JPH02198130A

JPH02198130A - 面位置検出方法

Info

Publication number: JPH02198130A
Application number: JP1018005A
Authority: JP
Inventors: Haruna Kawashima; 春名川島; Akiyoshi Suzuki; 章義鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-01-27
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1990-08-06
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JP2705778B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は面位置検出方法に関し、特に半導体ウェハ表面
にレチクルパターンを順次縮小投影する縮小投影露光装
置において、投影光学系によるレチクルパターンの結像
面に対する半導体ウェハ上の各パターン領域の面位置を
検出する面位置検出方法に関する。

〔従来技術〕

従来、縮小投影露光装置におけるウェハ表面位置の測定
方法としては、本件出願人による特開昭６２−１４０４
１８号公報に記載されているようにウェハ表面に斜め方
向から光束を入射させ、ウェハ表面の位置の変化に伴う
反射光のポジションセンサ上での位置ずれ量を検出する
ことでウェハ表面の位置を測定する光学方式が一般的で
ある。

ところが、このような光学方式では、ウェハ上に塗布さ
れたレジスト表面で反射した光とレジストを透過してウ
ェハ基板面で反射した光が干渉を起こし、検出誤差を生
じてしまう。それ故、この検出誤差を軽減するために前
述の特開昭６２−１４０４１８号公報では波長の異なる
複数の光束をウェハ表面入射させ、レジスト表面で反射
した光とウェハ基板面で反射した光との干渉作用を平均
化させ、面位置の検出精度を向上させていた。

一方、検出誤差にはこうした干渉現象の他にもう一つの
原因があることが判明した。それは、ウェハ表面から反
射してくる光が前工程でウェハ基板上に形成されたパタ
ーンの影響を受け、パターンの反射率分布に応じた分布
を持ってしまう事である。この検出誤差はウェハ面上に
形成されたパターンの配置によって異なり、様々な製造
工程により処理されたウェハ毎に異なった値をとる。従
って、面位置の検出を行う時には、各種工程毎に、各工
程固有の検出誤差が生じていることになる。

従来はこの各工程固有の検出誤差が投影光学系の焦点深
度に比して小さいものとして、この検出誤差を無視して
半導体素子の製造を行っていたと考えられるが、近年、
半導体素子の微細化が進むにつれて投影露光装置の高解
像力が要求され、この要求に答えるために投影光学系の
開口数を大きく七た結果、投影光学系の焦点深度も浅く
なり、この各工程固有の検出誤兎を無視することができ
な（なってきている。

それ故、ウェハ基板のパターンの影響で生じる各種工程
固有の検出誤差を各工程毎に検出し、この検出誤差を各
工程毎のオフセットとして補正してやる必要が生じてき
ている。従って、例えば、実際にレチクルのパターン像
をウェハに焼き付け、顕微鏡で転写されたパターン像を
観察し、パターン像の解像が良くなるフォーカス値の補
正量を決定してやるような方法が考えられる。

しかしながら、実際に焼き付けを行い各工程毎の検出誤
差を求めてやる方法は、何回かの焼き付けを行い、転写
されたパターン像を複数個顕微鏡で知らべる必要があり
、非常に繁雑で時間のかかる作業である。

それ故、全ての工程に対しこの作業を行うことは半導体
素子製造の工程設定に多大な時間を要すことになり、ま
してや製品の立ち上げにより時間がかかることになり、
製品のコストアップをも引きおこすこととなる。

また、転写されたパターン像を顕微鏡で知らべる方法で
は、十分精度よく検出誤差を求めることはできず、たと
えこの方法で検出誤差を求めてウェハ表面位置の測定結
果を補正してやっても誤差が大きく、精度良くウェハ表
面の位置を検出することができない。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、ウェハ表面などの物体面位置を精度良
く検出することができる面位置検出方法を提供すること
にある。

