JPH0922868A

JPH0922868A - 投影露光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法

Info

Publication number: JPH0922868A
Application number: JP7194261A
Authority: JP
Inventors: Hideki Nogawa; 秀樹野川; Fumio Sakai; 文夫坂井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-06
Filing date: 1995-07-06
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】レチクル面上のパターンを投影光学系でウエ
ハ面上に高精度に投影露光することができる投影露光装
置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法を得るこ
と。【構成】照明手段からの露光光で照明した第１物体面
上のパターンを投影光学系により可動ステージに載置し
た第２物体面上に投影する際、該露光光で該第１物体面
と略同一平面上に設けた光透過性のマークを照明し、該
マークを該投影光学系を介して該投影光学系の結像面に
対して傾斜させて該ステージ上に配置した傾斜反射面上
に投影し、該傾斜反射面で反射させた後に元の光路を戻
し、該投影光学系を介して光検出手段に結像させ、該光
検出手段からの信号を用いて処理部で該投影光学系の結
像位置情報を検出すると共に、該第２物体の該投影光学
系の光軸方向の位置情報を該投影光学系を介さずに位置
検出手段で検出する際に該結像位置情報で該位置検出手
段の検出オフセットを補正していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、投影露光装置及びそれ
を用いた半導体デバイスの製造方法に関し、特にＩＣ，
ＬＳＩ等の半導体デバイスを製造する際に、レチクル面
上の電子回路パターンをウエハ面上に投影光学系を介し
て投影露光するときの投影光学系の結像性能を計測し、
またそれを補正する機構を利用し、高集積度の半導体デ
バイスを得るのに好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レチクル面上のパターンを投
影光学系によりウエハ面上に投影する工程を介して半導
体デバイスを製造する際には投影光学系の結像面にウエ
ハを精度良く位置させることが重要になっている。

【０００３】投影光学系の結像位置にウエハを位置させ
る結像面位置の検出方法が、例えば特開昭５７−２１２
４０６号公報で提案されている。

【０００４】同公報の結像面位置の検出方法では、投影
レンズ（投影光学系）の物体位置に設定された回路パタ
ーンの形成された転写物体（レチクル）上にスリットま
たはピンホール状の透過するマークを設置している。ま
た３次元方向に移動可能なステージ（ＸＹＺステージ）
上の結像位置の近傍に被転写物体（ウエハ）を設定して
いる。そして露光光と同じ波長の光束をレチクル上に入
射させている。レチクル上のスリットまたはピンホール
を透過した光束が投影レンズを透過した後にウエハ上で
反射され、投影レンズを逆方向に透過してレチクル上の
スリットまたはピンホール上に再結像するようにしてい
る。

【０００５】このとき、スリットまたはピンホールを透
過して光検出器で検出される光量は最良のフォーカス位
置（ピント位置）にウエハ（反射面）が配置されたとき
に最も多くなる。しかしウエハの位置が光軸上でピント
位置から離れると再結像した像が不鮮明となり像が広が
る（ぼける）ため、スリットまたはピンホールでけられ
る光束が増え、透過する光量が減るために光検出器で検
出される光量が減少する。

【０００６】このような現象に基づき、この光量が最も
多くなる位置にステージを上下動することにより結像位
置を検出し、即ちフォーカス位置合わせを行っている。
このときウエハの代わりに反射面を使用した場合には反
射面の上面とウエハとの差を補正してステージを駆動す
るか、本装置とは独立して装備されたフォーカス位置検
出装置、例えば斜入射光学系を用いたギャップセンサー
を使用することにより、ウエハの表面をステージを上下
動することにより反射面の表面の位置合わせを行うよう
にしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】同公報で提案されてい
る投影光学系の結像面位置の検出方法、即ちフォーカス
検出では１回のフォーカス計測を行うために反射面を設
置したステージを光軸方向に多数回、移動しなければな
らないために時間がかかり、スループットの低下を招く
という欠点があった。

【０００８】本発明は、第１物体としてのレチクル面上
のパターンを投影光学系で第２物体としてのウエハ面上
に投影する際、投影光学系の結像面（フォーカス位置）
を光軸方向にステージを移動走査をすることなしに、短
時間に、しかも高精度に検出することができ、高集積度
の半導体デバイスを容易に製造することができる投影露
光装置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法の提
供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、（１）照明手段からの露光光で照明した第１物体面上の
パターンを投影光学系により可動ステージに載置した第
２物体面上に投影する際、該露光光で該第１物体面と略
同一平面上に設けた光透過性のマークを照明し、該マー
クを該投影光学系を介して該投影光学系の結像面に対し
て傾斜させて該ステージ上に配置した傾斜反射面上に投
影し、該傾斜反射面で反射させた後に元の光路を戻し、
該投影光学系を介して光検出手段に結像させ、該光検出
手段からの信号を用いて処理部で該投影光学系の結像位
置情報を検出すると共に、該第２物体の該投影光学系の
光軸方向の位置情報を該投影光学系を介さずに位置検出
手段で検出する際に該結像位置情報で該位置検出手段の
検出オフセットを補正していることを特徴としている。

【００１０】特に、（１−１）前記傾斜反射面は光軸方向に変移可能である
こと。（１−２）前記光検出手段は１次元ＣＣＤまたは２次元
ＣＣＤまたは複数の受光素子より成っていること。（１−３）前記第１物体面と第２物体面との間の光路中
には偏光ビームスプリッターとλ／４板が設けられてい
ること。（１−４）前記投影光学系は移動可能な光学素子を有し
ており、前記マークは所定量離れた複数の光透過部を有
し、該投影光学系による該複数の光透過部の光軸方向の
結像位置を前記光検出手段で検出し、前記処理部は該光
検出手段からの信号を用いて該投影光学系の像面湾曲ま
たは／及び非点収差を求めており、該光学素子を移動さ
せて該投影光学系の像面湾曲または／及び非点収差を調
整していること。（１−５）前記マークは所定量離れた複数の光透過部を
有し、該投影光学系による該複数の光透過部の光軸方向
の結像位置を前記光検出手段で検出し、前記処理部は該
光検出手段からの信号を用いて該投影光学系の像面傾斜
を求め、該処理部からの信号を用いて駆動手段により前
記可動ステージに載置した第２物体をチルト駆動させて
いること。等、を特徴としている。

【００１１】本発明の半導体デバイスの製造方法は、（２）照明手段からの露光光で照明したレチクル面上の
パターンを投影光学系により可動ステージに載置したウ
エハ面上に投影露光し、次いで該ウエハを現像処理して
半導体デバイスを製造する際、該露光光で該レチクル面
と略同一平面上に設けた光透過性のマークを照明し、該
マークを該投影光学系を介して該投影光学系の結像面に
対して傾斜させて該ステージ上に配置した傾斜反射面上
に投影し、該傾斜反射面で反射させた後に元の光路を戻
し、該投影光学系を介して光検出手段に結像させ、該光
検出手段からの信号を用いて処理部で該投影光学系の結
像位置情報を検出すると共に該ウエハ面の該投影光学系
の光軸方向の位置情報を該投影光学系を介さずに位置検
出手段で検出する際に該結像位置情報で該位置検出手段
の検出オフセットを補正していることを特徴としてい
る。

【００１２】特に、（２−１）前記傾斜反射面は光軸方向に変移可能である
こと。（２−２）前記光検出手段は１次元ＣＣＤまたは２次元
ＣＣＤまたは複数の受光素子より成っていること。（２−３）前記レチクル面とウエハ面との間の光路中に
は偏光ビームスプリッターとλ／４板が設けられている
こと。（２−４）前記投影光学系は移動可能な光学素子を有し
ており、前記マークは所定量離れた複数の光透過部を有
し、該投影光学系による該複数の光透過部の光軸方向の
結像位置を前記光検出手段で検出し、前記処理部は該光
検出手段からの信号を用いて該投影光学系の像面湾曲ま
たは／及び非点収差を求めており、該光学素子を移動さ
せて該投影光学系の像面湾曲または／及び非点収差を調
整していること。（２−５）前記マークは所定量離れた複数の光透過部を
有し、該投影光学系による該複数の光透過部の光軸方向
の結像位置を前記光検出手段で検出し、前記処理部は該
光検出手段からの信号を用いて該投影光学系の像面傾斜
を求め、該処理部からの信号を用いて駆動手段により前
記可動ステージに載置したウエハをチルト駆動させてい
ること。等、を特徴としている。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の投影露光装置の実施例１の要
部概略図である。同図において１は露光照明系であり、
第１物体としてのレチクル３を照明すると共に後述する
マークＲＬ，ＲＲを照明している。露光照明系１は露光
照明系の絞り２と、不図示の超高圧水銀ランプ，シャッ
ター，光学系等から構成されている。３は第１物体とし
てのレチクル（フォトマスク）であり、レチクル３の下
面にはクロム蒸着等で形成した回路パターン４が設けて
ある。５はレチクル３を保持し、ＸＹ方向に移動可能な
レチクルステージ（レチクルホルダ）である。

【００１４】即ちレチクルホルダ５はレクチル３を吸着
保持して第１直交座標系のＸＹ平面と平行な平面内の第
２の直交座標系ｘｙにて２次元移動している。なお、第
２直交座標系ｘｙの原点は、投影レンズ６の光軸であ
る。

