JPH04354320A - 面位置検出装置及びそれを用いた半導体素子の製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体素子製造用の投影
露光装置において、レチクル面上に形成されている電子
回路パターンを投影光学系によりウエハ面上に縮小投影
する際に、該ウエハ面上の複数点の面位置情報（高さ情
報）を検出し、該ウエハの露光領域を投影光学系の最良
結像面に容易に位置させることができ、良好なる投影像
が得られる面位置検出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ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体素子製造用の投影露光装置
には電子回路パターンの微細化、例えばサブミクロンか
らハーフミクロン程度の微細化及び高集積化が要求され
ている。そしれこれに伴ない投影光学系に対しては従来
以上に高い解像力を有したものが要求されている。この
為例えば投影光学系においては高Ｎ．Ａ化そして露光波
長に対しては短波長化が図られている。

【０００３】一般に投影光学系の高解像力化を図ろうと
Ｎ．Ａを高くするとパターン投影の許容焦点深度が浅く
なってくる。この為多くの投影露光装置では投影光学系
の焦点面位置を検出する面位置検出装置が用いられてい
る。この面位置検出装置に対しては単にパターン転写を
行なうウエハ面上の露光領域の高さ位置（面位置）情報
を検出、調整するのみではなく、パターン転写を行なう
ウエハ面上の露光領域の傾き等も同時に検出し、調整で
きることが要望されている。

【０００４】従来より焦点面の面位置検出装置としては
ウエハ面上の露光領域の周辺部に複数個のエアセンサー
を設け、該エアセンサーより得られた露光領域周辺部の
高さ情報より露光領域の傾き及び高さ位置等を算出し調
整する方法が知られている。

【０００５】この他、特公平２−１０３６１号公報では
露光領域の中心部の高さ情報を斜入射の高さ位置検出光
学系により検出、調整し、これとは別に設けた斜入射の
傾き検出光学系（コリメータ）により露光領域内の傾き
を検出、調整する方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般にパターン転写を
行なうウエハ面上の露光領域に凹凸や滑らかな傾きがあ
ると、該露光領域を投影光学系の許容焦点深度内に位置
させることが大変難しい。

【０００７】例えば図１３に示すようにウエハ面上の露
光領域９０が滑らかな凸状（凹状であっても以下同様で
ある。）となっていたとする。このとき前者の露光領域
の複数の周辺部にエアセンサーを配置して計測する方法
では、図１４に示すように露光領域９０の複数の周辺部
の測定点９１ａにおける位置を投影光学系の最良結像面
９２に合致させることができる。しかしながら露光領域
９０の中央部９１ｂは許容焦点深度内９３から外れてし
まうという問題点があった。

【０００８】又、後者の斜入射による高さ位置検出光学
系と傾き検出光学系を用いる方法は図１５に示すように
露光領域９０の中央部の測定点９４の位置を投影光学系
の最良結像面９２に合致させると共に露光領域全体の平
均的な傾き９５を最良結像面９２に平行とすることがで
きる。

【０００９】しかしながらこの方法は露光領域９０の周
辺部は許容焦点深度内９３に位置させることができない
という問題点があった。このときの問題点は、例えば図
１６に示すように露光領域９０内に中央部と周辺部に複
数の測定点９６をとれば露光領域９０全体を許容焦点深
度内９３に位置させることができる。

【００１０】しかしながらこの方法は半導体素子製造用
の投影露光装置においては投影光学系の下方、空間には
即ちウエハステージ周辺部の空間にはウエハステージ制
御用のレーザ干渉計やウエハ位置合わせ用の顕微鏡等の
部材を配置している為、複数の面位置検出装置を設ける
ことは大変難しいという問題点があった。

