JPH06196387A - 基板の焦点合わせ方法および投影露光方法 - Google Patents
基板の焦点合わせ方法および投影露光方法Info
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- JPH06196387A JPH06196387A JP4357041A JP35704192A JPH06196387A JP H06196387 A JPH06196387 A JP H06196387A JP 4357041 A JP4357041 A JP 4357041A JP 35704192 A JP35704192 A JP 35704192A JP H06196387 A JPH06196387 A JP H06196387A
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- 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
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- 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
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- Variable Magnification In Projection-Type Copying Machines (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 投影露光装置において、投影レンズ系の焦点
位置を高精度で検出する。 【構成】 ウエハＷのスクライブライン上に複数の露光
領域のそれぞれに対応するフォーカスマークを設ける。
ウエハＷを載置するＸＹステージ５を縮小投影レンズ系
３に対して進退させつつ、第１のＣＣＤカメラ８ａによ
って各フォーカスマークの画像を得てその鮮明度を検出
系１３によって測定する。各画像の鮮明度が最大になる
ときのウエハＷの表面の位置を光電検出器１０によって
縮小投影レンズ系３の中心軸上において測定する。制御
装置１４においてすべての測定値の平均値を算出し、該
平均値に基づいてＺ駆動装置６を駆動し、ウエハＷの焦
点合わせを行う。
位置を高精度で検出する。 【構成】 ウエハＷのスクライブライン上に複数の露光
領域のそれぞれに対応するフォーカスマークを設ける。
ウエハＷを載置するＸＹステージ５を縮小投影レンズ系
３に対して進退させつつ、第１のＣＣＤカメラ８ａによ
って各フォーカスマークの画像を得てその鮮明度を検出
系１３によって測定する。各画像の鮮明度が最大になる
ときのウエハＷの表面の位置を光電検出器１０によって
縮小投影レンズ系３の中心軸上において測定する。制御
装置１４においてすべての測定値の平均値を算出し、該
平均値に基づいてＺ駆動装置６を駆動し、ウエハＷの焦
点合わせを行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、投影レンズ系の焦点位
置を高精度で検出して基板の焦点合わせを行う基板の焦
点合わせ方法および投影露光方法に関するものである。
置を高精度で検出して基板の焦点合わせを行う基板の焦
点合わせ方法および投影露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年縮小投影露光装置等においては、投
影光学系の高ＮＡ化、光源の短波長化が進み、これにつ
れて投影光学系の焦点深度の許容量が浅くなり、大気圧
の変化による焦点位置の変化、投影光学系の露光光の吸
収による焦点位置の変化などが無視できなくなり、投影
光学系の焦点位置の変化に追従するオートフォーカスシ
ステムの必要性が増大してきている。
影光学系の高ＮＡ化、光源の短波長化が進み、これにつ
れて投影光学系の焦点深度の許容量が浅くなり、大気圧
の変化による焦点位置の変化、投影光学系の露光光の吸
収による焦点位置の変化などが無視できなくなり、投影
光学系の焦点位置の変化に追従するオートフォーカスシ
ステムの必要性が増大してきている。
【０００３】そこで、画像処理によるオートフォーカス
システムが開発された。
システムが開発された。
【０００４】以下、これについて図５を参照して説明す
る。図５は公知の縮小投影露光装置の主要部を示すもの
で、照明系（図示せず）の下方に、レチクル５２、縮小
投影レンズ系５３、ウエハＷ0 を保持するウエハチャッ
ク５４およびウエハチャック５４を載置するＸＹステー
ジ５５が配置される。
る。図５は公知の縮小投影露光装置の主要部を示すもの
で、照明系（図示せず）の下方に、レチクル５２、縮小
