JP3255299B2 - 位置検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置 - Google Patents
位置検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置Info
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- JP3255299B2 JP3255299B2 JP18583992A JP18583992A JP3255299B2 JP 3255299 B2 JP3255299 B2 JP 3255299B2 JP 18583992 A JP18583992 A JP 18583992A JP 18583992 A JP18583992 A JP 18583992A JP 3255299 B2 JP3255299 B2 JP 3255299B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子等を
製造するための露光装置のオートフォーカス機構又はレ
ベリング機構に適用して好適な位置検出装置に関する。
製造するための露光装置のオートフォーカス機構又はレ
ベリング機構に適用して好適な位置検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】レチクル上に形成された回路パターンを
投影光学系を介してウエハ上に転写する投影露光装置に
おいては、投影光学系の焦点深度が比較的浅いと共にウ
エハには部分的に凹凸が存在することがあるため、ウエ
ハの各ショット領域に対して投影光学系の最良結像面に
対する焦点ずれの補正をそれぞれ行う必要がある。その
場合の投影光学系の光軸方向の位置の検出装置として、
従来は例えばウエハ等の被検面上に斜めにスリットの像
を投影する斜め入射型オートフォーカスセンサが使用さ
れている(例えば特開昭56−42205号公報参
照)。
投影光学系を介してウエハ上に転写する投影露光装置に
おいては、投影光学系の焦点深度が比較的浅いと共にウ
エハには部分的に凹凸が存在することがあるため、ウエ
ハの各ショット領域に対して投影光学系の最良結像面に
対する焦点ずれの補正をそれぞれ行う必要がある。その
場合の投影光学系の光軸方向の位置の検出装置として、
従来は例えばウエハ等の被検面上に斜めにスリットの像
を投影する斜め入射型オートフォーカスセンサが使用さ
れている(例えば特開昭56−42205号公報参
照)。
【0003】この方式では、被検面が上下すると、その
スリットの被検面上での位置が斜め入射光学系の光軸に
ほぼ垂直な方向にずれるので、このずれ量を測定するこ
とにより被検面の高さを検出することができる。また、
この方式を発展させ、多数のスリット像を被検面上に2
次元的に投影し、その被検面上の多点の位置検出を行う
ようにした位置検出装置が本出願人により提案されてい
る。
スリットの被検面上での位置が斜め入射光学系の光軸に
ほぼ垂直な方向にずれるので、このずれ量を測定するこ
とにより被検面の高さを検出することができる。また、
この方式を発展させ、多数のスリット像を被検面上に2
次元的に投影し、その被検面上の多点の位置検出を行う
ようにした位置検出装置が本出願人により提案されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の如き従来の位置
検出装置においては、ウエハ上に投影されるスリット像
の面積は、一度に転写する回路パターン全体の面積(1
ショット分の露光領域の面積)に比べて小さく、スリッ
ト像が投影されていない部分の情報が無視されていた。
そのためウエハ上の特異的な高さ分布点がスリット像と
重なってしまったような場合には、他の大部分の露光領
域において適切な焦点合わせができなくなる不都合があ
った。
検出装置においては、ウエハ上に投影されるスリット像
の面積は、一度に転写する回路パターン全体の面積(1
ショット分の露光領域の面積)に比べて小さく、スリッ
ト像が投影されていない部分の情報が無視されていた。
そのためウエハ上の特異的な高さ分布点がスリット像と
重なってしまったような場合には、他の大部分の露光領
域において適切な焦点合わせができなくなる不都合があ
った。
【0005】これに関して、ウエハ面の高さを離散した
複数の点で計測し、その結果から統計計算によってウエ
ハ面の平均的な高さや傾きを求める方法も提案されてい
るが、その方法では計測時間が長くなってしまう。更
に、高精度に平均的な高さや傾きを計測するためには計
測点を多くする必要があり、検出装置の構成が複雑化す
る不都合がある。本発明は斯かる点に鑑み、比較的簡単
な構成で且つ短時間に、感光基板上の特異的な高さ分布
点に引きづられることなく、その感光基板の平均的な高
さ又はその感光基板の平均的な傾きを検出できる方法及
びこの方法を実施できる装置を提供することを目的とす
る。
複数の点で計測し、その結果から統計計算によってウエ
ハ面の平均的な高さや傾きを求める方法も提案されてい
るが、その方法では計測時間が長くなってしまう。更
に、高精度に平均的な高さや傾きを計測するためには計
測点を多くする必要があり、検出装置の構成が複雑化す
る不都合がある。本発明は斯かる点に鑑み、比較的簡単
な構成で且つ短時間に、感光基板上の特異的な高さ分布
点に引きづられることなく、その感光基板の平均的な高
さ又はその感光基板の平均的な傾きを検出できる方法及
びこの方法を実施できる装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による第1の位置
検出方法は、2次元平面内及びこの2次元平面に垂直な
高さ方向(Z方向)で被検物(2)を位置決めするステ
ージ(5〜7)と、その被検物(2)のその2次元平面
に対する傾きを調整するレベリング手段(10〜12)
と、そのステージの3次元の位置決め座標及びそのレベ
リング手段で設定された傾きを測定する測定手段(10
〜12,40)と、そのステージ上のその被検物(2)
の被検面の高さ方向の位置を検出する位置計測手段(1
9,20)とを用いる。
検出方法は、2次元平面内及びこの2次元平面に垂直な
高さ方向(Z方向)で被検物(2)を位置決めするステ
ージ(5〜7)と、その被検物(2)のその2次元平面
に対する傾きを調整するレベリング手段(10〜12)
と、そのステージの3次元の位置決め座標及びそのレベ
リング手段で設定された傾きを測定する測定手段(10
〜12,40)と、そのステージ上のその被検物(2)
の被検面の高さ方向の位置を検出する位置計測手段(1
9,20)とを用いる。
【0007】そして、本発明では、そのステージ(5〜
7)を駆動してその被検物(2)をその2次元平面内で
移動させながら、その被検面の全面における高さ方向
(Z方向)の位置をその2次元平面の座標(X,Y)と
対応付けて記憶する第1の工程と、この記憶したその被
検面の高さ方向の位置(Z座標)の情報よりその被検面
内に存在する複数の処理領域の各々における平均的な高
さ及びその2次元平面に対する傾きの少なくとも一方を
算出する第2の工程と、この第2の工程で算出された情
報に基づいてそのステージ(5〜7)及びそのレベリン
グ手段(10〜12)を駆動することにより、その複数
の処理領域の各々の高さ及びその2次元平面に対する傾
きの少なくとも一方を順次所定の範囲内に設定する第3
の工程とを有するものである。
7)を駆動してその被検物(2)をその2次元平面内で
移動させながら、その被検面の全面における高さ方向
(Z方向)の位置をその2次元平面の座標(X,Y)と
対応付けて記憶する第1の工程と、この記憶したその被
検面の高さ方向の位置(Z座標)の情報よりその被検面
内に存在する複数の処理領域の各々における平均的な高
さ及びその2次元平面に対する傾きの少なくとも一方を
算出する第2の工程と、この第2の工程で算出された情
報に基づいてそのステージ(5〜7)及びそのレベリン
グ手段(10〜12)を駆動することにより、その複数
の処理領域の各々の高さ及びその2次元平面に対する傾
きの少なくとも一方を順次所定の範囲内に設定する第3
の工程とを有するものである。
【0008】また、第2の位置検出方法は、その第1の
位置検出方法において、その位置計測手段(19、2
0)は、その被検物の被検面の複数箇所の高さ方向の位
置を同時に検出するために、複数の計測点(33a〜3
3e)が予め設定されていることを特徴とするものであ
る。更に、その位置検出手段は、その処理領域内で複数
の高さ位置情報を取得するものであってもよい。
位置検出方法において、その位置計測手段(19、2
0)は、その被検物の被検面の複数箇所の高さ方向の位
置を同時に検出するために、複数の計測点(33a〜3
3e)が予め設定されていることを特徴とするものであ
る。更に、その位置検出手段は、その処理領域内で複数
の高さ位置情報を取得するものであってもよい。
【0009】また、本発明による第1の位置検出装置
は、例えば図1に示すように、2次元平面内及びこの2
次元平面に垂直な高さ方向(Z方向)で被検物(2)を
位置決めするステージ(5〜7)と、その被検物(2)
のその2次元平面に対する傾きを調整するレベリング手
段(10〜12)と、そのステージ(5〜7)の3次元
の位置決め座標及びそのレベリング手段で設定される傾
きを測定する測定手段(40,10〜12)と、そのス
テージ上のその被検物の被検面の高さ方向(Z方向)の
位置を検出する位置計測手段(19,20)と、そのス
テージ(5〜7)を駆動してその被検物をその2次元平
面内で移動させながら、その被検面の全面における高さ
