JPH06204120A - Detecting equipment of focal point position and detecting method of focal point position - Google Patents

Detecting equipment of focal point position and detecting method of focal point position

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JPH06204120A
JPH06204120A JP5000483A JP48393A JPH06204120A JP H06204120 A JPH06204120 A JP H06204120A JP 5000483 A JP5000483 A JP 5000483A JP 48393 A JP48393 A JP 48393A JP H06204120 A JPH06204120 A JP H06204120A
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JP
Japan
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optical system
projection optical
mask
aperture pattern
image
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JP5000483A
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Japanese (ja)
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Tsuneo Miyai
恒夫 宮井
Tetsuo Taniguchi
哲夫 谷口
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70883Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of optical system

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent generation of detection error, by moving a stage mounting a photosensitive substrate, in the optical axis direction of a projection optical system. CONSTITUTION:The image of an aperture pattern 1a on a stage 12 is projected on the pattern surface of a mask via a projection optical system 2, and the reflected light of the image is detected via the aperture pattern. While the optical length of light flux forming an image is changed by changing the pressure between lenses constituting the projection optical system, the reflected light amount of the image of the aperture pattern is detected. The position of a focal point is obtained on the basis of the pressure value wherein the light amount becomes a maximum or a minimum.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子や液晶表示
基板等の製造に用いられる投影露光装置におけるマスク
の投影光学系に関する焦点位置を求める装置に関するも
のであり、特にこの焦点位置を自動補正する焦点調節機
構に用いて好適な焦点位置検出装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for obtaining a focus position for a projection optical system of a mask in a projection exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor device, a liquid crystal display substrate, etc., and particularly for automatically correcting the focus position. The present invention relates to a focus position detection device suitable for use in a focus adjustment mechanism that operates.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体素子等の製造に用いられる露光装
置は、投影光学系を介してマスクと感光基板とを配置
し、紫外線等の露光光を用いてマスクのパターンを感光
基板上に転写する。この際、投影光学系に関するマスク
パターンの共役位置に感光基板を配置すること、即ち焦
点合わせが重要である。従って、一般的にこの種の露光
装置には、焦点合わせを自動的に行う焦点調節機構が搭
載されている。
2. Description of the Related Art In an exposure apparatus used for manufacturing semiconductor devices and the like, a mask and a photosensitive substrate are arranged through a projection optical system, and a mask pattern is transferred onto the photosensitive substrate using exposure light such as ultraviolet rays. . At this time, it is important to dispose the photosensitive substrate at the conjugate position of the mask pattern with respect to the projection optical system, that is, focusing. Therefore, in general, this type of exposure apparatus is equipped with a focus adjusting mechanism for automatically performing focusing.

【0003】このような焦点調節機構として、例えば、
投影光学系の外側に斜めに固定された照射光学系と受光
光学系とを備え、照射光学系からの光束を感光基板上に
照射し、この感光基板から反射した光束を受光するよう
にして投影光学系下のステージの高さを検出する方式
の、予め共役位置(焦点位置)に原点調整された計測装
置を用いて感光基板の露光面の高さ(投影光学系の光軸
方向の高さ)を間接的に検出し、感光基板を焦点位置ま
で誘導する装置がある。
As such a focus adjusting mechanism, for example,
An irradiation optical system and a light receiving optical system, which are obliquely fixed to the outside of the projection optical system, are provided, and a light beam from the irradiation optical system is irradiated onto a photosensitive substrate, and the light beam reflected from this photosensitive substrate is received and projected. The height of the exposed surface of the photosensitive substrate (the height of the projection optical system in the optical axis direction) is measured using a measuring device that detects the height of the stage under the optical system and has its origin adjusted in advance to the conjugate position (focus position). ) Is indirectly detected to guide the photosensitive substrate to the focal position.

