束で露光を行うと
結像特性に方向性が生じる。そこで、従来の装置では円
偏光板もしくは偏光解消板を設けて直線偏光を円偏光若
しくは非偏光とし、感光剤表面の反射率の影響を防止し
ていた。このように偏光特性を円偏光もしくは非偏光と
することにより感光剤表面での反射率の影響は減少す
る。
を行うと、偏光方向（Ｐ偏光とＳ偏光）によって感光剤
表面の反射率に差が生じ、投影されるパターンの線幅が
違ってくる。すなわち、直線偏光の光束で露光を行うと
結像特性に方向性が生じる。そこで、従来の装置では円
偏光板もしくは偏光解消板を設けて直線偏光を円偏光若
しくは非偏光とし、感光剤表面の反射率の影響を防止し
ていた。このように偏光特性を円偏光もしくは非偏光と
することにより感光剤表面での反射率の影響は減少す
る。
【０００３】
【発明が解決使用とする課題】上記の如き従来の技術に
よれば、感光剤表面の反射率の影響は減少する。しかし
ながら、上記の如く従来の装置では、投影光学系に入射
する照明光の偏光状態を円偏光もしくは非偏光としても
投影光学系の歪みや収差等の影響により感光基板上の２
次元方向のパターンの互いの線幅に差が生じてしまう。
これは感光基板上の２次元方向（縦方向と横方向）での
焦点位置が異なるためと考えられる。
よれば、感光剤表面の反射率の影響は減少する。しかし
ながら、上記の如く従来の装置では、投影光学系に入射
する照明光の偏光状態を円偏光もしくは非偏光としても
投影光学系の歪みや収差等の影響により感光基板上の２
次元方向のパターンの互いの線幅に差が生じてしまう。
これは感光基板上の２次元方向（縦方向と横方向）での
焦点位置が異なるためと考えられる。
【０００４】この様子を図５に示す。図１０は投影光学
系の視野内の２次元方向（感光基板上の縦方向と横方
向）とで焦点位置が異なることを模式的に示す図であ
る。縦方向の焦点位置ｆｙを示す三角形をΔＹ、横方向
の焦点位置ｆｘを示す三角形をΔＸとし、これら２つの
焦点位置の差をΔＺとして示している。また、ここでは
２つの焦点位置と焦点深度との関係を示しており、これ
らの縦方向と横方向での焦点深度を夫々Δｆｙ、Δｆｘ
で示している。実質的な焦点深度はこれらの２つの焦点
深度の重複部分Δｆ（斜線部）であり、夫々が持つ焦点
深度より小さいものとなる。
系の視野内の２次元方向（感光基板上の縦方向と横方
向）とで焦点位置が異なることを模式的に示す図であ
る。縦方向の焦点位置ｆｙを示す三角形をΔＹ、横方向
の焦点位置ｆｘを示す三角形をΔＸとし、これら２つの
焦点位置の差をΔＺとして示している。また、ここでは
２つの焦点位置と焦点深度との関係を示しており、これ
らの縦方向と横方向での焦点深度を夫々Δｆｙ、Δｆｘ
で示している。実質的な焦点深度はこれらの２つの焦点
深度の重複部分Δｆ（斜線部）であり、夫々が持つ焦点
深度より小さいものとなる。
【０００５】縦方向と横方向での焦点位置は照明光の偏
光方向と密接な関係があると考えられ、投影光学系の歪
み等と偏光方向との関係により焦点差が生じてしまう。
従って、感光剤による反射率の影響を低減しただけでは
投影光学系の実質的な焦点深度は改善されないという問
題点があった。そこで、本発明は投影光学系の感光基板
上の２次元方向での焦点差を最小とすることにより総合
的な焦点深度を増大させることを目的とする。
光方向と密接な関係があると考えられ、投影光学系の歪
み等と偏光方向との関係により焦点差が生じてしまう。
従って、感光剤による反射率の影響を低減しただけでは
投影光学系の実質的な焦点深度は改善されないという問
題点があった。そこで、本発明は投影光学系の感光基板
上の２次元方向での焦点差を最小とすることにより総合
的な焦点深度を増大させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明では、投影露光装置に、所定
パターンが形成されたマスク（Ｒ）上に、光源（１）か
ら射出された照明光（ＩＬ）を照射する照明光学系
（６、７、９、１０、１２、１３）と、照明光により照
明された所定パターンの像を、感光基板（Ｗ）上に投影
する投影光学系（ＰＬ）と、照明光の偏光状態と投影光
学系の結像特性との関係が投影光学系の焦点深度に与え
る影響を改善するように、照明光の偏光状態を調整する
偏光状態調整手段（４０）と、を構成した。また請求項
２に記載の発明では、投影露光装置に、所定パターンが
形成されたマスク（Ｒ）上に、光源（１）から射出され
た照明光（ＩＬ）を照射する照明光学系（６、７、９、
１０、１２、１３）と、照明光により照明された所定パ
ターンの像を、感光基板上に投影する投影光学系（Ｐ
Ｌ）と、照明光の偏光状態と投影光学系の結像特性との
関係が感光基板（Ｗ）上に形成される２次元方向のパタ
ーン像の互いの線幅の差に与える影響を改善するよう
に、照明光の偏光状態を調整する偏光状態調整手段（４
０）と、を構成した。また請求項３に記載の発明では、
投影露光装置に、所定パターンが形成されたマスク
（Ｒ）上に、光源（１）から射出された照明光（ＩＬ）
を照射する照明光学系（６、７、９、１０、１２、１
３）と、照明光により照明された所定パターンの像を、
感光基板（Ｗ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と、感
光基板上の直交する２軸方向での夫々の焦点位置の差を
最小とするように、照明光の偏光状態を調整する偏光状
態調整手段（４０）と、を構成した。また請求項１４に
記載の発明では、所定パターンが形成されたマスク
（Ｒ）上に照明光（ＩＬ）を照射することにより、所定
パターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板
（Ｗ）上に投影する投影露光方法において、照明光の偏
光状態と投影光学系の結像特性との関係が投影光学系の
焦点深度に与える影響を改善するように、照明光の偏光
状態を調整することとした。また請求項１５に記載の発
明では、所定パターンが形成されたマスク（Ｒ）上に照
明光（ＩＬ）を照射することにより、所定パターンの像
を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に投影
する投影露光方法において、照明光の偏光状態と投影光
学系の結像特性との関係が感光基板上に形成される２次
元方向のパターン像の互いの線幅の差に与える影響を改
善するように、照明光の偏光状態を調整することとし
た。また請求項１６に記載の発明では、所定パターンが
形成されたマスク（Ｒ）上に照明光（ＩＬ）を照射する
ことにより、所定パターンの像を投影光学系（ＰＬ）を
介して感光基板（Ｗ）上に投影する投影露光方法におい
て、感光基板上の直交する２軸方向での夫々の焦点位置
の差を最小とするように、照明光の偏光状態を調整する
こととした。
に、請求項１に記載の発明では、投影露光装置に、所定
パターンが形成されたマスク（Ｒ）上に、光源（１）か
ら射出された照明光（ＩＬ）を照射する照明光学系
（６、７、９、１０、１２、１３）と、照明光により照
明された所定パターンの像を、感光基板（Ｗ）上に投影
する投影光学系（ＰＬ）と、照明光の偏光状態と投影光
