JPH04218909A - 位置付け方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置 - Google Patents
位置付け方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置Info
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- JPH04218909A JPH04218909A JP3084780A JP8478091A JPH04218909A JP H04218909 A JPH04218909 A JP H04218909A JP 3084780 A JP3084780 A JP 3084780A JP 8478091 A JP8478091 A JP 8478091A JP H04218909 A JPH04218909 A JP H04218909A
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- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位置付け方法、半導体デ
バイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置に関し
、例えば半導体デバイスの製造の際にウエハー上の複数
の領域を光学系の焦平面に位置付ける方法や、半導体デ
バイスの製造用の投影露光装置で、投影レンズ系の焦平
面や該レンズ系の横に置かれるアライメントスコープの
焦平面にウエハー上の各領域を順次位置付け、各領域に
付設した位置合わせマークの像を検出する際の合焦法と
して適用可能なものである。
バイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置に関し
、例えば半導体デバイスの製造の際にウエハー上の複数
の領域を光学系の焦平面に位置付ける方法や、半導体デ
バイスの製造用の投影露光装置で、投影レンズ系の焦平
面や該レンズ系の横に置かれるアライメントスコープの
焦平面にウエハー上の各領域を順次位置付け、各領域に
付設した位置合わせマークの像を検出する際の合焦法と
して適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、投影露光装置としてＴＶカメラに
より投影レンズ系を介してウエハー上の各領域の位置合
わせマークを撮像し、各マーク像の位置に基づいて各領
域の位置合わせを行う場合に、各領域の位置合わせマー
クの像をセンサー上へ投影し、この像のコントラストを
評価し、このコントラストが良くなるようにウエハーを
上下動させることにより各領域を投影レンズ系の焦平面
に位置付けた後、センサー上に位置合わせマークの像を
合焦させ、マーク像の位置を検出するものがあった。
より投影レンズ系を介してウエハー上の各領域の位置合
わせマークを撮像し、各マーク像の位置に基づいて各領
域の位置合わせを行う場合に、各領域の位置合わせマー
クの像をセンサー上へ投影し、この像のコントラストを
評価し、このコントラストが良くなるようにウエハーを
上下動させることにより各領域を投影レンズ系の焦平面
に位置付けた後、センサー上に位置合わせマークの像を
合焦させ、マーク像の位置を検出するものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこの方法
は、各領域毎にウエハーを上下に移動させて位置合わせ
マークの像のコントラストの変化を検出しなければなら
ないので時間がかかる。従って、半導体デバイスを製造
する際の量産効率を低下させるという問題点があった。
は、各領域毎にウエハーを上下に移動させて位置合わせ
マークの像のコントラストの変化を検出しなければなら
ないので時間がかかる。従って、半導体デバイスを製造
する際の量産効率を低下させるという問題点があった。
【０００４】本発明はウエハー上の複数の領域を投影光
学系の焦平面に迅速に位置付けることができ、半導体デ
バイスの製造の量産効率を高めることができる位置付け
方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影
露光装置（ステッパー）の提供を目的とする。
学系の焦平面に迅速に位置付けることができ、半導体デ
バイスの製造の量産効率を高めることができる位置付け
方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影
露光装置（ステッパー）の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の位置付け方法と
しては、ウエハー上の複数の領域の表面を投影光学系の
焦平面に位置付ける際、前記ウエハー上のパターンの像
を前記光学系により形成し、この像を評価することによ
り前記ウエハーを実質的に前記焦平面に位置付ける段階
と、前記焦平面に位置付けられた前記ウエハーに前記光
学系を介して放射ビームを当てて、それが反射して生じ
る参照ビームを前記光学系を介して投影する段階と、前
記放射ビームを前記各領域に当てて、それが反射して生
じる各反射ビームを前記光学系を介して投影し、この各
反射ビームの投影位置を前記参照ビームの投影位置を基
準として評価することにより前記各領域を実質的に前記
焦平面に位置付ける段階とを有している。
しては、ウエハー上の複数の領域の表面を投影光学系の
焦平面に位置付ける際、前記ウエハー上のパターンの像
を前記光学系により形成し、この像を評価することによ
り前記ウエハーを実質的に前記焦平面に位置付ける段階
と、前記焦平面に位置付けられた前記ウエハーに前記光
学系を介して放射ビームを当てて、それが反射して生じ
る参照ビームを前記光学系を介して投影する段階と、前
記放射ビームを前記各領域に当てて、それが反射して生
じる各反射ビームを前記光学系を介して投影し、この各
反射ビームの投影位置を前記参照ビームの投影位置を基
準として評価することにより前記各領域を実質的に前記
焦平面に位置付ける段階とを有している。
【０００６】又本発明の半導体デバイスの製造方法とし
ては、ウエハー上の複数の領域にパターンをプリントす
ることにより、複数個の半導体デバイスを製造する際、
前記ウエハー上のパターンの像を光学系により形成し、
この像を評価することにより前記ウエハーを実質的に該
光学系の焦平面に位置付ける段階と、前記焦平面に位置
付けられた前記ウエハーに前記光学系を介して放射ビー
ムを当てて、それが反射して生じる参照ビームを前記光
学系を介して投影する段階と、前記放射ビームを前記各
領域に当てて、それが反射して生じる各反射ビームを前
記光学系を介して投影し、この各反射ビームの投影位置
を前記参照ビームの投影位置を基準として評価すること
により前記各領域を実質的に前記焦平面に位置付け、前
記光学系により前記各領域に回路パターンをプリントす
る段階とを有している。
ては、ウエハー上の複数の領域にパターンをプリントす
ることにより、複数個の半導体デバイスを製造する際、
前記ウエハー上のパターンの像を光学系により形成し、
この像を評価することにより前記ウエハーを実質的に該
光学系の焦平面に位置付ける段階と、前記焦平面に位置