方向の位置をその2次元平面の座標と対応付けて記憶す
る制御手段(41,44)と、このように記憶したその
被検面の高さ方向の位置の情報よりその被検面に存在す
る複数の処理領域の各々における平均的な高さ及びその
2次元平面に対する傾きの少なくとも一方を算出する演
算手段(45)とを有し、この算出された情報に基づい
てそのステージ(5〜7)及びそのレベリング手段(1
0〜12)を駆動することにより、その複数の処理領域
の各々の高さ及びその2次元平面に対する傾きの少なく
とも一方を順次所定の範囲内に設定するものである。次
に、本発明による第3の位置検出方法は、投影光学系を
介して基板を露光する露光装置に用いられ、その基板の
面位置を検出する位置検出方法において、その投影光学
系の結像面に対して、その投影光学系の光軸方向におけ
るその基板の位置情報を検出するための複数の計測点が
所定の方向に沿って配列されるように予め設定されてお
り、その基板上に設けられたショット領域を露光する前
に、その複数の計測点とそのショット領域とをその所定
の方向に直交する走査方向に対して、この走査方向にお
けるそのショット領域の全域に亘って相対走査し、その
ショット領域内の複数点におけるその位置情報を得るも
のである。また、本発明による露光方法は、投影光学系
を介して基板を露光する露光方法であって、その基板上
のショット領域を露光する際、本発明の第3の位置検出
方法によって得られたそのショット領域内の複数点にお
けるその位置情報を用いて、そのショット領域のその投
影光学系の光軸方向における位置及び傾き状態の少なく
とも一方を調整するものである。また、本発明による第
2の位置検出装置は、投影光学系を介して基板を露光す
る露光装置に備えられて、その基板の面位置を検出する
位置検出装置において、その投影光学系の結像面に対し
て複数の計測点が所定の方向に沿って配列されるように
予め設定されており、その複数の計測点におけるその基
板のその投影光学系の光軸方向の位置情報を検出する位
置情報検出手段と、その基板上に設けられたショット領
域を露光する前に、その複数の計測点とそのショット領
域とをその所定の方向に直交する走査方向に対して、こ
の走査方向におけるそのショット領域の全域に亘って相
対走査させると共に、その位置情報検出手段の動作を制
御して、そのショット領域内の複数点におけるその位置
情報を得る制御手段と、を有するものである。また、本
発明による露光装置は、基板を露光する投影光学系と、
本発明の第2の位置検出装置とを備えた露光装置であっ
て、その基板上のショット領域を露光する際に、その位
置検出装置によって得られたそのショット領域内の複数
点におけるその位置情報を用いて、そのショット領域の
その投影光学系の光軸方向における位置及び傾き状態の
少なくとも一方を調整する調整手段を有するものであ
る。
は、例えば図1に示すように、2次元平面内及びこの2
次元平面に垂直な高さ方向(Z方向)で被検物(2)を
位置決めするステージ(5〜7)と、その被検物(2)
のその2次元平面に対する傾きを調整するレベリング手
段(10〜12)と、そのステージ(5〜7)の3次元
の位置決め座標及びそのレベリング手段で設定される傾
きを測定する測定手段(40,10〜12)と、そのス
テージ上のその被検物の被検面の高さ方向(Z方向)の
位置を検出する位置計測手段(19,20)と、そのス
テージ(5〜7)を駆動してその被検物をその2次元平
面内で移動させながら、その被検面の全面における高さ
方向の位置をその2次元平面の座標と対応付けて記憶す
る制御手段(41,44)と、このように記憶したその
被検面の高さ方向の位置の情報よりその被検面に存在す
る複数の処理領域の各々における平均的な高さ及びその
2次元平面に対する傾きの少なくとも一方を算出する演
算手段(45)とを有し、この算出された情報に基づい
てそのステージ(5〜7)及びそのレベリング手段(1
0〜12)を駆動することにより、その複数の処理領域
の各々の高さ及びその2次元平面に対する傾きの少なく
とも一方を順次所定の範囲内に設定するものである。次
に、本発明による第3の位置検出方法は、投影光学系を
介して基板を露光する露光装置に用いられ、その基板の
面位置を検出する位置検出方法において、その投影光学
系の結像面に対して、その投影光学系の光軸方向におけ
るその基板の位置情報を検出するための複数の計測点が
所定の方向に沿って配列されるように予め設定されてお
り、その基板上に設けられたショット領域を露光する前
に、その複数の計測点とそのショット領域とをその所定
の方向に直交する走査方向に対して、この走査方向にお
けるそのショット領域の全域に亘って相対走査し、その
ショット領域内の複数点におけるその位置情報を得るも
のである。また、本発明による露光方法は、投影光学系
を介して基板を露光する露光方法であって、その基板上
のショット領域を露光する際、本発明の第3の位置検出
方法によって得られたそのショット領域内の複数点にお
けるその位置情報を用いて、そのショット領域のその投
影光学系の光軸方向における位置及び傾き状態の少なく
とも一方を調整するものである。また、本発明による第
2の位置検出装置は、投影光学系を介して基板を露光す
る露光装置に備えられて、その基板の面位置を検出する
位置検出装置において、その投影光学系の結像面に対し
て複数の計測点が所定の方向に沿って配列されるように
予め設定されており、その複数の計測点におけるその基
板のその投影光学系の光軸方向の位置情報を検出する位
置情報検出手段と、その基板上に設けられたショット領
域を露光する前に、その複数の計測点とそのショット領
域とをその所定の方向に直交する走査方向に対して、こ
の走査方向におけるそのショット領域の全域に亘って相
対走査させると共に、その位置情報検出手段の動作を制
御して、そのショット領域内の複数点におけるその位置
情報を得る制御手段と、を有するものである。また、本
発明による露光装置は、基板を露光する投影光学系と、
本発明の第2の位置検出装置とを備えた露光装置であっ
て、その基板上のショット領域を露光する際に、その位
置検出装置によって得られたそのショット領域内の複数
点におけるその位置情報を用いて、そのショット領域の
その投影光学系の光軸方向における位置及び傾き状態の
少なくとも一方を調整する調整手段を有するものであ
る。
【0010】
【作用】斯かる本発明の第1の位置検出方法によれば、
従来のように静止状態でその被検物(2)の被検面の所
定の計測点の高さを検出するのではなく、その被検物
(2)の被検面を2次元平面内で連続的に移動させなが
らその被検面の所定の連続的な領域の高さを検出してい
る。従って、その被検面の多くの高さ情報を短時間に得
ることができ、特異的な高さ分布点に引きづられること
なく、その被検面の平均的な面の高さ及び/又は傾きを
正確に求めることができる。また、第3の工程ではその
被検物(2)の被検面の高さ方向の位置及び/又はその
被検面の傾きが所定範囲内に設定されるが、高さ方向の
位置の設定動作はオートフォーカス動作であり、その傾
きの設定動作はレベリング動作である。
従来のように静止状態でその被検物(2)の被検面の所
定の計測点の高さを検出するのではなく、その被検物
(2)の被検面を2次元平面内で連続的に移動させなが
らその被検面の所定の連続的な領域の高さを検出してい
る。従って、その被検面の多くの高さ情報を短時間に得
ることができ、特異的な高さ分布点に引きづられること
なく、その被検面の平均的な面の高さ及び/又は傾きを
正確に求めることができる。また、第3の工程ではその
被検物(2)の被検面の高さ方向の位置及び/又はその
被検面の傾きが所定範囲内に設定されるが、高さ方向の
位置の設定動作はオートフォーカス動作であり、その傾
きの設定動作はレベリング動作である。
【0011】これに関して、一般にその被検物(2)の
被検面は多数のショット領域に分割されており、例えば
従来のオートフォーカス動作又はレベリング動作におい
ては、第1のショット領域の高さ又は傾きを計測して高
さ又は傾きを所定の範囲内に設定した後にそのショット
領域への露光等が行われる。その後、そのステージ(5
〜7)を駆動してその被検物(2)の第2のショット領
域への移動を行ってから、再び第2のショット領域の高
さ又は傾きを計測して高さ又は傾きを所定の範囲内に設
定した後にそのショット領域への露光等が行われる。即
ち、従来の方法では、移動、計測、設定、処理(露光
等)がシリアルに実行される。
被検面は多数のショット領域に分割されており、例えば
従来のオートフォーカス動作又はレベリング動作におい
ては、第1のショット領域の高さ又は傾きを計測して高
さ又は傾きを所定の範囲内に設定した後にそのショット
領域への露光等が行われる。その後、そのステージ(5
〜7)を駆動してその被検物(2)の第2のショット領
域への移動を行ってから、再び第2のショット領域の高
さ又は傾きを計測して高さ又は傾きを所定の範囲内に設
定した後にそのショット領域への露光等が行われる。即
ち、従来の方法では、移動、計測、設定、処理(露光
等)がシリアルに実行される。
【0012】しかしながら、本発明では、第1のショッ
ト領域から第2のショット領域への移動の際に同時にそ
の第2のショット領域の高さ又は傾きを計測することが
できる。従って、特に計測だけの時間を設ける必要がな
く、全体として露光等の処理のスループットが更に向上
する。
ト領域から第2のショット領域への移動の際に同時にそ
の第2のショット領域の高さ又は傾きを計測することが
できる。従って、特に計測だけの時間を設ける必要がな
く、全体として露光等の処理のスループットが更に向上
