JPH04116414A

JPH04116414A - 自動焦点合せ装置

Info

Publication number: JPH04116414A
Application number: JP2237900A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Kataoka; 義治片岡; Yuichi Yamada; 雄一山田; Akiyoshi Suzuki; 章義鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-09-06
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1992-04-16
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JP2886957B2; DE69130628D1; DE69130628T2; EP0474445A1; EP0474445B1

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〕本発明は自動焦点合せ装置に関し、特に、半導体デバイ
ス製造用の縮小投影露光装置（ステッパー）において、
ウェハーステージ上に載置された半導体ウェハーの各披
露光領域を、縮小投影レンズ系の焦平面に合焦せしめる
為に使用される自動焦点合せ装置に関する。

〔従来技術〕

現在、超ＬＳＩの高集積化に応じて回路パターンの微細
化が進んでおり、これに伴なってステッパーの縮小投影
レンズ系は、より高ＮＡ化されて、回路パターンの転写
工程におけるレンズ系の許容深度は狭くなっている。又
、縮小投影レンズ系により露光するべき被露光領域の大
きさも大型化される傾向にある。

この様な事情を鑑みると、大型化された被露光領域全体
に亘って良好な回路パターンの転写を可能にする為には
、縮小投影レンズ系の許容深度内に、確実に、ウェハー
の被露光領域（ショット）全体を位置付ける必要がある
。

これを達成する為には、ウェハー表面の、縮小投影レン
ズ系の焦平面、即ちレチクルの回路パターン像がフォー
カスする平面に対する位置と傾きを高精度に検出し、ウ
ェハー表面の位置や傾きを調整してやることが重要であ
る。

ステッパーにおけるウェハー表面の位置の検出方法とし
ては、エアマイクロセンサを用いてウェハー表面の複数
箇所の面位置を検出した結果に基づいてウェハー表面の
位置を求める方法、或いは、ウェハー表面に光束を斜め
入射させ、ウェハー表面からの反射光の反射点の位置ず
れをセンサ上への反則光の位置ずれとして検出する検出
光学系を用いて、ウェハー表面の位置を検出する方法が
知られている。

従来のステッパーは、ウェハーステージの変位量をレー
ザ干渉訓により測定しながら、ウェハーステージをサー
ホ駆動により目標位置まで移動させることにより、ウェ
ハー上の被露光領域を投影レンズ系の真下に送り込み、
ウェハーステージ停止後、前述のような方法で被露光領
域表面の面位置を検出し、被露光領域表面の位置を調整
している。即ち、ウェハーステージの駆動−停止一面位
置の検出−面位置の調整といった動作を順次行なってお
り、投影レンズ系の焦平面に被露光領域を合焦させるま
でに費やす時間が比較的長く、装置のスループットを落
とす要因となっていた。

〔発明の概要〕

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発
明の目的は短時間て合焦動作を行なうことが可能な自動
焦点合せ装置を提供することにある。

この目的を達成する為に、本発明の自動焦点合せ装置は
、平板状物体を載置したまま投影光学系の光軸と略直交
する方向に沿って移動し、該平板状物体の所定面を前記
投影光学系の像面側に送り込むステージと、前記所定面
の前記光軸方向に関する位置及び傾きの少なくとも一方
を検出する為の検出器とを有し、該検出器による検出を
前記ステージの移動中に行ない、該検出器による検出に
基ついて［１１ｊ記所定面を前記焦平面に合焦させる。

本発明の自動焦点合せ装置は、このような構成を備えて
いる為、ステージが駆動されて目標位置まで移動して停
止するまでに、面位置の検出を行なえ、例えば面位置の
調整をステージ移動中又はステージ停止直後から開始で
きる。従って、従来の装置に比へ、短時間で合焦動作を
行なうことが可能になる。また、本発明の自動焦点合せ
装置を、前述のステッパーに搭載することにより、ステ
ッパーのスループットを向」ニさせることが可能になる
。

