JP4365908B2 - 面位置検出装置、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電容量方式の微小間隔測定装置を用いた面位置検出装置、これを用いた露光装置およびこれを用いたデバイス製造方法に関し、特にスリット・スキャン方式の半導体露光装置およびデバイス製造方法に適用する場合に、露光ターゲットとなるウエハ表面の高さおよび傾きを正確に測定できるようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体露光装置における面位置検出装置としては、従来、投影レンズによってマスクパターンが転写される位置に設けられた半導体ウエハに対して、斜めに入射光を照射し、その半導体ウエハの表面から斜めに反射する反射光を検出して、その表面位置を検出する斜め入射面位置検出装置が多く用いられている。図９はこのような従来の面位置検出装置の概略図である。
【０００３】
同図に示すように、光ファイバ９から射出された照明光は、集光レンズ１０を経てパターン形成板１１を照明する。パターン形成板１１を通過した照明光は、レンズ１２、ミラー１３および照射対物レンズ１４を経てウエハ５の露光面に投影され、これにより、ウエハ５の露光面にはパターン形成板１１上のパターンの像が光軸ＥＸに対して斜めに投影結像される。ウエハ５で反射された照明光は、集光対物レンズ１５、ミラー１６、および結像レンズ１７を経て、受光器１８の受光面に再投影され、これにより、受光器１８の受光面には、パターン形成板１１のパターンが再結像される。ウエハ５が上下に動くと、パターンの像は受光面１８上を左右に移動することになり、そのパターンの位置を演算回路１９が算出することによってウエハ５の面位置を検出することができる。
【０００４】
前記露光装置においてはこのような焦点検出系による計測点がウエハの１ショット（被露光領域）内に複数点あり、Ｘ−Ｙ面内での該複数計測点からの出力を比較演算することにより該計測ショットの面位置Ｚと傾き成分（チルト）を算出し、Ｚ・チルトステージ８を制御することにより、高精度なフォーカス位置制御を達成している。
【０００５】
近年においては露光面積を拡大するために投影レンズに対し、レチクルとウエハの共役関係を保持しつつ相対的に走査しながら露光を行なう、スリット・スキャン露光装置が注目を集めている。該露光装置においては焦点検出した信号がそのままステージの姿勢を制御するクローズドループ信号として使われるため、その目標値信号としてできるだけ滑らかな信号、つまり露光スリット領域に対して平均化された信号が必要とされる。
【０００６】
ところが、このような光スリット投影方式においては、被計測面に対し均一に照明しては位置計測ができないため、計測エリアが必ず離散的になってしまう。しかも出願人らによる実験結果によれば、細いスリット状の光束が段差のエッジ部に照射された場合、反射光が散乱されて大きな焦点検出誤差（だまされ）を生じることが分かった。
【０００７】
この問題点を解決する手段として、焦点検出用のセンサに静電容量センサを使う方法がある。静電容量センサは検出領域内をほぼ均一に平均化する他、上記のエッジ部におけるだまされもなく、応答性が高い等、光方式よりスリット・スキャン露光装置の焦点検出センサとしていくつか有利な点がある。
【０００８】
図１０は静電センサによる間隔測定原理を示す図である。同図において、測定に使用する平板電極３０は、被測定物体３１の近傍に配置されており、この平板電極３０には発振器ＯＳによって高周波電圧が印加されるようになっている。この平板電極３０と発振器ＯＳとの間には電流計ＡＭが接続されており、これに接続された測定器３２と電流計ＡＭとによって、平板電極３０に流れ込む交流電流の大きさが測定されるようになっている。そして、かかる電流の測定結果は、演算回路３３に入力され、この演算回路３３における演算処理によって平板電極３０と被測定物体３１との間隔ｄの測定が行なわれる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述の面位置検出装置にあっては以下に示す問題点がある。つまり、静電センサは露光領域中を直接計測できないため、その利用にあたってはなんらかの工夫を必要とし、かつ、複数の異なるチップレイアウトや、露光過程の間で変わる焼付けパターンに対して、精度良く対応できないという問題点がある。