する。
【0013】また、第2の位置検出方法によれば、その
被検物(2)の被検面が例えば多数のショット領域より
構成されている場合には、先ず最初にその被検面を連続
的に移動させながら、それら多数のショット領域の平均
的な面の高さ及び/又は傾きを全部計測する。その後、
その計測結果に基づいてそれら多数のショット領域の平
均的な面の高さ及び/又は傾きを順次所定の範囲内に設
定しながら、各ショット領域で露光等の処理を行う。即
ち、予めその被検面を連続的に移動させて全ショット領
域の計測を行った後に、それら全ショット領域について
高さ及び/又は傾きの設定を行いながら露光等の処理が
行われる。この場合でも全体の作業時間は大幅に短縮さ
れる。
被検物(2)の被検面が例えば多数のショット領域より
構成されている場合には、先ず最初にその被検面を連続
的に移動させながら、それら多数のショット領域の平均
的な面の高さ及び/又は傾きを全部計測する。その後、
その計測結果に基づいてそれら多数のショット領域の平
均的な面の高さ及び/又は傾きを順次所定の範囲内に設
定しながら、各ショット領域で露光等の処理を行う。即
ち、予めその被検面を連続的に移動させて全ショット領
域の計測を行った後に、それら全ショット領域について
高さ及び/又は傾きの設定を行いながら露光等の処理が
行われる。この場合でも全体の作業時間は大幅に短縮さ
れる。
【0014】更に、その位置計測手段(19,20)が
その被検物(2)の被検面の複数箇所の高さ方向の位置
を検出する場合には、その被検面を連続的に移動させる
と、複数の連続する領域で平行して高さ情報が得られ
る。従って、計測時間がより短縮される。また、本発明
の位置検出装置によれば、上記の位置検出方法を実施す
ることができる。
その被検物(2)の被検面の複数箇所の高さ方向の位置
を検出する場合には、その被検面を連続的に移動させる
と、複数の連続する領域で平行して高さ情報が得られ
る。従って、計測時間がより短縮される。また、本発明
の位置検出装置によれば、上記の位置検出方法を実施す
ることができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の第1実施例につき図1及び図
2を参照して説明する。本例はステップアンドリピート
方式の縮小投影型露光装置(ステッパー)のオートフォ
ーカス機構部及びレベリング機構部に本発明を適用した
ものである。図1は本実施例の縮小投影型露光装置を示
し、この図1において、図示省略した照明光学系で生成
された波長λ0 の露光光ILがレチクルホルダー16上
に保持されたレチクル1のパターン領域を均一な照度で
照明している。その露光光ILのもとで、レチクル1に
描かれた回路パターンが投影光学系3を介して1/5に
縮小されてウエハ2上の各ショット領域に投影される。
2を参照して説明する。本例はステップアンドリピート
方式の縮小投影型露光装置(ステッパー)のオートフォ
ーカス機構部及びレベリング機構部に本発明を適用した
ものである。図1は本実施例の縮小投影型露光装置を示
し、この図1において、図示省略した照明光学系で生成
された波長λ0 の露光光ILがレチクルホルダー16上
に保持されたレチクル1のパターン領域を均一な照度で
照明している。その露光光ILのもとで、レチクル1に
描かれた回路パターンが投影光学系3を介して1/5に
縮小されてウエハ2上の各ショット領域に投影される。
【0016】ウエハ2は回転テーブル(θテーブル)4
に真空吸着され、回転テーブル4が載置されているZス
テージ5は上下駆動機構10〜12を介してXステージ
6に載置され、このXステージ6がYステージ7に載置
されている。上下駆動機構10〜12は、便宜上図1で
は横一直線上に配列して表現しているが、実際には三角
形の頂点を形作するように配置されている。それら3個
の上下駆動機構10〜12を個別に投影光学系3の光軸
方向(Z方向)に上下させることにより、ウエハ2の高
さ(Z方向の位置)及び傾きを所定範囲内で変えること
ができる。また、Zステージ5を駆動することにより、
ウエハ2をZ方向に大きく移動させることができる。そ
れら上下駆動機構10〜12にはそれぞれ現在の高さを
計測する位置センサーが組み込まれ、Zステージ5にも
Z方向の位置を計測する位置センサーが組み込まれ、こ
れらにより計測されたウエハ2の高さ及び傾きが後述の
中央制御系41に供給されている。
に真空吸着され、回転テーブル4が載置されているZス
テージ5は上下駆動機構10〜12を介してXステージ
6に載置され、このXステージ6がYステージ7に載置
されている。上下駆動機構10〜12は、便宜上図1で
は横一直線上に配列して表現しているが、実際には三角
形の頂点を形作するように配置されている。それら3個
の上下駆動機構10〜12を個別に投影光学系3の光軸
方向(Z方向)に上下させることにより、ウエハ2の高
さ(Z方向の位置)及び傾きを所定範囲内で変えること
ができる。また、Zステージ5を駆動することにより、
ウエハ2をZ方向に大きく移動させることができる。そ
れら上下駆動機構10〜12にはそれぞれ現在の高さを
計測する位置センサーが組み込まれ、Zステージ5にも
Z方向の位置を計測する位置センサーが組み込まれ、こ
れらにより計測されたウエハ2の高さ及び傾きが後述の
中央制御系41に供給されている。
【0017】なお、3個の上下駆動機構10〜12の内
の2個の駆動機構だけを動かしてウエハ2の傾きを変え
ると共に、ウエハ2の高さはZステージ5だけで調整す
るシステムを採用しても良い。
の2個の駆動機構だけを動かしてウエハ2の傾きを変え
ると共に、ウエハ2の高さはZステージ5だけで調整す
るシステムを採用しても良い。
【0018】13は駆動モータを示し、駆動モータ13
で送りねじ14を回転することにより、Xステージ6を
投影光学系3の光軸に垂直で且つ図1の紙面に平行なX
方向に移動させることができる。同様に、図1の手前側
に駆動モータ21が設けられ、駆動モータ21で送りね
じ22を回転することによりYステージ7を図1の紙面
に垂直なY方向に移動させることができる。また、Zス
テージ5の上には移動鏡8が配置され、この移動鏡8で
干渉計40のレーザービームを反射することにより、干
渉計40においてXステージ6のX座標が計測される。
同様に、図示省略したY方向用の干渉計によりYステー
ジ7のY座標が計測される。この計測された座標(X,
Y)はメモリ44に格納される。
で送りねじ14を回転することにより、Xステージ6を
投影光学系3の光軸に垂直で且つ図1の紙面に平行なX
方向に移動させることができる。同様に、図1の手前側
に駆動モータ21が設けられ、駆動モータ21で送りね
じ22を回転することによりYステージ7を図1の紙面
に垂直なY方向に移動させることができる。また、Zス
テージ5の上には移動鏡8が配置され、この移動鏡8で
干渉計40のレーザービームを反射することにより、干
渉計40においてXステージ6のX座標が計測される。
同様に、図示省略したY方向用の干渉計によりYステー
ジ7のY座標が計測される。この計測された座標(X,
Y)はメモリ44に格納される。
【0019】9は種々のアライメントマークよりなる基
準マーク集合体を示し、この基準マーク集合体9がZス
テージ5上の回転テーブル4の近傍に設定されている。
また、17はアライメント系を示し、例えばウエハ2の
アライメントを行う際には、そのアライメント系17か
ら射出された波長λ1 のアライメントビームALがミラ
ー18を介して投影光学系3に入射する。この投影光学
系3から射出されたアライメントビームALがウエハ2
上の各ショット領域の近傍のアライメント用のウエハマ
ーク又は基準マーク集合体9の所定のアライメントマー
ク上に入射する。そして、これらウエハマーク又はアラ
イメントマークから反射されたアライメントビームが投
影光学系PL及びミラー18を経てアライメント系17
に戻る。アライメント系17では戻されたアライメント
ビームよりそれらウエハマーク又はアライメントマーク
の位置の目標位置からのずれを検出することができる。
準マーク集合体を示し、この基準マーク集合体9がZス
テージ5上の回転テーブル4の近傍に設定されている。
また、17はアライメント系を示し、例えばウエハ2の
アライメントを行う際には、そのアライメント系17か
ら射出された波長λ1 のアライメントビームALがミラ
ー18を介して投影光学系3に入射する。この投影光学
系3から射出されたアライメントビームALがウエハ2
上の各ショット領域の近傍のアライメント用のウエハマ
ーク又は基準マーク集合体9の所定のアライメントマー
ク上に入射する。そして、これらウエハマーク又はアラ
イメントマークから反射されたアライメントビームが投
影光学系PL及びミラー18を経てアライメント系17
に戻る。アライメント系17では戻されたアライメント
ビームよりそれらウエハマーク又はアライメントマーク
の位置の目標位置からのずれを検出することができる。
【0020】15はアライメント用の顕微鏡を示し、ア
ライメント時にその顕微鏡15をレチクル1の上方で所
定の計測点に移動し、その顕微鏡15により露光光IL
と同じ波長の照明光のもとでレチクル1上のアライメン
ト用のレチクルマーク及びZステージ5上の所定のマー
クを同時に観察することができる。
ライメント時にその顕微鏡15をレチクル1の上方で所
定の計測点に移動し、その顕微鏡15により露光光IL
と同じ波長の照明光のもとでレチクル1上のアライメン
ト用のレチクルマーク及びZステージ5上の所定のマー
クを同時に観察することができる。
【0021】本例でウエハ2への露光を行う際には、ウ