【００１５】６は投影レンズ（投影光学系）であり、露
光照明系１によって照明されたレチクル３の回路パター
ン４を第２物体としてのウエハ７に投影している。８は
ウエハホルダであり、ウエハ７を吸着保持している。９
はθＺチルトステージであり、ウエハホルダ８をＺ軸回
りに微小回転駆動（θ駆動）し、Ｚ方向へ微小駆動（Ｚ
駆動）し、Ｘ軸とＹ軸回りに微小回転駆動（チルト駆
動）している。１０はＸＹステージであり、θＺチルト
ステージ９を第１直交座標系ＸＹ方向へ２次元駆動して
いる。

【００１６】１１は干渉用ミラーであり、ＸＹステージ
１０に固定されており、その位置を干渉計（レーザ干渉
計）１２でモニターするためのものである。尚、干渉計
ミラー９と干渉計１２は紙面と垂直方向（Ｙ方向）にも
同様に配置している。そして２つの干渉計からのレーザ
光が投影レンズ６の光軸上で一致するように設定してい
る。干渉計ミラー１１と干渉計１２から得られる信号を
用いてＸＹ駆動制御系１３によりウエハ７を常に所定の
位置となるように位置決めしている。

【００１７】即ち、ＸＹステージ１０の移動中あるいは
静止中に装置に予め設定された第１直交座標系ＸＹの原
点である投影レンズ６の光軸に対するＸＹステージ１０
の位置を逐次計測して、これによりＸＹステージ制御系
１３によりＸＹステージ１０を所定の位置に位置決めし
ている。

【００１８】４１は反射部材であり、θＺチルトステー
ジ９上に設けている（図３（Ｂ））。４３は反射部材４
１に設けた反射基準面（基準反射面）である。１９は投
光手段であり、ウエハ７，即ち反射基準面４３の光軸方
向の面位置を検出するためにウエハ７に塗布したフォト
レジストを感光させない光束で反射基準面４３を斜方向
から照射している。２０は検出手段（ギャップセンサ
ー）であり、投影レンズ６を介さずに投影レンズ６とウ
エハ７あるいは反射基準面４３との間の光軸方向の距離
を計測している。

【００１９】即ちギャップセンサー２０は投影レンズ６
に対するウエハ７の表面の高さを検出し、その検出値が
所定のベストフォーカス値Ｚａ（投影レンズ６の像面の
高さを示す所定の指令値）になるようにθＺチルトステ
ージ９はウエハ７をＺ駆動している。これによりレチク
ル３の回路パターン４の投影像をウエハ７の表面に結像
している。即ち焦点合わせをして常にコントラストの高
い投影像が転写できるようにしている。なお、所定のベ
ストフォーカス値Ｚａの設定の方法は後述する。尚、本
実施例においてはこの間の距離をレべリング計測で行う
ことも可能である。

【００２０】４２は反射部材４１に設けた反射面（反射
パターン面）であり、反射基準面４３の近傍に配置され
ている。反射面４２は投影レンズ６の像面（Ｚ軸に垂直
な面）に対し、θ゜だけ傾いており、その反射面４２の
中心の高さ（Ｚ方向位置である光軸方向位置）は基準反
射面４３の高さと同じである（以後、この反射面を「傾
斜反射面」と呼ぶ）。

【００２１】図３に反射部材４１上の反射基準面４３と
傾斜反射面４２の断面詳細を示す。尚、図３には傾斜反
射面４２の一部に後述するマークＰｘを配置している。

【００２２】図１に戻り、３０はフォーカス計測光学系
であり、投影レンズ６の結像位置、即ちベストフォーカ
ス位置を検出している。

【００２３】次にフォーカス計測光学系３０を構成する
各要素について順次説明する。３１は光ファイバーある
いは引き回し光学系であり、露光照明系１からの光束を
フォーカス計測光学系３０に導光している。３２はシャ
ッター，３３は入射光量を調整するためのＮＤフィルタ
ーであり、光路に対し出し入れ可能な構造になってい
る。３４はフォーカス計測のための照明光学系（コリメ
ーターレンズ）である。

【００２４】３５は絞りである。この絞り３５は露光照
明系の絞り２が変更されると、それに合わせて照明制御
部３６により変更される構造になっている。３７は対物
レンズ、３８はミラーであり、光路を９０°折り曲げて
いる。３９は偏光ビームスプリッターあるいはハーフミ
ラーであり、照明光束と反射部材４１上の傾斜反射面４
２から帰ってきた光束を分離している。ＲＲは１つ、或
いは複数の開口部（透過部）を有するマークであり、レ
チクル３上のパターン面４と光学的に略同一平面上の左
右両端の所定位置に配置されている。

【００２５】図２にマークＲＲの詳しいパターンを示し
ている。同図においてＲＲ（ＲＬ）はマークであり、斜
線部Ｍａは遮光部である。このマークＲＲ，ＲＬは具体
的には同図に示すように回路パターン４の領域の周辺の
遮光部分に、例えばｘ軸方向に向けて設けた透光スリッ
トより成っている。このマークＲＲまたはマークＲＬの
線幅は幅Ｄ１になっている。そしてマークＲＲ，ＲＬは
露光用照明光学系１とは別のフォーカス検出用照明光学
系３０により均一に照明している。４４は光センサーで
あり、例えば１次元ＣＣＤ，または２次元ＣＣＤから成
っている。本実施例では１次元ＣＣＤを用いている。

【００２６】光センサー４４の受光面はマークＭＲと光
学的に共役な位置に配置されている。４５はホルダであ
り、光センサー４４をＸ′Ｙ′方向に２次元移動させて
いる。５０は処理部であり、光センサー４４で受光した
光量分布の画素情報、そして検出手段２０からの信号か
ら投影レンズ６のフォーカス位置を求め、その値により
ＸＹステージ制御系１３を駆動すると共に、検出手段２
０からの出力値と比較し、その校正をしている。

【００２７】次に、図１においてウエハ７面上への露光
動作及びフォーカス計測に関わる光路の説明をする。

【００２８】まず通常の露光動作の場合から説明する。
露光照明系１からの露光光により照明されたレチクル３
の電子回路パターン４は偏光ビームスプリッター３９と
投影レンズ６を介し、投影レンズ６の焦点面にギャップ
センサー２０とθＺチルトステージ９のＺ駆動によって
位置合わせされたウエハ７上に、等倍或いは縮小されて
転写される。このギャップセンサー２０は非露光光のプ
ローブ光を用いて低い角度でウエハ上７，あるいはθＺ
チルトステージ９上の反射基準面４３に入射し、反射し
てきた光をギャップセンサー２０で受光することにより
ウエハ７のＺ位置及びチルトを計測している。

【００２９】また投影レンズ６によるレクチル３の回路
パターン４の投影像は、ｘｙ座標に対して反転像になる
のでｘｙ座標系とＸＹ座標系の方向とは逆になる。そし
て不図示のレクチルハンドによりレチクルホルダ５上に
搬入されたレチクル３は不図示の公知の検出手段により
レチクル３の位置が検出され、レチクルホルダ５を駆動
して第２直交座標系ｘｙの原点に対し位置決めしてい
る。

【００３０】次にフォーカス検出用照明光学系３０につ
いて説明する。まず、露光用照明光学系１から光ファイ
バー３１によって露光光と同一波長の光の一部が取り出
される。そして投影レンズ６のベストフォーカスを検出
するときには後述する傾斜反射面（反射パターン面）４
２が所定位置に位置決めされた後にシャッター３２が開
けられ、この光はＮＤフィルター３３，コリメーターレ
ンズ３４を通り、開口絞り３５を照射する。

【００３１】開口絞り３５は露光用照明光学系１の露光
照明絞り２の形状に応じて最適な形状及び大きさの開口
絞り３５になるように照明制御部３６が不図示の駆動機
構によって開口絞り３５の形状を変化させている。また
は別の開口絞り３５と交換するようにしている。ＮＤフ
ィルター３３は開口絞り３５に応じて光量が一定となる
ように、不図示の駆動機構によって透過率の違う別のＮ
Ｄフィルター３３と交換できるようにしている。

【００３２】開口絞り３５からの光は、対物レンズ３
７，ミラー３８を通ってレチクル３に設けたマークＲＲ
を均一に照明する。マークＲＬも上記と同一で別の不図
示のフォーカス検出用照明光学系３０により照明してい
る。あるいは上記のフォーカス検出用照明光学系３０の
全体または対物レンズ３７とミラー３８の部分が不図示
の駆動機構によってマークＲＬを照明する位置に水平移
動することにより照明している。

【００３３】そしてこのマークＲＲ，ＲＬを透過した光
束は偏光ビームスプリッター３９と投影レンズ６とλ／
４板を透過して投影レンズ５の直下に像（マーク像）Ｗ
Ｒ，ＷＬを結像する。尚偏光ビームスプリッター３９を
透過する光はＰ偏光成分の光であり、更にλ／４板を透
過し、円偏光になって像ＷＲ，ＷＬを結像する。

【００３４】一方ＸＹステージ１０上のθＺチルトステ
ージ９上の反射部材４１には図３に示すように傾斜反射
面（反射パターン面）４２と反射基準面４３が設けられ
ている。反射パターン面４２は像面に対し所定の量αだ
けわずかにＸ軸方向に（Ｙ軸回りに）傾けて設けた平面
で、反射パターン面４２には、光反射性のマークＰｘが
設けられている。投影レンズ６のベストフォーカスを検
出する時には、このマークＰｘがレチクル３のマークＲ
Ｒ，ＲＬの像ＷＲ、あるいは、ＷＬと一致する所定位置
に、予めＸＹステージ１０を移動して、反射パターン面
４２を位置決めしておく。