また、本発明の更なる目的は、ウェハ基板などの物体上
に形成されたパターンに起因する面位置検出誤差を精度
良（補正し、物体面位置を正確に検出することができる
面位置検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の面位置検出方法の
ある形態は、第１物体のパターンを投影光学系を介して
第２物体上の複数個のパターン領域に投影する際、該パ
ターン領域の前記投影光学系の光軸方向に関する面位置
を検出する面位置検出方法において、前記第２物体を前
記光軸とほぼ直交する面内で移動させ、測定手段により
前記パターン領域中の複数個の位置の面位置を順次測定
する第１段階と、前記第１段階により求めた前記複数個
の位置の面位置データにもとづいて前記パターン領域の
面位置を検出する第２段階とを有することを特徴として
いる。

また、本発明の面位置検出方法の他の形態は、第１物体
のパターンを投影光学系を介して第２物体上の複数個の
パターン領域に投影する際、該パターン領域の各々に対
してパターン領域中のほぼ同一箇所に設定された被検位
置の前記投影光学系の光軸方向に関する面位置を各々検
出する面位置検出方法において、所定のパターン領域中
の前記被検位置の周囲における複数個の位置の面位置を
測定し、対応する複数個の面位置データを求める第１段
階と、前記所定のパターン領域の前記被検位置の面位置
を測定し、対応する面位置デー汐を求める第２段階と、
前記第１及び第２段階により求められた面位置データに
もとづいて、前記被検位置の面位置を検出する時のオフ
セット値を定める第３段階とを含み、前記各パターン領
域の特定箇所の面位置を測定することにより求めた面位
置データを前記オフセット値で補正し、各パターン領域
の被検位置の面位置を検出することを特徴とする。

本発明の更なる特徴と具体的な形態は以下に示す実施例
に詳しく記載されている。

〔実施例〕

第１図は本発明の面位置検出方法を用いる縮小投影露光
装置の部分的概略図である。

第１図において、ｌは縮小投影レンズであり、その光軸
は図中ＡＸで示されている。縮小投影レンズｌは不図示
のレチクルのパターンを１１５乃至１／２０に縮小して
投影し、その像面にレチクルパターン像を形成する。又
、光軸ＡＸは図中のＺ方向と平行な関係にある。２は表
面にレジストが塗布されたウェハであり、先の露光工程
で形成された多数個の被露光領域（パターン領域）が配
列しである。３はウェハ２を載置するステージで、ウェ
ハ２はウェハステージ３に吸着され固定される。ウェハ
ステージ３はＸ軸方向に動くＸステージとｙ軸方向に動
（Ｙステージと２軸方向及びＸ、ｙ、ｚ軸方向に平行な
軸のまわりに回転するＺステージで構成されている。又
、Ｘ＋　　Ｙｒ　Ｚ軸は互いに直交する様に設定しであ
る。従って、ウェハステージ３を駆動することにより、
ウェハ２の表面の位置を縮小投影レンズ１の光軸ＡＸ方
向及び光軸ＡＸに直交する面内で調整できる。

第１図における符番４〜１１は、ウェハ２上のパターン
領域の表面位置を測定するために設けた測定光学系の各
要素を示している。４は発光ダイオード、半導体レーザ
などの高輝度光源、５は照明用レンズである。光源４か
ら射出した光は照明用レンズにより略平行な光束となり
、ピンホールが形成されたマスク６を照明する。マスク
６のピンホールを通過した光束は、結像レンズ７を経て
折り曲げミラー８に入射し、折り曲げミラー８で方向を
変えられた後、ウェハ２の表面に斜めから入射するｂこ
こで、結像レンズ７と折り曲げミラー８はウェハ２上に
マスク６のピンホールの像を形成している。ピンホール
像は、ウェハ２のパターン領域の中央部（特定箇所）を
照射し、そこで反射される。

ウェハ２のパターン領域で反射した光束は、折り曲げミ
ラー９により方向を変えられた後、検出レンズｌＯを介
して位置検出素子１１上に入射する。ここで、検出レン
ズｌＯは結像レンズ７、折り曲げミラー８、ウェハ２、
折り曲げミラー９と協力してマスク６のピンホールの像
を位置検出素子ｌｌ上に形成している。従って、マスク
６とウェハ２と位置検出素子１１は互いに光学的に共役
な位置にある。