エハ2を回転テーブル4に載置した後、アライメント系
17からのアライメントビームALによってウエハ2の
各ショット領域のXY平面内における位置を計測して位
置決めが行われる。その後、後述の手順で計測された各
ショット領域の平均的な高さ及び傾きに基づいてそれら
各ショット領域のオートフォーカス及びレベリングを行
った後に、レチクル1の回路パターンの転写が行われ
る。そして、一連のショット領域に、順次ステップアン
ドリピート方式により位置決めが行われた後にレチクル
1の回路パターンが転写されていく。
エハ2を回転テーブル4に載置した後、アライメント系
17からのアライメントビームALによってウエハ2の
各ショット領域のXY平面内における位置を計測して位
置決めが行われる。その後、後述の手順で計測された各
ショット領域の平均的な高さ及び傾きに基づいてそれら
各ショット領域のオートフォーカス及びレベリングを行
った後に、レチクル1の回路パターンの転写が行われ
る。そして、一連のショット領域に、順次ステップアン
ドリピート方式により位置決めが行われた後にレチクル
1の回路パターンが転写されていく。
【0022】また、アライメントビームALがZステー
ジ5上で投影される位置とレチクル1のパターンが投影
光学系3を介して投影される位置との相対間隔は基準マ
ーク集合体9を用いて計測できる。即ち、露光光ILと
同じ波長の照明光のもとでアライメント用の顕微鏡15
を用いてレチクル1上のレチクルマークと基準マーク集
合体9上の第1のアライメントマークとを同時に観察し
た後に、Xステージ6及びYステージ7を駆動してアラ
イメントビームALで基準マーク集合体9上の第2のア
ライメントマークを検出する。それら第1のアライメン
トマークの計測から第2のアライメントマークの計測ま
での間に移動したZステージ5のXY平面内での移動量
は干渉計40等によって計測され、更に基準マーク集合
体9上の両マークの間隔は予め定められており、事前に
計測しておけば以後は変動しないのでその値を使えば良
い。従って、以上の作業により求められた移動量とマー
ク間隔からレチクル1のパターンの投影位置とアライメ
ントビームALの投影位置との間隔が分かる。なお、図
1に示したのはY方向用のアライメント系17のみであ
り、X方向用にも同様のアライメント系が存在する。
ジ5上で投影される位置とレチクル1のパターンが投影
光学系3を介して投影される位置との相対間隔は基準マ
ーク集合体9を用いて計測できる。即ち、露光光ILと
同じ波長の照明光のもとでアライメント用の顕微鏡15
を用いてレチクル1上のレチクルマークと基準マーク集
合体9上の第1のアライメントマークとを同時に観察し
た後に、Xステージ6及びYステージ7を駆動してアラ
イメントビームALで基準マーク集合体9上の第2のア
ライメントマークを検出する。それら第1のアライメン
トマークの計測から第2のアライメントマークの計測ま
での間に移動したZステージ5のXY平面内での移動量
は干渉計40等によって計測され、更に基準マーク集合
体9上の両マークの間隔は予め定められており、事前に
計測しておけば以後は変動しないのでその値を使えば良
い。従って、以上の作業により求められた移動量とマー
ク間隔からレチクル1のパターンの投影位置とアライメ
ントビームALの投影位置との間隔が分かる。なお、図
1に示したのはY方向用のアライメント系17のみであ
り、X方向用にも同様のアライメント系が存在する。
【0023】次に、本例のオートフォーカス検出系は、
例えば特開昭56−42205号公報で開示されている
検出系と同様に送光系19と受光系20とから構成され
ている。図1では紙面に平行なXZ面と平行に送光系1
9から検出ビームを射出しているが、ウエハ2上の回路
パターンの影響を受けにくくする目的で、実際にはXZ
面に対して45゜で交差する(当然ながらYZ面に対し
ても45゜で交差する)面に平行に方向に検出ビームを
射出するのが望ましい。
例えば特開昭56−42205号公報で開示されている
検出系と同様に送光系19と受光系20とから構成され
ている。図1では紙面に平行なXZ面と平行に送光系1
9から検出ビームを射出しているが、ウエハ2上の回路
パターンの影響を受けにくくする目的で、実際にはXZ
面に対して45゜で交差する(当然ながらYZ面に対し
ても45゜で交差する)面に平行に方向に検出ビームを
射出するのが望ましい。
【0024】この場合、送光系19からウエハ2の露光
面に投影光学系3の光軸、従ってZ軸に対して斜めに検
出ビームを照射することにより、送光系19内にある送
光スリットの像を一度ウエハ2上に結像する。そして、
ウエハ2から斜めに反射される検出ビームを受光系20
内の対物レンズを介して受光して、この受光した検出ビ
ームを受光系20内の振動ミラーで反射させて受光スリ
ット上に導き、この受光スリット上にウエハ2上のスリ
ット像を再結像させる。その受光スリットの後ろには光
電変換素子が配置され、この光電変換素子の出力信号が
検出系43に供給されている。
面に投影光学系3の光軸、従ってZ軸に対して斜めに検
出ビームを照射することにより、送光系19内にある送
光スリットの像を一度ウエハ2上に結像する。そして、
ウエハ2から斜めに反射される検出ビームを受光系20
内の対物レンズを介して受光して、この受光した検出ビ
ームを受光系20内の振動ミラーで反射させて受光スリ
ット上に導き、この受光スリット上にウエハ2上のスリ
ット像を再結像させる。その受光スリットの後ろには光
電変換素子が配置され、この光電変換素子の出力信号が
検出系43に供給されている。
【0025】その振動ミラーは受光系20のほぼ瞳面の
近傍に配置され、その振動ミラーを一定周期で振動させ
ることにより、その受光スリット上でスリットの長手方
向に垂直な方向にその再結像されたスリット像を振動さ
せる。検出系43では受光系20内の光電変換素子の出
力信号をその振動ミラーの駆動振動で同期検波すること
により、ウエハ2のそのスリット像が投影された計測点
の高さ(Z座標)に応じて変化する位置検出信号(これ
を時間tの関数として「Z(t)」で表す)が得られ、
この位置検出信号Z(t)が例えばアナログ/デジタル
変換器を介してメモリ44に供給される。投影光学系3
の最良結像面(ベストフォーカス面)を基準面として、
送光系19の検出ビームをZステージ5上の基準マーク
集合体9に照射した場合に、その基準面に基準マーク集
合体9のマーク面が合致したときにその位置検出信号Z
(t)が0になるようにオフセット調整がなされてい
る。従って、ウエハ上の任意の計測点にその送光系19
からスリット像を投影した場合に、その位置検出信号Z
(t)はその基準面とその計測点との高さの差に比例す
るように変化する。
近傍に配置され、その振動ミラーを一定周期で振動させ
ることにより、その受光スリット上でスリットの長手方
向に垂直な方向にその再結像されたスリット像を振動さ
せる。検出系43では受光系20内の光電変換素子の出
力信号をその振動ミラーの駆動振動で同期検波すること
により、ウエハ2のそのスリット像が投影された計測点
の高さ(Z座標)に応じて変化する位置検出信号(これ
を時間tの関数として「Z(t)」で表す)が得られ、
この位置検出信号Z(t)が例えばアナログ/デジタル
変換器を介してメモリ44に供給される。投影光学系3
の最良結像面(ベストフォーカス面)を基準面として、
送光系19の検出ビームをZステージ5上の基準マーク
集合体9に照射した場合に、その基準面に基準マーク集
合体9のマーク面が合致したときにその位置検出信号Z
(t)が0になるようにオフセット調整がなされてい
る。従って、ウエハ上の任意の計測点にその送光系19
からスリット像を投影した場合に、その位置検出信号Z
(t)はその基準面とその計測点との高さの差に比例す
るように変化する。
【0026】本例では、ウエハ2の各ショット領域の平
均的な高さ及び傾きを計測する場合には、ウエハ2上に
送光系19からスリット像を投影した状態で、Xステー
ジ6及びYステージ7を駆動してウエハ2をXY平面内
で連続的に移動させる。この際にはウエハ2上でスリッ
ト像が投影される計測点のXY平面内での座標(X
(t),Y(t))が連続的に変化し、この連続的に変
化する座標(X(t),Y(t))に対応して位置検出
信号Z(t)が生成される。その2次元座標は干渉計4
0等により計測されており、メモリ44にはその2次元
座標で定まるアドレス領域に順次位置検出信号Z(t)
が格納される。
均的な高さ及び傾きを計測する場合には、ウエハ2上に
送光系19からスリット像を投影した状態で、Xステー
ジ6及びYステージ7を駆動してウエハ2をXY平面内
で連続的に移動させる。この際にはウエハ2上でスリッ
ト像が投影される計測点のXY平面内での座標(X
(t),Y(t))が連続的に変化し、この連続的に変
化する座標(X(t),Y(t))に対応して位置検出
信号Z(t)が生成される。その2次元座標は干渉計4
0等により計測されており、メモリ44にはその2次元
座標で定まるアドレス領域に順次位置検出信号Z(t)
が格納される。
【0027】また、41は装置全体の動作を制御する中
央制御系、42は駆動制御系、45は演算系を示し、中
央制御系41はメモリ44から読み出した位置検出信号
Z(t)を演算系45に供給する。演算系45は供給さ
れた位置検出信号Z(t)の集合体より、ウエハ2の各
ショット領域の平均的な高さ及び傾きを算出して、この
算出結果を中央制御系41に供給する。中央制御系41
は、駆動制御系42を介して駆動モータ13,21及び
上下駆動機構10〜12を動作させてウエハ2の各ショ
ット領域の平均的な高さ及び傾きを所定の目標値に設定