【００１１】本発明はウエハ面上の露光領域内の複数点
の高さ情報（面位置情報）を適切に設定した面位置検出
装置により検出し、これによりウエハ面が凹凸形状をし
ていても、又傾いていても該ウエハ面上の露光領域全体
を投影光学系の許容焦点深度内に容易に位置させること
ができる。これにより高密度の半導体素子を製造するこ
とができる面位置検出装置及びそれを用いた半導体素子
の製造方法の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の面位置検出装置
は、光照射手段からの少なくとも５本の光束を被検面に
斜め方向から該被検面の中心及び夫々が所定の四角形の
頂点に位置する４つの点に各々入射させ、該被検面から
の少なくとも５本の反射光束を検出手段で検出し、該検
出手段からの出力信号を利用して該被検面の面位置情報
を検出する際、該光照射手段からの該少なくとも５本の
光束は、該被検面を該被検面に垂直な方向から観察した
ときに該少なくとも５本の光束が互いに独立して観察さ
れるように入射していることを特徴としている。

【００１３】又本発明の半導体素子の製造方法としては
、レチクルの回路パターンを投影光学系によりウエハ面
上に投影露光する過程を介して半導体素子を製造する際
、光照射手段からの少なくとも５本の光束をウエハ面上
のショット領域に斜め方向から該ショット領域の中心及
び夫々が所定の四角形の頂点に位置する４つの点に、該
ショット領域を該ショット領域に垂直な方向から観察し
たときに該少なくとも５本の光束が互いに独立して観察
されるように入射させ、該ショット領域からの少なくと
も５本の反射光束を検出手段で検出し、該検出手段から
の出力信号を利用して該ショット領域の面位置情報を検
出し、該面位置情報に基づいて該ショット領域を該投影
光学系の像面に位置付けた後に該レチクルの回路パター
ンを該投影光学系により該ショット領域に投影露光した
ことを特徴としている。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図、図２
は図１の一部分の拡大説明図である。

【００１５】図１において１は縮小型の投影光学系（投
影レンズ系）、Ａｘは投影光学系１の光軸である。１ａ
はレチクルであり、その面上には回路パターンが形成さ
れており、レチクルステージ１ｂ上に載置している。１
ｃは照明系であり、レチクル１ａ面上を均一照明してい
る。投影光学系１はレチクル１ａ面上の回路パターンを
ウエハ２面上に縮小投影している。ウエハ２はウエハス
テージ３面上に吸着固定している。ウエハステージ３は
投影光学系１の光軸Ａｘ方向（ｚ方向）と光軸Ａｘを直
交する面内（ｘ−ｙ平面内）の２方向（ｘ，ｙ方向）に
移動可能で、かつ光軸Ａｘと直交する平面（ｘ−ｙ平面
）に対して傾き調整できるようになっている。これによ
りウエハステージ３面上に載置したウエハ２の面位置を
任意に調整できるようにしている。４はステージ制御装
置であり、後述するフォーカス制御装置１８からの信号
に基づいてウエハステージ３を駆動制御している。

【００１６】ＳＡは光照射手段、ＳＢは投影手段、ＳＣ
は光電変換手段であり、これらはウエハ２面の面位置情
報を検出する面位置検出装置の一部分を構成している。 尚、投影手段ＳＢと光電変換手段ＳＣとで検出手段ＳＢ
Ｃを構成している。

【００１７】本実施例では面位置検出装置を用いてレチ
クル１ａ面上の回路パターンを投影光学系１でウエハ２
面上に投影する際に、投影光学系１の許容焦点深度内に
ウエハ２面上の露光領域が位置するようにウエハステー
ジ３を駆動制御している。そしてウエハステージ３をＸ
−Ｙ平面上で逐次移動させ、これにより矩形状のパター
ン領域（ショット）３９（２０ｍｍ×２０ｍｍ程度）を
ウエハ２面上に順次形成している。

【００１８】次に本実施例の面位置検出装置の各要素に
ついて説明する。まずウエハ２面上に複数の光束を入射
させる光照射手段ＳＡについて説明する。

【００１９】５は光源であり、白色ランプ又は相異なる
複数の波長の光を照射するように構成した照明ユニット
より成っている。６はコリメーターレンズであり、光源
５からの光束を断面の強度分布が略均一の平行光束とし
て射出している。７はプリズム形状のスリット部材であ
り、複数の開口（５つのピンホール）７１〜７５を有し
ている。８はレンズ系であり、両テレセントリック系よ
り成りスリット部材７の複数のピンホール７１〜７５を
通過した独立の５つの光束７１ａ〜７５ａをミラー９を
介してウエハ２面上の５つの測定点１９〜２３に導光し
ている。このとき投影像の大きさが略等しいピンホール
像となるようにしている。又、このレンズ系８は内部に
各光束７１ａ〜７５ａのＮ．Ａをそろえる為の開口絞り
４０を有している。本実施例では以上の各要素５，６，
７，８，９より光照射手段ＳＡを構成している。