本発明において、検出器による検出に基づいて平板状物
体の所定面を投影光学系の焦平面に合焦させる為には、
周知の様々な方法が適用される。例えば、ステージを投
影光学系の１光軸方向に動かして所定面の面位置や傾き
を調整する方法、投影光学系を光軸方向に動かしたり、
投影光学系の焦点距離を変えたりして、焦平面の位置を
調整する方法、なとである。また、投影光学系の焦点距
離（屈折力）を変える時には、投影用の光の波長を変更
したり、投影光学系を構成するレンズ要素を光軸方向に
動かしたり、投影光学系を構成する一対のレンズ要素間
に空気室を設けて、この室の圧力を調整したりずれば良
い。

また、本発明における検出器には、前述のエアセンサー
、光学式センサーが使用できることはもちろんのこと、
静電容量センサーや、他の形態の光学式センサー等、周
知の各種センサーが使用される。尚、平板状物体の所定
面の傾きを検出する為には、前述のエアーセンサーや光
学式センサを複数個用いて、所定面」−の相異なる点に
関する高さ（面位置）を測定したり、所定面一ヒに平行
光を照射し、所定面で反射した平行光を集光し、集光さ
れた光の光検出器への入射位置を測定したりする。

本発明の幾つかの特徴と具体的な構成は、以下に示す実
施例により明らかにされる。

〔実施例〕

第１図は本発明の自動焦点合せ装置を備えた縮小投影露
光装置の部分的概略図である。

第１図において、１は縮小投影レンズ系であり、その光
軸は図中ＡＸで示されている。縮小投影レンズ系１は不
図示のレチクルの回路パターンを１１５に縮小して投影
し、その焦平面に回路パターン像を形成する。又、光軸
ＡＸは図中のＸ軸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ーであり、先の露光工程で
互いに同じパターンが形成された、多数個の被露光領域
（ショット）が配列しである。３はウェハー２を載置す
るステージで、ウェハー２はウェハーステージ３に吸着
され固定される。ウェハーステージ３はＸ軸方向に動く
Ｘステージを、ｙ軸方向に動くＹステージと、Ｘ軸方向
及びＸ、、ｙ、、Ｘ軸方向に平行な軸のまわりに回転す
る２ステージで構成されている。又、Ｘ、、ｙ、Ｚ軸は
互いに直交する様に設定しである。従って、ウェハース
テージ３を駆動することにより、ウェハー２の表面の位
置を縮小投影レンズ系１の光軸ＡＸ方向及び光軸ＡＸに
直交する平面に沿った方向に調整でき、更に焦平面即ち
回路パターン像に対する傾きも調整できる。

第１図における符番４〜１１は、ウェハー２の表面位置
及び傾きを検出する為に設けた検出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って平行な光束となり、複数個
のピンホールが形成されたマスク６を照明する。マスク
６の各ピンホールを通過した複数個の光束は、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て方向を変えられた後、ウェハー２の表面に入射する
。ここで結像レンズ７と折り曲げミラー８はウェハー２
上にピンホールの像を形成している。複数個の光束は、
第２図に示す様にウェハー２の被露光領域１００の中央
部を含む５箇所（２１〜！２５）を照射し、各々の箇所
で反射される。即ち、本実施例ではマスク６にピンホー
ルを５個形成し、被露光領域１００内で、その中央部を
含む５箇所の測定点の位置を測定する。

ウェハー２の各測定点で反射した光束は、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１０を介し
て２次元位置検出素子１１上に入射する。

ここで、検出レンズｉｏは結像レンズ７、折り曲げミラ
ー８、ウェハー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２次元位置検出素子１１上に形
成している。従って、マスク６とウェハー２と２次元位
置検出素子１１は互いに光学的に共役な位置にある。

２次元位置検出素子１１はＣＣＤなどから成り、複数個
の光束の素子１１の受光面への入射位置を各々独立に検
知することが可能である。ウェハー２の縮小投影レンズ
系１の光軸ＡＸ方向の位置の変化は、２次元位置検出素
子１１上の複数の光束の入射位置のズレとして検出てき
る為、ウェハー２上の被露光領域１００内の５つの測定
点４１〜４５における、ウェハー表面の光軸ＡＸ方向の
位置が、２次元位置検出素子１１からの出力信号に基づ
いて検出できる。

