JP2892747B2 - 傾き若しくは高さ検出方法及びその装置並びに投影露光方法及びその装置 - Google Patents
傾き若しくは高さ検出方法及びその装置並びに投影露光方法及びその装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体回路パターン、液晶等表示デバイスパ
ターン、等微細パターンの投影露光装置に係り、特に、
露光領域全面を高解像度で露光可能とする被露光物体の
傾きと高さを検出する手段を具備した投影露光装置に関
する。
ターン、等微細パターンの投影露光装置に係り、特に、
露光領域全面を高解像度で露光可能とする被露光物体の
傾きと高さを検出する手段を具備した投影露光装置に関
する。
半導体集積回路の微細パターンの露光、或いはTFT（T
hin Film Transistor）液晶テレビに代表される表示デ
バイスの大視野パターン中の駆動回路パターンの露光等
では露光領域内全体に亘って線幅ばらつきの少ない、原
画に忠実なパターンを露光する必要がある。特に半導体
集積回路の分野では今後0.5μｍパターン以下の線幅パ
ターンを15mm近い領域全面に露光する必要があるが、パ
ターンの微細化に伴ない、結像する範囲（焦点深度）は
±１μｍ以下となる。このため、パターン結像面にウエ
ハ上のフォトレジスト面を正確に一致させることが不可
欠となる。これを現実するにはウエハ表面（フォトレジ
スト表面）の露光領域における傾きと高さを正確に検出
することが必要となる。
hin Film Transistor）液晶テレビに代表される表示デ
バイスの大視野パターン中の駆動回路パターンの露光等
では露光領域内全体に亘って線幅ばらつきの少ない、原
画に忠実なパターンを露光する必要がある。特に半導体
集積回路の分野では今後0.5μｍパターン以下の線幅パ
ターンを15mm近い領域全面に露光する必要があるが、パ
ターンの微細化に伴ない、結像する範囲（焦点深度）は
±１μｍ以下となる。このため、パターン結像面にウエ
ハ上のフォトレジスト面を正確に一致させることが不可
欠となる。これを現実するにはウエハ表面（フォトレジ
スト表面）の露光領域における傾きと高さを正確に検出
することが必要となる。
従来特開昭63−7626号公報で示されている第１の公知
例では半導体レーザをウエハ表面上に斜め方向から集光
し、その集光位置を検出することにより高さを検出して
いる。またこの公知例ではウエハの多層構造に伴う多重
反射に対し、３波長の半導体レーザを用いて対応し、集
光位置を斜め入射方向と直角方向に変え、ウエハ上の異
なる場所の高さを求めている。本公知例は高さの検出を
主にしており、斜め入射方向と直角方向に場所を変え測
定し、傾きを検出することも可能であるが、直径20mm程
度の狭い領域の２ケ所を測定しても傾きの正確な値は得
にくい。それは本公知例で高さ検出を高精度に実現する
にはウエハ上の集光を充分に、即ち集光径をできるだけ
小さくする必要があるが、集光径を小さくするには集光
ビームの集光角（主光線に対する集光束の最外光線の
角）を大きくする必要があり、この結果主光線の入射角
度は小さくせざるを得ない。この角度を小さくする（ウ
エハ面に垂直な線からの角度が小さくなる）とウエハの
多層構造に伴なう多重干渉の影響は大きくなる。本公知
例ではこの課題に対し３波長を用いているが、それぞれ
の波長に対しては干渉の影響を受けており、根本的な課
題解決とならない。
例では半導体レーザをウエハ表面上に斜め方向から集光
し、その集光位置を検出することにより高さを検出して
いる。またこの公知例ではウエハの多層構造に伴う多重
反射に対し、３波長の半導体レーザを用いて対応し、集
光位置を斜め入射方向と直角方向に変え、ウエハ上の異
なる場所の高さを求めている。本公知例は高さの検出を
主にしており、斜め入射方向と直角方向に場所を変え測
定し、傾きを検出することも可能であるが、直径20mm程
度の狭い領域の２ケ所を測定しても傾きの正確な値は得
にくい。それは本公知例で高さ検出を高精度に実現する
にはウエハ上の集光を充分に、即ち集光径をできるだけ
小さくする必要があるが、集光径を小さくするには集光
ビームの集光角（主光線に対する集光束の最外光線の
角）を大きくする必要があり、この結果主光線の入射角
度は小さくせざるを得ない。この角度を小さくする（ウ
エハ面に垂直な線からの角度が小さくなる）とウエハの
多層構造に伴なう多重干渉の影響は大きくなる。本公知
例ではこの課題に対し３波長を用いているが、それぞれ
の波長に対しては干渉の影響を受けており、根本的な課
題解決とならない。
また従来の傾き検出の方法として特開昭63−199420号
公報で示されている第２の公知例では投影レンズを通し
て露光波長と異なる傾き検出光を照射し、反射光を集光
し、集光位置から傾きを検出しているが、ウエハにほぼ
垂直或いは浅い角度で入射させるため後述の理由から下
地からの反射光との干渉の影響が無視できなくなり、正
確な検出は困難となる。
公報で示されている第２の公知例では投影レンズを通し
て露光波長と異なる傾き検出光を照射し、反射光を集光
し、集光位置から傾きを検出しているが、ウエハにほぼ
垂直或いは浅い角度で入射させるため後述の理由から下
地からの反射光との干渉の影響が無視できなくなり、正
確な検出は困難となる。
更に従来の多層構造物体に対する高さ検出の方法とし
て特開昭63−247741号公報で示される第３の公知例では
下地膜からの反射光を別々に分離しているが、このよう
な方法は半導体回路作成のプロセスに登場する薄い膜に
対して実行困難である。
て特開昭63−247741号公報で示される第３の公知例では
下地膜からの反射光を別々に分離しているが、このよう
な方法は半導体回路作成のプロセスに登場する薄い膜に
対して実行困難である。
またLSIの露光工程の後段、例えば配線パターンの露
光工程になると、ウエハ表面の凹凸は大きくなり、この
上に塗布されたフォトレジストももともとのウエハ表面
の凹凸程ではないが、かなりの凹凸を持つようになる。
このような構造に上述の従来の方式を適用すると、凹凸
のあるフォトレジストのどの部分の傾きや高さを計測し
ているか分からなくなり、従って精度が悪くなる。
光工程になると、ウエハ表面の凹凸は大きくなり、この
上に塗布されたフォトレジストももともとのウエハ表面
の凹凸程ではないが、かなりの凹凸を持つようになる。
このような構造に上述の従来の方式を適用すると、凹凸
のあるフォトレジストのどの部分の傾きや高さを計測し
ているか分からなくなり、従って精度が悪くなる。
上記従来技術は露光領域内の傾きと高さの情報を、半
導体回路パターンを有するウエハ等多層構造に対し、正
確に得ると言う点について配慮されておらず、今後の0.
5μｍ以下の回路パターン露光に要求される高精度の傾
き及び高さ制御に対して問題があった。
導体回路パターンを有するウエハ等多層構造に対し、正
確に得ると言う点について配慮されておらず、今後の0.