【００２０】本実施例において光照射手段ＳＡからの各
光束のウエハ２面上への入射角φ（ウエハ面に立てた垂
線と成す角）はφ＝７０°以上である。ウエハ２面上に
は図２に示すように複数個のパターン領域（露光領域シ
ョット）３９が配列している。レンズ系８を通過した５
つの光束７１ａ〜７５ａはパターン領域３９の互いに独
立した各測定点１９〜２３に入射している。

【００２１】そしてウエハ２面上に入射する５つの光束
７１ａ〜７５ａがウエハ２の垂直方向（光軸Ａｘ方向）
から観察したとき図２に示すように互いに独立して観察
されるようにウエハ２面上にＸ方向（ショット配列方向
）からＸＹ平面内でθ°回転させた方向より入射させて
いる。尚、スリット部材７の５個のピンホール７１〜７
５はウエハ２面とシャインプルーフの条件を満足するよ
うにウエハ２と共役な同一平面上に設けている。又ピン
ホール部材７のピンホール７１〜７５の大きさと形状、
そしてレンズ系８からの距離等はウエハ２面上で互いに
略同一の大きさのピンホール像を形成するように設定し
ている。

【００２２】本実施例では以上の各要素５，６，７，８
，９から成る光照射手段ＳＡにより、ウエハ２面上に複
数の光束（ピンホール）を入射させている。尚、本実施
例においてウエハ２面上の測定点は５点に限らずいくつ
あっても良い。

【００２３】次にウエハ２面からの複数の反射光束をＣ
ＣＤより成る位置検出素子としての光電変換手段ＳＣの
検出面１７に導光し、結像させる投影手段ＳＢについて
説明する。

【００２４】１１は受光レンズであり、両テレセントリ
ック系より成り、ウエハ２面からの５つの反射光束をミ
ラー１０を介して反射している。そして受光レンズ１１
は各測定点１９〜２３に対して各位置２４〜２８にピン
ホール像を形成している。各位置２４〜２８のピンホー
ル像からの光束は独立に設けた５つの補正光学系１２〜
１６に入光している。

【００２５】補正光学系１２〜１６は受光レンズ１１が
両テレセントリック系であるので、その光軸が互いに平
行となっており、各位置２４〜２８に形成したピンホー
ル像を光電変換手段ＳＣの検出面１７上に互いに同一の
大きさのスポット光となるよう再結像させている。光電
変換手段ＳＣは単一の２次元ＣＣＤより成っている。本
実施例では以上の各要素１０，１１，１２〜１６より投
影手段ＳＢを構成している。

【００２６】尚、補正光学系１２〜１６は各々所定の厚
さの平行平面板とレンズ系を有しており、受光レンズ１
１の光軸に対して共軸あるいは偏心している。このとき
平行平面板は各レンズ系の光路長を補正する為に用いて
いる。又レンズ系は各測定点１９〜２３の検出面１７上
における結像倍率（投影倍率）が略等しくなるように補
正する為に設けている。

【００２７】即ち、本実施例の如く複数の光束をウエハ
面上に斜入射させる斜入射結像光学系では受光レンズ１
１に対して距離の異なる複数の測定点１９〜２３が光電
変換手段ＳＣの検出面１７上に結像する際、その結像倍
率が互いに異なってくる。

【００２８】そこで本実施例では各測定点に対して補正
光学系１２〜１６を設けて、これらの各測定点１９〜２
３の検出面１７上における投影倍率が略等しくなるよう
にしている。（尚、この補正光学系については本出願人
の先の特願平２−４４２３６号で詳細に説明している。 ）そしてこのときウエハ２面の各測定点１９〜２３の面
位置（高さ方向、光軸Ａｘ方向）によって検出面１７上
に入射するピンホール像（スポット光）の位置が変化す
るようにしている。光電変換手段ＳＣはこのときのピン
ホール像の位置変化を検出している。これにより本実施
例ではウエハ２面上の各測定点１９〜２３の面位置情報
を同一精度で検出できるようにしている。