【0004】ところで、上記のような焦点調節機構は、
予め焦点位置に原点調整するためにマスクパターンの共
役位置を計測する必要がある。この焦点位置検出装置と
しては、特開平4−348019号公報に示すような装
置がある。これは、ステージ上に設けられた、感光基板
の露光面と同一平面内に形成された光透過性の開口パタ
ーンを照明し、この開口パターンの像を投影光学系を介
してマスクのパターン面上に投影する。そしてパターン
面からの像の反射光を投影光学系と開口パターンを介し
て検出し、開口パターンを透過した像の光量を検出す
る。この光量検出は、ステージを投影光学系の光軸方向
に移動させながら行い、ステージの位置に伴う光量変化
を検出して、この光量変化の極大または極小が得られる
ステージ位置を焦点位置としている。
By the way, the focus adjusting mechanism as described above is
It is necessary to measure the conjugate position of the mask pattern in order to adjust the origin to the focus position in advance. As this focus position detecting device, there is a device as disclosed in JP-A-4-348019. This illuminates a light-transmissive aperture pattern formed on the same plane as the exposure surface of the photosensitive substrate provided on the stage, and the image of this aperture pattern is projected on the pattern surface of the mask through the projection optical system. To project. Then, the reflected light of the image from the pattern surface is detected via the projection optical system and the aperture pattern, and the light amount of the image transmitted through the aperture pattern is detected. This light amount detection is performed while moving the stage in the optical axis direction of the projection optical system, the change in light amount with the position of the stage is detected, and the stage position at which the maximum or minimum of this light amount change is obtained is the focus position.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来の焦点位置検出装置は、ステージを駆動する方
式を採っているため、ステージのガタやステージの移動
に伴う発熱による移動精度、あるいは駆動部の劣化(耐
久性)等によってステージの位置決め精度が悪化し、焦
点位置を正確に検出することができなくなる。
However, since the conventional focus position detecting device as described above adopts the method of driving the stage, the movement accuracy due to the backlash of the stage and the heat generated by the movement of the stage, or the driving unit. Deterioration (durability) deteriorates the positioning accuracy of the stage, making it impossible to accurately detect the focus position.

【0006】本発明は、上記の如き問題点に鑑み、ステ
ージの駆動精度や発熱に影響されない焦点検出装置を得
ることを目的とする。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to obtain a focus detection device which is not affected by the driving accuracy of the stage or heat generation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の如き問題点解決の
ため本発明では、マスク(3)と、投影光学系(2)
と、投影光学系を介してマスクとほぼ共役な位置に配置
されるとともに光透過性の開口パターン(1a)を有す
る基準面(1)と、開口パターンを照明する照明手段
(8,13)と、照明手段によって照明され、投影光学
系を介してマスク上に投影された開口パターンの像を投
影光学系と開口パターンを介して検出し、開口パターン
を通過した像の光量変化を検出する検出手段(7,1
3,14)とを備え、検出手段による検出結果に基づい
て、マスクの投影光学系に関する共役位置を検出する焦
点位置検出装置において、投影光学系の少なくとも一部
(2,22,23)、若しくはマスク(3)を、投影光
学系の光軸方向に移動する、または光軸に対して傾斜さ
せることによって開口パターンの像を形成する光束の光
路長を変化させる光路長変更手段(17,19,21,
25)を備えることとする。
In order to solve the above problems, the present invention provides a mask (3) and a projection optical system (2).
A reference plane (1) having a light-transmissive aperture pattern (1a) which is arranged at a position substantially conjugate with the mask through a projection optical system, and an illumination means (8, 13) for illuminating the aperture pattern. Detecting means for detecting an image of the opening pattern illuminated by the illuminating means and projected on the mask through the projection optical system through the projection optical system and the opening pattern, and detecting a change in the light amount of the image passing through the opening pattern. (7,1
3, 14) and a focus position detecting device for detecting the conjugate position of the mask with respect to the projection optical system based on the detection result by the detecting means, at least a part (2, 22, 23) of the projection optical system, or Optical path length changing means (17, 19,) for changing the optical path length of the light flux forming the image of the aperture pattern by moving the mask (3) in the optical axis direction of the projection optical system or inclining it with respect to the optical axis. 21,
25).