する。
央制御系、42は駆動制御系、45は演算系を示し、中
央制御系41はメモリ44から読み出した位置検出信号
Z(t)を演算系45に供給する。演算系45は供給さ
れた位置検出信号Z(t)の集合体より、ウエハ2の各
ショット領域の平均的な高さ及び傾きを算出して、この
算出結果を中央制御系41に供給する。中央制御系41
は、駆動制御系42を介して駆動モータ13,21及び
上下駆動機構10〜12を動作させてウエハ2の各ショ
ット領域の平均的な高さ及び傾きを所定の目標値に設定
する。
【0028】次に、本例の露光時の動作につき説明す
る。先ず、中央制御系41はオートフォーカス検出系の
送光系19からウエハ2上にスリット像を投影させた状
態で、駆動制御系42を介してXステージ6及びYステ
ージ7の一方又は両方を連続的に移動させる。これに応
じて、検出系43から出力されるウエハ2のスリット像
の投影部の高さを表す位置検出信号Z(t)及び干渉計
40から出力されるステージ位置の座標X(t),Y
(t)が一定時間間隔Δtでサンプリングされて、メモ
リ44に記憶される。
る。先ず、中央制御系41はオートフォーカス検出系の
送光系19からウエハ2上にスリット像を投影させた状
態で、駆動制御系42を介してXステージ6及びYステ
ージ7の一方又は両方を連続的に移動させる。これに応
じて、検出系43から出力されるウエハ2のスリット像
の投影部の高さを表す位置検出信号Z(t)及び干渉計
40から出力されるステージ位置の座標X(t),Y
(t)が一定時間間隔Δtでサンプリングされて、メモ
リ44に記憶される。
【0029】即ち、サンプリング時点を順次t0 ,t
1 ,t2 ,‥‥,tn とすると、次のような座標及び位
置検出信号が得られる。
1 ,t2 ,‥‥,tn とすると、次のような座標及び位
置検出信号が得られる。
【数1】Z(ti ),X(ti ),Y(ti )(i=
1,2,3,……,n;ti+1−ti =Δt)
1,2,3,……,n;ti+1−ti =Δt)
【0030】この際には、図2に示すように、ウエハ2
が載置されたステージをX軸(及びY軸)に対して45
°で交差する方向に少しずつ走査間隔dでずらしながら
走査して、オートフォーカス検出系から投影されるスリ
ット像23がウエハ2上の各ショット領域を斜めに3回
程度横切るようにする。この場合のステージ走査の特徴
は、スリット像23とウエハ2との相対変位(走査)の
方向がスリット像23の短辺方向であり、且つスリット
像23との相対変位の方向をウエハ2の縁部で折り返す
毎にそのスリット像23とウエハ2との相対位置関係を
スリット像23の長手方向に一定間隔dずつずらす点に
ある。
が載置されたステージをX軸(及びY軸)に対して45
°で交差する方向に少しずつ走査間隔dでずらしながら
走査して、オートフォーカス検出系から投影されるスリ
ット像23がウエハ2上の各ショット領域を斜めに3回
程度横切るようにする。この場合のステージ走査の特徴
は、スリット像23とウエハ2との相対変位(走査)の
方向がスリット像23の短辺方向であり、且つスリット
像23との相対変位の方向をウエハ2の縁部で折り返す
毎にそのスリット像23とウエハ2との相対位置関係を
スリット像23の長手方向に一定間隔dずつずらす点に
ある。
【0031】そして、スリット像23によるウエハ2の
全面の転写領域24の走査が終了した後に、露光動作に
移る。例えば図2の斜線で示したショット領域25に露
光する場合を説明する。この場合、図1の中央制御系4
1はメモリ44に記憶された情報の中から、図2のショ
ット領域25の太線26〜28及び黒点29,30で示
した位置に対応した総数でN組の情報{Z(tj ),X
(tj ),Y(tj );j=1,‥‥,N)}を選び出
す。次に、ショット領域25全体の平均的な面を次の
(数2)で定義される仮想面で表す。この(数2)は2
次元座標(X,Y)でのその仮想面のZ座標を表してい
る。
全面の転写領域24の走査が終了した後に、露光動作に
移る。例えば図2の斜線で示したショット領域25に露
光する場合を説明する。この場合、図1の中央制御系4
1はメモリ44に記憶された情報の中から、図2のショ
ット領域25の太線26〜28及び黒点29,30で示
した位置に対応した総数でN組の情報{Z(tj ),X
(tj ),Y(tj );j=1,‥‥,N)}を選び出
す。次に、ショット領域25全体の平均的な面を次の
(数2)で定義される仮想面で表す。この(数2)は2
次元座標(X,Y)でのその仮想面のZ座標を表してい
る。
【数2】Z=aX+bY+c
【0032】この(数2)において、座標X及びYにそ
れぞれ計測座標X(tj )及びY(tj )を代入して得
られるZ座標をZ(tj )* として、この計算座標Z
(tj)* と実測値Z(tj )との差の2乗和Sが最も
小さくなるようなパラメータa,b,cを求める。その
2乗和Sは次のように表すことができる。
れぞれ計測座標X(tj )及びY(tj )を代入して得
られるZ座標をZ(tj )* として、この計算座標Z
(tj)* と実測値Z(tj )との差の2乗和Sが最も
小さくなるようなパラメータa,b,cを求める。その
2乗和Sは次のように表すことができる。
【0033】
【数3】
【0034】そして、その2乗和Sをパラメータa,
b,cでそれぞれで偏微分して、偏微分結果が0となる
ようなパラメータa,b,cの値a* ,b* ,c* を見
つける。これらの値を計算すると次の(数4)のように
なる。ただし、以下の(数4)において、Xj =X(t
j ),Yj =Y(tj ),Zj =Z(tj )の置き換え
をしている。
b,cでそれぞれで偏微分して、偏微分結果が0となる
ようなパラメータa,b,cの値a* ,b* ,c* を見
つける。これらの値を計算すると次の(数4)のように
なる。ただし、以下の(数4)において、Xj =X(t
j ),Yj =Y(tj ),Zj =Z(tj )の置き換え
をしている。
【0035】
【数4】
【0036】この(数4)の演算は図1の演算系45で
実行され、この演算により得られた値a* ,b* ,c*
が中央制御系41に供給される。これらの値a* ,b
* ,c* を(数2)のパラメータa,b,cに代入して
得られる平面が投影光学系3の理想結像面に合致するよ
うに、中央制御系41は駆動制御系42を介して上下駆
動機構10〜12を駆動する。具体的に、計測中固定し
ておいたウエハ2のショット領域25の平均面を表す式
を次の(数5)と考える。
実行され、この演算により得られた値a* ,b* ,c*
が中央制御系41に供給される。これらの値a* ,b
* ,c* を(数2)のパラメータa,b,cに代入して
得られる平面が投影光学系3の理想結像面に合致するよ
うに、中央制御系41は駆動制御系42を介して上下駆
動機構10〜12を駆動する。具体的に、計測中固定し
ておいたウエハ2のショット領域25の平均面を表す式
を次の(数5)と考える。
【数5】Z=0
【0037】そして、そのショット領域25の平均面が
次の(数6)で表される面になるように上下駆動機構1
0〜12を駆動すればよい。
次の(数6)で表される面になるように上下駆動機構1
0〜12を駆動すればよい。
【数6】Z=−a* X−b* Y−c*
【0038】図1の上下駆動機構10〜12の座標をそ
れぞれ(X1 ,Y1),(X2 ,Y2),(X3 ,Y3 )
とすれば、各座標を(数6)へ代入して得られる座標Z
1 ,Z2 ,Z3 がそれぞれ上下駆動機構10〜12が目
標とするZ座標である。このようにして図2に示すウエ
ハ2のショット領域25の平均的な面の高さ及び傾きが
調整されて、そのショット領域25の平均的な面が投影
光学系3の理想結像面に合致した状態で、図1の主制御
系41は露光光ILをレチクル1に照射してウエハ2の
ショット領域25への露光を行う。
れぞれ(X1 ,Y1),(X2 ,Y2),(X3 ,Y3 )
とすれば、各座標を(数6)へ代入して得られる座標Z
1 ,Z2 ,Z3 がそれぞれ上下駆動機構10〜12が目
標とするZ座標である。このようにして図2に示すウエ
ハ2のショット領域25の平均的な面の高さ及び傾きが
調整されて、そのショット領域25の平均的な面が投影
光学系3の理想結像面に合致した状態で、図1の主制御
系41は露光光ILをレチクル1に照射してウエハ2の
ショット領域25への露光を行う。
【0039】また、図2のウエハ2の各ショット領域に
ついて、順次既に計測されたデータに基づいて平均的な
面の高さ及び傾きを投影光学系3の最良結像面に対して
許容範囲内で合致させた状態でレチクル1のパターンの
露光が行われる。この場合、図2に示すようにスリット
像23の投影により、ウエハ2の各ショット領域におい
て、3列のほぼ平行な連続な領域及び2点の高さが計測
され、この計測結果により各ショット領域の平均的な面
が決定される。従って、それらショット領域の中に高さ
の特異点が存在しても、その特異点に影響されることな
く正確に平均的な面を決定することができる。更に、露
光を行う前にウエハ2を連続的に移動することにより、
ウエハ2の全ショット領域の多数の高さ情報が迅速に収
集されるので、露光時間が全体として短縮されスループ
ットが向上する。
ついて、順次既に計測されたデータに基づいて平均的な
面の高さ及び傾きを投影光学系3の最良結像面に対して
許容範囲内で合致させた状態でレチクル1のパターンの
露光が行われる。この場合、図2に示すようにスリット
像23の投影により、ウエハ2の各ショット領域におい
て、3列のほぼ平行な連続な領域及び2点の高さが計測