学系の結像特性との関係が投影光学系の焦点深度に与え
る影響を改善するように、照明光の偏光状態を調整する
偏光状態調整手段（４０）と、を構成した。また請求項
２に記載の発明では、投影露光装置に、所定パターンが
形成されたマスク（Ｒ）上に、光源（１）から射出され
た照明光（ＩＬ）を照射する照明光学系（６、７、９、
１０、１２、１３）と、照明光により照明された所定パ
ターンの像を、感光基板上に投影する投影光学系（Ｐ
Ｌ）と、照明光の偏光状態と投影光学系の結像特性との
関係が感光基板（Ｗ）上に形成される２次元方向のパタ
ーン像の互いの線幅の差に与える影響を改善するよう
に、照明光の偏光状態を調整する偏光状態調整手段（４
０）と、を構成した。また請求項３に記載の発明では、
投影露光装置に、所定パターンが形成されたマスク
（Ｒ）上に、光源（１）から射出された照明光（ＩＬ）
を照射する照明光学系（６、７、９、１０、１２、１
３）と、照明光により照明された所定パターンの像を、
感光基板（Ｗ）上に投影する投影光学系（ＰＬ）と、感
光基板上の直交する２軸方向での夫々の焦点位置の差を
最小とするように、照明光の偏光状態を調整する偏光状
態調整手段（４０）と、を構成した。また請求項１４に
記載の発明では、所定パターンが形成されたマスク
（Ｒ）上に照明光（ＩＬ）を照射することにより、所定
パターンの像を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板
（Ｗ）上に投影する投影露光方法において、照明光の偏
光状態と投影光学系の結像特性との関係が投影光学系の
焦点深度に与える影響を改善するように、照明光の偏光
状態を調整することとした。また請求項１５に記載の発
明では、所定パターンが形成されたマスク（Ｒ）上に照
明光（ＩＬ）を照射することにより、所定パターンの像
を投影光学系（ＰＬ）を介して感光基板（Ｗ）上に投影
する投影露光方法において、照明光の偏光状態と投影光
学系の結像特性との関係が感光基板上に形成される２次
元方向のパターン像の互いの線幅の差に与える影響を改
善するように、照明光の偏光状態を調整することとし
た。また請求項１６に記載の発明では、所定パターンが
形成されたマスク（Ｒ）上に照明光（ＩＬ）を照射する
ことにより、所定パターンの像を投影光学系（ＰＬ）を
介して感光基板（Ｗ）上に投影する投影露光方法におい
て、感光基板上の直交する２軸方向での夫々の焦点位置
の差を最小とするように、照明光の偏光状態を調整する
こととした。
【０００７】
【作用】請求項１，１４に記載の発明では、照明光の偏
光状態と投影光学系の結像特性との関係が投影光学系の
焦点深度に与える影響を改善するように、照明光の偏光
状態を調整するので、実質的な焦点深度を拡大すること
ができる。また偏光の影響による結像特性の低下を低減
させることができる。請求項２，１５に記載の発明で
は、照明光の偏光状態と投影光学系の結像特性との関係
が感光基板上に形成される２次元方向のパターン像の互
いの線幅の差に与える影響を改善するように、照明光の
偏光状態を調整するので、実質的な焦点深度を拡大する
ことができる。また偏光の影響による結像特性の低下を
低減させることができる。請求項３，１６に記載の発明
では、感光基板上の直交する２軸方向での夫々の焦点位
置の差を最小とするように、照明光の偏光状態を調整す
るので、実質的な焦点深度を拡大することができる。ま
た偏光の影響による結像特性の低下を低減させることが
できる。
光状態と投影光学系の結像特性との関係が投影光学系の
焦点深度に与える影響を改善するように、照明光の偏光
状態を調整するので、実質的な焦点深度を拡大すること
ができる。また偏光の影響による結像特性の低下を低減
させることができる。請求項２，１５に記載の発明で
は、照明光の偏光状態と投影光学系の結像特性との関係
が感光基板上に形成される２次元方向のパターン像の互
いの線幅の差に与える影響を改善するように、照明光の
偏光状態を調整するので、実質的な焦点深度を拡大する
ことができる。また偏光の影響による結像特性の低下を
低減させることができる。請求項３，１６に記載の発明
では、感光基板上の直交する２軸方向での夫々の焦点位
置の差を最小とするように、照明光の偏光状態を調整す
るので、実質的な焦点深度を拡大することができる。ま
た偏光の影響による結像特性の低下を低減させることが
できる。
【０００８】さらに、投影光学系と感光基板との間に円
偏光板等を入れることにより、直線偏光を円偏光（ラン
ダム偏光に近い円偏光）若しくは非偏光に変換し、感光
剤の反射率の違いによる結像特性の方向性をなくし、さ
らに結像性能を改善することができる。
偏光板等を入れることにより、直線偏光を円偏光（ラン
ダム偏光に近い円偏光）若しくは非偏光に変換し、感光
剤の反射率の違いによる結像特性の方向性をなくし、さ
らに結像性能を改善することができる。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例に好適な投影露光装
置の概略図である。図１において超高圧水銀ランプ、エ
キシマレーザ光源等の露光用の照明光源１は、ｇ線、ｉ
線或いは紫外線パルス光（例えばＫｒＦエキシマレーザ
光）などのレジスト層を感光する波長（露光波長）の照
明光ＩＬを発生する。照明光ＩＬは、オプチカルインテ
グレータ（フライアイレンズ）、リレーレンズ、コンデ
ンサーレンズ等を含む照明光学系６に入射する。ミラー
２２は通常状態（露光時）では光路から退避しており、
後述するように照明光の偏光状態による投影光学系ＰＬ
の結像特性を計測するときのみ光軸上に挿入される。
置の概略図である。図１において超高圧水銀ランプ、エ
キシマレーザ光源等の露光用の照明光源１は、ｇ線、ｉ
線或いは紫外線パルス光（例えばＫｒＦエキシマレーザ
光）などのレジスト層を感光する波長（露光波長）の照
明光ＩＬを発生する。照明光ＩＬは、オプチカルインテ
グレータ（フライアイレンズ）、リレーレンズ、コンデ
ンサーレンズ等を含む照明光学系６に入射する。ミラー
２２は通常状態（露光時）では光路から退避しており、
後述するように照明光の偏光状態による投影光学系ＰＬ
の結像特性を計測するときのみ光軸上に挿入される。
【００１０】照明光学系６において光束の一様化、スペ
ックルの低減化等が行われた照明光ＩＬは、、ミラー７
で反射されてリレーレンズ９ａ、９ｂ及び可変ブライン
ド１０を通った後、ミラー１２で垂直に下方に反射され
てメインコンデンサーレンズ１３に至り、レチクルＲの
パターン領域ＰＡを均一な照度で照明する。可変ブライ
ンド１０の面はレチクルＲと共役な面にあり、駆動モー
タ１１により可変ブラインド１０を構成する可動ブレー
ドを開閉させて開口形状を変えることによって、レチク
ルＲの照明視野を任意に選択することができる。
ックルの低減化等が行われた照明光ＩＬは、、ミラー７
で反射されてリレーレンズ９ａ、９ｂ及び可変ブライン
ド１０を通った後、ミラー１２で垂直に下方に反射され
てメインコンデンサーレンズ１３に至り、レチクルＲの
パターン領域ＰＡを均一な照度で照明する。可変ブライ