【0008】また、マスクパターン面の、投影光学系
(2)に関するステージ側の共役位置を検出する焦点位
置検出装置において、ステージ(12)上に形成した光
透過性の開口パターン(1a)を照明する照明手段
(8,13)と;照明手段によって照明され、投影光学
系を介してマスクパターン面に投影された開口パターン
の像の反射光を投影光学系及び開口パターンを介して検
出し、開口パターンを通過した像の光量変化を検出する
検出手段(7,13,14)と;検出手段の出力に基づ
いて光量変化の極大又は極小が得られる位置まで投影光
学系の少なくとも一部(2,22,23)、若しくはマ
スクパターン面を移動することによって、開口パターン
の像を形成する光束の光路長と反射光の光路長を変化さ
せる光路長変更手段(17,19,21,25)とを有
することとした。
Further, in the focus position detecting device for detecting the conjugate position of the mask pattern surface on the stage side with respect to the projection optical system (2), the light transmissive aperture pattern (1a) formed on the stage (12) is illuminated. Illuminating means (8, 13) for illuminating; illuminating means, and detecting reflected light of the image of the aperture pattern projected on the mask pattern surface through the projection optical system through the projection optical system and the aperture pattern to open the aperture. Detection means (7, 13, 14) for detecting a change in the light amount of the image that has passed through the pattern; and at least a part (2, (22, 23) or by moving the mask pattern surface to change the optical path length of the light flux forming the image of the aperture pattern and the optical path length of the reflected light (1). , It was decided to have a 19,21,25) and.

【0009】さらに、マスク(3)のパターンを投影光
学系(2)を介して対象物(11)に露光する投影露光
装置における、マスクのパターン面の、投影光学系に関
する対象物側の共役位置を検出する焦点位置検出方法に
おいて、対象物と同一平面内に配置された基準面(1)
内に形成された開口パターン(1a)を投影光学系の光
軸に対して所定の複数の位置に位置決めする工程と;複
数の位置のそれぞれにおいて開口パターンを照明し、投
影光学系を介してマスクパターン面に投影された開口パ
ターンの像の反射光を投影光学系と開口パターンを介し
て検出する工程と;投影光学系の少なくとも一部(2,
22,23)、若しくはマスクを移動することによって
開口パターンの像を形成する光束の光路長と反射光の光
路長を変化させながら、開口パターンを通過した像の光
量を検出する工程と;検出された光量の極大又は極小が
得られる、投影光学系の少なくとも一部、若しくはマス
クの位置を求める工程と;複数の位置のそれぞれにおい
て求めた位置に基づいて、共役位置を算出する工程とを
含むこととした。
Further, in a projection exposure apparatus that exposes the pattern of the mask (3) onto the object (11) via the projection optical system (2), the conjugate position of the pattern surface of the mask on the object side with respect to the projection optical system. In the focus position detecting method for detecting the object, a reference plane (1) arranged in the same plane as the object.
Positioning the aperture pattern (1a) formed in the inside at a plurality of predetermined positions with respect to the optical axis of the projection optical system; illuminating the aperture pattern at each of the plurality of positions, and masking through the projection optical system. Detecting reflected light of the image of the aperture pattern projected on the pattern surface via the projection optical system and the aperture pattern; at least a part of the projection optical system (2,
22 and 23) or a step of detecting the light amount of the image passing through the aperture pattern while changing the optical path length of the light flux forming the image of the aperture pattern and the optical path length of the reflected light by moving the mask; The step of obtaining the position of at least a part of the projection optical system or the mask that obtains the maximum or the minimum of the light amount; and the step of calculating the conjugate position based on the position obtained at each of the plurality of positions. And

【0010】[0010]

【作用】本発明では、マスクのパターン面、又は投影光
学系の少なくとも一部を投影光学系の光軸方向に移動す
ることによって共役位置を求めることとしたため、ステ
ージを投影光学系の光軸方向に移動して共役位置を求め
る必要がなくなる。
In the present invention, since the conjugate position is obtained by moving at least part of the pattern surface of the mask or the projection optical system in the optical axis direction of the projection optical system, the stage is set in the optical axis direction of the projection optical system. There is no need to move to and find the conjugate position.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の実施例による焦点検出装置
を備えた投影露光装置の概略的な構成を示す図である。
これは、投影露光に先立ってステージ上の任意の場所の
合焦点の位置(投影光学系の光軸方向の高さ)を焦点位
置検出装置によって検出し、焦点調節機構によってXY
ステージ上に載置されたウェハの露光面の高さ及び傾き
を調整して露光面を共役面に一致させるものである。
1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus having a focus detection device according to an embodiment of the present invention.
Prior to projection exposure, the focus position detection device detects the position of the in-focus point at any location on the stage (the height in the optical axis direction of the projection optical system), and the focus adjustment mechanism detects XY.
The height and inclination of the exposure surface of the wafer placed on the stage are adjusted so that the exposure surface coincides with the conjugate surface.