又、この２次元位置検出素子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。

ウェハーステージ３のＸ軸及びｙ軸方向の変位は基準ミ
ラー１５とレーザ干渉計１４を用いて周知の方法により
測定され、ウェハーステージ３の変位量を示す信号がレ
ーザ干渉計１４から信号線を介して制御装置１３へ入力
される。又、ウェハーステージ３の移動はステージ駆動
装置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１３からの指令信号を受け、この
信号に応答してウェハーステージ３をサーボ駆動する。

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ー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ー２の光軸ＡＸ方向の位
置（ｚ）と傾き（φ８１．）とを調整する。

制御装置１３は、２次元位置検出素子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、ウェハー
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駆動手段がウェハー２の光軸
ＡＸ方向の位置と傾きを調整する。

最初に、第２図に示す様に被露光領域１００内に５つの
測定点２１〜２５を設定する。測定点２１は被露光領域
］、００のほぼ中央部にあり、面位置検出時には光軸Ａ
Ｘと交わる。又、残りの測定点２２〜２５は被露光領域
１．　ＯＯの周辺部にあり、測定点２１がＸ−ｙ座標上
の点（ｘ、Ｙ）にあるとすると、各測定点２２〜２５の
位置は各々（Ｘ十へＸ％ｙ＋Δｙ）、（ｘ−一Δｘ、ｙ
＋Δｙ）、（Ｘ−ΔＸＸｙ−Δｙ）、（Ｘ＋△ｘ、ｙ−
△ｙ）なる点にあることになる。又、被露光領域１００
は第３図に示す様にウェハー２上にｙ軸及びｙ軸に沿っ
て規則正しく並べられている。

次に、ウェハーステージ３を目標位置まで移動させて、
ウェハー２上の被露光領域（ショツ））１．００をレチ
クルパターンに位置合わせした時、被露光領域１００の
各測定点２１〜２５上にマスク６の各ピンホールの像が
投射されるように、第１図の検出光学系（４−１，１）
のセツティングを行なう。この時、被露光領域１００は
縮小投影レンズ系１の真下に位置付けられており、測定
点２１は光軸ＡＸと交差する。

本実施例では、ウェハー２上の第１被露光領域１００ａ
が縮小投影レンズ系１の真下にくるようにウェハーステ
ージ３を動かし、レチクルパターンに対して第１被露光
領域］、　００　ａを位置合わせする。位置合わせ終了
前、ウェハーステージ３の移動中に検出光学系（４〜１
．１　）により第１被露光領域１００　ａの５つの測定
点（２１〜２５）の面位置検出を行ない、２次兄位置検
出素子１１からの出力信号に基づいて制御装置１３内で
各測定点の面位置データを形成する。

制御装置１３は、この５個の面位置データＺｉ　（ｉ１
〜５）に基づいて第１被露光領域１００ａの最小自乗平
面（の位置）を求め、この最小自乗平面とレチクルパタ
ーン像との光軸ＡＸ方向の間隔及びウェハー２の傾き方
向と傾き量を算出する。尚、最小自乗平面の位置２はΣ
（ｚ　−ｚ　ｉ　’）２＝　Ｏを満たずものである。

制御装置１３はこの算出結果に応じた指令信号をステー
ジ駆動装置１２へ入力し、ステージ駆動装置によりウェ
ハーステージ２上のウェハー２の光軸Ａ、Ｘ方向の位置
と傾きが調整（補正）される。これによって、ステージ
移動中に、ウェハー２の表面即ち第１被露光領域１００
ａを縮小投影レンズ系Ｉの最良結像面（焦平面）に位置
付ける。その後、ウェハーステージ３の目標位置への移
動が完了する。

そして、この面位置の調整終了後、第１被露光領域１０
０ａを露光して回路パターン像の転写を行なつ０第１被露光領域１００ａに対する露光が終了したら、ウ
ェハー２」二の第２被露光領域１００ｂが縮小投影レン
ス系］の真下にくるようにウェハーステージ３を駆動し
、上記同様、ステージ移動中における面位置検出と面位
置調整、ステージ移動完了後の露光動作を実行する。