され、この計測結果により各ショット領域の平均的な面
が決定される。従って、それらショット領域の中に高さ
の特異点が存在しても、その特異点に影響されることな
く正確に平均的な面を決定することができる。更に、露
光を行う前にウエハ2を連続的に移動することにより、
ウエハ2の全ショット領域の多数の高さ情報が迅速に収
集されるので、露光時間が全体として短縮されスループ
ットが向上する。
【0040】次に、本発明の第2実施例につき図3を参
照して説明する。本例の露光装置の構成は図1と同じで
あり、ウエハ2の各ショット領域の高さ情報の収集方法
が異なっている。本例では、図3に示すように、ウエハ
2が載置されたステージをX軸(及びY軸)に対して4
5°で交差する方向に走査間隔d′だけずらしながら走
査して、オートフォーカス検出系から投影されるスリッ
ト像23がウエハ2上の各ショット領域を斜めに1回程
度横切るようにする。即ち、本例のスリット像23の走
査間隔d′は図2に示す第1実施例の走査間隔dに比べ
て広い。
照して説明する。本例の露光装置の構成は図1と同じで
あり、ウエハ2の各ショット領域の高さ情報の収集方法
が異なっている。本例では、図3に示すように、ウエハ
2が載置されたステージをX軸(及びY軸)に対して4
5°で交差する方向に走査間隔d′だけずらしながら走
査して、オートフォーカス検出系から投影されるスリッ
ト像23がウエハ2上の各ショット領域を斜めに1回程
度横切るようにする。即ち、本例のスリット像23の走
査間隔d′は図2に示す第1実施例の走査間隔dに比べ
て広い。
【0041】このとき、例えばウエハ2上の斜線で示し
たショット領域31を考えると、高さ計測用のスリット
像23はそのショット領域31を1回横切るだけであ
り、そのままでは第1実施例に比べてそのショット領域
31の平均的な面を精度よく決定することができない。
そのため本例では、そのショット領域31の中心座標
(Xc ,Yc )を中心として半径Lの円32を考え、こ
の円32の内部の計測データに基づいて第1実施例と同
様の計算により、その円32の内部の平均的な面を決定
する。そして、その円32の平均的な面をそのショット
領域31の平均的な面とみなす。これにより、ショット
領域31内に高さの特異点が存在しても、その特異点に
影響されずに正確にそのショット領域の平均的な面を決
定できる。
たショット領域31を考えると、高さ計測用のスリット
像23はそのショット領域31を1回横切るだけであ
り、そのままでは第1実施例に比べてそのショット領域
31の平均的な面を精度よく決定することができない。
そのため本例では、そのショット領域31の中心座標
(Xc ,Yc )を中心として半径Lの円32を考え、こ
の円32の内部の計測データに基づいて第1実施例と同
様の計算により、その円32の内部の平均的な面を決定
する。そして、その円32の平均的な面をそのショット
領域31の平均的な面とみなす。これにより、ショット
領域31内に高さの特異点が存在しても、その特異点に
影響されずに正確にそのショット領域の平均的な面を決
定できる。
【0042】また、この際に、ショット領域31の中心
座標(Xc ,Yc )から遠くに離れた位置での計測値ほ
ど重みを軽くして面を決定することもできる。この場合
の各計測結果{Z(tj ),X(tj ),Y(tj );
j=1,‥‥,N)}の重み係数をそれぞれkj とする
と、(数4)に対応してパラメータa,b,cの値a
* ,b* ,c* を決定する式は次のようになる。
座標(Xc ,Yc )から遠くに離れた位置での計測値ほ
ど重みを軽くして面を決定することもできる。この場合
の各計測結果{Z(tj ),X(tj ),Y(tj );
j=1,‥‥,N)}の重み係数をそれぞれkj とする
と、(数4)に対応してパラメータa,b,cの値a
* ,b* ,c* を決定する式は次のようになる。
【0043】
【数7】
【0044】また、重み係数kj は例えば次のようにな
る。
る。
【数8】kj =1−(rj /L) rj ={(Xj −Xc )2 +(Yj −Yc )2 }1/2 このように、ショット領域31の中心から離れた位置の
計測データの重みを軽くすることにより、より正確にシ
ョット領域31の平均的な面を決定することができる。
計測データの重みを軽くすることにより、より正確にシ
ョット領域31の平均的な面を決定することができる。
【0045】この第2実施例では走査間隔が広げられて
いるが、ウエハ2の反り等による面の凹凸の周期は一般
に1個のショット領域の大きさに比べて長いので、一般
に面決定精度を落とすことなくより短時間で各ショット
領域の平均的な面を決定することができる。なお、第1
実施例のように走査間隔が狭い場合にも第2実施例を適
用して、より広い位置情報から各ショット領域の面を求
めてよい。
いるが、ウエハ2の反り等による面の凹凸の周期は一般
に1個のショット領域の大きさに比べて長いので、一般
に面決定精度を落とすことなくより短時間で各ショット
領域の平均的な面を決定することができる。なお、第1
実施例のように走査間隔が狭い場合にも第2実施例を適
用して、より広い位置情報から各ショット領域の面を求
めてよい。
【0046】次に、本発明の第3実施例につき図1及び
図4を参照して説明する。先ず、本例の露光装置と図1
の第1実施例の露光装置との相違を図1を参照して説明
する。本例の露光装置では、オートフォーカス検出系の
送光系19からウエハ2に対して投影するスリット像の
長手方向の長さを第1実施よりも長くする。そして、受
光系20では光電変換素子としてアレイ式に5個に分割
された受光素子を用いる。これにより、ウエハ2上に5
個のスリット像を投影しているのと等価になり、受光系
20ではウエハ2上の5箇所分の位置検出信号が得られ
る。これら5箇所分の位置検出信号は並行にメモリ44
に供給される。
図4を参照して説明する。先ず、本例の露光装置と図1
の第1実施例の露光装置との相違を図1を参照して説明
する。本例の露光装置では、オートフォーカス検出系の
送光系19からウエハ2に対して投影するスリット像の
長手方向の長さを第1実施よりも長くする。そして、受
光系20では光電変換素子としてアレイ式に5個に分割
された受光素子を用いる。これにより、ウエハ2上に5
個のスリット像を投影しているのと等価になり、受光系
20ではウエハ2上の5箇所分の位置検出信号が得られ
る。これら5箇所分の位置検出信号は並行にメモリ44
に供給される。
【0047】本例では、図4に示すように、ウエハ2上
に細長いスリット像が投影され、この細長いスリット像
の5個の分割像33a〜33eの高さが並行に検出され
る。そして、5個の分割像33a〜33eの両端の分割
像33aと33eとの間隔をd1として、一例としてウ
エハ2が載置されたステージをX軸(及びY軸)に対し
て45°で交差する方向に走査間隔d2(=5・d1/
4)だけずらしながら走査することにより、ウエハ2の
全部の転写領域24の高さ情報を収集することができ
る。これにより、スリット像の1回の走査で第1実施例
の5回分の走査に等しい位置情報を得ることができる。
それら5個の分割像33a〜33eからの反射光を受光
する受光する受光素子の出力信号を予め同じ条件で(投
影光学系3の最良結像面で0となるように)キャリブレ
ーションしておくことにより、第1実施例又は第2実施
例と同じ計算によりウエハ2の各ショット領域の平均的
な面を決定することができる。この第3実施例において
は一度にウエハ上の広い範囲を走査できるため、ウエハ
の全面の位置情報をより短時間で収集できる。
に細長いスリット像が投影され、この細長いスリット像
の5個の分割像33a〜33eの高さが並行に検出され
る。そして、5個の分割像33a〜33eの両端の分割
像33aと33eとの間隔をd1として、一例としてウ
エハ2が載置されたステージをX軸(及びY軸)に対し
て45°で交差する方向に走査間隔d2(=5・d1/
4)だけずらしながら走査することにより、ウエハ2の
全部の転写領域24の高さ情報を収集することができ
る。これにより、スリット像の1回の走査で第1実施例
の5回分の走査に等しい位置情報を得ることができる。
それら5個の分割像33a〜33eからの反射光を受光
する受光する受光素子の出力信号を予め同じ条件で(投
影光学系3の最良結像面で0となるように)キャリブレ
ーションしておくことにより、第1実施例又は第2実施
例と同じ計算によりウエハ2の各ショット領域の平均的
な面を決定することができる。この第3実施例において
は一度にウエハ上の広い範囲を走査できるため、ウエハ
の全面の位置情報をより短時間で収集できる。
【0048】また別の走査方法として、図4に破線の軌
跡及び実線の軌跡で示すように、X軸に対して45°で
交差する方向に対するずらし量をd1にして、往復時に
スリット像の分割像33aと分割像33eとが重なるよ
うにする方法もある。この場合には、分割像33aによ
る測定結果と分割像33eによる測定結果とが同一にな
るかどうかで、図1のXステージ6及びYステージ7の
平面度が分かる。
跡及び実線の軌跡で示すように、X軸に対して45°で
交差する方向に対するずらし量をd1にして、往復時に
スリット像の分割像33aと分割像33eとが重なるよ
うにする方法もある。この場合には、分割像33aによ
る測定結果と分割像33eによる測定結果とが同一にな
るかどうかで、図1のXステージ6及びYステージ7の
平面度が分かる。
【0049】次に、本発明の第4実施例につき図5を参
照して説明する。本例でも図5(a)に示すように、細
長いスリット像の5個の分割像33a〜33eの高さを
並行に検出する。ただし、本例では第1実施例〜第3実