【００１０】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、面位置検出装置、露光装置およびデバイス製造方法において、チップレイアウトや焼付けパターン等の被検出面の状態が変化しても、それらの変化に対応し、精度良く被検出面の面位置を検出できるようにすることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の面位置検出装置は、被検出面の上に該被検出面から離れて配置される電極と、この電極と前記被検出面との間に高周波電圧を印加する電圧印加手段と、前記電極と被検出面との間に高周波電圧を印加したときに流れる電流値に基づいて被検出面と前記電極との間の距離を検出する検出手段とを備えた静電容量センサを用いた面位置検出装置において、前記静電容量センサは、前記電極として複数の電極を有し、用いる電極を選択する選択手段を備え、さらに、前記選択手段として、用いる電極を切り換えて測距領域を可変とするための切換え手段を有する測距領域可変静電センサである、ことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の露光装置は、このような面位置検出装置を被露光面の面位置検出用に備えるとともに、面位置を検出する被露光面の状態に対応させて、前記選択手段を制御する手段を有することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のデバイス製造方法は、このような露光装置を用い、その面位置検出装置によって、各静電容量センサで使用する電極を適宜選択しながら被露光基板の面位置を検出し、この検出結果に基づいて被露光基板の位置制御を行ないながら露光を行なうことを特徴とする。
【００１４】
これによれば、ウエハのチップレイアウトや焼付けパターン等の被検出面が変化しても、その変化に対応させて、各静電容量センサで使用する電極を選択することにより、好ましい測定位置や測定領域に電極を対向させて、面位置検出のための距離測定が行なわれる。また、電極は単に選択手段によって選択されるだけであるため、印加される高周波電圧は、静電容量センサにおいて適宜選択される各電極に共通であり、したがって各電極間で一定である。したがって、被検出面の状態の変化に対応した精度の良い面位置検出が行なわれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態においては、前記静電容量センサは、前記選択手段として、用いる電極を切り換えて測距位置を変えるための切換え手段を有する測距位置可変静電センサであり、あるいは、前記選択手段として、用いる電極の数を切り換えて測距領域を変えるための切換え手段を有する測距領域可変静電センサである。
【００１６】
また、露光装置はスリット・スキャン型のものであり、前記測距位置可変静電センサを有する面位置検出装置を被露光面のフォーカス位置制御のためのプリ計測による傾き検出用に備え、その面位置検出装置の異なる２つの静電センサがそれぞれ有する２つの電極による測距位置がスキャン露光幅内でかつ最も外側となるように前記切換え手段を制御する手段を有する。あるいは、同様に前記測距位置可変静電センサを有する面位置検出装置を被露光面のフォーカス位置制御のためのプリ計測による露光光軸方向位置検出用に備え、スクライブライン位置での面位置検出を行なわないように前記切換え手段を制御する手段を有する。
【００１７】
スリット・スキャン型の露光装置は、前記測距領域可変静電センサを有する面位置検出装置を被露光面のフォーカス位置制御のためのプリ計測による露光光軸方向位置検出用に備えてもよく、その場合、露光装置は、高い解像性能が要求される被露光面部分が測距領域に多く含まれるように前記切換え手段を制御する手段を有する。
【００１８】
これら切換え手段を制御する手段は露光レイアウトに基づいて制御を行なうことができる。その制御により、たとえば露光幅が狭くなる場合でも、その幅内に被露光面のチルト角を算出するための電極が位置するように電極が選択され、それにより高精度なフォーカス位置制御が行なえる。また、露光スリット内にスクライブラインが位置する場合でも、電極を切り換えて、複数のチップパターンに対応することができる。さらに測距領域可変静電センサを有する面位置検出装置の場合は、電極の切換えにより、平均化される検出領域を可変にできるため、複数の異なるチップレイアウトにも対応することができる。
【００１９】
【実施例】
（第１の実施例）