5μｍ以下の回路パターン露光に要求される高精度の傾
き及び高さ制御に対して問題があった。
本発明の目的は上記従来の課題を解決し、半導体プロ
セスのいかなるウエハに対しても露光領域におけるフォ
トレジスト表面の傾きと高さを正確に検出し、常に結像
面にレジスト表面或いはその近傍の最適位置に合せ、線
幅ばらつきの少ない高解像のパターンを露光する投影露
光装置を提供することにある。
セスのいかなるウエハに対しても露光領域におけるフォ
トレジスト表面の傾きと高さを正確に検出し、常に結像
面にレジスト表面或いはその近傍の最適位置に合せ、線
幅ばらつきの少ない高解像のパターンを露光する投影露
光装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明においては、可干渉
光源より出射した光を平行な照明光とし、ウエハ上のフ
ォトレジスト表面上にある投影光学系の露光領域に斜め
から入射角θで照射し、反射光と、上記光源から出射し
た光を分離して作った参照光をパターン検出器上で互に
所望の角度を付けて入射させ得られる干渉縞を検出す
る。この干渉縞ピッチと位相の変化からウエハ上のフォ
トレジスト表面の傾きと高さの変化を求めることが可能
となる。また入射角度を85゜以上にすることは平行光束
を用いている本発明では容易であり、入射角が大きいた
めフォトレジスト表面での反射が大部分となり、下地の
層構造の各層での反射に伴ない、発生する干渉の影響は
ほとんど無視できるようになる。またフォトレジスト入
射光をＳ偏光とすれば表面での反射が更に大きくなり精
度が向上する。
光源より出射した光を平行な照明光とし、ウエハ上のフ
ォトレジスト表面上にある投影光学系の露光領域に斜め
から入射角θで照射し、反射光と、上記光源から出射し
た光を分離して作った参照光をパターン検出器上で互に
所望の角度を付けて入射させ得られる干渉縞を検出す
る。この干渉縞ピッチと位相の変化からウエハ上のフォ
トレジスト表面の傾きと高さの変化を求めることが可能
となる。また入射角度を85゜以上にすることは平行光束
を用いている本発明では容易であり、入射角が大きいた
めフォトレジスト表面での反射が大部分となり、下地の
層構造の各層での反射に伴ない、発生する干渉の影響は
ほとんど無視できるようになる。またフォトレジスト入
射光をＳ偏光とすれば表面での反射が更に大きくなり精
度が向上する。
また上記フォトレジスト表面で反射した光を平面鏡に
垂直に入射し、反射した光を再びフォトレジスト表面に
入射させ、この反射光を物体光として干渉パターンの情
報を得ればウエハの傾きや高さの検出を２倍の感度で実
行することが可能となり、更に精度の高い検出が可能と
なる。
垂直に入射し、反射した光を再びフォトレジスト表面に
入射させ、この反射光を物体光として干渉パターンの情
報を得ればウエハの傾きや高さの検出を２倍の感度で実
行することが可能となり、更に精度の高い検出が可能と
なる。
また、上記参照光をフォトレジストの照射光および物
体光（反射光）と実効的にほぼ同一の方向に進み且つほ
ぼ同一の領域を通過するごとく構成することにより、各
光路は空気のゆらぎ等外乱を同じように受け、周囲環境
の変化の影響を受けにくい傾きおよび高さ検出が可能と
なる。
体光（反射光）と実効的にほぼ同一の方向に進み且つほ
ぼ同一の領域を通過するごとく構成することにより、各
光路は空気のゆらぎ等外乱を同じように受け、周囲環境
の変化の影響を受けにくい傾きおよび高さ検出が可能と
なる。
また得られた干渉縞の情報を高速フーリェ変換し、そ
の結果である縞のスペクトル近傍の情報から傾きΔθと
高さΔＺを求めれば、実時間と看做せる程度に高速にΔ
θ，ΔＺが求まる。またこの時フォトレジスト照射位置
がパターン検出手段であるアレイセンサ受光面と光学的
に共役（結像）な関係にあれば、ウエハ上の所望の領域
のみの情報を選び出し、その部分の傾きと高さを求める
ことが可能となる。
の結果である縞のスペクトル近傍の情報から傾きΔθと
高さΔＺを求めれば、実時間と看做せる程度に高速にΔ
θ，ΔＺが求まる。またこの時フォトレジスト照射位置
がパターン検出手段であるアレイセンサ受光面と光学的
に共役（結像）な関係にあれば、ウエハ上の所望の領域
のみの情報を選び出し、その部分の傾きと高さを求める
ことが可能となる。
本発明においては、露光工程の後段で発生する比較的
大きなフォトレジスト表面の凹凸に対し、入射角を大き
くすることにより、レジストの高い部分に光を照射し、
凹の部分は凸部分の影とすることにより、干渉縞検出へ
の寄与を少くしている。この結果、本発明においては凸
部の上面を検出することになり、従来の方式では不確定
であった検出面を明確にしている。従って正しくレジス
ト表面の位置が検出できる。またこのように凹凸の大き
い被測定物になると凸面の上面の面積が反射光の強度に
影響を与える。この結果被測定面の場所により凸面の上
面の面積比が大きい所では巨視的に見て反射光量が大き
くなるため、アレイセンサ受光面で参照光との間で生じ
る干渉縞の分布が一様でなくなる。即ち上述のごとく、
被測定物とアレイセンサがほぼ共役な位置関係にある
時、被測定面の凸面の上面の面積比が大きい部分には干
渉縞の振幅は大きく、逆に上記面積比が小さい部分は振
幅は小さくなる。この結果このような振幅が場所により
異なる干渉縞をフーリェ変換し、その縞ピッチに相当す
るスペクトル情報から傾きと高さを求めると、精度が低
下することになる。このような対象に対し、本発明にお
いては、参照光を重畳させない、被測定物からの反射光
のみのパターンの強度分布を上述のアレイセンサで検出
しておき、この情報を用いて上記の干渉縞のパターン情
報を補正しその後にフーリェ変換を行なう。このように
すれば補正された干渉縞パターンは場所によらずほぼど
の場所でも同じ振幅となり、スペクトル情報から正確に
傾きと高さを求めることができるようになる。
大きなフォトレジスト表面の凹凸に対し、入射角を大き
くすることにより、レジストの高い部分に光を照射し、
凹の部分は凸部分の影とすることにより、干渉縞検出へ
の寄与を少くしている。この結果、本発明においては凸
部の上面を検出することになり、従来の方式では不確定
であった検出面を明確にしている。従って正しくレジス
ト表面の位置が検出できる。またこのように凹凸の大き
い被測定物になると凸面の上面の面積が反射光の強度に
影響を与える。この結果被測定面の場所により凸面の上
面の面積比が大きい所では巨視的に見て反射光量が大き
くなるため、アレイセンサ受光面で参照光との間で生じ
る干渉縞の分布が一様でなくなる。即ち上述のごとく、
被測定物とアレイセンサがほぼ共役な位置関係にある
時、被測定面の凸面の上面の面積比が大きい部分には干
渉縞の振幅は大きく、逆に上記面積比が小さい部分は振
幅は小さくなる。この結果このような振幅が場所により
異なる干渉縞をフーリェ変換し、その縞ピッチに相当す
るスペクトル情報から傾きと高さを求めると、精度が低
下することになる。このような対象に対し、本発明にお
いては、参照光を重畳させない、被測定物からの反射光
のみのパターンの強度分布を上述のアレイセンサで検出
しておき、この情報を用いて上記の干渉縞のパターン情
報を補正しその後にフーリェ変換を行なう。このように
すれば補正された干渉縞パターンは場所によらずほぼど
の場所でも同じ振幅となり、スペクトル情報から正確に
傾きと高さを求めることができるようになる。
上記のパターン検出器で得られる干渉縞の情報はピッ
チと位相の情報を有するため、傾きと高さの情報が同時
に得られる、しかも入射角度を85゜以上にするとフォト
レジスト表面での反射が大きくなり、フォトレジスト表
面の傾きや高さが正確に同時に求まる。