施例のように予めウエハ2の全面を走査して位置情報を
収集するのではなく、ウエハ2の第1のショット領域の
露光が終了して第2のショット領域へ移動するときにこ
の第2のショット領域の高さ情報を収集して、第2のシ
ョット領域へ移動してからは計測を行うことなくオート
フォーカス等を行って露光を行うものである。言い換え
ると、本例では1ショット領域毎に位置検出と露光とが
交互に行われる。
照して説明する。本例でも図5(a)に示すように、細
長いスリット像の5個の分割像33a〜33eの高さを
並行に検出する。ただし、本例では第1実施例〜第3実
施例のように予めウエハ2の全面を走査して位置情報を
収集するのではなく、ウエハ2の第1のショット領域の
露光が終了して第2のショット領域へ移動するときにこ
の第2のショット領域の高さ情報を収集して、第2のシ
ョット領域へ移動してからは計測を行うことなくオート
フォーカス等を行って露光を行うものである。言い換え
ると、本例では1ショット領域毎に位置検出と露光とが
交互に行われる。
【0050】即ち、本例では先ず図5(a)に示すよう
に第1のショット領域34の露光が終了してから、図5
(b)に示すように分割像33a〜33eとウエハとを
斜めに相対的に走査して、分割像33a〜33eが次に
露光対象とする第2のショット領域35に接するように
する。その後、図5(c)に示すように、分割像33a
〜33eで第2のショット領域35の全面を走査してこ
のショット領域35の位置情報を収集した後に、このシ
ョット領域35の平均的な面を決定する。そして、図5
(d)に示すように、その第2のショット領域35のオ
ートフォーカス及びレベリングを行ってから露光を行
う。
に第1のショット領域34の露光が終了してから、図5
(b)に示すように分割像33a〜33eとウエハとを
斜めに相対的に走査して、分割像33a〜33eが次に
露光対象とする第2のショット領域35に接するように
する。その後、図5(c)に示すように、分割像33a
〜33eで第2のショット領域35の全面を走査してこ
のショット領域35の位置情報を収集した後に、このシ
ョット領域35の平均的な面を決定する。そして、図5
(d)に示すように、その第2のショット領域35のオ
ートフォーカス及びレベリングを行ってから露光を行
う。
【0051】次に、本発明の第5実施例につき図6を参
照して説明する。本実施例でも、図6(a)に示すよう
に、ウエハ上に細長いスリット像を投影し、この細長い
スリット像を5個に分割した分割像35a〜35eの高
さをそれぞれ検出する。しかしながら、本実施例ではシ
ョット領域36に露光中の状態で、それら分割像35a
〜35eがそのショット領域36と次の露光対象である
ショット領域37との間の非露光領域でY軸に沿って配
列されている点が第4実施例とは異なっている。
照して説明する。本実施例でも、図6(a)に示すよう
に、ウエハ上に細長いスリット像を投影し、この細長い
スリット像を5個に分割した分割像35a〜35eの高
さをそれぞれ検出する。しかしながら、本実施例ではシ
ョット領域36に露光中の状態で、それら分割像35a
〜35eがそのショット領域36と次の露光対象である
ショット領域37との間の非露光領域でY軸に沿って配
列されている点が第4実施例とは異なっている。
【0052】この実施例でも、1ショット領域毎に位置
検出と露光とが交互に行われる。ただし、本実施例では
図6(b)に示すように、分割像35a〜35eとウエ
ハとを相対的にX方向に走査することによりショット領
域37の高さ情報が収集される。そして、走査が終了し
た時点で図6(c)に示すように、ショット領域37に
対する露光が行われる。
検出と露光とが交互に行われる。ただし、本実施例では
図6(b)に示すように、分割像35a〜35eとウエ
ハとを相対的にX方向に走査することによりショット領
域37の高さ情報が収集される。そして、走査が終了し
た時点で図6(c)に示すように、ショット領域37に
対する露光が行われる。
【0053】まこの第5実施例では隣りのショット領域
へ直線的に移動するだけで、余分な動作をすることな
く、次に露光対象とするショット領域の平均的な面が求
められ、より一層の時間短縮ができる。また、投影され
るスリット像の長手方向をX軸またはY軸に揃えると、
従来例であれば、ウエハ上の回路パターンの影響を受け
る虞があるが、本実施例においてはスリット像とウエハ
とを相対的に走査することによってウエハ上の回路パタ
ーンの影響を無視できる程度に低減できる。従って、ス
リット像をX軸またはY軸に揃えても不都合はない。
へ直線的に移動するだけで、余分な動作をすることな
く、次に露光対象とするショット領域の平均的な面が求
められ、より一層の時間短縮ができる。また、投影され
るスリット像の長手方向をX軸またはY軸に揃えると、
従来例であれば、ウエハ上の回路パターンの影響を受け
る虞があるが、本実施例においてはスリット像とウエハ
とを相対的に走査することによってウエハ上の回路パタ
ーンの影響を無視できる程度に低減できる。従って、ス
リット像をX軸またはY軸に揃えても不都合はない。
【0054】なお、上述の各実施例においてステージの
走査速度が速いと、フォーカス検出信号の応答速度が追
いつかない場合が考えられるが、これは、走査方向に対
する一種の平均化効果と考えれば不都合はない。また、
上述実施例では各ショット領域の平均的な面の高さ及び
傾きを同時に算出しているが、平均的な面の高さ又は傾
きの一方を算出するようにしてもよい。この場合には、
露光の直前にそれぞれ傾き又は高さの計測が行われる。
走査速度が速いと、フォーカス検出信号の応答速度が追
いつかない場合が考えられるが、これは、走査方向に対
する一種の平均化効果と考えれば不都合はない。また、
上述実施例では各ショット領域の平均的な面の高さ及び
傾きを同時に算出しているが、平均的な面の高さ又は傾
きの一方を算出するようにしてもよい。この場合には、
露光の直前にそれぞれ傾き又は高さの計測が行われる。
【0055】また、ウエハ2上の高さを検出する装置と
しては、スリット像を投影する方式の他に、例えばウエ
ハ2上に2次元的な格子状のパターンの像を斜めに投影
して、この格子状のパターンの像の部分的な位置ずれよ
り比較的広い範囲の高さ情報を収集できる方式の検出装
置を使用してもよい。このように、本発明は上述実施例
に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構
成を取り得る。
しては、スリット像を投影する方式の他に、例えばウエ
ハ2上に2次元的な格子状のパターンの像を斜めに投影
して、この格子状のパターンの像の部分的な位置ずれよ
り比較的広い範囲の高さ情報を収集できる方式の検出装
置を使用してもよい。このように、本発明は上述実施例
に限定されず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構
成を取り得る。
【0056】
【発明の効果】本発明によれば、比較的簡単な構成で且
つ短時間に、被検面の高さ情報を大量に且つ迅速に収集
できる。従って、感光基板上の特異的な高さ分布点に引
きづられることなく、その感光基板の平均的な高さ又は
その感光基板の平均的な傾きを検出できる利点がある。
つ短時間に、被検面の高さ情報を大量に且つ迅速に収集
できる。従って、感光基板上の特異的な高さ分布点に引
きづられることなく、その感光基板の平均的な高さ又は
その感光基板の平均的な傾きを検出できる利点がある。
【0057】また、第1の位置検出方法によれば、予め
感光基板を連続的に移動させて、感光基板の全ての処理
対象領域について高さ情報を求めているので、次の処理
工程(露光等)では高さ情報の収集を行う必要がなく、
全体としての処理時間を短縮してスループットを向上す
ることができる、という効果も有する。更に、第2の位
置検出方法によれば、高さ情報の収集時間をより短縮す
ることができる。
感光基板を連続的に移動させて、感光基板の全ての処理
対象領域について高さ情報を求めているので、次の処理
工程(露光等)では高さ情報の収集を行う必要がなく、
全体としての処理時間を短縮してスループットを向上す
ることができる、という効果も有する。更に、第2の位
置検出方法によれば、高さ情報の収集時間をより短縮す
ることができる。
【図1】本発明の第1実施例の縮小投影型露光装置を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図2】その第1実施例においてスリット像でウエハ上
を走査する様子を示す平面図である。
を走査する様子を示す平面図である。
【図3】本発明の第2実施例においてスリット像でウエ
ハ上を走査する様子を示す平面図である。
ハ上を走査する様子を示す平面図である。
【図4】本発明の第3実施例においてスリット像でウエ
ハ上を走査する様子を示す平面図である。
ハ上を走査する様子を示す平面図である。
【図5】本発明の第4実施例におけるウエハの高さ情報
の収集動作及びウエハへの露光動作の説明に供する線図
である。
の収集動作及びウエハへの露光動作の説明に供する線図
である。
【図6】本発明の第5実施例におけるウエハの高さ情報
の収集動作及びウエハへの露光動作の説明に供する線図
である。
の収集動作及びウエハへの露光動作の説明に供する線図
である。
1 レチクル 2 ウエハ 3 投影光学系 4 回転テーブル 5 Zステージ 6 Xステージ 7 Yステージ 8 移動鏡 9 基準マーク集合体 10〜12 上下駆動機構 13,21 駆動モータ 15 アライメント用の顕微鏡 17 アライメント系 19 オートフォーカス検出系の送光系 20 オートフォーカス検出系の受光系 23 スリット像 33a〜33e スリット像の分割像 40 干渉計 41 中央制御系 42 駆動制御系 43 検出系 44 メモリ 45 演算系
