JPH09266149A

JPH09266149A - 投影露光方法及び面位置検出方法

Info

Publication number: JPH09266149A
Application number: JP8073018A
Authority: JP
Inventors: Shinji Wakamoto; 信二若本
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】どのような露光層を有するウエハに対しても
常にベストフォーカス状態でレチクルのパターンを露光
することのできる投影露光方法を提供する。【解決手段】感光基板Ｗの所定の領域に複数のレチク
ルＲのパターンを反復して露光するに際し、感光基板Ｗ
の表面上にパターン形成板６２のスリットを通して複数
の光束を入射し、感光基板Ｗで反射された光束を検出器
６９の複数の検出器で検出することによって感光基板Ｗ
の表面の光軸ＡＸ方向の位置ずれを検出する。各レチク
ルＲによる露光の開始前に、露光すべき感光基板Ｗを用
いて複数の検出器に対応する各計測点でのオフセットを
計測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感光基板上にパタ
ーンを形成する投影露光方法及び露光時に感光基板の光
軸方向の位置ずれを検出する面位置検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘ
ッド等を製造するフォトリソグラフィ工程では、フォト
マスク又はレチクル（以下、レチクルという）に形成さ
れたパターンをフォトレジスト等の感光剤が塗布された
ウエハやガラスプレート等の基板（以下、ウエハとい
う）上に投影露光することが行われる。この投影露光に
おいては、レチクルのパターン結像面にウエハの表面を
合致させる作業、すなわち焦点合わせを行うことが必要
である。近年、投影光学系の焦点深度は狭くなる一方で
あり、露光用照明光として波長３６５ｎｍのｉ線を用い
たものでも、±０．７μｍ程度の深度しか得られない。
加えて、投影光学系の投影視野はますます増大する傾向
にある。

【０００３】広い露光視野全面にわたって良好な焦点合
わせを達成するために、ウエハ上のショット領域内の複
数の計測点の夫々に、投影光学系を介することなくピン
ホール像を斜め入射方式で投射し、その各反射像を２次
元アレイセンサーで受光する方式の多点斜め入射方式焦
点検出系（斜め入射方式の多点ＡＦ系）が特開平２−１
０２５２８号公報に記載されている。また、特開平５−
１９０４２３号公報には、このような多点ＡＦ系におい
て、レチクルパターンとウエハとの露光波長での合焦位
置を直接検出する光学系を別に設け、投影露光時のベス
トフォーカス面に対する多点ＡＦ系の較正（フォーカス
キャリブレーション）を行う方法が記載されている。

【０００４】多点ＡＦ系は、各計測点に対して独立の光
学系を備えるものではなく、共通の光学系を通して光源
からウエハ面にピンホール像を投影し、ウエハ面上の各
計測点で反射された反射像を再び共通の光学系によって
検出面に導き、そこに配置した２次元のアレイセンサー
で個別に検出する構成となっている。そのため、フォー
カスキャリブレーションでは各計測点に対応するセンサ
ー間のオフセットを求め、焦点検出時にそのオフセット
を考慮してＺステージのサーボ制御を行うことで、セン
サー間のオフセットを実効的に補償する方法がとられ
る。

【０００５】前記特開平５−１９０４２３号公報に記載
されたフォーカスキャリブレーション法は、ＴＴＬ（ス
ルーザレンズ）方式の絶対フォーカス検出系と斜め入射
方式の多点ＡＦ系とを同時に使って、多点ＡＦ系の各計
測点でのオフセットを個別に求め、各オフセットを用い
て最小自乗法により近似平面を特定し、その近似平面を
新たな基準として各計測点でのオフセットを修正計算す
る。以後、各計測点で得られる出力信号が先に計算され
たオフセットとそれぞれ等しくなるようにＺステージを
上下動させると共に傾斜させることで、ショット領域内
の全面で良好なピント合わせを達成するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前述のよう
に各計測点でのオフセットを求めてフォーカスキャリブ
レーションを行った斜め入射方式の多点ＡＦ系を用い
て、ウエハ面上のショット領域のＺ位置（投影光学系の
光軸方向位置）を合わせ、ショット領域にレチクルパタ
ーンを露光してみると、フォーカスがずれた状態で露光
される場合があることが判明した。しかも、詳細な調査
によると、ある露光層を有するウエハに対して生じたフ
ォーカスずれの程度と、別の露光層を有するウエハに対
して生じたフォーカスずれの程度が相違するなど、斜め
入射式の多点ＡＦ系による焦点合わせの精度がウエハの
種類毎に異なって安定しない現象も見出された。

