JPH10116781A - 面位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ面の位置を高精度に検出し、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高い光
学性能を有して投影することのできる面位置検出装置及
びそれを用いたデバイスの製造方法を得ること。 【解決手段】 第１物体面上のパターンを投影光学系に
より第２物体面上の露光領域に投影露光する際に、該第
２物体面上の露光領域を挟んで対向する複数の計測エリ
アの各計測エリアに該投影光学系の光軸に対して斜方向
から１つの光源部から分岐した光束を照射し、各計測エ
リアからのうちの１つの計測エリアからの反射光束の所
定面上における入射位置情報より該第２物体面の面位置
情報を検出していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面位置検出装置及び
それを用いたデバイスの製造方法に関し、特にレチクル
（マスク）面上に形成されているＩＣ，ＬＳＩなどの微
細な電子回路パターンを投影レンズ（投影光学系）によ
りウエハ面上に投影または走査機構を利用し、該レチク
ルとウエハとを同期して走査しながら投影し、露光する
ときに該ウエハ面の該投影レンズの光軸方向の面位置及
び傾きなどの面位置情報を検出し、該ウエハを投影光学
系の最良結像面に位置させることにより高集積度のデバ
イスを製造する際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の半導体素子の製造技術の進展はめ
ざましく、それに伴う微細加工技術の進展も著しい。特
に光加工技術は、サブミクロンの解像力を有する縮小投
影露光装置、通称ステッパーが主流であり、解像力向上
のために開口数（ＮＡ）の拡大や、露光波長の短波長化
が計られている。

【０００３】さらに露光領域を拡大するために、レンズ
系、或いはレンズ系とミラー系で構成された縮小走査型
の投影露光装置（走査型露光装置）が考案されており、
今後は投影露光装置の主流になるものと注目されてい
る。

【０００４】この走査型の縮小投影露光装置では、回路
パターンを有するレチクルが載置されたステージと、パ
ターン転写を行うウエハが載置されたステージの双方を
投影光学系の縮小倍率に応じた速度比で相対走査しなが
ら露光を行っている。

【０００５】これらの投影露光装置では解像力の向上に
伴い、投影光学系の許容深度（焦点深度）が減少し、ウ
エハ面を投影光学系の合焦位置に設定する際の精度に対
して厳しい精度が要求されている。

【０００６】従来より半導体素子製造用の縮小投影型の
露光装置では、第１物体としてのレクチルの回路パター
ンを投影レンズ系により第２物体としてのウエハ上に投
影露光するのに先立って面位置検出装置（オートフォー
カス装置，ＡＦ装置）を用いてウエハ面の光軸方向の位
置を検出して、該ウエハ面を投影レンズの最良結像面に
位置するようにしている。

【０００７】投影露光装置に用いられるウエハ面の面位
置検出機構の１つとしてウエハ面に対して光束を斜入射
に入射させて構成されるオフアクシス（Off Axis）の検
出機構がある。

【０００８】この検出機構では被検査面であるウエハ面
上に複数の光束を照射し、ウエハ面から反射された複数
の光束をそれぞれ光電変換素子にて受光し、光電変換素
子上での光束の入射位置情報から、ウエハ面のＺ方向の
位置情報（フォーカス）を検出したり、さらに複数の計
測点のフォーカス情報から、ウエハ面の傾き情報（チル
ト）を検出するといった総合的なウエハ面の面位置情報
を計測している。

【０００９】被走査面上の複数点に光を照射する方法の
面位置検出装置を、本出願人は先に特開平３−２４６４
１１号公報や、特開平４−３５４３２０号公報などで提
案している。

【００１０】特開平３−２４６４１１号公報では、複数
の光束を被走査面に斜め方向から照射する場合の、計測
用投影像が被検査面上のどの計測点においても同形状と
なる方法などについて開示している。また特開平４−３
５４３２０号公報では、複数の光束を被検査面に斜め方
向から照射する場合の、照射角度や平面上における照射
方向などについて開示している。

【００１１】一方、走査型の縮小投影露光装置は、従来
の１ショット一括方法の投影露光装置とは異なり、露光
領域をスリット状に制限し、ウエハを一方向に駆動しな
がら１ショットの露光を行っている。