【0012】図1において回路パターンを下面に有する
マスク3は、投影レンズ2を介してステージ12と対向
しており、投影露光時には照明光学系4により照明され
る。ウェハ11を載置するステージ12は、XY駆動系
15によってステージ12上の任意の場所を投影光学系
の光軸に対して位置決めでき、Zθ駆動系9によってス
テージ12全体を任意の高さ及び傾きに調整できる。ス
テージ12上には表面に所定の開口パターン1aを形成
したフィデューシャル板1が設けられ、この開口パター
ン1aは、光源8、グラスファイバーケーブル13等で
構成される照明光学系によって照明されるとともに、開
口パターン1aを透過した反射光をグラスファイバー1
3、光量検出器7、ハーフミラー14等で構成される検
出光学系によって検出する。投影光学系2にはウェハ面
検出用の斜入射フォーカスセンサ5,6が設けられる。
制御系10はセンサ6及び検出器7の出力を入力し、こ
れらの情報に基づいて駆動系9を制御する。また制御系
10は、光路長変更手段としての圧力調整機構16を制
御することにより、投影光学系2内のレンズ素子間の空
間の圧力を変化させる構成となっている。
In FIG. 1, a mask 3 having a circuit pattern on its lower surface faces the stage 12 via a projection lens 2 and is illuminated by an illumination optical system 4 during projection exposure. The stage 12 on which the wafer 11 is placed can be positioned at an arbitrary position on the stage 12 with respect to the optical axis of the projection optical system by an XY drive system 15, and the entire stage 12 can be tilted at an arbitrary height and inclination by a Zθ drive system 9. Can be adjusted to A fiducial plate 1 having a predetermined opening pattern 1a formed on the surface thereof is provided on the stage 12, and the opening pattern 1a is illuminated by an illumination optical system including a light source 8, a glass fiber cable 13 and the like. , The reflected light transmitted through the opening pattern 1a is reflected by the glass fiber 1
3, a light quantity detector 7, a half mirror 14 and the like are used for detection. The projection optical system 2 is provided with oblique incidence focus sensors 5 and 6 for wafer surface detection.
The control system 10 inputs the outputs of the sensor 6 and the detector 7, and controls the drive system 9 based on these information. Further, the control system 10 is configured to change the pressure in the space between the lens elements in the projection optical system 2 by controlling the pressure adjusting mechanism 16 as the optical path length changing means.

【0013】このように構成された焦点調整機構におい
ては、光源8から出力された照明光がケーブル13を経
て開口パターン1aにまで導かれて上方に射出し、投影
光学系2を介してマスクパターン面に開口パターン1a
の投影像を形成する。この投影像は、駆動系15を用い
て投影光学系2の視野の範囲内でフィデューシャル板1
を走査することによってマスクパターン上の任意の場所
に移動でき、それぞれの場所で個別に焦点位置を判別す
ることができる。
In the focus adjusting mechanism constructed as described above, the illumination light output from the light source 8 is guided to the opening pattern 1a through the cable 13 and emitted upward, and the mask pattern is transmitted through the projection optical system 2. Opening pattern 1a on the surface
Form a projected image of. This projection image is generated by using the drive system 15 within the field of view of the projection optical system 2 by the fiducial plate 1.
Can be moved to any position on the mask pattern by scanning, and the focus position can be individually determined at each position.