投影レンズ系５３、ウエハＷ0 を保持するウエハチャッ
ク５４およびウエハチャック５４を載置するＸＹステー
ジ５５が配置される。
【０００５】ＸＹステージ５５は公知の６軸駆動装置
（図示せず）によって、直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸）のそれぞれに沿って往復移動自在であり、かつ各軸
のまわりに回動自在である。
（図示せず）によって、直交する３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ
軸）のそれぞれに沿って往復移動自在であり、かつ各軸
のまわりに回動自在である。
【０００６】オートフォーカスシステムは、レチクル５
２の窓５２ａに入射する照明光Ｓの光路に設けられたハ
ーフミラー６０、該ハーフミラー６０の反射光を受光す
るＣＣＤカメラ６０ａ、および光源６１からウエハＷ0
に照射された光線の反射光を受光することでウエハＷ0
の前記縮小投影レンズ系５３の中心軸Ｃの延長上の位置
を検出する光電検出器６２からなり、レチクル５２の窓
５２ａを通過した照明光Ｓは、縮小投影レンズ系５３を
経てウエハＷ0 のフォーカスマークＦ0 を照射し、その
反射光は、前記光路を逆進してハーフミラー６０に到達
し、該ハーフミラー６０によって反射されてＣＣＤカメ
ラ６０ａに入射する。
２の窓５２ａに入射する照明光Ｓの光路に設けられたハ
ーフミラー６０、該ハーフミラー６０の反射光を受光す
るＣＣＤカメラ６０ａ、および光源６１からウエハＷ0
に照射された光線の反射光を受光することでウエハＷ0
の前記縮小投影レンズ系５３の中心軸Ｃの延長上の位置
を検出する光電検出器６２からなり、レチクル５２の窓
５２ａを通過した照明光Ｓは、縮小投影レンズ系５３を
経てウエハＷ0 のフォーカスマークＦ0 を照射し、その
反射光は、前記光路を逆進してハーフミラー６０に到達
し、該ハーフミラー６０によって反射されてＣＣＤカメ
ラ６０ａに入射する。
【０００７】ＣＣＤカメラ６０ａによって得られたフォ
ーカスマークＦ0 の画像の鮮明度を、例えば該画像の微
分値のヒストグラムの分布から判定する。ＸＹステージ
５５のＺ軸方向の位置を変化させつつ、各位置における
上記ヒストグラムの分布を算出し、該ヒストグラムが最
も高周波側に広がるときのウエハＷ0 の位置を、前記画
像の鮮明度が最大となる合焦位置と判定する。
ーカスマークＦ0 の画像の鮮明度を、例えば該画像の微
分値のヒストグラムの分布から判定する。ＸＹステージ
５５のＺ軸方向の位置を変化させつつ、各位置における
上記ヒストグラムの分布を算出し、該ヒストグラムが最
も高周波側に広がるときのウエハＷ0 の位置を、前記画
像の鮮明度が最大となる合焦位置と判定する。
【０００８】すなわち、ＸＹステージ５５の高さを変化
させつつ光電検出器６２によってウエハＷ0 の表面の移
動をモニターして、前述のようにウエハＷ0 が合焦位置
にあると判定されたときの縮小投影レンズ系５３の中心
軸の延長上にあるウエハＷ0の表面の位置を焦点位置と
推定し、これを測定する。
させつつ光電検出器６２によってウエハＷ0 の表面の移
動をモニターして、前述のようにウエハＷ0 が合焦位置
にあると判定されたときの縮小投影レンズ系５３の中心
軸の延長上にあるウエハＷ0の表面の位置を焦点位置と
推定し、これを測定する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、前述のように光電検出器によってモニ
ターされるウエハの位置は、縮小投影レンズ系の中心軸
の延長上に位置するウエハの表面の位置であり、他方Ｃ
ＣＤカメラの画像は、上記縮小投影レンズ系の中心軸か
ら離れた位置のフォーカスマークから得られるものであ
るため、ウエハチャックの傾きやウエハの表面の湾曲等
によって測定誤差が生じて、高精度の焦点合わせができ
ない。
の技術によれば、前述のように光電検出器によってモニ
ターされるウエハの位置は、縮小投影レンズ系の中心軸
の延長上に位置するウエハの表面の位置であり、他方Ｃ
ＣＤカメラの画像は、上記縮小投影レンズ系の中心軸か
ら離れた位置のフォーカスマークから得られるものであ
るため、ウエハチャックの傾きやウエハの表面の湾曲等
によって測定誤差が生じて、高精度の焦点合わせができ
ない。
【００１０】本発明は、上記従来の技術の有する問題点
に鑑みてなされたものであり、投影レンズ系の焦点位置
をより正確に測定して、基板の焦点合わせを高精度で行
うことができる基板の焦点合わせ方法を提供することを
目的とするものである。
に鑑みてなされたものであり、投影レンズ系の焦点位置
をより正確に測定して、基板の焦点合わせを高精度で行
うことができる基板の焦点合わせ方法を提供することを