付けられた前記ウエハーに前記光学系を介して放射ビー
ムを当てて、それが反射して生じる参照ビームを前記光
学系を介して投影する段階と、前記放射ビームを前記各
領域に当てて、それが反射して生じる各反射ビームを前
記光学系を介して投影し、この各反射ビームの投影位置
を前記参照ビームの投影位置を基準として評価すること
により前記各領域を実質的に前記焦平面に位置付け、前
記光学系により前記各領域に回路パターンをプリントす
る段階とを有している。
【０００７】他の半導体デバイスの製造方法としては、
ウエハー上の複数の領域に回路パターンをプリントする
ことにより、複数個の半導体デバイスを製造する際、前
記ウエハーを光学系の焦平面に実質的に位置付ける段階
と、前記焦平面に位置付けられた前記ウエハーに放射ビ
ームを当てて、それが反射して生じる該表面の高さを示
す反射ビームを投影し、この各反射ビームの投影位置を
前記参照ビームの投影位置を基準として評価することに
より前記各領域を実質的に前記焦平面に位置付け、前記
各領域の位置合わせマークの像を前記光学系を介して検
出する段階と、前記検出した位置合わせマークの像に基
づいて前記各領域の位置合わせを行い、前記各領域に回
路パターンをプリントする段階とを有している。
ウエハー上の複数の領域に回路パターンをプリントする
ことにより、複数個の半導体デバイスを製造する際、前
記ウエハーを光学系の焦平面に実質的に位置付ける段階
と、前記焦平面に位置付けられた前記ウエハーに放射ビ
ームを当てて、それが反射して生じる該表面の高さを示
す反射ビームを投影し、この各反射ビームの投影位置を
前記参照ビームの投影位置を基準として評価することに
より前記各領域を実質的に前記焦平面に位置付け、前記
各領域の位置合わせマークの像を前記光学系を介して検
出する段階と、前記検出した位置合わせマークの像に基
づいて前記各領域の位置合わせを行い、前記各領域に回
路パターンをプリントする段階とを有している。
【０００８】この他の半導体デバイスの製造方法として
は、ウエハー上の複数の領域にパターンをプリントする
ことにより、複数個の半導体デバイスを製造する際、前
記ウエハー上のパターンの像を光学系により形成し、こ
の像を評価することにより前記ウエハーを実質的に該光
学系の焦平面に位置付ける段階と、前記焦平面に位置付
けられた前記ウエハーの表面に前記光学系を介して放射
ビームを当てて、それが反射して生じる参照ビームを前
記光学系を介して投影する段階と、前記放射ビームを前
記各領域に当てて、それが反射して生じる各反射ビーム
を前記光学系を介して投影し、この各反射ビームの投影
位置を前記参照ビームの投影位置を基準として評価する
ことにより前記各領域を実質的に前記焦平面に位置付け
、前記各領域の位置合わせマークの像を前記光学系を介
して検出する段階と、前記検出した位置合わせマークの
像に基づいて前記各領域の位置合わせを行い、前記各領
域に回路パターンをプリントする段階とを有している。
は、ウエハー上の複数の領域にパターンをプリントする
ことにより、複数個の半導体デバイスを製造する際、前
記ウエハー上のパターンの像を光学系により形成し、こ
の像を評価することにより前記ウエハーを実質的に該光
学系の焦平面に位置付ける段階と、前記焦平面に位置付
けられた前記ウエハーの表面に前記光学系を介して放射
ビームを当てて、それが反射して生じる参照ビームを前
記光学系を介して投影する段階と、前記放射ビームを前
記各領域に当てて、それが反射して生じる各反射ビーム
を前記光学系を介して投影し、この各反射ビームの投影
位置を前記参照ビームの投影位置を基準として評価する
ことにより前記各領域を実質的に前記焦平面に位置付け
、前記各領域の位置合わせマークの像を前記光学系を介
して検出する段階と、前記検出した位置合わせマークの
像に基づいて前記各領域の位置合わせを行い、前記各領
域に回路パターンをプリントする段階とを有している。
【０００９】又、本発明の投影露光装置としての形態は
、ウエハーを保持する可動ステージと、レチクルの回路
パターン像を、その焦平面に投影する投影光学系と、前
記ウエハー上のマークの像を、前記投影光学系を介して
、該マーク像の強度分布に応答する第１センサーで検出
する第１検出光学系と、放射ビームを前記投影光学系を
介して前記ウエハーの表面に当てて、それが反射して生
じる反射ビームを、前記投影光学系を介して、該反射ビ
ームの入射位置に応答する第２センサーで検出する第２
検出光学系と、前記第１及び第２センサーからの出力を
受け、そして前記ステージの移動を制御するコントロー
ラーとを有し、該コントローラーが、前記ステージを前
記投影光学系の光軸方向へ変位させながら前記第１セン
サーからの出力により前記マーク像の評価を行なうこと
により、前記ウエハーを実質的に前記焦平面に位置付け
、この時の前記第２センサーからの出力を記憶し、前記
ウエハー上の各領域に前記放射ビームを当てた時の前記
第２センサーからの出力を前記記憶した出力を基準に評
価し、この評価に基づいて前記ステージの移動を制御し
前記各領域を前記焦平面に位置付けている。
、ウエハーを保持する可動ステージと、レチクルの回路
パターン像を、その焦平面に投影する投影光学系と、前
記ウエハー上のマークの像を、前記投影光学系を介して
、該マーク像の強度分布に応答する第１センサーで検出
する第１検出光学系と、放射ビームを前記投影光学系を
介して前記ウエハーの表面に当てて、それが反射して生
じる反射ビームを、前記投影光学系を介して、該反射ビ
ームの入射位置に応答する第２センサーで検出する第２
検出光学系と、前記第１及び第２センサーからの出力を
受け、そして前記ステージの移動を制御するコントロー
ラーとを有し、該コントローラーが、前記ステージを前
記投影光学系の光軸方向へ変位させながら前記第１セン
サーからの出力により前記マーク像の評価を行なうこと
により、前記ウエハーを実質的に前記焦平面に位置付け
、この時の前記第２センサーからの出力を記憶し、前記
ウエハー上の各領域に前記放射ビームを当てた時の前記
第２センサーからの出力を前記記憶した出力を基準に評
価し、この評価に基づいて前記ステージの移動を制御し
前記各領域を前記焦平面に位置付けている。
【００１０】他の投影露光装置としての形態は、ウエハ
ーを保持する可動ステージと、レチクルの回路パターン
像を前記ウエハー上に投影する投影光学系と、前記投影
光学系の横に置かれた対物レンズを備える検出光学系と
、コントローラーとを有し、該検出光学系は、前記ウエ
ハー上のマークの像を、該対物レンズを介して、該マー
ク像の強度分布に応答する第１センサーで検出する手段
と、放射ビームを該対物レンズを介して前記ウエハーに
当てて、それが反射して生じる反射ビームを、該対物レ
ンズを介して、該反射ビームの入射位置に応答する第２
センサーで検出する手段とを有し、前記コントローラー
は、前記第１及び第２センサーからの出力を受け、そし
て前記ステージの移動を制御し、前記ステージを前記対
物レンズの光軸方向へ変位させながら前記第１センサー
からの出力により前記マーク像の評価を行なうことによ
り、前記ウエハーを実質的に前記焦平面に位置付け、こ
の時の前記第２センサーからの出力を記憶し、前記ウエ
ハー上の各領域に前記放射ビームを当てた時の前記第２
センサーからの出力を前記記憶した出力を基準に評価し