【0014】ところで、マスクパターン面で反射した投
影像は、照明光の光路を逆上ってマスクパターンの投影
光学系2に関する共役面に結像する。このとき、フィデ
ューシャル板1の基準面の高さがマスクパターン面と投
影光学系2に関して共役な位置関係にあれば、マスクパ
ターン面に形成された投影像はピントが合った境界の明
らかなものとなり、マスクパターン面で反射された投影
像によって基準面上に形成された第2の投影像もまたピ
ントが合った境界の明らかなものとなる。ここで、第2
の投影像は、当然、開口パターン1aと同一形状、同一
寸法、同一姿勢であるから、マスクパターン面に形成さ
れた投影像からの光情報は最大限に開口パターン1aを
透過して検出光学系に入射し、検出器7に達して受光量
のピークを与える。一方、基準面の高さがマスクパター
ン面の共役面からずれている場合、マスクパターン面に
形成された投影像及び基準面上の第2の投影像はピント
がずれて境界のぼけたものとなる。従って、第2の投影
像が開口パターン1aからはみだした分だけ光情報が損
なわれて開口パターンを透過することとなり、検出器7
に達する受光量を低下させる。
By the way, the projected image reflected on the mask pattern surface is imaged on the conjugate surface of the projection optical system 2 of the mask pattern, going up the optical path of the illumination light. At this time, if the height of the reference surface of the fiducial plate 1 has a conjugate positional relationship with the mask pattern surface and the projection optical system 2, the projected image formed on the mask pattern surface has a clear boundary in focus. Therefore, the second projected image formed on the reference surface by the projected image reflected on the mask pattern surface also has a clear boundary in focus. Where the second
Of course, since the projection image has the same shape, the same dimensions, and the same posture as the opening pattern 1a, the optical information from the projection image formed on the mask pattern surface is transmitted through the opening pattern 1a to the maximum, and the detection optical system. To reach the detector 7 and give a peak of the amount of received light. On the other hand, when the height of the reference plane is displaced from the conjugate plane of the mask pattern surface, the projected image formed on the mask pattern surface and the second projected image on the reference surface are out of focus and the boundary is blurred. Become. Therefore, the optical information is lost by the amount of the second projected image protruding from the aperture pattern 1a, and the second projected image is transmitted through the aperture pattern 1a.
Decrease the amount of light received.

【0015】従って、投影像がマスクパターン面上に定
めた複数の位置に形成されるように駆動系15によりス
テージ12を移動して逐次位置決めする。制御系10
は、それぞれの位置で検出器7が光量の極大または極小
を検出するように、圧力調整機構16により投影光学系
2の内圧を調整して上記の各投影像を形成する光束の光
路長を変化させる。そして、この光量の極大または極小
が得られたときの圧力値(この圧力値は、光路長に対応
している)をそれぞれの位置に対応して記憶する。こう
して得られた位置と圧力値の関係に基づいて合焦点の位
置を求める。例えば、予め圧力値と投影光学系の焦点位
置との関係を測定しておき、この情報と実際に測定した
際の圧力値とを比較することによって焦点位置を求める
ようにする。求めた位置から、ウェハの露光面の全面が
焦点位置に一致するためのステージ12上の傾斜角度が
算出される。そして、Zθ駆動系9により、求めた角度
にステージ12の傾斜量を調整する。
Therefore, the stage 12 is moved and positioned sequentially by the drive system 15 so that the projected image is formed at a plurality of positions defined on the mask pattern surface. Control system 10
Changes the optical path length of the light flux forming each projection image by adjusting the internal pressure of the projection optical system 2 by the pressure adjusting mechanism 16 so that the detector 7 detects the maximum or minimum of the light amount at each position. Let Then, the pressure value when this maximum or minimum of the light quantity is obtained (this pressure value corresponds to the optical path length) is stored corresponding to each position. The position of the in-focus point is obtained based on the relationship between the position and the pressure value thus obtained. For example, the relationship between the pressure value and the focus position of the projection optical system is measured in advance, and the focus position is obtained by comparing this information with the pressure value when actually measured. From the obtained position, the tilt angle on the stage 12 for the entire exposure surface of the wafer to coincide with the focus position is calculated. Then, the Zθ drive system 9 adjusts the tilt amount of the stage 12 to the obtained angle.