【００１２】従って、露光中に露光位置でのフォーカス
を一定に保つためには、スリット状の露光領域よりも所
定の距離だけ手前（走査前方位置）に複数の面位置計測
点を設け、その計測点での面位置情報を先に計測し、露
光領域の面位置情報にフィードバックさせるといった、
リアルタイムの計測，制御が必要となっている。

【００１３】また、走査型露光装置では、走査露光のス
ループットを向上させるために、往復露光が可能となる
ように構成している。即ち、第１のショットを走査露光
し終った後にステップ移動し、第２のショットを露光す
る際には、第１のショット露光時とは反対の方向に走査
するように構成している。

【００１４】従って、走査型露光装置における面位置検
出装置においては、往復露光に対応すべく、露光領域を
挟んで対向するように、かつ露光領域から等距離だけ離
れた位置に複数の面位置計測点を設定する必要がある。

【００１５】これら往復スキャン露光に対応した面位置
検出装置が、例えば特開平６−２８３４０３号公報で提
案されている。また、被走査面であるウエハ表面には様
々な微細線形状のデバイスパターンや種々のレジストが
形成されており、１チップ内の領域によって光の反射率
が異なっている場合が多い。

【００１６】このため、ウエハ上の１チップ内の領域に
おける複数の計測点が異なる位置に設けられている面位
置検出装置では、被検査面で反射した後に光電変換素子
に取り込まれる光の強度が計測点毎に異なってくる場合
がある。

【００１７】取り込まれる信号のＳ／Ｎ比を高くし、精
度の良い面位置計測値を得るためには、入射される光の
強度が計測に最適となるように、複数の面位置計測点に
ついて個別に光量の調節を行うことが好ましい。

【００１８】一方、一般に被検査面であるウエハ表面に
は感光剤であるレジストが厚さ１μｍ程度といった薄膜
状に塗布されている。ウエハのレジスト表面の面位置を
精度良く検出するためには、レジスト薄膜による光の干
渉による影響を除去する必要がある。そのためには、面
位置検出用の光束の波長幅を拡げることが効果的であ
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】被検査面上の複数の計
測点に光束を照射し、その反射光の情報から被検査面の
面位置情報を検出するといった面位置検出装置におい
て、照射する複数の光の強度の調節を個別に行う場合、
光源や光源駆動手段、さらには調節処理に要する電気基
板を、その計測点の数だけ設けると装置全体が複雑化及
び大型化するという問題点が生じてくる。

【００２０】特に最近の露光装置では温度制御を行い、
高精度な投影露光を維持しようとしているために、計測
点毎に発熱源である光源部や調光システム用の電気処理
基板などを設けることは、装置内に熱源を増やすことと
なり、面位置検出装置自体の検出精度の劣化や、さらに
は露光装置の焼き付け性能の悪化、といった装置性能へ
の悪影響につながってくるという問題点が生じてくる。

【００２１】本発明は、斜入射法により物体面の複数の
計測点での面位置情報を検出する際に光源部を適切に構
成することによって複数の計測点の光強度の調節を共通
で行うようにして、不要な光源の増加を無くし、熱源の
増加を防ぎ、さらには調光用の電気基板の数を最小限に
し、これより物体面の表面位置を高精度に検出し、物体
面を所定位置に高精度に設定することができる高集積度
のデバイスを容易に製造することができる面位置検出装
置及びそれを用いたデバイスの製造方法の提供を目的と
する。

【００２２】この他、本発明は走査型露光装置において
露光エリアを挟んで対向する複数の領域に設定された複
数の計測エリアに光束を入射させる際の光源部の構成を
適切に設定することによって、走査露光する被検査面の
面位置情報を高精度に検出し、高集積度のデバイスを容
易に得ることができる走査型露光装置の提供を目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明の面位置検出装置
は、 (1-1) 第１物体面上のパターンを投影光学系により第２
物体面上の露光領域に投影露光する際に、該第２物体面
上の露光領域を挟んで対向する複数の計測エリアの各計
測エリアに該投影光学系の光軸に対して斜方向から１つ
の光源部から分岐した光束を照射し、各計測エリアから
のうちの１つの計測エリアからの反射光束の所定面上に
おける入射位置情報より該第２物体面の面位置情報を検
出していることを特徴としている。

【００２４】特に、 (1-1-1) 前記光源部を複数個有し、前記各計測エリアに
は該複数の光源部から各々複数の光束が照射されてお
り、各計測エリアのうちの１つの計測エリアからの複数
の反射光束の所定面上における入射位置情報を用いて前
記第２物体面の面位置情報を検出していること。