【００２９】又、投影手段ＳＢを介してウエハ２面上の
各測定点１９〜２３と光電変換手段ＳＣの検出面１７と
が互いに共役となるようにして（各測定点１９〜２３に
対して倒れ補正を行なって）いる。これにより各測定点
１９〜２３の局所的な傾きによって検出面１７上でのピ
ンホール像の位置が変化せず、ウエハ２の表面の光軸Ａ
ｘ方向の各測定点の局所的な高さ位置の変化、即ち測定
点１９〜２３の高さに応答して検出面１７上でのピンホ
ール像の位置が変化するようにしている。光電変換手段
ＳＣは検出面１７面上に入射したピンホール像の入射位
置情報を検出している。光電変換手段ＳＣで得られた各
測定点１９〜２３におけるピンホール像の入射位置情報
はフォーカス制御手段１８に入力している。

【００３０】フォーカス制御手段１８は光電変換手段Ｓ
Ｃからの各測定点１９〜２３の高さ情報（面位置情報）
を得て、これよりウエハ２の表面の位置情報、即ち光軸
Ａｘ方向（ｚ方向）に関する位置やＸ−Ｙ平面に対する
傾き等を求めている。

【００３１】そしてウエハ２の表面が投影光学系１によ
るレチクル１ａの投影面と略一致するようにウエハステ
ージ３の駆動量に関する信号をステージ制御装置４に入
力している。ステージ制御装置４はフォーカス制御手段
１８からの入力信号に応じてウエハステージ３を駆動制
御し、ウエハ２の位置と姿勢を調整している。

【００３２】次に本実施例においてウエハ２面上の複数
の測定点（１９〜２３）に光束を入射させピンホール像
を形成する際の各要素の配置上の特徴について説明する
。

【００３３】本実施例におけるウエハ２面上の複数の測
定点１９〜２３は図２に示すようにウエハ２の矩形状の
パターン領域（ショット）３９の４隅及びその４隅の略
中心に設定している。そして光照射手段ＳＡにより矩形
状のパターン領域３９のＸ方向より角度θ（同図ではθ
＝２２．５°）回転させた方向より各ピンホール７１〜
７５と出た光束を各測定点７１〜７５に照射している。

【００３４】このとき光照射手段ＳＡの各ピンホール７
１〜７５からの光束がウエハ２の垂直方向から観察した
とき、互いに独立して観察されるようにウエハ２面上に
入射させている。

【００３５】図３は図１のＡ−Ａ´断面内における補正
光学系１２〜１６の空間配置を示す説明図である。

【００３６】本実施例では図１の入射角φはφ＝７０°
以上となるように斜入射させている。従って補正光学系
１２〜１６の中心間の相対距離は光照射手段ＳＡからの
光束がウエハ２面上に斜入射していることにより、ウエ
ハ２面上で等間隔の測定点を形成しようとすると図３の
ａａ´方向はｂｂ´方向に比べてｃｏｓφ倍、即ち０．
３４倍以下と狭くなってくる。

【００３７】又、一般に補正光学系１２〜１６の直径は
製造上、少なくても４〜５ｍｍ程度は必要となるので複
数の補正光学系を互いにメカニカルに干渉しないように
配置することが難しくなってくる。

【００３８】そこで本実施例では光照射手段ＳＡからの
光束に対して矩形状のパターン領域３９を図２に示すよ
うにθ≒２２．５°回転させている。これにより補正光
学系１２〜１６の中心が互いにａａ´方向とｂｂ´方向
共に同一の座標を持つことなく、空間的に各々独立に配
置できるようにしている。尚、このときの角度θは２２
．５°に限らず前述の如く５つの光束７１ａ〜７５ａが
ウエハ２面の垂直方から見たとき、互いに独立して観察
される角度であれば良い。

【００３９】図４は図２に示す角度θをθ＝０°とした
ときのウエハ２面上に入射する５つの光束の入射状態を
示したものである。同図に示すように測定点１９と２２
及び測定点２０と２３に入射した光束は互いに重なって
観察される。

