JPH104055A - 自動焦点合わせ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
びそれを用いた投影露光装置を得ること。 【解決手段】 レチクル面上のパターンをウエハ面上に
投影する投影光学系の光軸と略直交する方向に沿って２
次元方向に移動可能なステージにウエハを載置し、該ウ
エハの所定面を該投影光学系の像平面に設定し、該所定
面に投光手段から複数のスポット光を照射し、該所定面
からの複数のスポット光に基づく反射光を光電変換手段
で検出し、該光電変換手段で得られた複数の信号のうち
から該レチクル上のチップ構成に基づくウエハ上のチッ
プレイアウトと該複数のスポット光の位置関係より所定
の信号を選択し、該選択した所定の信号を用いて演算手
段により該所定面の面位置情報を検出し、該演算手段か
らの信号に基づいて該所定面を該投影光学系の焦平面に
設定したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動焦点合わせ装置
及びそれを用いた投影露光装置に関し、特に半導体デバ
イス製造用の縮小型の投影露光装置（ステッパー）にお
いて、ウエハステージ上に載置された半導体ウエハの各
被露光領域を、縮小投影レンズ系（投影光学系）の焦平
面に合焦せしめる際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、超ＬＳＩの高集積化に応じて回路
パターンの微細化が進んでおり、これに伴なってステッ
パーの縮小投影レンズ系は、より高ＮＡ化されて、これ
に伴ない回路パターンの転写工程におけるレンズ系の許
容焦点深度がより狭くなっている。又、縮小投影レンズ
系により露光するべき被露光領域の大きさも大型化され
る傾向にある。

【０００３】このようなことにより大型化された被露光
領域全体に亘って良好な回路パターンの転写を可能にす
る為には、縮小投影レンズ系の許容焦点深度内に確実
に、ウエハの被露光領域（ショット）全体を位置付ける
必要がある。

【０００４】これを達成する為には、ウエハ表面の縮小
投影レンズ系の焦平面、即ちレチクルの回路パターン像
がフォーカスする平面に対する位置と傾きを高精度に検
出し、ウエハ表面の位置や傾きを調整してやることが重
要となってくる。

【０００５】ステッパーにおけるウエハ表面の面位置の
検出方法としては、エアマイクロセンサを用いてウエハ
表面の複数箇所の面位置を検出し、その結果に基づいて
ウエハ表面の位置を求める方法、或はウエハ表面に光束
を斜め方向から入射させ、ウエハ表面からの反射光の反
射点の位置ずれをセンサ上への反射光の位置ずれとして
検出する光投射式の検出光学系（斜入射光学系）を用い
て、ウエハ表面の面位置を検出する方法等が知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の斜入射光学系を
用いてウエハ面の複数の測定点での面位置情報を検出す
るとき、例えば測定点がウエハ面上のテストパターンで
あるＴＥＧ(Test Element Group)やウエハ面のスクライ
ブ上に位置すると、そこからの反射光の光強度分布が変
形して検出誤差が発生してくる。

【０００７】図７はマスク６に設けたピンホール（開
口）Ｍを介した光スポットＬがウエハ面２上のチップＣ
Ｈ１，ＣＨ２間のスクライブ領域ＳＣに入射し、その面
から反射して受光面（位置検出素子）Ｄに入射するとき
の光路の説明図である。

【０００８】同図に示すように、マスク６の開口Ｍを通
過してウエハ２に斜め方向に入射する光束Ｌのスポット
光の強度は波長ＳＩに示される明暗の光となる。１回の
露光で複数のチップパターンを焼き付けるマルチチップ
露光を行い、上記スポット光のウエハ上反射位置（検出
点）がチップ間の余白であるスクライブ上に位置する場
合、チップ上のように反射面が平坦であれば光は光ＬＴ
のように正反射するが、スクライブ上で反射する光は反
射面が傾斜しているため光ＬＳのようになり、位置検出
素子Ｄの位置では結像位置がずれてしまう。

【０００９】光ＬＴと光ＬＳの結像位置のずれにより、
受光面Ｄにある位置検出素子Ｄで受光した光を光電変換
した場合、出力信号波形は波形ＳＯのような歪みが生
じ、検出位置のデータに誤差が含まれることになる。こ
の誤差はウエハ面内の各露光チップ位置でのスクライブ
形状が安定に形成されない為に各露光チップ位置での計
測誤差が大きくばらつき、一定のオフセット値として補
正することができないという問題点があった。