【０００７】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消し、どのような露光層を有するウエハに対しても常
にベストフォーカス状態でレチクルのパターンを露光す
ることのできる投影露光方法を提供すること、及び計測
精度及び安定性を向上した斜め入射方式の多点ＡＦ系を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】多点ＡＦ系のセンサー間
オフセットは送光スリットや受光センサーの製造誤差、
光学系の収差、ステージの走り面の傾斜などによって生
じ、通常はウエハ面と同じ位置にある基準面を用いて計
測される。ところが、このセンサー間オフセットは、ウ
エハの種類によっても変化する。

【０００９】図２に示すように、表面に透明あるいは半
透明な塗布層を有する基板、例えばレジスト３３を塗布
したウエハ３４の複数の計測点に対してＺ位置検出用の
光ビーム３１を斜め入射すると、レジスト表面３５で反
射した光線３２ａとウエハ面３６で反射した光線３２ｂ
とが重ね合わされてセンサーに入射する。その場合、塗
布されたレジスト３３の相違によるレジスト表面での反
射とウエハ面での反射の割合の相違や、光線３２ａ，３
２ｂの干渉状態の相違により、センサー間オフセットが
基準面で計測されたものと異なってしまう。そのため、
基準面を用いてセンサー間オフセットを求め、フォーカ
スキャリブレーションを行ってもフォーカスずれが発生
してしまうのである。

【００１０】本発明では、このような認識のもとに、セ
ンサー間オフセットをプロセスウエハ毎に計測し、管理
することで前記目的を達成する。すなわち、本発明は、
レチクルのパターンを所定の結像面内に結像する投影光
学系と、感光基板を保持するとともに２次元移動可能な
ＸＹステージと、感光基板を投影光学系の光軸方向に移
動させるＺステージと、投影光学系の投影視野内の予め
定められた複数の位置に計測点を有し該複数の計測点の
夫々で感光基板の表面の光軸方向の位置ずれを検出する
焦点検出手段とを備える投影露光装置を用い、複数のレ
チクルを使用して感光基板上の所定の領域に投影露光を
反復して複数層を形成する投影露光方法において、各レ
チクルによる投影露光の開始前に、露光すべき感光基板
を用いて焦点検出手段の各計測点でのオフセットを計測
することを特徴とする。

【００１１】また、本発明は、感光基板の所定の領域に
複数のレチクルのパターンを反復して露光するに際し、
感光基板の表面上に複数の光束を入射し、感光基板で反
射された光束を複数の検出器で検出することによって感
光基板の表面の光軸方向の位置ずれを検出する面位置検
出方法において、各レチクルによる露光の開始前に、露
光すべき感光基板を用いて複数の検出器に対応する各計
測点でのオフセットを計測することを特徴とする。

【００１２】各計測点でのオフセットは、複数の検出器
のうち少なくとも１つに対応する計測点を基準として計
測することができる。オフセットの計測は、新しいプロ
セスのウエハがステージ上に来た場合にウエハの露光前
に行う。これは必ずしも全てのウエハに対して行う必要
はなく、そのプロセスのロットの最初のウエハのみに対
して行えばよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、投影露光装置の要部を示
すもので、照明光学系からの露光光ＥＬのもとで、レチ
クルＲ上のパターンが投影光学系ＰＬを介してフォトレ
ジストが塗布されたウエハＷの各ショット領域に投影露
光される。ウエハＷは、Ｚステージ５４上に保持され、
Ｚステージ５４はＸＹステージ５５上に載置されてい
る。また、Ｚステージ５４上にはウエハＷの表面とほぼ
等しい高さ位置で基準板ＦＭが固定されている。ＸＹス
テージ５５は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な平面
（ＸＹ平面）内でウエハＷの位置決めを行い、Ｚステー
ジ５４はウエハＷの露光面の光軸ＡＸに平行な方向のフ
ォーカス位置及びその露光面の傾斜角を指定された状態
に設定する。

