JPS6258624A - 投影光学装置 - Google Patents
投影光学装置Info
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- JPS6258624A JPS6258624A JP60197696A JP19769685A JPS6258624A JP S6258624 A JPS6258624 A JP S6258624A JP 60197696 A JP60197696 A JP 60197696A JP 19769685 A JP19769685 A JP 19769685A JP S6258624 A JPS6258624 A JP S6258624A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
本発明は、例えば集積回路などの半導体装置の製造工程
において、半導体ウェハの表面と露光などのための投影
光軸との傾きの絶対角を計測する装置にかかるものであ
り、他の傾斜相対角測定系のキャリプレーシラン手段と
して好適な投影光学装置に関するものである。
において、半導体ウェハの表面と露光などのための投影
光軸との傾きの絶対角を計測する装置にかかるものであ
り、他の傾斜相対角測定系のキャリプレーシラン手段と
して好適な投影光学装置に関するものである。
（発明の背景）
従来のレベル計測方法としては、例えば特開昭５８−１
．１３７０６号に開示されたものがある。
．１３７０６号に開示されたものがある。
この公報に開示された方法は、オフアキシスで平行光束
を試料面すなわち半導体ウェハ表面に照射するというウ
ェハ面傾斜測定方式である。
を試料面すなわち半導体ウェハ表面に照射するというウ
ェハ面傾斜測定方式である。
ところが、この方式では、基準傾き角すなわらセンサ出
力が零になる傾斜角を見出すために、ウェハ面の傾きを
変えながらウェハに対する露光を行っては調整を行うと
いう繰り返し作業が必要である。
力が零になる傾斜角を見出すために、ウェハ面の傾きを
変えながらウェハに対する露光を行っては調整を行うと
いう繰り返し作業が必要である。
また、一度基準傾き角が決定されると、以後の投影光軸
と測定系の変化については、再びウェハに対する露光を
行わなければならず、非常に不便であり、オフアキシス
で平行光束を試料面に照射する方法を有効に活用し得る
手段が要望されている。
と測定系の変化については、再びウェハに対する露光を
行わなければならず、非常に不便であり、オフアキシス
で平行光束を試料面に照射する方法を有効に活用し得る
手段が要望されている。
また、一方においてＴＴＬによるオートレベリングと称
されろレベル測定方法もある。この方法Ｊｉｌ光視野内
の４ケ所でレチクルマークのコントラスＩ・を計測し、
各々のコンＩ・ラストの最大点で張る面を最適結像面と
してチップレベリングを行うものであす、測定波長と露
光波長のキャリブレーションいわゆる傾斜角絶対補正方
法も提案されている。
されろレベル測定方法もある。この方法Ｊｉｌ光視野内
の４ケ所でレチクルマークのコントラスＩ・を計測し、
各々のコンＩ・ラストの最大点で張る面を最適結像面と
してチップレベリングを行うものであす、測定波長と露
光波長のキャリブレーションいわゆる傾斜角絶対補正方
法も提案されている。
しかしながら、以上のような手段においては、次のよう
な不都合がある。
な不都合がある。
■４点でしかコントラストが測定されないため、面全体
の傾きを必ずしも代表していない。
の傾きを必ずしも代表していない。
■レチクルマークがウェハ面回路に投影されろと、下地
凹凸の影響を受けやすく、これを避ける必要がある。
凹凸の影響を受けやすく、これを避ける必要がある。
（発明の目的）
本発明はかかる点に鑑みてなされｔコものであり、投影
レンズの光軸の傾きにかかわらず、良好に半導体ウェハ
の表面の傾きを補正あるいは較正することができる投影
光学装置を提供することをその目的とするものである。
レンズの光軸の傾きにかかわらず、良好に半導体ウェハ
の表面の傾きを補正あるいは較正することができる投影
光学装置を提供することをその目的とするものである。
（発明の概要）
本発明は、第１の検出手段により、被投影基板例えば半
導体ウェハの表面とマスクのパターンの投影結像面との
相対的な傾き量を投影光学系を介して検出し、第２の検
出手段により、所定の基準面に対する被投影基板の表面
の傾き量を投影光学系とは無関係に検出し、第１の検出
手段による傾き量を第２の検出手段の較正情報として較
正手段により導入することを技術的要点としている。
導体ウェハの表面とマスクのパターンの投影結像面との
相対的な傾き量を投影光学系を介して検出し、第２の検
出手段により、所定の基準面に対する被投影基板の表面
の傾き量を投影光学系とは無関係に検出し、第１の検出
手段による傾き量を第２の検出手段の較正情報として較
正手段により導入することを技術的要点としている。
（実施例）
以下、本発明にかかる投影光学装置を、添付図面に示す
実施例を参照しながら詳細に説明する。
実施例を参照しながら詳細に説明する。
第２図には、本発明の実施例において使用される露光装