【００３５】以降においては、例えば、レチクル３のマ
ークＲＲを用いて投影レンズ６のベストフォーカスを検
出する場合について説明することとし、マークＰｘが像
ＷＲと一致する所定位置に反射パターン面４２を位置決
めて配置する。

【００３６】一方、反射パターン面４２の横に、これと
一体で像面と水平な平面に設けた反射基準面４３の高さ
は、マークＰｘの中心の高さと概略一致している。そし
て、ギャップセンサー２０は、反射基準面４３の高さを
検出し、それが所定の反射基準面４３の原点値Ｚp にな
るように、θＺチルトステージ９をＺ駆動して位置決め
て、反射パターン面４２は概略ベストフォーカスに配置
される。なお、反射基準面４３の原点値Ｚp の設定の方
法については後述する。

【００３７】ところで上述のマークＰｘは、その斜線で
示したパターンだけが露光光に対して光反射性になるよ
う設けられている。これは例えば、マークＰｘはガラス
等の上面にＣｒパターンで形成し、ガラス下側は黒色に
しておけばよく、また、同結果が得られる他の構成でも
構わない。また、マークＰｘの形状は、具体的には図３
に示すように、レチクル３のマークＲＲ、またはＲＬ
が、投影レンズ６の縮小倍率分だけ縮小されている相似
形状のマークで、その線幅は幅Ｄ２になっている。但
し、マーク長に関しては、後述するフォーカス検出に必
要な長さがあればよいので、必ずしも相似形状でなくて
もよい。

【００３８】投影レンズ６の直下に結像したマークＲＲ
の像ＷＲは、この反射パターン面４２のマークＰｘで反
射して投影レンズ６とλ／４板４０を透過し、円偏光か
らＳ偏光成分の光になり、今度は偏光ビームスプリッタ
ー３９で反射して、受光素子４４の受光面に像ＳＲを結
像する。この結像面は、第１直交座標系のＸＹ平面と共
役な第３の直交座標系であるＸ′Ｙ′平面をなす。受光
素子ホルダ４５は、受光素子４４を保持して、第３直交
座標系のＸ′Ｙ′平面にて２次元移動でき、受光素子４
４が像ＳＲを適正に検出できる所定の位置に予め位置決
めされる。

【００３９】この受光素子４４は、例えば、図４に示す
１次元ＣＣＤより成り、これの各画素ごとに光量に比例
した信号出力を得ることにより、像ＳＲのＸ′軸方向の
光量分布に相当する光量信号を得ている。なお、１次元
ＣＣＤ４４のＹ′軸方向の画素の幅は、像ＳＲより広く
してあり、像ＳＲを欠くことなく受光できるようになっ
ている。そして、処理部５０は、受光素子４４から得ら
れた光量信号の情報から、投影レンズ６のベストフォー
カスを求め、ギャップセンサー２０によって計測された
ウエハ７の表面の高さがそれになるように、θＺチルト
ステージ９をＺ駆動して位置決める。

【００４０】なお、受光素子４４は、１次元ＣＣＤの他
に、２次元ＣＣＤであるもの、あるいは、複数の光電変
換素子を１列に、または２次元平面に並べたもの、ある
いは、複数の光ファイバの入射口を１列に、または２次
元平面に並べ、出射口から出た光をＣＣＤ、または光電
変換素子で受光する構成のものでもよい。

【００４１】また、偏光ビームスプリッター３９は、ハ
ーフミラーでもよく、その場合λ／４板４０は不要とな
る。また、偏光ビームスプリッター３９は、レチクル３
と投影レンズ６の間に設けたが、この配置に限定される
ものではなく、要はレチクル３とウエハ７の間にあれば
どこでもよく、例えば投影レンズ６の一部分でもよい。

【００４２】次に、本実施例において、投影レンズ６の
像面の高さ、すなわち、投影レンズ６のベストフォーカ
スを検出する方法を説明する。

【００４３】前記構成において、投影レンズ６の直下に
結像するマークＲＲの像ＷＲは、像面に対して傾いてい
る反射パターン面４２上での投影像ＰＲとしては、図５
のように糸巻き型になる。すなわち、Ａ点で反射パター
ン面４２の高さが像面と一致してベストフォーカスにあ
るとすると、Ａ点での投影像ＰＲの幅は、レチクル３上
のマークＲＲの幅Ｄ１が、投影レンズ６の縮小倍率分だ
け縮小された幅Ｄ２になっている。しかし、Ｂ点、ある
いはＣ点では、反射パターン面４２の高さが像面に対し
ずれていき、そのずれ量が大きくなればなるほど像がぼ
けていくので、幅Ｄ２より太い幅の投影像になってい
く。よって、反射パターン面４２に対する投影像ＰＲ
は、像面と一致した高さで一番細く、そこから離れるほ
ど太くなっていく糸巻き型になる。

【００４４】この時、レチクル３上のマークＲＲは、均
一に照明されているので、投影像ＰＲは糸巻き型ではあ
るものの、線幅方向に積分した場合、Ａ〜Ｃ点の各光量
はどこでも同じになる。しかし、反射パターン面４２の
マークＰｘで反射するのは、幅Ｄ２の部分だけなので、
受光素子４４の受光面の像ＳＲの各点の光量は、Ａ点に
対応するＡ′点で最大となり、Ｂ点、Ｃ点に対応する
Ｂ′点、Ｃ′点では、Ａ′点から離れるほど少なくなっ
ていく。すなわち、像ＳＲを受光素子４４により受光し
得られる光量信号Ｓ1 は、図６に示すように、横軸を受
光素子４４の画素値（位置）Ｈ、縦軸を光量Ｓとして、
山型の光量分布を示すことになる。

【００４５】そして、反射パターン面４２の高さが投影
レンズ６の像面と一致しているＡ点の位置を、光量信号
Ｓ1 が最大値となる受光素子４４の画素値Ｈ1 として得
ることができる。また、投影レンズ６のベストフォーカ
スが何らかの理由で変化して、反射パターン面４２の高
さと一致するＡ点の位置がずれれば、それに応じて光量
信号Ｓ1 もずれて光量信号Ｓ2 となり、その最大値は新
たな画素値Ｈ2 となる。以上の原理により、上述のフォ
ーカス検出手段で投影レンズ６のベストフォーカスを検
出している。

【００４６】なお、図６において、投影レンズ６のベス
トフォーカスを示す画素値Ｈ1 を求める方法は、以下の
（Ａ１）〜（Ａ４）の手法が適用可能である。

【００４７】（Ａ１）光量信号Ｓが最大値となる画素値
を求めてＨ1 とする。

【００４８】（Ａ２）光量信号Ｓの最大値に対してある
割合のスライスレベルを設定し、光量信号Ｓがこのスラ
イスレベルの出力を示す画素値Ｈ3 、Ｈ4 を求めて、Ｈ1 ＝（Ｈ3 ＋Ｈ4 ）／２ ‥‥（数１）とする。

【００４９】（Ａ３）光量信号（Ｓi ）および画素値
（Ｈi ）に対して重心処理を行い、Ｈ1 ＝Σ（Ｈi ×Ｓi ）／ΣＳi ‥‥（数２）とする。

【００５０】（Ａ４）光量信号（Ｓi ）および画素値
（Ｈi ）に対して２次関数近似（ｙ＝ａ・ｘ・ｘ＋ｂ・
ｘ＋ｃ）を行い、Ｈ1 ＝−ｂ／（２・ａ） ‥‥（数３）とする。

【００５１】次に、本実施例におけるフォーカス検出手
段の原点校正の方法について述べる。まず、ギャップセ
ンサー２０により投影レンズ６のベストフォーカスを測
定する。これは通常よく行われている公知の方法で、フ
ォーカス測定用マーク（限界解像力付近までサイズが振
られたライン＆スペースあるいはドットマーク）が設け
られたテストレチクルを、ショット毎にフォーカスを振
りながらウエハ７に露光し、それを現像して、光学顕微
鏡または電子顕微鏡でフォーカス測定用マークの解像の
具合を観察し、どのフォーカスで露光されたものがベス
トフォーカスであるかを評価することにより行う。これ
により、ギャップセンサー２０でのベストフォーカス値
Ｚ1 がわかり、これがギャップセンサー２０の原点とな
る。

【００５２】続いて、フォーカス検出手段により、前述
した方法で投影レンズ６のベストフォーカスを示す画素
値Ｈ1 を測定し、これをフォーカス検出手段の原点とす
る。なお、このギャップセンサー２０の原点測定からフ
ォーカス検出手段の原点測定までの間に、投影レンズ６
のベストフォーカスが経時変化する量は、無視できるも
のとする。

【００５３】以上の原点校正を１度行えば、これ以降に
投影レンズ６のベストフォーカスが変化しても、これを
フォーカス検出手段で測定すれば、図６に示すように、
投影レンズ６のベストフォーカスを示す画素値がＨ2 に
なったと検出できる。これによって、画素値Ｈ1 と画素
値Ｈ2 の差ｄＨから変化した画素量がわかり、後述する
感度校正の方法で予め１画素あたりの高さ変化量Ｚu を
求めておいて、投影レンズ６のベストフォーカス変化量
ｄＺを、ｄＺ＝ｄＨ×Ｚu ‥‥（数４）として求めている。その時のギャップセンサー２０にお
けるベストフォーカス値Ｚa は、Ｚa ＝Ｚ1 ＋ｄＺ ‥‥（数５）として求まる。