目的とするものである。
【００１１】また、本発明の他の目的は、マスクまたは
レチクルに対する基板の位置合わせの精度を向上させる
ことにより、高精度の露光焼付けを容易にする投影露光
方法を提供することにある。
レチクルに対する基板の位置合わせの精度を向上させる
ことにより、高精度の露光焼付けを容易にする投影露光
方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の焦点合わせ方法は、基板に複数のフォー
カスマークを設けておき、各フォーカスマークごとに、
前記基板を載置するＸＹステージを投影レンズ系に対し
て進退させながら該投影レンズ系を経て照射された照明
光による画像を得て、該画像の鮮明度が最大であるとき
の前記投影レンズ系の中心軸の延長上における前記基板
の表面の位置を測定する工程と、各フォーカスマークご
とに測定された前記基板の表面の位置の測定値の平均値
に基づいて前記ＸＹステージを進退させる工程からなる
ことを特徴とする。
めに、本発明の焦点合わせ方法は、基板に複数のフォー
カスマークを設けておき、各フォーカスマークごとに、
前記基板を載置するＸＹステージを投影レンズ系に対し
て進退させながら該投影レンズ系を経て照射された照明
光による画像を得て、該画像の鮮明度が最大であるとき
の前記投影レンズ系の中心軸の延長上における前記基板
の表面の位置を測定する工程と、各フォーカスマークご
とに測定された前記基板の表面の位置の測定値の平均値
に基づいて前記ＸＹステージを進退させる工程からなる
ことを特徴とする。
【００１３】また、本発明の投影露光方法は、ＸＹステ
ージに載置された基板の反射光を周期的に受光する撮像
手段によって前記基板の位置合わせマークの画像を得る
工程と、得られた画像によって所定の基準位置に対する
前記基板の位置ずれを検出する工程と、検出された位置
ずれに基づいて前記ＸＹステージを移動させる工程を有
し、前記反射光の光路の長さを前記撮像手段の受光時間
に同期させて周期的に変化させることを特徴とする。
ージに載置された基板の反射光を周期的に受光する撮像
手段によって前記基板の位置合わせマークの画像を得る
工程と、得られた画像によって所定の基準位置に対する
前記基板の位置ずれを検出する工程と、検出された位置
ずれに基づいて前記ＸＹステージを移動させる工程を有
し、前記反射光の光路の長さを前記撮像手段の受光時間
に同期させて周期的に変化させることを特徴とする。
【００１４】
【作用】上記焦点合わせ方法によれば、ＸＹステージを
投影レンズ系に対して進退させながら、基板の複数の位
置にそれぞれ設けられたフォーカスマークの１つに照明
光を照射して、その反射光による画像を撮像手段によっ
て得る。ＸＹステージの進退に伴って変化する前記画像
の鮮明度を測定し、測定された鮮明度が最大となるとき
の投影レンズ系の中心軸の延長上における基板の表面の
位置を前記投影レンズ系の焦点位置を推定し、これを測
定する。
投影レンズ系に対して進退させながら、基板の複数の位
置にそれぞれ設けられたフォーカスマークの１つに照明
光を照射して、その反射光による画像を撮像手段によっ
て得る。ＸＹステージの進退に伴って変化する前記画像
の鮮明度を測定し、測定された鮮明度が最大となるとき
の投影レンズ系の中心軸の延長上における基板の表面の
位置を前記投影レンズ系の焦点位置を推定し、これを測
定する。
【００１５】このような手順で残りの各フォーカスマー
クごとにその画像から前記焦点位置を推定し、これを測
定してその測定値の平均値を算出し、算出された平均値
に基づいてＸＹステージを移動させることで基板の焦点
合わせを行う。
クごとにその画像から前記焦点位置を推定し、これを測
定してその測定値の平均値を算出し、算出された平均値
に基づいてＸＹステージを移動させることで基板の焦点
合わせを行う。
【００１６】また、上記投影露光方法によれば、画像を
得るための反射光の光路の長さを撮像手段の受光時間に
同期させて周期的に変化させることによって、干渉縞の
ない画像を得ることができる。
得るための反射光の光路の長さを撮像手段の受光時間に
同期させて周期的に変化させることによって、干渉縞の
ない画像を得ることができる。
【００１７】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基いて説明する。
【００１８】図１は、本実施例を説明する説明図であ
る。
る。
【００１９】縮小投影露光装置Ｅは、露光光を発生させ
る露光用照明系１と、露光光の光路に沿って配設された
レチクル２を載置するレチクルステージ２ａと、投影レ
ンズ系である縮小投影レンズ系３と、基板であるウエハ
Ｗを保持するウエハチャック４を載置するＸＹステージ
５と、ＸＹステージ５を縮小投影レンズ系３の中心軸