置の概略の構成が示されている。この図において、例え
ば第３図に示すようなレチクルＲは、投影レンズ１の物
体側に配置されており、更に、光学系４Ａ、４Ｂはレチ
クルＲ上の開口５゜６を介してウェハステージ２を観察
することができるように配置されている。なお、図の垂
直方向にも同様の光学系が配置されている。また、ウェ
ハステージ２には、鏡面３が設けられている。この鏡面
３としては、例えば装置のアライメント系を較正するた
めに使用される基準マークが設けられた基準マーク板の
表面（クロム面）が用いられろ。尚、第３図において、
開口５，６，７．８はレチクル凡の中心ＲＣを原点する
ｘｙ座標系を定めたとき、夫々、Ｘ軸、ｙ軸上に配置さ
れろ。
置の概略の構成が示されている。この図において、例え
ば第３図に示すようなレチクルＲは、投影レンズ１の物
体側に配置されており、更に、光学系４Ａ、４Ｂはレチ
クルＲ上の開口５゜６を介してウェハステージ２を観察
することができるように配置されている。なお、図の垂
直方向にも同様の光学系が配置されている。また、ウェ
ハステージ２には、鏡面３が設けられている。この鏡面
３としては、例えば装置のアライメント系を較正するた
めに使用される基準マークが設けられた基準マーク板の
表面（クロム面）が用いられろ。尚、第３図において、
開口５，６，７．８はレチクル凡の中心ＲＣを原点する
ｘｙ座標系を定めたとき、夫々、Ｘ軸、ｙ軸上に配置さ
れろ。
レヂクルＲ上の開口５，６には第４図に示すような格子
状のパターンが形成されており、他方、鏡面３上にはウ
ェハステージ２が所定の位置に来たときに、第５図に示
す如くレチクルＲの開口５内に来る格子状のパターン９
が形成されている。
状のパターンが形成されており、他方、鏡面３上にはウ
ェハステージ２が所定の位置に来たときに、第５図に示
す如くレチクルＲの開口５内に来る格子状のパターン９
が形成されている。
また、かかる位置にウェハステージ２があるときには、
他の開口６，７．８についても第５図と同様の状態とな
るように格子状のパターン １０・１１．１２が鏡面３
上に形成されている（第６図参照）。
他の開口６，７．８についても第５図と同様の状態とな
るように格子状のパターン １０・１１．１２が鏡面３
上に形成されている（第６図参照）。
次に、第７図を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に説明する装置は、レチクルＲ及び鏡面３上
に第４図で示したようなパターンが形成されており、こ
れを工業用テレビカメラ（ｉ Ｔ Ｖ ）で観察するこ
とによって得られろビデオ信号のコントラスト差を利用
するものである。また、係る装置において、ステージ２
上の鏡面３は、Ｚ方向に対する上下動位置が図示しない
センサ手段によって測定されており、ステージ２は、Ｘ
、ｙ方向に移動しない。鏡面３上のマーク９ないし１２
により、レチクルＲ上のマーク５，６，７，８１こ相当
する位置にフォーカス用マーク（格子状のパターン）を
形成することが特徴である。
に第４図で示したようなパターンが形成されており、こ
れを工業用テレビカメラ（ｉ Ｔ Ｖ ）で観察するこ
とによって得られろビデオ信号のコントラスト差を利用
するものである。また、係る装置において、ステージ２
上の鏡面３は、Ｚ方向に対する上下動位置が図示しない
センサ手段によって測定されており、ステージ２は、Ｘ
、ｙ方向に移動しない。鏡面３上のマーク９ないし１２
により、レチクルＲ上のマーク５，６，７，８１こ相当
する位置にフォーカス用マーク（格子状のパターン）を
形成することが特徴である。
第７図において、照明光は光ファイバー１４によって図
示しない光源から導かれており、ハーフミラ−３０及び
反射ミラー３２を介してレチクルＲの開口５の方向に送
られている。ハーフミラ−３０と光ファイバー１４との
間の適宜位置には、照射視野絞り１３が設けられており
、レチクルＲの開口５のみが照明されるようになってい
る。
示しない光源から導かれており、ハーフミラ−３０及び
反射ミラー３２を介してレチクルＲの開口５の方向に送
られている。ハーフミラ−３０と光ファイバー１４との
間の適宜位置には、照射視野絞り１３が設けられており
、レチクルＲの開口５のみが照明されるようになってい
る。
鏡面３によって反射された光は、反射ミラー３２及びハ
ーフミラ−３０を介して結像レンズ１８にに入射し、工
業用テレビカメラ（ｉ Ｔ Ｖ ）１５に結像する。こ
の工業用テレビカメラ（ｉＴＶ）１５には、画像処理回
路１６を介して制御回路１７が接続されている。なお、
以上の各部は、レチクル凡の開口５，６，７．８の各々
に対応して４組設けられている。
ーフミラ−３０を介して結像レンズ１８にに入射し、工
業用テレビカメラ（ｉ Ｔ Ｖ ）１５に結像する。こ
の工業用テレビカメラ（ｉＴＶ）１５には、画像処理回
路１６を介して制御回路１７が接続されている。なお、
以上の各部は、レチクル凡の開口５，６，７．８の各々
に対応して４組設けられている。
これらのうち、工業用テレビカメラ１５は、第５図のａ
又はｂで示す領域を同時に、又はともに搬像てきるよう