、この評価に基づいて前記ステージの移動を制御し、前
記各領域を前記焦平面に位置付けている。
ーを保持する可動ステージと、レチクルの回路パターン
像を前記ウエハー上に投影する投影光学系と、前記投影
光学系の横に置かれた対物レンズを備える検出光学系と
、コントローラーとを有し、該検出光学系は、前記ウエ
ハー上のマークの像を、該対物レンズを介して、該マー
ク像の強度分布に応答する第１センサーで検出する手段
と、放射ビームを該対物レンズを介して前記ウエハーに
当てて、それが反射して生じる反射ビームを、該対物レ
ンズを介して、該反射ビームの入射位置に応答する第２
センサーで検出する手段とを有し、前記コントローラー
は、前記第１及び第２センサーからの出力を受け、そし
て前記ステージの移動を制御し、前記ステージを前記対
物レンズの光軸方向へ変位させながら前記第１センサー
からの出力により前記マーク像の評価を行なうことによ
り、前記ウエハーを実質的に前記焦平面に位置付け、こ
の時の前記第２センサーからの出力を記憶し、前記ウエ
ハー上の各領域に前記放射ビームを当てた時の前記第２
センサーからの出力を前記記憶した出力を基準に評価し
、この評価に基づいて前記ステージの移動を制御し、前
記各領域を前記焦平面に位置付けている。
【００１１】
【実施例】図１は本発明を半導体製造用のｉ線（λ＝３
６５ｎｍ）の光で焼付けを行なう投影露光装置に適用し
た本発明の実施例１を示す概略図である。
６５ｎｍ）の光で焼付けを行なう投影露光装置に適用し
た本発明の実施例１を示す概略図である。
【００１２】同図において１は第１物体としてのレチク
ルであり、その裏面上には後述する第２物体としての半
導体ウエハーのレジスト上に投影する電子回路パターン
が形成されている。そしてこの回路パターンが結像レン
ズであるところの縮小投影レンズ系３の一方の焦平面（
物平面）におかれる。第２物体としてのウエハー２はレ
ンズ系３の他方の焦平面、即ち像面近傍にウエハーステ
ージ１０２に載置された形で配置されており、ウエハー
２のレジスト上にレンズ系３を介してレチクル１上の回
路パターンの像が、所定の倍率で投影され、ウエハー２
上の各領域に回路パターンが転写され、複数個の半導体
チップが生産される。又ウエハー２上にはウエハー位置
検出用の所定パターンより成る位置合わせマークが形成
されているが、このマークはウエハー２上の各領域をレ
ンズ系３の像面に合焦せしめる為にも利用される。
ルであり、その裏面上には後述する第２物体としての半
導体ウエハーのレジスト上に投影する電子回路パターン
が形成されている。そしてこの回路パターンが結像レン
ズであるところの縮小投影レンズ系３の一方の焦平面（
物平面）におかれる。第２物体としてのウエハー２はレ
ンズ系３の他方の焦平面、即ち像面近傍にウエハーステ
ージ１０２に載置された形で配置されており、ウエハー
２のレジスト上にレンズ系３を介してレチクル１上の回
路パターンの像が、所定の倍率で投影され、ウエハー２
上の各領域に回路パターンが転写され、複数個の半導体
チップが生産される。又ウエハー２上にはウエハー位置
検出用の所定パターンより成る位置合わせマークが形成
されているが、このマークはウエハー２上の各領域をレ
ンズ系３の像面に合焦せしめる為にも利用される。
【００１３】８は第１光源であり、第１光源８からの光
束は不図示のフィルターでｉ線を取り出され、このｉ線
より成る光がハーフミラー９で反射して観察用レンズ１
０に入射する。そして観察用レンズ１０を通過した光束
がレチクル１及びレンズ系３を介してウエハー２上の位
置合わせマークを照明する。ウエハー２上の位置合わせ
マークはウエハー２上で生じた反射光により、レンズ系
３を介してレチクル１面上に結像された後、観察用レン
ズ１０、ハーフミラー９を介してＣＣＤより成る撮像素
子１１の受光面上に再結像する。撮像素子１１は位置マ
ークの像を光電変換し、ビデオ信号を出力する。
束は不図示のフィルターでｉ線を取り出され、このｉ線
より成る光がハーフミラー９で反射して観察用レンズ１
０に入射する。そして観察用レンズ１０を通過した光束
がレチクル１及びレンズ系３を介してウエハー２上の位
置合わせマークを照明する。ウエハー２上の位置合わせ
マークはウエハー２上で生じた反射光により、レンズ系
３を介してレチクル１面上に結像された後、観察用レン
ズ１０、ハーフミラー９を介してＣＣＤより成る撮像素
子１１の受光面上に再結像する。撮像素子１１は位置マ
ークの像を光電変換し、ビデオ信号を出力する。
【００１４】本実施例ではレチクル１の裏面と撮像素子
１１の受光面が光学的に共役になるように部材９，１０
，１１が設定されている。そして撮像素子１１の受光面
上に形成される位置合わせマークの像は撮像素子１１か
らのビデオ信号が入力される表示装置１０３により観察
できる。又撮像素子１１からのビデオ信号はコントロー
ラ１０４へも入力される。
１１の受光面が光学的に共役になるように部材９，１０
，１１が設定されている。そして撮像素子１１の受光面
上に形成される位置合わせマークの像は撮像素子１１か
らのビデオ信号が入力される表示装置１０３により観察
できる。又撮像素子１１からのビデオ信号はコントロー
ラ１０４へも入力される。
【００１５】以上の各要素３，８，９，１０，１１はコ
ントラスト法によりウエハー２の表面の高さ（位置）を
検出する第１検出手段の一要素を構成している。
ントラスト法によりウエハー２の表面の高さ（位置）を
検出する第１検出手段の一要素を構成している。
【００１６】この第１検出手段では撮像素子１１面の受
光面上に形成されるウエハー２面上の位置合わせマーク
の像のコントラスト等の結像状態を、駆動手段１０１で
ステージ１０２を上下動させることにより、ウエハー２
をレンズ系３の光軸Ｌ方向に変位させながら、表示装置
１０３で観察することにより、レンズ系３の像面にウエ
ハー２の表面が位置するようにしている。これは最も位
置合わせマーク像のコントラストの良いウエハー２の位
置を検出し、コントローラ１０４により、その位置にウ
エハー２が位置するように駆動手段１０１によるステー
ジ１０２の移動を制御している。
光面上に形成されるウエハー２面上の位置合わせマーク
の像のコントラスト等の結像状態を、駆動手段１０１で
ステージ１０２を上下動させることにより、ウエハー２
をレンズ系３の光軸Ｌ方向に変位させながら、表示装置
１０３で観察することにより、レンズ系３の像面にウエ
ハー２の表面が位置するようにしている。これは最も位
置合わせマーク像のコントラストの良いウエハー２の位
置を検出し、コントローラ１０４により、その位置にウ
エハー２が位置するように駆動手段１０１によるステー
ジ１０２の移動を制御している。
【００１７】今、述べた方法は表示装置１０３に表示さ
れた位置合わせマーク像を観察して、手動でコントロー
ラ１０４に指令を与える半自動的な手法である。しかし
撮像素子１１からのビデオ信号はコントローラ１０４に
も入力されるからコントローラ１０４により、このビデ
オ信号を処理し評価することにより、位置合わせマーク
像のコントラストの良し悪しを検出し、位置合わせマー
ク像のコントラストが最も良くなるウエハー２の位置を
検出し、この位置にウエハー２を位置つける、自動的な
制御も行なえる。後で述べる幾つかの実施例についての