【００１４】Ｚステージ５４上には移動鏡５６が固定さ
れており、外部のレーザ干渉計５７は移動鏡５６で反射
されるレーザビームを用いて周知の方法でＸＹステージ
５５のＸ座標及びＹ座標を常時検出している。検出され
たＸ座標及びＹ座標の情報は主制御系５８に供給され
る。主制御系５８は、駆動装置５９を介してＸＹステー
ジ５５及びＺステージ５４を駆動制御することにより、
ステップ・アンド・リピート方式でウエハＷ上の各ショ
ット領域にレチクルＲのパターンを順次露光する。レチ
クルＲ上のパターン形成面（レチクル面）とウエハＷの
露光面とを投影光学系ＰＬに関して共役な位置関係に置
くために、斜め入射方式の多点焦点検出系（多点ＡＦ
系））を用いてウエハＷの露光面のフォーカス位置及び
傾斜角の制御が行われる。

【００１５】斜め入射方式の多点ＡＦ系においては、露
光光ＥＬとは異なりウエハＷ上のフォトレジストを感光
させない波長の照明光が光ファイバー６０を介して導か
れる。光ファイバー６０を射出した照明光は、集光レン
ズ６１を経てパターン形成板６２を照明する。パターン
形成板６２を透過した照明光は、レンズ６３、ミラー６
４及び照明対物レンズ６５を経てウエハＷの露光面に投
射される。こうして、ウエハＷの露光面にはパターン形
成板６２上のパターンの像が光軸ＡＸに対して斜めに投
影結像される。対物レンズ６５の光軸とウエハ表面との
角度は５〜１２度に設定されている。ウエハＷで反射さ
れた照明光は、集光対物レンズ６６、回転方向振動板６
７、結像レンズ６８及びプレーンパラレル７３を経て受
光器６９の受光面に再投影され、受光器６９の受光面に
はパターン形成板６２上のパターンの像が再結像され
る。主制御系５８は加振装置７０を介して回転方向振動
板６７に後述のような振動を与え、受光器６９の多数の
受光素子からの検出信号が信号処理装置７１に供給され
る。信号処理装置７１は、各検出信号を加振装置７０の
駆動信号で同期検波して得た多数のフォーカス信号を主
制御系５８に供給する。

【００１６】図３（ｂ）は、パターン形成板６２上に形
成された開口パターンを示し、パターン形成板上には９
個の斜め方向のスリット状パターン７２−１〜７２−９
が設けられている。この開口パターン７２−１〜７２−
９は、ウエハＷの露光面にＸ軸及びＹ軸に対して４５゜
で交差する方向から照射されるため、ウエハＷの露光面
上の投影光学系ＰＬの露光フィールド７４内での投影像
ＡＦ１〜ＡＦ９は図３（ａ）に示すような配置になる。
中央の開口パターン７２−５の投影像ＡＦ５は投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸがウエハＷと交差する点に位置する。
図３（ｃ）は受光器６９の受光面の様子を示す。受光器
６９の受光面には９個の受光素子７５−１〜７５−９が
配置され、各受光素子の上にはスリット状の開口を有す
る遮光板（図示省略）が配置されている。そして、図３
（ａ）の各計測点ＡＦ１〜ＡＦ９上の像がそれぞれ受光
素子７５−１〜７５−９の上に再結像される。