図１１は本発明の第１の実施例に係る面位置検出装置を適用することができる露光装置の概略を示す図である。図中、１はレチクル、２はレチクルスキャンステージ（スキャン方向はＸ方向）、３はウエハを露光する照明系、４は縮小投影レンズ、５はウエハ、６はウエハチャック、７はＸ−Ｙステージ、８はＺ・チルトステージ、２０および２０’は静電センサである。静電センサ２０および２０’は露光位置において計測できないため、プリ計測となり、ウエハステージを右（Ｘの正方向）にスキャンする場合はセンサ２０を、左（Ｘの負方向）にスキャンする場合はセンサ２０’を用いる。２１は静電センサ２０および２０’の固定用の治具であり、静電センサがハウジングでアースをとるようなタイプである場合には、治具２１をアルミ等の金属材料で作成し、あらかじめ接地しておく。２２は制御回路、２３は静電センサの検出信号（〜十数ｋＨｚ）、２４はＺ・チルトステージ制御信号を示す。静電センサ２０および２０’はＹ方向には少なくとも２つ以上配置し、ウエハステージをＸ方向に走査した時のヨーイング（ωｘ）検出を行なう。静電センサ２０および２０’からの検出信号２３に基づいて、制御回路２２がウエハ５の面位置Ｚと傾き成分（チルト）を算出し、Ｚ・チルトステージ８を制御することにより高精度なフォーカス位置制御が行なわれる。
【００２０】
図１２は静電センサ２０の従来例を示す、光軸方向から見た図である。２５は露光スリットであり、２７はスキャン方向である。この例ではウエハの高さおよび傾きを検出するために、静電センサ２０として３つのセンサ２０１〜２０３を用いている。各静電センサは露光位置での面位置を直接には計測できないため、露光スリット２５に対してスキャン方向に設けたセンサ２０１〜２０３によってプリ測定を行なう。実際にはＸの負方向に対してもスキャンを行なうので、図１１を用いて説明したように、負方向側の静電センサ２０’としても同様のセンサを設ける必要があるが、本発明に関しては本質的でないため、以後、省略する。
【００２１】
図１３は図１２の構成をスキャン方向から見た図である。２６は被測定物（ウエハ）表面（導体とする）である。その他の符号は、図１１および図１２で用いたものと同じである。図１３では、ウエハの高さ検出のためにセンサ２０２を、傾き検出にセンサ２０１と２０３をそれぞれ用いている。各センサ２０１〜２０３の出力をそれぞれＳ１、Ｓ２、Ｓ３とすると、高さＺ［μｍ］とチルトωｘ［ｒａｄ．］は、次式で表わされる。
Ｚ＝Ｓ２［μｍ］
ωｘ＝（Ｓ１−Ｓ３）／Ｌ［ｒａｄ．］
（但し、Ｌはセンサ２０１と２０３の間の距離）
【００２２】
図１は、本実施例の面位置検出装置に使用される測距位置可変静電センサを示す。３０１〜３０６はセンサ電極であり、その断面形状は図示したような円でなくとも構わない。ＳＷは切換えスイッチであり、センサ電極３０１〜３０６の内から１つを任意に選択するためのものである。選択されない電極は接地されるようにするが、電位は電気的に浮いていても構わない。４０はガードリングと呼ばれる導体で、印加電圧により選択されたセンサ電極と等電位に保たれる。ガードリング４０の役割は、センサ電極を流れる電流が電極面積よりも拡がらないようにして、間隔を正確に測定できるようにすることである。その他の符号は図１０で説明したものと同一である。この構成により、スイッチＳＷによって選択される電極の位置において、該電極と不図示の被測定物との間隔を測定する。
【００２３】
本発明に従ったこの測距位置可変静電センサは、切換えスイッチＳＷによって複数のセンサ電極の内から１つを任意に選択することにより、間隔測定位置が切り換えられることを特徴とする。明らかに分かるように、本発明に従えば、複数の切換え可能なセンサ電極を有する構造をもち、例に挙げた６つに固定されるものではない。また本例ではセンサ電極３０１〜３０６を１列に配置しているが、この配置に限定されるものではなく、その配置形状は任意に考えられる。また複数の静電センサを回路で切り換えるものと比較すると、電極位置が固定されているので、後で述べるように、半導体露光装置の面位置検出装置として、高精度なフォーカス制御が行なえる。また、実際のスイッチングは機械的に行なわれるのではなく、電子的に行なわれる。具体的なスイッチの切換えタイミングとセンサ電極の選択方法については後述の適用例の中で説明する。
【００２４】
図２は図１の測距位置可変静電センサの原理を示す図である。ＳＷは切換えスイッチであり、被測定物体３１の近傍に配置されている複数のセンサ電極３０１〜３０６の内から１つを任意に選択して電気回路に接続する。ｄ１〜ｄ６は各センサ電極３０１〜３０６位置における該電極と導体基板３１間の間隔である。これらの間隔は導体基板３１の表面形状により異なりうる。その他の符号は図１０や図１に示したものと同一である。