【００２５】(1-1-2) 前記光源部は前記複数の計測エリ
アのうちの１つの計測エリアに光束を選択して照射する
光路切換手段を有していること。

【００２６】(1-1-3) 前記光源部は波長帯域の異なる複
数の光源を有し、該複数の光源からの光束を合成した光
束を射出していること。

【００２７】(1-1-4) 前記各計測エリアに前記１つの光
源部から分岐した光束の代わりにその光束に基づくパタ
ーンを照射していること。などを特徴としている。

【００２８】本発明の走査型露光装置は、 (2-1) 第１可動ステージに載置した第１物体面上のパタ
ーンを投影光学系により第２可動ステージに載置した第
２物体面上の露光領域に走査手段により該第１，第２可
動ステージを該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度
比で同期させて走査させながら投影露光する走査型露光
装置において、該第２物体面上の露光領域を走査方向に
挟んだ対向する複数の計測エリアの各計測エリアに該投
影光学系の光軸に対して斜方向から１つの光源部から分
岐した各計測エリアのうちの走査進行方向の１つの計測
エリアからの反射光束の所定面上への入射位置情報より
該第２物体面の面位置情報を検出し、該面位置情報を利
用して走査投影露光していることを特徴としている。

【００２９】特に、 (2-1-1) 前記光源部を複数個有し、前記各計測エリアに
は該複数の光源部から各々複数の光束が照射されてお
り、各計測エリアのうちの１つの計測エリアからの複数
の反射光束の所定面上における入射位置情報を用いて前
記第２物体面の面位置情報を検出していること。

【００３０】(2-1-2) 前記光源部は前記複数の計測エリ
アのうちの１つの計測エリアに光束を選択して照射する
光路切換手段を有していること。

【００３１】(2-1-3) 前記光源部は波長帯域の異なる複
数の光源を有し、該複数の光源からの光束を合成した光
束を射出していること。

【００３２】(2-1-4) 前記各計測エリアに前記１つの光
源部から分岐した光束の代わりにその光束に基づくパタ
ーンを照射していること。などを特徴としている。

【００３３】本発明のデバイスの製造方法は、 (3-1) 構成要件(1-1) の面位置検出装置または／及び構
成要件(2-1) の走査型露光装置を用いて、レチクルとウ
エハとの位置合わせを行った後に、レチクル面上のパタ
ーンをウエハ面上に投影露光し、その後、該ウエハを現
像処理工程を介してデバイスを製造していることを特徴
としている。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の面位置検出装置が
搭載された走査型露光装置の実施形態１の要部概略図、
図２は図１の一部分の拡大説明図である。本実施形態で
は第１物体としてのレクチル１と第２物体としてのウエ
ハ４とを投影光学系２の結像倍率に応じた速度比で同期
をとりながらＹ方向に走査（スキャン）させながら走査
投影露光を行っている場合を示している。

【００３５】図１において、レチクル１には投影露光用
のデバイスパターンが形成されている。前記レチクル１
はレチクルステージ駆動制御用のレーザー干渉計２００
０によってＸ，Ｙ方向に駆動制御されるレチクルステー
ジ５に載置されている。レチクルステージ５は走査露光
の際にはＺ方向の位置を投影光学系２に対して一定に保
った状態で、Ｙ方向に駆動可能となっている。

【００３６】感光基板であるウエハ４はウエハチャック
６に吸着保持されている。ウエハチャック６はレーザー
干渉計９００と駆動制御手段１０００によってＸ，Ｙ方
向に駆動制御されるウエハステージ７００に載置されて
いる。

【００３７】さらに、ウエハステージ７００は、投影光
学系２の光軸方向（Ｚ方向）の位置、及び傾きがＺ及び
チルト駆動手段８００により制御可能となっている。

【００３８】このレチクル１とウエハ４は投影光学系２
を介して光学的に共役な位置におかれており、照明光学
系３からの照明光束（露光光）がレチクル１上に照明さ
れ、Ｘ方向に長いスリット状の露光光束がレチクル１上
に形成されている。

【００３９】このレチクル１上のスリット状の露光光束
は、投影光学系２を介し、その投影倍率に比した大きさ
のスリット状の露光光束としてウエハ４上に形成されて
いる。ＥＦはウエハ４面上の露光チップ領域２００内の
露光領域である。