位置検出素子１１はＣＯＤやポジションセンサなどから
成り、反射光束の素子１１の受光面への入射位置を検知
することが可能である。ウェハ２の縮小投影レンズｌの
光軸ＡＸ方向の位置の変化は、位置検出素子ｌｌ上への
反射光束の入射位置のズレとして検出できるため、ウェ
ハ２上のパターン領域の中央部におけるウェハ表面の光
軸ＡＸ方向の位置が、位置検出素子１１からの出力信号
に基づいて検出できる。又、この位置検出素子１１から
の出力信号は信号線を介して制御装置１３へ入力される
。

ウェハステージ３のＸ軸及びｙ軸方向の変位は不図示の
レーザ干渉計を用いて周知の方法により測定され、ウェ
ハステージ３の変位量を示す信号がレーザ干渉計から信
号線を介して制御装置１３へ入力される。又、ウェハス
テージ３の移動はステージ駆動手段１２により制御され
、ステージ駆動装置１２は、信号線を介して制御装置１
３からの指令信号を受け、この信号に応答してウェハス
テージ３を駆動する。

ステージ駆動装置１２は第１駆動手段と第２駆動手段を
有し、第１駆動手段によりウェハ２の光軸ＡＸと直交す
る面内における位置（ｘ、　ｙ）と回転（θ）とを調整
し、第２駆動手段によりウェハ２の光軸ＡＸ方向の位置
を調整する。

制御装置１３は位置検出素子１１からの出力信号（面位
置データ）を後述する方法で処理し、ウェハ２の表面の
位置を検出する。そして、この検出結果に基づいて所定
の指令信号をステージ駆動装置１２に入力する。この指
令信号に応答して、ステージ駆動装置１２の第２駆動手
段が作動し、第２駆動手段がウェハ２の光軸ＡＸ方向の
位置を調整する。

以下、本発明の面位置検出方法に関して説明する。

第２図は、第１図に示すウェハ２上の所定のパターン領
域２１と面位置測定系（４〜１１）によるパターン領域
中央部の被検位置２２（ピンホール像の形成位置）を示
している。第２図に示す状態はウェハ２がレチクルパタ
ーンに対して位置合せされた状態であり、Ｘ−Ｙ平面内
に関してレチクルパターン像とパターン領域２１がほぼ
正確に一致している。また、図中の２３で示す格子は、
後述する方法でウェハ２をＸ−Ｙ平面内で移動させなが
ら測定系（４〜１１）により面位置の測定が行われる位
置を示すもので、測定位置は各格子点に対応しており、
各格子点上にピンホール像の中心が投影される。従って
、図から明らかなように面位置を検出する被検位置２２
の周囲に複数個の測定位置が分布することになる。また
、ウェハ２上に配列されている他のパターン領域の面位
置検出の対象となる被検位置も、パターン領域２１と同
様に各パターン領域の中央部に設定しである。

さて、通常、ウェハ２にレチクルパターンの転写を行う
場合は、被検位置２２におけるウェハ表面の位置を測定
系（４〜１１）で測定し、ウェハ表面をレチクルパター
ンの結像面に位置付けた後露光を行う。そして被検位置
２２は、露光時にはパターン領域２１に対して固定され
ている。このことは他のパターン領域に関しても同様で
ある。

第３図（Ａ）、（Ｂ）はレジスト３６が塗布され、前工
程で形成されたパターン３５を基板３４上に有するウェ
ハにビーム径が一定でビーム径内で一様の強度分布をも
つ光束３９が入射し、この光束がレジスト３６の表面、
パターン３５及び基板３４の表面で反射することにより
、ビニム径内で異なった強度分布を示す反射光束３１０
又は３１１を形成する状態を示した模式図である。

また、第４図（Ａ）、　　（Ｂ）はレジスト３６、パタ
ーン３５及び基板３４の表面で反射し形成された反射光
束３１０及び３１１が受光素子上に結像した状態での強
度分布を示すグラフ図である。

第３図において、ビーム径が一定でビーム径内で一様の
強度分布をもつ光束３９がレジスト３６が塗布されたウ
ェハ上に斜め方向から入射する。この時、光束３９はレ
ジスト３６の表面で反射する成分３７０及び３８０と、
レジスト３６を透過してウェハ基板３４の表面で反射し
た後、再びレジスト３６外に出て行く成分３７１、レジ
スト３６を透過してパターン３５の表面で反射した後、
再びレジスト３６外に出ていく成分３８１とにわけられ
る。