チと位相の情報を有するため、傾きと高さの情報が同時
に得られる、しかも入射角度を85゜以上にするとフォト
レジスト表面での反射が大きくなり、フォトレジスト表
面の傾きや高さが正確に同時に求まる。
更に前述したごとく露光工程の後段でフォトレジスト
の凹凸が大きいウエハに対し、被測定物からの反射光の
みを検出し、この検出強度分布のデータを補正値として
用いることにより、レジスト表面の凸部の上面を主にそ
の高さと傾きが正確に求まる。この作用を以下に詳しく
説明する。今もし第10図のようにウエハ４の断面構造が
Si基板43の上に比較的大きな段差を持つ凹凸の42の層が
重なっていると、この上に塗布したフォトレジスト41
は、42の凹凸の層の段差に比べれば小さいが、凹凸の段
差が残る。このような凹凸のフォトレジスト表面に垂直
線に対して入射角度が85゜以上（例えば88゜）の平行レ
ーザビームを照射すると、第10図で斜線で示した部分の
みが正反射し、それ以外の部分であるビームは第11図に
第10図の拡大図として示すように、A1,B1,C1の光線に示
すように正反射光の方向とは異なる方向に散乱的に反射
する。この結果後述するように正反射光のみを取り出す
検出系にはA1,B1,C1の光線のように凸部の上面以外に当
る光は到達しない。このように凹凸部分から成る断面構
造の場合凸部の上面の面積にほぼ比例した強度の光が検
出器に達する。
の凹凸が大きいウエハに対し、被測定物からの反射光の
みを検出し、この検出強度分布のデータを補正値として
用いることにより、レジスト表面の凸部の上面を主にそ
の高さと傾きが正確に求まる。この作用を以下に詳しく
説明する。今もし第10図のようにウエハ４の断面構造が
Si基板43の上に比較的大きな段差を持つ凹凸の42の層が
重なっていると、この上に塗布したフォトレジスト41
は、42の凹凸の層の段差に比べれば小さいが、凹凸の段
差が残る。このような凹凸のフォトレジスト表面に垂直
線に対して入射角度が85゜以上（例えば88゜）の平行レ
ーザビームを照射すると、第10図で斜線で示した部分の
みが正反射し、それ以外の部分であるビームは第11図に
第10図の拡大図として示すように、A1,B1,C1の光線に示
すように正反射光の方向とは異なる方向に散乱的に反射
する。この結果後述するように正反射光のみを取り出す
検出系にはA1,B1,C1の光線のように凸部の上面以外に当
る光は到達しない。このように凹凸部分から成る断面構
造の場合凸部の上面の面積にほぼ比例した強度の光が検
出器に達する。
しかも、ウエハ面とアレイセンサの受光面はほぼ共役
な関係になっているので、結局断面構造が、ほとんど平
坦か、あるいは凹凸があっても凸の上面の面積比が大き
い部分に対応する所の強度が大きく、その逆は小さくな
る。その結果被測定物からの反射光のアレイセンサ上で
の強度分布Oxは例えば第５図のように場所によりレベル
が異なって来る。このような分布の光と、第６図のよう
に一定レベルの参照光Rxが干渉すると、第７図に示すよ
うに干渉縞の強度Ixの縞の振幅は場所により異なって来
る。以上説明した現象を更に理論的、定量的に説明す
る。アレイセンサに入射する被測定物からの反射光の強
度をOx、入射角をα１、他方参照光の強度をRx、入射角
を−α１（マイナスはアレイセンサ面の法線に対し、被
測定物からの反射光と逆の側に傾いていることを示す）
とし、これら両光がＸ方向に傾いていると、Ｘ方向に変
化する縞を検出する。得られる干渉縞強度Ix（Ｘ）は ここでλは検出光の波長であり、Δθは被測定物の傾き
であり、ｎは後述する被測定物での反射の回数であり、
ｍは検出光学系の結像倍率である。φ（Ｚ）は高さの変
化に伴なう位相変化である。（１）式はΔθ＜＜α１＜
＜１よりｎ＝１の時次のようになる。
な関係になっているので、結局断面構造が、ほとんど平
坦か、あるいは凹凸があっても凸の上面の面積比が大き
い部分に対応する所の強度が大きく、その逆は小さくな
る。その結果被測定物からの反射光のアレイセンサ上で
の強度分布Oxは例えば第５図のように場所によりレベル
が異なって来る。このような分布の光と、第６図のよう
に一定レベルの参照光Rxが干渉すると、第７図に示すよ
うに干渉縞の強度Ixの縞の振幅は場所により異なって来
る。以上説明した現象を更に理論的、定量的に説明す
る。アレイセンサに入射する被測定物からの反射光の強
度をOx、入射角をα１、他方参照光の強度をRx、入射角
を−α１（マイナスはアレイセンサ面の法線に対し、被
測定物からの反射光と逆の側に傾いていることを示す）
とし、これら両光がＸ方向に傾いていると、Ｘ方向に変
化する縞を検出する。得られる干渉縞強度Ix（Ｘ）は ここでλは検出光の波長であり、Δθは被測定物の傾き
であり、ｎは後述する被測定物での反射の回数であり、
ｍは検出光学系の結像倍率である。φ（Ｚ）は高さの変
化に伴なう位相変化である。（１）式はΔθ＜＜α１＜
＜１よりｎ＝１の時次のようになる。
もし、Ox,RxがＸに依らず一定値を取るならば
（１）′式で与えられる検出信号をフーリェ変換するこ
とにより得られるフーリェスペクトルの縞周期に対応す
るスペクトルピーク位置とその近傍のデータを用いて、
Δθとφ（Ｚ）の値を求めることが可能となる。しかし
一般にはOx,Rxは一定ではなく、特に前述したようにウ
エハのレジスト表面の凹凸の状況が場所により異なる場
合には第５図のようにOxが変化する。第５図のOxに対
し、仮に参照光の分布Rxが第６図に示すように一定値Rc
であっても（１）′式で与えられる干渉縞強度は第７図
のように場所により縞の振幅が異る。このような振幅変
化があるとIxのフーリェ変換は第９図の|F〔Ix〕｜に示
すようにピーク値のまわりで拡がりを持ち、本来の縞周
期（傾き）や位相（高さ）の情報がかくれ、精度が低下
してしまう。
（１）′式で与えられる検出信号をフーリェ変換するこ
とにより得られるフーリェスペクトルの縞周期に対応す
るスペクトルピーク位置とその近傍のデータを用いて、
Δθとφ（Ｚ）の値を求めることが可能となる。しかし
一般にはOx,Rxは一定ではなく、特に前述したようにウ
エハのレジスト表面の凹凸の状況が場所により異なる場
合には第５図のようにOxが変化する。第５図のOxに対
し、仮に参照光の分布Rxが第６図に示すように一定値Rc
であっても（１）′式で与えられる干渉縞強度は第７図
のように場所により縞の振幅が異る。このような振幅変
化があるとIxのフーリェ変換は第９図の|F〔Ix〕｜に示
すようにピーク値のまわりで拡がりを持ち、本来の縞周
期（傾き）や位相（高さ）の情報がかくれ、精度が低下
してしまう。
そこで干渉縞の検出に先立ち、参照光を遮光してお
き、被測定物からの反射光のみを同一の検出系で検出し
ておく。この値は当然Oxとなる。また第６図の例のよう
にRx＝Rcでない場合、例えばRxが第14図のような場合に
は参照光のみの強度分布Rxを測定しておく。この２つの
測定値（Ox,Rx）又はRx＝Rcの場合には１つの測定値（O
x）を補正値として、次の補正演算を行ない、補正信号I
cxを導出する。
き、被測定物からの反射光のみを同一の検出系で検出し
ておく。この値は当然Oxとなる。また第６図の例のよう
にRx＝Rcでない場合、例えばRxが第14図のような場合に
は参照光のみの強度分布Rxを測定しておく。この２つの
測定値（Ox,Rx）又はRx＝Rcの場合には１つの測定値（O
x）を補正値として、次の補正演算を行ない、補正信号I
cxを導出する。
Ixは（１）式で与えられるから が求まる。この補正信号Icxをフーリェ変換すれば、第
９図の|F〔Icx〕｜に示すように、ピーク値のまわりの
拡がりがなくなり、純粋な三角関数の鋭いスペクトルが
得られ、正確に傾きと高さが求まる。