第４図は、第１被露光領域１００ａ露光終了後、第２被
露光領域１００ｂが縮小投影レンズ系１の真下へくるよ
うにウェハーステージ３を駆動した時の５つの測定点２
１〜２５に対応する５本の光ビームによる２次元位置検
出素子〕１からの各出力信号の一例を示している。

時刻Ｔ。てウェハーステージ３が移動を開始し、その時
の各測定点２１〜２５の測定値はＺ＋ｏ（に１〜５）で
ある。検出光学系（４〜１１）は、５本の光ビームで第
１被露光領域１００ａから第２被露光領域１００　ｂの
間のウェハー２の面形状を常に測定する。今、時刻Ｔ１
でウェハー２上の第２被露光領域１．　ＯＯｂが縮小投
影レンズ系１の真下の位置（光軸Ａ、Ｘと領域１００ｂ
の中心が一致する位置）から約５μｍ手前に位置し、時
刻Ｔ２て第２被露光領域１００１）が縮小投影レンズ系
ｊの真下へ位置し、ウェハーステージ３の移動が完了す
る。尚、図中の時刻Ｔｓで、真下の位置から１００μｍ
手前に領域１００ｂが位置している。

時刻Ｔ１で５本の光ビームにより照射される５つの測定
点は、目標位置（領域１００１）ｌの測定点２１〜２５
）から約５μｍ手前に位置するが、その各点に関する測
定値Ｚ＋＋（ｉ＝１〜５）か、ウエハーステジ３の移動
が完了した時の測定点２１〜２５に関する測定値Ｚ：２
（ｉ＝１〜５）に収束していく様子が解る。

Ｔ、の位置が５μｍ位に相当する場合、測定値Ｚは測定
値Ｚ１２とほぼ同等値であり、測定値としては有効であ
る。

本発明は、第４図に示されるような、ウェハーステージ
３の移動が完了するまでの動作中における姿勢の連続性
に着目したものであり、動いている時のウェハーステー
ジ３の姿勢が目標位置に到達する直前では、静止状態の
姿勢とほぼ等しくなっている事を利用し、ウェハーステ
ージ３の移動中に面位置の測定を行なうものである。

従って、本実施例では、検出光学系（４〜１１）による
被露光領域１００に関する測定を、ウェハーステージ３
の移動中であって、ウェハーステージ３が目標位置より
所定距離（５μｍ）だけ離れた位置を通過する時刻Ｔ１
に行ない、この時刻Ｔ、における測定て検出された５つ
の測定点の測定値Ｚ＋＋（ｉ＝１〜５）に基づいて、投
影レンズ系１の焦平面に対する被露光領域１００の最小
自乗平面の位置と傾き方向及び傾き量を決定している。

従って、従来のウェハーステージ３の移動が完了した時
刻Ｔ２において測定を行なっていた装置に比べ、（Ｔ２
　　ＴＩ）秒だけ時間が短縮される。

また、被露光領域１００の面位置及び傾きの調整をウェ
ハーステージ３の移動中に開始し、ウェハーステージ３
の移動完了時点では、調整が終了するようにしている。

本実施例では、以上のような合焦動作を行なうことで、
装置のスループットを大幅に向上させた。

第１図に示す装置を用いて合焦動作を行なう時の他の実
施例を、第５図及び第６図のフローチャート図を用いて
各々説明する。尚、以下に示す実施例を行なう為には、
上記実施例に対して、制御装置１４に設定するプログラ
ムを変更するだけでいい。

