JPS61219045A - 距離算出装置および自動焦点合わせ装置 - Google Patents

距離算出装置および自動焦点合わせ装置

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JPS61219045A
JPS61219045A JP60058534A JP5853485A JPS61219045A JP S61219045 A JPS61219045 A JP S61219045A JP 60058534 A JP60058534 A JP 60058534A JP 5853485 A JP5853485 A JP 5853485A JP S61219045 A JPS61219045 A JP S61219045A
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    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
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    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、IC,LSI、超LSI等の半導体回路素子
製造用の投影焼付装置に適用する自動焦点合わせ装置に
関し、特にマスクの一部の像または全体の像をウェハ上
に形成する結像光学系に対し、マスクとウェハを所定の
位置に精度よく位置決めする自動焦点合わせ装置に関す
る。
[従来技術の説明] 従来、この種の焼付装置では、ウェハ等の平板状物体を
水平方向に移動させ、投影光学系とそれに対面する該物
体面の各領域との距離を測定し、その結果に基づいて該
物体あるいは投影光学系を垂直方向に動かす。そして、
この場合、複数個の距離測定手段により得られた結果を
平均し、その値を垂直方向の設定駆動mとしている。
しかし、この時、複数の距離測定手段より得られた測定
値は、必ずしも全部が有効な値とはなり得ない場合が生
じる。1つは、複数存在する計測ポイントのうちのある
一部が該物体面から外れている場合で、いま1つは、計
測ポイントの該物体面上にゴミやキズ等による突起ある
いはへこみ等の異常があった場合である。従来の装置に
おいては、このような場合の対策として、測定結果を一
律な基準値(許容値)と比較して、異常値ならばその測
定値を除いて平均化し、その平均値を垂直方向の設定駆
動量とする方法をとっている。
しかしながら、上記方法で設定駆動量を算出すると、 1、個々の計測ポイントで1回計測するたびにその結果
を基準値と比較しなければならず、単位時間あたりの処
理層が低下する。すなわちスルーブツトが低下する。
2、該物体面上に異常があるのか、あるいは、計測ポイ
ントが該物体面から外れているのか判別できない。
という問題点があった。
[発明の目的] 本発明は、前述従来例の問題点に鑑み、投影焼付装置の
スループットの向上を図るとともに、投影光学系に対面
する物体面の異常判定をサポートすることが可能な自動
焦点合わせ装置を提供することを目的とする。
[発明の算出] 以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明の一実施例に係る自動焦点合わせ装置
を具備した縮小投影装置の算出を示す。同図において、
10は光源10−aより発したレチクル照明光を収束さ
せるための照明光学系であり、7は照明光学系10より
発せられたレチクル照明光を任意時間透過させるように
制御されているシャッタである。1は集積回路パターン
を備えたレチクルであり、2はレチクル1を規定位置に
高精度に保持するレチクルチャックである。3は縮小投
影レンズ、4は感光層を備えるウェハ、5はウェハステ
ージである。ウェハステージ5により、ウェハ4は縮小
投影レンズ3の光軸に対して垂直な平面内においてXY
方向に移動することが出来る。6はZユニットでありウ
ェハステージ5の内部に内蔵されている。この2ユニツ
ト6により、ウェハ4を縮小投影レンズの光軸方向(Z
方向)に移動させることができる。34〜31は縮小投
影レンズに取付けられた4ケのエアマイクロセンサのノ
ズルであり、ウェハ4の表面までの距離を測定している
。11は、シャッタ7、ウェハステージ5およびZユニ
ット6等の駆動部やエアマイクロセンサノズル34〜3
7からの応答エア圧をデジタル処理する本体ユニット制
御系である。また15は装置の操作を行なうコンソール
で、本体ユニット制御系11と接続されている。本実施
例では、本体ユニット制御系11、コンソール15およ
び本体ユニット制御系11に内蔵されているプログラム
により、本発明の特徴である情報判定手段と演算手段を
算出している。ここで情報判定手段とは、エアマイクロ
センサ34〜37によりウェハ4の位置を測定した値が
有効か無効かを判断する手段である。また演算手段とは
、有効とみなされた測定値をもとにウェハ4の移動量を
算出する手段である。
第2図は、縮小投影レンズ3とエアマイクロセンサのノ
ズルおよびウェハ4の上面図である。ノズル34.35
.36.31で測定した縮小投影レンズの端面からウェ
ハ4の表面までの距離を、各々d1、d2 、d3 、
d4とすると、その平均距離は、(dl +d2 +d
3 +d4 )/4となる。所定の縮小投影レンズ3の