制御法も同様である。又この第１検出手段はウエハー２
上の位置合わせマークの位置を検出する為のＴＴＬアラ
イメントスコープとして兼用される。
れた位置合わせマーク像を観察して、手動でコントロー
ラ１０４に指令を与える半自動的な手法である。しかし
撮像素子１１からのビデオ信号はコントローラ１０４に
も入力されるからコントローラ１０４により、このビデ
オ信号を処理し評価することにより、位置合わせマーク
像のコントラストの良し悪しを検出し、位置合わせマー
ク像のコントラストが最も良くなるウエハー２の位置を
検出し、この位置にウエハー２を位置つける、自動的な
制御も行なえる。後で述べる幾つかの実施例についての
制御法も同様である。又この第１検出手段はウエハー２
上の位置合わせマークの位置を検出する為のＴＴＬアラ
イメントスコープとして兼用される。
【００１８】次に光斜入射法によりウエハー２の表面の
高さ（位置）を検出する第２検出手段について説明する
。４は第２光源であり、レンズ系３とレチクル１との間
の空間内に配置されている。第２光源４からの光束はミ
ラー５で反射されてレンズ系３に入射する。このとき第
２光源４からの光束がレンズ系３を通過し、ウエハー２
の表面に入射するときレンズ系３の光軸Ｌに対して所定
の角度θ、例えばθ＝１０〜３０°で入射するように各
部材４，５を設定している。
高さ（位置）を検出する第２検出手段について説明する
。４は第２光源であり、レンズ系３とレチクル１との間
の空間内に配置されている。第２光源４からの光束はミ
ラー５で反射されてレンズ系３に入射する。このとき第
２光源４からの光束がレンズ系３を通過し、ウエハー２
の表面に入射するときレンズ系３の光軸Ｌに対して所定
の角度θ、例えばθ＝１０〜３０°で入射するように各
部材４，５を設定している。
【００１９】第２光源４からの光束がウエハー２の表面
で反射して生じた反射光はレンズ系３を介してミラー６
で反射し受光手段７面上に入射する。このときウエハー
２の表面がレンズ系３の像面上に位置しているときはウ
エハー２からの反射光束は実線で示す光路Ａを通り、受
光手段７のある位置（基準位置）に入射する。
で反射して生じた反射光はレンズ系３を介してミラー６
で反射し受光手段７面上に入射する。このときウエハー
２の表面がレンズ系３の像面上に位置しているときはウ
エハー２からの反射光束は実線で示す光路Ａを通り、受
光手段７のある位置（基準位置）に入射する。
【００２０】これに対してウエハー２が点線で示す位置
２ａに位置しているときは、その表面は像面の下方に位
置することになるからウエハー２からの反射光束は破線
で示す光路Ｂを通過し、受光手段７の基準位置から外れ
た他の位置に入射する。
２ａに位置しているときは、その表面は像面の下方に位
置することになるからウエハー２からの反射光束は破線
で示す光路Ｂを通過し、受光手段７の基準位置から外れ
た他の位置に入射する。
【００２１】本実施例では受光手段７をＰＳＤやＣＣＤ
などの入射位置に応答するセンサーで構成し、ウエハー
２からの反射光束の受光手段７面上への入射位置を受光
手段７からの出力に基づいて検出することにより、ウエ
ハー２の表面のレンズ系３の像面からのずれを検出して
いる。
などの入射位置に応答するセンサーで構成し、ウエハー
２からの反射光束の受光手段７面上への入射位置を受光
手段７からの出力に基づいて検出することにより、ウエ
ハー２の表面のレンズ系３の像面からのずれを検出して
いる。
【００２２】そして受光手段７からの出力信号がコント
ローラ１０４へ入力され、コントローラ１０４がこの出
力信号に基づいて駆動手段１０１を制御し、駆動手段１
０１によりウエハー２を載置したウエハーステージ１０
２を光軸Ｌ方向に移動させてウエハー２の表面が像面位
置にくるようにしている。以上、各要素３，４，５，６
，７が光斜入射法を使う第２検出手段を構成している。
ローラ１０４へ入力され、コントローラ１０４がこの出
力信号に基づいて駆動手段１０１を制御し、駆動手段１
０１によりウエハー２を載置したウエハーステージ１０
２を光軸Ｌ方向に移動させてウエハー２の表面が像面位
置にくるようにしている。以上、各要素３，４，５，６
，７が光斜入射法を使う第２検出手段を構成している。
【００２３】本実施例ではレンズ系３の像面にウエハー
２上の各領域を順次フォーカスさせて像面と各領域の表
面をほぼ一致させる。これによりレチクル１の回路パタ
ーン像を各領域に鮮明な形で投影できるし、又検出手段
（３，８，９，１０，１１）により各領域に設けた位置
合わせマークの鮮明な像を検出し、ウエハー２の位置合
わせに利用できる。
２上の各領域を順次フォーカスさせて像面と各領域の表
面をほぼ一致させる。これによりレチクル１の回路パタ
ーン像を各領域に鮮明な形で投影できるし、又検出手段
（３，８，９，１０，１１）により各領域に設けた位置
合わせマークの鮮明な像を検出し、ウエハー２の位置合
わせに利用できる。
【００２４】本実施例ではまず第１検出手段を用い、ウ
エハー２を光軸Ｌ方向に移動させながら表示装置１０３
で観察されるウエハー２上の位置マーク像のコントラス
トが最大となるウエハー２上の位置を検出することによ
り、レンズ系３の像面にウエハー２の表面を位置づける
。そしてこのとき、第２検出手段により第２光源４から
の光束を順にミラー５、レンズ系３、その表面が像面に
合焦しているウエハー２、結像レンズ３、そしてミラー
６を介して受光手段７面上に導光する。
エハー２を光軸Ｌ方向に移動させながら表示装置１０３
で観察されるウエハー２上の位置マーク像のコントラス
トが最大となるウエハー２上の位置を検出することによ
り、レンズ系３の像面にウエハー２の表面を位置づける
。そしてこのとき、第２検出手段により第２光源４から
の光束を順にミラー５、レンズ系３、その表面が像面に
合焦しているウエハー２、結像レンズ３、そしてミラー
６を介して受光手段７面上に導光する。
【００２５】このときの受光手段７面上へのウエハー２
からの反射光束の入射位置を第２検出手段による検出の
基準位置とし、受光手段７からの出力をコントローラ１
０４の記憶部に記憶する。そして第２検出手段を使った
ウエハー２上の各領域に対する合焦動作やウエハー２と
同一工程で処理された他のウエハー２上の各領域に対す
る合焦動作の時の、第２検出手段による検出の基準位置
を決定する。
からの反射光束の入射位置を第２検出手段による検出の
基準位置とし、受光手段７からの出力をコントローラ１
０４の記憶部に記憶する。そして第２検出手段を使った
ウエハー２上の各領域に対する合焦動作やウエハー２と
同一工程で処理された他のウエハー２上の各領域に対す
る合焦動作の時の、第２検出手段による検出の基準位置
を決定する。
【００２６】このように第１検出手段を使って第２検出
手段のセットアップを完了させる。従ってセットアップ
に用いたのと同一の第２物体であるウエハー２上の各領
域、又はウエハー２と同一基板構造をもつウエハー２と
同一工程で処理された第２物体であるウエハー２の各領
域をレンズ系３の像面に合焦する場合には、光斜入射に
よる第２検出手段を用いることとなる。領域の表面が像
面にない場合には第２物体からの反射光は、例えば点線
Ｂの経路をとおり受光手段７上で、基準位置から距離Δ
ｄだけ離れた位置に入射する。この距離Δｄは第２物体