【００４０】本実施形態の走査型の縮小投影露光は、こ
のスリット状の露光光束に対してレチクルステージ５と
ウエハステージ７００の双方を光学倍率に応じた速度比
でＹ方向に動かし、固定されたスリット状の露光光束に
対して、レチクル１上のパターン転写領域とウエハ４上
のパターン転写領域を走査することによって行ってい
る。

【００４１】上記の走査型露光装置は一般にウエハ側の
焦点深度が、例えば約１μｍと微小である。最適な解像
力を得るためには、露光されるウエハ表面の位置を投影
レンズの最適な露光位置に設定する必要がある。

【００４２】そこで本実施形態では図１に示す各要素１
０〜１１０を有する面位置検出装置でウエハステージ７
００上に載置されたウエハ４の投影光学系２の光軸ＡＺ
方向の面位置状態を投影光学系を介さない斜入射方法を
用いて計測している。

【００４３】本発明の面位置検出装置の基本的な検出原
理は、被検面であるウエハ表面に光束を斜め方向から照
射し、被検面で反射した光束の所定面上への入射位置を
位置検出素子で検出し、その位置情報から被検面のＺ方
向（光軸ＡＺ方向）の位置情報を検出している。また略
Ｘ方向に設定された複数の光束を被検面上の複数の計測
点に投影し、各々の計測点で求めたＺ方向の位置情報を
用いて被検面の傾き情報を算出している。

【００４４】次に本発明の面位置検出装置の各要素につ
いて説明する。図１において、２５は面位置検出用の光
源部である。２２は面位置検出用の発光光源である。１
１０は駆動回路であり、発光光源２２から発せられる光
の強度を任意にコントロール可能なよう構成している。

【００４５】発光光源２２から発せられた光は、コリメ
ーターレンズ２３により略平行光束にした後に光束分割
手段の１つであるハーフミラー２４によって反射光と透
過光の２つの光束に分割している。

【００４６】２つの光束に分けられた各光束は集光レン
ズ２０，２１によって後述するようにウエハ４上の露光
領域ＥＦを走査方向（Ｙ方向）に挟んで対向した２つの
面位置計測用の計測エリアＳＢ，ＳＦに照射されるべく
それぞれに設けられた光ファイバーなどの光伝達手段７
０，７１に導かれている。

【００４７】光伝達手段７０，７１から発せられた光束
はそれぞれの光束に設けられた照明レンズ３０，３１に
より、スリット９０を照明する。スリット９０上にはウ
エハ４の面位置計測用のマーク９０Ｆ，９０Ｂが施され
ており、該マーク９０Ｆ，９０Ｂは結像レンズ１０によ
りミラー５０を介して被検面であるウエハ４上に投影さ
れている。結像レンズ１０によりスリット９０とウエハ
４の表面は光学的な共役関係になっている。

【００４８】同図では説明し易くするために主光線のみ
を示している。６０，６１はそれぞれ、ウエハ４上の露
光領域ＥＦを挟んで走査方向（Ｙ方向）に対向した２つ
の計測エリアＳＦ，ＳＢに照射される光軸（主光線）で
ある。

【００４９】ウエハ４に結像したマーク像に基づく光束
はウエハ４面で反射し、ミラー５１を介して結像レンズ
１１により最結像位置９１上にマーク像を再結像する。
再結像位置９１に再結像したマーク像に基づく光束はウ
エハ４面上の各計測点毎にそれぞれの光軸位置に設けら
れた拡大光学系４０，４１により各々集光されて位置検
出用の受光素子８０，８１上に略結像している。

【００５０】各受光素子８０，８１からの信号は面位置
信号処理系１００にて計測処理され、被検面であるウエ
ハ４面のＺ、及び傾きの情報として処理され、ウエハス
テージ７００の制御用のＣＰＵ１０００にフィードバッ
クがかけられる。

【００５１】図１には、断面図のため、計測エリアＳＦ
とＳＢの２点に対応する光軸しか記していないが、実際
には図２に示すようにＹ軸回りのチルト検出が可能なよ
うに、ウエハ４上にはＸ方向にも複数（３点以上）の計
測点が設定されている。