最初に第５図のフローチャート図に示される手順を説明
する。

ステップ５０１で、ウェハー２がウェハーステージ３上
に搬入され、ウェハー２がウェハーステージ３のＺステ
ージのチャックに固定される。ステップ５０２で、ウェ
ハーステージ３の駆動が始まり、ウェハー２上の第１被
露光領域が投影レンズ系１の真下にくるようにウェハー
ステージ３が目標位置に向かって移動せしめられる。ス
テップ５０２′　で、ウェハーステージ３は、目標位置
から予め決めた距離１００μｍ手前にある所定位置（第
４図の時刻Ｔｓの位置）を通過する。尚、ウェハーステ
ージ３の位置はレーザ干渉計１４の出力により検出され
る。この時、ステップ５０３に示す通り、検出光学系（
４〜１１）によって、５つの測定点の面位置の測定を行
ない、得られた測定値Ｚｏｏ　（＋　＝　１〜５）を制
御装置１３のメモリーに格納する。また、ステップ５０
４に示す通り、制御装置１３は、そのカウンターの値を
Ｊ−１とし、これに応答して、ステップ５０５で、検出
光学系（４〜１１）によって、移動中のウェハー２上の
、時刻Ｔｓ十Δｔの時の、５つの測定点の面位置の測定
を行ない、得られた測定値Ｚ＋＋　（＋　＝　１〜５）
を制御装置１３のメモリーに格納する。

そして、ステップ５０６で、今回の測定値Ｚ＋＋（ｉ１
〜５）と前回の測定値Ｚ１ｏ（ｉ−１〜５）の差、ΔＩ
　−２１１”　１０　％Δ２−Ｚ２１−Ｚ２０、Δ３＝
Ｚ３１Ｚ３０　％Δ４＝Ｚ４１　　Ｚ４ＯＮΔ５＝Ｚ６
１　　Ｚｏｏが、いずれも、予め決めた値ε以下である
か否か、判別する。この５つの測定点に関する測定時間
の差Δ１（ｉ＝１〜５）が全てε以下となる場合には、
今回の測定値Ｚ、１（１−１〜５）を有効測定値として
定め、ステップ５０８に移る。一方、この５つの測定点
に関する測定値間の差Δｉ　（ｉ＝１〜５）の少なくと
も１つがεを越える場合には、ステップ５０７に移り、
制御装置１３のカウンターをｊ＝２にし、ステップ５０
５の測定を再度実行する。そして、Δ１（ｉ＝１〜５）
が全てε以下となるまで、ステップ５０５〜５０７が繰
り返される。

ステップ５０８では、有効測定値Ｚ＋１（ｉ＋＝１〜５
）を使用して、最小自乗平面を計算する。そして、この
最小自乗平面と投影レンズ系ｌの焦平面との間隔及び第
１被露光領域の傾き方向と傾き量が検出され、制御装置
１３は、この間隔及び傾き方向、傾き量に応じた指令信
号を、ステージ駆動装置１２に入力する。ステップ５０
９で、ステージ駆動装置１２によりＺステージを駆動し
、ウェハー２の光軸ＡＸ方向に関する位置と焦平面に対
する傾きが補正される。

その後、ステップ５１１で、ウェハーステージ３が目標
位置まで達し、ウェハーステージ３の移動が完了する。

この時、制御装置１３は、レーザ干渉計１４の出力に基
づいて、ウェハーステージ３が目標位置に達したことを
検知し、その後ステップ５１】で示す露光が開始される
ように、露光装置を制御する。ステップ５１１では、ウ
ェハー２上の第１被露光領域が回路パターン像で露光さ
れ、この領域のレジストに回路パターンが転写せしめら
れる。

次に、ステップ５１２で、ウェハー２上の全ての被露光
領域に対して露光が行なわれたか否かが判別され、もし
露光が終了していればステップ５１３へ移り、ウェハー
が搬出される。一方、ステップ５１２で、未露光の被露
光領域があると判断されると、ステップ５０２へ移り、
例えば、第２被露光領域を投影レンズ系１の真下へ送り
込む為にウェハーステージ３が駆動される。こうして、
ウェハー上の各披露光領域が全て露光されるまで、ステ
ップ５０１〜５１２が繰り返される。

次に、第６図のフローチャー１・図に示される手順を説
明する。

本実施例で（Ｊ、ウェハーステージ３が目標位置に達し
た時点におけるウェハー２上の被露光領域の各測定点の
面位置をステージ移動中での測定により得られた測定値
を使用して予測する手法を示す。