【００５４】以上のことから、ウエハ露光時において、
ギャップセンサー２０によるウエハ７の表面の高さの検
出値が、このベストフォーカス値Ｚa になるように、θ
Ｚチルトステージ９をＺ駆動することにより、レチクル
３の回路パターン４をベストフォーカスでウエハ表面に
結像している。

【００５５】なお、実際には、ベストフォーカス値Ｚa
は、ウエハ７の段差量、レジスト塗布厚等の影響や気圧
変化、ウエハ露光等で予測される変動量を考慮して、こ
れにオフセットを与えた値になることもある。

【００５６】また、ギャップセンサー２０の原点測定か
らフォーカス検出手段の原点測定までの間に、投影レン
ズ６のベストフォーカスが経時変化する量が無視できな
い場合、それは誤差になる。

【００５７】そこで、ギャップセンサー２０の原点測定
で行われるウエハ露光の直前、あるいは、直後、あるい
は、途中のいずれかにおいて、１回あるいは複数回、フ
ォーカス検出手段の原点測定を行って、その誤差を軽減
している。また、複数回の測定をした場合には、ギャッ
プセンサー２０の原点測定でのウエハ露光中において、
投影レンズ６のベストフォーカスがどのように変化して
いったかを推定できるので、それとギャップセンサー２
０のフォーカス値を対応付けることにより、さらに誤差
を軽減している。

【００５８】なお、フォーカス検出手段により、投影レ
ンズ６のベストフォーカスを測定する際には、反射パタ
ーン面４２のマークＰｘの中心の高さを適正に位置決め
するために、反射基準面４３の高さが所定の原点値Ｚp
になるようにしているが、この反射基準面４３の原点値
Ｚp を設定する方法は、次のいずれかによる。

【００５９】（Ｂ１）投影レンズ６の初期状態におい
て、ベストフォーカスを示す画素値Ｈが、受光素子４４
の計測範囲の中心になるような設計値で設定する。

【００６０】（Ｂ２）投影レンズ６の初期状態におい
て、まずは上記（Ｂ１）の設計値で設定した原点値Ｚp
を用いて、ベストフォーカスを示す画素値Ｈを測定す
る。それが受光素子４４の計測範囲の中心と一致してい
ない時には、反射パターン面４２と反射基準面４３から
なる反射部材４１をＺ駆動して画素値Ｈを再測定するこ
とを繰り返して一致させ、その時の反射基準面４３の高
さをギャップセンサー２０で検出し、その値を原点値Ｚ
p として設定し直す。

【００６１】（Ｂ３）前記のフォーカス検出手段の原点
校正を行う時には、あらかじめ上記（Ｂ２）と同様の設
定をする。

【００６２】また、前記実施例で、反射基準面４３の高
さはマークＰｘの中心の高さと概略一致しているとした
が、特に一致していなくても、反射基準面４３の高さが
ギャップセンサー２０で検出可能であればよいことは、
これらから明かである。また、ベストフォーカスを示す
画素値Ｈが、受光素子４４の計測範囲の中心になるよう
に反射基準面４３の原点値Ｚp を設定したが、予測され
るベストフォーカスの変動量が＋方向と−方向で違う場
合、受光素子４４の計測範囲の中心以外になるように原
点値Ｚp を設定してもよい。

【００６３】また、ベストフォーカスの変動量は、例え
ばウエハ露光による温度変化等の環境変化に伴う像面変
動として、予め設定した関数に基づき演算して予測する
ことができる。したがって、フォーカス検出手段による
投影レンズ６のベストフォーカス測定の前に、ベストフ
ォーカスの変動量を演算してそれがＺv と予測されれ
ば、反射基準面４３の原点値Ｚp をＺp ＋Ｚv とみな
してベストフォーカスを測定することができ、これによ
り、フォーカス検出手段の検出範囲を広げることができ
る。なおこの場合には、ギャップセンサー２０における
ベストフォーカス値Ｚa は、Ｚa ＝Ｚ1 ＋ｄＺ＋Ｚv ‥‥（数６）となる。

【００６４】次に、本実施例におけるフォーカス検出手
段の感度校正の方法について述べる。まず、フォーカス
検出手段により、前述した方法で、投影レンズ６のベス
トフォーカスを測定し、それを示す画素値をＨ7 とす
る。この時には前述したように、反射基準面４３の高さ
はあらかじめ原点値Ｚp になるようにしてはいるが、精
度を上げるために、画素値Ｈ7 の測定と同時に反射基準
面４３の高さをギャップセンサー２０により検出し、そ
の検出値をＺ7 とする。

【００６５】次に、θＺチルトステージ９をＺ駆動し
て、反射基準面４３を所定の量だけ移動させる。次に再
び、フォーカス検出手段により、投影レンズ６のベスト
フォーカスを測定し、それを示す画素値をＨ8 とし、こ
れと同時に、ギャップセンサー２０により反射基準面４
３の高さを検出し、その検出値をＺ8 とする。以上か
ら、受光素子４４の１画素あたりの高さ変化量、すなわ
ち、フォーカス検出手段の感度Ｚu は、Ｚu ＝（Ｚ8 −Ｚ7 ）／（Ｈ8 −Ｈ7 ） ‥‥（数７）となる。

【００６６】なお、複数回計測してその平均値をＺu と
すれば、より高精度にできる。また、原点値Ｚp の位置
だけで計測するのではなく、Ｚの位置を変えて複数のＺ
u を計測することにより、計測範囲全体に渡る画素の位
置Ｈに対応したＺu(H)が求まるので、（数４）の代わり
に、ｄＺ＝ｄＨ×Ｚu(H) ‥‥（数８）としてｄＺを求めれば、より高精度にできる。

【００６７】以上、上記の実施例において、レチクル３
のマークＲＲを用いて、投影レンズ６のベストフォーカ
スを検出する方法について述べて来たが、マークＲＬを
用いて検出する場合には、マークＲＬの像ＷＬと反射パ
ターン面４２のマークＰｘが一致する所定位置に反射パ
ターン面４２を位置決めし、さらに、像ＷＬが反射して
投影レンズ６と偏光ビームスプリッター３９を通り受光
素子４４の受光面に結像した像ＳＬを、受光素子４４が
適正に検出できる所定の位置に受光素子ホルダ４５を位
置決めすることにより、上記と同様に投影レンズ６のベ
ストフォーカスを検出することができる。

【００６８】すなわち、レチクル３のマークＲＲかマー
クＲＬのどちらかを用いて、投影レンズ６のベストフォ
ーカスを検出できるが、もちろん、両方を用いて検出
し、あるいは、後述するように２箇所以上の複数のマー
クを用いて検出し、各マークごとのベストフォーカス値
Ｚa を求め、それらを平均して、あるいは加重平均し
て、それをベストフォーカス値Ｚa とすれば、より高精
度に検出することができる。

【００６９】この場合、フォーカス検出手段の原点校正
は、各マークごとにフォーカス検出手段の原点測定をし
て行う。これにより、各マークごとにフォーカス検出手
段の原点を持ち、これに対する投影レンズ６のベストフ
ォーカスの変動量を検出することにより、各マークごと
のベストフォーカス値Ｚa を求めることができる。

【００７０】さらに、反射基準面４３の原点値Ｚp の設
定は、各マークすべてを通して前記に記した条件になる
ように１つの原点値Ｚp を設定してもよいし、各マーク
ごとに前記に記した条件になるように個別に設定しても
よい。さらに、フォーカス検出手段の感度校正は、ある
マークだけで行い感度Ｚu を求めてもよいし、各マーク
ごとに行って感度Ｚu をそれぞれ求めて個別の感度Ｚu
としてもよいし、それらの平均値を感度Ｚu としてもよ
い。

【００７１】なお、以上の感度校正、および、前述の原
点校正は、１度行っておけばよく、具体的には、本装置
の出荷前、あるいは本装置の半導体製造工場への設置時
に行えばよい。したがって、オペレーターがこれらを行
う手間はないし、これらによって半導体製造の生産性を
低下させることもない。

【００７２】次に本実施例の動作（フロー）について説
明する。本発明において、ウエハ７を露光する処理に関
するフローチャートを図７に示す。まず本発明において
フォーカス位置検出を行わない従来の場合を説明する。

【００７３】露光したいウエハ７を供給（ステップ１１
０）し、レチクル３は露光するウエハに対応して供給す
るか、あるいは前のウエハと同一のために供給済になっ
ている場合もある。供給されたウエハ７は粗合わせのた
めに、プリアライメント（ステップ１１１）を実行す
る。そしてステップ１１２でファインアライメントを実
行する。これによりウエハ７は位置決めされ、露光すべ
きショット位置がＸＹステージ座標上のどこに存在して
いるかを決定する。

【００７４】ステップ１１３でこの決定された座標に従
って、ステージ８が露光すべきショット位置に移動す
る。そして投影レンズ６のフォーカス面（最良結像面）
にウエハ７をＺ方向駆動させるためにフォーカス駆動
（ステップ１１４）が実行される。

【００７５】このときウエハ７の傾き成分も同時に除去
するためにギャップセンサー２０で傾き量を測定し、傾
き成分をキャンセルするようにＸＹステージを傾ける。
これにより投影レンズ６のフォーカス面（最良結像面）
にウエハ７が位置調整されたので露光（ステップ１１
５）する。

【００７６】次に、ステップ１１６で全ショット露光が
完了してるか判断をする。全ショットの露光が完了する
までステップ１１３に戻り、次の露光ショットに移動
し、露光するループを繰り返す。そして全ショットの露
光が完了したらステップ１１７に進んでウエハ７の回収
を行う。