（Ｚ軸）に沿って往復移動させるためのピエゾ素子を有
するＺ駆動装置６と、ＸＹステージ５をＺ軸に垂直な平
面内の互いに直交する２軸（Ｘ軸およびＹ軸）のそれぞ
れに沿って往復移動させるためのＸＹ駆動装置およびＸ
Ｙステージ５をＺ軸のまわりに回動させるためのωＺ駆
動装置を有する駆動系７と、ウエハＷのフォーカスマー
クＦ1 〜Ｆ9 （図２に示す）の反射光をハーフミラー８
を経て受光する第１のＣＣＤカメラ８ａと、光源９から
照射される光線によって縮小投影レンズ系３の中心軸の
延長上におけるウエハＷの表面の位置を検出する光電検
出器１０と、位置合わせ用照明系１１から照射される照
明光を反射させて、ウエハＷの位置合わせマーク（図示
せず）に導くミラー１２と、前記位置合わせマークから
の反射光をミラー１２を経て受光する撮像手段であるＮ
ＴＳＣ準拠の第２のＣＣＤカメラ１２ａを有する。
る露光用照明系１と、露光光の光路に沿って配設された
レチクル２を載置するレチクルステージ２ａと、投影レ
ンズ系である縮小投影レンズ系３と、基板であるウエハ
Ｗを保持するウエハチャック４を載置するＸＹステージ
５と、ＸＹステージ５を縮小投影レンズ系３の中心軸
（Ｚ軸）に沿って往復移動させるためのピエゾ素子を有
するＺ駆動装置６と、ＸＹステージ５をＺ軸に垂直な平
面内の互いに直交する２軸（Ｘ軸およびＹ軸）のそれぞ
れに沿って往復移動させるためのＸＹ駆動装置およびＸ
Ｙステージ５をＺ軸のまわりに回動させるためのωＺ駆
動装置を有する駆動系７と、ウエハＷのフォーカスマー
クＦ1 〜Ｆ9 （図２に示す）の反射光をハーフミラー８
を経て受光する第１のＣＣＤカメラ８ａと、光源９から
照射される光線によって縮小投影レンズ系３の中心軸の
延長上におけるウエハＷの表面の位置を検出する光電検
出器１０と、位置合わせ用照明系１１から照射される照
明光を反射させて、ウエハＷの位置合わせマーク（図示
せず）に導くミラー１２と、前記位置合わせマークから
の反射光をミラー１２を経て受光する撮像手段であるＮ
ＴＳＣ準拠の第２のＣＣＤカメラ１２ａを有する。
【００２０】図２に示すように、ウエハＷは９個の露光
領域Ｅ1 〜Ｅ9 をもち、各露光領域Ｅ1 〜Ｅ9 はそれぞ
れスクライブラインＬによって囲まれており、スクライ
ブラインＬ上には各露光領域Ｅ1 〜Ｅ9 のそれぞれに対
応するフォーカスマークＦ1〜Ｆ9 が設けられている。
領域Ｅ1 〜Ｅ9 をもち、各露光領域Ｅ1 〜Ｅ9 はそれぞ
れスクライブラインＬによって囲まれており、スクライ
ブラインＬ上には各露光領域Ｅ1 〜Ｅ9 のそれぞれに対
応するフォーカスマークＦ1〜Ｆ9 が設けられている。
【００２１】次に、図１の縮小投影露光装置においてウ
エハＷの焦点合わせを行う方法を説明する。
エハＷの焦点合わせを行う方法を説明する。
【００２２】ウエハチャック４に保持されたウエハＷの
フォーカスマークＦ1 〜Ｆ9 のうちの任意の１つに縮小
投影レンズ系３を経て照明光を照射し、第１のＣＣＤカ
メラ８ａによって前記フォーカスマークの画像を得る。
フォーカスマークＦ1 〜Ｆ9 のうちの任意の１つに縮小
投影レンズ系３を経て照明光を照射し、第１のＣＣＤカ
メラ８ａによって前記フォーカスマークの画像を得る。
【００２３】Ｚ駆動装置６を駆動してＸＹステージ５を
縮小投影レンズ系３に対して進退させながら、公知の方
法で検出系１３によって前記フォーカスマークの画像の
鮮明度を測定し、該鮮明度が最大であるときにウエハＷ
が縮小投影レンズ系３の合焦位置にあると判定して、縮
小投影レンズ系３の中心軸の延長上におけるウエハＷの
表面の位置を縮小投影レンズ系３の焦点位置と推定して
光電検出器１０によって測定し、これを制御装置１４に
記憶させる。残りのフォーカスマークのそれぞれの画像
から上記と同じ方法で得られた測定値をすべて制御装置
１４に記憶させ、記憶された測定値の平均値Ｘを下記の
式によって算出する。
縮小投影レンズ系３に対して進退させながら、公知の方
法で検出系１３によって前記フォーカスマークの画像の
鮮明度を測定し、該鮮明度が最大であるときにウエハＷ
が縮小投影レンズ系３の合焦位置にあると判定して、縮
小投影レンズ系３の中心軸の延長上におけるウエハＷの
表面の位置を縮小投影レンズ系３の焦点位置と推定して
光電検出器１０によって測定し、これを制御装置１４に
記憶させる。残りのフォーカスマークのそれぞれの画像
から上記と同じ方法で得られた測定値をすべて制御装置
１４に記憶させ、記憶された測定値の平均値Ｘを下記の
式によって算出する。
【００２４】
【数１】 ここでＸｎ：光電検出器１０によって検出されたフォー
カスマークＦn による測定値 制御装置１４は前記平均値Ｘに基づく出力によってＺ駆
動装置６を駆動し、これによってＸＹステージ５がＺ軸