ンド１０の面はレチクルＲと共役な面にあり、駆動モー
タ１１により可変ブラインド１０を構成する可動ブレー
ドを開閉させて開口形状を変えることによって、レチク
ルＲの照明視野を任意に選択することができる。
【００１１】レチクルＲは投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに
対して垂直な平面（水平面）内で２次元移動可能なレチ
クルステージＲＳ上に載置され、パターン領域ＰＡの中
心点が光軸ＡＸと一致するように位置決めされる。レチ
クルＲの所期設定は、レチクル周辺のアライメントマー
ク（不図示）を光電検出するレチクルアライメント系Ｒ
Ａからのマーク検出信号に基づいて、レチクルステージ
ＲＳを微動することにより行われる。レチクルＲは不図
示のレチクル交換器により適宜交換されて使用される。
パターン領域ＰＡを通過した照明光ＩＬは、直線偏光板
４０を介して両側テレセントリックな投影光学系ＰＬに
入射する。
対して垂直な平面（水平面）内で２次元移動可能なレチ
クルステージＲＳ上に載置され、パターン領域ＰＡの中
心点が光軸ＡＸと一致するように位置決めされる。レチ
クルＲの所期設定は、レチクル周辺のアライメントマー
ク（不図示）を光電検出するレチクルアライメント系Ｒ
Ａからのマーク検出信号に基づいて、レチクルステージ
ＲＳを微動することにより行われる。レチクルＲは不図
示のレチクル交換器により適宜交換されて使用される。
パターン領域ＰＡを通過した照明光ＩＬは、直線偏光板
４０を介して両側テレセントリックな投影光学系ＰＬに
入射する。
【００１２】直線偏光板４０はレチクルＲと投影光学系
ＰＬとの間の空間に配置され、レチクルＲを通過した照
明光ＩＬの偏光方向を一方向に揃える。直線偏光板４０
はモータやギヤ等の駆動装置３３により光軸ＡＸと垂直
な平面内で回転可能である。また駆動装置３３にはロー
タリーエンコーダ等の回転角検出手段が設けられてお
り、直線偏光板４０の回転位置を検出可能となってい
る。この直線偏光板４０はウエハＷの直交する２軸方向
（基準Ｘ方向、基準Ｙ方向）での夫々の焦点位置を変更
可能となっている。すなわち、基準Ｘ軸方向での焦点位
置と基準Ｙ方向での焦点位置との相対的位置を変更する
ことができ、理想的にはＸ方向とＹ方向での焦点位置が
ほぼ一致するように回転される。また、駆動装置３３は
直線偏光板４０を光路から退出入させることが可能とな
っている。
ＰＬとの間の空間に配置され、レチクルＲを通過した照
明光ＩＬの偏光方向を一方向に揃える。直線偏光板４０
はモータやギヤ等の駆動装置３３により光軸ＡＸと垂直
な平面内で回転可能である。また駆動装置３３にはロー
タリーエンコーダ等の回転角検出手段が設けられてお
り、直線偏光板４０の回転位置を検出可能となってい
る。この直線偏光板４０はウエハＷの直交する２軸方向
（基準Ｘ方向、基準Ｙ方向）での夫々の焦点位置を変更
可能となっている。すなわち、基準Ｘ軸方向での焦点位
置と基準Ｙ方向での焦点位置との相対的位置を変更する
ことができ、理想的にはＸ方向とＹ方向での焦点位置が
ほぼ一致するように回転される。また、駆動装置３３は
直線偏光板４０を光路から退出入させることが可能とな
っている。
【００１３】本実施例では直線偏光板４０の偏光方向に
関する情報（回転角等）はコンソール等の入力手段４２
により制御手段３２に入力される。そして制御手段３２
は、この情報に基づいて直線偏光板４０を回転し、偏光
方向が最適となる位置で回転を停止する。そして、その
偏光方向を維持するように駆動手段３３を制御する。直
線偏光板４０によりＸ方向とＹ方向の焦点位置が調整さ
れた照明光ＩＬは投影光学系ＰＬを介してλ／４板等の
円偏光板４１に達する。照明光ＩＬは円偏光板４１で偏
光され、ほぼランダム偏光に近い形の円偏光もしくは非
偏光でウエハＷに達する。投影光学系ＰＬはレチクルＲ
の回路パターンの像を表面にレジスト層が形成され、そ
の表面が結像面とほぼ一致するように保持されたウェハ
Ｗ上の１つのショット領域に重合わせて投影（結像）す
る。ウェハＷは駆動モータ１７により光軸ＡＸ方向（Ｚ
方向）に微動可能なＺステージ１４上に載置されてい
る。Ｚステージ１４は駆動モータ１８により２次元移動
可能なＸＹステージ１５上に載置され、ＸＹステージ１
５はウェハＷの１つのショット領域に対するレチクルＲ
の転写が終了すると、ウェハ上の次の領域が投影光学系
ＰＬの露光領域と一致するまで移動される。ＸＹステー
ジ１５の２次元的な位置は干渉計１９によって、例えば
０．０１μｍ程度の分解能で常時検出される。そのた
め、Ｚステージ１４の端部には干渉計１９からのレーザ
光を反射する移動鏡１４ｍが設けられている。干渉計１
９と移動鏡１４ｍはＸ方向とＹ方向の位置検出用として
一対づつ設けられている。
関する情報（回転角等）はコンソール等の入力手段４２
により制御手段３２に入力される。そして制御手段３２
は、この情報に基づいて直線偏光板４０を回転し、偏光
方向が最適となる位置で回転を停止する。そして、その
偏光方向を維持するように駆動手段３３を制御する。直
線偏光板４０によりＸ方向とＹ方向の焦点位置が調整さ
れた照明光ＩＬは投影光学系ＰＬを介してλ／４板等の
円偏光板４１に達する。照明光ＩＬは円偏光板４１で偏
光され、ほぼランダム偏光に近い形の円偏光もしくは非
偏光でウエハＷに達する。投影光学系ＰＬはレチクルＲ
の回路パターンの像を表面にレジスト層が形成され、そ
の表面が結像面とほぼ一致するように保持されたウェハ
Ｗ上の１つのショット領域に重合わせて投影（結像）す
る。ウェハＷは駆動モータ１７により光軸ＡＸ方向（Ｚ
方向）に微動可能なＺステージ１４上に載置されてい
る。Ｚステージ１４は駆動モータ１８により２次元移動
可能なＸＹステージ１５上に載置され、ＸＹステージ１
５はウェハＷの１つのショット領域に対するレチクルＲ
の転写が終了すると、ウェハ上の次の領域が投影光学系
ＰＬの露光領域と一致するまで移動される。ＸＹステー
ジ１５の２次元的な位置は干渉計１９によって、例えば
０．０１μｍ程度の分解能で常時検出される。そのた
め、Ｚステージ１４の端部には干渉計１９からのレーザ
光を反射する移動鏡１４ｍが設けられている。干渉計１
９と移動鏡１４ｍはＸ方向とＹ方向の位置検出用として
一対づつ設けられている。
【００１４】Ｚステージ１４上にはまた、投影光学系Ｐ
Ｌの結像特性を測定する際に用いられる基準部材２０が
設けられている。基準部材２０には、図３に示すように
投影光学系ＰＬの露光領域（イメージフィールドＩＦ）
の中心部の１カ所と周辺部の４カ所に対応する位置に、
図２に示す格子パターンが設けられた５つの開口パター
ン２１ａ〜２１ｅが設けられている。図３において、半
径ｒの円領域ＩＦは投影光学系ＰＬの最大露光領域を示
し、この円に内接する正方形は実際にウエハを露光でき
る最大チップ領域を示している。図２において、黒地が
遮光部、白地が透光部である。図３において、各格子パ
ターンはＸ軸に対して４５度の傾きを持っている。本実
施例中、開口パターン２１ａ〜２１ｅを開口２１と総称
する。開口２１はその下方から計測照明系ＬＬによって