になっており、例文ば第８図（Ａ）に示す領域すの走査
線ＳＬに対応したビデオイ：号■は、同図（Ｂ）に示す
如くとなる。
又はｂで示す領域を同時に、又はともに搬像てきるよう
になっており、例文ば第８図（Ａ）に示す領域すの走査
線ＳＬに対応したビデオイ：号■は、同図（Ｂ）に示す
如くとなる。
以上の装置の調整について説明すると、まず、第４図に
示すレチクルＲの開口５の格子パターンを工業用テレビ
カメラ１５で搬像走査し、その画像信号から第８図ＣＢ
）に示すような波形のコントラストを調べ、レンズ１８
を光軸方向に調整する。
示すレチクルＲの開口５の格子パターンを工業用テレビ
カメラ１５で搬像走査し、その画像信号から第８図ＣＢ
）に示すような波形のコントラストを調べ、レンズ１８
を光軸方向に調整する。
なお、格子パターンは、レンズ１８、工業用テレビカメ
ラ１５の解像力に近い線幅に設定されている。以上の傑
作により、レチクルＲと工業用テレビカメラ１５の撮像
面との合焦が行われる。
ラ１５の解像力に近い線幅に設定されている。以上の傑
作により、レチクルＲと工業用テレビカメラ１５の撮像
面との合焦が行われる。
次に、鏡面３上のマーク９を同様の処理で、鏡面３を上
下動させて合焦する。この操作により、工業用テレビカ
メラ１５の撮像面、レチクルＲ１及び鏡面３の合焦が行
われることとなる。すなわち、工業用テレビカメラ１５
は、第５図の領域ａ。
下動させて合焦する。この操作により、工業用テレビカ
メラ１５の撮像面、レチクルＲ１及び鏡面３の合焦が行
われることとなる。すなわち、工業用テレビカメラ１５
は、第５図の領域ａ。
ｂのいずれのマーク像も最良のコントラストで撮像でき
ることとなる。なお、コントラスト検出（よ、例えば特
開昭６０−１０１５４０号に開示された方法で行う。
ることとなる。なお、コントラスト検出（よ、例えば特
開昭６０−１０１５４０号に開示された方法で行う。
また、上記調整において、領域ａで撮像する場合には、
レチクルＲ上のマークないし開口５内の格子パターンを
透過した照明光が鏡面３で反射し、格子パターンを裏側
すなわち投影レンズ１側から逆照明することになる。投
影レンズ１がレチクルＲ側で非テレセン１−リックであ
るとすると、格子パターンからの直接反射光はテレビ系
に戻らず、画面内で黒く見えろこととなる。他方、領域
すで画像信号を読み込む場合は、鏡面３上のマーク９の
みの（象のコントラストを検出することになる。
レチクルＲ上のマークないし開口５内の格子パターンを
透過した照明光が鏡面３で反射し、格子パターンを裏側
すなわち投影レンズ１側から逆照明することになる。投
影レンズ１がレチクルＲ側で非テレセン１−リックであ
るとすると、格子パターンからの直接反射光はテレビ系
に戻らず、画面内で黒く見えろこととなる。他方、領域
すで画像信号を読み込む場合は、鏡面３上のマーク９の
みの（象のコントラストを検出することになる。
更に、第３図、第６図に示すように、レチクルＲ周辺の
複数のマークないし開口５，６，７．８の格子パターン
は、各々設けられたアライメント光学系でステージ２を
動かすことなく同時にコン１−ラス１〜検出した方がよ
い。これは、ステージ２を各光学系の下に鏡面３上のマ
ーク９，１．０゜１．１．．１２がくるように移動させ
たとしても、ステージ２の走りや鏡面３を保持するホル
ダー等が傾斜してしまった場合に測定の意味がなくなる
からである。第５図の領域ａ、ｂはどちらを用いろよう
にしてもよい。
複数のマークないし開口５，６，７．８の格子パターン
は、各々設けられたアライメント光学系でステージ２を
動かすことなく同時にコン１−ラス１〜検出した方がよ
い。これは、ステージ２を各光学系の下に鏡面３上のマ
ーク９，１．０゜１．１．．１２がくるように移動させ
たとしても、ステージ２の走りや鏡面３を保持するホル
ダー等が傾斜してしまった場合に測定の意味がなくなる
からである。第５図の領域ａ、ｂはどちらを用いろよう
にしてもよい。
ここで、投影レンズ１の結像光軸ＡＸは、ステージ２の
水平な走り面に対して角度β傾いており、鏡面３は角度
α傾いているものとする。第１図には、かかる場合が示
されている。この図において、レチクルＲの結像面をＦ
Ｐ、ステージ２の水平な走り面をＬＰとすると、角度β
は結像面ＦＰと走り面ＬＰとの傾き角でもある。さらに
この図におぃて、送光系１９及び受光系２０により特開
昭５８−１１３７０６号公報に開示されたようなオート
ベリングセンサが構成されており、受光系２０とステー
ジ２との間の光路中には零点補正機構２１が配置されて
いる。送光系１９はウェハに塗布されたフォトレジス１
−を感光させない波長の光を射出する。
水平な走り面に対して角度β傾いており、鏡面３は角度
α傾いているものとする。第１図には、かかる場合が示
されている。この図において、レチクルＲの結像面をＦ
Ｐ、ステージ２の水平な走り面をＬＰとすると、角度β
は結像面ＦＰと走り面ＬＰとの傾き角でもある。さらに
この図におぃて、送光系１９及び受光系２０により特開
昭５８−１１３７０６号公報に開示されたようなオート
ベリングセンサが構成されており、受光系２０とステー
ジ２との間の光路中には零点補正機構２１が配置されて