【００１７】図１のウエハＷの露光面で反射されたスリ
ット状パターンの光線は、集光対物レンズ６６の瞳位置
に存在すると共に図１の紙面にほぼ垂直な軸の回りに回
転振動する回転方向振動板６７で反射されるため、図３
（ｃ）に示すように、受光器６９上では各受光素子７５
−１〜７５−９上に再結像される投影像の位置がスリッ
ト状の開口の幅方向であるＲＤ方向に振動する。また、
図３（ａ）の各計測点ＡＦ１〜ＡＦ９上のスリット形状
の開口の像は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに対して斜め
に投影されているため、ウエハＷの露光面のフォーカス
位置が変化すると、それら投影像の受光器６９上での再
結像位置はＲＤ方向に変化する。従って、信号処理装置
７１で各受光素子７５−１〜７５−９の検出信号をそれ
ぞれ回転方向振動板６７の加振信号で同期検波すること
で、計測点ＡＦ１〜ＡＦ９のフォーカス位置に各々対応
する９個のフォーカス信号が得られる。

【００１８】本実施例の投影露光装置は、また、図４に
略示するようなＴＴＬ方式の焦点検出系を備える。この
ＴＴＬ方式の焦点検出系は、前述の基準板ＦＭを用いて
露光光による投影光学系ＰＬのベストフォーカス位置を
検出するものである。基準板ＦＭには、図５に示すよう
にＸ方向に延びた複数本の透過型スリットがＹ方向に一
定ピッチで配置されたマークＩＳｙと、Ｙ方向に延びた
複数本の透過型スリットがＸ方向に一定ピッチで配置さ
れたマークＩＳｘと、さらにＸ，Ｙ方向のそれぞれに対
して４５゜となる斜めスリットＩＳａとが形成されてい
る。これらのスリットマークＩＳｘ，ＩＳｙ，ＩＳａ
は、石英製の基準板ＦＭの表面全体にクロム層（遮光
層）を蒸着し、そこに透明部として刻設したものであ
る。

【００１９】基準板ＦＭの下方（Ｚステージ５４の内
部）には、ミラーＭ１、照明用対物レンズ４０、及び光
ファイバー４１が設けられ、光ファイバー４１の射出端
からの照明光が対物レンズ４０によって集光されて、基
準板ＦＭのスリットマークＩＳｘ，ＩＳｙ，ＩＳａを共
に裏面から照射する。光ファイバー４１の入射端側には
ビームスプリッタ４２が設けられ、レンズ系４３を介し
て露光照明光ＥＬが光ファイバー４１に導入される。ま
た、投影光学系ＰＬを通った光束のうち基準板ＦＭのス
リットマークＩＳｘ，ＩＳｙ，ＩＳａを透過した光束
は、ミラーＭ１、対物レンズ４０を介して光ファイバー
４１に逆方向から入射し、ビームスプリッタ４２、レン
ズ系４４を介して光電センサー４５で受光される。この
焦点検出系の詳細な動作については後述する。

【００２０】続いて、本発明の実施例について説明す
る。レチクルＲを交換して新しいレチクルのパターンに
よる投影露光を開始するとき、すなわち新しいプロセス
のウエハがステージ上に来たときに、その最初の露光の
前に多点ＡＦ系のセンサー間オフセットを再計測する。
最初に、図４に示したＴＴＬ方式の焦点検出系を用いて
多点ＡＦ系の基準となる計測点、例えば投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸ上の計測点ＡＦ５に関する受光器６９の受光
素子７５−５の出力の較正を行う。そのためには、まず
ＸＹステージ５５を駆動して、基準板ＦＭの発光マーク
ＩＳｘ，ＩＳｙ，ＩＳａの中心を投影光学系ＰＬの光軸
ＡＸ上に位置決めする。この位置決めはそれほど厳密で
ある必要はなく発光マーク群の中心点と計測点ＡＦとが
Ｘ，Ｙ方向に１００μｍ程度ずれていてもかまわない。
Ｘ，Ｙステージ５５が位置決めされたら、Ｚステージ５
４を上下方向（Ｚ方向）に一定速度で移動させながら、
図４に示したＴＴＬ方式の焦点検出系と図１に示した多
点ＡＦ系を同時に作動させる。