照明されている。
Ｌの結像特性を測定する際に用いられる基準部材２０が
設けられている。基準部材２０には、図３に示すように
投影光学系ＰＬの露光領域（イメージフィールドＩＦ）
の中心部の１カ所と周辺部の４カ所に対応する位置に、
図２に示す格子パターンが設けられた５つの開口パター
ン２１ａ〜２１ｅが設けられている。図３において、半
径ｒの円領域ＩＦは投影光学系ＰＬの最大露光領域を示
し、この円に内接する正方形は実際にウエハを露光でき
る最大チップ領域を示している。図２において、黒地が
遮光部、白地が透光部である。図３において、各格子パ
ターンはＸ軸に対して４５度の傾きを持っている。本実
施例中、開口パターン２１ａ〜２１ｅを開口２１と総称
する。開口２１はその下方から計測照明系ＬＬによって
照明されている。
【００１５】計測照明系ＬＬは照明光ＩＬの光路中に不
図示の駆動装置によって挿入されるミラー２２、ハーフ
ミラー２３とレンズ２４と光ファイバ２５とレンズ２６
及びミラー２７とから成り、照明光ＩＬをウエハステー
ジ１５内に導く。開口２１から射出された照明光ＩＬは
投影光学系ＰＬを介してレチクルＲに達し、その裏面に
よって反射され、再び投影光学系ＰＬを介して開口２１
に戻る。この反射光は開口２１を透過した後、ミラー２
７、レンズ２６、ファイバー２５、レンズ２４、ハーフ
ミラー２３を介してフォトマル、ＳＰＤ等で構成される
光電検出器２８に入射し、光電検出器２８で光電変換さ
れて電気信号として出力される。ここで、図示は省略し
ているが、５つの開口２１ａ〜２１ｅをそれぞれ個別に
照明し、反射光を個別に受光するように構成されてい
る。
図示の駆動装置によって挿入されるミラー２２、ハーフ
ミラー２３とレンズ２４と光ファイバ２５とレンズ２６
及びミラー２７とから成り、照明光ＩＬをウエハステー
ジ１５内に導く。開口２１から射出された照明光ＩＬは
投影光学系ＰＬを介してレチクルＲに達し、その裏面に
よって反射され、再び投影光学系ＰＬを介して開口２１
に戻る。この反射光は開口２１を透過した後、ミラー２
７、レンズ２６、ファイバー２５、レンズ２４、ハーフ
ミラー２３を介してフォトマル、ＳＰＤ等で構成される
光電検出器２８に入射し、光電検出器２８で光電変換さ
れて電気信号として出力される。ここで、図示は省略し
ているが、５つの開口２１ａ〜２１ｅをそれぞれ個別に
照明し、反射光を個別に受光するように構成されてい
る。
【００１６】図１において、符号２９は斜入射式検出光
学系（焦点検出系）であり、例えば特公平２−１０３６
１号公報に開示されている。この焦点検出系２９は、ウ
エハ表面の投影光学系ＰＬの最良結像面に対する上下方
向（Ｚ方向）の位置を検出する。焦点検出系２９は、光
軸ＡＸに対して斜め方向からウエハ表面に入射する照明
光を射出する光源２９ａとウエハ表面での反射光を受光
する受光光学系２９ｂとを有する。尚、本実施例では設
計上の最良結像面が零点基準となるように、予め受光光
学系２９ｂの内部に設けられた不図示の平行平板ガラス
（プレーンパラレル）の角度が調整される。すなわち、
焦点検出系２９のキャリブレーションが行われる。そし
て基準部材２０を用いて、投影光学系ＰＬのベストフォ
ーカス位置を求める。レチクルＲがレチクルステージＲ
Ｓに載置された状態で、干渉計１９でＸＹステージ１５
の位置をモニターしながら、基準部材２０上の開口２１
の中心が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に来るようにＸＹ
ステージ１５をモータ１８で移動する。このとき同時に
モータ１７を駆動して、Ｚステージ１４を投影光学系Ｐ
Ｌのベストフォーカス位置と思われる位置（設計値）か
らその焦点深度（±ＤＯＦ）の数倍（例えば２・ＤＯ
Ｆ）程度下げる（或いは上げる）。また同時に、ミラー
２２を光路中に移動させて開口２１に照明光ＩＬを導
き、開口２１の特定パターン及び投影光学系ＰＬを介し
てレチクルＲの裏面（パターン面）を照明する。レチク
ルＲから反射した照明光は再び投影光学系ＰＬ、開口２
１を通った後、ミラー２７、レンズ２６、光ファイバ２
５、レンズ２４及びハーフミラー２３を介して光電検出
器２８に入射する。その後、この状態でＺステージ１４
をモータ１７によって上方（或いは下方）に先のＺステ
ージの移動量（２・ＤＯＦ）の２倍程度走査する。この
とき光電検出器２８の出力（すなわち、開口２１を通過
した反射光の強度に応じた光電信号）とＺステージ１４
の位置に対応している焦点検出系２９の出力を同時にサ
ンプリングして図４のような情報が得られる。光電検出
器２８の出力は図４のように山型の波形形状となり、そ
の頂点での焦点検出系２９の出力値がｆである。サンプ
リングは例えばＺステージ１４の単位移動量（例えば
０．０２μｍ）毎、或いは単位時間毎に行えばよい。
学系（焦点検出系）であり、例えば特公平２−１０３６
１号公報に開示されている。この焦点検出系２９は、ウ
エハ表面の投影光学系ＰＬの最良結像面に対する上下方
向（Ｚ方向）の位置を検出する。焦点検出系２９は、光
軸ＡＸに対して斜め方向からウエハ表面に入射する照明
光を射出する光源２９ａとウエハ表面での反射光を受光
する受光光学系２９ｂとを有する。尚、本実施例では設
計上の最良結像面が零点基準となるように、予め受光光
学系２９ｂの内部に設けられた不図示の平行平板ガラス
（プレーンパラレル）の角度が調整される。すなわち、
焦点検出系２９のキャリブレーションが行われる。そし
て基準部材２０を用いて、投影光学系ＰＬのベストフォ
ーカス位置を求める。レチクルＲがレチクルステージＲ
Ｓに載置された状態で、干渉計１９でＸＹステージ１５
の位置をモニターしながら、基準部材２０上の開口２１
の中心が投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に来るようにＸＹ
ステージ１５をモータ１８で移動する。このとき同時に
モータ１７を駆動して、Ｚステージ１４を投影光学系Ｐ
Ｌのベストフォーカス位置と思われる位置（設計値）か
らその焦点深度（±ＤＯＦ）の数倍（例えば２・ＤＯ
Ｆ）程度下げる（或いは上げる）。また同時に、ミラー
２２を光路中に移動させて開口２１に照明光ＩＬを導
き、開口２１の特定パターン及び投影光学系ＰＬを介し
てレチクルＲの裏面（パターン面）を照明する。レチク
ルＲから反射した照明光は再び投影光学系ＰＬ、開口２
１を通った後、ミラー２７、レンズ２６、光ファイバ２
５、レンズ２４及びハーフミラー２３を介して光電検出
器２８に入射する。その後、この状態でＺステージ１４
をモータ１７によって上方（或いは下方）に先のＺステ
ージの移動量（２・ＤＯＦ）の２倍程度走査する。この
とき光電検出器２８の出力（すなわち、開口２１を通過
した反射光の強度に応じた光電信号）とＺステージ１４
の位置に対応している焦点検出系２９の出力を同時にサ
ンプリングして図４のような情報が得られる。光電検出
器２８の出力は図４のように山型の波形形状となり、そ
の頂点での焦点検出系２９の出力値がｆである。サンプ
リングは例えばＺステージ１４の単位移動量（例えば
０．０２μｍ）毎、或いは単位時間毎に行えばよい。