いる。送光系１９はウェハに塗布されたフォトレジス１
−を感光させない波長の光を射出する。
第９図には、かかるオートレベリングセンサ部分の詳細
な構成例が示されている。まず、零点補正８Ｊ構２１に
は、第９図（Ａ）に示すプレーンパラレル２１Ａ、２１
Ｂが含まれている。ブレーンパラレル２１Ａ、２１Ｂ＋
よ、各々軸２１Ｃ，２１Ｄを中心としてモータ等によっ
て回転し得るようになっている。同図（Ｂ）に示すよう
に、平行光束に対して垂直に置かれているときは、その
まま光束を透過し、同図（Ｃ）に示すように平行光束に
対して傾いて置かれているときは、光束がシフトする。
な構成例が示されている。まず、零点補正８Ｊ構２１に
は、第９図（Ａ）に示すプレーンパラレル２１Ａ、２１
Ｂが含まれている。ブレーンパラレル２１Ａ、２１Ｂ＋
よ、各々軸２１Ｃ，２１Ｄを中心としてモータ等によっ
て回転し得るようになっている。同図（Ｂ）に示すよう
に、平行光束に対して垂直に置かれているときは、その
まま光束を透過し、同図（Ｃ）に示すように平行光束に
対して傾いて置かれているときは、光束がシフトする。
同図（Ａ）に示すように、プレーンパラレル２１Ａ＠傾
けると矢印ＡＡの方向に光束がシフ）−シ、プレーンパ
ラレル２１Ｂを傾けると矢印ＢＢの方向に光束がシフト
する。従って、プレーンパラレル２１Ａ、２１Ｂの双方
の傾きを適当に調整することにより、２次元的に光束を
シフトさせることができる。
けると矢印ＡＡの方向に光束がシフ）−シ、プレーンパ
ラレル２１Ｂを傾けると矢印ＢＢの方向に光束がシフト
する。従って、プレーンパラレル２１Ａ、２１Ｂの双方
の傾きを適当に調整することにより、２次元的に光束を
シフトさせることができる。
次に、第９図（Ｄ）に示すように、受光系２０は受光素
子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｇ、２００から成っており、各
々アンプ２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ。
子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｇ、２００から成っており、各
々アンプ２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ。
２０■（を介して処理回路２０Ｉに接続されている。
前述したように、零点補正機構２１を透過した光は、受
光系２０のほぼ中心部にスボッ）・を形成するように入
射するが、受光素子２０Ａ、２０Ｂ。
光系２０のほぼ中心部にスボッ）・を形成するように入
射するが、受光素子２０Ａ、２０Ｂ。
２０Ｇ、２０Ｄの出力差から入射光束のスポットのシフ
トの程度が２次元的に検出できるようになっている。勿
論、受光系２０は、鏡面３やウェハ表面の傾きを検出す
るものでもある。特開昭５８−１１３７０６号にも開示
されているように、送光系１９は、投影レンズ１による
露光領域の全体に斜めから平行光束を照射するものであ
り、受光系２０上のスボッ）・の位置変化は、露光領域
全体の平均的な面の傾きを代表したものとなる。
トの程度が２次元的に検出できるようになっている。勿
論、受光系２０は、鏡面３やウェハ表面の傾きを検出す
るものでもある。特開昭５８−１１３７０６号にも開示
されているように、送光系１９は、投影レンズ１による
露光領域の全体に斜めから平行光束を照射するものであ
り、受光系２０上のスボッ）・の位置変化は、露光領域
全体の平均的な面の傾きを代表したものとなる。
尚、プレーンパラレル２１Ａ、２１Ｂは、実際は平行光
路中に存在するのではなく、ウェハや鏡面３からの反射
平行光を集光するレンズと、そのレンズによる焦点面に
配置された受光系２０との間に存在する。また処理回路
２０Ｉは、プレーンパラレル２ｉＡ、２１Ｂを回転する
ための駆動モータに適宜制御信号を出力する。
路中に存在するのではなく、ウェハや鏡面３からの反射
平行光を集光するレンズと、そのレンズによる焦点面に
配置された受光系２０との間に存在する。また処理回路
２０Ｉは、プレーンパラレル２ｉＡ、２１Ｂを回転する
ための駆動モータに適宜制御信号を出力する。
次に、上記実施例の全体的動作について説明する。第１
図において、送光系１９から出力された平行光束は鏡面
３によって反射されて受光系２０に入射するが、このと
き、受光系２０の受光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ，２
０Ｄの出力が同一となるように調整する。
図において、送光系１９から出力された平行光束は鏡面
３によって反射されて受光系２０に入射するが、このと
き、受光系２０の受光素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ，２
０Ｄの出力が同一となるように調整する。
これを第１０図を参照して説明すると、まず、鏡面３を
レベリングセンサで検出できるようにステージ２を位置
決めした時点で、同図（Ａ）に示すようにスポットＳＰ
が受光系２０上に位置するものとする。
レベリングセンサで検出できるようにステージ２を位置