９図の|F〔Icx〕｜に示すように、ピーク値のまわりの
拡がりがなくなり、純粋な三角関数の鋭いスペクトルが
得られ、正確に傾きと高さが求まる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
第１図は本発明の一実施例である。本実施例では半導
体露光装置の露光チップに本発明の傾き及び高さ検出を
適用したものである。９はウエハ４に回路パターンを露
光するために用いるパターン原版が描画されたレチクル
である。このレチクル９には露光照明系81より水銀ラン
プ（図示せず）から出射したｇ線やｉ線或いはエキシマ
レーザーより出射した遠紫外光が照射される。レチクル
を透過した光は縮小レンズ８を透過することにより、ウ
エハステージ７上に固定されたウエハ４に塗布されたレ
ジストの表面上にレチクルの像として投射される。ウエ
ハ４上に描画されるパターンがサブミクロン、ハーフミ
クロン、更には0.3μｍ前後と細くなるのに伴ない焦点
深度は浅くなり、線幅が0.5μｍ以下になると傾きと高
さをそれぞれ±10-5rad,±0.1μｍ以内の精度で検出・
制御しないと、製品歩留りが低下する。第１図の100Xは
ウエハ上のレジスト表面のｘ方向の水平度、即ちｙ軸を
軸とする回転に伴う傾きと、高さを求める検出系であ
る。第１図には100Xと同様にｙ方向の水平度を検出する
100Yは省略している。１は半導体レーザ、或いはガスレ
ーザ等の指向性の高い光源であり、この光源を出射した
光はほぼ平行で所望の広がりを持たせた状態でビームス
プリッタ10により２分する。２分した一方の光16はビー
ムスプリッタ12,ミラー13を経由してウエハ４のレジス
ト表面に垂直線に対して85゜以上の入射角でかつＳ偏光
で照射する。レジストはこの照射光に対し、透明である
が、入射角が大きく、Ｓ偏光であるため、90％近い光は
レジスト内部に入らず直接反射し、折返しミラー14にほ
ぼ垂直に入射する。折返された光26′は往路と同一で逆
方向の光路を辿り、ビームスプリッタで反射され検出光
路に向う光26″になる。他方ビームスプリッタ10で分離
されたもう一方のビーム17は参照光として用いられる。
ビーム17はシャッタ（遮光手段）330により所望のタミ
イングでON−OFFされる。シャッタ330がON状態になると
参照光はビームスプリッタ12とミラー13を通過して、直
接折返しミラー14に垂直に入射する。折返されたビーム
27′は往路と同一で逆方向の光路を辿り、ビームスプリ
ッタ12で反射され検出光路に向う光27″になる。検出光
路に向う２つの上記ビーム26″と27″はレンズ21,22及
びノイズ除去用のピンホール或いは微小矩形開口を有す
る遮光板23を通り、アレイセンサ３上にそれぞれほぼ平
行の状態で重畳される。アレイセンサ３上には第２図及
び第３図の実線で示されるような干渉縞が発生し、この
強度分布Ixがアレイセンサ３で検出される。ウエハ４の
平行度が悪かったり、或いは各種工程を経るに伴いウエ
ハが反ることにより、ステップアンドリピートでウエハ
４をチップ或いは複数チップ単位で露光していくと、縮
小レンズの結像面とレジスト表面が傾き及び高さの点で
一致しなくなるので、上記のアレイセンサ３の検出情報
を元に下記の方法により、この傾きおよび高さを処理回
路５で検出し、この検出情報をもとにしてウエハステー
ジ７に具備された、ステージ制御機構（例えばピエゾ或
いはメカニカル微動機構により）を制御して、結像画と
レジスト表面を一致させ、露光する。なお第１図で800
は重ね露光に用いるアライメント系である。
体露光装置の露光チップに本発明の傾き及び高さ検出を
適用したものである。９はウエハ４に回路パターンを露
光するために用いるパターン原版が描画されたレチクル
である。このレチクル９には露光照明系81より水銀ラン
プ（図示せず）から出射したｇ線やｉ線或いはエキシマ
レーザーより出射した遠紫外光が照射される。レチクル
を透過した光は縮小レンズ８を透過することにより、ウ
エハステージ７上に固定されたウエハ４に塗布されたレ
ジストの表面上にレチクルの像として投射される。ウエ
ハ４上に描画されるパターンがサブミクロン、ハーフミ
クロン、更には0.3μｍ前後と細くなるのに伴ない焦点
深度は浅くなり、線幅が0.5μｍ以下になると傾きと高
さをそれぞれ±10-5rad,±0.1μｍ以内の精度で検出・
制御しないと、製品歩留りが低下する。第１図の100Xは
ウエハ上のレジスト表面のｘ方向の水平度、即ちｙ軸を
軸とする回転に伴う傾きと、高さを求める検出系であ
る。第１図には100Xと同様にｙ方向の水平度を検出する
100Yは省略している。１は半導体レーザ、或いはガスレ
ーザ等の指向性の高い光源であり、この光源を出射した
光はほぼ平行で所望の広がりを持たせた状態でビームス
プリッタ10により２分する。２分した一方の光16はビー
ムスプリッタ12,ミラー13を経由してウエハ４のレジス
ト表面に垂直線に対して85゜以上の入射角でかつＳ偏光
で照射する。レジストはこの照射光に対し、透明である
が、入射角が大きく、Ｓ偏光であるため、90％近い光は
レジスト内部に入らず直接反射し、折返しミラー14にほ
ぼ垂直に入射する。折返された光26′は往路と同一で逆
方向の光路を辿り、ビームスプリッタで反射され検出光
路に向う光26″になる。他方ビームスプリッタ10で分離
されたもう一方のビーム17は参照光として用いられる。
ビーム17はシャッタ（遮光手段）330により所望のタミ
イングでON−OFFされる。シャッタ330がON状態になると
参照光はビームスプリッタ12とミラー13を通過して、直
接折返しミラー14に垂直に入射する。折返されたビーム
27′は往路と同一で逆方向の光路を辿り、ビームスプリ
ッタ12で反射され検出光路に向う光27″になる。検出光
路に向う２つの上記ビーム26″と27″はレンズ21,22及
びノイズ除去用のピンホール或いは微小矩形開口を有す
る遮光板23を通り、アレイセンサ３上にそれぞれほぼ平
行の状態で重畳される。アレイセンサ３上には第２図及
び第３図の実線で示されるような干渉縞が発生し、この
強度分布Ixがアレイセンサ３で検出される。ウエハ４の
平行度が悪かったり、或いは各種工程を経るに伴いウエ
ハが反ることにより、ステップアンドリピートでウエハ
４をチップ或いは複数チップ単位で露光していくと、縮
小レンズの結像面とレジスト表面が傾き及び高さの点で
一致しなくなるので、上記のアレイセンサ３の検出情報
を元に下記の方法により、この傾きおよび高さを処理回
路５で検出し、この検出情報をもとにしてウエハステー
ジ７に具備された、ステージ制御機構（例えばピエゾ或
いはメカニカル微動機構により）を制御して、結像画と
レジスト表面を一致させ、露光する。なお第１図で800
は重ね露光に用いるアライメント系である。
第２図、第３図は第１図の実施例でアレイセンサ３で
検出される信号であり、それぞれの図面で実線で示され
ている信号Ixは傾き及び高さが最適露光状態でのもので
ある。ウエハ４が最適露光状態からずれ傾くと、第２図
の点線のように縞のピッチがＰからＰ′に変化する。又
ウエハが最適露光位置から高さ方向にずれると、第３図
の点線のように位相φｚが変化する。この傾きと高さの
変化に伴なう干渉縞のピッチＰと位相φｚは（１）式で
ｎ＝２を入れればcosα１より、 が成り立つ。但しθ１はウエハへの入射角、φｓは位相
の初期定数である。
検出される信号であり、それぞれの図面で実線で示され
ている信号Ixは傾き及び高さが最適露光状態でのもので
ある。ウエハ４が最適露光状態からずれ傾くと、第２図
の点線のように縞のピッチがＰからＰ′に変化する。又
ウエハが最適露光位置から高さ方向にずれると、第３図
の点線のように位相φｚが変化する。この傾きと高さの