【００２１】ＴＴＬ方式の焦点検出系では、照明光ＥＬ
を光ファイバー４１に導入すると、図４に示すように、
基準板ＦＭのマークＩＳｘ，ＩＳｙ，ＩＳａから投影光
学系ＰＬへ像光束が送られる。この基準板ＦＭのマーク
像は投影光学系ＰＬを逆進してレチクルＲのパターン面
ＰＡ付近で集光されると共にパターン面ＰＡで反射し、
もとの光路をたどって基準板ＦＭの表面付近に結像す
る。投影光学系ＰＬの最良結像面（レチクル共役面）に
基準板ＦＭが位置するようにＺステージ５４がセットさ
れていると、基準板ＦＭ上には各マークＩＳｘ，ＩＳ
ｙ，ＩＳａのシャープな像がそれぞれのマークに重畳し
て形成される。一方、基準板ＦＭがデフォーカスしてい
ると、マークＩＳｘ，ＩＳｙ，ＩＳａの位置に形成され
る各マークの反射像はそれぞれのマークの形状寸法より
も大きくなり、単位面積当たりの照度も低下する。そこ
で、マークスリットＩＳｘ，ＩＳｙ，ＩＳａを透過した
光束をミラーＭ１、対物レンズ４０を介して光ファイバ
ー４１で受け、ビームスプリッタ４２、レンズ系４４を
介して光電センサー４５で受光しながらＺステージ５４
を上下方向（Ｚ方向）に移動させるとき、光電センサー
４５の受光量が最大になるＺステージ位置がベストフォ
ーカス位置である。このようにして、露光波長における
ベストフォーカス位置を検出することができる。

【００２２】Ｚステージ５４の移動中、多点ＡＦ系で
は、信号処理装置７１で受光素子７５−５の検出信号を
回転方向振動板６７の加振信号で同期検波して得られる
計測点ＡＦ５のフォーカス信号をモニターする。そし
て、ＴＴＬ方式の焦点検出系でＺステージ５４のベスト
フォーカス位置が検出されたとき、計測点ＡＦ５のフォ
ーカス信号もベストフォーカスを指示するようにプレー
ンパラレル７３の回転角度を調整する。これで多点ＡＦ
系の受光素子７５−５が較正される。なお、受光素子７
５−５の較正は、プレーンパラレル７３で行う代わりに
出力信号にバイアス信号を加えるなどの方法で電気的に
行ってもよい。

【００２３】次に、多点ＡＦ系の基準となる計測点ＡＦ
５に関する受光素子７５−５に対する他の計測点ＡＦ１
〜４，ＡＦ６〜９に関する受光素子７５−１〜４，７５
−６〜７５−９のオフセットを計測する。このオフセッ
ト計測は、露光すべきウエハを用いて次のようにして行
われる。まず、ＸＹステージ５５を駆動して、ウエハＷ
上の任意の点Ｐを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に位置さ
せ、計測点ＡＦ５に関する受光素子７５−５の信号がベ
ストフォーカスを示すようにＺステージ５４を移動す
る。これでウエハＷ上では計測点ＡＦ５が焦点合わせさ
れた状態となる。次に、ウエハＷ上の点Ｐを計測点ＡＦ
１に移動する。これは、計測点ＡＦ５と計測点ＡＦ１の
既知の位置関係をもとにＸＹステージ５５を駆動するこ
とで容易に実行できる。ウエハＷの移動が終わったら、
受光素子７５−１を用いて計測点ＡＦ１のＺ位置計測を
行う。このとき計測された値が受光素子７５−５に対す
る受光素子７５−１のオフセットである。同様にして、
ＸＹステージ５５を駆動して前記ウエハＷ上の点Ｐを計
測点ＡＦ２〜ＡＦ４，ＡＦ６〜ＡＦ９に順次移動し、残
りの受光素子７５−２〜７５−４，７５−６〜７５−９
のオフセット計測を行う。