２の表面の像面からのずれ量Δｆに対応している。（Δ
ｄ＝２・β・ｔａｎθ・Δｆ、βは第２検出手段の結像
倍率）従って、現在の第２物体２の表面の像面からのず
れ量Δｆと方向がただちにわかり、すぐさま第２物体２
の表面を像面位置に設定することが可能となる。この設
定の確認は第２物体２からの反射光束が受光手段７の基
準位置に入射することを受光手段７から出力により検出
すればいい。
手段のセットアップを完了させる。従ってセットアップ
に用いたのと同一の第２物体であるウエハー２上の各領
域、又はウエハー２と同一基板構造をもつウエハー２と
同一工程で処理された第２物体であるウエハー２の各領
域をレンズ系３の像面に合焦する場合には、光斜入射に
よる第２検出手段を用いることとなる。領域の表面が像
面にない場合には第２物体からの反射光は、例えば点線
Ｂの経路をとおり受光手段７上で、基準位置から距離Δ
ｄだけ離れた位置に入射する。この距離Δｄは第２物体
２の表面の像面からのずれ量Δｆに対応している。（Δ
ｄ＝２・β・ｔａｎθ・Δｆ、βは第２検出手段の結像
倍率）従って、現在の第２物体２の表面の像面からのず
れ量Δｆと方向がただちにわかり、すぐさま第２物体２
の表面を像面位置に設定することが可能となる。この設
定の確認は第２物体２からの反射光束が受光手段７の基
準位置に入射することを受光手段７から出力により検出
すればいい。
【００２７】本発明の第２検出手段はレンズ系３の横か
らレンズ系３を使わずに光束を入射する方法と異なり、
レンズ系３を使っているＴＴＬ方式なので温度、気圧等
のレンズ系３、環境変化に対する像面位置変化にも追従
可能である。又、レンズ系３のバックフォーカスに対す
る制約が無いことや系全体をコンパクトに構成できると
いうメリットもある。第２物体であるウエハー２の基板
、レジスト構造が今迄と異なる場合には第１検出手段に
よってレンズ系３の像面を検出し、これに対するウエハ
ー２の表面の合焦を実施し、第１検出手段の基準位置を
とりなおす。これにより第２物体であるウエハーの基板
、レジスト構造変化で生ずる第２検出手段の検出誤差を
効果的に防ぐことができる。
らレンズ系３を使わずに光束を入射する方法と異なり、
レンズ系３を使っているＴＴＬ方式なので温度、気圧等
のレンズ系３、環境変化に対する像面位置変化にも追従
可能である。又、レンズ系３のバックフォーカスに対す
る制約が無いことや系全体をコンパクトに構成できると
いうメリットもある。第２物体であるウエハー２の基板
、レジスト構造が今迄と異なる場合には第１検出手段に
よってレンズ系３の像面を検出し、これに対するウエハ
ー２の表面の合焦を実施し、第１検出手段の基準位置を
とりなおす。これにより第２物体であるウエハーの基板
、レジスト構造変化で生ずる第２検出手段の検出誤差を
効果的に防ぐことができる。
【００２８】半導体デバイス製造用焼付装置であるステ
ッパーにおいては、１枚のウエハーのなかの数十以上の
ショットに回路パターンを焼付ける。その際、各ショッ
トの焼付けすべてに対して時間のかかる従来のコントラ
スト法で合焦すると、装置のスループットが低下してし
まう。そこで、１枚のウエハーに関して、最初のショッ
トに対してのみ第１検出手段法により合焦位置の検出を
実施し、第２検出手段のセンサー上に基準位置をつくる
。そして残りのショットは、すべて第２検出手段で合焦
させる。
ッパーにおいては、１枚のウエハーのなかの数十以上の
ショットに回路パターンを焼付ける。その際、各ショッ
トの焼付けすべてに対して時間のかかる従来のコントラ
スト法で合焦すると、装置のスループットが低下してし
まう。そこで、１枚のウエハーに関して、最初のショッ
トに対してのみ第１検出手段法により合焦位置の検出を
実施し、第２検出手段のセンサー上に基準位置をつくる
。そして残りのショットは、すべて第２検出手段で合焦
させる。
【００２９】これにより高速で正確なウエハー２の各シ
ョットの焦点合わせが可能となる。ウエハー２と同一の
工程ウエハーに関しては第２検出手段のセンサー上の基
準位置は同じであると考えられるので、再度第１検出手
段を用いる必要はなく、周囲の環境が変化しても、この
斜入射法はＴＴＬ方式であるから、レンズ系３の像面位
置の変化にも追従できる。
ョットの焦点合わせが可能となる。ウエハー２と同一の
工程ウエハーに関しては第２検出手段のセンサー上の基
準位置は同じであると考えられるので、再度第１検出手
段を用いる必要はなく、周囲の環境が変化しても、この
斜入射法はＴＴＬ方式であるから、レンズ系３の像面位
置の変化にも追従できる。
【００３０】つまり、同一工程の複数枚のウエハーに対
して、最初のウエハーの第１ショットのみ第１検出手段
による合焦動作を実施すれば、それ以後の全ショット、
全ウエハーは第２検出手段で正確な合焦ができるので装
置のスループットを向上させることができる。そしてレ
ジスト膜圧・基板等が異なる別工程のウエハーに対して
のみ第１検出手段による第２検出手段でのセンサー上の
基準位置だし（キャリブレーション）を実行すれば、そ
の工程のどのウエハーも第２検出手段のみでの合焦が可
能となり、各工程の第２検出手段による検出の基準位置
をコントローラ１０４のメモリに記憶しておけば、以前
対象とした工程は次に再度対象とする場合には記憶して
おいた基準位置をメモリーから呼び出すだけで第１検出
手段を用いずともよくなる。
して、最初のウエハーの第１ショットのみ第１検出手段
による合焦動作を実施すれば、それ以後の全ショット、
全ウエハーは第２検出手段で正確な合焦ができるので装
置のスループットを向上させることができる。そしてレ
ジスト膜圧・基板等が異なる別工程のウエハーに対して
のみ第１検出手段による第２検出手段でのセンサー上の
基準位置だし（キャリブレーション）を実行すれば、そ
の工程のどのウエハーも第２検出手段のみでの合焦が可
能となり、各工程の第２検出手段による検出の基準位置
をコントローラ１０４のメモリに記憶しておけば、以前
対象とした工程は次に再度対象とする場合には記憶して
おいた基準位置をメモリーから呼び出すだけで第１検出
手段を用いずともよくなる。
【００３１】以上の説明では第２検出手段を用いてウエ
ハー２上の各領域をレンズ系３の像面に合焦させた（位
置付けした）後、各領域にレチクル１の回路パターン像
を投影−転写することを述べた。しかし本発明はこの投
影−転写に加え、位置合わせにも使用される。つまり第
２検出手段を用いてウエハー２上の各領域をレンズ系３
の像面に一致させると、各領域は第１検出手段の撮像素
子１１の受光面と光学的に共役になるから、各領域に付
設してある位置合わせマークの像を撮像素子１１の受光
面上に合焦させることができる。
ハー２上の各領域をレンズ系３の像面に合焦させた（位
置付けした）後、各領域にレチクル１の回路パターン像
を投影−転写することを述べた。しかし本発明はこの投
影−転写に加え、位置合わせにも使用される。つまり第
２検出手段を用いてウエハー２上の各領域をレンズ系３
の像面に一致させると、各領域は第１検出手段の撮像素
子１１の受光面と光学的に共役になるから、各領域に付
設してある位置合わせマークの像を撮像素子１１の受光
面上に合焦させることができる。
【００３２】従って、本発明により各領域に付設してあ
る位置合わせマークの鮮明な像を第１検出手段により検