方向に移動され、ウエハＷの焦点合わせが行われる。
カスマークＦn による測定値 制御装置１４は前記平均値Ｘに基づく出力によってＺ駆
動装置６を駆動し、これによってＸＹステージ５がＺ軸
方向に移動され、ウエハＷの焦点合わせが行われる。
【００２５】次に必要であれば、以下の方法でウエハＷ
の表面の傾きを検出し、前記ＸＹステージの傾きを補正
する。すなわち、ウエハＷの中心に位置する露光領域Ｅ
5 のフォーカスマークＦ5 の画像から得られた測定値と
他の８個のフォーカスマークのそれぞれの画像から得ら
れた測定値との差Ｂ1 〜Ｂ9 を下記の式によって求め
る。
の表面の傾きを検出し、前記ＸＹステージの傾きを補正
する。すなわち、ウエハＷの中心に位置する露光領域Ｅ
5 のフォーカスマークＦ5 の画像から得られた測定値と
他の８個のフォーカスマークのそれぞれの画像から得ら
れた測定値との差Ｂ1 〜Ｂ9 を下記の式によって求め
る。
【００２６】
【数２】 上記の式によるＢ1 〜Ｂ9 がそれぞれ最小となるように
ＸＹステージの傾きを補正することで、ウエハＷに露
光、焼付けられるパターンの鮮明度をより一層高めるこ
とができる。
ＸＹステージの傾きを補正することで、ウエハＷに露
光、焼付けられるパターンの鮮明度をより一層高めるこ
とができる。
【００２７】なお、本実施例は、ウエハのすべての露光
領域にそれぞれ１個ずつのフォーカスマークを対応さ
せ、各フォーカスマークの画像から焦点位置を推定しそ
の測定値の平均値を算出するものであるが、ウエハの一
部の露光領域、例えば露光領域Ｅ1 ，Ｅ4 ，Ｅ5 ，Ｅ
6 ，Ｅ8 のみに対応するフォーカスマークを設けて、こ
れらについて焦点位置を推定しその測定値の平均値を算
出してもよい。
領域にそれぞれ１個ずつのフォーカスマークを対応さ
せ、各フォーカスマークの画像から焦点位置を推定しそ
の測定値の平均値を算出するものであるが、ウエハの一
部の露光領域、例えば露光領域Ｅ1 ，Ｅ4 ，Ｅ5 ，Ｅ
6 ，Ｅ8 のみに対応するフォーカスマークを設けて、こ
れらについて焦点位置を推定しその測定値の平均値を算
出してもよい。
【００２８】また、各フォーカスマークの画像を得るた
めの照明光は、図１に示すようなレチクルの窓を通過す
る照明光に限定されることなく、公知のオフアクシス光
学系や光量検出器等の照明光を利用することも可能であ
る。
めの照明光は、図１に示すようなレチクルの窓を通過す
る照明光に限定されることなく、公知のオフアクシス光
学系や光量検出器等の照明光を利用することも可能であ
る。
【００２９】さらに、ウエハのスクライブライン上に各
露光領域に対応するフォーカスマークを設ける替わり
に、各露光領域内に設けることも可能であることは言う
までもない。
露光領域に対応するフォーカスマークを設ける替わり
に、各露光領域内に設けることも可能であることは言う
までもない。
【００３０】このようにしてウエハＷの焦点合わせを行
ったのち、駆動系７を駆動してウエハＷの所望の露光領
域とレチクル２の位置合わせを以下のように行う。
ったのち、駆動系７を駆動してウエハＷの所望の露光領
域とレチクル２の位置合わせを以下のように行う。
【００３１】位置合わせ用照明系１１の照明光をミラー
１２を経て縮小投影レンズ系３に入射させて、前記露光
領域の位置合わせマーク（図示せず）を照射し、該光路
を逆進する第２の反射光をＣＣＤカメラ１２ａによって
受光し、前記位置合わせマークの画像を得る。
１２を経て縮小投影レンズ系３に入射させて、前記露光
領域の位置合わせマーク（図示せず）を照射し、該光路
を逆進する第２の反射光をＣＣＤカメラ１２ａによって
受光し、前記位置合わせマークの画像を得る。
【００３２】他方、前記レチクル２のパターンの画像を
予め得ておき、該画像に対応する所定の基準位置に対す
る前記位置合わせマークの画像の位置ずれを、検出系１
３によって検出し、その検出値に基づいて制御装置１４
によって駆動系７を駆動し、ＸＹステージ５を移動させ
ることで前記位置ずれを解消する。
予め得ておき、該画像に対応する所定の基準位置に対す
る前記位置合わせマークの画像の位置ずれを、検出系１
３によって検出し、その検出値に基づいて制御装置１４
によって駆動系７を駆動し、ＸＹステージ５を移動させ
ることで前記位置ずれを解消する。
【００３３】ここで、検出系１３は、信号処理回路およ
び同期信号発生器等を有する公知のものである。
び同期信号発生器等を有する公知のものである。
【００３４】上述の位置合わせにおいて、位置合わせマ
ークの撮像中、撮像された位置合わせマークの画像に干
渉縞が発生するのを防ぐため、Ｚ駆動装置６を、図３の
タイムチャートに示すような周期で第２のＣＣＤカメラ
１２ａの受光時間である蓄積時間に同期させて駆動し、