【００７７】次に、ステップ１１８で全ウエハの露光が
完了してるか判断をする。全ウエハの露光が完了するま
でステップ１１０に戻り次のウエハを供給し、アライメ
ントし、露光するループを繰り返す。そして全ウエハの
露光が完了し、１つのロットの処理が完了する。

【００７８】本発明を用いて投影レンズ６のフォーカス
位置を検出し、フォーカス位置の補正を入れた場合のフ
ローを説明する。図７に示したステップａ〜ステップｅ
は、フォーカス位置補正のタイミングを示してしる。

【００７９】ステップａ〜ステップｅの補正のタイミン
グについて説明する。実際の補正は、ステップａ〜ステ
ップｅのどこか一箇所で行なえば良い。どのタイミング
にするかの選択は、投影レンズ６のフォーカス変化量と
ギャップセンサー２０の経時変化量，露光処理されるウ
エハ７の許容デフォーカス量から判断される。デフォー
カスに対して敏感なレイアーはステップｅのタイミング
になる。ステップｅはショット毎に補正を行う場合であ
る。しかしこれをすべてのレイヤーに適用するとウエハ
処理時間がかかりスループットが低下し、生産性が悪く
なる。

【００８０】そこで、フォーカス位置の変化量が無視で
きる範囲があれば補正の間隔を長くできる。ステップｅ
に比べて、ステップｃ，ステップｄを選択すると、ウエ
ハ毎になり間隔が長くなる。さらに、ステップｂにすれ
ば、たとえば１ロット終了毎になり、さらに間隔は長く
なる。ステップｂは、１時間後・１日後でも良い。ステ
ップａはそれ以上の長い間隔で、たとえば１０ロット終
了毎になる。

【００８１】前記のフォーカス補正の間隔は露光や気圧
よるフォーカス位置の変動量と許容値から求められる。
あらかじめ許容値を設定しておけば、処理部５０にて間
隔を自動的設定することも可能である。

【００８２】また、本実施例の補正をウエハ毎にしない
ときは補正と補正の間を計算上でフォーカス位置の予測
値制御しても良い。予測値制御と実際の変動が一致して
いるプロセス（ウエハ処理）では、間隔はステップａや
ステップｂを選択すれば良いし、差が大きいことが分か
っていれば間隔はステップｃやステップｄやステップｅ
を選択することになる。

【００８３】また、例えばウエハ毎に補正する場合にお
いて本実施例の補正をした後、次のウエハで補正をする
ときに予測値制御で求めたフォーカス位置と本実施例を
用いた補正によって得られた真のフォーカス位置を処理
部５０で比較する。もし予測値との差が許容値よりも少
ないときは例えば５枚毎とかロット毎に自動的に変更す
ることも可能であり、スループットが向上する。

【００８４】さらに、処理したウエハのプロセスとフォ
ーカス位置の予測値制御との差を対応して記憶できるの
で、前のプロセスでウエハ毎で処理していても次のプロ
セスにおいては前回の処理結果から予測値との差が小さ
いことが事前に判断できるので、自動的にロット毎に設
定が変更される。前回の処理結果も１つ前のデータのみ
ならず、過去のデータをすべて記憶することも可能で統
計処理等の学習機能を用いて総合的に判断させることも
できる。さらには予測値制御のパラメータの最適化も当
然可能になる。

【００８５】以上の機能により、常に生産性を必要以上
に落とすことなく各プロセスに対応した最適な補正間隔
が自動的に選択することができる。また、経時変化をキ
ャンセルするフォーカス補正が可能となる。なお、当然
のことながら、補正動作のタイミングは、上述のような
自動的な変更をせずに、入力設定で固定してもよいし、
変更を促す情報をオペレーターに対して出してもよい。

【００８６】次にステップａ〜ステップｅで行う具体的
な補正動作フローを図８に示す。図８においては、ま
ず、ステップ１３０にてレチクル３を第２直交座標系ｘ
ｙの原点に対して位置決めする、あるいは、その位置に
あるか確認する。次に、ステップ１３１において、レチ
クル３の例えばマークＲＲを照明できるように、フォー
カス検出用照明光学系３０を水平移動させる。ステップ
１３２で、マークＲＲの投影像ＷＲの第１直交座標系Ｘ
Ｙの位置が、反射パターン面４２のマークＰｘと一致す
る所定の位置に、ＸＹステージ１０をＸＹに駆動する。
当然のことながら、この位置は、原点・感度補正が行わ
れた時の位置である。

【００８７】ステップ１３３で、ギャップセンサー２０
は反射基準面４３の高さを検出し、それが所定の反射基
準面４３の原点値Ｚp になるように、θＺチルトステー
ジ９をＺ駆動して位置決める。これにより、反射パター
ン面４２は概略ベストフォーカスに配置される。ステッ
プ１３４で、マークＰｘで反射して受光素子４４の受光
面に結像した像ＳＲを、受光素子４４が適正に検出でき
るように、受光素子ホルダ４５を第３直交座標系Ｘ′
Ｙ′の所定の位置に位置決めする。なお、これらステッ
プ１３１〜ステップ１３４は、平行動作してもよい。以
上で、位置決めがすべてなされたので、次に計測を行
う。

【００８８】ステップ１３５でフォーカス検出用照明光
学系３０のシャッタをオープンにする。すると、前述し
たように、光はレチクル３のマークＲＲを照明し、投影
レンズ６を通り、マークＰｘで反射し、再び、投影レン
ズ６を通って、偏光ビームスプリッター３９で反射し、
受光素子４４に入る。ステップ１３６では、この受光素
子４４で受光して得られた光量信号Ｓ2 から、それが最
大になる画素値Ｈ2 が前述した方法で求める。そして前
述したように、原点校正時の投影レンズ６のベストフォ
ーカスに対応する画素値Ｈ1 に対して変化した画素量ｄ
Ｈが求まるので、ベストフォーカスの変化量ｄＺが、
（数４）によって計算される。

【００８９】計測が終了したので、ステップ１３７でフ
ォーカス検出用照明光学系３０のシャッタをクローズに
する。そのタイミングは光量信号が得られれば、すぐに
でも良い。その後の計算処理はステップ１３７と並行処
理しても良い。これで、変化量ｄＺが求められたので、
ステップ１３８でギャップセンサー２０における新しい
ベストフォーカス値Ｚa を、（数５）によって求める。
これにより、ギャップセンサー２０によるウエハ７の表
面の高さの検出値が、新しいベストフォーカス値Ｚa に
なるように、処理部５０がθＺチルトステージ９をＺ駆
動して制御でき、ウエハ７をベストフォーカスで露光す
ることができる。

【００９０】なお、フローに図示していないが、もし複
数のマーク、例えばマークＲＬをも使ってベストフォー
カスを求める場合には、再度ステップ１３１〜ステップ
１３８を行い、そのマークに対応したベストフォーカス
値Ｚa を求める。そして、求めた複数の個別のＺa を平
均するなどの処理をして、１個のベストフォーカス値Ｚ
a を求めることになる。

【００９１】また、フローに図示していないが、前述し
た予測値と真のベストフォーカス値Ｚa との比較、およ
び、補正動作の間隔変更の判断は、この時点で行えばよ
い。また、フローに図示していないが、気圧によるフォ
ーカス変化分は、新しいベストフォーカス値Ｚa を求め
た時点で補正されてしまうので、気圧値によってフォー
カス補正量を計算して予測値制御をしている場合には、
その補正量は、この時点でクリアーされる。そして、次
の補正動作までの間は、この時点の気圧値を起点にし、
その時々の気圧値によってフォーカス補正量を計算で求
め、予測値制御できる。露光によるフォーカス変化につ
いても同様に行える。

【００９２】以上フローについて説明したが、本発明の
主たる目的はフォーカスを迅速に測ることであり、フロ
ーの順番を規定しているわけではない。よって、前述の
フローに限定されず本発明の目的を満足すれば、他のフ
ローであっても良い。

【００９３】次に本発明の実施例２について説明する。
実施例１においては、レチクル３に設けられたマークＲ
Ｒ，マークＲＬは、第２直交座標系ｘｙのｘ軸上でお互
いに離れた２箇所に設けたが、これに対して本実施例で
はこれらの代わりに、図９に示すような、ｙ軸方向に向
けた透光スリットより成るマークＲＦとマークＲＢをｙ
軸上でお互いに離れた２箇所に設けている。

【００９４】この場合、θＺチルトステージ９上には、
反射部材４１の代わりに反射部材６０を設ける。この反
射部材６０の反射パターン面６１（傾斜反射面）は、像
面に対し所定の量αだけわずかにＹ軸方向に（Ｘ軸回り
に）傾けた平面より成っている。

【００９５】さらに、反射パターン面６１には、前記実
施例と同様に、レチクル３のマークＲＦ，ＲＢが投影レ
ンズ６の縮小倍率分だけ縮小された相似形状のマークＰ
ｙが設けてある。さらに、受光素子６２の受光面に結像
した像のＹ′軸方向の光量分布に相当する光量信号が得
られるように、受光素子６２を設けている。これらによ
り、前述のｘ軸方向の場合と同様に、ｙ軸方向のマーク
の投影レンズ６のベストフォーカスを測定することがで
きる。なお、マークＰｙはマークＲＦ，ＲＢと相似形
状としたが、マーク長に関しては、フォーカス検出に必
要な長さがあればよいので、前記実施例と同様に、必ず
しも相似形状でなくてもよい。