【００２４】レチクルＲのパターンをウエハＷに露光す
る際には、このようにして求められた計測点ＡＦ５に関
する受光素子７５−５に対する各計測点ＡＦ１〜ＡＦ
４，ＡＦ６〜ＡＦ９に関する受光素子７５−１〜７５−
４，７５−６〜７５−９のオフセットを考慮した上で、
多点ＡＦ系を用いてウエハＷの焦点合わせを行う。すな
わち、光ファイバー６０からの照明光によりパターン形
成板６２の９個の斜め方向のスリットパターン７２−１
〜７２−９をウエハＷの露光面に投射して、９個の計測
点ＡＦ１〜ＡＦ９のフォーカス位置を９個の受光素子７
５−１〜７５−９で検出する。このとき受光素子７５−
５の信号はそのまま使用し、受光素子７５−１〜７５−
４，７５−６〜７５−９の信号は前記オフセットを基準
にして計測点ＡＦ１〜ＡＦ９のフォーカス位置を計測す
ることにより、あるいは受光素子７５−１〜７５−４，
７５−６〜７５−９の検出信号に前記オフセットがゼロ
になるようなバイアス信号を各々加えることにより、多
点ＡＦ系やウエハＷの表面状態に起因する計測信号のば
らつきを補償して各計測点ＡＦ１〜ＡＦ９のフォーカス
位置を計測することができる。

【００２５】信号処理装置７１は、こうして検出された
露光フィールド７４内の９個の計測点ＡＦ１〜ＡＦ９の
フォーカス位置から、最小２乗法などの方法により露光
フィールド７４の平均的な面の傾斜角及びその平均的な
面のフォーカス位置を求めて主制御系５８に供給する。
主制御系５８は、駆動装置５９及びＺステージ５４を介
してウエハＷの当該ショット領域のフォーカス位置及び
傾斜角（レベリング角）を所定の値に設定する。このよ
うにして、ウエハＷの各ショット領域においてフォーカ
ス位置及び傾斜角が投影光学系ＰＬの像面に合わせ込ま
れた状態で、レチクルＲのパターン像が露光される。

【００２６】複数の計測点間のオフセット計測は、次の
ような手順で行うこともできる。最初に、前述したのと
同様の方法で、図４に示したＴＴＬ方式の焦点検出系を
用いて多点ＡＦ系の基準となる計測点、例えば投影光学
系ＰＬの光軸ＡＸ上の計測点ＡＦ５に関する受光器６９
の受光素子７５−５の出力を較正する。次に、露光すべ
きウエハＷを載置したＸＹステージ５５を駆動して、ウ
エハＷ上の任意の点Ｐを投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に
位置させる。この状態で、図１に示した多点ＡＦ系の光
ファイバー６０からの照明光によりパターン形成板６２
の９個の斜め方向のスリットパターン７２−１〜７２−
９をウエハＷの露光面に投射し、計測点ＡＦ５に関する
受光素子７５−５の信号がベストフォーカスを示すよう
にＺステージ５４を移動する。これでウエハＷ上では計
測点ＡＦ５が焦点合わせされた状態となる。このとき、
計測点ＡＦ１〜ＡＦ４、ＡＦ６〜ＡＦ９に関する受光素
子７５−１〜７５−４、７５−６〜７５−９の検出出力
から他の計測点ＡＦ１〜ＡＦ４，ＡＦ６〜ＡＦ９のＺ位
置を計測し、その値をそれぞれＳＡ１〜ＳＡ４，ＳＡ６
〜ＳＡ９とする。ここで、多点ＡＦ系の計測点ＡＦ１，
ＡＦ２，…，ＡＦ９は、各々ウエハ上の点Ｐ１，Ｐ２，
…，Ｐ９に対応しているものとする。