【００５２】従って本実施形態では全計測点の個数分の
投影マーク（スリット９０上に）や拡大レンズ、位置検
出素子などが構成されている。

【００５３】図２はこのときの図１のウエハ４面上にお
ける露光領域ＥＦと面位置計測点の関係を示している。
図中２００は露光チップ領域（ショット）を示してい
る。面位置計測用の計測エリアＳＦとＳＢは露光領域Ｅ
Ｆを挟んで、走査方向（Ｙ方向）に距離Ｌだけ離れ、か
つ対称な位置に設定されている。各計測エリア内ＳＦ，
ＳＢのうち、計測エリアＳＦ内には計測点Ａ，Ｂ，Ｃ、
計測エリアＳＢ内には計測点ａ，ｂ，ｃといったように
各３点の計測点に計測用の光束１００ａ，１００ｂ，１
００ｃが斜め方向から照射されている。

【００５４】このとき露光領域ＥＦを挟んで対向した同
時計測されることがない計測位置に同一の光源からの光
束が照射されるようにしている。そして、それぞれの計
測エリア内において３点のＺ方向の計測値から、Ｙ軸回
りのウエハ面傾き（以下“チルト”と呼ぶ）が算出でき
るように構成している。

【００５５】尚、本実施形態において被検面のＺ方向の
検出方法としては、被検面に光束（スポット）を照射す
る代わりに被検面にパターンを投影し、該パターンの所
定面上における結像位置を検出し、これより求める方法
も適用可能である。

【００５６】図４は本発明の走査型露光装置の露光動作
及び面位置検出動作についての説明図である。同図にお
いて２００は露光チップ領域（ショット）を示してい
る。図４は矢印で示す如く１ショット毎にスキャン方向
を１８０°反転させて露光している際のウエハ上での様
子を表している。

【００５７】１ショット露光する場合について、まず、
図中のＦＲＯＮＴ方向にウエハステージを駆動させて露
光を行う場合は、計測エリアＳＦ内の複数の計測点Ａ，
Ｂ，Ｃを用いて、Ｚ及びチルト計測値が露光領域ＥＦの
面位置情報に反映するようにしている。

【００５８】次に、隣接した次のショットを露光する場
合には、ＢＡＣＫ方向にウエハステージを駆動させて露
光を行う。その際は、計測エリアＳＢ内の複数の計測点
ａ，ｂ，ｃを用いて、Ｚ及び傾き計測値が露光領域ＥＦ
の面位置情報に反映するようにしている。露光動作中の
面位置計測では、露光スキャン方向に応じて計測エリア
ＳＦまたはＳＢのどちらか一方の情報を切り替えて用い
ている。

【００５９】前述の通り、露光スキャン方向に応じて計
測エリアＳＦ，ＳＢを切り替えて計測を行うので、計測
エリアＳＦとＳＢについて同時に計測することは無く、
従って計測エリアＳＦとＳＢを同時にかつ個別に調光す
る必要もない。

【００６０】本発明では、図１に示す如く、１つの光源
２２から射出した光束を２つの光束に分け、各光束をス
キャン露光エリアを挟んで対向する計測エリアＳＦ，Ｓ
Ｂにある計測点に配することによって、従来、各計測点
毎に設けていた光源及び、光源の駆動装置または光量調
整ＰＣＢなどの個数が半分で所定の性能を満たすことを
可能としている。

【００６１】図３は本発明での面位置計測用の照明光の
配光方法の説明図である。それぞれが露光エリアＦＥを
挟んで対向する位置に設けられた、計測点Ａとａ、計測
点Ｂとｂ、計測点Ｃとｃがそれぞれ同じ光源から導かれ
るよう３つの光源部Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が構成されてお
り、各光源を駆動させる光源駆動ＰＣＢ１〜３によっ
て、各々の計測点での照射光量の調整を可能としてい
る。

【００６２】上述のように光源部の配光を同時に計測に
用いない計測点同士を組み合わせることで、光源の個数
は３個で良いようにしている。

【００６３】一般的に光源として、発光ダイオードや半
導体レーザといった半導体素子を用いれば、その電流制
御のみで容易な光量制御が可能となる。

【００６４】次に本発明の実施形態２について説明す
る。図５は本実施形態の一部分の要部概略図である。実
施形態１では、１つの光源から発せられた光をハーフミ
ラーを用いて２つの光束に分割し、各光束でウエハ面上
の２カ所の計測点を同時に照明している。