【００１０】この様に面位置検出手段の検出位置がこの
スクライブ上に重なってしまうと、スクライブ領域から
の信号に歪みが生じ分離ができない為、正確な面位置を
計測することができず、ウエハ表面を投影光学系の最良
結像面位置に設定することができず、レチクルパターン
の良好な転写ができないという問題点があった。このこ
とは測定点がウエハ面上のＴＥＧに位置しているときも
同様であった。

【００１１】本発明は適切に設定した複数の光スポット
を投影光学系の光軸と直交する方向に沿って移動可能な
ステージ上に載置した平板状物体に照射するようにした
投光手段や該平板状物体からの反射光束を受光する受光
手段、そして受光手段からの出力信号を演算処理する演
算手段等の構成を適切に設定することにより、露光領域
内にマルチチップ構成のときに生ずるスクライブのよう
に検出信号を変形させ面位置検出精度を低下させてしま
う領域が存在しても表面位置を高精度に検出し、平板状
物体を所定位置に設定することができる自動焦点合わせ
装置及びそれを用いた投影露光装置の提供を目的とす
る。

【００１２】この他、本発明はレチクル面上のパターン
を投影光学系でウエハ面上に投影する投影露光装置にお
いて、ウエハ面のスクライブの投影から生じる検出誤差
を除去し、ウエハ面の表面位置情報を高精度に検出し、
ウエハを投影光学系の焦平面に高精度に位置合わせする
ことができる自動焦点合わせ装置及びそれを用いた投影
露光装置の提供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の自動焦点合わせ
装置は、（１−１）レチクル面上のパターンをウエハ面
上に投影する投影光学系の光軸と略直交する方向に沿っ
て２次元方向に移動可能なステージにウエハを載置し、
該ウエハの所定面を該投影光学系の像平面に設定し、該
所定面に投光手段から複数のスポット光を照射し、該所
定面からの複数のスポット光に基づく反射光を光電変換
手段で検出し、該光電変換手段で得られた複数の信号の
うちから該レチクル上のチップ構成に基づくウエハ上の
チップレイアウトと該複数のスポット光の位置関係より
所定の信号を選択し、該選択した所定の信号を用いて演
算手段により該所定面の面位置情報を検出し、該演算手
段からの信号に基づいて該所定面を該投影光学系の焦平
面に設定したことを特徴としている。

【００１４】特に、(1-1-1) レチクル面上のパターンを
ウエハ面上に投影する投影光学系の光軸と略直交する方
向に沿って２次元方向に移動可能なステージにウエハを
載置し、該ウエハの所定面を該投影光学系の像平面に設
定し、該所定面に投光手段から複数のスポット光を照射
し、該所定面からの複数のスポット光に基づく反射光を
光電変換手段で検出し、該光電変換手段で得られた複数
の信号のうちから該レチクル上のテストパターンに基づ
くウエハ上のテストパターンレイアウトと該複数のスポ
ット光の位置関係より所定の信号を選択し、該選択した
所定の信号を用いて演算手段により該所定面の面位置情
報を検出し、該演算手段からの信号に基づいて該所定面
を該投影光学系の焦平面に設定したこと、(1-1-2) 前記
複数のスポット光の１つ１つを明暗を繰り返す複数のス
ポットより成るマルチスポットから構成し、前記演算手
段は該マルチスポットに基づいて前記光電変換手段で各
々得られる複数の信号に重み付け演算を行っているこ
と、(1-1-3) 前記所定面の複数のスポットから形成され
る計測位置を前記投影光学系の所定像高の中心点からの
距離情報とし、該距離情報を前記所定の信号を選択する
ときに用いていること等を特徴としている。

【００１５】本発明の投影露光装置は、（２−１）構成
要件（１−１）の自動焦点合わせ装置を用いてレチクル
とウエハとを前記投影光学系の光軸方向に位置合わせを
して該レチクル面上のパターンを該投影光学系を介して
ウエハ面上に投影露光していることを特徴としている。