出し、この像の位置を評価（撮像素子１１からのビデオ
信号が使用される。）することにより各領域の位置を検
出し、この位置検出に基づいてレチクル１に対するウエ
ハー２の（各領域の）位置合わせができ、鮮明なマーク
像を検出している為、位置合わせ精度も向上する。
る位置合わせマークの鮮明な像を第１検出手段により検
出し、この像の位置を評価（撮像素子１１からのビデオ
信号が使用される。）することにより各領域の位置を検
出し、この位置検出に基づいてレチクル１に対するウエ
ハー２の（各領域の）位置合わせができ、鮮明なマーク
像を検出している為、位置合わせ精度も向上する。
【００３３】尚、このような位置合わせはコントローラ
１０４により撮像素子１１からのビデオ信号を処理して
マーク像の位置を評価し、各領域の位置を検出し、駆動
手段１０１によりステージ１０２の移動を制御して行な
う。
１０４により撮像素子１１からのビデオ信号を処理して
マーク像の位置を評価し、各領域の位置を検出し、駆動
手段１０１によりステージ１０２の移動を制御して行な
う。
【００３４】又、位置合わせの方式としては各々従来か
ら周知のダイバイダイアライメント、グローバルアライ
メントなどが適用できる。又このような本発明の位置合
わせへの利用は以下に述べる実施例２〜実施例４も同様
にあてはまる。そして実施例５では本発明を位置合わせ
へ利用した形態が具体的に示される。
ら周知のダイバイダイアライメント、グローバルアライ
メントなどが適用できる。又このような本発明の位置合
わせへの利用は以下に述べる実施例２〜実施例４も同様
にあてはまる。そして実施例５では本発明を位置合わせ
へ利用した形態が具体的に示される。
【００３５】又、本実施例では第１検出手段でレンズ系
３による像のコントラストが評価されるウエハー２上の
マークとして、位置合わせマークを用いているが、位置
合わせマークを用いずコントラスト評価の為の合焦用の
パターンを別途ウエハー上に形成しておき、このパター
ンを用いてもいい。
３による像のコントラストが評価されるウエハー２上の
マークとして、位置合わせマークを用いているが、位置
合わせマークを用いずコントラスト評価の為の合焦用の
パターンを別途ウエハー上に形成しておき、このパター
ンを用いてもいい。
【００３６】又、本発明において用いられる合焦用の光
束の波長はレンズ系３の設計波長に限定されるものでは
なくＴＴＬ方式としての効果のある波長であれば、どの
ような波長であってもよい。又第１検出手段と第２検出
手段とで異なる波長の光束を用い、各手段毎に色フィル
ターを挿入しておけば互いの光の混入を防止することが
できるので好ましい。
束の波長はレンズ系３の設計波長に限定されるものでは
なくＴＴＬ方式としての効果のある波長であれば、どの
ような波長であってもよい。又第１検出手段と第２検出
手段とで異なる波長の光束を用い、各手段毎に色フィル
ターを挿入しておけば互いの光の混入を防止することが
できるので好ましい。
【００３７】図２、図３、図４、図５は各々本発明の実
施例２，３，４，５を示す概略図である。各図において
図１で示した要素と同一要素には同符番を付している。 図２の実施例２では第１検出手段の各要素をレチクル１
とレンズ系３との間の空間内に配置している。
施例２，３，４，５を示す概略図である。各図において
図１で示した要素と同一要素には同符番を付している。 図２の実施例２では第１検出手段の各要素をレチクル１
とレンズ系３との間の空間内に配置している。
【００３８】本実施例ではウエハー２面上の位置合わせ
マークを、ウエハー２からの反射光をレンズ系３を介し
てミラー１３で反射させた後レチクル１と光学的に等価
な位置に設定した基準板１２上に投影することにより、
板１２面上に結像している。そして基準板１２面上に形
成したウエハー２上の位置マーク像を観察用レンズ１０
により撮像素子１１面上に再結像している。
マークを、ウエハー２からの反射光をレンズ系３を介し
てミラー１３で反射させた後レチクル１と光学的に等価
な位置に設定した基準板１２上に投影することにより、
板１２面上に結像している。そして基準板１２面上に形
成したウエハー２上の位置マーク像を観察用レンズ１０
により撮像素子１１面上に再結像している。
【００３９】本実施例では基準板１２を介して間接的に
第１物体であるレチクル１の結像面と第２物体であるウ
エハー２の表面との位置関係、即ちウエハー２の表面の
結像面に対する合焦状態を検出している。本実施例の装
置の他の構成、機能は実施例１と同じである。
第１物体であるレチクル１の結像面と第２物体であるウ
エハー２の表面との位置関係、即ちウエハー２の表面の
結像面に対する合焦状態を検出している。本実施例の装
置の他の構成、機能は実施例１と同じである。
【００４０】図３の実施例３では第２検出手段における
第２光源４からの光束を図１の実施例１とは異なり、レ
ンズ系３の一部を介してこの光束を瞳位置に設けた反射
ミラー５で反射して、この一部に入れウエハー２上に照
射し、又ウエハー２からの反射光束をこの一部を介して
やはり瞳位置に配置した反射ミラー６で反射させて受光
手段７面上に導光している。この他の構成、機能は実施
例１との装置と同様である。
第２光源４からの光束を図１の実施例１とは異なり、レ
ンズ系３の一部を介してこの光束を瞳位置に設けた反射
ミラー５で反射して、この一部に入れウエハー２上に照
射し、又ウエハー２からの反射光束をこの一部を介して
やはり瞳位置に配置した反射ミラー６で反射させて受光
手段７面上に導光している。この他の構成、機能は実施
例１との装置と同様である。
【００４１】図４の実施例４では第２検出手段の各部材
４，５，６，７をレチクル１の上方の空間に配置してい
る。そして第２光源４からの光束をミラー５で反射し、
レチクル１を介してレンズ系３に向けてウエハー２面上
を照射し、又ウエハー２からの反射光束をレンズ系３及
びレチクル１を順次介してミラー６で反射し、受光手段
７面上に導光している。この他の構成及び機能は実施例
１の装置と同様である。
４，５，６，７をレチクル１の上方の空間に配置してい
る。そして第２光源４からの光束をミラー５で反射し、
レチクル１を介してレンズ系３に向けてウエハー２面上
を照射し、又ウエハー２からの反射光束をレンズ系３及
びレチクル１を順次介してミラー６で反射し、受光手段
７面上に導光している。この他の構成及び機能は実施例
１の装置と同様である。
【００４２】図５に示す実施例５は本発明をＫｒＦエキ
シマレーザーステッパーに適用した例であり、このステ
ッパーのオフアクシスアライメントスコープ２００（以
下「スコープ２００」という。）を図示している。この
スコープ２００は不図示の例えば図１の投影レンズ系３
のような、ＫｒＦエキシマレーザーからのレーザー光（
２４８．４ｎｍ）に対して設計された縮小投影レンズ系
の横に置かれる。そして、このスコープ２００によりウ
エハー２上の各領域（ショット）の設けた位置合わせマ
ークの幾つかを撮像し、その位置を検出し、ウエハー２
を不図示のレチクルに対して位置合わせする為の情報を
得る。この情報は、通常ウエハー２のグローバルアライ
メントに使用される。
シマレーザーステッパーに適用した例であり、このステ
ッパーのオフアクシスアライメントスコープ２００（以
下「スコープ２００」という。）を図示している。この