結像面位置と縮小投影レンズ3の端面間の距離をdOと
すると、結像面位置にウェハ4を移動させるには Δd−do −(dl +d2 +d3 +d4 )/
4なる思Δdだけウェハ4を移動、させれば良い。この
結果ウェハ4の平均面が結像面位置となる。
第2図では、縮小投影レンズ3の光軸がウェハ4のほぼ
中心に位置している為、エアマイクロセンサのノズルは
4本とも測定が有効となる。しかし、この種の装置では
、ウェハ4をのせたウェハステージ5がXY方向に移動
しながら露光を繰返す為、エアセンサノズル34〜37
とウェハ4の位置関係は、必ずしも第2図のようにはな
らない。
第3図は、どのようにウェハステージ5をステップさせ
て露光を繰返すかを示したショットレイアウト図である
。同図において、P1〜P24はウェハステージ5の上
のウェハ4が各ステップ位置に移動した時の縮小投影レ
ンズ3の光軸位置を示している。
第4図は、ウェハ4がP9 、 p13. P23の位
置に移動した時に、縮小投影レンズ3およびエアマイク
ロセンサノズル34〜37がどのように位置するかを示
した図である。P9においては、エアマイクロセンサノ
ズル34〜37がすべてウェハ4面上に位置するので、
縮小投影レンズ3との距離を測定する場合、これらすべ
てのエアマイクロセンサが有効となる。しかし、Pl3
の場合は左方向のエアセンサノズル34が、またP23
の場合は下方向のエアセンサノズル36がそれぞれウェ
ハ4の面から外れ、有効な測定値は期待できない。
第1表は、PlからP24までの全ショットについて、
上記同様の吟味を行ない、各エアマイクロセンサの測定
値が有効か無効かを示したものである。同表において、
「左」はエアマイクロセンサノズル34、以下同様に「
右」は35、「下」は36、「上」は37の各エアマイ
クロセンサノズルに対応する。[ショットNo、Jの欄
の「1」〜「24」はそれぞれウェハ上のP1〜P24
の位置に対応する。「○」は、それが表の中で記載され
た位置に該当する「ショットNo、Jの露光の際に、該
当するエアマイクロセンサで測定した測定値が有効、「
×」は無効、と推測できることを示している。
本実施例では、第1表に示すような推測情報を、前もっ
てコンソール15に内蔵されるCPU(中央処理装置)
にて計算処理することにより生成し、その推測情報を、
本体ユニット制御系11に伝達する。従ってこれまでは
、ウェハの位置を測定するたびに逐次その測定値が有効
か否かを判断する処理をしていたが、その処理は不必要
となり省くことができる。
第5図は、本実施例に係る自動焦点合わせ装置のシステ
ムブロック図である。本実施例における装置の操作を司
どるのはコンソール15である。オペレータはまず、入
カキ−15cからウェハ4のサイズやXY方向のステッ
プ距離あるいは露光時間等の諸情報をキーインする。こ
れらの情報はコンソール制御CP U 15aを通じて
−Hメモリ15bに記憶される。コンソール制御CP 
IJ 15aはメモリ15t)に記憶された情報を基に
計算処理し、第3図に示すような各ショットの中心座標
や、−第1表のようなエアマイクロセンサの有効/無効
情報を算出する。その結果はふたたびメモリ15bに記
憶される。また装置本体に起動をかける場合も、やはり
オペレータは入カキ−15cから、起動指令なるコード
をキーインする。するとメモリ15bに記憶された情報
は、コンソール制60 CP U 15aを通じて本体
制御c p u 1iaに伝達され、メモリ11bに記
憶されて、本体に起動がかかる。本体装置の各ユニット
に対しては、本体ユニット制御系11内の各インターフ
ェースを通じて、駆動あるいは信号処理が行なわれる。
ウェハ4と縮小投影レンズ3との焦点合せは以下のよう
に行なう。まず、エアマイクロセンサノズル34〜37
からの応答圧力を電圧変換回路11dによって、電気的
信号に変換する。この信号は、A/Dコンバータ11C
によりデジタルデータに変換され、本体制御CP U 
11aに伝達される。CPU11aにおいては、前もっ
てメモリIlbに記憶されているエアマイクロセンサの
有効/無効情報をもとに、有効なエアマイクロセンサに
よる測定値のみを抽出して、瞬時に設定駆動量を計算し
、Zユニット駆動回路11eに供給する。2ユニット駆
動回路11eでは、この設定駆動量に応じてZユニット
6を駆動する。
第6図は、本実施例における繰返し処理の一部を示す簡
略シーケンスフローチャートである。同図により、自動
焦点合わせ処理の流れを説明する。
SOの時点では、第3図に示す各ショットの中心座標と
第1表に示す各ショットにおけるエアマイクロセンサの
有効/無効情報が本体側メモリ11bに既に記憶されて
おり、ウェハ4はウェハステージ5上に乗せられている
状態にあるとする。まず、第1ショット位@P1にウェ
ハステージ5がステップ移動しくSl)、それが完了し
たところで、エアマイクロセンサノズル34〜31から
の測定値を取込む(S2)。その時エアマイクロセンサ
ノズル34から取込んだ測定値をdl、同じり35.3
6.37からの測定値をd2 、d3 、dJとし、縮
小投影レンズ3の結像面位置と縮小投影レンズ3の端面
間の距離をdOとする。第1シヨツト目においては、上
方のエアマイクロセンサ31のみが無効である(第1表
参照)ことがメモリ15bを参照することによりわかる
。従って、このときは設定駆動量Δdを Δd=do −(dl +d2 +63 )/3と瞬時