【００１７】図４のような関係が得られるのは、開口２
１がレチクルＲと共役な位置にあれば開口２１から出射
した照明光はレチクルＲに鮮明な像を形成する。このた
め、その反射光が開口２１を入射するとき、格子パター
ンの鮮明な像を形成する。その反射光が開口２１を通過
するとき、遮光部が遮光される反射光がほとんどなく、
デフォーカスのときと比較して光電検出器２８の受光光
量が増大する。従って、図４において、光電検出器２８
のピーク出力時に焦点検出器２９で得られた出力値ｆが
投影光学系ＰＬの最適焦点位置（ベストフォーカス位
置）となる。主制御系３２は光電検出器２８の出力から
そのピーク値を求め、その時の焦点検出系２９の出力値
から焦点位置を求める。本実施例では開口２１は５つの
開口部から構成されており、５つの焦点位置の平均値を
ベストフォーカス位置としている。尚、夫々の開口部か
らの反射光を個別に受光可能であるため、Ｚステージ１
４の移動は１回でよい。ベストフォーカス位置が求まっ
たら、前述の設計上のベストフォーカス位置と比較し、
その差を焦点検出系２９にオフセットとして加える。こ
のオフセットは前述の平行平板ガラスを駆動してもよい
し、電気的にオフセットを加えるだけでもよい。また、
Ｚステージ１４上には、ウエハＷ上に塗布された感光剤
の表面とほぼ等しい面上に受光面を有する照射量モニタ
４３が設けられている。照射量モニタ４３はウエハＷに
達する照明光の照度を検出可能である。
１がレチクルＲと共役な位置にあれば開口２１から出射
した照明光はレチクルＲに鮮明な像を形成する。このた
め、その反射光が開口２１を入射するとき、格子パター
ンの鮮明な像を形成する。その反射光が開口２１を通過
するとき、遮光部が遮光される反射光がほとんどなく、
デフォーカスのときと比較して光電検出器２８の受光光
量が増大する。従って、図４において、光電検出器２８
のピーク出力時に焦点検出器２９で得られた出力値ｆが
投影光学系ＰＬの最適焦点位置（ベストフォーカス位
置）となる。主制御系３２は光電検出器２８の出力から
そのピーク値を求め、その時の焦点検出系２９の出力値
から焦点位置を求める。本実施例では開口２１は５つの
開口部から構成されており、５つの焦点位置の平均値を
ベストフォーカス位置としている。尚、夫々の開口部か
らの反射光を個別に受光可能であるため、Ｚステージ１
４の移動は１回でよい。ベストフォーカス位置が求まっ
たら、前述の設計上のベストフォーカス位置と比較し、
その差を焦点検出系２９にオフセットとして加える。こ
のオフセットは前述の平行平板ガラスを駆動してもよい
し、電気的にオフセットを加えるだけでもよい。また、
Ｚステージ１４上には、ウエハＷ上に塗布された感光剤
の表面とほぼ等しい面上に受光面を有する照射量モニタ
４３が設けられている。照射量モニタ４３はウエハＷに
達する照明光の照度を検出可能である。
【００１８】さて、投影光学系ＰＬと直線偏光板４０の
最適な偏光方向（回転角）に関する情報は、図５に示す
ようなテストレチクルを用いて試し焼きを行うことによ
り求められる。テストレチクルにはＸ、Ｙ方向で線幅の
等しいテストパターンが設けられている。図６は直線偏
光板４０を所定角度毎（例えば１０度毎に）に回転させ
ながら、図５のＸ、Ｙパターンを用いて試し焼きを行っ
た時のレジスト像を示す図である。図６（ａ）はＸ方向
の焦点位置がベストフォーカスとなっている場合を示
し、図６（ｂ）Ｘ、Ｙ両方向での焦点位置がほぼ一致し
た場合（Ｘ方向のパターンの線幅とＹ方向のパターンの
線幅とがほぼ等しくなった場合）を示し、図６（ｃ）は
Ｙ方向でベストフォーカスとなっている場合を示してい
る。従って、図６（ｂ）のようにＸ、Ｙ両方向での焦点
位置がほぼ一致したときの直線偏光板４０の回転角を入
力手段４２により入力すればよい。
最適な偏光方向（回転角）に関する情報は、図５に示す
ようなテストレチクルを用いて試し焼きを行うことによ
り求められる。テストレチクルにはＸ、Ｙ方向で線幅の
等しいテストパターンが設けられている。図６は直線偏
光板４０を所定角度毎（例えば１０度毎に）に回転させ
ながら、図５のＸ、Ｙパターンを用いて試し焼きを行っ
た時のレジスト像を示す図である。図６（ａ）はＸ方向
の焦点位置がベストフォーカスとなっている場合を示
し、図６（ｂ）Ｘ、Ｙ両方向での焦点位置がほぼ一致し
た場合（Ｘ方向のパターンの線幅とＹ方向のパターンの
線幅とがほぼ等しくなった場合）を示し、図６（ｃ）は
Ｙ方向でベストフォーカスとなっている場合を示してい
る。従って、図６（ｂ）のようにＸ、Ｙ両方向での焦点
位置がほぼ一致したときの直線偏光板４０の回転角を入
力手段４２により入力すればよい。
【００１９】ここで、投影光学系に入射する光束の偏光
方向を変化させることにより、感光基板上の直交する２
軸方向（ＸＹ方向）の焦点位置が異なることを図７を参
照して概念的に説明する。図７において感光基板上には
基準座標軸（Ｙ軸、Ｘ軸）が予め定めされているものと
する。図７は所定の偏光方向での感光基板上のＸＹ方向
での焦点位置（ｆｘ、ｆｙ）、焦点差（ΔＺ）、焦点深
度（Δｆｘ、Δｆｙ）及び実質的な焦点深度（Δｆｘ
ｙ）を示している。尚、図７において使用する符号は図
１０と同様の内容には同様の符号を付してある。
方向を変化させることにより、感光基板上の直交する２
軸方向（ＸＹ方向）の焦点位置が異なることを図７を参
照して概念的に説明する。図７において感光基板上には
基準座標軸（Ｙ軸、Ｘ軸）が予め定めされているものと
する。図７は所定の偏光方向での感光基板上のＸＹ方向
での焦点位置（ｆｘ、ｆｙ）、焦点差（ΔＺ）、焦点深
度（Δｆｘ、Δｆｙ）及び実質的な焦点深度（Δｆｘ
ｙ）を示している。尚、図７において使用する符号は図
１０と同様の内容には同様の符号を付してある。
【００２０】図７（ａ）はＸ方向の焦点位置ｆｘａとＹ
方向の焦点位置ｆｙａとに焦点差ΔＺａが生じており、
夫々の焦点深度Δｆｘａ、Δｆｙａの重複部分となる実
質的な焦点深度Δｆｘｙが小さい場合を示している。図
７（ｂ）は図７（ａ）のような焦点位置となる直線偏光
板４０の偏光方向（例えばＹ方向と一致した方向）から
所定角度だけ回転させた偏光方向（例えばＸ方向と一致
した方向）での焦点位置の様子を示したものである。こ
の場合にも、Ｘ方向の焦点位置ｆｘｂとＹ方向の焦点位
置ｆｙｂとに焦点差ΔＺｂが生じており、夫々の焦点深
度Δｆｘｂ、Δｆｙｂの重複部分となる実質的な焦点深
度Δｆｘｙは小さい。
方向の焦点位置ｆｙａとに焦点差ΔＺａが生じており、
夫々の焦点深度Δｆｘａ、Δｆｙａの重複部分となる実
質的な焦点深度Δｆｘｙが小さい場合を示している。図
７（ｂ）は図７（ａ）のような焦点位置となる直線偏光
板４０の偏光方向（例えばＹ方向と一致した方向）から
所定角度だけ回転させた偏光方向（例えばＸ方向と一致
した方向）での焦点位置の様子を示したものである。こ
の場合にも、Ｘ方向の焦点位置ｆｘｂとＹ方向の焦点位
置ｆｙｂとに焦点差ΔＺｂが生じており、夫々の焦点深
度Δｆｘｂ、Δｆｙｂの重複部分となる実質的な焦点深
度Δｆｘｙは小さい。
【００２１】このように偏光方向によりＸ、Ｙ方向の焦