【0016】一方、傾斜が調整されて焦点位置に調整さ
れたフィデューシャル板1の基準面に対して斜入射フォ
ーカスセンサ5,6の原点調整が実行される。即ち、フ
ィデューシャル板1における反射ビームスポット高さが
原点として記憶され、以後、ステージ12上の任意の場
所に投影光学系2の視野を投影した際には斜入射フォー
カスセンサ5,6によりビームスポットの照射された位
置の面高さが計測され、この面高さが原点高さと一致す
るように、制御系10が駆動系9によりステージ高さを
調整する。
On the other hand, the origin adjustment of the oblique incidence focus sensors 5 and 6 is executed with respect to the reference surface of the fiducial plate 1 whose inclination is adjusted to the focal position. That is, the height of the reflected beam spot on the fiducial plate 1 is stored as the origin, and when the visual field of the projection optical system 2 is projected to an arbitrary position on the stage 12 thereafter, the beam is detected by the oblique incidence focus sensors 5 and 6. The surface height at the spot irradiation position is measured, and the control system 10 adjusts the stage height by the drive system 9 so that this surface height matches the origin height.

【0017】次に、本実施例における光路長変更手段の
他の例について図2を用いて説明する。図2(a)は、
圧力調整機構に代えて、レンズ駆動系17により投影光
学系2全体の高さ(投影光学系の光軸方向の位置)や傾
きを調整する例を示す図である。投影光学系2を支持し
ている支持部18にピエゾ素子等の駆動部19を設け、
駆動系17により投影光学系2を微動させることによっ
て上記の光路長を変化させる。このときに検出器7で得
られる光量に関する情報を制御系10に入力し、光量の
極大または極小が得られる投影光学系2の高さや傾斜量
と投影像を形成するマスク上の位置とを対応させて記憶
する。この駆動部19にはマイクロメータ等の位置検出
器が備えられており、駆動系17を介して制御系10に
より合焦点の位置を高精度に求めることが可能となる。
Next, another example of the optical path length changing means in this embodiment will be described with reference to FIG. Figure 2 (a) shows
It is a figure which shows the example which adjusts the height (position of the optical axis direction of a projection optical system) and inclination of the whole projection optical system 2 by the lens drive system 17 instead of a pressure adjusting mechanism. A drive section 19 such as a piezo element is provided on a support section 18 supporting the projection optical system 2,
The optical path length is changed by finely moving the projection optical system 2 by the drive system 17. At this time, the information about the light amount obtained by the detector 7 is input to the control system 10, and the height or tilt amount of the projection optical system 2 at which the maximum or minimum of the light amount is obtained and the position on the mask forming the projected image are associated with each other. Let me remember. The drive unit 19 is provided with a position detector such as a micrometer, and the control system 10 can obtain the in-focus position with high accuracy via the drive system 17.

【0018】図2(b)は、レンズ駆動系17により投
影光学系2内の一部のレンズ素子を駆動する機構を示す
図である。投影光学系2の一部のレンズ素子22のレン
ズ支持部20にピエゾ素子等の駆動部21を設け、レン
ズ駆動系17により、レンズ素子22の位置を変えた
り、傾斜させることによって上記の光路長を変化させ
る。またこの駆動部21は、投影光学系2内の複数のレ
ンズ素子を駆動する構成としてもよい。
FIG. 2B is a diagram showing a mechanism for driving a part of lens elements in the projection optical system 2 by the lens driving system 17. A drive unit 21 such as a piezo element is provided in the lens supporting unit 20 of a part of the lens element 22 of the projection optical system 2, and the lens drive system 17 changes the position of the lens element 22 or inclines the optical path length. Change. The drive unit 21 may drive a plurality of lens elements in the projection optical system 2.

【0019】図2(c)は、レンズ駆動系17により、
投影光学系2内の一対のくさび形のレンズ素子23を駆
動する機構である。このレンズ素子23をレンズ駆動系
17により移動させ、レンズ素子23のレンズ間隔や厚
さを変更することによって上記の光路長を変化させる。
図2(d)は、マスクの位置や傾斜量を変更する例を示
す図である。マスクホルダ駆動系25により、マスク3
を載置しているマスクホルダ24を駆動することによっ
て、マスク3の、光軸方向の位置や傾きを変化させ、上
記光路長を変化させている。
FIG. 2C shows the lens drive system 17
This is a mechanism for driving a pair of wedge-shaped lens elements 23 in the projection optical system 2. The lens element 23 is moved by the lens driving system 17, and the lens interval and thickness of the lens element 23 are changed to change the optical path length.
FIG. 2D is a diagram showing an example in which the position of the mask and the amount of tilt are changed. The mask holder drive system 25 allows the mask 3
By driving the mask holder 24 on which is mounted, the position and the inclination of the mask 3 in the optical axis direction are changed to change the optical path length.