この様に、ウェハで反射した反射光束３１０．３１１は
レジスト３６の表面で反射された成分３７０と基板３４
の表面で反射された成分３７１とが合成されると共に、
レジスト３６表面で反射された成分３８０とパターン３
５の表面で反射された成分３８１とが合成された光束に
なる。従って、第３図（Ａ）、　　（Ｂ）においてパタ
ーン３５の反射率が基板３４の反射率より大きいとする
と、第４図（Ａ）、（Ｂ）に示すようにビーム径内で異
なった強度分布４１を示す反射光束３１０，３１１が形
成されることになる。即ち、第３図（Ａ）と第４図（Ａ
）、第３図（Ｂ）と第４図（Ｂ）とが対応しており、入
射光束のビーム径内に配置されるパターンの位置によっ
て、反射光束のビーム径内の強度分布が変化することに
なる。

第１図に示す位置検出素子１１などの受光素子は、この
ビーム径内で異なった強度分布を示す反射光束の強度分
布の重心４０の位置を反射光束の素子への入射位置とし
て計測するように設定されるので、パターン３５が基板
３４上に存在することで、パターン３５と入射光束の相
対的な位置関係により、投影レンズ１の光軸ＡＸ方向に
関してウェハ２が同じ位置にありながら反射光束の強度
の重心４０の位置が第４図（Ａ）、（Ｂ）に示す様に異
なり、測定値はパターン３５の配置に応じた固有の検出
誤差をもつことになる。即ち、パターン構造が異なる工
程固有の検出誤差が生じることになる。

第２図に戻り、格子２３の格子点の各々の面位置を、ウ
ェハステージ３を移動させて面位置測定系（４〜１１）
で測定する場合を考えると、一般に各格子点における入
射光束のビーム径内に配置されるパターンの位置は様々
である。この結果ウェハ基板上のパターンによって生じ
る検出誤差も種々の値に分布する。このウェハ表面位置
を測定する格子点の数と格子点間隔を適当に選択してや
ると、各々の箇所（格子点）からの反射光束の、パター
ンの影響による強度分布のかたよりを充分にランダムと
することができる。従って、面位置検出の対象である被
検位置２２の周囲の、パターン領域２１内の複数位置（
格子点）の面位置を測定系（４〜１１）で測定してやる
ことにより得られる複数個の面位置データの値もランダ
ムになる。

本実施例では、この複数個の面位置データを用いて、ウ
ェハ２上の各パターン領域の被検位置２２の面位置を検
出する時のオフセット値（補正量）を計算する。第６図
はこのオフセット値（補正量）の算出方法を示すフロー
チャート図であり、第１図及び第２図、そして第６図の
フローチャート図を参照してオフセット値の算出方法を
説明する。

最初に、ウェハステージ３を駆動装置１２によって駆動
し、ウェハ２をＸ−Ｙ平面内で変位させることにより、
レチクルパターンの転写を行なう位置にウェハ２の所定
のパターン領域２１（例えばウェハ２上の第１シヨツト
領域）を位置合せする。

次に、この位置で、ウェハ２のパターン領域２１中の被
検位置２２の面位置を面位置測定系（４〜１１）で測定
し、この測定値（面位置データ）をＡとする。次に、ウ
ェハ２の投影レンズ１の光軸ＡＸ方向、すなわち高さ方
向を固定した状態で、第２図の格子２３の各格子点（ｎ
個）が、面位置測定系（４〜１１）のピンホール像形成
（光束入射）位置に一致する様に順次ウェハ２をｘ−Ｙ
平面内で移動させる。

これらのｎ個の各格子点毎に面位置測定系（４〜１１）
でウェハ表面位置を測定してｎ個の測定値（面位置デー
タ）を得る。これらｎ個の測定値をＡｌ（ｊ＝１〜ｎ）
とする。