【００６５】これに対して本実施形態では図５に示すよ
うに、切り替えミラーなど２４ａを用いて、光源２２か
らの光束を集光レンズ２０または２１に導光し、使用す
る計測点毎に切り替えて照明している。

【００６６】この場合、ＦＲＯＮＴ方向にスキャン露光
が終って次のショットに移る際に切り替えミラー２４ａ
を切り替えて、これによってセンサー４０または４１へ
光が導かれるようにしている。

【００６７】本実施形態では、光源２２から発せられた
全ての光量を各々の計測点に導くことができるために、
実施形態１に比べて発光光源２２の容量も半分で済むた
め、発生する熱量も半分に押さえることができるという
長所がある。

【００６８】次に本発明の実施形態３について説明す
る。図６は本実施形態の一部分の要部概略図である。

【００６９】一般に被検面であるウエハ表面には感光剤
であるレジストが厚さ１μｍ程度といった薄膜状に塗布
されている。ウエハのレジスト表面の面位置を精度良く
検出するためには、レジスト薄膜による光の干渉による
影響を除去する必要がある。そのためには、面位置検出
用の光源の波長幅を広げて干渉縞が生じないようにする
ことが効果的である。

【００７０】本実施形態では、図６に示すように波長帯
域の異なる複数の光源Ｌ１，Ｌ２からの光束を分割及び
合成させ、照明光として用いて光の波長帯域を広くさ
せ、かつ、同時に異なる計測点に導くようにしている。

【００７１】図６は本発明の実施形態３の光源部につい
て示している。図６において異なる波長を発する光源Ｌ
１とＬ２から発せられた光束は、ハーフミラー２６によ
りそれぞれ２光束に分割されると同時に、集光レンズ２
０，２１により２つの光束を合成し、各々の測定点Ａま
たはａに導光している。そしてこれら２つの光を露光領
域ＥＦを挟んで対向する計測エリアＳＦ，ＳＢの各位置
に設けられ同時に計測することの無い２つの計測点に導
いている。

【００７２】こうすることで、それぞれの計測点に波長
幅が拡げられた光を照射し、レジスト薄膜による影響を
十分に除いている。その結果、面位置計測の精度の向上
を図り、かつ、複数の計測点を同じ光源で調光すること
で、調光手段の簡略化、熱源である光源の少量化を行う
ことを可能にしている。

【００７３】次に本発明の実施形態４について説明す
る。図７は本実施形態の一部分の要部概略図である。本
実施形態では光源２２からの光束を集光レンズ２８で集
光した後に光路分割手段としての分岐型の光ファイバー
２９などを用いて２光束に分割している。そして各光束
を光伝達手段２９を介して各計測点に導光している。

【００７４】本実施形態によれば光源部をさらに簡略化
することができる。

【００７５】次に本発明の実施形態５について説明す
る。図８は本実施形態の一部分の要部概略図である。

【００７６】以上に説明してきた各実施形態では、ウエ
ハ面上での面位置検出用の測定点が露光位置を挟んで３
点づつ設けられている場合について説明してきたが、さ
らに測定点が増えるような場合にも本発明は適用可能で
ある。

【００７７】図８は、露光エリアＥＦを挟んで、露光エ
リアからの距離が異なる複数の計測エリアＳＢ１，ＳＢ
２，ＳＦ１，ＳＦ２を有し、かつ、これらが、露光エリ
アを対称に、対向して設けられている場合について示し
ている。

【００７８】走査型露光装置の場合、露光量を制御する
方法として、露光スキャンスピードを変化させる方法が
ある。

【００７９】本実施形態は露光エリアＥＦからの距離が
異なる複数の計測エリアを有することにより、露光スキ
ャンスピードに応じて測定点を切り替えて面位置計測を
行うようにしている。

【００８０】これは、露光スキャンスピードが遅い場合
には、露光エリアＥＦに近い計測エリアＳＦ１またはＳ
Ｂ１での面位置計測情報を用い、また、露光スキャンス
ピードが早い場合には、露光エリアＥＦからの距離が離
れた計測エリアＳＦ２またはＳＢ２での面位置計測の情
報を用いている。