【００２５】
図２に示すように、電極３０１〜３０６の中から切換えスイッチＳＷにより選択された唯一の電極３０５には、発振器ＯＳから高周波電圧が印加されるようになっている。切換えスイッチＳＷと発振器ＯＳとの間には電流計ＡＭが接続されており、これに接続された測定器３２と電流計ＡＭとによって、選択された電極３０５に流れ込む交流電流の大きさが測定されるようになっている。そして、かかる電流の測定結果は、演算回路３３に入力され、この演算回路３３における演算処理によって、選択された電極３０５と被測定物体３１との間隔ｄ５の測定が行なわれる。
【００２６】
図３は、この測距位置可変静電センサを、面位置検出装置において、ウエハのチルト角を算出するためのセンサに適用した例を説明する図である。４０１と４０２は測距位置可変静電センサであり、チルト角を算出するために用いる。３０１〜３０８はセンサ電極であり、このうちセンサ電極３０１〜３０４は測距位置可変静電センサ４０１を、センサ電極３０５〜３０８は測距位置可変静電センサ４０２を、それぞれ構成する。２８はチップサイズに依存する露光幅であり、この間に位置するウエハ部分のみが露光される。Ｌ’はチルト角を算出するために用いられるセンサ電極の間の距離である。その他の符号は図１２で説明したものと同じである。
【００２７】
この構成により、チルト角を検出するためのセンサ電極を不図示のスイッチを用いて任意のセンサ電極に切り換えて、チルト角を検出するための測定位置を任意に変えることができる。なお、被測定物体表面までの高さ検出にセンサ２０２を用いるのは図１２および図１３の場合と同様である。
【００２８】
図１９は、センサ電極の選択基準の説明図である。４０１と４０２は測距位置可変静電センサであり、チルト角を算出するために用いる。３０１、３０５、３０７はセンサ電極であり、このうち３０１は測距位置可変静電センサ４０１を、３０５および３０７は測距位置可変静電センサ４０２を、それぞれ構成する。簡単のため、高さ位置検出用のセンサおよび他のセンサ電極は省略する。その他の符号は図３等で説明したものと同じである。
【００２９】
図１９に示すように、チルト角検出用の一方のセンサ４０１のセンサ電極としてセンサ電極３０１を用い、他方のセンサ４０２のセンサ電極としてセンサ電極３０５および３０７をそれぞれ用いると、チルト角はそれぞれωｘ”＝（Ｓ１−Ｓ３”）／Ｌ”、ωｘ’＝（Ｓ１−Ｓ３’）／Ｌ’となる。これらを実際のチルト角ωｘと比較すると、ωｘ≒ωｘ’、ωｘ＜＞ωｘ”となっていることがわかる。つまりセンサ電極間の距離が大きい方の電極（この場合は、Ｌ’＞Ｌ”よりセンサ電極３０７）を用いる方が、チルト角を算出する場合に表面形状の細かい影響を受けにくく、制御が精度良く行なえることがわかる。すなわち、チルト角検出用のセンサ電極は、露光幅内で最外側に位置する電極とする。
【００３０】
よって図３の場合は、露光幅２８内に収まる電極３０３〜３０６のうちから電極３０４や電極３０５ではなく、センサ電極間距離Ｌ’が最大となる電極３０３と電極３０６を選択する。その結果、被測定物のヨーイングを正確に測定することができるようになり、高精度なフォーカス制御が行なえる。また、どのセンサ電極を選択するかの判定と、スイッチを切り換えて選択する実際の処理は、面位置検出装置に組み込んだプログラムによって自動的に行なうことにより、ユーザが該アルゴリズムを意識する必要や、また操作を行なう必要もないため、手間もかからず、間違いを起こす可能性もない。
【００３１】
図１４は、面位置検出装置に対し、図３で説明した適用例を用いずに、図１０で示した従来の静電センサを用いたときの課題を説明する図である。符号は図３や図１２で説明したものと同じである。図１４の場合は、チルト角を検出するためのセンサ２０１と２０３が露光領域外に位置している。工程が進み、表面に段差が生じてきたウエハを考えた場合、露光領域内外で一様でない段差が生じているため、検出した露光領域外での間隔（図１３に示したＳ１、Ｓ３）を元に算出したヨーイングと、本来測定すべき露光領域内表面のヨーイングとが一致しえないという問題点があり、ひいては高精度なフォーカス制御が行なえないという問題点がある。しかし、図３で説明したように、本発明による静電センサをチルト角検出センサに用いることにより、この図１４で説明した課題を解決することができる。