【００９６】次に本発明の実施例３について説明する。
本実施例では、レチクル３上に図２に示すマークＲＲ，
マークＲＬと、図９に示すマークＲＦ，マークＲＢのす
べてを設けている。この場合、θＺチルトステージ９上
には、前記実施例の反射部材４１と６０を両方設ける
か、これらを合体して、Ｘ反射パターン面６３とＹ反射
パターン面６４と反射基準面４３を一体で設けた反射部
材６５を設ける。また、受光素子についても、受光素子
４４と６２を両方設ける。これらにより、マークＲＲ，
ＲＬ、または、マークＲＦ，ＲＢのいずれででも、前述
したように投影レンズ６のベストフォーカスを検出でき
るようにしている。

【００９７】なお、この場合の受光素子は、２個の１次
元ＣＣＤを用いる他に、１個の２次元ＣＣＤで共用する
ものでもよい。また、前述したように、複数の光電変換
素子を１列に、または２次元平面に並べたもの、あるい
は、複数の光ファイバの入射口を１列に、または２次元
平面に並べ、出射口から出た光をＣＣＤ、または光電変
換素子で受光するものでもよい。

【００９８】次に本発明の実施例４について説明する。
図１０は本実施例で用いるマークＲＣの説明図である。

【００９９】本発明においては、レチクル３に設けられ
たマークＲＲ，ＲＬまたはマークＲＦ，ＲＢは、ｘ軸上
またはｙ軸上でお互いに離れた２箇所に設けるという位
置関係に特に限定されるものではなく、どの位置でも構
わないし、マークの個数も１個以上何個設けても構わな
い。そして、多くのマークを用いて計測するほど、平均
化効果により、フォーカス補正精度が向上できる。

【０１００】また、Ｘ方向のマークＲＲとＹ方向のマー
クＲＦを近接して設けても構わないが、図１０に示すよ
うな、十字形状のマークＲＣにしてもよい。この場合、
光量信号の中心部分に凹部のある波形となるが、凹部以
外の波形から補間して処理すれば、ベストフォーカスを
検出できる。

【０１０１】さらに、露光領域内の複数点において計測
することにより、像面湾曲や像面傾斜も求めることがで
きる。さらに、実施例３で説明したように、Ｘ・Ｙの両
方向を計測できるようにするだけで、非点収差も測定す
ることができる。これらの結像特性も測定できるので、
例えば、図７のステップａの間隔で測定すれば、経時変
化を測定できる。

【０１０２】そして、像面湾曲や非点収差は、投影レン
ズ６の内部のレンズを１つ以上光軸方向に、あるいは光
軸と直交方向に、あるいは光軸まわりの回転方向に、あ
るいは光軸との直交軸まわりの回転方向に駆動させた
り、投影レンズ６の温度・気圧等の環境を変化させるこ
とによって補正できるし、像面傾斜は、θＺチルトステ
ージ９をチルト駆動させたり、ギャップセンサー２０の
計測値にオフセット入力することによって補正できる。

【０１０３】なお、前述したのと同様に、経時変化を計
測するタイミングは、プロセスに対応した予測値と実際
の変動との差やフォーカス変化量等を用いて判断し、自
動的に変更してもよいし、入力設定で固定してもよい
し、変更を促す情報をオペレーターに対して出してもよ
い。以上より、常に、各プロセスに対応して、経時変化
をキャンセルするための、像面湾曲、非点収差、像面傾
斜をも含めたフォーカス補正が可能となる。

【０１０４】次に本発明の実施例５について説明する。
本実施例ではθＺチルトステージ９に設ける反射部材の
構成を変えている。

【０１０５】本実施例では図１１に示すように、前記と
同様なＸ反射パターン面６３を２面とＹ反射パターン面
６４を２面とを組み合わせた四角錐状の４面が一体とな
り、この横にこれと一体で像面と水平な反射基準面４３
からなる反射部材６６を設けている。各Ｘ反射パターン
面６３にはマークＰｘ1，Ｐｘ2、各Ｙ反射パターン面６
４にはマークＰｙ1，Ｐｙ2が設けてある。このマークＰ
ｘ1，Ｐｘ2，Ｐｙ1，Ｐｙ2 の線幅は、前記と同様に、
レチクル３のマークＲＲ，ＲＬ，ＲＦ，ＲＢの幅Ｄ１が
投影レンズ６の縮小倍率分だけ縮小された幅Ｄ２になっ
ている。

【０１０６】また、これらのマークの長さは、後述する
フォーカス検出に必要な十分な長さになっている。この
場合、各Ｘ反射パターン面６３またはＹ反射パターン面
６４のいずれかを使うことにより、前記の実施例と全く
同様の動作を行うことができる。

【０１０７】また本実施例では次のようにすることで、
より高精度な計測を行っている。これについて例えば、
レチクル３のマークＲＲとＸ反射パターン面６３を用い
る場合で説明する。

【０１０８】まず、Ｘ反射パターン面６３を所定の位置
に位置決めする。この時、マークＲＲがＸ反射パターン
面６３上に投影された投影像ＰＲは、投影像ＰＲの左部
分がマークＰｘ1 に、右部分がマークＰｘ2 に投影され
る所定の位置になっている。これにより、マークＲＲの
投影像ＰＲはマークＰｘ1 ，Ｐｘ2 れぞれで反射するこ
とになり、これらの投影像をＰＲ1 ，ＰＲ2 とする。反
射した像ＰＲ1 ，ＰＲ2 は、前記同様、投影レンズ６と
偏光ビームスプリッター３９を通り受光素子４４の受光
面にそれぞれ結像し、この像をＳＲ1 ，ＳＲ2 とする。

【０１０９】そして、この像ＳＲ1 ，ＳＲ2 を受光素子
４４が適正に検出できる所定の位置に受光素子ホルダ４
５を位置決めする。これにより、受光素子４４により受
光し得られる出力信号は、図１２に示すように、各Ｘ反
射パターン面６３のマークＰｘ1 ，Ｐｘ2 それぞれの高
さが、投影レンズ６のベストフォーカス７０と一致して
いるＤ点とＥ点をピークとした２つの山型６７，６８か
らなる光量分布を示すことになる。そして、２つの山型
６７，６８のそれぞれについて、前記と同様に処理する
ことにより、このＤ点とＥ点の位置を、受光素子４４の
画素値Ｈ9 ，Ｈ10として得られる。

【０１１０】これによりＤ点とＥ点のスパンに相当する
スパン画素量Ｔ1 を、Ｔ1 ＝Ｈ10−Ｈ9 ‥‥（数９）として求めている。

【０１１１】また、投影レンズ６のベストフォーカス７
０が何らかの理由で変化して、例えば上にずれ、図１２
に示す破線７１の高さになった場合、Ｘ反射パターン面
６３の高さと一致するＤ点とＥ点の位置はＤ′点とＥ′
点にずれ、そのスパンは小さくなる。すなわち、受光素
子４４の画素値Ｈ9 ，Ｈ10が新たな画素値Ｈ11，Ｈ12と
なることにより、変化後のスパン画素量Ｔ2 は、Ｔ2 ＝Ｈ12−Ｈ11 ‥‥（数１０）となる。

【０１１２】したがって、投影レンズ６のベストフォー
カスの変化に対応して、スパン画素量の変化量ｄＴは、ｄＴ＝Ｔ2 −Ｔ1 ‥‥（数１１）としてわかることになるので、前述したフォーカス検出
手段の感度校正の方法と同様に、予めスパン画素量１画
素あたりの高さ変化量Ｚu を求めておけば、投影レンズ
６のベストフォーカス変化量ｄＺは、ｄＺ＝ｄＴ×Ｚu ‥‥（数１２）としてわかる。

【０１１３】そして、以上述べたフォーカス検出手段に
おいて、これの原点と投影レンズ６のベストフォーカス
とを、前述したフォーカス検出手段の原点校正の方法と
同様に予め対応付けておき、これにより投影レンズ６の
ベストフォーカスを検出している。

【０１１４】そして以上の方法によれば、反射パターン
面や受光素子の位置が多少ずれても、スパン画素量Ｔ1
，Ｔ2 は原理的に変化しない。すなわち、スパン測定
によるので反射パターン面や受光素子の位置決め精度に
よる計測誤差が発生しないので、より高精度な計測がで
きるし、あるいは反射パターン面や受光素子の位置決め
精度を緩くできる効果がある。

【０１１５】なお以上は、レチクル３のマークＲＲとＸ
反射パターン面６３を用いる場合で説明したが、マーク
ＲＦとＹ反射パターン面６４を用いる場合も同様であ
る。さらに、マークＲＣとＸ反射パターン面６３とＹ反
射パターン面６４を用いて、マークＲＣの投影像ＰＣに
対する配置を図１３のようにし、受光素子４４を２次元
ＣＣＤ等にすれば、ＸＹ両方向の計測を同時にでき、計
測時間を短くできる。

【０１１６】次に本発明の実施例６について説明する。
前記の実施例ではレチクル３のマークＲＲ，ＲＬ，Ｒ
Ｆ，ＲＢを１本の透光スリットより構成した場合を示し
たが、本実施例ではこれが複数本の透光スリットより成
っている。