【００４０】図５は図４に示す如く光束を入射させたと
きの補正光学系１２〜１６の空間配置の説明図である。 同図に示すように測定点１９と２２に対応する補正光学
系１２と１５がメカニカルに干渉し、測定点２０と２３
に対応する補正光学系１３と１６とがメカニカルに干渉
し、この為これらの補正光学系を空間的に配置するのが
できなくなってくる。

【００４１】図６は同様に角度θ＝４５°としたときの
ウエハ２面上に入射する５つの光束の入射状態を示した
ものである。同図に示すように測定点１９，２１，２３
に入射した光束が互いに重なって観察される。

【００４２】図７は図６に示す如く光束を入射させたと
きの補正光学系１２〜１６の空間配置の説明図である。 測定点１９，２１，２３に対応する補正光学系１２，１
４，１６は互いにメカニカルに干渉するので、これらの
補正光学系を空間的に配置するのが出来なくなってくる
。

【００４３】これに対して本実施例では前述の如くθ≒
２２．５°とし、補正光学系１２〜１６の各々中心間の
距離が図３に示すように離れた空間配置となるようにし
て、補正光学系１２〜１６が空間的に容易に配置するこ
とができるようにしている。

【００４４】本実施例においては以上のように各要素を
構成することにより、光照射手段ＳＡによりウエハ２面
上の５つの測定点１９〜２３に前述の如く大きさの略等
しいピンホール像を照射（形成）している。そして各測
定点１９〜２３からの５つの反射光を用いて投影手段Ｓ
Ｂにより光電変換手段ＳＣの検出面１７に大きさの略等
しいピンホール像を再結像させている。このときウエハ
２面の高さ（光軸Ａｘ方向）によって変化する検出面１
７上に入射するピンホール像の入射位置情報を光電変換
手段ＳＣにより検出している。そして光電変換手段ＳＣ
はこのときの検出面１７上におけるピンホール像の入射
位置情報をフォーカス制御装置１８に入力している。フ
ォーカス制御装置１８は光電変換手段ＳＣからの信号に
基づいてウエハ２の高さを各測定点１９〜２３毎に求め
、このとき得られた高さ情報をステージ制御装置４に入
力している。

【００４５】ステージ制御装置４はフォーカス制御装置
１８からの信号に基づいてウエハステージ３を駆動させ
、これよりウエハ２を投影光学系１の最良結像面に位置
させている。これによりウエハ２面上にレチクル１ａの
回路パターンの投影露光を行ない高密度の半導体素子の
製造を行なっている。

【００４６】図８は本発明の実施例２の要部概略図であ
る。図８において図１で示した要素と同一要素には同符
番を付している。

【００４７】本実施例では図１の実施例１に比べて受光
レンズ１１と補正光学系１２〜１６との間の光路中に補
正光学系１２〜１６に対応させて５つのミラー２４〜２
８を設けて、受光レンズ１１からの光束をこれらのミラ
ー２４〜２８を介して補正光学系１２〜１６に導光して
いる点が異なっており、この他の構成は実質的に同一で
ある。

【００４８】受光レンズ１１によりウエハ２面上の各測
定点１９〜２３上に形成したピンホール像を補正光学系
１２〜１６の光軸上に配置したミラー３４〜３８の反射
点近傍の位置２４〜２８に再結像している。再結像の位
置２４〜２８近傍は各々の光束が集光している為、これ
により各々の光束に対して個別のミラー３４〜３８を他
の光束に影響を与えず配置することを可能としている。

【００４９】このように各光束に対して個別にミラー３
４〜３８を配置し、これにより図９に示すように５つの
補正光学系１２〜１６を空間的に配置する際、ａａ´方
向の相対距離が図３に示すミラーを配置しない場合に比
べてより広くとることができ、これにより補正光学系の
空間的な配置を容易にしている。