点差が生じるのは、投影光学系の歪み等の影響により投
影光学系の分光特性が偏光方向によって異なる。このた
め、Ｘ、Ｙ方向で屈折率に差が生じ、その結果として焦
点位置に差が生じると考えられる。そこで、直線偏光板
４０の偏光方向を図７（ａ）と図７（ｂ）の間に設定す
る（例えばＸ方向に対して０度から±９０度未満の角度
に設定する）ことにより、図７（ｃ）に示すようにＸ、
Ｙ方向の焦点差が小さくなると考えられる。図７（ｃ）
において、Ｘ方向の焦点位置ｆｘｃとＹ方向の焦点位置
ｆｙｃとの焦点差ΔＺｃは小さく、夫々の焦点深度Δｆ
ｘｂ、Δｆｙｂの重複部分となる実質的な焦点深度Δｆ
ｘｙは増大する。
点差が生じるのは、投影光学系の歪み等の影響により投
影光学系の分光特性が偏光方向によって異なる。このた
め、Ｘ、Ｙ方向で屈折率に差が生じ、その結果として焦
点位置に差が生じると考えられる。そこで、直線偏光板
４０の偏光方向を図７（ａ）と図７（ｂ）の間に設定す
る（例えばＸ方向に対して０度から±９０度未満の角度
に設定する）ことにより、図７（ｃ）に示すようにＸ、
Ｙ方向の焦点差が小さくなると考えられる。図７（ｃ）
において、Ｘ方向の焦点位置ｆｘｃとＹ方向の焦点位置
ｆｙｃとの焦点差ΔＺｃは小さく、夫々の焦点深度Δｆ
ｘｂ、Δｆｙｂの重複部分となる実質的な焦点深度Δｆ
ｘｙは増大する。
【００２２】次に図５のテストレチクルを用いて直線偏
光板４０を最適な偏光方向となるように設定する動作に
ついて説明する。先ず、直線偏光板４０を駆動手段３３
により光路中から退避させる。次に前述の基準部材２０
を使ったベストフォーカス検出により、ベストフォーカ
ス位置を求める。次に焦点検出系２９の出力に基づいて
テスト用のウエハＷの表面がベストフォーカス位置とな
るようにＺステージ１４を移動する。そして直線偏光板
４０を光路中に挿入し、Ｚステージ１４を所定移動単位
で変化させる毎に露光を行う。ＸＹステージ１５はＺス
テージ１４の所定移動単位（例えば０．２μｍ）で行わ
れる露光が終わる毎にステップ移動される。Ｚステージ
１４の移動はベストフォーカス位置を中心として例えば
焦点深度（Δｆｘ、Δｆｙ）程度の範囲で上下に移動さ
せる。焦点深度が±１μｍだとすると１０回の露光がス
テップアンドリピートで行われる。そして、直線偏光板
４０を所定の基準位置から所定角度（例えば１０度）回
転する毎にＺステージ１４の移動とＸＹステージ１５の
ステップ移動とで行われる露光を繰り返す。この試し焼
きの結果からＸＹ両方の方向での線幅差が最も小さくな
る場合であって、かつ焦点深度が大きくなる直線偏光板
４０の角度を求める。
光板４０を最適な偏光方向となるように設定する動作に
ついて説明する。先ず、直線偏光板４０を駆動手段３３
により光路中から退避させる。次に前述の基準部材２０
を使ったベストフォーカス検出により、ベストフォーカ
ス位置を求める。次に焦点検出系２９の出力に基づいて
テスト用のウエハＷの表面がベストフォーカス位置とな
るようにＺステージ１４を移動する。そして直線偏光板
４０を光路中に挿入し、Ｚステージ１４を所定移動単位
で変化させる毎に露光を行う。ＸＹステージ１５はＺス
テージ１４の所定移動単位（例えば０．２μｍ）で行わ
れる露光が終わる毎にステップ移動される。Ｚステージ
１４の移動はベストフォーカス位置を中心として例えば
焦点深度（Δｆｘ、Δｆｙ）程度の範囲で上下に移動さ
せる。焦点深度が±１μｍだとすると１０回の露光がス
テップアンドリピートで行われる。そして、直線偏光板
４０を所定の基準位置から所定角度（例えば１０度）回
転する毎にＺステージ１４の移動とＸＹステージ１５の
ステップ移動とで行われる露光を繰り返す。この試し焼
きの結果からＸＹ両方の方向での線幅差が最も小さくな
る場合であって、かつ焦点深度が大きくなる直線偏光板
４０の角度を求める。
【００２３】そして、実際の露光時にこの角度情報は入
力手段４２により入力され、最適な偏光方向で露光が実
行され、焦点深度が拡大する。さらに、本実施例では円
偏光板４１を設けたことによりウエハＷに塗布された感
光剤の反射率の影響による結像特性の方向性を低減させ
ており、さらに良好な露光が実現される。このとき、直
線偏光板４０の回転により円偏光板４１を通過する光量
に損失が生じる場合は、円偏光板４１を光軸ＡＸと垂直
な面内で回転可能とし、光量損失が最も少ないところで
回転を止めるようにすればよい。光量は照度モニタ４３
を用いて検出する。
力手段４２により入力され、最適な偏光方向で露光が実
行され、焦点深度が拡大する。さらに、本実施例では円
偏光板４１を設けたことによりウエハＷに塗布された感
光剤の反射率の影響による結像特性の方向性を低減させ
ており、さらに良好な露光が実現される。このとき、直
線偏光板４０の回転により円偏光板４１を通過する光量
に損失が生じる場合は、円偏光板４１を光軸ＡＸと垂直
な面内で回転可能とし、光量損失が最も少ないところで
回転を止めるようにすればよい。光量は照度モニタ４３
を用いて検出する。
【００２４】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。本実施例では試し焼きを行わずに、直線偏光板４０
を回転させ、所定角度毎に第１の実施例で説明した光電
検出器２８と焦点検出系２９とを用いた焦点位置計測法
でＸ方向の焦点位置とＹ方向との焦点位置とを計測し、
２つの焦点差が最小となる位置で直線偏光板４０を停
止、固定させるものである。
る。本実施例では試し焼きを行わずに、直線偏光板４０
を回転させ、所定角度毎に第１の実施例で説明した光電
検出器２８と焦点検出系２９とを用いた焦点位置計測法
でＸ方向の焦点位置とＹ方向との焦点位置とを計測し、
２つの焦点差が最小となる位置で直線偏光板４０を停
止、固定させるものである。
【００２５】本実施例では基準部材２０には、図８に示
すようにＸ方向の格子パターンとＹ方向の格子パターン
とを一対とする５組の開口パターン２１ａｙ、２１ａｘ
〜２１ｅｙ、２１ｅｘが設けられている。図８におい
て、添字ｙ付の開口パターン２１ａｙ〜２１ｅｙは投影
光学系ＰＬのＹ方向の焦点位置を測定するためのもの、
添字ｘ付の開口パターン２１ａｘ〜２１ｅｘは、投影光
学系ＰＬのＸ方向の焦点位置を測定するためのものであ
る。本実施例では一対の開口パターン２１ａｙ、２１ａ
ｘ〜２１ｅｙを開口２１と総称する。ここで、図示は省
略しているが、５組の開口２１ａｙ、２１ａｘ〜２１ｅ
ｙをそれぞれ個別に照明し、レチクルＲからの反射光を
個別に受光するように構成されている。このため、第１
の実施例と同様にＺステージ１４の移動は１回でよい。
すようにＸ方向の格子パターンとＹ方向の格子パターン
とを一対とする５組の開口パターン２１ａｙ、２１ａｘ
〜２１ｅｙ、２１ｅｘが設けられている。図８におい
て、添字ｙ付の開口パターン２１ａｙ〜２１ｅｙは投影
光学系ＰＬのＹ方向の焦点位置を測定するためのもの、
添字ｘ付の開口パターン２１ａｘ〜２１ｅｘは、投影光
学系ＰＬのＸ方向の焦点位置を測定するためのものであ
る。本実施例では一対の開口パターン２１ａｙ、２１ａ