ＸＹステージ５を周期的にＺ軸方向に移動させる。すな
わち、反射光の光路の長さを、撮像手段の受光時間に同
期させて周期的に変化させる。
ークの撮像中、撮像された位置合わせマークの画像に干
渉縞が発生するのを防ぐため、Ｚ駆動装置６を、図３の
タイムチャートに示すような周期で第２のＣＣＤカメラ
１２ａの受光時間である蓄積時間に同期させて駆動し、
ＸＹステージ５を周期的にＺ軸方向に移動させる。すな
わち、反射光の光路の長さを、撮像手段の受光時間に同
期させて周期的に変化させる。
【００３５】図３において、ＶＤは、前記検出系１３の
同期信号発生器から発生された垂直同期信号、Ｉｍｆｒ
はフレーム蓄積の場合の偶数（ｅｖｅｎ）および奇数
（ｏｄｄ）各フィールドの蓄積時間およびタイミング、
Ｉｍｆｉはフィールド蓄積の場合の偶数（ｅｖｅｎ）お
よび奇数（ｏｄｄ）各フィールドの蓄積時間およびタイ
ミングである。
同期信号発生器から発生された垂直同期信号、Ｉｍｆｒ
はフレーム蓄積の場合の偶数（ｅｖｅｎ）および奇数
（ｏｄｄ）各フィールドの蓄積時間およびタイミング、
Ｉｍｆｉはフィールド蓄積の場合の偶数（ｅｖｅｎ）お
よび奇数（ｏｄｄ）各フィールドの蓄積時間およびタイ
ミングである。
【００３６】前記制御装置１４は、前記垂直同期信号Ｖ
Ｄに同期したＺ軸方向駆動信号ＺＤ１を発生し、該信号
ＺＤ１に基づいて、Ｚ駆動装置６がＸＹステージ５をＺ
軸方向に周期的に移動させる。この時のウエハのＺ軸方
向の変位量が図３のＺＭ１である。このように、検出系
１３の垂直同期信号に同期してＸＹステージ５をＺ軸方
向に移動させて画像の取込みを行うと、縮小投影レンズ
系３その他の周辺の光学部品または第２のＣＣＤカメラ
１２ａ自体の反射光による干渉縞も、前記垂直同期信号
に同期して画面上を動く。
Ｄに同期したＺ軸方向駆動信号ＺＤ１を発生し、該信号
ＺＤ１に基づいて、Ｚ駆動装置６がＸＹステージ５をＺ
軸方向に周期的に移動させる。この時のウエハのＺ軸方
向の変位量が図３のＺＭ１である。このように、検出系
１３の垂直同期信号に同期してＸＹステージ５をＺ軸方
向に移動させて画像の取込みを行うと、縮小投影レンズ
系３その他の周辺の光学部品または第２のＣＣＤカメラ
１２ａ自体の反射光による干渉縞も、前記垂直同期信号
に同期して画面上を動く。
【００３７】これによって、第２のＣＣＤカメラ１２ａ
に蓄積される画像は干渉縞が平均化され、干渉縞による
局所的な明暗がない画像となる。
に蓄積される画像は干渉縞が平均化され、干渉縞による
局所的な明暗がない画像となる。
【００３８】従って、ウエハＷのＺ軸方向の変位量ΔＺ
を適当に選ぶことにより、図４に示すような干渉縞の影
響を受けない位置合わせマークの画像２０を得ることが
できる。
を適当に選ぶことにより、図４に示すような干渉縞の影
響を受けない位置合わせマークの画像２０を得ることが
できる。
【００３９】ここでは、ＸＹステージ５のＺ軸方向駆動
信号ＺＤ１は検出系１３の垂直同期信号の周波数の１／
２の周波数であるが、ＺＤ２に示す様に検出系の垂直同
期信号と同じ周波数でもよい。この場合のウエハＷのＺ
軸方向の変位量をＺＭ２に示す。
信号ＺＤ１は検出系１３の垂直同期信号の周波数の１／
２の周波数であるが、ＺＤ２に示す様に検出系の垂直同
期信号と同じ周波数でもよい。この場合のウエハＷのＺ
軸方向の変位量をＺＭ２に示す。
【００４０】同様に検出系１３の垂直同期信号のｎ倍
（ｎは１以上の整数）の周波数のＺ軸方向駆動信号でも
よいが、ｎが大きくなるとＺ駆動装置６の追従性が悪く
なるので望ましくない。
（ｎは１以上の整数）の周波数のＺ軸方向駆動信号でも
よいが、ｎが大きくなるとＺ駆動装置６の追従性が悪く
なるので望ましくない。
【００４１】また、ウエハＷのＺ軸方向の変位量ΔＺ
は、干渉状態によって適度に選べばよいが、一般に位置
合わせ用照明系の照明光の波長をλとすると、ウエハＷ
をＺ軸方向にλ／２動かすと干渉縞の位置は１周期分動
くため、変位量ΔＺがΔＺ＝（λ／２）・Ｎ（Ｎは１以
上の整数）となる様にＺ軸駆動信号を与えればよい。
は、干渉状態によって適度に選べばよいが、一般に位置
合わせ用照明系の照明光の波長をλとすると、ウエハＷ
をＺ軸方向にλ／２動かすと干渉縞の位置は１周期分動
くため、変位量ΔＺがΔＺ＝（λ／２）・Ｎ（Ｎは１以
上の整数）となる様にＺ軸駆動信号を与えればよい。
【００４２】図３においては、Ｚ軸方向の駆動信号ＺＤ
１が三角波であるが、正弦波等の別の周期波形でもかま
わない。ただし、駆動波形によっては駆動量ΔＺ＝（λ
／２）・Ｎとなる様に駆動量を与えると、得られる画像
に干渉縞が残る場合があり、この場合は適度に変位量Δ
Ｚもしくは駆動波形を変えなければならない。
１が三角波であるが、正弦波等の別の周期波形でもかま