第６図において、ステップ６０１．６０２は、第５図の
ステップ５０１．５０２と同じてあり、ステップ６１０
〜６１４は、第５図のステ゛ンブ５０９〜５１３と同じ
であるので、これらのステップに関する説明は省略し、
ステップ６０２′〜ステツプ６０９に関して以下に説明
する。

第６図において、ステップ６０２′　　の所定位置■は
、ウェハー２の面精度やウェハーステージ３の移動中の
姿勢変化等の挙動等から、その位置から目標位置までス
テージが移動する間、検出光学系（４〜１１）により順
次得られる測定値間にほぼ線型性が保たれると予測され
る位置に設定され、ステップ６０６の所定位置■は、ス
テップ６１１で示すウェハーステージ３の移動完了前に
ステップ６０８て最小自乗平面を計算し、ステップ６１
０で合焦動作を完了できるような位置に設定される。

さて、ステップ６０２′　　でウェハーステージ３が所
定位置■を通過する時、ステップ６０３で検出光学系（
４〜］、　１　）により５つの測定点の面位置の測定を
行ない、得られた測定値Ｚｉｏ　（］　＝　１〜５）を
、制御装置】３のメモリーに格納する。また同時に制御
装置１３は、レーザ干渉計１４の出力に基づいてウェハ
ーステージ３の位置を検出し、そのデータをメモリーに
格納する。

次に、ステップ６０４て制御装置１３は、そのカウンタ
ーをｊ＝１にし、これに応答して、ステップ６０２′　
　の時刻からΔを秒たった所定の位置で、ステップ６０
５に示すように、検出光学系（４〜１１）により５つの
測定点の面位置の測定を行ない、得られた測定値Ｚ１４
（ｉ＝１〜５）を制御装置１３のメモリーに格納すると
同時に、この時のウェハ−ステージ３の位置を検出し、
そのデータもメモリーに格納する。

ステップ６０６では、ウェハーステージ３が所定位置■
を通過したか否かを、レーザ干渉計１４の出力に基づい
て判別し、もし６、まだ通過していなければ、ステップ
６０７に移り、カウンターを１−２し、再度ステップ６
０５の測定を行なう。このようにして、所定位置■から
所定位置■までウニノー−ステージ３が移動する間に、
検出光学系（４〜１１）により、Ｎ回の面位置及びステ
ージ位置測定を行ない、Ｎ組の測定値Ｚ：＋（ｉ＝ｉ〜
５）を得る。そして、ステップ６０６で、ウェハーステ
ージ３か所定位置■を通過したことが検出されると、ス
テップ６０８て、メモリーに格納されているＮ組の測定
値Ｚ　ｉｏ〜Ｚｉｊ（ｉ−１〜５、ｊ＝Ｎ−１）とＮ個
の位置データを使用し、横軸にステージの位置座標、縦
軸に面位置の位置における面位置の測定値Ｚ：（＋−］
〜５）を、外挿によって求めるのと等価な数値訓算を行
ない、ステージ移動完了時の測定値、ＺＢ　（ｉ＝＝］
〜５）を予測する。その後、ステップ６０９て、これら
の値Ｚい二１〜５）に基づいて、ウニ／Ｘ−２の被露光
領域の最小自乗平面を計算する。

以上説明した第５図て示ず手順、第６図で示す千順にお
いて、ステップ５０９、ステップ６１０を実行する為に
ステージ駆動装置１２に対して指令信号を入力するか否
かを、例えば、第４図で示す時刻Ｔ１、即ち目標位置の
手前５μｍの位置で検出光学系（４〜１１）により得ら
れる５つの測定値に基づいて判断するようにすれば、ウ
ェハーステージ３の移動完了直前で、被露光領域の面位
置に大きな変化が生した場合に、対処が可能となる。具
体的には、５つの測定値が示す面位置が、先のステップ
で決定された最小自乗平面から殆どずれていない時には
、ステージ駆動装置１２に先のステップに基づいた指令
信号を入力し、５つの測定値が示す面位置が先のステッ
プで決定された最小自乗平面から許容できない程度ずれ
ている時には、この５つの測定値により４算された最小
自乗平面と投影レンズ系１の焦平面の間隔及び被露光領
域の傾き方向と傾き量に応じた指令信号を、ステージ駆
動装置１２に入力する。