ウェハ表面の面位置は高さ方向（光軸ＡＸ方向）に固定
しているので、これらのｎ個のウェハ面位置の測定値Ａ
＋　（ｊ＝ｌ−ｎ）の違いは、各格子点ｌ〜ｎでの入射
光束のビーム径内でのパターンの構造や配置の違いにの
み依存していると考えられる。従って、と、ウェハ表面位置の各測定値の平均値λを求めてやる
ことで、第５図に示す様にウェハ２からの反射光束のビ
ーム径内での強度分布のかたよりに影響されない。すな
わちパターン構造、配置によりひきおこされる検出誤差
のないウェハ２の面位置情報を得ることができる。従っ
て、上述の測定対象となワたパターン領域の測定箇所２
２の面位置はλで示すことができる。

そしてこの平均値によりパターン転写を行なう位置であ
るところの測定箇所２２での測定値Ａ。の差、λ−Ａｏ
を求めてやれば、この値（λ−Ａ。）が、パターン構造
の異なる工程固有の検出誤差となる。

即ち、現在対象となっているウェハ２固有の検出誤差と
なる。

次に、この値（Ａ−ＡＯ）を、ウェハ２の残りのパター
ン領域のウェハ表面位置検出を行なう時の補正量（オフ
セット値）として、各パターン領域の測定箇所（２２）
のウェハ表面位置の測定値に加えてやれば、工程固有の
パターン構造に起因する検出誤差を除去したウェハ表面
位置の検出が可能となる。

以上説明した手順は、第１図の制御装置１３内に予めプ
ログラムされており、もちろん補正量（八−ＡＯ）の値
は制御装置１３内のメモリに記憶される。

そして、第１図に示す縮小投影露光装置においては、面
位置測定系（４〜１１）で求めたウェハ２上のパターン
領域の被検位置の面位置データと補正量（λ−ＡＯ）に
もとづいてパターン領域（被検位置）の面位置を検出し
、この面位置と投影レンズｌの既知の像面位置との差が
零になるようにウェハ２を光軸ＡＸ方向に移動させ、レ
チクルパターン像をウェハ２のパターン領域上に合焦さ
せる。そして、このような動作をウェハ２上の各パター
ン領域毎に順次行って、各領域へレチクルパターンを投
影する。

上述の補正量算出のための測定はウェハ毎に行なう必要
はなく、同一工程で処理された複数個のウェハの少な（
とも１個を用いて行なえば良い。

従って、１０ツトの第１番目のウェハの所定のパターン
領域を用いて補正量を算出し、メモリに記憶しておき、
同一ロットの２番目以降のウェハの面位置検出時にはメ
モリに記憶された補正量を使用すれば良い。また、或い
はレチクルの種類が交換される毎に最初のウェハに対し
て補正量算出のための測定を行なえば充分である。いず
れにしても、全体としてのスループットへの影響は僅少
である。

第９図は、１０ツト毎に補正量の算出を行なう場合の、
露光動作を示すフローチャート図であり、図中の補正量
算出ステップ９００は第６図や第８図に示したシーケン
スで実行される。

一方、補正量の精度を高めたい時には、ウェハの複数個
のパターン領域に対して上述の測定及び算出を行ない複
数個の補正量を求め、これらの平均値を実際に使用する
補正量として定めても良いし、もちろん複数の異なるウ
ェハ（但し、同一工程で処理された同一パターン構造の
もの）の複数のパターン領域を使って、複数個の補正量
を求め、この複数個の補正量の平均値から実際の補正量
を求めれば、更に補正量の精度が上がる。

また、パターン領域中に設定した各格子点の面位置の測
定値の中に、他の測定値より太き（離れた値（異常値）
を示すものが生じている時には、この測定値を算出に使
用しない方が有利である。従って、このような時には残
りの測定値の平均をとり、補正量を算出する。

また、上記実施例では平均値へを算出するための測定値
として、パターン領域２１の中央部にある被検位置２２
の周囲の各格子点の面位置を使用したが、この平均値λ
の算出に被検位置２２の面位置の測定値と周囲の各格子
点の測定値の双方を使用しても良い。