わない。ただし、駆動波形によっては駆動量ΔＺ＝（λ
／２）・Ｎとなる様に駆動量を与えると、得られる画像
に干渉縞が残る場合があり、この場合は適度に変位量Δ
Ｚもしくは駆動波形を変えなければならない。
【００４３】また、干渉縞が第２のＣＣＤカメラ１２ａ
の反射によるものであれば、該第２のＣＣＤカメラ１２
ａの方を前記反射光の光路に沿って駆動してもよい。
の反射によるものであれば、該第２のＣＣＤカメラ１２
ａの方を前記反射光の光路に沿って駆動してもよい。
【００４４】さらに、必要に応じて、前記ＸＹステージ
５と、第２のＣＣＤカメラ１２ａの両方を移動させるこ
ともできる。
５と、第２のＣＣＤカメラ１２ａの両方を移動させるこ
ともできる。
【００４５】また、ＸＹステージ５を第２のＣＣＤカメ
ラ１２ａの蓄積時間中に移動させる替わりに、ある露光
距離で取込んだ画像と、そこからウエハＷをΔＺ＝λ／
４だけ変位させた時の画像を検出系１３の信号処理回路
上で加算し、その加算画像よりウエハＷとレチクル２間
の相対位置を求めるという方法でも干渉状態に関係のな
い値を計測することができる。
ラ１２ａの蓄積時間中に移動させる替わりに、ある露光
距離で取込んだ画像と、そこからウエハＷをΔＺ＝λ／
４だけ変位させた時の画像を検出系１３の信号処理回路
上で加算し、その加算画像よりウエハＷとレチクル２間
の相対位置を求めるという方法でも干渉状態に関係のな
い値を計測することができる。
【００４６】同様に、変位量ΔＺをλ／（２Ｎ）とし
て、周期的にウエハＷをＺ軸方向に往復移動させ、前記
信号処理回路にＮ個の画像を取込んでその加算画像より
測定値を求めてもよい。
て、周期的にウエハＷをＺ軸方向に往復移動させ、前記
信号処理回路にＮ個の画像を取込んでその加算画像より
測定値を求めてもよい。
【００４７】さらに、縮小投影レンズ系を通して位置合
わせマークの画像を得て位置合わせを行う替わりに、公
知のオフアクシス顕微鏡による位置合わせにも適用可能
である。
わせマークの画像を得て位置合わせを行う替わりに、公
知のオフアクシス顕微鏡による位置合わせにも適用可能
である。
【００４８】また、前述のフォーカスマークを位置合わ
せマークとして用いることもできることは言うまでもな
い。
せマークとして用いることもできることは言うまでもな
い。
【００４９】また、ＣＣＤカメラの替わりに、ＰＡＬ、
ＳＥＣＯＭ等の他の規格のテレビカメラでもよく、さら
には一次元ラインセンサ等の走査形検出素子でもよい。
ＳＥＣＯＭ等の他の規格のテレビカメラでもよく、さら
には一次元ラインセンサ等の走査形検出素子でもよい。
【００５０】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。
で、以下に記載するような効果を奏する。
【００５１】基板の焦点合わせのために投影レンズ系の
焦点位置を測定するに当って、基板を載置するＸＹステ
ージの傾きあるいは基板表面の凹凸による誤差を減少さ
せて前記焦点位置をより正確に測定し、前記焦点合わせ
を高精度で行う。
焦点位置を測定するに当って、基板を載置するＸＹステ
ージの傾きあるいは基板表面の凹凸による誤差を減少さ
せて前記焦点位置をより正確に測定し、前記焦点合わせ
を高精度で行う。
【００５２】また、位置合わせマークの画像によって基
板の位置合わせを行うに当って、干渉縞のない鮮明な画
像を得ることにより、位置合わせの精度を向上させるこ
とができる。その結果、高精度の露光、焼付けが実現で
きる。
板の位置合わせを行うに当って、干渉縞のない鮮明な画
像を得ることにより、位置合わせの精度を向上させるこ
とができる。その結果、高精度の露光、焼付けが実現で
きる。
【図１】一実施例を説明する説明図である。
【図２】ウエハのフォーカスマークを説明する説明図で
ある。
ある。
【図３】位置合わせマークの画像を得る第２のＣＣＤカ
メラのタイムチャートを示す図である。
メラのタイムチャートを示す図である。
【図４】位置合わせマークの画像を示す図である。
【図５】従来例を説明する図である。
Ｅ 縮小投影露光装置 Ｗ ウエハ Ｅ1 〜Ｅ9 露光領域 Ｆ1 〜Ｆ9 フォーカスマーク １ 露光用照明系 ２ レチクル ３ 縮小投影レンズ系 ４ ウエハチャック ５ ＸＹステージ ６ Ｚ駆動装置 ７ 駆動系 ８ ハーフミラー ８ａ 第１のＣＣＤカメラ ９ 光源 １０ 光電検出器 １１ 位置合わせ用照明系 １２ａ 第２のＣＣＤカメラ １３ 検出系 １４ 制御装置 ２０ 位置合わせマークの画像
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 9/02 Ｈ 7316−2Ｈ
Claims (4)
- 【請求項１】 基板に複数のフォーカスマークを設けて