決めした時点で、同図（Ａ）に示すようにスポットＳＰ
が受光系２０上に位置するものとする。
次に、プレーンパラレル２１Ｂの傾斜を調整して受光素
子２０Ａないし２０Ｄの出力Ａ、Ｂ、Ｃ。
子２０Ａないし２０Ｄの出力Ａ、Ｂ、Ｃ。
Ｄが（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ１＝０となるようにする。こ
の調整後の状態は第１０図（Ｂ）に示す通りである。次
に、プレーンパラレル２１Ａの傾斜を調整して、（Ａ＋
Ｂ）−（Ｃ十Ｂ） −〇となる、Ｌうにする。これによ
って零点補正が行われる。
の調整後の状態は第１０図（Ｂ）に示す通りである。次
に、プレーンパラレル２１Ａの傾斜を調整して、（Ａ＋
Ｂ）−（Ｃ十Ｂ） −〇となる、Ｌうにする。これによ
って零点補正が行われる。
なお、このときのプレーンパラレル２１Ａ、２１Ｂの傾
き量ないし角度は、初期値として記憶される。
き量ないし角度は、初期値として記憶される。
次に、第１図において、図示しないセンサ手段により位
置を測定しつつステージ２を上昇させ、鏡面３上のマー
ク９のコントラストが最大となるようにする。この調整
には、第７図に示す装置が利用されろ。この点をＱＡと
すると、マーク９に対向するマーク１１の位置ばＱＣと
なる。ここで、鏡面３は走り面ＬＰに対して傾いている
ものとし、鏡面３と平行で点ＱＡを含む面をＲＰとする
。そして走り面ＬＰに対する面ＲＰの傾きをａとする。
置を測定しつつステージ２を上昇させ、鏡面３上のマー
ク９のコントラストが最大となるようにする。この調整
には、第７図に示す装置が利用されろ。この点をＱＡと
すると、マーク９に対向するマーク１１の位置ばＱＣと
なる。ここで、鏡面３は走り面ＬＰに対して傾いている
ものとし、鏡面３と平行で点ＱＡを含む面をＲＰとする
。そして走り面ＬＰに対する面ＲＰの傾きをａとする。
次に、更にステージ２を上昇させると、位置ＱＢにおい
てマーク１１のコントラストが最大となる。このときの
ステージ２の走り面ＬＰと垂直方向の移ｒ！ｊＪＪ量か
ら上下動かした距ｆｉＢｃ （位置ＱＢ、ＱＣ間の距離
）が求められろ。この移動量は、不図示の計測器（エン
コーグ又は焦点検出系）によって検出される。一方、設
計時のデータからマーク９と１１の走り面ＬＰに沿った
方向の距離は既知である。これをＬとすると、 Ｃ ｍＮＶ＝ −−−（１，Ｉ となる。しかし、実際には Ｃ ＮｖＬｒ−−−ｆ２） と近似することができろ。
てマーク１１のコントラストが最大となる。このときの
ステージ２の走り面ＬＰと垂直方向の移ｒ！ｊＪＪ量か
ら上下動かした距ｆｉＢｃ （位置ＱＢ、ＱＣ間の距離
）が求められろ。この移動量は、不図示の計測器（エン
コーグ又は焦点検出系）によって検出される。一方、設
計時のデータからマーク９と１１の走り面ＬＰに沿った
方向の距離は既知である。これをＬとすると、 Ｃ ｍＮＶ＝ −−−（１，Ｉ となる。しかし、実際には Ｃ ＮｖＬｒ−−−ｆ２） と近似することができろ。
次に、第１図に示すように、鏡面３の位置を下げて送光
系１９の光が再び受光系２０に入射するようにする。こ
のとき、受光系２０は、第１０図（Ｃ）に示す状態とな
っているはずである。
系１９の光が再び受光系２０に入射するようにする。こ
のとき、受光系２０は、第１０図（Ｃ）に示す状態とな
っているはずである。
そして、
Ｌ
に相当する方向すなわち−（α十β）の方向から光が入
射した場合と同様の出力が受光系２０によって得られる
ように、零点補正機構２１を調整する。すなわち、零点
の状態にある受光系２０に対し、第（３）式で示すオフ
セットをかけろこととする。
射した場合と同様の出力が受光系２０によって得られる
ように、零点補正機構２１を調整する。すなわち、零点
の状態にある受光系２０に対し、第（３）式で示すオフ
セットをかけろこととする。
なお、受光系２０の出力と零点補正機構２１のプレーン
パラレル２１Ａ、２１Ｂの回転角度との関係は、あらか
じめ処理回路２０Ｉ内にテーブルとして求められており
、これを利用して上記調整が行われる。
パラレル２１Ａ、２１Ｂの回転角度との関係は、あらか
じめ処理回路２０Ｉ内にテーブルとして求められており
、これを利用して上記調整が行われる。
次に、ウェハ面ずなわち鏡面３が像面すなわち第１図の
点ＱＡ、ＱＢを含む面ＦＰと一致するようにステージ２
を不図示のレベリング調整機構を用いて制御する。前述
した調整により、第（３）式で示すオフセットがすでに
かけられているので、結像面ＦＰと鏡面３が平行になる
ようにステージ２の姿勢を調整すれば、受光系２０が零
点の状態となる。
点ＱＡ、ＱＢを含む面ＦＰと一致するようにステージ２
を不図示のレベリング調整機構を用いて制御する。前述
した調整により、第（３）式で示すオフセットがすでに
かけられているので、結像面ＦＰと鏡面３が平行になる
ようにステージ２の姿勢を調整すれば、受光系２０が零
点の状態となる。
すなわち、受光系素子２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ。
２０Ｄの出力が等しくなるようにする。
別言すると、第２の検出手段としての受光系２０（よ、