第１図に示す縮小投影露光装置において、ウェハステー
ジ２をＸ−Ｙ平面に対し傾けることができるように構成
すると、次のような高精度の補正量算出が行なえる。

第７図は検出誤差の測定に用いるパターン領域７２とそ
の近傍のパターン領域７１ａ〜７１ｃを示す図であり、
７０ａ〜７０Ｃはパターン領域７１ａ〜７１Ｃの面位置
測定箇所を示している。また、パターン領域７２の面位
置測定箇所は、パターン領域７１ａ〜７１ｃ同様に領域
の中央部に設定しである。

これらのパターン領域７１ａ〜７１ｃ、７２は同一のウ
ェハ上に形成されているから、各パターン領域の測定箇
所７０ａ〜７０ｃの下部のウェハ基板上のパターンの構
造と位置は同一である。従って、測定箇所７０ａ〜７０
ｃの面位置を第１図の面位置測定系（４〜１１）で測定
した時に生じる検出誤差は同じになると考えられる。

このことを利用して、測定箇所７０ａ〜７０ｃのウェハ
表面位置の測定結果が同じになるように、ウェハステー
ジ２をＸ−Ｙ平面に対して傾け、調整することにより、
パターン領域７２の傾きを殆ど無（すことができる。従
って、検出誤差の測定をパターン領域７２に設定した格
子点を用いて行なう場合、ウェハステージ３をウェハ表
面（パターン領域７２）の高さを一定に保って、Ｘ−Ｙ
平面内に移動させて、各格子点の面位置を測定して得ら
れる測定値から、ウェハ２面が傾いている為にウェハス
テージ３を移動する際に生じる格子点間の高さの変化に
よる誤差を除去し、より精度のよい測定値を得ることが
可能となる。第８図に本実施例のフローチャート図を示
した。

また、上記各実施例では、各格子点の面位置の測定を、
ウェハステージを面位置測定系（４〜１１）に対して一
旦静止させて行なう例のみ示したが、ウェハステージを
静止させることなく連続して送りながら、あるサンプリ
ング間隔で測定を繰り返し、各格子点の面位置測定を行
なってもよい。この時には、光源を周期的に発光させた
り、面位置データを同期的にとり込むなどの制御を、光
源４や位置検出素子１１に対して行なう。一方、ウェハ
ステージを連続して送りながら、面位置測定も連続して
行ない、この位置検出素子１１からの信号（面位置デー
タ）を積分器を用いて積分し、積分値をステージの移動
量で除算し、面位置測定の平均値Ｘを求めてやる事も勿
論可能である。

第１図と第２図に示した実施例ではウェハ２上に配列し
たパターン領域の中央部のみを被検位置としているが、
中央部に加えてパターン領域中の他の４箇所を被検位置
として設定しても良い。この時には、第１図の装置で使
用しているマスク６に代えて、５個のピンホールが形成
されたマスクを用い、そして、位置検・画素子１１とし
て２次元センサアレイ（ＣＣＤ）を用いれば、パターン
領域中の５箇所の面位置を同時に測定できる。

本発明の補正量（オフセット値）の算出方法で、ウェハ
上のパターン領域中の上記５箇所の被検位置の測定に関
する補正量を各々求めれば、同一工程で処理されたパタ
ーン領域の面位置測定に際しく各パターン領域中の５箇
所の面位置を正確に検出することができるため、これら
の面位置検出結果にもとづいて、各パターン領域のレチ
クルパターン像に対する傾きの補正を精度良く行なえる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればパターン構造の異
なる各工程に固有の検出誤差に対応する補正量（オフセ
ット値）を短時間で精度よく測定してやることが可能で
ある為、半導体素子製造の工程設定の時間を短縮でき、
製品のコストダウンも行なうことができる。