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 9/00 H01L 21/68
Claims (12)
- 【請求項1】 2次元平面内及び該2次元平面に垂直な
高さ方向で被検物を位置決めするステージと、前記被検
物の前記2次元平面に対する傾きを調整するレベリング
手段と、前記ステージの3次元の位置決め座標及び前記
レベリング手段で設定した傾きを測定する測定手段と、
前記ステージ上の前記被検物の被検面の高さ方向の位置
を検出する位置計測手段とを用い、 前記ステージを駆動して前記被検物を前記2次元平面内
で移動させながら、前記被検面の全面における高さ方向
の位置を前記2次元平面の座標と対応付けて記憶する第
1の工程と、 該記憶した前記被検面の高さ方向の位置の情報より前記
被検面内に存在する複数の処理領域の各々における平均
的な高さ及び前記2次元平面に対する傾きの少なくとも
一方を算出する第2の工程と、 該第2の工程で算出された情報に基づいて前記ステージ
及び前記レベリング手段を駆動することにより、前記複
数の処理領域の各々の高さ及び前記2次元平面に対する
傾きの少なくとも一方を順次所定の範囲内に設定する第
3の工程とを有することを特徴とする位置検出方法。 - 【請求項2】 前記位置計測手段は、前記被検物の被検
面の複数箇所の高さ方向の位置を同時に検出するため
に、複数の計測点が予め設定されていることを特徴とす
る請求項1に記載の位置検出方法。 - 【請求項3】 前記第2の工程において、前記位置検出
手段は、前記処理領域内で複数の高さ位置情報を取得す
ることを特徴とする請求項1又は2に記載の位置検出方
法。 - 【請求項4】 2次元平面内及び該2次元平面に垂直な
高さ方向で被検物を位置決めするステージと、 前記被検物の前記2次元平面に対する傾きを調整するレ
ベリング手段と、 前記ステージの3次元の位置決め座標及び前記レベリン
グ手段で設定する傾きを測定する測定手段と、 前記ステージ上の前記被検物の被検面の高さ方向の位置
を検出する位置計測手段と、 前記ステージを駆動して前記被検物を前記2次元平面内
で移動させながら、前記被検面の全面における高さ方向
の位置を前記2次元平面の座標と対応付けて記憶する制
御手段と、 該記憶した前記被検面の高さ方向の位置の情報より前記
被検面に存在する複数の処理領域の各々における平均的
な高さ及び前記2次元平面に対する傾きの少なくとも一
方を算出する演算手段とを有し、 該算出された情報に基づいて前記ステージ及び前記レベ
リング手段を駆動することにより、前記複数の処理領域
の各々の高さ及び前記2次元平面に対する傾きの少なく
とも一方を順次所定の範囲内に設定することを特徴とす
る位置検出装置。 - 【請求項5】 投影光学系を介して基板を露光する露光
装置に用いられ、前記基板の面位置を検出する位置検出
方法において、 前記投影光学系の結像面に対して、前記投影光学系の光
軸方向における前記基板の位置情報を検出するための複
数の計測点が所定の方向に沿って配列されるように予め
設定されており、 前記基板上に設けられたショット領域を露光する前に、
前記複数の計測点と前記ショット領域とを前記所定の方
向に直交する走査方向に対して、該走査方向における前
記ショット領域の全域に亘って相対走査し、前記ショッ
ト領域内の複数点における前記位置情報を得ることを特
徴とする位置検出方法。 - 【請求項6】 前記相対走査中に、所定の時間間隔で前
記複数の計測点における前記位置情報を検出することを
特徴とする請求項5に記載の位置検出方法。 - 【請求項7】 前記ショット領域内の複数点における前
記位置情報に基づいて、前記光軸方向における前記ショ
ット領域の面位置情報を求めることを特徴とする請求項
5又は6に記載の位置検出方法。 - 【請求項8】 前記ショット領域内の複数点における前
記位置情報は、前記走査方向における1回の走査によっ
て得られることを特徴とする請求項5、6、又は7に記
載の位置検出方法。 - 【請求項9】 前記複数の計測点は、前記投影光学系の
結像面内における被露光領域に配置されていることを特
徴とする請求項5〜8の何れか一項に記載の位置検出方
法。 - 【請求項10】 投影光学系を介して基板を露光する露
光方法であって、 前記基板上のショット領域を露光する際、請求項5〜8
の何れか一項に記載の位置検出方法によって得られた前
記ショット領域内の複数点における前記位置情報を用い
て、前記ショット領域の前記投影光学系の光軸方向にお
ける位置及び傾き状態の少なくとも一方を調整すること
を特徴とする露光方法。 - 【請求項11】 投影光学系を介して基板を露光する露
光装置に備えられて、前記基板の面位置を検出する位置
検出装置において、 前記投影光学系の結像面に対して複数の計測点が所定の
方向に沿って配列されるように予め設定されており、前
記複数の計測点における前記基板の前記投影光学系の光
軸方向の位置情報を検出する位置情報検出手段と、 前記基板上に設けられたショット領域を露光する前に、
前記複数の計測点と前記ショット領域とを前記所定の方
向に直交する走査方向に対して、該走査方向における前
記ショット領域の全域に亘って相対走査させると共に、
前記位置情報検出手段の動作を制御して、前記ショット
領域内の複数点における前記位置情報を得る制御手段
と、を有することを特徴とする位置検出装置。 - 【請求項12】 基板を露光する投影光学系と、請求項
11に記載の位置検出装置とを備えた露光装置であっ
て、 前記基板上のショット領域を露光する際に、前記位置検
出装置によって得られた前記ショット領域内の複数点に
おける前記位置情報を用いて、前記ショット領域の前記
投影光学系の光軸方向における位置及び傾き状態の少な
くとも一方を調整する調整手段を有することを特徴とす
る露光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18583992A JP3255299B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 位置検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18583992A JP3255299B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 位置検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH065495A JPH065495A (ja) | 1994-01-14 |
JP3255299B2 true JP3255299B2 (ja) | 2002-02-12 |
Family
ID=16177783
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18583992A Expired - Fee Related JP3255299B2 (ja) | 1992-06-19 | 1992-06-19 | 位置検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3255299B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3555230B2 (ja) | 1994-05-18 | 2004-08-18 | 株式会社ニコン | 投影露光装置 |
CN1244019C (zh) | 1996-11-28 | 2006-03-01 | 株式会社尼康 | 曝光装置以及曝光方法 |
JP5002704B2 (ja) * | 1999-11-30 | 2012-08-15 | キヤノン株式会社 | 投影露光装置、投影露光方法、及び半導体装置の製造方法 |
JP2001223157A (ja) * | 1999-11-30 | 2001-08-17 | Canon Inc | 投影露光装置、投影露光方法、及び半導体装置の製造方法 |
JP4942535B2 (ja) * | 2007-04-04 | 2012-05-30 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 位置検出装置、パターン描画装置および位置検出方法 |
NL1036557A1 (nl) | 2008-03-11 | 2009-09-14 | Asml Netherlands Bv | Method and lithographic apparatus for measuring and acquiring height data relating to a substrate surface. |
WO2022083954A1 (en) * | 2020-10-20 | 2022-04-28 | Asml Netherlands B.V. | Substrate level sensing in a lithographic apparatus |
-
1992
- 1992-06-19 JP JP18583992A patent/JP3255299B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH065495A (ja) | 1994-01-14 |
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