【０１１７】これは例えば前述のマークＲＲを、図１４
に示すように、５本の透光スリットより構成している。
そして、反射パターン面４２のマークＰｘもそれに対応
して５本のマークにしている。そうすると、５本のマー
クＲＲの像は５本のマークＰｘでそれぞれ反射して受光
素子４４の受光面にそれぞれ結像する。そして、それに
対応して受光素子４４も５本設けると、それぞれの光量
信号が同時に得られので、これら以外は前述と同様に行
えば、５つの計測値を得ることができる。

【０１１８】なお、これらは５本の場合で説明をした
が、何本でもよく、その本数分の計測値が得られる。ま
た、マークＲＲ場合で説明をしたが、マークＲＬ，Ｒ
Ｆ，ＲＢの場合でも同様にすればよく、前記のどの実施
例にも適用できる。

【０１１９】そして以上より、これら複数本の計測値を
平均化することにより、あるいは、異常な波形のマーク
の計測値を除外して平均化することにより、スループッ
トを落とすことなく、より高精度な計測ができる効果が
得られる。

【０１２０】さらに、複数本あるので、各スリットの線
幅を変えておくことにより、複数の線幅での光量信号を
同時に得ることができる。この場合、それらの波形から
最適な線幅を選んで結果としたり、異常な波形の線幅の
計測値を除外して平均化することにより、スループット
を落とすことなく、より高精度な計測ができる効果があ
る。

【０１２１】なお、上記では、受光素子４４の受光面に
結像した複数の像を、複数の受光素子４４、例えば複数
の１次元ＣＣＤで受光したが、１個の２次元ＣＣＤで受
光してもよいし、同様の受光手段でもよい。

【０１２２】また、受光素子４４の受光面に結像した複
数の像を、１個の受光素子４４で受光してもよい。この
場合、受光素子４４が例えば１次元ＣＣＤとすると、そ
の受光面の非計測方向の幅に、複数の像すべてが入るよ
うに、光学系を適当な光学倍率にしておけばよい。例え
ば、その光学系にシリンドリカル・レンズを用いて、複
数の像を非計測方向に集光し、１個の１次元ＣＣＤで受
光するのが、その好例である。これにより、複数の像の
総和に対する光量信号を得ることができるため、コント
ラストが上がり、光学的な平均化をすることになるの
で、平均化の処理が不要で、スループットを落とすこと
なく、より高精度な計測ができる効果がある。

【０１２３】次に本発明の実施例７について説明する。
本実施例では図１５に示すようにレチクル３に設けるマ
ークＲＲ，ＲＬとマークＲＦ，ＲＢをドットマークＲＤ
に共通化しているのを用いている。このドットマークＲ
Ｄは、縦と横の幅が共に長さＤ１で透光になっているド
ットが、５行５列のマトリックス状に配列しているマー
クである。マトリックスのピッチは、マークＲＲ，Ｒ
Ｌ、あるいは、マークＲＦ，ＲＢの複数本の透光スリッ
トのピッチと同じである。このドットマークＲＤを用い
た場合、光量信号Ｓ3 は、図１６のように、５個のドッ
トに対応した５個の山型の波形になる。この５個の波形
のピーク部分から、それ以外の部分を補間して、光量信
号Ｓ4 を求めることにより、上述と同様に行っている。

【０１２４】なお、５行５列のマトリックスの場合で説
明をしたが、何行何列でもよい。そしてこのようにする
と、Ｘ方向のマークとＹ方向のマークを共通化できるの
で、レチクル３でのマークの占有面積を少なくできる効
果がある。

【０１２５】次に本発明の実施例８について説明する。
本実施例では図１７に示すように、反射パターン面４２
のマークＰｘ，Ｐｙの両端に、レチクルマークの像を反
射させないリファレンスマークＲ1 ，Ｒ2 を入れている
のを用いている。このリファレンスマークＲ1 ，Ｒ2 が
あると、光量信号Ｓ4 は、図１８のように、両端に凹部
のある波形になる。この凹部を符号逆転して凸部とみな
し、前述の（Ａ１）〜（Ａ４）の方法により処理すれ
ば、リファレンスマークＲ1 ，Ｒ2 に対応する位置を、
画素値Ｈ13、Ｈ14として得ることができ、その平均値を
Ｈ15として得ることができる。

【０１２６】また、この凹部以外の波形から、前述の方
法により処理すれば、投影レンズ６のベストフォーカス
を示す画素値Ｈ1 を求めることができる。これにより、
リファレンスマークに対するベストフォーカスの相対画
素量Ｔ3 を、Ｔ3 ＝Ｈ1 −Ｈ15 ‥‥（数１３）として求めることができる。

【０１２７】このようにして求める相対画素量Ｔ3 は、
反射パターン面や受光素子の位置がずれても、原理的に
変化しない。変化するのは、実際に投影レンズ６のベス
トフォーカスが変動した場合のみである。

【０１２８】よって、この相対画素量Ｔ3 を、前述の実
施例において、投影レンズ６のベストフォーカスを示す
画素値とみなし、他は同様に行うことができる。そして
この場合、リファレンスマークに対する測定なので、反
射パターン面や受光素子の位置決め精度による計測誤差
が発生せずに、より高精度な計測ができるし、あるいは
反射パターン面や受光素子の位置決め精度を緩くできる
効果がある。

【０１２９】なお、反射パターン面４２のマークＰｘ，
Ｐｙにリファレンスマークを入れる代わりに、レチクル
３のマークの透光スリットの両端にリファレンスマーク
Ｒ3，Ｒ4 を入れて図１９のようにした場合でも、同様
に行うことができる。また、複数本の透光スリットの場
合、あるいは、ドットマークの場合でも、同様に行うこ
とができる。

【０１３０】また、リファレンスマークは、図２０のよ
うに、マークＰｘ，Ｐｙの中央部の両サイドにリファレ
ンスマークＲ5 ，Ｒ6 を置いてもよい。この場合、受光
素子は、２次元ＣＣＤ、あるいは、それと同等のものと
する。こうしても、同様に相対画素量Ｔ3 を求めること
ができ、同様の効果が得られる。

【０１３１】なお、この場合も、反射パターン面４２の
マークの代わりに、レチクル３のマークにリファレンス
マークＲ7 ，Ｒ8 を入れて図２１のようにした場合で
も、また、複数本の透光スリットの場合でも、同様に行
うことができる。

【０１３２】次に本発明の実施例９について説明する。
前記の各実施例においては、受光素子４４、６２は、受
光素子ホルダ４５に保持されＸ′Ｙ′平面にて２次元移
動でき、各マークに対応した位置に位置決めできるとし
たが、本実施例では複数の受光素子４４、６２を各マー
クに対応した位置に固定して設けている。

【０１３３】次に本発明の実施例１０について説明す
る。図２２は本発明の実施例１０の光学系の要部概略図
である。前記の各実施例においては、専用のフォーカス
検出用照明光学系３０により、レチクル３のマークＲ
Ｒ，ＲＬ等を照明したが、本実施例では図２２に示すよ
うに露光用照明光学系１そのもので、マークＲＲ，ＲＬ
等を照明している。

【０１３４】図２２に示す。この図２２において、８０
は、露光用のシャッターＡ、８１は、フォーカス検出用
のシャッターＢ、８２は、露光用照明光学系１である。
この構成において、フォーカス検出時には、シャッター
Ａ８０とシャッターＢ８１を開けてマークＲＲを照明
し、前記実施例と同様にフォーカス検出動作を行う。フ
ォーカス検出時以外には、露光時では、シャッターＢ８
１を閉じておきシャッターＡ８０を開け、非露光時で
は、シャッターＡ８０を閉じておく。以上により、露光
時に、マークＲＲ，ＲＬがウエハ７に焼かれてしまうこ
とを防ぐことができる。

【０１３５】次に本発明の実施例１１について説明す
る。図２３は本発明の実施例１１の光学系の要部概略図
である。本実施例では図２２の実施例１０の一部分を変
更している。この図２３、図２４において、８０は、露
光用のシャッターＡ、８２は、露光用照明光学系１、８
３は、露光用照明光学系１の内部で、投影レンズ６のレ
チクル物体面との共役面に設けられたマスキングブレー
ド、８４は、マークＲＲ，ＲＬを、説明の便宜上、マス
キングブレード上に対応させた仮想のマーク、８５は、
露光可能な最大の領域である。

【０１３６】なお、マスキングブレード８３は、図２３
のＫ矢視図である図２４に示すように、４枚のブレード
８３ａ〜８３ｄからなっている。そして、不図示の駆動
機構により、ブレード８３a ，８３b はＸ方向に、ブレ
ード８３c ，８３d はＹ方向に、４枚それぞれが独立し
て駆動して位置決めできる。これにより、任意の大きさ
の方形の開口部８６を形成することができ、この開口部
に対応した領域に限定してレチクル３を照明できるよう
にしてある。

【０１３７】この構成において、フォーカス検出時に
は、マスキングブレード８３を十分に広げ、シャッター
Ａを開けることにより、マーク８４、すなわちマークＲ
Ｒ，ＲＬを照明して、前記実施例と同様にフォーカス検
出動作を行う。フォーカス検出時以外には、マスキング
ブレード８３を狭めて露光すべき回路パターン４以外の
領域を遮光し、マーク８４、すなわちマークＲＲ，ＲＬ
は照明されないようにしておく。そして露光時では、シ
ャッターＡを開けて露光動作を行い、非露光時では、シ
ャッターＡを閉じておく。以上により、露光時に、マー
ク８４、すなわちマークＲＲ，ＲＬがウエハ７に焼かれ
てしまうことを防ぐことができる。