ｘ〜２１ｅｙを開口２１と総称する。ここで、図示は省
略しているが、５組の開口２１ａｙ、２１ａｘ〜２１ｅ
ｙをそれぞれ個別に照明し、レチクルＲからの反射光を
個別に受光するように構成されている。このため、第１
の実施例と同様にＺステージ１４の移動は１回でよい。
【００２６】これらの開口２１について第１の実施例と
同様にして焦点位置の計測を行うことにより図９のよう
に夫々の開口パターン２１ａｘ〜２１ｅｙの焦点位置が
求まる。本実施例では計１０個の開口パターンを透過し
たレチクルＲからの反射光を個別に受光しているので、
計１０回の計測を行っている。Ｚステージ１４を第１の
実施例のように±焦点深度程度だけ所定移動量単位毎に
移動し、各位置毎に焦点位置の計測を行い、焦点位置を
制御系３２内に記憶する。この動作を直線偏光板４０を
所定角度（例えば１０度）回転する毎に行う。そして、
夫々の開口パターンについてＸ方向の焦点位置とＹ方向
の焦点位置との偏差量が最小となる回転角を求める。こ
の回転角で直線偏光板４０の位置を維持したまま露光を
行うことにより焦点深度が増大する。
同様にして焦点位置の計測を行うことにより図９のよう
に夫々の開口パターン２１ａｘ〜２１ｅｙの焦点位置が
求まる。本実施例では計１０個の開口パターンを透過し
たレチクルＲからの反射光を個別に受光しているので、
計１０回の計測を行っている。Ｚステージ１４を第１の
実施例のように±焦点深度程度だけ所定移動量単位毎に
移動し、各位置毎に焦点位置の計測を行い、焦点位置を
制御系３２内に記憶する。この動作を直線偏光板４０を
所定角度（例えば１０度）回転する毎に行う。そして、
夫々の開口パターンについてＸ方向の焦点位置とＹ方向
の焦点位置との偏差量が最小となる回転角を求める。こ
の回転角で直線偏光板４０の位置を維持したまま露光を
行うことにより焦点深度が増大する。
【００２７】本発明は以上の実施例に限定されるもので
はなく、直線偏光板４０は光源１から投影光学系ＰＬと
の間の空間中のどこに配置してもよい。また、偏光状態
を調整する方法は直線偏光の方向を変えることに限定さ
れるものではなく、投影光学系ＰＬに入射する光束を直
線偏光以外とし、偏光状態を変えることにより焦点差を
調整するようにしてもよい。これは例えば円偏光を入射
させた場合、その偏光状態を楕円状とし、その形状を変
えることにより調整することも考えられる。
はなく、直線偏光板４０は光源１から投影光学系ＰＬと
の間の空間中のどこに配置してもよい。また、偏光状態
を調整する方法は直線偏光の方向を変えることに限定さ
れるものではなく、投影光学系ＰＬに入射する光束を直
線偏光以外とし、偏光状態を変えることにより焦点差を
調整するようにしてもよい。これは例えば円偏光を入射
させた場合、その偏光状態を楕円状とし、その形状を変
えることにより調整することも考えられる。
【００２８】さらに、光源１は直線偏光や円偏光の光を
射出するものでもよく、また、ランダム偏光の光を射出
するものでもよい。
射出するものでもよく、また、ランダム偏光の光を射出
するものでもよい。
【００２９】
【効果】上記各項に記載の発明によれば、偏光状態を調
整する手段を設けるという簡単な構成により、実質的な
焦点深度を拡大することができる。また偏光の影響によ
る結像特性の低下を低減させることができる。また結像
特性の方向性も減少する。
整する手段を設けるという簡単な構成により、実質的な
焦点深度を拡大することができる。また偏光の影響によ
る結像特性の低下を低減させることができる。また結像
特性の方向性も減少する。
【図１】本発明の一実施例に好適な投影露光装置の概略
図である。
図である。
【図２】本発明の一実施例による開口２１に設けられた
格子パターンを示す図である。
格子パターンを示す図である。
【図３】本発明の一実施例による基準部材２０の構成を
説明する図である。
説明する図である。
【図４】本発明の一実施例による開口２１を通過する光
による光検出器２８の出力と焦点検出系２９の出力との
関係を示す図である。
による光検出器２８の出力と焦点検出系２９の出力との
関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施例によるテストレチクルを示す
図である。
図である。
【図６】本発明の一実施例により図５のテストレチクル
を用いて露光を行った場合のレジスト像を示す図であ
る。
を用いて露光を行った場合のレジスト像を示す図であ
る。
【図７】偏光方向の違いによりＸＹ方向で焦点位置が異
なることを説明する概念図である。
なることを説明する概念図である。
【図８】本発明の第２の実施例による開口２１に設けら
れた格子パターンを示す図である。
れた格子パターンを示す図である。
【図９】図８の格子パターンの夫々を通過した光による
光検出器２８の出力と焦点検出系２９の出力との関係を
示す図である。
光検出器２８の出力と焦点検出系２９の出力との関係を
示す図である。
【図１０】従来の装置によるＸＹ方向で焦点位置が異な
ることを説明する概念図である。
ることを説明する概念図である。
１…光源 ６…照明光学系 １４…Ｚステージ １５…ＸＹステージ ２０…基準部材 ２１…開口パターン ２８…光電検出器 ２９…焦点検出系 ３２…主制御系 ３３…駆動装置 ４０…直線偏光板 ４１…円偏光板 ４２…入力手段 ４３…照度モニタ Ｒ…レチクル Ｗ…ウエハ ＰＬ…投影光学系
Claims (20)
- 【請求項１】 所定パターンが形成されたマスク上に、
光源から射出された照明光を照射する照明光学系と、 前記照明光により照明された前記所定パターンの像を、
感光基板上に投影する投影光学系と、 前記照明光の偏光状態と前記投影光学系の結像特性との
関係が前記投影光学系の焦点深度に与える影響を改善す
るように、前記照明光の偏光状態を調整する偏光状態調
整手段と、を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 所定パターンが形成されたマスク上に、
光源から射出された照明光を照射する照明光学系と、 前記照明光により照明された前記所定パターンの像を、
感光基板上に投影する投影光学系と、 前記照明光の偏光状態と前記投影光学系の結像特性との
関係が前記感光基板上に形成される２次元方向のパター
ン像の互いの線幅の差に与える影響を改善するように、
前記照明光の偏光状態を調整する偏光状態調整手段と、
を有することを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項３】 所定パターンが形成されたマスク上に、
光源から射出された照明光を照射する照明光学系と、 前記照明光により照明された前記所定パターンの像を、
感光基板上に投影する投影光学系と、前記感光基板上の直交する２軸方向での夫々の焦点位置
の差を最小とするように 、前記照明光の偏光状態を調整
する偏光状態調整手段とを有することを特徴とする投影
露光装置。 - 【請求項４】 前記投影光学系に検知光束を照射し、該
投影光学系を介した該検知光束を受光することにより、
該投影光学系の結像特性を測定する測定手段を更に有
し、 前記偏光状態調整手段は、前記測定手段の測定結果に基