【００５０】図１０は本発明の実施例３の要部概略図で
ある。図１０において図１で示した要素と同一要素には
同符番を付している。

【００５１】本実施例では図１の実施例１の光電変換手
段ＳＣを単一の２次元ＣＣＤで構成する代わりにウエハ
２面上の各測定点１９〜２３に対応させた５つの検出素
子（１次元ＣＣＤやＰＳＤ等の素子）４１〜４５を用い
ている点と、光路中にミラーを配置して各検出素子にピ
ンホール像を形成し、このときの各検出素子４１〜４５
を用いて入射するピンホール像の入射位置情報を検出し
ている点が異なっており、この他の構成は実質的に同じ
である。

【００５２】ウエハ２面上の測定点２０，２２からの光
束は受光レンズ１１によりピンホール像が結像される結
像点２６，２７近傍に配置したミラー４８，４９で反射
させて補正光学系１３，１５に入射させている。そして
補正光学系１３，１５により検出素子４２，４４面上に
ピンホール像を再結像している。このときのミラー４８
，４９は光束が集光している位置近傍に配置しているの
で、他の光束に影響を与えることなく光を反射させてい
る。又ウエハ２面上の測定点１９，２３からの光束は受
光レンズ１１により集光し、位置２４，２８にピンホー
ル像を結像し、その後補正光学系１２，１６により集光
しミラー４６，４７で反射し、検出素子４１，４５面上
に入射している。そして検出素子４１，４５面上にピン
ホール像を再結像している。

【００５３】又、ウエハ２面上の測定点２１からの光束
は受光レンズ１１により集光され位置２６にピンホール
像を結像した後、補正光学系１４により検出素子４３面
上にピンホール像を再結像している。

【００５４】本実施例ではウエハ２面上に光照射手段Ｓ
Ａから複数の光束を入射させる際、ウエハ２に対して図
２に示すようにｘ方向に対して方位角θ＝２２．５°程
度として入射させ、各光束の空間配置上の間隔が広くな
るようにしている。これにより各々の測定点１９〜２３
に対応して個別の検出素子４１〜４５を空間的に容易に
配置することができるようにしている。又、各測定点１
９〜２３に基づく検出素子４１〜４５からの出力信号を
並列処理することを可能とし、信号処理の高速化を図っ
ている。

【００５５】尚、本実施例では検出素子としてＰＳＤを
用いれば１次元ＣＣＤを用いた場合に比べて信号処理回
路が簡素化し、又信号処理を高速化することができるの
で好ましい。

【００５６】図１１は本発明の実施例４の光照射手段Ｓ
Ａ部分のみを示す要部概略図である。同図においてスリ
ット部材７以降の構成については図１の構成と同じであ
る。

【００５７】本実施例では光源５０からの光束を集光レ
ンズ５１を用いてファイバー５６の入射面５６ａに入射
させ、ファイバー５６の射出面５６ｂから射出した光束
によりスリット部材７の１つのピンホール７５を照明し
ている。スリット部材７の他のピンホール７１〜７４の
照明についても同様の構成の光源、集光レンズ、そして
ファイバーを用いて行なっている。光源５０は白色ラン
プ又は相異なる複数の波長の光束を照射する照明ユリッ
トより成っている。

【００５８】図１２は図１１のスリット部材７のピンホ
ール７１〜７５の配置を示すＣ−Ｃ´断面図である。本
実施例ではウエハ面上へに光束を入射させるときのｘ方
向に対する角度θを図２に示すようにθ＝２２．５°程
度、そして各々のピンホール７１〜７５の空間的な間隔
を広くしている。これにより各々のピンホール７１〜７
５に対して個別のファイバー５２〜５６による照明を可
能とし、例えばウエハ２面上の各々の測定点１９〜２３
の反射率が異なっていても、個別に光量を調整し、各々
の測定点１９〜２３からの反射光の光量を等しくし、高
精度な面位置情報の検出を可能としている。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば以上のようにウエハ面上
の露光領域内の複数点の高さ情報（面位置情報）を適切
に設定した面位置検出装置により検出し、これによりウ
エハ面が凹凸形状をしていても、又傾いていても該ウエ
ハ面上の露光領域全体を投影光学系の許容焦点深度内に
容易に位置させることができ、これにより高密度の半導
体素子を製造することができる面位置検出装置及びそれ
を用いた半導体素子の製造方法を達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の実施例１の要部概略図