最初まずステージ２上の鏡面３によって「０」の状態に
セットされ、次に、第１の検出手段としてのＴＴＬアラ
イメンＩ・光学系４Ａ、４Ｂ。
最初まずステージ２上の鏡面３によって「０」の状態に
セットされ、次に、第１の検出手段としてのＴＴＬアラ
イメンＩ・光学系４Ａ、４Ｂ。
ステージ２の上下量の計測器によって傾斜角ＡＶ（ＢＣ
／Ｌ）を検出し、その逆方向の傾き角（−ＢＣ／Ｌ）の
オフセットを較正手段としてのブレーンパラレル２１Ａ
、２１Ｂの回転角に較正値として導入するようにする。
／Ｌ）を検出し、その逆方向の傾き角（−ＢＣ／Ｌ）の
オフセットを較正手段としてのブレーンパラレル２１Ａ
、２１Ｂの回転角に較正値として導入するようにする。
このようにすると、鏡面３が走り面ＬＰに対して傾いた
としても、受光系２０は結像面ＦＰと平行な面を常に零
点として検出するように較正される。また、第１図では
レチクルＲが光軸ＡＸと垂直になり、結像面ＦＰも光軸
ＡＸと垂直になるように示したが、このような設定は必
ずしも必要なことではない。すなわちレチクルＲが光軸
ＡＸに対してわずかに傾いていた場合、レチクルＲのσ
Ｎロ５，６，７．８の投影像が結像する像面も、光軸Ａ
Ｘとは垂直にはならず、わずかに傾いてしまう。しかし
、そのような場合であっても、レチクルＲの投影像面と
ウニ八表面とが平行になったとき、受光系２０は零点に
なるように較正される。
としても、受光系２０は結像面ＦＰと平行な面を常に零
点として検出するように較正される。また、第１図では
レチクルＲが光軸ＡＸと垂直になり、結像面ＦＰも光軸
ＡＸと垂直になるように示したが、このような設定は必
ずしも必要なことではない。すなわちレチクルＲが光軸
ＡＸに対してわずかに傾いていた場合、レチクルＲのσ
Ｎロ５，６，７．８の投影像が結像する像面も、光軸Ａ
Ｘとは垂直にはならず、わずかに傾いてしまう。しかし
、そのような場合であっても、レチクルＲの投影像面と
ウニ八表面とが平行になったとき、受光系２０は零点に
なるように較正される。
さて上記例では、２つのマーク９，１０を用いた場合を
説明したが、これを２次元に拡張（７ても同様である。
説明したが、これを２次元に拡張（７ても同様である。
平面の傾きないし角度は、平面−ヒの３点の位置関係か
ら求めろことができろ。
ら求めろことができろ。
例えば、第１１図に示すように、ＴＴＬフォーカス計測
（第１図参照）の対象となる鏡面３」二のマークを９．
１０．１１とし、オフアキシスのオートレベリングセン
サの光軸を３０とする。第１１図で座標系ＸＹの原点は
投影レンズ１の光軸ＡＸと交わり、円形の領域はイメー
ジフィールドである。この光軸３０に対する角度オフセ
ラＩ−は、−ｆ１１９的には２方向例丸ば軸ζ、７にζ
ＩＶ、７１Ｖとして与えられる。なお、ζ、７は、受光
系２０上におけろ座標軸である（第１０図（Ｃ）参照）
。
（第１図参照）の対象となる鏡面３」二のマークを９．
１０．１１とし、オフアキシスのオートレベリングセン
サの光軸を３０とする。第１１図で座標系ＸＹの原点は
投影レンズ１の光軸ＡＸと交わり、円形の領域はイメー
ジフィールドである。この光軸３０に対する角度オフセ
ラＩ−は、−ｆ１１９的には２方向例丸ば軸ζ、７にζ
ＩＶ、７１Ｖとして与えられる。なお、ζ、７は、受光
系２０上におけろ座標軸である（第１０図（Ｃ）参照）
。
３Ｌｔｆろマーク９，１０，１１によって作られる平面
から例えばＸ軸を中心とする傾きＮＶ ｘとＹ軸を中心
とする傾きｖｙが求められろ。これらの傾きＮＶ ｘ
、 ’Ｖ ｙをζ、７面に投影するには、例えば角度変
換の一般式を用いろ。
から例えばＸ軸を中心とする傾きＮＶ ｘとＹ軸を中心
とする傾きｖｙが求められろ。これらの傾きＮＶ ｘ
、 ’Ｖ ｙをζ、７面に投影するには、例えば角度変
換の一般式を用いろ。
以上のようにして、実際の露光時に於けるウェハ上の露
光領域の傾きは、キャリブレーションされたオートレベ
リングセンサ（第２の検出手段）のみによって検出し、
ステージ２の姿勢を調整すればよい。
光領域の傾きは、キャリブレーションされたオートレベ
リングセンサ（第２の検出手段）のみによって検出し、
ステージ２の姿勢を調整すればよい。
まｔこ、上記例では、−軸のオートレベリングセンサを
用いたが、第１２図に示すように、エアー等の多点測定
非ＴＴＬ方式を第２の検出手段として用いるようにして
も、オートチップレベリングにおける絶対値キャリブレ
ーション等を同様に行うことができる。
用いたが、第１２図に示すように、エアー等の多点測定
非ＴＴＬ方式を第２の検出手段として用いるようにして
も、オートチップレベリングにおける絶対値キャリブレ
ーション等を同様に行うことができる。
詳述すると、第１２図（Ａ）に示すように、投影レンズ
１００の周囲に、エアマイクロ式オートフォーカス検出
部１０２，１０４，１０６を設ける。これらの検出部１
０２，１０４，１０６ｔよ、例えば第１２図（Ｂｌに示
すように、ノズル１０２Ａからウェハ面Ｗに対して一定
圧力の気体が噴射されるようになっており、この気体の
背圧変化がセンサ１０２Ｂで検出し得るように構成され
ている。該背圧が所定値よりも小さいときは、ノズル１