スコープ２００は不図示の例えば図１の投影レンズ系３
のような、ＫｒＦエキシマレーザーからのレーザー光（
２４８．４ｎｍ）に対して設計された縮小投影レンズ系
の横に置かれる。そして、このスコープ２００によりウ
エハー２上の各領域（ショット）の設けた位置合わせマ
ークの幾つかを撮像し、その位置を検出し、ウエハー２
を不図示のレチクルに対して位置合わせする為の情報を
得る。この情報は、通常ウエハー２のグローバルアライ
メントに使用される。
【００４３】従って、この実施例では本発明の合焦法が
ウエハー２上の位置合わせマークの撮像に利用され、マ
ーク像の位置の検出精度の向上が図られている。
ウエハー２上の位置合わせマークの撮像に利用され、マ
ーク像の位置の検出精度の向上が図られている。
【００４４】図５において第１光源８からの光束は拡散
板２６を照明する。拡散板２６からの拡散光は赤外線カ
ットフィルター２７を通過することにより赤外成分が除
かれ、その後集光レンズ２５により集光されてハーフミ
ラー９へ向けられる。ハーフミラー９へ向けられた光束
はそこで反射し、ダイクロイックミラー（プリズム）２
４へ向かう。ダイクロイックミラー２４はこの光束を反
射して対物レンズ３０に入射させ、対物レンズ３０が、
この光束をウエハー２上に集光し、ウエハー２の表面の
スクライブライン近傍を照明する。このスクライブライ
ン中に位置合わせマークが形成されている。
板２６を照明する。拡散板２６からの拡散光は赤外線カ
ットフィルター２７を通過することにより赤外成分が除
かれ、その後集光レンズ２５により集光されてハーフミ
ラー９へ向けられる。ハーフミラー９へ向けられた光束
はそこで反射し、ダイクロイックミラー（プリズム）２
４へ向かう。ダイクロイックミラー２４はこの光束を反
射して対物レンズ３０に入射させ、対物レンズ３０が、
この光束をウエハー２上に集光し、ウエハー２の表面の
スクライブライン近傍を照明する。このスクライブライ
ン中に位置合わせマークが形成されている。
【００４５】ウエハー２の表面で反射した光束は再度対
物レンズ３０に入射し、ダイクロイックミラー２４で反
射し、ハーフミラー９を通過して観察用レンズ１０に向
かう。レンズ１０はこの反射光束を、赤外線カットフィ
ルター２８を介して、撮像素子１１上に集光し、撮像素
子１１上にウエハー２上の各領域に付設してある位置合
わせマークの像を投影する。
物レンズ３０に入射し、ダイクロイックミラー２４で反
射し、ハーフミラー９を通過して観察用レンズ１０に向
かう。レンズ１０はこの反射光束を、赤外線カットフィ
ルター２８を介して、撮像素子１１上に集光し、撮像素
子１１上にウエハー２上の各領域に付設してある位置合
わせマークの像を投影する。
【００４６】以上、述べたことが本実施例の第１検出手
段の機能である。従って、コントローラ１０４は駆動手
段１０１を介してステージ１０２を上下動させながら、
撮像素子１１からの出力（ビデオ信号）に基づいて撮像
素子１１上に投影された、ある領域の位置合わせマーク
の像のコントラストを評価し、コントラストが最も良く
なる位置でステージ１０２の移動を止める。これにより
位置合わせマークの像が撮像素子１１上にフォーカスさ
れる。即ち対物レンズ３０の焦平面に位置合わせマーク
が位置する。
段の機能である。従って、コントローラ１０４は駆動手
段１０１を介してステージ１０２を上下動させながら、
撮像素子１１からの出力（ビデオ信号）に基づいて撮像
素子１１上に投影された、ある領域の位置合わせマーク
の像のコントラストを評価し、コントラストが最も良く
なる位置でステージ１０２の移動を止める。これにより
位置合わせマークの像が撮像素子１１上にフォーカスさ
れる。即ち対物レンズ３０の焦平面に位置合わせマーク
が位置する。
【００４７】一方、本実施例の第２検出手段は部材４，
２１，２２，２３，２４，３０，７を含み、第１検出手
段で決めたウエハー２の位置が第２検出手段による面位
置検出の為の受光手段７への反射光束の入射の基準位置
を決める時のウエハー２の位置となる。即ち第２光源４
からの光束をレンズで絞った後、投影スリット２１を通
過させ、ハーフミラー２２で反射させた後、リレーレン
ズ２３、ダイクロイックミラー２４を介して対物レンズ
３０に向け、対物レンズ３０によりウエハー２のスクラ
イブライン近傍面上に光軸Ｌ´に対して１０〜３０°傾
いた方向から斜入射させる。
２１，２２，２３，２４，３０，７を含み、第１検出手
段で決めたウエハー２の位置が第２検出手段による面位
置検出の為の受光手段７への反射光束の入射の基準位置
を決める時のウエハー２の位置となる。即ち第２光源４
からの光束をレンズで絞った後、投影スリット２１を通
過させ、ハーフミラー２２で反射させた後、リレーレン
ズ２３、ダイクロイックミラー２４を介して対物レンズ
３０に向け、対物レンズ３０によりウエハー２のスクラ
イブライン近傍面上に光軸Ｌ´に対して１０〜３０°傾
いた方向から斜入射させる。
【００４８】そしてウエハー２からの反射光束を対物レ
ンズ３０で集光し、ダイクロイックミラー２４を介し、
リレーレンズ２３に入射させる。そして該反射光束をリ
レーレンズ２３によりハーフミラー２２を介し、受光手
段７面上に入射させている。これによりウエハー２の表
面が対物レンズ３０に合焦している位置での第２検出手
段の光束の受光手段７への入射位置、即ち基準位置を決
定し、前記各実施例と同様にコントローラ１０４のメモ
リに記憶している。
ンズ３０で集光し、ダイクロイックミラー２４を介し、
リレーレンズ２３に入射させる。そして該反射光束をリ
レーレンズ２３によりハーフミラー２２を介し、受光手
段７面上に入射させている。これによりウエハー２の表
面が対物レンズ３０に合焦している位置での第２検出手
段の光束の受光手段７への入射位置、即ち基準位置を決
定し、前記各実施例と同様にコントローラ１０４のメモ
リに記憶している。
【００４９】尚、赤外カットフィルター２７，２８は撮
像素子１１と受光手段が各々検出する光に他方の手段の
光が混入するのを防止する為に用いられている。
像素子１１と受光手段が各々検出する光に他方の手段の
光が混入するのを防止する為に用いられている。
【００５０】本実施例において前述のグローバルアライ
メントの為にウエハー２のいくつかの領域の位置合わせ
マークは撮像素子１１によって検出されるが、その際の
各領域の対物レンズ３０の焦平面へのフォーカス、即ち
ウエハー２の光軸Ｌ´方向の位置は各領域からの反射光
を受光手段７により検出することにより、決定される。
メントの為にウエハー２のいくつかの領域の位置合わせ
マークは撮像素子１１によって検出されるが、その際の
各領域の対物レンズ３０の焦平面へのフォーカス、即ち
ウエハー２の光軸Ｌ´方向の位置は各領域からの反射光
を受光手段７により検出することにより、決定される。
【００５１】本実施例のスコープ２００は拡大系であり
、このような拡大系では系のパワーを対物レンズ３が殆
ど持っているためにスコープ２００の一部の対物レンズ
３の挙動さえモニターしていれば実用上十分である。 尚、本実施例においてミラー２４を通常の折曲げミラー
に代え、部材４，２１，２３，２４，２２，７までの系
を観察用レンズ１０と撮像素子１１との間の任意の位置
にミラー２４をおいて配置しても良い。
、このような拡大系では系のパワーを対物レンズ３が殆