【００８１】露光スキャンスピードが早い場合には、計
測点からの面位置情報に基づいて、ウエハステージの駆
動手段によって露光位置でのウエハ面位置姿勢にフィー
ドバックをかける時間をある程度必要とされるために、
露光位置から距離が離れていなければならない。逆に露
光スキャンスピードが遅い場合には、露光エリアからの
距離が近くても十分にフィードバックをかけることが可
能である。

【００８２】こういった場合、面位置計測点は少なくと
も、１２点以上必要となり、これらに個々に光源を設け
ていたならば、発熱源の増大による装置性能への影響が
かなり大きくなってくる。

【００８３】そこで本実施形態では、分岐型の光ファイ
バーなどを用いて１つの光源から出た光を、露光エリア
ＥＦを挟んで対向する位置の４カ所の領域ＳＢ１，ＳＢ
２，ＳＦ１，ＳＦ２内の計測点に導き、これらを同時に
調光するようにしている。

【００８４】これによって、１２点の計測点を３つの光
源Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のみで、有効に照明、かつ、光量調
整することを可能とし、露光スキャンスピードに応じ
て、面位置計測点を切り替えて計測を行うことで、精度
の良い面位置情報を露光エリアにフィードバックするこ
とができるようにしている。

【００８５】測定点数をさらに増やす際にも、各実施形
態と同様に、露光エリアＥＦを挟んで対向する同時計測
しない複数の計測点Ａ１，Ａ２，ａ１，ａ２を同じ光源
で照明することにより、最小の個数の光源で有効な照
明、かつ光量調整を可能としている。

【００８６】尚、図５〜図８の各実施形態に示す構成以
外の他の構成は図１の実施形態１と同じである。

【００８７】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。

【００８８】図９は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩなど
の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤなど）の製造
のフローを示す。

【００８９】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。

【００９０】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コンなど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。

【００９１】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）などの工程を含む。

【００９２】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
などの検査を行なう。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。

【００９３】図１０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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、斜入射法
により物体面の複数の計測点での面位置情報を検出する
際に光源部を適切に構成することによって複数の計測点
の光強度の調節を共通で行うようにして、不要な光源の
増加を無くし、熱源の増加を防ぎ、さらには調光用の電
気基板の数を最小限にし、これより物体面の表面位置を
高精度に検出し、物体面を所定位置に高精度に設定する
ことができる高集積度のデバイスを容易に製造すること
ができる面位置検出装置及びそれを用いたデバイスの製
造方法を達成することができる。

【００９８】また本発明によれば、走査型露光装置にお
いて露光エリアを挟んで対向する複数の領域に設定され
た複数の計測エリアに光束を入射させる際の光源部の構
成を適切に設定することによって、走査露光する被検査
面の面位置情報を高精度に検出し、高集積度のデバイス
を容易に得ることができる走査型露光装置を達成するこ
とができる。

【００９９】この他本発明によれば、１つの光源から分
けられた光を、スキャン露光エリアを挟んで対向する位
置にあり、かつ同時に計測しない複数の計測点を１つの
光源から導いて同時に照明するようにすることで、最小
の個数の光源で有効な照明、かつ光量調整を可能とする
ことができる。さらに調光用の電気基板の数を最小限に
とどめることができるためコストの増加をも最小限にと
どめることができ、また、複数の光源を合成させて波長
帯域を拡げるなどの手段を用いた場合などには特に効果
的であり、レジスト薄膜の影響を低減できるために面位
置検出装置性能の向上が同時に図れる上、効率よく複数
の計測点に照明光の配分ができ、不用意に光源の数量を
増やすことにつながらないため、熱源の増加を押さえる
ことができ、かつ装置コストの削減にも貢献できる、と
いった効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の要部概略図