づいて前記偏光状態を調整することを特徴とする請求項
１〜３に記載の投影露光装置。 - 【請求項５】 前記感光基板を載置し、前記投影光学系
の光軸方向と直交する平面を移動するステージを有し、 前記測定手段は、前記ステージ上に設けられたスリット
を介して前記検知光束を前記投影光学系に照射し、且つ
前記マスク上で反射された該検知光束を該スリットを介
して受光することを特徴とする請求項４に記載の投影露
光装置。 - 【請求項６】 前記検知光束は、前記照明光学系から発
生することを特徴とする請求項４又は５に記載の投影露
光装置。 - 【請求項７】 前記偏光状態調整手段の調整により、前
記投影光学系の光軸方向に関する前記パターン像の結像
位置が調整されることを特徴とする請求項１又は２に記
載の投影露光装置。 - 【請求項８】 前記投影光学系の結像特性は、前記投影
光学系の持つ歪みまたは収差を含むことを特徴とする請
求項１又は２に記載の投影露光装置。 - 【請求項９】 前記偏光状態調整手段は、前記感光基板
上の直交する２軸方向でのそれぞれの、前記投影光学系
の光軸方向に関する前記パターン像の結像位置の差が最
小となるように、前記偏光状態を調整することを特徴と
する請求項７に記載の投影露光装置。 - 【請求項１０】 前記偏光状態調整手段は、前記第２物
体上に形成される前記２次元方向のパターン像の互いの
線幅差が最小となるように、前記偏光状態を調整するこ
とを特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。 - 【請求項１１】 前記偏光状態調整手段は、前記投影光
学系の光軸と垂直な面内で回転可能な直線偏光板を含む
ことを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の
投影露光装置。 - 【請求項１２】 前記偏光状態調整手段は、前記光源と
前記投影光学系との間の光路上に配置されていることを
特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載の投影露
光装置。 - 【請求項１３】 前記投影光学系と前記感光基板との間
の光路上に、円偏光板もしくは偏光解消板を有すること
を特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の投影
露光装置。 - 【請求項１４】 所定パターンが形成されたマスク上に
照明光を照射することにより、前記所定パターンの像を
投影光学系を介して感光基板上に投影する投影露光方法
において、 前記照明光の偏光状態と前記投影光学系の結像特性との
関係が前記投影光学系の焦点深度に与える影響を改善す
るように、前記照明光の偏光状態を調整することを特徴
とする投影露光方法。 - 【請求項１５】 所定パターンが形成されたマスク上に
照明光を照射することにより、前記所定パターンの像を
投影光学系を介して感光基板上に投影する投影露光方法
において、 前記照明光の偏光状態と前記投影光学系の結像特性との
関係が前記感光基板上に形成される２次元方向のパター
ン像の互いの線幅の差に与える影響を改善するように、
前記照明光の偏光状態を調整することを特徴とする投影
露光方法。 - 【請求項１６】 所定パターンが形成されたマスク上に
照明光を照射することにより、前記所定パターンの像を
投影光学系を介して感光基板上に投影する投影露光方法
において、前記感光基板上の直交する２軸方向での夫々の焦点位置
の差を最小とするように 、前記照明光の偏光状態を調整
することを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項１７】 前記偏光状態の調整により、前記投影
光学系の光軸方向に関する前記パターン像の結像位置を
調整することを特徴とする請求項１４〜１６の何れか一
項に記載の投影露光方法 - 【請求項１８】 前記感光基板上の直交する２軸方向で
のそれぞれの、前記投影光学系の光軸方向に関する前記
パターン像の結像位置の差を最小とするように、前記偏
光状態を調整することを特徴とする請求項１７に記載の
投影露光方法。 - 【請求項１９】 前記感光基板上に形成される前記２次
元方向のパターン像の互いの線幅差が最小となるよう
に、前記偏光状態の調整することを特徴とする請求項１
５に記載の投影露光方法。 - 【請求項２０】 請求項１４〜１９の何れか一項に記載
の投影露光方法を用いて、前記所定パターンを前記感光
基板上に投影露光する工程を含むことを特徴とするデバ
イス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17688092A JP3287014B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 投影露光装置、及びその露光装置により製造されたデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17688092A JP3287014B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 投影露光装置、及びその露光装置により製造されたデバイス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0620912A JPH0620912A (ja) | 1994-01-28 |
| JP3287014B2 true JP3287014B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=16021390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17688092A Expired - Lifetime JP3287014B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 投影露光装置、及びその露光装置により製造されたデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287014B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| AU2003304487A1 (en) * | 2003-09-26 | 2005-04-14 | Carl Zeiss Smt Ag | Microlithographic projection exposure |
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-
1992
- 1992-07-03 JP JP17688092A patent/JP3287014B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0620912A (ja) | 1994-01-28 |
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