に計算しくS3)、Zユニット6を26分駆動さぜた(
S4)後、露光を行なう(S5)。
続いて、全ショットの処理が終了するまで(SO)81
〜S6の処理を繰返す。
従来の方式においては、S3にて全測定値d1、d2 
、d3 、dJのそれぞれに対し、−律な基準値との比
較をして、有効/無効の判定を行なっていた。例えば、
有効値とみなす最大値をdh、最小値をdJと設定して
いたとすれば、 1)dl>dJかつ dl <dhならば有効2)dl
>djかつ dl <dhでなければ無効 といった判定が必要となっていたわけである。
本発明によれば、これらの判定時間が短縮できる。また
同じショットレイアウトでのウェハ処理が多くなればな
る程、S3での処理時間短縮が積算されて、スルーブツ
ト向上に貢献するわけである。
さらに本発明においては、縮小投影レンズ3とウェハ4
間の位置決め精度を高く要求される場合は、従来の有効
値判定で設定していたdh、dJを任意最適なもの、例
えば有効測定値により近い値に設定することが可能とな
る。
[実施例の変形例] 本実施例においては、第5図に示すシステムブロック図
のように、コンソール15と本体ユニット制御系11に
各々CPUおよびメモリをもたせる体系をとったが、コ
ンソール15を用いず、本体側のメモリ11bに直接、
ショット中心座標およびエアマイクロセンサ有効/無効
情報等を書込むようにしてもよい。
また本実施例では、投影光学系の結像面と物体面との距
離を測定する位置検知手段としてエアマイクロセンサを
使用しているが、投影光学系を通した光による位置検知
等の手段を用いるようにしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、ウェハ等の平面
状物体をステップ移動する前に測定値の有効/無効を判
定し、有効な測定値のみに基づいて焦点合わせを行なう
際の駆動量を算出するようにしたため、本発明を適用し
た投影焼付装置においては、投影光学系と平面物体面と
の自動焦点合せ所要時間を短縮し、スループットを大幅
に向上させることができる。また、最適な測定値判定が
可能となる。つまり、測定値の正常/異常判定基準値を
測定値により近い適切な値に設定することができ、物体
面の凹凸異常をより厳密に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る自動焦点合わせ装置
を具備した縮小投影装置の算出図、第2図は、縮小投影
レンズとエアマイクロマイクロセンサのノズルおよびウ
ェハの上面図、第3図は、ショットレイアウト図、 第4図は、第3図に示すショットレイアウトの3点にお
けるエアマイクロセンサ位置を示した図、第5図は、本
実施例のシステムブロック図、第6図は、繰返し処理の
一部を示す簡略シーケンスフローチャートである。 4:ウェハ、5:ウェハステージ、 6 : Zl二y ト、11:本体ユニットIIJ m
系、15:コンソール、 P1〜P24:露光時の縮少投影レンズの光軸位置。 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、平板状物体を水平方向にステップ移動させる移動手
    段と、投影光学系の結像面と上記物体面との距離を測定
    する複数の位置検知手段と、該位置検知手段の測定値出
    力から算出される位置情報を設定駆動量として上記物体
    または上記投影光学系を光軸方向に駆動する駆動手段と
    を備え、各ステップ移動後、該物体面の各領域を順次投
    影光学系の結像面に一致することを可能とする自動焦点
    合わせ装置であつて、 上記各ステップ移動後に各位置検知手段で得ることので
    きる測定値が有効とみなし得るか否かを各ステップ移動
    前に判定する情報判定手段と、各ステップ移動後は該判
    定結果で有効とみなし得る測定値のみに基づいて上記位
    置情報を算出する演算手段と を備えたことを特徴とする自動焦点合わせ装置。 2、前記情報判定手段は、各ステップ位置ごと、各位置
    検知手段ごとにその測定値が有効であるか否かのデータ
    をテーブルとして予め記憶している特許請求範囲第1項
    記載の自動焦点合わせ装置。
JP60058534A 1985-03-25 1985-03-25 距離算出装置および自動焦点合わせ装置 Granted JPS61219045A (ja)

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US06/843,392 US4714331A (en) 1985-03-25 1986-03-24 Method and apparatus for automatic focusing

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Cited By (2)

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US6388920B2 (en) 1996-02-29 2002-05-14 Hitachi, Ltd. Semiconductor memory device having faulty cells
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