【図２】図１のウエハ上の計測点と露光エリアの関係を
表す説明図

【図３】本発明の面位置情報の検出の原理説明図

【図４】走査型露光装置おける露光と面位置計測点の説
明図

【図５】本発明の実施形態２の一部分の要部概略図

【図６】本発明の実施形態３の一部分の要部概略図

【図７】本発明の実施形態４の一部分の要部概略図

【図８】本発明の実施形態５の一部分の要部概略図

【図９】本発明のデバイスの製造方法のフローチャート

【図１０】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【符号の説明】

１ レチクル ２ 投影光学系 ３ 照明光学系 ４ ウエハ ５ レチクルステージ ６ ウエハチャック １０，１１ 面位置検出用結像レンズ ２０，２１ 照明光束集光レンズ ２２ 光源 ２３ コリメーターレンズ ２４ ハーフミラー ２５，２５０ 光源部 ３０，３１ マーク照明用レンズ ４０，４１ 再結像レンズ ５０，５１ ミラー ６０，６１ 面位置検出光の光軸 ７０，７１ 光伝達手段 ８０，８１ 検出素子 ９０ 面位置検出用マーク板 ９１ 面位置検出マークの再結像位置 １００ 面位置検出制御手段 １１０，１１１ 光源駆動ＰＣＢ ２００ 露光チップ領域 ７００ ウエハステージ ８００ ステージＺ、傾き駆動手段 ９００ ウエハステージのレーザー干渉計 １０００ 駆動制御手段 ２０００ レチクルステージのレーザー干渉計

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１物体面上のパターンを投影光学系に
   より第２物体面上の露光領域に投影露光する際に、該第
   ２物体面上の露光領域を挟んで対向する複数の計測エリ
   アの各計測エリアに該投影光学系の光軸に対して斜方向
   から１つの光源部から分岐した光束を照射し、各計測エ
   リアからのうちの１つの計測エリアからの反射光束の所
   定面上における入射位置情報より該第２物体面の面位置
   情報を検出していることを特徴とする面位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記光源部を複数個有し、前記各計測エ
   リアには該複数の光源部から各々複数の光束が照射され
   ており、各計測エリアのうちの１つの計測エリアからの
   複数の反射光束の所定面上における入射位置情報を用い
   て前記第２物体面の面位置情報を検出していることを特
   徴とする請求項１の面位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記光源部は前記複数の計測エリアのう
   ちの１つの計測エリアに光束を選択して照射する光路切
   換手段を有していることを特徴とする請求項１の面位置
   検出装置。
4. 【請求項４】 前記光源部は波長帯域の異なる複数の光
   源を有し、該複数の光源からの光束を合成した光束を射
   出していることを特徴とする請求項１の面位置検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記各計測エリアに前記１つの光源部か
   ら分岐した光束の代わりにその光束に基づくパターンを
   照射していることを特徴とする請求項１の面位置検出装
   置。
6. 【請求項６】 第１可動ステージに載置した第１物体面
   上のパターンを投影光学系により第２可動ステージに載
   置した第２物体面上の露光領域に走査手段により該第
   １，第２可動ステージを該投影光学系の撮影倍率に対応
   させた速度比で同期させて走査させながら投影露光する
   走査型露光装置において、該第２物体面上の露光領域を
   走査方向に挟んだ対向する複数の計測エリアの各計測エ
   リアに該投影光学系の光軸に対して斜方向から１つの光
   源部から分岐した各計測エリアのうちの走査進行方向の
   １つの計測エリアからの反射光束の所定面上への入射位
   置情報より該第２物体面の面位置情報を検出し、該面位
   置情報を利用して走査投影露光していることを特徴とす
   る走査型露光装置。
7. 【請求項７】 前記光源部を複数個有し、前記各計測エ
   リアには該複数の光源部から各々複数の光束が照射され
   ており、各計測エリアのうちの１つの計測エリアからの
   複数の反射光束の所定面上における入射位置情報を用い
   て前記第２物体面の面位置情報を検出していることを特
   徴とする請求項６の走査型露光装置。
8. 【請求項８】 前記光源部は前記複数の計測エリアのう
   ちの１つの計測エリアに光束を選択して照射する光路切
   換手段を有していることを特徴とする請求項６の走査型
   露光装置。
9. 【請求項９】 前記光源部は波長帯域の異なる複数の光
   源を有し、該複数の光源からの光束を合成した光束を射
   出していることを特徴とする請求項６の走査型露光装
   置。
10. 【請求項１０】 前記各計測エリアに前記１つの光源部
    から分岐した光束の代わりにその光束に基づくパターン
    を照射していることを特徴とする請求項６の走査型露光
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項１〜５のいずれか１項記載の面
    位置検出装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせ
    を行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に
    投影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介して
    デバイスを製造していることを特徴とするデバイスの製
    造方法。
12. 【請求項１２】 請求項６〜１０のいずれか１項記載の
    走査型露光装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わ
    せを行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上
    に投影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介し
    てデバイスを製造していることを特徴とするデバイスの
    製造方法。