【００１６】本発明のデバイスの製造方法は、構成要件
（２−１）の投影露光装置を用いてデバイスを製造して
いることを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の自動焦点合わせ装
置を備えた縮小型の投影露光装置（ステッパー）の一部
分の要部概略図である。

【００１８】図１において、１は縮小投影レンズ系（投
影光学系）であり、その光軸は図中ＡＸで示している。
縮小投影レンズ系１はレチクルＲの回路パターンを、例
えば１／５倍に縮小して投影し、その焦平面に回路パタ
ーン像を形成している。又光軸ＡＸは図中のｚ軸方向と
平行な関係にある。２は表面にレジストを塗布したウエ
ハであり、先の露光工程で互いに同じパターンが形成さ
れた多数個の被露光領域（ショット）が配列してある。

【００１９】３はウエハを載置するウエハステージであ
る。ウエハ２はウエハステージ３に吸着され固定してい
る。ウエハステージ３はｘ軸方向に動くＸステージと、
ｙ軸方向に動くＹステージと、ｚ軸方向及びｘ、ｙ、ｚ
軸方向に平行な軸のまわりに回転するθ−Ｚステージで
構成している。又ｘ、ｙ、ｚ軸は互いに直交するように
設定してある。従って、ウエハステージ３を駆動するこ
とにより、ウエハ２の表面の位置を縮小投影レンズ系１
の光軸ＡＸ方向、及び光軸ＡＸに直交する平面に沿った
方向に調整し、更に焦平面、即ち回路パターン像に対す
る傾きも調整している。

【００２０】図１における符番４〜１１はウエハ２の表
面位置及び傾きを検出する為に設けた斜入射光学系を含
む面位置検出手段の各要素を示している。４は照明用光
学としての発光ダイオードであり、例えば半導体レーザ
などの高輝度な光源である。５は照明用レンズである。

【００２１】光源４から射出した光は照明用レンズ５に
よって平行な光束となり、複数個（５個）のピンホール
（６ａ〜６ｅ）を形成した開口マスク（以下「マスク」
といもいう。）６を照明する。図では２つのピンホール
６ａ，６ｂのみを示している。マスク６の各ピンホール
を通過した複数個のスポット光は、結像レンズ７を経て
折曲げミラー８に入射し、折曲げミラー８で方向を変え
た後、ウエハ２の表面に入射している。

【００２２】図２はマスク６を介した５つのスポット光
でウエハ２の被露光領域１００の中央部（投影光学系１
の光軸上）を含む５ヵ所４１〜４５を照射するときの説
明図である。図６はウエハ２面上の複数の露光領域１０
０，１００ａ，１００ｂを示している。

【００２３】図２に示すようにウエハの露光領域１００
内の５ヵ所（４１〜４５）にマスク６の５つのピンホー
ルが形成されている。

【００２４】ここで結像レンズ７と折曲げミラー８はウ
エハ２上にマスク６の複数個のピンホールの像を形成し
ている。複数個のピンホールを通過した光束は、図２に
示すようにウエハ２の被露光領域１００の中央部を含む
５ヵ所（４１〜４５）を照射し、各々の箇所で反射され
る。即ち、本実施形態ではマスク６にピンホールを５個
形成し、被露光領域１００内で、後述するようにその中
央部を含む５ヵ所の測定点（４１〜４５）の位置情報を
測定している。

【００２５】ウエハ２の各測定点（４１〜４５）で反射
した光束は折曲げミラー９により方向を変えた後、検出
レンズ１０を介して受光素子を２次元的に配置した位置
検出素子１１上に入射する。ここで検出レンズ１０は結
像レンズ７、折曲げミラー８、ウエハ２、折曲げミラー
９と協働してマスク６のピンホールの像を位置検出素子
１１上に形成している。即ちマスク６とウエハ２と位置
検出素子１１は互いに光学的に共役な関係にある。図１
では模式的に示してあるが、光学配置上困難な場合には
位置検出素子１１を各ピンホールに対応して各々、別個
に複数個配置しても良い。

【００２６】位置検出素子１１は２次元的なＣＣＤ又は
ラインセンサーなどから成り、複数個のピンホールを介
した複数の光束の位置検出素子１１の受光面への入射位
置を各々独立に検知することが可能となっている。ウエ
ハ２の縮小投影レンズ系１の光軸ＡＸ方向の位置の変化
は、位置検出素子１１上の複数の光束の入射位置のズレ
として検出できる為、ウエハ２上の被露光領域１００内
の５つの測定点４１〜４５における、ウエハ表面の光軸
ＡＸ方向の位置が、位置検出素子１１からの出力信号に
基づいて検出できる。又、この位置検出素子１１からの
出力信号は面位置検出手段１４で各測定点の面位置デー
タＺｉ（ｉ＝１〜５）を形成して制御手段１３へ入力し
ている。

【００２７】ウエハステージ３のｘ軸及びｙ軸方向の変
位はウエハステージ３上に設けた基準ミラー１５とレー
ザ干渉計１７とを用いて周知の方法により測定しウエハ
ステージ３の変位量を示す信号をレーザ干渉計１７から
信号線を介して制御手段１３へ入力している。又ウエハ
ステージ３の移動はステージ駆動手段１２により制御さ
れ、ステージ駆動手段１２は、信号線を介して制御手段
１３からの指令信号を受け、この信号に応答してウエハ
ステージ３をサーボ駆動している。

【００２８】本実施形態では例えば図６に示すように、
ウエハ２上の第１被露光領域１００ａが縮小投影レンズ
系１の真下にくるようにウエハステージ３を動かし、レ
チクルパターンに対して第１被露光領域１００ａを位置
合わせする。位置合わせ終了後、面位置検出手段（４〜
１１）により、第１被露光領域１００ａの５つの測定点
（４１〜４５）の面位置検出を行ない、位置検出素子１
１からの出力信号に基づいて面位置検出手段１４で各測
定点の面位置データＺｉ（ｉ＝１〜５）を形成し、制御
手段１３へ情報を送る。

【００２９】制御手段１３は、この５個の面位置データ
（位置情報）Ｚｉ（ｉ＝１〜５）より後述する方法によ
り所定の面位置データを選択し、選択した面位置データ
に基づいて第１被露光領域１００ａの最小自乗平面（の
位置）を求め、このウエハ２の最小自乗平面とレチクル
パターン像との光軸ＡＸ方向の間隔及びウエハ２の傾き
方向と傾き量を算出する。

【００３０】尚、最小自乗平面の位置ｚは

【００３１】

【数１】 を満たすものである。

【００３２】制御手段１３はこの算出結果に応じた指令
信号をステージ駆動手段１２へ入力し、ステージ駆動手
段１２によりウエハステージ３上のウエハ２の光軸ＡＸ
方向の位置と傾きを調整（補正）している。

【００３３】これによってウエハ２の表面、即ち第１被
露光領域１００ａを縮小投影レンズ系１の最良結像面
（焦平面）に位置付けている。そして、この面位置の調
整終了後、第１被露光領域１００ａを露光して回路パタ
ーン像の転写を行なう。

【００３４】第１被露光領域１００ａに対する露光が終
了したら、ウエハ２上の第２被露光領域１００ｂが縮小
投影レンズ系１の真下にくるようにウエハステージ３を
駆動してくる。

【００３５】次に本実施形態においてウエハ２からの反
射光の信号からウエハ面位置を演算して求める際に、チ
ップのレイアウト情報から露光領域内にあるスクライブ
の位置を演算し、その影響を受けない信号を選択して演
算することによってスクライブの影響を除去し正確なウ
エハ面位置及び最小自乗平面を検出する方法について説
明する。

【００３６】本実施形態では、図７の出力信号ＳＯのよ
うに歪みの生じる出力信号、即ちスクライブ上の計測ポ
イントをショットレイアウト情報から判定し、その信号
を使わないで演算することを特徴としている。

【００３７】次に本実施形態においてウエハ２を縮小投
影レンズ系１の最良結像面（焦平面）に位置付ける方法
について、図９のフローチャートに沿って説明する。

【００３８】ステップS001でチップレイアウト情報とし
てチップサイズやスクライブの位置情報を制御手段１３
に入力する。ステップS002でチップレイアウト情報から
チップやスクライブ、テストパターン（ＴＥＧ）等の領
域を演算し、計測ポイントとの位置関係を求める。スク
ライブやＴＥＧ等の信号に悪影響を与える領域と重なる
計測ポイントを無効信号として用いないようにする。ス
テップS003でウエハ２はウエハステージ３上へ搬入され
ウエハチャックに吸着固定される。

【００３９】ステップS004で被露光ショットの中心が投
影レンズ１の光軸ＡＸの中心に来るようにウエハステー
ジ３を駆動する。ステップS005で駆動終了後レチクルＲ
と被露光ショットの位置合わせを行う。

【００４０】ステップS006で測定点（４１〜４５）にお
けるウエハ表面の位置情報Ｚ１〜Ｚ５を測定する。ステ
ップS007でウエハ表面の位置情報Ｚ１〜Ｚ５のうちステ
ップS002で求めた無効信号分を除いて最小自乗平面を計
算する。ステップS008で最小自乗平面と投影レンズ１の
像面が合致するようにウエハステージ３の傾き及び高さ
を駆動する。ステップS009でウエハ２と投影レンズ１の
焦平面の差が補正された後露光を行う。

【００４１】ステップS010で全てのショットの露光が終
了しているかどうか判定し、終了していなければステッ
プS004へ移行しステップS004〜S009を繰り返す。

【００４２】ステップS011でウエハ２はウエハチャック
からはずされ、搬出される。

【００４３】次に上記ステップS002とステップS007での
処理方法を図４を用いて述べる。

【００４４】図４（Ａ）は露光エリア１００内に２つの
チップパターンを持つマルチチップ構成の面位置検出時
の露光エリアとチップ、スクライブ、信号のスポット位
置の関係を示した図である。例えば、通常のチップ内に
位置する領域４２からの出力信号はＳ４２のようである
が、スクライブＳＣ上に位置する領域４１からの出力信
号はＳ４１のように歪みが生じてしまう。そこでステッ
プS002で露光領域からチップレイアウトで求まるチップ
領域を除いたスクライブ領域を求め、計測領域４１のよ
うにスクライブ領域ＳＣと重なる信号を特定し無効信号
として用いないようにする。

【００４５】又、図４（Ｂ）は露光領域１００に１つの
チップパターンの隣にテストパターン（ＴＥＧ）があ
り、そこの領域に計測スポット４２，４３が位置してい
るときの説明図である。図４（Ｂ）においても計測スポ
ット４２，４３からの出力信号Ｓ４２（Ｓ４３）に歪み
が生じてくる。このときもＴＥＧの領域をチップレイア
ウトから求め、これに重なる信号Ｓ４２，Ｓ４３を用い
ないようにしている。尚、以下はスクライブ領域と重な
る信号Ｓ４１を用いない場合を例にとり説明する。

【００４６】次にステップS007で最小自乗面計算をする
が、計測値Ｚｉ（ｉ＝１〜５）のうち無効信号Ｓ４１か
らの計測値Ｚ１を使わない結果、計測値Ｚｉ（ｉ＝２〜
５）の４点で面計算する。この様にスクライブの影響を
受けるスポットを特定し処理信号を選択することによっ
て、精度良く最小自乗面計算して、誤差なくウエハＷの
面位置情報及び高さ情報を測定している。

【００４７】次に本発明の実施形態２について説明す
る。本実施形態では被露光領域１００の中の１つ計測点
を複数（５個）のスポット（マルチスポット）で照射し
ていることを特徴としている。

【００４８】図３に示すようにマスク６は５個のピンホ
ールを１組としたマルチスポットで被露光領域１００の
５つの領域７１〜７５に各々入射している。

【００４９】図５は計測スポットをマルチスポットに置
き換えた場合の被露光領域１００の光スポットの状態を
示している。このときの領域７１の状態を図７に対応さ
せて図８に示す。

【００５０】今、計測領域７１から得られる５つの光信
号Ｐ１〜Ｐ５について説明する。スクライブＳＣ上のレ
ジスト表面形状の影響で光信号Ｐ３は歪んだ信号となっ
ているが、光信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５はスクライブ
ＳＣ上のレジスト表面形状の影響を受けていない為、歪
んだ信号とはなっていない。

【００５１】本実施形態では、この場合、光信号Ｐ１，
Ｐ２，Ｐ４，Ｐ５だけを使用して面位置情報の検出をし
ている。この様にスクライブＳＣの影響を受けるスポッ
トを特定し処理信号を選択することによって、計測点を
減らすことなく最小自乗平面計算することができ誤差な
くウエハＷの面高さを測定している。この様に本実施形
態では、スクライブの影響により面計算精度が落ちるの
を効果的に防止している。

【００５２】次に本発明の実施形態３について説明す
る。本実施形態では被露光領域中の各計測位置に入射さ
せる光スポットを明暗を繰り返すマルチスポットとする
とともに、各ピーク値による重み付け演算を行い、測定
位置の検出データとしている。

【００５３】本実施形態は、ショットレイアウト情報を
入力しなくてもスクライブの影響により計算精度が落ち
るのを防ぐ処理方法をもつ。次に図５と図８を用いて、
この処理方法を説明する。図５にみられるように、スク
ライブＳＣ上に入射した光信号Ｐ３は反射面のレジスト
が不規則な表面形状を持つ為に光の散乱を起こしピーク
値が下がってしまう。このことを利用して、測定点の計
測値Ｐ₀ を求めるときに信号の各光信号の計測値Ｐｉ
（ｉ＝１〜５）に各々のピーク値Ｍｉ（ｉ＝１〜５）で
重み付けをする処理をする。

【００５４】

【数２】 このような処理方法を持つことによって、スクライブの
影響により面計算精度が落ちるのを防いでいる。

【００５５】次に本発明の実施形態４について説明す
る。本実施形態では計測位置の位置座標を実際に計測
し、基準位置、例えば投影レンズの像高中心点からの距
離（ズレ量）として保持して、この距離情報を各計測位
置の選択演算するときに用いている。

【００５６】面位置検出装置は位置検出素子（センサ
ー）１１の取り付け位置誤差等により設計値に対して実
際の計測点が露光位置中心に対して１ｍｍ程度のズレ
（オフセット）を持つ場合がある。スクライブの幅はた
かだか０．２ｍｍ程度なので、このオフセットを考慮し
ないと正確な判定が行われない場合がある。そこで本実
施形態では、事前に計測点位置のオフセット量を計測し
て保持し、その正確な位置を特定することで、計測位置
とスクライブ位置の重なりを高精度に判定することを特
徴としている。

【００５７】以下にオフセット計測の実施形態を示す。
まず、露光領域の所定の位置に段差をもつテストパター
ンを作成し、そのパターンをレンズ像面に持っていく。
そのテストパターンをｘ−ｙ面内でステップ移動させな
がら面位置検出装置で計測すると、その段差形状が計測
できる。計測した段差形状は面位置検出装置のオフセッ
ト分ズレが生じている。テストパターン内の段差位置は
アライメントすることにより投影レンズの中心からの位
置として既知なので、計測した段差形状と比較すること
で面位置検出装置のオフセット量を計測している。この
計測したオフセット量を保持することで、正確な計測点
位置を特定し、高精度な判定を可能としている。

【００５８】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形態を説明する。図１０は半導体
デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、或いは液晶
パネルやＣＣＤ等）の製造のフローを示す。

【００５９】ステップ１（回路設計）では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。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。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、前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。

【００６０】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。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。

【００６１】図１１は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。

【００６２】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。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）では前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。

【００６３】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。

【００６４】本実施形態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容易に製
造することができる。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、適切に設
定した複数の光スポットを投影光学系の光軸と直交する
方向に沿って移動可能なステージ上に載置した平板状物
体に照射するようにした投光手段や該平板状物体からの
反射光束を受光する受光手段、そして受光手段からの出
力信号を演算処理する演算手段等の構成を適切に設定す
ることにより、露光領域内にマルチチップ構成のときに
生ずるスクライブのように検出信号を変形させ面位置検
出精度を低下させてしまう領域が存在しても表面位置を
高精度に検出し、平板状物体を所定位置に設定すること
ができる自動焦点合わせ装置及びそれを用いた投影露光
装置を達成することができる。