【0020】その他、図1に示す光源8からの照明光の
波長を変化させ、そのときの光量変化の様子を検出する
構成としてもよい。尚、図2に示した光路長変更手段の
各例は、いずれか1種類のみを用いて焦点位置を求めて
も良いし、また、複数種類を併用してそれぞれによって
焦点位置を計測するようにしてもよい。複数の検出結果
からそれらを統計処理して焦点位置を計測すれば、外的
要因に左右されない計測が可能である。
In addition, the wavelength of the illumination light from the light source 8 shown in FIG. 1 may be changed to detect the change of the light amount at that time. In each of the examples of the optical path length changing means shown in FIG. 2, the focus position may be obtained by using only one type, or a plurality of types may be used in combination to measure the focus position by each. May be. If the focus position is measured by statistically processing a plurality of detection results, it is possible to perform measurement independent of external factors.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、マスクの
パターン面の投影光学系に関する共役位置(合焦点)を
求める際に、感光基板を載置するステージを投影光学系
の光軸方向に移動することが無くなる。そのため、ステ
ージの移動精度による焦点位置の検出誤差が無くなる
As described above, according to the present invention, when determining the conjugate position (focus point) of the pattern surface of the mask with respect to the projection optical system, the stage on which the photosensitive substrate is mounted is moved in the optical axis direction of the projection optical system. There is no need to move to. Therefore, the detection error of the focus position due to the movement accuracy of the stage is eliminated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例による焦点位置検出装置を備え
た投影露光装置の概略的な構成を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus including a focus position detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】光路長変更手段の他の例を示す図FIG. 2 is a diagram showing another example of the optical path length changing means.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フィデューシャル板 1a 開口パターン 16 圧力調整機構 17 レンズ駆動系 19,21 駆動部 23 くさび型レンズ素子 25 マスクホルダ駆動系 1 Fiducial plate 1a Opening pattern 16 Pressure adjustment mechanism 17 Lens drive system 19,21 Drive unit 23 Wedge type lens element 25 Mask holder drive system

───────────────────────────────────────────────────── 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 7/207 H 7316−2H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI Technical display location G03F 7/207 H 7316-2H