０２Ａとウェハ面Ｗとの間隔が大きすぎることになり、
逆に所定値より大きいときは、該間隔が小さすぎろこと
になる。従って、投影レンズ１００の周囲に３つのエア
マイクロ式オートフォーカス検出部１０２，１０４，１
０６を設けることによって、ウェハ面Ｗの傾きを検出す
ることができる。すなわち、各検出部１０２，１０４゜
１０６の背圧センサ出力をモニターし、これらが全て同
一であれば、ウェハ面Ｗと像面とは一致又は平行してい
ることになる。
１００の周囲に、エアマイクロ式オートフォーカス検出
部１０２，１０４，１０６を設ける。これらの検出部１
０２，１０４，１０６ｔよ、例えば第１２図（Ｂｌに示
すように、ノズル１０２Ａからウェハ面Ｗに対して一定
圧力の気体が噴射されるようになっており、この気体の
背圧変化がセンサ１０２Ｂで検出し得るように構成され
ている。該背圧が所定値よりも小さいときは、ノズル１
０２Ａとウェハ面Ｗとの間隔が大きすぎることになり、
逆に所定値より大きいときは、該間隔が小さすぎろこと
になる。従って、投影レンズ１００の周囲に３つのエア
マイクロ式オートフォーカス検出部１０２，１０４，１
０６を設けることによって、ウェハ面Ｗの傾きを検出す
ることができる。すなわち、各検出部１０２，１０４゜
１０６の背圧センサ出力をモニターし、これらが全て同
一であれば、ウェハ面Ｗと像面とは一致又は平行してい
ることになる。
従って、個々のセンサに対し、適当なオフセ・ントを加
えることによりキャリブレーションを行うことができる
。
えることによりキャリブレーションを行うことができる
。
更に、上記実施例では、平行平面ガラスを回転させて較
正を行うようにしたが、以下のような方法で較正を行う
ようにしてもよい。
正を行うようにしたが、以下のような方法で較正を行う
ようにしてもよい。
第１の方法は、まずＴＴＬ方式によって角度βとａとの
合成角が検出されたときに、斜めから光が入射している
レベリングセンサの出力すなわち受光系２０の出力を記
憶し、次に、該記憶値を、ウェハ面のレベリング計測時
の基準値とするように、電気的又はソフ）・ウェア的に
換算する。この場合には、実際にウェハ面を計測したと
きのレベリングセンサ受光系２０の出力と記憶値とが同
一のときに結像面とウェハ面とが一致することになる。
合成角が検出されたときに、斜めから光が入射している
レベリングセンサの出力すなわち受光系２０の出力を記
憶し、次に、該記憶値を、ウェハ面のレベリング計測時
の基準値とするように、電気的又はソフ）・ウェア的に
換算する。この場合には、実際にウェハ面を計測したと
きのレベリングセンサ受光系２０の出力と記憶値とが同
一のときに結像面とウェハ面とが一致することになる。
第２の方法は、同じ（ＴＴＬ方式て角度ａ、βの合成角
が検出された時点で、鏡面３をその逆の角度だけ機械的
に傾けるようにする。このとき、レベリングセンサが較
正前に零点になるように、鏡面３の傾斜を機械的にサー
ボ制御する。
が検出された時点で、鏡面３をその逆の角度だけ機械的
に傾けるようにする。このとき、レベリングセンサが較
正前に零点になるように、鏡面３の傾斜を機械的にサー
ボ制御する。
いずれの実施例においても、鏡面ば基準マーク板であり
、ウェハをチャックするホルダーの載置面とほぼ平行に
ステージ上に設けられ、鏡面とホルダーの載置面とは完
全に平行である必要はない。
、ウェハをチャックするホルダーの載置面とほぼ平行に
ステージ上に設けられ、鏡面とホルダーの載置面とは完
全に平行である必要はない。
（発明の効果）
以」二のように、本発明によれば、投影光学系による投
影像面の傾きの有無にかかわらず、良好に半導体ウェハ
の表面の傾きを補正することができろとし）う効果があ
る。
影像面の傾きの有無にかかわらず、良好に半導体ウェハ
の表面の傾きを補正することができろとし）う効果があ
る。
第１図は、本発明の一実施例における補正時の状態を示
す説明図、第２図はＴ Ｔ Ｌ光学系の概略構成を示す
説明図、第３図はレチクルＲの一例を示す平面図、第４
図はレチクルＲに形成されるマークの一例を示す平面図
、第５図はレチクルＲの開口から見た状態を示す説明図
、第６図は鏡面の一例を示す平面図、第７図ばＴＴＬ光
学系の一例を示すブロック図、第８図は工業用テレビカ
メラの出力を示す説明図、第９図及び第１０図はオート
レベリングセンサの動作を説明ずろ説明図、第１１図及
び第１２図は本発明の他の実施例を示す説明図である。 主要部分の符号の説明 １ 投影１／ンズ、２・ステージ、３ 鏡面、４光学系
、５，６，７，８ 開口、９，１０，１１゜１２ マ
ーク、１３ スリブ）・、１４ 光ファイバ、１５ 工
業用テレビカメラ、１６ 画像処理回路、１７ 制御回
路、１８ レンズ、１９ 送光系、２０ ・受光系、２
１ 零点補正機構、Ｒレチクル。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 Ｓ 第０図 第５図 第６図 一一一一一戸一 イ［置 第８図 第１θ図 （Ｂ） 第７２図
す説明図、第２図はＴ Ｔ Ｌ光学系の概略構成を示す
説明図、第３図はレチクルＲの一例を示す平面図、第４