【００３２】
図４は本発明による静電センサを用いた図３の適用例の場合について説明するスキャン方向から見た図である。符号は図３で示したものと同じである。図３と同様に、露光幅２８内に収まる電極３０３と３０６をチルト角算出用に用いることにより、それぞれで測定した距離Ｓ１’およびＳ３’から実際のチルト角ωｘ’［ｒａｄ．］＝（Ｓ１’−Ｓ３’）／Ｌ’［ｒａｄ．］を算出することができ、高精度なフォーカス位置制御が行なえる。被測定物までの高さＺ＝Ｓ２は従来通り電極２０２を用いて検出する。
【００３３】
図１５は、面位置検出装置に図４で説明した適用例を用いずに、図１０で示した従来の静電センサを用いたときの他の課題を説明する、スキャン方向から見た図である。符号は図１２や図１４で説明したものと同じである。センサ間距離Ｌよりも露光幅２８が短い場合には、露光領域外を計測してしまうために、センサ２０１と２０３で検出した値Ｓ１およびＳ３から算出されるチルト角ωｘ［ｒａｄ．］＝（Ｓ１−Ｓ３）／Ｌ［ｒａｄ．］が、実際のチルト角ωｘ’［ｒａｄ．］と大きく異なり得ることが分かる。このとき高精度なフォーカス位置制御が行なえなくなる。しかし図４で説明したように、本発明による静電センサをチルト角検出センサに用いることにより、図１５で説明した課題を解決することができる。
【００３４】
図５は、図１の本実施例の測距位置可変静電センサを、チルト角を算出するためのセンサに適用した測定例を具体的に説明する図である。符号は図３で示したものと同じである。不図示のスイッチを切り換えて、チルト角検出位置を、それぞれ露光幅２８内に位置するセンサ電極３０４と３０５の位置に切り換えることにより、被測定物であるウエハ５のチルト角を正確に測定することができるようになり、高精度なフォーカス制御が行なえる。被測定物までの高さは電極２０２を用いて検出する。
【００３５】
図１６は、面位置検出装置に図４で説明した適用例を用いずに、図１０で示した従来の静電センサを用いたときの課題の具体例を説明する図である。符号は図３等で示したものと同じである。図１６で示されるように、露光スリット２５がウエハ５外周部近傍に位置する場合、面位置検出装置に用いているセンサがウエハ外にはみ出し、距離を正しく計測できないために、露光エリア内にチップサイズが確保できる場合でも、チップパターンを露光できないという課題がある。しかし図５で説明したように、本発明による静電センサをチルト角検出センサに用いることにより、従来、露光スリットがウエハ外周部近傍に位置して、センサの一部がウエハ上からはみ出してしまい、ウエハまでの距離を測定できず、露光を行なうことができないという図１６で説明した課題を解決することができる。
【００３６】
次に、測距位置可変静電センサをチルト角を算出するためのセンサに適用した場合の、使用するセンサ電極の選択、すなわち測距位置の決定方法について述べる。図５を用いて説明したように、露光工程において、露光スリット２５の位置により露光幅は変わり得る。よって露光スリット２５がウエハ５の外周近傍に位置するときは、そのつど露光幅２８を算出して露光幅２８内に収まる電極位置を求める。また露光スリット２５が外周近傍に位置しないときは、予め露光工程開始前のチップレイアウトデータ入力直後に算出した露光幅に基づいて決定した電極位置を選択する。このとき、いずれも選択されるセンサ電極は上に述べたように露光幅２８内で最外側に位置する電極が選択される。
【００３７】
図６は、本実施例の測距位置可変静電センサを、面位置検出装置において高さを検出するためのセンサに適用した例を説明する図である。４０３は測距位置可変静電センサであり、被測定物体表面までの高さを検出するために用いる。３１１および３１２は測距位置可変静電センサ４０３のセンサ電極である。２９は隣接チップ間のスクライブライン（継ぎ目）であり、センサ電極３０１の下に位置する。その他の符号は図３あるいは図１２で示したものと同じである。
【００３８】
図６に示した構成により、高さ検出センサ４０３において用いるセンサ電極を任意のセンサ電極３１１または３１２に不図示のスイッチを用いて切り換えることにより、被測定物体表面までの高さを検出するセンサ位置を任意に変えることができる。チルト角検出にセンサ２０１および２０３を用いるのは図１２や図１３の場合と同様である。よって、図６に示したようにセンサ電極３１１の下にスクライブライン２９が位置する場合は、不図示のスイッチを用いて、露光幅２８内に位置するセンサ電極３１２に切り換えて高さ検出を行なうことにより、被測定物表面までの距離を正確に測定することができるようになり、高精度なフォーカス制御が行なえる。
【００３９】
その際、どのセンサ電極を選択するかの判定、およびスイッチを切り換えて選択する実際の処理は、面位置検出装置に組み込んだプログラムにより自動的に行なわれる。それにより、ユーザが該アルゴリズムを意識する必要や、また操作を行なう必要もなく、したがって手間もかからず、間違いを起こす可能性もない。また、その切換えは、露光工程開始前のチップレイアウトデータ入力時にのみ行なわれる。なぜなら同一ウエハにおいてチップレイアウトは共通であり、該ウエハの露光作業中は変更されることがないので、高さを算出するために用いられるセンサ電極も露光工程を通じて変更されることがないからである。また該データから定まる露光幅に基づいて使用するセンサ電極が決定される。
【００４０】
図１７は、面位置検出装置に図６で説明した適用例を用いずに、図１０で示した従来の静電センサを用いたときの課題を説明する、光軸方向から見た図である。図１８は、同課題を説明する、スキャン方向から見た図である。符号は図６あるいは図１４で用いたものと同じである。図１７および図１８の場合は、スクライブライン２９が露光スリット２５の中に位置している。したがって、図１８に示したように該チップパターンを含むような複数の異なるチップパターンについても高さＺを検出する静電センサ２０２下にスクライブライン２９が位置して、本来検出したい被測定物表面までの距離すなわち高さが測定できないため、高精度なフォーカス制御が不可能となる課題がある。しかし図６で説明したように、本発明による静電センサを高さ検出センサに用いることにより図１７と図１８で説明した課題を解決することができる。
【００４１】
（第２の実施例）
図７は本発明の第２の実施例に係る面位置検出装置の測距領域可変静電センサの特徴を最もよく表わす図である。同図に示すように、このセンサにおいて、端子５１はスイッチＳＷにより端子５２もしくは端子５３のいずれか一方とのみ結線される。３０はセンサ電極である。３０’はスイッチＳＷにより端子５１を端子５２に結線したときにのみセンサ電極の働きを有する電極である。端子５１を端子５３に結線した場合には、電極３０のみがセンサ電極として働き、電極３０’はガードリングとして働く。電極３０と３０’の断面は同心円形状である。
【００４２】
図７に示されるように、切換えスイッチＳＷにより、電極３０にのみ、あるいは電極３０と電極３０’の両方に発振器ＯＳから高周波電圧が印加されるようになっている。また、切換えスイッチＳＷと発振器ＯＳとの間には電流計ＡＭが接続されており、これに接続された測定器３２と電流計ＡＭとによって、電極３０のみに、あるいは電極３０と電極３０’の両方に流れ込む交流電流の大きさが測定されるようになっている。そして、かかる電流の測定結果は、演算回路３３に入力され、この演算回路３３における演算処理によって選択された電極３０と被測定物体であるウエハとの間隔の測定が行なわれる。
【００４３】
第１の実施例では検出位置を可変とすることを特徴としたが、本実施例では検出領域（面積）を可変とすることを特徴とする。先に書いたように、静電センサの特徴の１つに検出領域内をほぼ均一に平均化する効果がある。図７に示す構成により、検出領域を可変にすることによって、平均化される領域を可変にすることができる。
【００４４】
図８はセンサ電極の面積、すなわち平均化される検出領域を可変にできる図７の静電センサの原理説明図である。符号は図７で説明したものと同一である。図８に示すように、端子５１をスイッチＳＷの切換えによって端子５２に結線して電極３０’をセンサ電極として機能させることにより、センサ電極３０と３０’を合わせた面積（Ｓ０＋Ｓ’）を検出領域とすることができる。もしくは端子５１を端子５３に結線して、電極３０’をセンサ電極として機能させないことにより、センサ電極３０の面積（Ｓ０）のみを該静電センサの検出領域とすることができる。
【００４５】
本実施例によれば、検出領域を可変にできるため、平均化される領域を可変にでき、露光するチップのレイアウトに合わせたフォーカス制御が簡単に行なえるようになる。
【００４６】
図２０は、本実施例によれば、チップレイアウトによってはデフォーカスとなるという従来の課題を解決することができることを説明する、スキャン方向から見た図である。４１はメモリセルの表面で、４２は周辺回路である。その他の符号は図７あるいは図１２で示したものと同一である。
【００４７】
被測定物（レジスト）表面に添って高さ位置の調整を行なったときに、却ってデフォーカスが発生する場合がある。そのことを図２０を用いて説明する。すなわちメモリなどの露光領域内の構成は大きく分けるとメモリセル４１の部分と周辺回路４２の部分からなり、一般にクリティカルな解像性能を要求される露光領域はメモリセル４１の部分に集中している。今、センサ電極３０のみを用いて高さ位置Ｚを検出するとすると、周辺回路４２表面までの高さＳ２を検出することになる。この検出した高さ位置Ｚ＝Ｓ２に基づいて図１１に示した高さ位置の制御を行なうと、メモリセル４１表面ではデフォーカスになってしまうという問題点がある。
【００４８】
そこで、図７および図８で示したように、図２０では不図示の切換えスイッチにより、電極３０と合わせて電極３０’もセンサ電極として使用すると、検出される高さ位置Ｚ’は、Ｓ２とメモリセル４１表面までの高さ位置Ｓ２’を用いると、Ｓ２’＜Ｚ’＜Ｓ２の関係で表わされる値となる。Ｚ’の具体的な値は、電極３０’がメモリセル４１および周辺回路４２と重なる面積で決まる。よって電極３０’の面積を充分広くとって検出領域を広くすることによって、高さ位置Ｚ’すなわち焦点位置をＳ２’に近づけることができて、フォーカッシング範囲内にメモリセル４１表面を収め、メモリセル４１および周辺回路４２の露光を正しく行なうことができる。
【００４９】
＜デバイス製造方法の実施例＞
次に上記説明した露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図２１は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て、半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００５０】
図２２は上記ウエハプロセス（ステップ４）の詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウエハにレジストを塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した露光装置または露光方法によってマスクの回路パターンをウエハの複数のショット領域に並べて焼付け露光する。ステップ１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【００５１】
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった大型のデバイスを低コストに製造することができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、被検出面の状態が変化しても、それらの変化に対応し、精度良く被検出面の面位置を検出することができる。したがって本発明を適用した露光装置によれば、高精度なフォーカス制御を行なうことができる。したがって、高精度なデバイス製造を行なうことができる。
【００５３】
また、被検出面の大きさが変化しても、その変化に対応して、センサ電極を選択することにより、被検出面の面位置を検出することができる。したがって、効率の良い露光を行ない、効率の良いデバイス製造を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例に係る面位置検出装置の測距位置可変静電センサを示す図である。
【図２】 図１の測距位置可変静電センサの原理の説明図である。
【図３】 図１の測距位置可変静電センサの適用例を示す、露光光軸方向から見た図である。
【図４】 図１の測距位置可変静電センサの適用例を示す、スキャン方向から見た図である。
【図５】 図１の測距位置可変静電センサの具体的適用例を示す図である。
【図６】 図１の測距位置可変静電センサの他の適用例を示す図である。
【図７】 本発明の第２の実施例に係る面位置検出装置の検出領域可変静電センサの説明図である。
【図８】 図７のセンサの原理の説明図である。
【図９】 従来の面位置検出装置を示す概略図である。
【図１０】 従来の静電センサによる間隔測定原理の説明図である。
【図１１】 静電センサを用いた面位置検出装置の概略図である。
【図１２】 従来の面位置検出装置における静電センサの配置図である。
【図１３】 面位置制御のためのパラメータ算出方法を説明する図である。
【図１４】 従来の静電センサを用いた面位置検出装置の第１の課題の説明図である。
【図１５】 従来の静電センサを用いた面位置検出装置の第２の課題の説明図である。
【図１６】 従来の静電センサを用いた面位置検出装置の第３の課題の説明図である。
【図１７】 従来の静電センサを用いた面位置検出装置の第４の課題の説明図である。
【図１８】 従来の静電センサを用いた面位置検出装置の第４の課題の説明図である。
【図１９】 図１のセンサによるチルト角検出用センサにおけるセンサ電極の選択基準の説明図である。
【図２０】 メモリ回路露光時の課題の説明図である。
【図２１】 本発明の露光装置を利用できるデバイス製造方法を示すフローチャートである。
【図２２】 図２１中のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
１：レチクル、２：レチクルスキャンステージ、３：照明系、４：縮小投影レンズ、５：ウエハ、６：ウエハチャック、７：ステージ、８：Ｚ・チルトステージ、９：光ファイバ、１０：レンズ、１１：パターン形成板、１２：レンズ、１３：ミラー、１４：照射対物レンズ、１５：集光対物レンズ、１６：ミラー、１７：結像レンズ、１８：受光器、１９：演算回路、２０，２０’：静電センサ、２１：静電センサ固定用の治具、２２：制御回路、２３：静電センサの検出信号、２４：Ｚ・チルトステージ制御信号、２５：露光スリット、２６：被測定物表面、２７：スキャン方向、２８：露光幅、２９：スクライブライン、３０，３０’：センサ電極、３１：導体基板、３２：測定器、３３：演算回路、４０：ガードリング、４１：メモリセル、４２：周辺回路、５１〜５３：端子、２０１，２０３：チルト角検出用センサ、２０２：高さ位置検出用センサ、３０１〜３０８，３１１，３１２：センサ電極、ＳＷ：スイッチ、ＯＳ：発振器、ＡＭ：電流計、４０１，４０２，４０３：測距位置可変静電センサ。

Claims (8)

1. 被検出面の上に該被検出面から離れて配置される電極と、この電極と前記被検出面との間に高周波電圧を印加する電圧印加手段と、前記電極と被検出面との間に高周波電圧を印加したときに流れる電流値に基づいて被検出面と前記電極との間の距離を検出する検出手段とを備えた静電容量センサを用いた面位置検出装置において、
   前記静電容量センサは、
   前記電極として複数の電極を有し、
   用いる電極を選択する選択手段を備え、
   かつ、該選択手段として、用いる電極を切り換えて測距領域を可変とするための切換え手段を有する測距領域可変静電センサである、
   ことを特徴とする面位置検出装置。
2. 前記静電容量センサは、前記選択手段として、用いる電極を切り換えて測距位置を変えるための切換え手段を有する測距位置可変静電センサであることを特徴とする請求項１に記載の面位置検出装置。
3. 請求項１又は２のいずれかの面位置検出装置を被露光面の面位置検出用に備えることを特徴とする露光装置。
4. 請求項２の面位置検出装置を被露光面のフォーカス位置制御のためのプリ計測による傾き検出用に備え、その面位置検出装置の異なる２つの静電センサがそれぞれ有する２つ以上の電極のうち、おのおの１つずつの電極を用いて行なう測距位置がスキャン露光幅内でかつ最も外側となるように前記切換え手段を制御する手段を有することを特徴とするスリット・スキャン型の露光装置。
5. 請求項２の面位置検出装置を被露光面のフォーカス位置制御のためのプリ計測による露光光軸方向位置検出用に備え、スクライブライン位置での面位置検出を行なわないように前記切換え手段を制御する手段を有することを特徴とするスリット・スキャン型の露光装置。
6. 請求項１の面位置検出装置を被露光面のフォーカス位置制御のためのプリ計測による露光光軸方向位置検出用に備え、高い解像性能が要求される被露光面部分が測距領域に多く含まれるように前記切換え手段を制御する手段を有することを特徴とするスリット・スキャン型の露光装置。
7. 前記制御手段は露光工程開始前のチップレイアウトデータに基づいて前記制御を行なうものであることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 請求項３〜７のいずれかの露光装置を用い、その面位置検出装置によって、各静電容量センサで使用する電極を適宜選択しながら被露光基板の面位置を検出し、この検出結果に基づいて被露光基板の位置制御を行ないながら露光を行なうことを特徴とするデバイス製造方法。

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