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マスクと、投影光学系と、該投影光学系
を介して前記マスクとほぼ共役な位置に配置されるとと
もに光透過性の開口パターンを有する基準面と、前記開
口パターンを照明する照明手段と、該照明手段によって
照明され、前記投影光学系を介して前記マスク上に投影
された前記開口パターンの像を前記投影光学系と前記開
口パターンを介して検出し、前記開口パターンを通過し
た前記像の光量変化を検出する検出手段とを備え、該検
出手段による検出結果に基づいて、前記マスクの前記投
影光学系に関する共役位置を検出する焦点位置検出装置
において、 前記投影光学系の少なくとも一部、若しくは前記マスク
を、前記投影光学系の光軸方向に移動する、または該光
軸に対して傾斜させることによって前記開口パターンの
像を形成する光束の光路長を変化させる光路長変更手段
を備えたことを特徴とする焦点位置検出装置。
1. A mask, a projection optical system, a reference plane disposed at a position substantially conjugate with the mask through the projection optical system, and having a light-transmissive aperture pattern, and illuminating the aperture pattern. An illumination unit and an image of the aperture pattern illuminated by the illumination unit and projected onto the mask through the projection optical system is detected through the projection optical system and the aperture pattern, and passes through the aperture pattern. A detecting means for detecting a change in the light amount of the image, and a focus position detecting device for detecting a conjugate position of the mask with respect to the projection optical system, based on a detection result by the detecting means, at least the projection optical system. An image of the aperture pattern is formed by moving a part or the mask in the optical axis direction of the projection optical system or by inclining the mask with respect to the optical axis. Focal position detecting apparatus comprising the optical path length changing means for changing the optical path length of a light beam.
【請求項2】 前記光路長変更手段は、前記投影光学系
を構成する光学素子間の空間の圧力を調整する圧力調整
手段であることを特徴とする請求項1に記載の焦点位置
検出装置。
2. The focus position detecting device according to claim 1, wherein the optical path length changing unit is a pressure adjusting unit that adjusts a pressure in a space between optical elements forming the projection optical system.
【請求項3】 マスクパターン面の、投影光学系に関す
るステージ側の共役位置を検出する焦点位置検出装置に
おいて、 前記ステージ上に形成した光透過性の開口パターンを照
明する照明手段と;前記照明手段によって照明され、前
記投影光学系を介して前記マスクパターン面に投影され
た前記開口パターンの像の反射光を前記投影光学系及び
前記開口パターンを介して検出し、前記開口パターンを
通過した前記像の光量変化を検出する検出手段と;前記
検出手段の出力に基づいて前記光量変化の極大又は極小
が得られる位置まで前記投影光学系の少なくとも一部、
若しくは前記マスクパターン面を移動することによっ
て、前記開口パターンの像を形成する光束の光路長と前
記反射光の光路長を変化させる光路長変更手段とを有す
ることを特徴とする焦点位置検出装置。
3. A focus position detecting device for detecting a conjugate position of a mask pattern surface on a stage side with respect to a projection optical system, comprising: an illuminating means for illuminating an optically transparent aperture pattern formed on the stage; and the illuminating means. The reflected light of the image of the aperture pattern, which is illuminated by the projection optical system and projected onto the mask pattern surface, is detected via the projection optical system and the aperture pattern, and the image passed through the aperture pattern. At least a part of the projection optical system up to a position where the maximum or the minimum of the change in the light amount is obtained based on the output of the detection unit,
Alternatively, the focus position detecting device is provided with an optical path length changing means for changing the optical path length of the light flux forming the image of the aperture pattern and the optical path length of the reflected light by moving the mask pattern surface.
【請求項4】 マスクのパターンを投影光学系を介して
対象物に露光する投影露光装置における、前記マスクの
パターン面の、前記投影光学系に関する前記対象物側の
共役位置を検出する焦点位置検出方法において、 前記対象物と同一平面内に配置された基準面内に形成さ
れた開口パターンを前記投影光学系の光軸に対して所定
の複数の位置に位置決めする工程と;前記複数の位置の
それぞれにおいて前記開口パターンを照明し、前記投影
光学系を介して前記マスクパターン面に投影された前記
開口パターンの像の反射光を前記投影光学系と前記開口
パターンを介して検出する工程と;前記投影光学系の少
なくとも一部、若しくは前記マスクを移動することによ
って前記開口パターンの像を形成する光束の光路長と前
記反射光の光路長を変化させながら、前記開口パターン
を通過した前記像の光量を検出する工程と;前記検出さ
れた光量の極大又は極小が得られる、前記投影光学系の
少なくとも一部、若しくは前記マスクの位置を求める工
程と;前記複数の位置のそれぞれにおいて求めた前記位
置に基づいて、前記共役位置を算出する工程とを含むこ
とを特徴とする焦点位置検出方法。
4. A focus position detection for detecting a conjugate position of a pattern surface of the mask on the object side with respect to the projection optical system in a projection exposure apparatus for exposing a pattern of the mask onto the object via the projection optical system. In the method, the step of positioning an aperture pattern formed in a reference plane arranged in the same plane as the object at a plurality of predetermined positions with respect to the optical axis of the projection optical system; Illuminating the aperture pattern in each, and detecting reflected light of the image of the aperture pattern projected on the mask pattern surface via the projection optical system via the projection optical system and the aperture pattern; By changing at least a part of the projection optical system or the mask, the optical path length of the light flux forming the image of the aperture pattern and the optical path length of the reflected light are changed. While detecting the amount of light of the image that has passed through the aperture pattern; and obtaining the maximum or minimum of the detected amount of light, at least a part of the projection optical system, or a position of the mask. A step of calculating the conjugate position based on the position obtained at each of the plurality of positions, the focus position detecting method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013077677A (en) * 2011-09-30 2013-04-25 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Drawing device and its focus adjusting method

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