おき、各フォーカスマークごとに、前記基板を載置する
ＸＹステージを投影レンズ系に対して進退させながら該
投影レンズ系を経て照射された照明光による画像を得
て、該画像の鮮明度が最大であるときの前記投影レンズ
系の中心軸の延長上における前記基板の表面の位置を測
定する工程と、各フォーカスマークごとに測定された前
記基板の表面の位置の測定値の平均値に基づいて前記Ｘ
Ｙステージを進退させる工程からなる基板の焦点合わせ
方法。 - 【請求項２】 基板の中心部に位置するフォーカスマー
クの画像から得られた測定値と前記基板の周辺部に位置
するフォーカスマークの画像から得られた測定値との差
に基づいてＸＹステージの傾きを補正することを特徴と
する請求項１記載の基板の焦点合わせ方法。 - 【請求項３】 ＸＹステージに載置された基板の反射光
を周期的に受光する撮像手段によって前記基板の位置合
わせマークの画像を得る工程と、得られた画像によって
所定の基準位置に対する前記基板の位置ずれを検出する
工程と、検出された位置ずれに基づいて前記ＸＹステー
ジを移動させる工程を有し、前記反射光の光路の長さを
前記撮像手段の受光時間に同期させて周期的に変化させ
ることを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項４】 ＸＹステージおよび撮像手段の少くとも
一方を反射光の光路に沿って移動させることによって該
反射光の光路の長さを周期的に変化させることを特徴と
する請求項３記載の投影露光方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357041A JPH06196387A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 基板の焦点合わせ方法および投影露光方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4357041A JPH06196387A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 基板の焦点合わせ方法および投影露光方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196387A true JPH06196387A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18452082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4357041A Pending JPH06196387A (ja) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | 基板の焦点合わせ方法および投影露光方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196387A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017528766A (ja) * | 2014-09-09 | 2017-09-28 | シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント（グループ）カンパニー リミティド | 焦点合わせと傾斜補正のデザインを有するマーク及びそのアラインメント方法 |
| CN110769226A (zh) * | 2019-02-27 | 2020-02-07 | 成都极米科技股份有限公司 | 超短焦投影机的对焦方法、对焦装置及可读存储介质 |
-
1992
- 1992-12-22 JP JP4357041A patent/JPH06196387A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017528766A (ja) * | 2014-09-09 | 2017-09-28 | シャンハイ マイクロ エレクトロニクス イクイプメント（グループ）カンパニー リミティド | 焦点合わせと傾斜補正のデザインを有するマーク及びそのアラインメント方法 |
| CN110769226A (zh) * | 2019-02-27 | 2020-02-07 | 成都极米科技股份有限公司 | 超短焦投影机的对焦方法、对焦装置及可读存储介质 |
| CN110769226B (zh) * | 2019-02-27 | 2021-11-09 | 成都极米科技股份有限公司 | 超短焦投影机的对焦方法、对焦装置及可读存储介质 |
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