それ以上に、この補正量（オフセット値）でパターン領
域のウェハ表面位置の測定値を補正してやることで、よ
り正確にウェハ表面位置の検出が行なえる。従って、投
影光学系の焦点深度の余裕を十分に確保することが可能
となり、より高集積度の半導体素子の製造が可能となる
と共に歩留りも向上させることができるという格別の効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の面位置検出方法を用いる縮小投影露光
装置の部分的概略図。第２図はウェハ上のパターン領域と面位置検出の対象で
ある測定箇所を示す平面図。第３図（Ａ）、（Ｂ）はレジストが塗布してあり、且つ
パターンが形成されたウェハに入射した測定用光束の挙
動を示す模式図。第４図（Ａ）、　　（Ｂ）は各々第３図（Ａ）、　　（
Ｂ）の状態で生じるウェハからの反射光束の強度分布を
示すグラフ図。第５図はウェハからの反射光束の強度分布が−様な場合
を示すグラフ図。第６図は本発明方法の一実施例を示すためのフローチャ
ート図。第７図は本発明方法の他の実施例を示すためのパターン
領域の平面図。第８図は本発明方法の他の実施例を示すためのフローチ
ャート図。第９図は本発明の面位置検出方法による面位置検出ステ
ップを含む露光動作の一例を示すフローチャート図であ
る。１・・・縮小投影レンズ２・・・ウェハ３・・・ウェハステージ４・・・光源５、　７．　１０・・・レンズ６・・・マスク８．９・・・折り曲げミラー１１・・・位置検出素子１２・・・ステージ駆動装置１３・・・制御装置２１・・・パターン領域２２・・・測定箇所２３・・・格子男１図（Ａ’＋第ａ記（Ａ）ｆＢ］扇６（２）晃Ｓ巳

Claims

【特許請求の範囲】

（１）第１物体のパターンを投影光学系を介して第２物
体上の複数個のパターン領域に投影する際、該パターン
領域の前記投影光学系の光軸方向に関する面位置を検出
する面位置検出方法において、前記第２物体を前記光軸
とほぼ直交する面内で移動させ、測定手段により前記パ
ターン領域中の複数個の位置の面位置を順次測定する第
１段階と、前記第１段階により求めた前記複数個の位置
の面位置データにもとづいて前記パターン領域の面位置
を検出する第２段階とを有することを特徴とする面位置
検出方法。
（２）前記第１段階は、前記パターン領域中に予め定め
た特定箇所の周囲の、複数個の面位置を測定する段階を
含み、前記第２段階により該特定箇所の面位置を検出す
ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の面
位置検出方法。
（３）前記第１段階が、前記特定箇所の面位置を測定す
る段階を含み、前記第２段階は前記特定箇所の面位置デ
ータと前記複数個の箇所の面位置データにもとづいて前
記特定箇所の面位置を検出することを特徴とする特許請
求の範囲第（２）項記載の面位置検出方法。
（４）第１物体のパターンを投影光学系を介して第２物
体上の複数個のパターン領域に投影する際、該パターン
領域の各々に対してパターン領域中のほぼ同一箇所に設
定された被検位置の前記投影光学系の光軸方向に関する
面位置を各々検出する面位置検出方法において、所定の
パターン領域中の前記被検位置の周囲における複数個の
位置の面位置を測定し、対応する複数個の面位置データ
を求める第１段階と、前記所定のパターン領域の前記被
検位置の面位置を測定し、対応する面位置データを求め
る第２段階と、前記第１及び第２段階により求められた
面位置データにもとづいて、前記被検位置の面位置を検
出する時のオフセット値を定める第３段階とを含み、前
記各パターン領域の被検位置の面位置を測定することに
より求めた面位置データを前記オフセット値で補正し、
各パターン領域の被検位置の面位置を検出することを特
徴とする面位置検出方法。
（５）前記第３段階が、前記第１段階により求めた複数
個の面位置データの平均値を算出する段階と、該平均値
と前記第２段階により求めた面位置データの差分を算出
する段階とを含むことを特徴とする特許請求の範囲第（
４）項記載の面位置検出方法。
（６）前記第１段階が、面位置を光学的に測定するため
の測定手段に対して前記光軸とほぼ直交する面内で第２
物体を移動させる段階と、第２物体の移動に関連して前
記測定手段により前記複数個の位置の面位置を順次測定
する段階とを有することを特徴とする特許請求の範囲第
（４）項記載の面位置検出方法。
（７）前記第２物体はウェハであり、前記第１乃至第３
段階が第１ウェハ上のパターン領域を用いて実行され、
該第１ウェハと同一工程で処理された第２ウェハ上の各
パターン領域の被検位置の面位置を検出する時に前記第
１ウェハにより求めたオフセット値を使用することを特
徴とする特許請求の範囲第（４）項記載の面位置検出方
法。