また、」二記各実施例において、露光を行なうまで、検
出光学系（４〜１１）を常に駆動しておき、露光の対象
となっている被露光領域の面位置をモニターし続けてお
（のが好ましい。

上記各実施例では、ウェハー２の表面の面位置及び傾き
を検出し、補正しているが、本発明は、ウェハー２の表
面の面位置を検出し、補正するだけの装置や、逆にウェ
ハー２の表面の傾きを検出し、補正するだけの装置にも
、当然適用される。また、ウェハー２の表面の面位置や
傾きを検出する検出器は、第１図に示す検出光学系（４
〜１１）以外の周知の検出器を使用することもてきる。

更に、ウエノ＼−２の表面を投影レンズ系の焦平面に合
焦させる機構も、ウェハーステージ３のＺステージを動
かす以外に、投影レンズ系１の焦点距離を変えたり、投
影レンズ系１と不図示のレチクルとを光軸ＡＸ方向に上
下動させたりする機構も採り得る。

以上説明した各実施例では、本発明を縮小投影露光装置
に適用しているが、本発明は、第１図に示した装置以外
のタイプの露光装置、例えば投影ミラー系によりパター
ン像を投影する装置や、レンズ及びミラーで構成した投
影光学系によりパターン像を投影する装置等に適用でき
る。また、本発明は、光学式の露光装置以外の、例えば
電子ビームと電子レンズとを使用して、回路パターンを
描画したり或いは回路パターンを投影したりする電子ビ
ーム露光装置や、Ｘ線露光装置にも適用できる。

また、本発明は、露光装置以外の自動焦点合わせが要求
されるＨ光学機器に適用されうる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、ウェハー等の平板状物体を載置
するステージの移動中に平板状物体の表面の位置検出や
傾き検出を行なうのて、合焦動作の短縮化を図れる。ま
たステージの移動中に、平板状物体の表面の位置や傾き
の調整を行なうことにより、合焦動作が更に短縮化でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した縮小投影露光装置の一例を示
す部分的概略図、第２図は被露光領域中に設定した各測定点の配置を示す
説明図、第３図はウェハー上の被露光領域（ショット）の配列状
態を示す平面図、第４図はウェハーステージ移動中の各測定点の測定値の
一例を示すグラフ図、第５図は第１図の装置による合焦動作の一例を示すフロ
ーチャート図、第６図は第１図の装置による合焦動作の他のｆｌ＋を示
すフローチャート図である。１・・・縮小投影レンズ系２・・・ウェハー３・・・ウェハーステージ４・・・高輝度光源訃・・照明用レンズ６・・・ピンホールをもつマスク７・・・結像レンズ８．９・・・折り曲げミラー１０・・・検出レンズ１１・・・２次元位置検出素子１２・・・ステージ駆動装置１３・・・制御装置１４・・・レーサ千渉計２１〜２５・・・測定点１００・・・被露光領域（ショット）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平板状物体を載置したまま投影光学系の光軸と略
直交する方向に沿って移動し、該平板状物体の所定面を
前記投影光学系の像面側に送り込むステージと、前記所
定面の前記光軸方向に関する位置及び傾きの少なくとも
一方を検出する為の検出器とを有し、該検出器による検
出に基づいて前記所定面を前記投影光学系の焦平面に合
焦させる装置において、前記検出器による検出を前記ス
テージの移動中に行なうことを特徴とする自動焦点合せ
装置。
（２）前記ステージの移動中に、前記所定面を前記投影
光学系の焦平面に合焦せしめる動作を開始することを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の自動焦点合せ
装置。
（３）前記ステージの移動が完了する前に、前記合焦せ
しめる動作が完了することを特徴とする特許請求の範囲
（２）項記載の自動焦点合せ装置。