変化に伴なう干渉縞のピッチＰと位相φｚは（１）式で
ｎ＝２を入れればcosα１より、 が成り立つ。但しθ１はウエハへの入射角、φｓは位相
の初期定数である。
第４図は本発明の第１図の処理回路５の一部分51であ
り、本発明の一実施例を示したものである。第１図のア
レイセンサ３で検出され、A/D変換回路31でA/D変換され
た干渉縞のディジタル情報Ixは第４図に示す501のメモ
リ１に一旦格納される。この干渉縞の検出に先立ち、ウ
エハ４がステージ７に搬入され、露光を始める前に、第
１図のシャッタ（遮光手段）330を閉じ、参照光17を遮
光して、ウエハ４からの反射光26のみをアレイセンサ３
で検出しておく。この信号Oxは干渉縞の検出と同様にA/
D変換回路31でA/D変換されディジタル情報の形で第４図
に示す502のメモリ２に格納されている。前述したごと
くウエハ４上のレジストの表面の拡大図が第10図のよう
な凹凸形状であると、入射角θ１（85゜以上の例えば88
゜）で入射した光のうち正反射光に寄与するのは凸部分
の上面であり、第10図の拡大図の斜線でハッチングした
ビームが正反射光となる。この凸部の上面の面積が小さ
くなると、このような凹凸構造部分からの反射光による
アレイセンサ３上の像は暗くなる。他方凹凸が小さい部
分或いは凹凸の凸部上面の面積の大きな部分に相当する
アレイセンサ３上の像は明るくなり、結果として、第５
図に示すようなウエハ４からの反射光像Oxがアレイセン
サ３上に形成される。上述したごとく、第１図に示すシ
ャッタ330を閉じることにより、このOxを検出できるの
で、この情報をメモリ２の502に記憶しておく。スチェ
ップアンドリピートでウエハ４を移動し露光を繰返す際
に、露光に先がけ、アレイセンサ３で干渉縞を検出する
と、参照光17の分布が第６図の様に一様であれば第７図
のような干渉縞Ixが検出され、第４図のメモリ１の501
に格納される。そこでこの２つの情報IxとOxを各メモリ
501及び502から取り出し演算手段１の503で下記の演算
を行い、補正干渉波形Icxを導出する。
り、本発明の一実施例を示したものである。第１図のア
レイセンサ３で検出され、A/D変換回路31でA/D変換され
た干渉縞のディジタル情報Ixは第４図に示す501のメモ
リ１に一旦格納される。この干渉縞の検出に先立ち、ウ
エハ４がステージ７に搬入され、露光を始める前に、第
１図のシャッタ（遮光手段）330を閉じ、参照光17を遮
光して、ウエハ４からの反射光26のみをアレイセンサ３
で検出しておく。この信号Oxは干渉縞の検出と同様にA/
D変換回路31でA/D変換されディジタル情報の形で第４図
に示す502のメモリ２に格納されている。前述したごと
くウエハ４上のレジストの表面の拡大図が第10図のよう
な凹凸形状であると、入射角θ１（85゜以上の例えば88
゜）で入射した光のうち正反射光に寄与するのは凸部分
の上面であり、第10図の拡大図の斜線でハッチングした
ビームが正反射光となる。この凸部の上面の面積が小さ
くなると、このような凹凸構造部分からの反射光による
アレイセンサ３上の像は暗くなる。他方凹凸が小さい部
分或いは凹凸の凸部上面の面積の大きな部分に相当する
アレイセンサ３上の像は明るくなり、結果として、第５
図に示すようなウエハ４からの反射光像Oxがアレイセン
サ３上に形成される。上述したごとく、第１図に示すシ
ャッタ330を閉じることにより、このOxを検出できるの
で、この情報をメモリ２の502に記憶しておく。スチェ
ップアンドリピートでウエハ４を移動し露光を繰返す際
に、露光に先がけ、アレイセンサ３で干渉縞を検出する
と、参照光17の分布が第６図の様に一様であれば第７図
のような干渉縞Ixが検出され、第４図のメモリ１の501
に格納される。そこでこの２つの情報IxとOxを各メモリ
501及び502から取り出し演算手段１の503で下記の演算
を行い、補正干渉波形Icxを導出する。
但し、参照光の強度はほぼ一定値Rcになっている。こ
のようにして得られたIcxは第８図のように最早基本周
波数以外の成分は大幅に少なくなる。この結果この信号
を高速フーリエ変換手段504で高速フーリェ変換（FFT）
して得られる信号|F〔Icx〕｜は第９図の実線に示すご
とく、補正前の信号のFFT|F〔Ix〕｜に比べ基本周波数
の純粋なスペクトルが得られることになり、このスペク
トル情報から後述する方法により処理回路５内の演算手
段２の505で非常に精度の高い傾きと高さの情報（Δ
θ，ΔＺ）が求められる。
のようにして得られたIcxは第８図のように最早基本周
波数以外の成分は大幅に少なくなる。この結果この信号
を高速フーリエ変換手段504で高速フーリェ変換（FFT）
して得られる信号|F〔Icx〕｜は第９図の実線に示すご
とく、補正前の信号のFFT|F〔Ix〕｜に比べ基本周波数
の純粋なスペクトルが得られることになり、このスペク
トル情報から後述する方法により処理回路５内の演算手
段２の505で非常に精度の高い傾きと高さの情報（Δ
θ，ΔＺ）が求められる。
第12図は本発明の一実施例である。第１図と同一部品
番号は同一物を表わす。第12図で透過形グレーティング
18にほぼ平行光束で照射されたレーザ光はウエハ４に照
射される光16′と参照光17′に分離される。それぞれの
光は光シャッタ330′により遮光される。即ち第12図に
示す状態にシャッタ330′がある時は干渉縞がアレイセ
ンサ３で検出されているが、シャッタ330′が右に移動
し、開口Aoが第12図のARの位置と重なるとウエハ照明光
16′は遮光され、参照光17′のみがアレイセンサ３で検
出される。この参照光17′を検出すると第14図のように
若干分布にむらのある信号Rxが検出される。またシャッ
タ330′が左に移動し、開口ARが第12図のAoの位置に重
なると参照光17′が遮光され、ウエハ反射光のみがアレ
イセンサ３で検出される。このウエハ反射光は第１図の
実施例同様第13図のような分布Oxとなる。これらの分布
Rx,Oxは、A/D変換回路31の出力として第12図の処理回路
５′の一部である第17図の傾き及び高さ検出回路51′の
メモリ２′の502′とメモリ２の502にそれぞれ格納され
る。露光に先がけてメモリ２′の502′とメモリ２の502
に記憶しておいた上記RxとOxを用いて演算手段１′の50
3′により、下記の演算をステップアンドリピートで露
光する前に行う。Ixは第４図に示す場合と同様にメモリ
１の501に記憶されている。
番号は同一物を表わす。第12図で透過形グレーティング
18にほぼ平行光束で照射されたレーザ光はウエハ４に照
射される光16′と参照光17′に分離される。それぞれの
光は光シャッタ330′により遮光される。即ち第12図に
示す状態にシャッタ330′がある時は干渉縞がアレイセ
ンサ３で検出されているが、シャッタ330′が右に移動
し、開口Aoが第12図のARの位置と重なるとウエハ照明光
16′は遮光され、参照光17′のみがアレイセンサ３で検
出される。この参照光17′を検出すると第14図のように
若干分布にむらのある信号Rxが検出される。またシャッ
タ330′が左に移動し、開口ARが第12図のAoの位置に重
なると参照光17′が遮光され、ウエハ反射光のみがアレ
イセンサ３で検出される。このウエハ反射光は第１図の
実施例同様第13図のような分布Oxとなる。これらの分布
Rx,Oxは、A/D変換回路31の出力として第12図の処理回路
５′の一部である第17図の傾き及び高さ検出回路51′の
メモリ２′の502′とメモリ２の502にそれぞれ格納され
る。露光に先がけてメモリ２′の502′とメモリ２の502
に記憶しておいた上記RxとOxを用いて演算手段１′の50
3′により、下記の演算をステップアンドリピートで露
光する前に行う。Ixは第４図に示す場合と同様にメモリ
１の501に記憶されている。
このIcxは第15図に示す干渉検出波形Ix（メモリ１の5
01に記憶されている。）と比較し、第16図に示すよう
に、基本周波数成分が主要であるため、前述したごとく
この信号Icxから高速フーリエ変換手段504及び演算手段
２′の505により正確に傾きと高さ（Δθ，ΔＺ）を求
めることが可能となる。本実施例では第１図の実施例に
比べ、参照光17′の分布に少々のむらが残っていても正
確な検出が可能であるため、参照光17′の分布を一様に
するための光学系、例えばピンホール等の省略が可能で
あるばかりでなく、光の利用効率も大きくなり、出力の
小さな光源で検出することが可能となる。
01に記憶されている。）と比較し、第16図に示すよう
に、基本周波数成分が主要であるため、前述したごとく
この信号Icxから高速フーリエ変換手段504及び演算手段
２′の505により正確に傾きと高さ（Δθ，ΔＺ）を求
めることが可能となる。本実施例では第１図の実施例に
比べ、参照光17′の分布に少々のむらが残っていても正
確な検出が可能であるため、参照光17′の分布を一様に
するための光学系、例えばピンホール等の省略が可能で
あるばかりでなく、光の利用効率も大きくなり、出力の
小さな光源で検出することが可能となる。
第18図は第４図および第17図に示すスペクトル情報処
理による干渉縞のピッチ（傾き）と位相（高さ）の高精
度算出手段２′の505の具体的構成を示す図である。検
出され補正された信号Ixcは基本周波数成分以外の信号
はほとんど含まれていないため、以下に示す演算を行う
ことによりピッチと位相が正確に求められる。Ixcは実
数であり、これを複素フーリェ変換手段504で複素フー
リェ変換すると次式のＦ〔Ｉ〕が求まる。
理による干渉縞のピッチ（傾き）と位相（高さ）の高精
度算出手段２′の505の具体的構成を示す図である。検
出され補正された信号Ixcは基本周波数成分以外の信号
はほとんど含まれていないため、以下に示す演算を行う
ことによりピッチと位相が正確に求められる。Ixcは実
数であり、これを複素フーリェ変換手段504で複素フー
リェ変換すると次式のＦ〔Ｉ〕が求まる。
このスペクトルをAjとすると|Aj|は基本周波数成分に
相当するスペクトル位置ｊ＝joで鋭いピーク値を持つ。
算出ステップ5051で算出された離散的に得られるスペク
トルAjoのjoとjo+1,jo-1の位置に於る値Aj+1,Ajo-1から
以下に示す方法により正確にピッチＰと位相θｚが求ま
る。Ajo,Ajo+1,Ajo-1の複素数の値を以下の様に実数部
と虚数部に書きなおす。
相当するスペクトル位置ｊ＝joで鋭いピーク値を持つ。
算出ステップ5051で算出された離散的に得られるスペク
トルAjoのjoとjo+1,jo-1の位置に於る値Aj+1,Ajo-1から
以下に示す方法により正確にピッチＰと位相θｚが求ま
る。Ajo,Ajo+1,Ajo-1の複素数の値を以下の様に実数部
と虚数部に書きなおす。
Ajo＝Ro＋i Io …（８） Ajo+1＝R+＋i I+ …（９） Ajo-1＝R-＋i I- …（10） これらFFTで得られた値から内積計算ステップ5052に
より次の値（複素数ベクトルの内積値）を求める。
より次の値（複素数ベクトルの内積値）を求める。
この値を用い次のΔを求める。
このようにして求めたΔを用い、真のピーク位置ステ
ップ5055により真のスペクトルピークjRは次式で求め
る。
ップ5055により真のスペクトルピークjRは次式で求め
る。
jR＝jo＋Δ …（14） 次に位相値φｚは上記Δを用い、真のピーク位置での
位相ステップ5056により次式で与えられる。
位相ステップ5056により次式で与えられる。
ここでφjo（６）式から求められ次式を満たす。
（14）式で与えられたΔを用い、（15）式から初期位
相値φｚが求まる。
相値φｚが求まる。
（１）′式を求めた時と同様に（１）式より干渉縞の
ピッチＰは被測定物（ウエハ４）での反射の回数ｎに対
し、 となる（（３）式はｎ＝２の場合である。）。
ピッチＰは被測定物（ウエハ４）での反射の回数ｎに対
し、 となる（（３）式はｎ＝２の場合である。）。
また、ピッチＰ（FFTの入力となった干渉縞信号の１
ピッチ当りのサンプル点数、但し実数）は Ｐ＝N/jR …（17） で与えられるから（３）′と（14）式より Δθ＝Ｃθ×（jR−jS）/n …（18） 但しＣθ＝λm/（2N）（定数） jS＝2Nsinα1/λ（定数） ステージの傾き制御量Δθがステージの傾き制御量算
出ステップ5057により求まる。このΔθがステージの傾
き制御量となる。
ピッチ当りのサンプル点数、但し実数）は Ｐ＝N/jR …（17） で与えられるから（３）′と（14）式より Δθ＝Ｃθ×（jR−jS）/n …（18） 但しＣθ＝λm/（2N）（定数） jS＝2Nsinα1/λ（定数） ステージの傾き制御量Δθがステージの傾き制御量算
出ステップ5057により求まる。このΔθがステージの傾
き制御量となる。
他方真の位相値φｚからは定数である初期位相φ
Ｓ（ΔＺ＝０、即ち初期の合焦点での位相）を用いて
（４）式を求めたのと同様に ΔＺ＝λ（φＺ−φＳ）／（4nπcosθ１） となるので（（４）式ではｎ＝２） ΔＺ＝CZ（φＺ−φＳ）/n 但しCZ＝λ／（４πcosθ１）（定数） ステージ上下制御量ΔＺがステージ上下制御量算出ス
テップ5058により求まる。このΔＺがステージ高さ制御
量となる。以上100XのＸ軸の検出と同様Ｙ軸についても
100Yにより上記のステージの傾き制御量Δθとステージ
高さ制御量ΔＺが求まる。このＸ軸及びＹ軸のΔθ，Δ
Ｚをそれぞれ、Δθx,ΔZx,Δθy,ΔZyとする。ΔＺに
ついては２つの値が得られるので、一方のみを用いる
か、平均ΔＺ＝（ΔZx＋ΔZy）/2を用い、Δθx,Δθy,
ΔＺ（又はΔZx又はΔZy）の３つの値によりウエハステ
ージ７の光軸と直角な２方向と光軸方向を制御すること
により、露光光学系の焦点面（傾きと高さが一定）にウ
エハ４の表面を一致させることができ、レチクル９上に
形成された回路パターンを露光縮小レンズ８により高い
解像度の回路パターンとしてウエハ４上に露光すること
ができる。しかもこの検出演算は高速（数ms）で行うこ
とが可能であるため、ウエハ４上のチップをステップ移
動して露光する毎に行えば、ウエハ全面を高解像度で、
且つ高スループットで露光することが可能となる。
Ｓ（ΔＺ＝０、即ち初期の合焦点での位相）を用いて
（４）式を求めたのと同様に ΔＺ＝λ（φＺ−φＳ）／（4nπcosθ１） となるので（（４）式ではｎ＝２） ΔＺ＝CZ（φＺ−φＳ）/n 但しCZ＝λ／（４πcosθ１）（定数） ステージ上下制御量ΔＺがステージ上下制御量算出ス
テップ5058により求まる。このΔＺがステージ高さ制御
量となる。以上100XのＸ軸の検出と同様Ｙ軸についても
100Yにより上記のステージの傾き制御量Δθとステージ
高さ制御量ΔＺが求まる。このＸ軸及びＹ軸のΔθ，Δ
Ｚをそれぞれ、Δθx,ΔZx,Δθy,ΔZyとする。ΔＺに
ついては２つの値が得られるので、一方のみを用いる
か、平均ΔＺ＝（ΔZx＋ΔZy）/2を用い、Δθx,Δθy,
ΔＺ（又はΔZx又はΔZy）の３つの値によりウエハステ
ージ７の光軸と直角な２方向と光軸方向を制御すること
により、露光光学系の焦点面（傾きと高さが一定）にウ
エハ４の表面を一致させることができ、レチクル９上に
形成された回路パターンを露光縮小レンズ８により高い
解像度の回路パターンとしてウエハ４上に露光すること
ができる。しかもこの検出演算は高速（数ms）で行うこ
とが可能であるため、ウエハ４上のチップをステップ移
動して露光する毎に行えば、ウエハ全面を高解像度で、
且つ高スループットで露光することが可能となる。
上記実施例では補正された干渉縞からピッチと傾きを
求める方法としてフーリエ変換を用いているが、例えば
正弦波と振幅の中心で切り切られた位置からピッチと位
相を求める等の方法によりピッチと傾きを求めることも
可能であり、フーリエ変換に限定されるものではない。
また本発明の傾きと高さの検出方法は上記の実施例の半
導体露光装置に限定されるものではなく、検出対象から
の反射光の分布にむらを生じる対象に対して特に有効に
適用できるものである。
求める方法としてフーリエ変換を用いているが、例えば
正弦波と振幅の中心で切り切られた位置からピッチと位
相を求める等の方法によりピッチと傾きを求めることも
可能であり、フーリエ変換に限定されるものではない。
また本発明の傾きと高さの検出方法は上記の実施例の半
導体露光装置に限定されるものではなく、検出対象から
の反射光の分布にむらを生じる対象に対して特に有効に
適用できるものである。
本発明によれば光学的多層物体でしかも表面形状が凹
凸から成る半導体ウエハのような対象に対し表面の傾き
や高さを正確に検出することが可能となる。この結果特
に今後のLSIの微細化に対しても焦点深度の比較的浅い
縮小露光装置を用いても、ウエハの表面状態の異なる全
ての工程で高い歩留りでLSIパターンを露光することが
可能となる。
凸から成る半導体ウエハのような対象に対し表面の傾き
や高さを正確に検出することが可能となる。この結果特
に今後のLSIの微細化に対しても焦点深度の比較的浅い
縮小露光装置を用いても、ウエハの表面状態の異なる全
ての工程で高い歩留りでLSIパターンを露光することが
可能となる。
また本発明によれば上記対象に限定されず、表面の層
構造、或いはパターンの状態に依存せず、広い対象物に
わたり、その表面の傾きと高さを高精度で求めることが
できる。
構造、或いはパターンの状態に依存せず、広い対象物に
わたり、その表面の傾きと高さを高精度で求めることが
できる。
また本発明によれば一般に周期的波形が得られている
信号の周期或いはピッチと初期位相を非常に正確に検出
でき広い応用範囲にわたる高精度の上記計測が可能とな
る。
信号の周期或いはピッチと初期位相を非常に正確に検出
でき広い応用範囲にわたる高精度の上記計測が可能とな
る。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図及び第
３図は本発明の原理を説明するための図、第４図は第１
図に示す処理回路の一部を示す概略構成図、第５図乃至
第９図は各々本発明の効果を示す図、第10図は凹凸パタ
ーンへの高入射角の照射光の反射光を示す図、第11図は
第10図の部分拡大図、第12図は第１図とは異なる本発明
の他の一実施例を示す構成図、第13図乃至第16図は各々
本発明の効果を示す図、第17図は第12図に示す処理回路
の一部を示す概略構成図、第18図は第４図及び第17図に
示す演算手段２、２′の演算フローを示した図である。 １……レーザ光源、10,12……ビームスプリッタ、３…
…アレイセンサ、４……ウエハ、５……処理回路、７…
…ステージ、８……縮小レンズ、９……レチクル、81…
…照明系、800……アライメント系
３図は本発明の原理を説明するための図、第４図は第１
図に示す処理回路の一部を示す概略構成図、第５図乃至
第９図は各々本発明の効果を示す図、第10図は凹凸パタ
ーンへの高入射角の照射光の反射光を示す図、第11図は
第10図の部分拡大図、第12図は第１図とは異なる本発明
の他の一実施例を示す構成図、第13図乃至第16図は各々
本発明の効果を示す図、第17図は第12図に示す処理回路
の一部を示す概略構成図、第18図は第４図及び第17図に
示す演算手段２、２′の演算フローを示した図である。 １……レーザ光源、10,12……ビームスプリッタ、３…
…アレイセンサ、４……ウエハ、５……処理回路、７…
…ステージ、８……縮小レンズ、９……レチクル、81…
…照明系、800……アライメント系
Claims (15)
- 【請求項１】可干渉性の光を被測定物に照射し、該被測
定物からの反射光と、上記可干渉性の光と干渉する参照
光とで発生する干渉縞情報を検出し、上記被測定物から
の反射光のみによる情報を採取し、この採取された情報
を用いて上記検出された干渉縞情報について補正し、こ
の補正された干渉縞情報から干渉縞のピッチ若しくは該
ピッチと位相の情報を算出し、この算出された干渉縞の
ピッチ若しくは該ピッチと位相の情報に基いて被測定物
の傾き若しくは高さを検出することを特徴とする傾き若
しくは高さ検出方法。 - 【請求項２】上記参照光のみによる情報を採取し、この
採取された情報を用いて上記補正を行うことを特徴とす
る請求項１記載の傾き若しくは高さ検出方法。 - 【請求項３】上記干渉縞のピッチと位相との情報の算出
を、補正された干渉縞情報をフーリエ変換して得られる
スペクトル情報に基いて行うことを特徴とする請求項１
又は２の何れかに記載の傾き若しくは高さ検出方法。 - 【請求項４】可干渉性の光を被測定物に照射する第１の
照射手段と、上記可干渉性の光と干渉する参照光を照射
する第２の照射手段と、上記第１の照射手段から照射さ
れた光によって被測定物から得られる反射光と上記第２
の照射手段から照射された参照光とで発生する干渉縞情
報を検出する干渉縞情報検出手段と、上記被測定物から
の反射光のみによる情報を採取する採取手段と、該採取
手段から採取された情報を用いて上記干渉縞情報検出手
段により検出された干渉縞情報について補正する補正手
段と、該補正手段によって補正された干渉縞情報から干
渉縞のピッチ若しくは該ピッチと位相の情報を算出し、
この算出された干渉縞のピッチ若しくは該ピッチと位相
の情報に基いて被測定物の傾き若しくは高さを検出する
傾き若しくは高さ検出手段とを備えたことを特徴とする
傾き若しくは高さ検出装置。 - 【請求項５】上記採取手段は更に参照光のみによる情報
を採取する手段を有し、上記補正手段は更に該手段で採
取される参照光のみによる情報を用いて上記補正を行う
手段を有することを特徴とする請求項４記載の傾き若し
くは高さ検出装置。 - 【請求項６】上記第１の照射手段は、被測定物への可干
渉性の光の入射角を85゜以上になるように構成したこと
を特徴とする請求項４記載の傾き若しくは高さ検出装
置。 - 【請求項７】上記傾き若しくは高さ検出手段における干
渉縞のピッチ若しくは該ピッチと位相の情報の算出を、
補正された干渉縞情報をフーリエ変換して得られるスペ
クトル情報に基いて行うように構成したことを特徴とす
る請求項４又は５又は６の何れかに記載の傾き若しくは
高さ検出装置。 - 【請求項８】マスクに形成された回路パターンを基板上
に投影光学系により投影露光する投影露光方法におい
て、可干渉性の光を基板に照射し、該基板からの反射光
と、上記可干渉性の光と干渉する参照光とで発生する干
渉縞情報を検出し、上記基板からの反射光のみによる情
報を採取し、この採取された情報を用いて上記検出され
た干渉縞情報について補正し、この補正された干渉縞情
報から干渉縞のピッチ若しくは該ピッチと位相の情報を
算出し、この算出された干渉縞のピッチ若しくは該ピッ
チと位相の情報に基いて基板の傾き若しくは高さを検出
し、検出された基板の傾き若しくは高さの情報に基いて
マスク又は基板の少なくとも一方を上記投影光学系の光
軸に直交する２軸の回り及び上記光軸に沿って微動させ
てマスクの回路パターンの結像面と基板面とが一致する
如くレベリング制御することを特徴とする投影露光方
法。 - 【請求項９】上記参照光のみによる情報を採取し、この
採取された情報を用いて上記補正を行うことを特徴とす