【００６６】この他本発明によれば、レチクル面上のパ
ターンを投影光学系でウエハ面上に投影する投影露光装
置において、ウエハ面のスクライブの投影から生じる検
出誤差を除去し、ウエハ面の表面位置情報を高精度に検
出し、ウエハを投影光学系の焦平面に高精度に位置合わ
せすることができる自動焦点合わせ装置及びそれを用い
た投影露光装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動焦点合わせ装置を縮小投影露光装
置に適用したときの実施形態１の要部概略図

【図２】被露光領域中に設定した各測定点の配置を示す
説明図

【図３】被露光領域中に設定した各測定点（マルチスポ
ット）の配置を示す説明図

【図４】露光領域がマルチチップ構成のときの測定信号
を説明する説明図

【図５】露光領域がマルチチップ構成のときの測定信号
（マルチスポット）を説明する図

【図６】ウエハ上の被露光領域（ショット）の配置を示
す説明図

【図７】検出光学系のウエハ上の検出光投影位置がチッ
プ間余白（スクライブ）に位置したときに光束が曲げら
れ処理信号が歪むことを説明する説明図

【図８】本発明で実施したマルチスポットによる検出光
学系をマルチチップ構成のショットに適応したときのス
クライブの影響による処理信号の歪みと処理方法を説明
する説明図

【図９】本発明に係る面位置検出法を用いた面位置調整
動作の一例を示すフローチャート

【図１０】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト

【図１１】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 投影光学系 ２ ウエハ ３ ウエハステージ ４ 光源 ５ 照明用レンズ ６ マスク ７ 結像レンズ ８，９ ミラー １０ 検出レンズ １１ 位置検出素子 １２ ステージ駆動手段 １３ 制御手段 １４ 面位置検出手段 １００ 露光領域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レチクル面上のパターンをウエハ面上に
   投影する投影光学系の光軸と略直交する方向に沿って２
   次元方向に移動可能なステージにウエハを載置し、該ウ
   エハの所定面を該投影光学系の像平面に設定し、該所定
   面に投光手段から複数のスポット光を照射し、該所定面
   からの複数のスポット光に基づく反射光を光電変換手段
   で検出し、該光電変換手段で得られた複数の信号のうち
   から該レチクル上のチップ構成に基づくウエハ上のチッ
   プレイアウトと該複数のスポット光の位置関係より所定
   の信号を選択し、該選択した所定の信号を用いて演算手
   段により該所定面の面位置情報を検出し、該演算手段か
   らの信号に基づいて該所定面を該投影光学系の焦平面に
   設定したことを特徴とする自動焦点合わせ装置。
2. 【請求項２】 レチクル面上のパターンをウエハ面上に
   投影する投影光学系の光軸と略直交する方向に沿って２
   次元方向に移動可能なステージにウエハを載置し、該ウ
   エハの所定面を該投影光学系の像平面に設定し、該所定
   面に投光手段から複数のスポット光を照射し、該所定面
   からの複数のスポット光に基づく反射光を光電変換手段
   で検出し、該光電変換手段で得られた複数の信号のうち
   から該レチクル上のテストパターンに基づくウエハ上の
   テストパターンレイアウトと該複数のスポット光の位置
   関係より所定の信号を選択し、該選択した所定の信号を
   用いて演算手段により該所定面の面位置情報を検出し、
   該演算手段からの信号に基づいて該所定面を該投影光学
   系の焦平面に設定したことを特徴とする自動焦点合わせ
   装置。
3. 【請求項３】 前記複数のスポット光の１つ１つを明暗
   を繰り返す複数のスポットより成るマルチスポットから
   構成し、前記演算手段は該マルチスポットに基づいて前
   記光電変換手段で各々得られる複数の信号に重み付け演
   算を行っていることを特徴とする請求項２の自動焦点合
   わせ装置。
4. 【請求項４】 前記所定面の複数のスポットから形成さ
   れる計測位置を前記投影光学系の所定像高の中心点から
   の距離情報とし、該距離情報を前記所定の信号を選択す
   るときに用いていることを特徴とする請求項２の自動焦
   点合わせ装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１項記載の前記
   自動焦点合わせ装置を用いてレチクルとウエハとを前記
   投影光学系の光軸方向に位置合わせをして該レチクル面
   上のパターンを該投影光学系を介してウエハ面上に投影
   露光していることを特徴とする投影露光装置。
6. 【請求項６】 請求項５の投影露光装置を用いてデバイ
   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。