【０１３８】次に本発明の実施例１２について説明す
る。実施例１０，１１の場合、フォーカス検出動作をし
ている間にも投影レンズ６全域に光が照射されるので、
その光エネルギーにより投影レンズ６が熱せられ、フォ
ーカス等の像性能が変化して、フォーカス検出誤差にな
る場合がある。このフォーカス検出誤差が無視できない
場合には、フォーカス検出時に、マーク８４、すなわち
マークＲＲ，ＲＬの近傍だけを照明するように、マスキ
ングブレード８３を狭めて位置決めする。これにより、
マーク近傍のわずかな領域にしか、光が照射されないの
で、フォーカス検出による投影レンズ６の像性能の変化
は無視できる量に抑えることができる。

【０１３９】なお、マスキングブレード８３は、図２５
に示すように、ブレードの一部に小さな穴８７を設けて
おいて、マスキングブレード８３を閉じた時に、図２６
に示すように、穴８７を通る光によりマークの近傍部分
だけを照明するようにしてもよい。なお、マスキングブ
レード８３を閉じた時に複数のマークを同時に照明でき
るように、穴８７は、マークに対応して複数設けてもよ
い。

【０１４０】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
イスの製造方法の実施例を説明する。

【０１４１】図２７は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローを示す。

【０１４２】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設
計した回路パターンを形成したマスクを製作する。

【０１４３】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。

【０１４４】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。

【０１４５】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。

【０１４６】図２８は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。

【０１４７】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。

【０１４８】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジ
スト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジス
トを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうこと
によってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

【０１４９】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とができる。

【０１５０】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、第１物体としてのレチクル面上のパ
ターンを投影光学系で第２物体としてのウエハ面上に投
影する際、投影光学系の結像面（フォーカス位置）を光
軸方向にステージを移動走査をすることなしに、短時間
に、しかも高精度に検出することができ、高集積度の半
導体デバイスを容易に製造することができる投影露光装
置及びそれを用いた半導体デバイスの製造方法を達成す
ることができる。

【０１５１】この他本発明によれば、この計測によっ
て、投影レンズのベストフォーカス位置に、露光、気
圧、その他の要因による経時変化が生じても、あるい
は、投影レンズを介さない焦点合わせ装置、例えば射入
射光学系を用いたギャップセンサー等の検出値に経時変
化が生じても、この焦点合わせ装置の検出オフセットを
精度よく補正でき、投影レンズのベストフォーカス位置
にウエハを良好に焦点合わせして露光することができる
という効果を得ることができる。

【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のマークの説明図

【図３】図１のマークの説明図

【図４】図１の受光素子の説明図

【図５】本発明に係る計測原理の説明図

【図６】本発明に係る計測原理の説明図

【図７】本発明に係るウエハを露光する際のフローチャ
ート

【図８】本発明に係るベストフォーカス値を補正する際
のフローチャート

【図９】本発明に係る他のマークの形状の説明図

【図１０】本発明に係る他のマークの形状の説明図

【図１１】本発明に係る反射部材と計測原理の説明図

【図１２】本発明に係る反射部材と計測原理の説明図

【図１３】本発明に係る反射部材と計測原理の説明図

【図１４】本発明に係る他のマークの形状の説明図

【図１５】本発明に係る他のマークの形状の説明図

【図１６】図１５のマークを用いたときの光量信号の説
明図

【図１７】本発明に係る他のマークの形状の説明図

【図１８】図１７のマークを用いたときの光量信号の説
明図

【図１９】本発明に係る他のマークの形状の説明図

【図２０】本発明に係る反射パターンの説明図

【図２１】本発明に係る他のマークの形状の説明図

【図２２】本発明の他の実施例の要部概略図

【図２３】本発明の他の実施例の要部概略図

【図２４】本発明の他の実施例に係るマスキングブレー
ドの説明図

【図２５】本発明の他の実施例に係るマスキングブレー
ドの説明図

【図２６】本発明の他の実施例に係るマスキングブレー
ドの説明図

【図２７】本発明の半導体デバイスの製造方法のフロー
チャート

【図２８】本発明の半導体デバイスの製造方法のフロー
チャート

【符号の説明】

１露光用照明光学系２露光照明絞り３レチクル（第１物体）４回路パターン５レチクルホルダ６投影レンズ７ウエハ（第２物体）８ウエハホルダ９ θＺチルトステージ１０ＸＹステージ１１反射鏡１２レーザー干渉計１３ＸＹステージ制御系２０ギャップセンサー３０フォーカス検出用照明光学系３１光ファイバー３２シャッター３３ＮＤフィルター３４コリメータレンズ３５開口絞り３６照明制御部３７対物レンズ３８ミラー３９偏光ビームスプリッター４０ λ／４板４１反射部材４２反射パターン面４３反射基準面４４受光素子４５受光素子ホルダ５０処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明手段からの露光光で照明した第１物
体面上のパターンを投影光学系により可動ステージに載
置した第２物体面上に投影する際、該露光光で該第１物
体面と略同一平面上に設けた光透過性のマークを照明
し、該マークを該投影光学系を介して該投影光学系の結
像面に対して傾斜させて該ステージ上に配置した傾斜反
射面上に投影し、該傾斜反射面で反射させた後に元の光
路を戻し、該投影光学系を介して光検出手段に結像さ
せ、該光検出手段からの信号を用いて処理部で該投影光
学系の結像位置情報を検出すると共に、該第２物体の該
投影光学系の光軸方向の位置情報を該投影光学系を介さ
ずに位置検出手段で検出する際に該結像位置情報で該位
置検出手段の検出オフセットを補正していることを特徴
とする投影露光装置。
【請求項２】前記傾斜反射面は光軸方向に変移可能で
あることを特徴とする請求項１の投影露光装置。
【請求項３】前記光検出手段は１次元ＣＣＤまたは２
次元ＣＣＤまたは複数の受光素子より成っていることを
特徴とする請求項１または２の投影露光装置。
【請求項４】前記第１物体面と第２物体面との間の光
路中には偏光ビームスプリッターとλ／４板が設けられ
ていることを特徴とする請求項１，２または３の投影露
光装置。
【請求項５】前記投影光学系は移動可能な光学素子を
有しており、前記マークは所定量離れた複数の光透過部
を有し、該投影光学系による該複数の光透過部の光軸方
向の結像位置を前記光検出手段で検出し、前記処理部は
該光検出手段からの信号を用いて該投影光学系の像面湾
曲または／及び非点収差を求めており、該光学素子を移
動させて該投影光学系の像面湾曲または／及び非点収差
を調整していることを特徴とする請求項１，２，３また
は４の投影露光装置。
【請求項６】前記マークは所定量離れた複数の光透過
部を有し、該投影光学系による該複数の光透過部の光軸
方向の結像位置を前記光検出手段で検出し、前記処理部
は該光検出手段からの信号を用いて該投影光学系の像面
傾斜を求め、該処理部からの信号を用いて駆動手段によ
り前記可動ステージに載置した第２物体をチルト駆動さ
せていることを特徴とする請求項１，２，３または４の
投影露光装置。
【請求項７】照明手段からの露光光で照明したレチク
ル面上のパターンを投影光学系により可動ステージに載
置したウエハ面上に投影露光し、次いで該ウエハを現像
処理して半導体デバイスを製造する際、該露光光で該レ
チクル面と略同一平面上に設けた光透過性のマークを照
明し、該マークを該投影光学系を介して該投影光学系の
結像面に対して傾斜させて該ステージ上に配置した傾斜
反射面上に投影し、該傾斜反射面で反射させた後に元の
光路を戻し、該投影光学系を介して光検出手段に結像さ
せ、該光検出手段からの信号を用いて処理部で該投影光
学系の結像位置情報を検出すると共に該ウエハ面の該投
影光学系の光軸方向の位置情報を該投影光学系を介さず
に位置検出手段で検出する際に該結像位置情報で該位置
検出手段の検出オフセットを補正していることを特徴と
する半導体デバイスの製造方法。
【請求項８】前記傾斜反射面は光軸方向に変移可能で
あることを特徴とする請求項７の半導体デバイスの製造
方法。
【請求項９】前記光検出手段は１次元ＣＣＤまたは２
次元ＣＣＤまたは複数の受光素子より成っていることを
特徴とする請求項７または８の半導体デバイスの製造方
法。
【請求項１０】前記レチクル面とウエハ面との間の光
路中には偏光ビームスプリッターとλ／４板が設けられ
ていることを特徴とする請求項７，８または９の半導体
デバイスの製造方法。
【請求項１１】前記投影光学系は移動可能な光学素子
を有しており、前記マークは所定量離れた複数の光透過
部を有し、該投影光学系による該複数の光透過部の光軸
方向の結像位置を前記光検出手段で検出し、前記処理部
は該光検出手段からの信号を用いて該投影光学系の像面
湾曲または／及び非点収差を求めており、該光学素子を
移動させて該投影光学系の像面湾曲または／及び非点収
差を調整していることを特徴とする請求項７，８，９ま
たは１０の半導体デバイスの製造方法。
【請求項１２】前記マークは所定量離れた複数の光透
過部を有し、該投影光学系による該複数の光透過部の光
軸方向の結像位置を前記光検出手段で検出し、前記処理
部は該光検出手段からの信号を用いて該投影光学系の像
面傾斜を求め、該処理部からの信号を用いて駆動手段に
より前記可動ステージに載置したウエハをチルト駆動さ
せていることを特徴とする請求項７，８，９，１０また
は１１の半導体デバイスの製造方法。