【００２７】次に、ＸＹステージ５５を駆動して計測点
ＡＦ１に相当するウエハＷ上の点Ｐ１を投影光学系ＰＬ
の光軸ＡＸ上に移動し、計測点ＡＦ５で点Ｐ１のＺ位置
を計測したところ、ＳＢ１であったとする。同様に、ウ
エハＷ上の各点Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ６，…，Ｐ９を順
次投影光学系ＰＬの光軸ＡＸ上に移動して、計測点ＡＦ
５でのＺ位置を計測した結果がＳＢ２，ＳＢ３，ＳＢ
４，ＳＢ６，…，ＳＢ９であったとする。これらの計測
結果から、計測点ＡＦ５に対する計測点ＡＦ１，ＡＦ
２，…，ＡＦ４，ＡＦ６，…ＡＦ９のオフセットはそれ
ぞれ、ＳＡ１−ＳＢ１，ＳＡ２−ＳＢ２，…，ＳＡ４−
ＳＢ４，…，ＳＡ９−ＳＢ９として求められる。

【００２８】レチクルＲのパターンをウエハＷに露光す
る際に、このようにして計測された各受光素子７５−１
〜７５−４，７５−６〜７５−９のオフセットを考慮し
た上で、多点ＡＦ系を用いてウエハＷの焦点合わせを行
う方法は、前述したのと同様である。なお本発明は、静
止型の投影露光装置ばかりでなく、特開平６−２８３４
０３号公報に記載されているような走査型の投影露光装
置にも適用できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明によると、露光層の相違によらず
どのようなウエハに対しても常にベストフォーカス状態
でレチクルのパターンを露光することができ、また、斜
め入射方式の多点ＡＦ系の計測精度及び安定性を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】多点ＡＦ系の概略説明図。

【図２】ウエハ表面での光ビームの反射状態を説明する
図。

【図３】図１に示した多点ＡＦ系における計測点の配置
並びにパターン形成板及び受光器を示す説明図。

【図４】ＴＴＬ方式の焦点検出系の説明図。

【図５】図４中の基準板ＦＭ上のパターン配置を示す平
面図。

【符号の説明】

ＡＦ１〜ＡＦ９…計測点、ＥＬ…露光光、ＦＭ…基準
板、ＰＬ…投影光学系、Ｒ…レチクル、Ｗ…ウエハ、３
３…レジスト、３４…ウエハ、４０…対物レンズ、４１
…光ファイバー、４２…ビームスプリッタ、４５…光電
センサ、５４…Ｚステージ、５５…ＸＹステージ、５６
…移動鏡、５７…レーザ干渉計、５９…駆動装置、６０
…光ファイバー、６５…パターン形成板、６７…回転方
向振動板、６９…受光器、７０…加振装置、７１…信号
処理装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レチクルのパターンを所定の結像面内に
結像する投影光学系と、感光基板を保持するとともに２
次元移動可能なＸＹステージと、前記感光基板を前記投
影光学系の光軸方向に移動させるＺステージと、前記投
影光学系の投影視野内の予め定められた複数の位置に計
測点を有し該複数の計測点の夫々で前記感光基板の表面
の光軸方向の位置ずれを検出する焦点検出手段とを備え
る投影露光装置を用い、複数のレチクルを使用して感光
基板上の所定の領域に投影露光を反復して複数層を形成
する投影露光方法において、各レチクルによる投影露光の開始前に、露光すべき感光
基板を用いて前記焦点検出手段の各計測点でのオフセッ
トを計測することを特徴とする投影露光方法。
【請求項２】感光基板の所定の領域に複数のレチクル
のパターンを反復して露光するに際し、前記感光基板の
表面上に複数の光束を入射し、前記感光基板で反射され
た光束を複数の検出器で検出することによって前記感光
基板の表面の光軸方向の位置ずれを検出する面位置検出
方法において、各レチクルによる露光の開始前に、露光すべき感光基板
を用いて前記複数の検出器に対応する各計測点でのオフ
セットを計測することを特徴とする面位置検出方法。
【請求項３】前記複数の検出器のうち少なくとも１つ
に対応する計測点を基準として他の計測点での前記オフ
セットを計測することを特徴とする請求項２記載の面位
置検出方法。