図はレチクルＲに形成されるマークの一例を示す平面図
、第５図はレチクルＲの開口から見た状態を示す説明図
、第６図は鏡面の一例を示す平面図、第７図ばＴＴＬ光
学系の一例を示すブロック図、第８図は工業用テレビカ
メラの出力を示す説明図、第９図及び第１０図はオート
レベリングセンサの動作を説明ずろ説明図、第１１図及
び第１２図は本発明の他の実施例を示す説明図である。 主要部分の符号の説明 １ 投影１／ンズ、２・ステージ、３ 鏡面、４光学系
、５，６，７，８ 開口、９，１０，１１゜１２ マ
ーク、１３ スリブ）・、１４ 光ファイバ、１５ 工
業用テレビカメラ、１６ 画像処理回路、１７ 制御回
路、１８ レンズ、１９ 送光系、２０ ・受光系、２
１ 零点補正機構、Ｒレチクル。 代理人 弁理士 佐 藤 正 年 Ｓ 第０図 第５図 第６図 一一一一一戸一 イ［置 第８図 第１θ図 （Ｂ） 第７２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 マスクのパターンを投影光学系を介してステージ上の被
投影基板に投影する場合に、該投影光学系の結像面に対
する被投影基板の傾きを較正する投影光学装置において
、 前記投影光学を介して、前記被投影基板の表面と前記パ
ターンの投影結像面との相対的な傾き量を検出する第１
の検出手段と、 前記投影光学系とは無関係に、所定の基準平面に対する
被投影基板の表面の傾き量を検出する第２の検出手段と
、 前記第１の検出手段によって検出された傾き量を、前記
第２の検出手段の較正情報として導入する較正手段とを
具備することを特徴とする投影光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60197696A JPH0727857B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 投影光学装置 |
| US06/903,500 US4704020A (en) | 1985-09-09 | 1986-09-04 | Projection optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60197696A JPH0727857B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 投影光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6258624A true JPS6258624A (ja) | 1987-03-14 |
| JPH0727857B2 JPH0727857B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=16378834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60197696A Expired - Lifetime JPH0727857B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 投影光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4704020A (ja) |
| JP (1) | JPH0727857B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7041996B2 (en) | 2002-09-13 | 2006-05-09 | Asml Netherlands B.V. | Method of aligning a substrate, a computer program, a device manufacturing method and a device manufactured thereby |
| US8625074B2 (en) | 2008-10-14 | 2014-01-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Exposure apparatus and device fabrication method |
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1985
- 1985-09-09 JP JP60197696A patent/JPH0727857B2/ja not_active Expired - Lifetime
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1986
- 1986-09-04 US US06/903,500 patent/US4704020A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0727857B2 (ja) | 1995-03-29 |
| US4704020A (en) | 1987-11-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |