JPH01240802A - 水平位置検出装置 - Google Patents
水平位置検出装置Info
- Publication number
- JPH01240802A JPH01240802A JP63067518A JP6751888A JPH01240802A JP H01240802 A JPH01240802 A JP H01240802A JP 63067518 A JP63067518 A JP 63067518A JP 6751888 A JP6751888 A JP 6751888A JP H01240802 A JPH01240802 A JP H01240802A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical system
- horizontal position
- exposure area
- axis
- optical axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 115
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 58
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 18
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- 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
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、対物レンズの光軸に対して半導体ウェハ面や
被検物体面を垂直位置に正確に設置するための基準位置
検出装置、特に水平位置検出装置に関する。ものである
。
被検物体面を垂直位置に正確に設置するための基準位置
検出装置、特に水平位置検出装置に関する。ものである
。
半導体集積回路の製造におけるリソグラフィー工程では
、主にステップ・アンド・リピート方式による縮小投影
型露光装置、所謂ステッパーが用いられ、マスク或いは
レチクル(以下、レチクルと呼ぶ)に形成された回路パ
ターンを、投影対物レンズ(以下、阜に投影レンズと呼
ぶ)を介して順次加工片たるウェハ上に露光する。この
ステッパーには一般に大きな開口数(N、A、)を有す
る投影レンズが用いられるため、許容焦点範囲は非常に
小さい。そこで、ウェハ上の露光領域全体にわたって鮮
明なパターンの露光を行うために、通常オートフォーカ
ス機構を用いて露光領域毎に露光領域の中心或いは周辺
の点を検出し、投影レンズの光軸に対して垂直となるよ
うに露光領域を投影レンズの光軸方向へ移動させている
。しかし、最近ではサブ・ミクロン程度で形成される回
路の最小線幅に対応して、投影レンズの開口数(N。
、主にステップ・アンド・リピート方式による縮小投影
型露光装置、所謂ステッパーが用いられ、マスク或いは
レチクル(以下、レチクルと呼ぶ)に形成された回路パ
ターンを、投影対物レンズ(以下、阜に投影レンズと呼
ぶ)を介して順次加工片たるウェハ上に露光する。この
ステッパーには一般に大きな開口数(N、A、)を有す
る投影レンズが用いられるため、許容焦点範囲は非常に
小さい。そこで、ウェハ上の露光領域全体にわたって鮮
明なパターンの露光を行うために、通常オートフォーカ
ス機構を用いて露光領域毎に露光領域の中心或いは周辺
の点を検出し、投影レンズの光軸に対して垂直となるよ
うに露光領域を投影レンズの光軸方向へ移動させている
。しかし、最近ではサブ・ミクロン程度で形成される回
路の最小線幅に対応して、投影レンズの開口数(N。
A、)がさらに増大し、オートフォーカス機構による露
光領域上の検出点以外の領域で投影レンズの結像面に対
する傾きが生じ、この傾きによる露光領域内での部分的
な焦点ずれの発生等が問題となっている。このため、露
光領域面を投影レンズの光軸に対して垂直位置、即ち水
平位置に正確に維持する必要がある。この露光領域の水
平位置を検出するための装置としては、例えば本願出願
人が先に出願した特開昭58−113706号公報に開
示されているようなコリメータ型の水平位置検出装置が
ある。この水平位置検出装置を投影レンズの光軸方向か
ら見た時の概略的な配ぽを第6図に示す。この種の装置
において、平行光束を投影レンズの光軸に対して斜め方
向より供給する照射光学系10と、照射光学系10から
供給されウェハW上の露光領域で反射した光束を受光対
物レンズ21を介して4分割受光素子22上に集光する
集光光学系20は、両光学系の光軸10a、20aが投
影レンズの光軸に関して対称となるように配置される。
光領域上の検出点以外の領域で投影レンズの結像面に対
する傾きが生じ、この傾きによる露光領域内での部分的
な焦点ずれの発生等が問題となっている。このため、露
光領域面を投影レンズの光軸に対して垂直位置、即ち水
平位置に正確に維持する必要がある。この露光領域の水
平位置を検出するための装置としては、例えば本願出願
人が先に出願した特開昭58−113706号公報に開
示されているようなコリメータ型の水平位置検出装置が
ある。この水平位置検出装置を投影レンズの光軸方向か
ら見た時の概略的な配ぽを第6図に示す。この種の装置
において、平行光束を投影レンズの光軸に対して斜め方
向より供給する照射光学系10と、照射光学系10から
供給されウェハW上の露光領域で反射した光束を受光対
物レンズ21を介して4分割受光素子22上に集光する
集光光学系20は、両光学系の光軸10a、20aが投
影レンズの光軸に関して対称となるように配置される。
ここで、この照射光学系10と集光光学系20から成る
水平位置検出系は、直交座標系XYにおいて投影レンズ
の光軸に関してX軸からψpだけ回転した位置に設けら
れているものとする。尚、照射光学系10の光軸10a
、集光光学系20の光軸20a及び投影レンズの光軸を
含む平面を入射面と呼び、座標系xyにおいて入射面に
沿った方向をP軸方向、入射面と垂直な方向をR軸方向
、また4分割受光素子22の受光面において受光面と入
射面との交線に沿った方向をp方向、この交線(p方向
)と垂直な方向をr方向とする。さて、露光領域が投影
レンズの光軸に対して垂直を保っているならば、露光領
域で反射された光束は4分割受光素子22の中心(p方
向とr方向との交点)に集光され、露光領域が垂直から
αだけ傾いているならば、反射された光束は集光光学系
20の光軸20aに対して2α傾くため、4分割受光素
子22上の中心から外れた位置に集光される。従って、
投影レンズの光軸に対して露光領域を垂直位置に正確に
設定するためには、まず露光領域のP軸、R軸方向の傾
きに応して4分割受光素子22上で集光点は中心から位
置変化するので、この集光点のp方向、r方向への変位
量ΔP、ΔRを検出する。次に、集光点の変位量ΔP、
ΔRから以下の式(1)、(2)を用い、投影レンズの
結像面に対する露光領域のP軸、R軸方向の傾き角θp
、θrを算出する。但し、集光光学系20、即ち受光対
物レンズ21の焦点距離を「、照射光学系10により露
光領域上に供給される平行光束の露光領域面と成す角を
θSとする。
水平位置検出系は、直交座標系XYにおいて投影レンズ
の光軸に関してX軸からψpだけ回転した位置に設けら
れているものとする。尚、照射光学系10の光軸10a
、集光光学系20の光軸20a及び投影レンズの光軸を
含む平面を入射面と呼び、座標系xyにおいて入射面に
沿った方向をP軸方向、入射面と垂直な方向をR軸方向
、また4分割受光素子22の受光面において受光面と入
射面との交線に沿った方向をp方向、この交線(p方向
)と垂直な方向をr方向とする。さて、露光領域が投影
レンズの光軸に対して垂直を保っているならば、露光領
域で反射された光束は4分割受光素子22の中心(p方
向とr方向との交点)に集光され、露光領域が垂直から
αだけ傾いているならば、反射された光束は集光光学系
20の光軸20aに対して2α傾くため、4分割受光素
子22上の中心から外れた位置に集光される。従って、
投影レンズの光軸に対して露光領域を垂直位置に正確に
設定するためには、まず露光領域のP軸、R軸方向の傾
きに応して4分割受光素子22上で集光点は中心から位
置変化するので、この集光点のp方向、r方向への変位
量ΔP、ΔRを検出する。次に、集光点の変位量ΔP、
ΔRから以下の式(1)、(2)を用い、投影レンズの
結像面に対する露光領域のP軸、R軸方向の傾き角θp
、θrを算出する。但し、集光光学系20、即ち受光対
物レンズ21の焦点距離を「、照射光学系10により露
光領域上に供給される平行光束の露光領域面と成す角を
θSとする。
ΔP=f−jan(2θp) ・−−−−−(
1)ΔR=f−tan(2θr)・cos(90’ −
θS)・・・・・・(2) ここで、4分割受光素子22面上での検出方向、つまり
p方向、「方向の開口数NAp、NArと焦点深度FD
p、FDrとを、以下の式(3)〜(6)を用いて算出
することができ、この条件の下で集光点の変位量ΔP、
ΔRは検出される。但し、照射光学系10により供給さ
れる平行光束の円形形状の検出領域Daの半径をa、中
心波長をλとする。
1)ΔR=f−tan(2θr)・cos(90’ −
θS)・・・・・・(2) ここで、4分割受光素子22面上での検出方向、つまり
p方向、「方向の開口数NAp、NArと焦点深度FD
p、FDrとを、以下の式(3)〜(6)を用いて算出
することができ、この条件の下で集光点の変位量ΔP、
ΔRは検出される。但し、照射光学系10により供給さ
れる平行光束の円形形状の検出領域Daの半径をa、中
心波長をλとする。
NAl)=2 ・s iHθS/f ・・・・・・(3
)NAr=a/f −(4)2
(NAp)” 1 λ 2 (NAr)” 上述の式(1)、(2)から算出された傾き角θp、θ
rに基づいて、制御手段は傾き角θp、θrに応じた制
御信号を発生し、駆動装置によりウェハが載置されたス
テージがウェハの露光領域表面の傾きを補正するように
移動され、露光領域が投影レンズの光軸に対して平均的
に正確な垂直位置に自動的に設定される。
)NAr=a/f −(4)2
(NAp)” 1 λ 2 (NAr)” 上述の式(1)、(2)から算出された傾き角θp、θ
rに基づいて、制御手段は傾き角θp、θrに応じた制
御信号を発生し、駆動装置によりウェハが載置されたス
テージがウェハの露光領域表面の傾きを補正するように
移動され、露光領域が投影レンズの光軸に対して平均的
に正確な垂直位置に自動的に設定される。
尚、露光領域の傾き方向は第7図に示すZ軸からの傾き
角θと、XY平面上へ射影した像のX軸からの角度(以
下、方位角と呼ぶ)ψで一意的に決定される法線単位ベ
クトル5で表される。そこで、投影レンズの結像面に対
する露光領域の座標系xyのX軸、Y軸方向の傾き角を
それぞれθX、θyとすると、傾き角θと方位角ψはθ
X=θ・cos ψ、θy=−θ・sin ψなる関係
式で表される。
角θと、XY平面上へ射影した像のX軸からの角度(以
下、方位角と呼ぶ)ψで一意的に決定される法線単位ベ
クトル5で表される。そこで、投影レンズの結像面に対
する露光領域の座標系xyのX軸、Y軸方向の傾き角を
それぞれθX、θyとすると、傾き角θと方位角ψはθ
X=θ・cos ψ、θy=−θ・sin ψなる関係
式で表される。
従って、弐(1)、(2)により算出された傾き角θp
、θrから以下の式(7)、(8)を用いて傾き角θX
、θyを算出すれば、方位角ψと傾き角θを決定するこ
とができる。
、θrから以下の式(7)、(8)を用いて傾き角θX
、θyを算出すれば、方位角ψと傾き角θを決定するこ
とができる。
この結果、法線単位ベクトル冨、即ち投影レンズの結像
面に対する露光領域の傾き方向を検出することができる
。
面に対する露光領域の傾き方向を検出することができる
。
しかしながら、この種の水平位置検出装置では1組の照
射光学系10と集光光学系20を用い、露光領域の2方
向(P軸、R軸方向)の傾き角θp、θrを検出して、
投影レンズの結像面に対する露光領域の傾きを求めてい
る。このため、上述の式(3)〜(6)から明らかのよ
うに4分割受光素子22においてp方向の開口数NAp
に対してr方向の開口数NArが大きくなり、これに伴
い焦点深度FDpに対して焦点深度FDrが浅くなる0
例えば、このような装置の一般的な設計値、検出領域D
aの半径a=7.5mm、集光光学系20の焦点距離f
=100mm、中心波長λ=800nm、平行光束の露
光領域面と成す角θ5=20°として開口数NAp、N
Arを算出すると、−NAp=0.026、NAr=0
.075となる。
射光学系10と集光光学系20を用い、露光領域の2方
向(P軸、R軸方向)の傾き角θp、θrを検出して、
投影レンズの結像面に対する露光領域の傾きを求めてい
る。このため、上述の式(3)〜(6)から明らかのよ
うに4分割受光素子22においてp方向の開口数NAp
に対してr方向の開口数NArが大きくなり、これに伴
い焦点深度FDpに対して焦点深度FDrが浅くなる0
例えば、このような装置の一般的な設計値、検出領域D
aの半径a=7.5mm、集光光学系20の焦点距離f
=100mm、中心波長λ=800nm、平行光束の露
光領域面と成す角θ5=20°として開口数NAp、N
Arを算出すると、−NAp=0.026、NAr=0
.075となる。
同様に、焦点深度FDp、FDrはFDI)=±608
μm5FDr′=−±71μmとなる。この結果からも
p方向の焦点深度FDpに比べてr方向の焦点深度FD
rが非常に浅くなることがわかる。
μm5FDr′=−±71μmとなる。この結果からも
p方向の焦点深度FDpに比べてr方向の焦点深度FD
rが非常に浅くなることがわかる。
この結果、4分割受光素子22でのr方向の焦点合わせ
が困難となると共に、装置の立ち上げ時等での受光素子
の焦点合わせに時間がかかる。さらに、露光領域上に形
成されている回路パターンによって反射率分布が生じて
いる露光領域の傾き、即ち露光領域のP、R軸方向の傾
き角θp、θrを検出する場合、4分割受光素子22に
焦点ずれが残留していると、4分割受光素子22での光
量分布が変動して検出誤差が生し、露光領域の傾きを高
精度に検出することができないという問題点があった。
が困難となると共に、装置の立ち上げ時等での受光素子
の焦点合わせに時間がかかる。さらに、露光領域上に形
成されている回路パターンによって反射率分布が生じて
いる露光領域の傾き、即ち露光領域のP、R軸方向の傾
き角θp、θrを検出する場合、4分割受光素子22に
焦点ずれが残留していると、4分割受光素子22での光
量分布が変動して検出誤差が生し、露光領域の傾きを高
精度に検出することができないという問題点があった。
また、P軸、R軸方向への傾き角が等しい露光領域の傾
きの検出を行う場合、式(1)、(2)において平行光
束の露光領域面と成す角θSをθ5=20°とすると、
4分割受光素子22でのp方向とr方向への集光点の変
位量の比は、ΔP:ΔR=1:0.34となる。つまり
、r方向への集光点の変位量ΔRはp方向への変位置Δ
Pと比べて小さく、r方向の検出感度が低いという問題
点もあった。
きの検出を行う場合、式(1)、(2)において平行光
束の露光領域面と成す角θSをθ5=20°とすると、
4分割受光素子22でのp方向とr方向への集光点の変
位量の比は、ΔP:ΔR=1:0.34となる。つまり
、r方向への集光点の変位量ΔRはp方向への変位置Δ
Pと比べて小さく、r方向の検出感度が低いという問題
点もあった。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、集光光学
系の受光素子の焦点合わせを容易に行うことができると
共に検出感度が良く、高精度にウェハ等の被検物体の水
平位置を検出することができる水平位置検出装置を得る
こと目的としている。
系の受光素子の焦点合わせを容易に行うことができると
共に検出感度が良く、高精度にウェハ等の被検物体の水
平位置を検出することができる水平位置検出装置を得る
こと目的としている。
C課題を解決する為の手段〕
かかる問題点を解決するため本発明においては、投影レ
ンズ1の光軸AXに対して垂直にレベリングステージ2
にiiiされるウェハW上の露光領域Eaへ、第1微小
開口としての絞り13xから発する平行光束を第1視野
絞りとしての視野絞り16xを介して投影レンズ1の光
軸AXに対して斜め方向より供給する第1照射光学系1
0xと、第1照射光学系10xから供給され露光領域E
aで反射される平行光束を第1受光素子としての2分割
受光素子22x上に集光する第1集光光学系20xとを
有し、第1照射光学系10xの光軸10xaと第1集光
光学系20xの光軸20xaとが投影レンズ1の光軸A
Xに関して対称に配置され、基準平面Fに対する露光領
域EaのX軸方向(第1方向)の傾き角θXを検出する
第1水平位置検出系100xと;露光領域Eaへ第2微
小開口としての絞り13yから発する平行光束を第2視
野絞りとしての視野絞り16yを介して投影レンズ1の
光軸AXに対して斜め方向より供給する第2照射光学系
toyと、第2照射光学系LOyから供給され露光領域
Eaで反射される平行光束を第2受光素子としての2分
割受光素子22y上に集光する第2集光光学系20yと
を有し、第2照射光学系10yの光軸10yaと第2集
光光学系20yの光軸20yaとが投影レンズ1の光軸
AXに関して対称に配置され、基準平面Fに対する露光
領域EaOY軸方向(第2方向)の傾き角θyを検出す
る第2水平位置検出系100yと;第1水平位置検出系
100xにより検出されたX軸方向の傾き角θXと、第
2水平位置検出系100yにより検出されたY軸方向の
傾き角θyとに基づいて、基準平面F、即ち投影レンズ
1の結像面IMに対する露光領域Eaの傾きを算出する
演算手段としての制御装置31とを設ける。
ンズ1の光軸AXに対して垂直にレベリングステージ2
にiiiされるウェハW上の露光領域Eaへ、第1微小
開口としての絞り13xから発する平行光束を第1視野
絞りとしての視野絞り16xを介して投影レンズ1の光
軸AXに対して斜め方向より供給する第1照射光学系1
0xと、第1照射光学系10xから供給され露光領域E
aで反射される平行光束を第1受光素子としての2分割
受光素子22x上に集光する第1集光光学系20xとを
有し、第1照射光学系10xの光軸10xaと第1集光
光学系20xの光軸20xaとが投影レンズ1の光軸A
Xに関して対称に配置され、基準平面Fに対する露光領
域EaのX軸方向(第1方向)の傾き角θXを検出する
第1水平位置検出系100xと;露光領域Eaへ第2微
小開口としての絞り13yから発する平行光束を第2視
野絞りとしての視野絞り16yを介して投影レンズ1の
光軸AXに対して斜め方向より供給する第2照射光学系
toyと、第2照射光学系LOyから供給され露光領域
Eaで反射される平行光束を第2受光素子としての2分
割受光素子22y上に集光する第2集光光学系20yと
を有し、第2照射光学系10yの光軸10yaと第2集
光光学系20yの光軸20yaとが投影レンズ1の光軸
AXに関して対称に配置され、基準平面Fに対する露光
領域EaOY軸方向(第2方向)の傾き角θyを検出す
る第2水平位置検出系100yと;第1水平位置検出系
100xにより検出されたX軸方向の傾き角θXと、第
2水平位置検出系100yにより検出されたY軸方向の
傾き角θyとに基づいて、基準平面F、即ち投影レンズ
1の結像面IMに対する露光領域Eaの傾きを算出する
演算手段としての制御装置31とを設ける。
〔作用〕
本発明では、集光光学系を構成する受光素子の受光面に
おいて、この受光面と水平位置検出系の入射面との交線
に沿った方向は、この交線と垂直な方向と比べて開口数
が小さくかつ集光点の変位量が大きい、言い換えれば焦
点深度が深くかつ検出感度が高いことを用い、照射光学
系と集光光学系とから成る2組の水平位置検出系を座標
系XYOX軸、Y軸方向に沿って設け、常に露光領域の
X軸、Y軸方向の傾き角を各受光素子の交線に沿った方
向で検出するように構成されている。このため、開口数
が大きい方向(交線と垂直な方向)で受光素子の焦点合
わせを容易に行うことができると共に、受光素子におい
て交線と垂直な方向で露光領域の傾き角を検出すること
がないので、受光素子の検出感度を実質的に高くするこ
とができ、さらに焦点ずれによる検出誤差の発生等を防
止することができる。
おいて、この受光面と水平位置検出系の入射面との交線
に沿った方向は、この交線と垂直な方向と比べて開口数
が小さくかつ集光点の変位量が大きい、言い換えれば焦
点深度が深くかつ検出感度が高いことを用い、照射光学
系と集光光学系とから成る2組の水平位置検出系を座標
系XYOX軸、Y軸方向に沿って設け、常に露光領域の
X軸、Y軸方向の傾き角を各受光素子の交線に沿った方
向で検出するように構成されている。このため、開口数
が大きい方向(交線と垂直な方向)で受光素子の焦点合
わせを容易に行うことができると共に、受光素子におい
て交線と垂直な方向で露光領域の傾き角を検出すること
がないので、受光素子の検出感度を実質的に高くするこ
とができ、さらに焦点ずれによる検出誤差の発生等を防
止することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳述する。第1
図は本発明の第1の実施例による水平位置検出装置を備
えたステッパーの概略的な構成を示す図、第2図はステ
ッパーに設けられた水平位置検出装置の概略的な配置を
示す図である。このステッパーの構成については、例え
ば本願出願人が先に出願した特開昭60−130742
号公報に開示されているので、ここでは簡単に説明する
。
図は本発明の第1の実施例による水平位置検出装置を備
えたステッパーの概略的な構成を示す図、第2図はステ
ッパーに設けられた水平位置検出装置の概略的な配置を
示す図である。このステッパーの構成については、例え
ば本願出願人が先に出願した特開昭60−130742
号公報に開示されているので、ここでは簡単に説明する
。
尚、従来装置と同じ機能、作用の部材には同じ符号を付
けである。
けである。
第1図、第2図において、不図示の照明光学系により発
生されたレジストを感光するような波長(露光波長)の
照明光は、レチクルRのパターン領域Paを均一な照度
で照明する。ウェハWのXY移動平面(座標系XY)に
対して垂直な光軸AXを有する両側若しくは片側テレセ
ンドリンクな投影レンズ1は、レチクルRに形成された
パターンの像を115或いは1/10に縮小し、この投
影像を投影レンズ1の結像面IMに形成する。この結像
面IMは予め定められた基準平面F(座標系XYと平行
)と−敗している。尚、本実施例で用いる投影レンズ1
はレチクルR1ウェハW側共にテレセンドリンクな光学
系である。さて、露光すべきウェハWは基準平面Fに対
して任意方向に傾斜可能なティルティングステージ(以
下、レベリングステージと呼ぶ)2上に不図示のウェハ
・ホルダー(θテーブル)を介して保持される。ここで
、レベリングステージ2の構成等については、例えば本
願出願人が先に出願した特開昭62−274201号公
報に開示されているので説明は省略するが、レベリング
ステージの複数点(例えば3−)の動作点)のそれぞれ
をZ方向に駆動する手段によって、レベリングステージ
を基準平面Fに対して任意の方向に傾斜させる。そして
、この駆動手段の駆動点が所定のニュートラル状態(例
えば、3つの動作点がX方向の移動ストロークの中心に
ある状態)の時、動作点が略基準平面F内に位置するよ
うに構成され、ウェハWを傾斜させた時のウェハWの横
ずれ量を実用上無視し得る程度に小さくできるものであ
る。尚、第2図にレベリングステージ2のウェハ載置中
心に関して約120°の角度でZステージ3上に配置さ
れた駆動部32 a、 32 b、 32 cと、ウェ
ハ載置中心から一定距離の円周CC上に位置する各駆動
部32a、32b、32cの動作点OA、OB、Ocの
みを示している。また、駆動部32a、32b、32C
を以下まとめて駆動装置と呼び、第1図では駆動装置3
2として示しである。このレベリングステージ2はZス
テージ3上に設けられ、Zステージ3は基準平面Fに沿
ってX、Y方向に移動するX−Yステージ4上に設けら
れている。Zステージ3はX−Yステージ4に対してX
方向(光軸AX方向)にのみ移動するように構成され、
このZステージ3の端部にはX−Yステージ4のX方向
の位置(X座標値)の検出を行う光波干渉測長器(以下
、レーザ干渉計と呼ぶ)5用の平面鏡6Xが設けられて
いる。また、同様にX−Yステージ4のY方向の位置(
Y座標値)の検出を行うレーザ干渉計及び平面鏡も設け
られているが、平面鏡6yのみを第2図に示しておく、
このレーザ干渉計によって計測されたX−Yステージ4
のX、Y座標値は中央演算処理装置7に送られる。中央
演算処理装置7には、ウェハWの径、ウェハW上の露光
領域Eaの配列マツプ等の必要なデータが予め設定され
ており、ウェハW上での露光領域Eaの位置等から適当
な視野絞りを選択し、その情報を制御装置8へ出力する
。
生されたレジストを感光するような波長(露光波長)の
照明光は、レチクルRのパターン領域Paを均一な照度
で照明する。ウェハWのXY移動平面(座標系XY)に
対して垂直な光軸AXを有する両側若しくは片側テレセ
ンドリンクな投影レンズ1は、レチクルRに形成された
パターンの像を115或いは1/10に縮小し、この投
影像を投影レンズ1の結像面IMに形成する。この結像
面IMは予め定められた基準平面F(座標系XYと平行
)と−敗している。尚、本実施例で用いる投影レンズ1
はレチクルR1ウェハW側共にテレセンドリンクな光学
系である。さて、露光すべきウェハWは基準平面Fに対
して任意方向に傾斜可能なティルティングステージ(以
下、レベリングステージと呼ぶ)2上に不図示のウェハ
・ホルダー(θテーブル)を介して保持される。ここで
、レベリングステージ2の構成等については、例えば本
願出願人が先に出願した特開昭62−274201号公
報に開示されているので説明は省略するが、レベリング
ステージの複数点(例えば3−)の動作点)のそれぞれ
をZ方向に駆動する手段によって、レベリングステージ
を基準平面Fに対して任意の方向に傾斜させる。そして
、この駆動手段の駆動点が所定のニュートラル状態(例
えば、3つの動作点がX方向の移動ストロークの中心に
ある状態)の時、動作点が略基準平面F内に位置するよ
うに構成され、ウェハWを傾斜させた時のウェハWの横
ずれ量を実用上無視し得る程度に小さくできるものであ
る。尚、第2図にレベリングステージ2のウェハ載置中
心に関して約120°の角度でZステージ3上に配置さ
れた駆動部32 a、 32 b、 32 cと、ウェ
ハ載置中心から一定距離の円周CC上に位置する各駆動
部32a、32b、32cの動作点OA、OB、Ocの
みを示している。また、駆動部32a、32b、32C
を以下まとめて駆動装置と呼び、第1図では駆動装置3
2として示しである。このレベリングステージ2はZス
テージ3上に設けられ、Zステージ3は基準平面Fに沿
ってX、Y方向に移動するX−Yステージ4上に設けら
れている。Zステージ3はX−Yステージ4に対してX
方向(光軸AX方向)にのみ移動するように構成され、
このZステージ3の端部にはX−Yステージ4のX方向
の位置(X座標値)の検出を行う光波干渉測長器(以下
、レーザ干渉計と呼ぶ)5用の平面鏡6Xが設けられて
いる。また、同様にX−Yステージ4のY方向の位置(
Y座標値)の検出を行うレーザ干渉計及び平面鏡も設け
られているが、平面鏡6yのみを第2図に示しておく、
このレーザ干渉計によって計測されたX−Yステージ4
のX、Y座標値は中央演算処理装置7に送られる。中央
演算処理装置7には、ウェハWの径、ウェハW上の露光
領域Eaの配列マツプ等の必要なデータが予め設定され
ており、ウェハW上での露光領域Eaの位置等から適当
な視野絞りを選択し、その情報を制御装置8へ出力する
。
さて、第2図中に示した照射光学系10xと集光光学系
20xから成るコリメータ型の第1水平位置検出系10
0xは、両光学系の光軸10xa、20xaが投影レン
ズlの光軸AXに関して対称に配置され、かつ水平位置
検出系100xの入射面Px(光軸10xa、zoXa
、AXを含む平面)が座標系XYOX軸と平行となるよ
うに設けられている。第1図に示すように照射光学系1
0Xは、光源11x、コンデンサ−レンズ12x1微小
円形開口を有する絞り13x、ミラー14x、第1リレ
ーレンズ15x、検出領域Daの形状を任意に設定する
視野絞り16x1第2リレーレンズ17x及び照射対物
レンズ18xから構成されている。この照射光学系fo
xにおいて、光源11xの像はコンデンサーレンズ12
xにより絞り13X上に形成され、さらに絞り13x上
に焦点を有する第1リレーレンズ15xによって平行光
束が視野絞り16xに供給される。ここで、ミラー14
xは光路方向を変更する役割を果たし、光学系の横方向
の大きさを小さくするために設けられたものである。ま
た、視野絞り16xとしては形状が異なる複数の視野絞
りを備えている視野絞り仮、或いは液晶シャッターの原
理を応用した可変絞り等が用いられ、露光領域Eaの形
状等に応じて視野絞り16xの形状を変え、検出領域D
aの形状を任意に設定することができるように構成され
ている。尚、本実施例においては制御装置8からの制御
信号に基づいて、駆動手段が視野絞り板(不図示)を回
転させ、露光領域Eaの形状に応じた最適な視野絞り1
6xを絞り位置に回転位置決めするものとする。第2リ
レーレンズ17Xと照射対物レンズ18xは、第2リレ
ーレンズ17xの後側焦点と照射対物レンズ18xの前
側焦点とが一致するような位置にそれぞれ配置され、ウ
ェハW上にも平行光束が供給されるようになっている。
20xから成るコリメータ型の第1水平位置検出系10
0xは、両光学系の光軸10xa、20xaが投影レン
ズlの光軸AXに関して対称に配置され、かつ水平位置
検出系100xの入射面Px(光軸10xa、zoXa
、AXを含む平面)が座標系XYOX軸と平行となるよ
うに設けられている。第1図に示すように照射光学系1
0Xは、光源11x、コンデンサ−レンズ12x1微小
円形開口を有する絞り13x、ミラー14x、第1リレ
ーレンズ15x、検出領域Daの形状を任意に設定する
視野絞り16x1第2リレーレンズ17x及び照射対物
レンズ18xから構成されている。この照射光学系fo
xにおいて、光源11xの像はコンデンサーレンズ12
xにより絞り13X上に形成され、さらに絞り13x上
に焦点を有する第1リレーレンズ15xによって平行光
束が視野絞り16xに供給される。ここで、ミラー14
xは光路方向を変更する役割を果たし、光学系の横方向
の大きさを小さくするために設けられたものである。ま
た、視野絞り16xとしては形状が異なる複数の視野絞
りを備えている視野絞り仮、或いは液晶シャッターの原
理を応用した可変絞り等が用いられ、露光領域Eaの形
状等に応じて視野絞り16xの形状を変え、検出領域D
aの形状を任意に設定することができるように構成され
ている。尚、本実施例においては制御装置8からの制御
信号に基づいて、駆動手段が視野絞り板(不図示)を回
転させ、露光領域Eaの形状に応じた最適な視野絞り1
6xを絞り位置に回転位置決めするものとする。第2リ
レーレンズ17Xと照射対物レンズ18xは、第2リレ
ーレンズ17xの後側焦点と照射対物レンズ18xの前
側焦点とが一致するような位置にそれぞれ配置され、ウ
ェハW上にも平行光束が供給されるようになっている。
ここで、投影レンズ1の結像面IMと視野絞り16xと
は共役な位置にあり、具体的には視野絞り16xは第2
リレーレンズ17xの前側焦点位置に配置されると共に
、照射対物レンズ18xはその後側焦点位置が結像面I
Mと一致するように配置される。この場合、第2リレー
レンズ17x及び照射対物レンズ18xを同一焦点距離
のものとすると、視野絞り16xの像は結像面1M上に
1:1で結像されることになる。尚、照射光学系10x
から供給される光はウェハW上のレジストを感光させな
いために露光光とは異なる波長分布の光であり、本実施
例では特にレジストによる薄膜干渉を低減させるために
多色光を用いるものとする。集光光学系20xは、受光
対物レンズ21xと2分割受光素子或いは1次元の位置
検出素子(PSD)等の受光素子22xから構成されて
いる。照射光学系10xから供給された光束はウェハW
上の露光領域Eaで反射され、受光対物レンズ21xに
より受光対物レンズ21xの焦点面上に設けられた2分
割受光素子22x上に集光される。この2分割受光素子
22xは投影レンズ1によるレチクルRの結像面TMの
傾きとウェハW上面の傾きとが一致した時に、照射光学
系10xからの光束が2分割受光素子22xの中心位置
に集光されるような位置に予め設けられている。
は共役な位置にあり、具体的には視野絞り16xは第2
リレーレンズ17xの前側焦点位置に配置されると共に
、照射対物レンズ18xはその後側焦点位置が結像面I
Mと一致するように配置される。この場合、第2リレー
レンズ17x及び照射対物レンズ18xを同一焦点距離
のものとすると、視野絞り16xの像は結像面1M上に
1:1で結像されることになる。尚、照射光学系10x
から供給される光はウェハW上のレジストを感光させな
いために露光光とは異なる波長分布の光であり、本実施
例では特にレジストによる薄膜干渉を低減させるために
多色光を用いるものとする。集光光学系20xは、受光
対物レンズ21xと2分割受光素子或いは1次元の位置
検出素子(PSD)等の受光素子22xから構成されて
いる。照射光学系10xから供給された光束はウェハW
上の露光領域Eaで反射され、受光対物レンズ21xに
より受光対物レンズ21xの焦点面上に設けられた2分
割受光素子22x上に集光される。この2分割受光素子
22xは投影レンズ1によるレチクルRの結像面TMの
傾きとウェハW上面の傾きとが一致した時に、照射光学
系10xからの光束が2分割受光素子22xの中心位置
に集光されるような位置に予め設けられている。
尚、ウェハW上に形成される回路パターンには微細な矩
形パターンがある程度の規則性を持って形成されている
ため、照射光束の直接反射光に加えて回折光が発生し得
る。そこで、本実施例では特に図示していないが、回折
光を除去して2分割受光素子22xでのノイズの発生を
低減させるために、受光対物レンズ21xと2分割受光
素子22Xとの間に開口絞りとコンデンサーレンズとを
設けても良い。
形パターンがある程度の規則性を持って形成されている
ため、照射光束の直接反射光に加えて回折光が発生し得
る。そこで、本実施例では特に図示していないが、回折
光を除去して2分割受光素子22xでのノイズの発生を
低減させるために、受光対物レンズ21xと2分割受光
素子22Xとの間に開口絞りとコンデンサーレンズとを
設けても良い。
また、第2図に示すように第2水平位置検出系100y
は照射光学系10yと集光光学系20yから成り、両光
学系の光軸10ya、20yaが投影レンズ1の光軸A
Xに関して対称に配置され、この水平位置検出系100
yの入射面Py(光軸10ya、20ya、AXを含む
平面)が座標系XYのY軸と平行となるように設けられ
ている。
は照射光学系10yと集光光学系20yから成り、両光
学系の光軸10ya、20yaが投影レンズ1の光軸A
Xに関して対称に配置され、この水平位置検出系100
yの入射面Py(光軸10ya、20ya、AXを含む
平面)が座標系XYのY軸と平行となるように設けられ
ている。
尚、照射光学系toyと集光光学系20yは、それぞれ
上述した照射光学系10xと集光光学系20xと同一の
構成であるので説明は省略する。
上述した照射光学系10xと集光光学系20xと同一の
構成であるので説明は省略する。
次に、本実施例のように構成された装置の動作について
説明する。第1図において、まず中央演算処理装置7は
レーザ干渉計5により露光ずべき露光領域Eaのウェハ
W上でのX方向の位置を検出する。同様に、不図示のレ
ーザ干渉計からY方向の位置も検出し、このX、Y座標
値と予め入力されている露光領域Eaの配列マツプ等の
情報に基づいて露光領域Eaの形状を判断し、露光領域
Eaの形状に応じた第」、第2水平位置検出系100x
、100yの最適な視野絞り16x、16yを選択する
。次に、中央演算処理装置7はこの情報を制御装置Bに
出力し、制御装置8は駆動装置9xに制御信号を出力す
る。駆動装置9xは制御信号に基づいて視野絞り板(不
図示)を回転させ、選択した視野絞り16xを絞り位置
に回転位置決めする。同様に、第2水平位置検出系10
0yにおいても制御装置8からの制御信号に基づいて、
選択した視野絞り16yが絞り位置に回転位置決めされ
る。この最適な視野絞り16x、16yの設定終了後、
第1、第2水平位置検出系100x、100yはそれぞ
れ露光領域Ea上に平行光束を照射し、この露光領域E
aから反射した平行光束を2分割受光素子22x、22
yで受光する。そして、2分割受光素子22X、22y
は露光領域Eaの傾きに応じた2分割受光素子22x、
22y上での集光点の変位方向及び量の情報をそれぞれ
制御装置31に出力する。制御装置31はこの情報に基
づいて結像面IMに対する露光領域EaのX軸方向、Y
軸方向の傾き角θX、θyを検出する。つまり、制御装
置31は2分割受光素子22x、22yにより検出され
た集光点の変位置へX、ΔYから、上述した弐(1)を
用いて傾き角θX、θyを算出する。次に、制御装置3
1は傾き角θX、θyに対応する制御信号を発生し、駆
動装置32に出力する。駆動装置32はこの制御装置3
1からの制御信号、即ち駆動装置32を構成するレベリ
ングステージ2の各駆動部5.6.7のX方向への駆動
量に応じてレベリングステージ2をX方向(光軸AX方
向)に移動させ、レベリングステージ2上に載置された
ウェハW上の露光領域Ea裏表面結像面IMに対する傾
きを補正する。これより、露光領域Ea裏表面投影レン
ズ1の結像面IM(基準平面F)と正確に一致し、焦点
ずれ等が防止されて露光領域Ea内の全面で精度良((
高解像に)露光を行うことができる。
説明する。第1図において、まず中央演算処理装置7は
レーザ干渉計5により露光ずべき露光領域Eaのウェハ
W上でのX方向の位置を検出する。同様に、不図示のレ
ーザ干渉計からY方向の位置も検出し、このX、Y座標
値と予め入力されている露光領域Eaの配列マツプ等の
情報に基づいて露光領域Eaの形状を判断し、露光領域
Eaの形状に応じた第」、第2水平位置検出系100x
、100yの最適な視野絞り16x、16yを選択する
。次に、中央演算処理装置7はこの情報を制御装置Bに
出力し、制御装置8は駆動装置9xに制御信号を出力す
る。駆動装置9xは制御信号に基づいて視野絞り板(不
図示)を回転させ、選択した視野絞り16xを絞り位置
に回転位置決めする。同様に、第2水平位置検出系10
0yにおいても制御装置8からの制御信号に基づいて、
選択した視野絞り16yが絞り位置に回転位置決めされ
る。この最適な視野絞り16x、16yの設定終了後、
第1、第2水平位置検出系100x、100yはそれぞ
れ露光領域Ea上に平行光束を照射し、この露光領域E
aから反射した平行光束を2分割受光素子22x、22
yで受光する。そして、2分割受光素子22X、22y
は露光領域Eaの傾きに応じた2分割受光素子22x、
22y上での集光点の変位方向及び量の情報をそれぞれ
制御装置31に出力する。制御装置31はこの情報に基
づいて結像面IMに対する露光領域EaのX軸方向、Y
軸方向の傾き角θX、θyを検出する。つまり、制御装
置31は2分割受光素子22x、22yにより検出され
た集光点の変位置へX、ΔYから、上述した弐(1)を
用いて傾き角θX、θyを算出する。次に、制御装置3
1は傾き角θX、θyに対応する制御信号を発生し、駆
動装置32に出力する。駆動装置32はこの制御装置3
1からの制御信号、即ち駆動装置32を構成するレベリ
ングステージ2の各駆動部5.6.7のX方向への駆動
量に応じてレベリングステージ2をX方向(光軸AX方
向)に移動させ、レベリングステージ2上に載置された
ウェハW上の露光領域Ea裏表面結像面IMに対する傾
きを補正する。これより、露光領域Ea裏表面投影レン
ズ1の結像面IM(基準平面F)と正確に一致し、焦点
ずれ等が防止されて露光領域Ea内の全面で精度良((
高解像に)露光を行うことができる。
ここで、上述の実施例では結像面IMに対する露光領域
Eaの傾き角θX、θyに対応する制御信号を用い、露
光領域Eaの傾きを補正していた。
Eaの傾き角θX、θyに対応する制御信号を用い、露
光領域Eaの傾きを補正していた。
しかし、集光点の変位量ΔX、ΔYから弐(1)を用い
て算出した傾き角θχ、θyと、θX−θ’ cos
ψ、θy=θ・sin ψなる関係式から方位角ψと角
度θを求めれば、第7図に示したような露光領域Eaの
傾き方向を表す法線単位ベクトル5、即ち露光領域Ea
の傾き方向を検出することができる。
て算出した傾き角θχ、θyと、θX−θ’ cos
ψ、θy=θ・sin ψなる関係式から方位角ψと角
度θを求めれば、第7図に示したような露光領域Eaの
傾き方向を表す法線単位ベクトル5、即ち露光領域Ea
の傾き方向を検出することができる。
かくして本実施例によれば、第1、第2水平位置検出系
100x、1003’は、共に2分割受光素子22x、
22yにおいて受光面と入射面との交線に沿った方向で
のみ集光点の変位量を検出し、露光領域EaOX軸、Y
軸方向の傾き角θX、θyを算出するように構成されて
いるため、2分割受光素子22x、22yの焦点合わせ
を容易に行うことができ、焦点ずれによる検出誤差の発
生等が防止され、高精度に結像面IM(基準子面F)に
対する露光領域Baの傾きを補正することができる。
100x、1003’は、共に2分割受光素子22x、
22yにおいて受光面と入射面との交線に沿った方向で
のみ集光点の変位量を検出し、露光領域EaOX軸、Y
軸方向の傾き角θX、θyを算出するように構成されて
いるため、2分割受光素子22x、22yの焦点合わせ
を容易に行うことができ、焦点ずれによる検出誤差の発
生等が防止され、高精度に結像面IM(基準子面F)に
対する露光領域Baの傾きを補正することができる。
以上の通り本発明の一実施例においては、第1水平位置
検出系100x、第2水平位置検出系100yをそれぞ
れ座標系XYOX軸、Y軸方向に沿って設け、露光領域
Eaの傾き角θX、θyを算出するように構成していた
が、本実施例で用いる水平位置検出装置は上述の構成に
限られるものではな(、第1水平位置検出系100xの
入射面Pxに沿った方向と第2水平位置検出系100y
の入射面pyに沿った方向とが互いに異なり、かつその
交点を投影レンズ1の光軸AXが通るように2組の水平
位置検出系を配置すれば良い。例えば、第3図に示すよ
うに第1水平位置検出系100xと第2水平位置検出系
100yを、X軸からそれぞれψ電、ψ之だけ回転させ
た位置に配置するものとする。尚、ここでは座標系XY
において入射面Pxに沿った方向をP、軸方向、入射面
Py方向に沿った方向をP2軸方向と呼ぶ。この場合、
露光領域EaのP、軸方向、P2軸方向の傾きに応じて
2分割受光素子22x、22y上で集光点はそれぞれ中
心から位置ずれする。そこで、まず上述と同様の動作で
2分割受光素子22x、22yは、受光面と入射面との
交線に沿った方向への集光点の変位量へP1、八P2を
検出する。
検出系100x、第2水平位置検出系100yをそれぞ
れ座標系XYOX軸、Y軸方向に沿って設け、露光領域
Eaの傾き角θX、θyを算出するように構成していた
が、本実施例で用いる水平位置検出装置は上述の構成に
限られるものではな(、第1水平位置検出系100xの
入射面Pxに沿った方向と第2水平位置検出系100y
の入射面pyに沿った方向とが互いに異なり、かつその
交点を投影レンズ1の光軸AXが通るように2組の水平
位置検出系を配置すれば良い。例えば、第3図に示すよ
うに第1水平位置検出系100xと第2水平位置検出系
100yを、X軸からそれぞれψ電、ψ之だけ回転させ
た位置に配置するものとする。尚、ここでは座標系XY
において入射面Pxに沿った方向をP、軸方向、入射面
Py方向に沿った方向をP2軸方向と呼ぶ。この場合、
露光領域EaのP、軸方向、P2軸方向の傾きに応じて
2分割受光素子22x、22y上で集光点はそれぞれ中
心から位置ずれする。そこで、まず上述と同様の動作で
2分割受光素子22x、22yは、受光面と入射面との
交線に沿った方向への集光点の変位量へP1、八P2を
検出する。
そして、露光領域EaのP1軸、P2軸方向の傾き角θ
I、θ2を算出し、露光領域EaのX軸、Y軸方向の傾
き角θX、θyを傾き角θ1、θ2から以下の式(9)
、(10)を用いて求める。
I、θ2を算出し、露光領域EaのX軸、Y軸方向の傾
き角θX、θyを傾き角θ1、θ2から以下の式(9)
、(10)を用いて求める。
次に、この傾き角θx1θyに基づいてレベリングステ
ージ2を投影レンズ1の光軸AX方向に駆動させれば、
上述の実施例と同様に投影レンズ1の結像面IMに対す
る露光領域Eaの傾きを補正することができる。或いは
、式(9)、(10)から求めた傾き角θX、θyとθ
X=θ・cos ψ、θy−θ・sinψなる関係式か
ら、第7図に示した露光領域Eaの傾き方向を一意的に
表す法線単位ベクトル百の方位角ψとZ軸からの傾き角
θを算出すれば、露光領域Eaの傾き方向を検出するこ
とができる。従って、2mの水平位置検出系をX軸、Y
軸方向に沿って、或いは互いに直交するように配置しな
くとも、上述と同様の効果を得ることができるのは明ら
かである。
ージ2を投影レンズ1の光軸AX方向に駆動させれば、
上述の実施例と同様に投影レンズ1の結像面IMに対す
る露光領域Eaの傾きを補正することができる。或いは
、式(9)、(10)から求めた傾き角θX、θyとθ
X=θ・cos ψ、θy−θ・sinψなる関係式か
ら、第7図に示した露光領域Eaの傾き方向を一意的に
表す法線単位ベクトル百の方位角ψとZ軸からの傾き角
θを算出すれば、露光領域Eaの傾き方向を検出するこ
とができる。従って、2mの水平位置検出系をX軸、Y
軸方向に沿って、或いは互いに直交するように配置しな
くとも、上述と同様の効果を得ることができるのは明ら
かである。
さらに、第1、第2水平位置検出系100x、100y
を任意の角度ψ1、ψ之だけX軸から回転させた位置に
配置する場合には、X軸、Y軸方向の傾き角θX、θy
を傾き角θ1、θ2から式(9)、(10)を用いて算
出していた。しかし、例えば第3図に示したように第1
水平位置検出系100Xを配置した位置、即ちP、軸方
向(入射面Px)のX軸からの角度βx (=ψ1)に
応じて、第4図に示す2分割受光素子22xの受光面2
2x′の分割方向(S方向)と、受光面22x′と入射
面Pxとの交線に沿った方向(T方向)との相対的な位
置関係を変化(回転)させる。このように角度βXに応
じてS方向とT方向との相対的な位置関係を調整すれば
、傾き角θ1からX軸方向の傾き角θXを算出すること
なく、直接2分割受光素子の出力情報から傾き角θXを
検出することも可能である。同様に、第2水平位置検出
系100yにおいてもP2方向く入射面Py)のY軸か
らの角度βy <=ψ2 90’)に応じて2分割受光
素子の受光面での分割方向と、受光面と入射面pyとの
交線に沿った方向との相対的な位置関係を変化(回転)
させれば、傾き角θ2を算出することなく傾き角θyを
検出することができる。
を任意の角度ψ1、ψ之だけX軸から回転させた位置に
配置する場合には、X軸、Y軸方向の傾き角θX、θy
を傾き角θ1、θ2から式(9)、(10)を用いて算
出していた。しかし、例えば第3図に示したように第1
水平位置検出系100Xを配置した位置、即ちP、軸方
向(入射面Px)のX軸からの角度βx (=ψ1)に
応じて、第4図に示す2分割受光素子22xの受光面2
2x′の分割方向(S方向)と、受光面22x′と入射
面Pxとの交線に沿った方向(T方向)との相対的な位
置関係を変化(回転)させる。このように角度βXに応
じてS方向とT方向との相対的な位置関係を調整すれば
、傾き角θ1からX軸方向の傾き角θXを算出すること
なく、直接2分割受光素子の出力情報から傾き角θXを
検出することも可能である。同様に、第2水平位置検出
系100yにおいてもP2方向く入射面Py)のY軸か
らの角度βy <=ψ2 90’)に応じて2分割受光
素子の受光面での分割方向と、受光面と入射面pyとの
交線に沿った方向との相対的な位置関係を変化(回転)
させれば、傾き角θ2を算出することなく傾き角θyを
検出することができる。
また、本実施例では集光光学系の受光素子として2分割
受光素子を用いていたが、この2分割受光素子の代わり
に4分割受光素子を用いることによって受光素子の焦点
合わせを行い、受光素子での焦点ずれを防止して露光領
域Eaの傾き、即ち露光領域Eaの傾き角θX、θyの
検出精度を向上させることができる。そこで、第5図(
a)、(b)を用いて第1水平位置検出系100xの4
分割受光素子22x1の焦点合わせについて簡単に述べ
る。例えば、第5図(a)に示すようにウェハW上にY
方向に高反射率領域40aと低反射率領域40bとを備
えた被検物体40を設ける。
受光素子を用いていたが、この2分割受光素子の代わり
に4分割受光素子を用いることによって受光素子の焦点
合わせを行い、受光素子での焦点ずれを防止して露光領
域Eaの傾き、即ち露光領域Eaの傾き角θX、θyの
検出精度を向上させることができる。そこで、第5図(
a)、(b)を用いて第1水平位置検出系100xの4
分割受光素子22x1の焦点合わせについて簡単に述べ
る。例えば、第5図(a)に示すようにウェハW上にY
方向に高反射率領域40aと低反射率領域40bとを備
えた被検物体40を設ける。
そして、高反射率領域40aと低反射率領域40bとを
照射光学系10Xからの平行光束が順次照射するように
、ウェハWを入射面Pxと垂直な方向、つまり図中の矢
印方向(Y方向)へ移動させる。焦点ずれが生している
場合、4分割受光素子22x1からの受光面と入射面P
xとの交線に垂直な方向の出力信号S1は、第5図(b
)に示すような変化が生じた波形となる。従って、この
出力信号S1が第5図(C)に示すような変化が生じた
波形(出力信号S2)となるまで4分割受光素子22x
1の位置を調整することにより、高精度に4分割受光素
子22x1の焦点合わせを行うことが可能となる。尚、
4分割受光素子22x1の受光面と入射面Pxとの交線
に沿った方向では、上述の実施例と同様に露光領域Ea
OX軸方向の 、傾き角θXの検出を行う。また、第2
水平位置検出系100yにおいても入射面pyと垂直な
方向(X方向)ヘウエハW上のX方向に高反射率領域4
0aと低反射率領域40bとを備えた被検物体40を移
動させ、4分割受光素子面での交線と垂直な方向の出力
信号に基づいて、4分割受光素子の位置を調整すれば、
同様に、高精度に4分割受光素子の焦点合わせを行うこ
とが可能である。尚、ここでは第5図(a)中に示した
ような反射率が異なる2つの領域40a、40bを備え
た被検物体40を用いて焦点合わせを行っていたが、特
にこの種の被検物体40を用いずとも、例えばウェハW
上に−様な反射率の領域があれば、この領域とその近傍
とを用いて同様の動作で4分割受光素子の焦点合わせ行
うことができるのは明らかである。
照射光学系10Xからの平行光束が順次照射するように
、ウェハWを入射面Pxと垂直な方向、つまり図中の矢
印方向(Y方向)へ移動させる。焦点ずれが生している
場合、4分割受光素子22x1からの受光面と入射面P
xとの交線に垂直な方向の出力信号S1は、第5図(b
)に示すような変化が生じた波形となる。従って、この
出力信号S1が第5図(C)に示すような変化が生じた
波形(出力信号S2)となるまで4分割受光素子22x
1の位置を調整することにより、高精度に4分割受光素
子22x1の焦点合わせを行うことが可能となる。尚、
4分割受光素子22x1の受光面と入射面Pxとの交線
に沿った方向では、上述の実施例と同様に露光領域Ea
OX軸方向の 、傾き角θXの検出を行う。また、第2
水平位置検出系100yにおいても入射面pyと垂直な
方向(X方向)ヘウエハW上のX方向に高反射率領域4
0aと低反射率領域40bとを備えた被検物体40を移
動させ、4分割受光素子面での交線と垂直な方向の出力
信号に基づいて、4分割受光素子の位置を調整すれば、
同様に、高精度に4分割受光素子の焦点合わせを行うこ
とが可能である。尚、ここでは第5図(a)中に示した
ような反射率が異なる2つの領域40a、40bを備え
た被検物体40を用いて焦点合わせを行っていたが、特
にこの種の被検物体40を用いずとも、例えばウェハW
上に−様な反射率の領域があれば、この領域とその近傍
とを用いて同様の動作で4分割受光素子の焦点合わせ行
うことができるのは明らかである。
以上のように本発明によれば、集光光学系の受光素子の
焦点合わせを容易に行って集光光学系の調整時間を短縮
することができ、また受光素子において受光面と入射面
との交線と垂直な方向で露光領域の傾きを検出せずに、
常に交線に沿った方向で検出を行うので、受光素子の検
出感度を実質的に高くすることができ、焦点でわによる
検出誤差の発生等が防止される。さらに、投影レンズ周
辺のスペースに応じて2組の水平位置検出系を任意の位
置関係で配置しても、検出精度等を低下させることなく
露光領域の傾きを検出することができ、高精度にウェハ
等の被検物体の水平位置を検出することができる水平位
置検出装置を実現し得る。
焦点合わせを容易に行って集光光学系の調整時間を短縮
することができ、また受光素子において受光面と入射面
との交線と垂直な方向で露光領域の傾きを検出せずに、
常に交線に沿った方向で検出を行うので、受光素子の検
出感度を実質的に高くすることができ、焦点でわによる
検出誤差の発生等が防止される。さらに、投影レンズ周
辺のスペースに応じて2組の水平位置検出系を任意の位
置関係で配置しても、検出精度等を低下させることなく
露光領域の傾きを検出することができ、高精度にウェハ
等の被検物体の水平位置を検出することができる水平位
置検出装置を実現し得る。
第1図は本発明の第1の実施例による水平位置検出装置
を備えたステフパーの概略的な構成を示す図、第2図は
水平位置検出装置の概略的な配置を示す図、第3図は任
意の位置関係で配置した2組の水平位置検出系による水
平位置の検出動作の説明に供する図、第4図は2分割受
光素子の概略的な構成を示す図、第5図<a>は水平位
置検出装置の焦点合わせの動作の説明に供する図、第5
図(b)は焦点合わせを行う際に受光素子から得られる
出力信号の波形を示す図、第5図(C)は焦点が合った
時に受光素子から得られる出力信号の波形を示す図、第
6図は従来の水平位置検出袋置の説明に供する概略図、
第7図は露光領域の傾き方向の検出動作の説明に供する
図である。 1・・・投影レンズ、2・・・レベリングステージ、3
・・・Zステージ、4・・・x−yステージ、10x、
10y・・・照射光学系、20x、20y・・・集光光
学系、31・・・制御装置、32・・・駆動装置出願人
日本光学工業株式会社 代理人 弁理士 渡 辺 隆 男 第1図 5°Y 第2図 第3図 (L ×
を備えたステフパーの概略的な構成を示す図、第2図は
水平位置検出装置の概略的な配置を示す図、第3図は任
意の位置関係で配置した2組の水平位置検出系による水
平位置の検出動作の説明に供する図、第4図は2分割受
光素子の概略的な構成を示す図、第5図<a>は水平位
置検出装置の焦点合わせの動作の説明に供する図、第5
図(b)は焦点合わせを行う際に受光素子から得られる
出力信号の波形を示す図、第5図(C)は焦点が合った
時に受光素子から得られる出力信号の波形を示す図、第
6図は従来の水平位置検出袋置の説明に供する概略図、
第7図は露光領域の傾き方向の検出動作の説明に供する
図である。 1・・・投影レンズ、2・・・レベリングステージ、3
・・・Zステージ、4・・・x−yステージ、10x、
10y・・・照射光学系、20x、20y・・・集光光
学系、31・・・制御装置、32・・・駆動装置出願人
日本光学工業株式会社 代理人 弁理士 渡 辺 隆 男 第1図 5°Y 第2図 第3図 (L ×
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 主対物レンズの光軸に対して略垂直に配置される加工
片上の所定領域へ、第1微小開口から発する略平行光束
を第1視野絞りを介して前記主対物レンズの光軸に対し
て斜め方向より供給する第1照射光学系と、該第1照射
光学系から供給され前記所定領域で反射される平行光束
を第1受光素子上に集光する第1集光光学系とを有し、
前記第1照射光学系の光軸と前記第1集光光学系の光軸
とが前記主対物レンズの光軸に関して対称に配置され、
前記所定領域の基準平面に対する傾きを所定の第1方向
に関して検出する第1水平位置検出系と; 前記所定領域へ第2微小開口から発する略平行光束を第
2視野絞りを介して前記主対物レンズの光軸に対して斜
め方向より供給する第2照射光学系と、該第2照射光学
系から供給され前記所定領域で反射される平行光束を第
2受光素子上に集光する第2集光光学系とを有し、前記
第2照射光学系の光軸と前記第2集光光学系の光軸とが
前記主対物レンズの光軸に関して対称に配置され、前記
所定領域の前記基準平面に対する傾きを、前記第1方向
と異なる所定の第2方向に関して検出する第2水平位置
検出系と; 前記第1方向の傾きと前記第2方向の傾きとに基づいて
、前記基準平面に対する前記所定領域の水平位置を算出
する演算手段とを備えたことを特徴とする水平位置検出
装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63067518A JPH01240802A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 水平位置検出装置 |
US07/284,659 US4902900A (en) | 1987-12-21 | 1988-12-15 | Device for detecting the levelling of the surface of an object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63067518A JPH01240802A (ja) | 1988-03-22 | 1988-03-22 | 水平位置検出装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01240802A true JPH01240802A (ja) | 1989-09-26 |
Family
ID=13347281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63067518A Pending JPH01240802A (ja) | 1987-12-21 | 1988-03-22 | 水平位置検出装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01240802A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07153670A (ja) * | 1993-12-01 | 1995-06-16 | Nec Corp | 投影露光装置 |
-
1988
- 1988-03-22 JP JP63067518A patent/JPH01240802A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07153670A (ja) * | 1993-12-01 | 1995-06-16 | Nec Corp | 投影露光装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4902900A (en) | Device for detecting the levelling of the surface of an object | |
US4952815A (en) | Focusing device for projection exposure apparatus | |
EP0906590B1 (en) | Lithographic projection apparatus with off-axis alignment unit | |
US4558949A (en) | Horizontal position detecting device | |
US5985495A (en) | Methods for measuring image-formation characteristics of a projection-optical system | |
US5015866A (en) | Stage apparatus in exposing apparatus | |
US4699515A (en) | Process of transfer of mask pattern onto substrate and apparatus for alignment therebetween | |
US5138176A (en) | Projection optical apparatus using plural wavelengths of light | |
US4636626A (en) | Apparatus for aligning mask and wafer used in semiconductor circuit element fabrication | |
US5347356A (en) | Substrate aligning device using interference light generated by two beams irradiating diffraction grating | |
US5218415A (en) | Device for optically detecting inclination of a surface | |
WO1999039374A1 (fr) | Procede d'exposition et dispositif associe | |
US4801208A (en) | Projection type exposing apparatus | |
JP2681649B2 (ja) | 面位置検出装置 | |
JP2676933B2 (ja) | 位置検出装置 | |
JP2000012445A (ja) | 位置検出方法及び装置、並びに前記装置を備えた露光装置 | |
USRE36799E (en) | Projection optical apparatus using plural wavelengths of light | |
JPH01240802A (ja) | 水平位置検出装置 | |
JP2626076B2 (ja) | 位置検出装置 | |
JP3351051B2 (ja) | 水平検出装置及びそれを用いた露光装置 | |
JP3381740B2 (ja) | 露光方法及び投影露光装置 | |
JP2897085B2 (ja) | 水平位置検出装置及びそれを備えた露光装置 | |
JP3003990B2 (ja) | 投影露光方法、投影露光装置及び回路製造方法 | |
JP2569713B2 (ja) | 投影露光装置 | |
JPH026709A (ja) | 表面変位検出装置 |