【図２】　
　図１の一部分の拡大説明図

【図３】　　図１のａ−ａ
´断面図

【図４】　　図２の角度θを変えたときの拡大説明図

【
図５】　　図４で示す場合の補正光学系の配置を示す説
明図

【図６】　　図２の角度θを変えたときの拡大説明図

【
図７】　　図６で示す場合の補正光学系の配置を示す説
明図

【図８】　　本発明の実施例２の要部概略図

【図９】　
　図８のａ−ａ´断面図

【図１０】　　本発明の実施例３の要部概略図

【図１１
】　　本発明の実施例４の一部分の概略図

【図１２】　
　図１１のｃ−ｃ´断面図

【図１３】　　ウエハ形状の
説明図

【図１４】　　ウエハ表面と投影レンズの許容焦点深度
との位置関係を示す説明図

【図１５】　　ウエハ表面と投影レンズの許容焦点深度
との位置関係を示す説明図

【図１６】　　ウエハ表面と投影レンズの許容焦点深度
との位置関係を示す説明図

【符号の説明】

ＳＡ　　光照射手段 ＳＢ　　投影手段 ＳＣ　　光電変換手段 １　　　　投影レンズ １ａ　　レチクル ２　　　　ウエハ ３　　　　ウエハステージ ４　　　　ステージ制御装置 ５　　　　光源 ６　　　　コリメーターレンズ ７　　　　スリット部材 ８　　　　レンズ系 ９，１０　　ミラー １１　　受光レンズ １２〜１６　　補正光学系 １７　　検出面 １８　　フォーカス制御装置 ７１〜７５　　ピンホール

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　光照射手段からの少なくとも５本の光
   束を被検面に斜め方向から該被検面の中心及び夫々が所
   定の四角形の頂点に位置する４つの点に各々入射させ、
   該被検面からの少なくとも５本の反射光束を検出手段で
   検出し、該検出手段からの出力信号を利用して該被検面
   の面位置情報を検出する際、該光照射手段からの該少な
   くとも５本の光束は、該被検面を該被検面に垂直な方向
   から観察したときに該少なくとも５本の光束が互いに独
   立して観察されるように入射していることを特徴とする
   面位置検出装置。
2. 【請求項２】　　前記光照射手段からの５本の光束が、
   互いにほぼ同じ入射角θ（前記垂直方向に対する角度）
   で前記被検面に入射せしめられ、該入射角θが、θ≧７
   ０°を満たすことを特徴とする請求項１の面位置検出装
   置。
3. 【請求項３】　　前記４つの点が、前記所定の四角形の
   中心が前記被検面の中心とほぼ一致するよう設定される
   ことを特徴とする請求項１の面位置検出装置。
4. 【請求項４】　　レチクルの回路パターンを投影光学系
   によりウエハ面上に投影露光する過程を介して半導体素
   子を製造する際、光照射手段からの少なくとも５本の光
   束をウエハ面上のショット領域に斜め方向から該ショッ
   ト領域の中心及び夫々が所定の四角形の頂点に位置する
   ４つの点に、該ショット領域を該ショット領域に垂直な
   方向から観察したときに該少なくとも５本の光束が互い
   に独立して観察されるように入射させ、該ショット領域
   からの少なくとも５本の反射光束を検出手段で検出し、
   該検出手段からの出力信号を利用して該ショット領域の
   面位置情報を検出し、該面位置情報に基づいて該ショッ
   ト領域を該投影光学系の像面に位置付けた後に該レチク
   ルの回路パターンを該投影光学系により該ショット領域
   に投影露光したことを特徴とする半導体素子の製造方法
   。
5. 【請求項５】　　前記光照射手段からの５本の光束が、
   互いにほぼ同じ入射角θ（前記垂直方向に対する角度）
   で前記被検面に入射せしめられ、該入射角θが、θ≧７
   ０°を満たすことを特徴とする請求項４の面位置検出装
   置。
6. 【請求項６】　　前記４つの点が、前記所定の四角形の
   中心が前記被検面の中心とほぼ一致するよう設定される
   ことを特徴とする請求項４の面位置検出装置。