る請求項８記載の投影露光方法。 - 【請求項１０】上記干渉縞のピッチと位相との情報の算
出を、補正された干渉縞情報をフーリエ変換して得られ
るスペクトル情報に基いて行うことを特徴とする請求項
８又は９の何れかに記載の投影露光方法。 - 【請求項１１】マスクに形成された回路パターンを基板
上に投影光学系により投影露光する投影露光装置におい
て、マスク又は基板の少なくとも一方を上記投影光学系
の光軸に直交する２軸の回りに傾動すると共に上記光軸
に沿って移動する移動手段と、可干渉性の光を上記基板
に照射する第１の照射手段と、上記可干渉性の光と干渉
する参照光を照射する第２の照射手段と、上記第１の照
射手段から照射された光によって基板から得られる反射
光と上記第２の照射手段から照射された参照光とで発生
する干渉縞情報を検出する干渉縞情報検出手段と、上記
基板からの反射光のみによる情報を採取する採取手段
と、該採取手段から採取された情報を用いて上記干渉縞
情報検出手段により検出された干渉縞情報について補正
する補正手段と、該補正手段によって補正された干渉縞
情報から干渉縞のピッチ若しくは該ピッチと位相の情報
を算出し、この算出された干渉縞のピッチ若しくは該ピ
ッチと位相の情報に基いて基板の傾き若しくは高さを検
出する傾き若しくは高さ検出手段と、該傾き若しくは高
さ検出手段から検出された傾き若しくは高さ情報に基い
てマスクの回路パターンの結像面と基板面とが一致する
ごとく上記移動手段を制御するレベリング制御手段とを
備えたことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項１２】上記採取手段として遮光手段を有するこ
とを特徴とする請求項11記載の投影露光装置。 - 【請求項１３】上記採取手段は更に参照光のみによる情
報を採取する手段を有し、上記補正手段は更に該手段で
採取される参照光のみによる情報を用いて上記補正を行
う手段を有することを特徴とする請求項11記載の投影露
光装置。 - 【請求項１４】上記第１の照射手段は、被測定物への可
干渉性の光の入射角を85゜以上になるように構成したこ
とを特徴とする請求項11記載の投影露光装置。 - 【請求項１５】上記傾き若しくは高さ検出手段における
干渉縞のピッチ若しくは該ピッチと位相の情報の算出
を、補正された干渉縞情報をフーリエ変換して得られる
スペクトル情報に基いて行うように構成したことを特徴
とする請求項11乃至又は12又は13又は14の何れかに記載
の投影露光装置。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045387A JP2892747B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 傾き若しくは高さ検出方法及びその装置並びに投影露光方法及びその装置 |
| DE69027738T DE69027738T2 (de) | 1989-04-21 | 1990-04-20 | Projektions- und wiedergabeschaltung sowie projektions- und wiedergabeverfahren |
| PCT/JP1990/000520 WO1990013000A1 (en) | 1989-04-21 | 1990-04-20 | Projection/exposure device and projection/exposure method |
| US07/623,438 US5227862A (en) | 1989-04-21 | 1990-04-20 | Projection exposure apparatus and projection exposure method |
| KR1019900702643A KR930011884B1 (ko) | 1989-04-21 | 1990-04-20 | 투영 노출 장치 및 투영 노출 방법 |
| EP90906337A EP0426866B1 (en) | 1989-04-21 | 1990-04-20 | Projection/exposure device and projection/exposure method |
| US07/936,661 US5392115A (en) | 1989-04-21 | 1992-08-28 | Method of detecting inclination of a specimen and a projection exposure device as well as method of detecting period of periodically varying signal |
| US08/315,841 US6094268A (en) | 1989-04-21 | 1994-09-30 | Projection exposure apparatus and projection exposure method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045387A JP2892747B2 (ja) | 1990-02-28 | 1990-02-28 | 傾き若しくは高さ検出方法及びその装置並びに投影露光方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03249513A JPH03249513A (ja) | 1991-11-07 |
| JP2892747B2 true JP2892747B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=12717861
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2045387A Expired - Lifetime JP2892747B2 (ja) | 1989-04-21 | 1990-02-28 | 傾き若しくは高さ検出方法及びその装置並びに投影露光方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2892747B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4583619B2 (ja) * | 2000-09-13 | 2010-11-17 | 富士フイルム株式会社 | 縞画像解析誤差検出方法および縞画像解析誤差補正方法 |
| JP4607311B2 (ja) * | 2000-11-22 | 2011-01-05 | 富士フイルム株式会社 | 開口合成による大型被観察体の波面形状測定方法および測定波面形状補正方法 |
| JP2010192470A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-09-02 | Canon Inc | 計測装置、露光装置及びデバイスの製造方法 |
| JP2024083066A (ja) * | 2022-12-09 | 2024-06-20 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 位置計測装置、荷電粒子ビーム描画装置、及びマーク位置計測方法 |
-
1990
- 1990-02-28 JP JP2045387A patent/JP2892747B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03249513A (ja) | 1991-11-07 |
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