ど持っているためにスコープ２００の一部の対物レンズ
３の挙動さえモニターしていれば実用上十分である。 尚、本実施例においてミラー２４を通常の折曲げミラー
に代え、部材４，２１，２３，２４，２２，７までの系
を観察用レンズ１０と撮像素子１１との間の任意の位置
にミラー２４をおいて配置しても良い。
【００５２】又、第１光源と第２光源を同一光源より構
成し、この光源を第１及び第２検出手段で共用し、互い
に中心波長が同一である光を用いて検出しても良い。又
同一光源を使って別波長の光を各検出手段で採用するよ
うにしても良い。
成し、この光源を第１及び第２検出手段で共用し、互い
に中心波長が同一である光を用いて検出しても良い。又
同一光源を使って別波長の光を各検出手段で採用するよ
うにしても良い。
【００５３】以上、実施例５においても、前記各実施例
同様マーク像を検出する第１検出手段により、反射ビー
ムの位置を検出する第２検出手段の位置検出の基準のキ
ャリブレーションを行ない、第２検出手段を使用した、
ウエハー上の各領域の対物レンズ３０の焦平面に対する
ずれの検出及び補正を実行し、第１検出手段により該各
領域の位置合わせマークの鮮明な像を検出するので、位
置合わせの精度と速度の向上を達成できる。
同様マーク像を検出する第１検出手段により、反射ビー
ムの位置を検出する第２検出手段の位置検出の基準のキ
ャリブレーションを行ない、第２検出手段を使用した、
ウエハー上の各領域の対物レンズ３０の焦平面に対する
ずれの検出及び補正を実行し、第１検出手段により該各
領域の位置合わせマークの鮮明な像を検出するので、位
置合わせの精度と速度の向上を達成できる。
【００５４】又、実施例５においてウエハー上の各領域
の位置合わせマークを対物レンズ３０の焦平面に位置付
ける際に、ウエハーステージを上下動させる代わりに、
対物レンズ３０を上下動させてもいい。この場合、本実
施例もそのように構成されているのだが対物レンズ３０
の焦平面を、その焦点位置に設定し、撮像素子１１の受
光面をレンズ１０の焦点位置に設定し、第２光源８によ
るウエハー２からの反射光束が対物レンズ３０とレンズ
１０の間で平行になるようにすれば好ましい。因に本実
施例では第１光源４からの光束がレンズ２３と対物レン
ズ３０の間を、光軸Ｌ´とほぼ平行に進むように構成さ
れている。
の位置合わせマークを対物レンズ３０の焦平面に位置付
ける際に、ウエハーステージを上下動させる代わりに、
対物レンズ３０を上下動させてもいい。この場合、本実
施例もそのように構成されているのだが対物レンズ３０
の焦平面を、その焦点位置に設定し、撮像素子１１の受
光面をレンズ１０の焦点位置に設定し、第２光源８によ
るウエハー２からの反射光束が対物レンズ３０とレンズ
１０の間で平行になるようにすれば好ましい。因に本実
施例では第１光源４からの光束がレンズ２３と対物レン
ズ３０の間を、光軸Ｌ´とほぼ平行に進むように構成さ
れている。
【００５５】又、以上示した実施例ではウエハーの基板
やレジスト構造が代わる毎に第２検出手段のセンサーの
基準位置をコントローラのメモリに記憶し、センサーの
基準位置のキャリブレーションを行なっていたが、第２
検出手段の光学系の一部にミラーや平行平板等の光束を
シフトさせる部材を設け、ウエハーの基板やレジスト構
造が代わっても第２検出手段の基準位置が変化しないよ
うに、この部材と第１検出手段とで第２検出手段の光学
系のキャリブレーションを行なうようにしてもいい。
やレジスト構造が代わる毎に第２検出手段のセンサーの
基準位置をコントローラのメモリに記憶し、センサーの
基準位置のキャリブレーションを行なっていたが、第２
検出手段の光学系の一部にミラーや平行平板等の光束を
シフトさせる部材を設け、ウエハーの基板やレジスト構
造が代わっても第２検出手段の基準位置が変化しないよ
うに、この部材と第１検出手段とで第２検出手段の光学
系のキャリブレーションを行なうようにしてもいい。
【００５６】又、以上示した各実施例では本発明をステ
ッパーに適用したものを例示しているが、本発明は他の
タイプの露光装置にも同様に適用できる。又第１及び第
２検出手段の光学系の構成も、本発明の思想に基づき様
々な形態を採ることができる。
ッパーに適用したものを例示しているが、本発明は他の
タイプの露光装置にも同様に適用できる。又第１及び第
２検出手段の光学系の構成も、本発明の思想に基づき様
々な形態を採ることができる。
【００５７】
【発明の効果】以上、本発明によればウエハー上の複数
の領域を光学系の焦平面に精確かつ素早く位置付けるこ
とができ、半導体デバイスの製造時の量産効率が上る位
置付け方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用い
た投影露光装置を達成することができる。
の領域を光学系の焦平面に精確かつ素早く位置付けるこ
とができ、半導体デバイスの製造時の量産効率が上る位
置付け方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用い
た投影露光装置を達成することができる。
【図１】 本発明を半導体素子製造用の投影露光装置
に適用したときの実施例１の概略図
に適用したときの実施例１の概略図
【図２】 本発明を半導体素子製造用の投影露光装置
に適用したときの実施例２の概略図
に適用したときの実施例２の概略図
【図３】 本発明を半導体素子製造用の投影露光装置
に適用したときの実施例３の概略図
に適用したときの実施例３の概略図
【図４】 本発明を半導体素子製造用の投影露光装置
に適用したときの実施例４の概略図
に適用したときの実施例４の概略図
【図５】 本発明を半導体素子製造用の投影露光装置
に適用したときの実施例５の概略図
に適用したときの実施例５の概略図
１ レチクル
２ ウエハー
３ 光学系
４ 第２光源
５ ミラー
６ ミラー
７ 受光手段
８ 第１光源
９ ハーフミラー
１０ 観察用レンズ
１１ 撮像素子
１０１ 駆動手段
１０２ ステージ
１０３ 表示装置
１０４ コントローラ
Claims (25)
- 【請求項１】 ウエハー上のパターンの像を光学系に
より形成し、この像を評価することにより前記ウエハー
を実質的に前記光学系の焦平面に位置付ける段階と、前
記焦平面に位置付けられた前記ウエハーに前記光学系を
介して放射ビームを当てて、それが反射して生じる参照
ビームを前記光学系を介して投影する段階と、前記放射
ビームを前記ウエハー上の各領域に当てて、それが反射
して生じる各反射ビームを前記光学系を介して投影し、
この各反射ビームの投影位置を前記参照ビームの投影位
置を基準として評価することにより前記ウエハー上の各
領域を実質的に前記焦平面に位置付ける段階とを有する
ことを特徴とする位置付け方法。 - 【請求項２】 前記放射ビーム、前記参照ビーム及び
前記各反射ビームは、前記光学系の一部を通過すること
を特徴とする請求項１の位置付け方法。 - 【請求項３】 前記放射ビームは、前記光学系の上方
から前記光学系に向けられ、前記参照ビーム及び前記各
反射ビームは前記光学系の上方に射出せしめられること
を特徴とする請求項１の位置付け方法。 - 【請求項４】 前記パターンは前記ウエハー上のスク
ライブライン上に形成したマークであることを特徴とす
る請求項１の位置付け方法。 - 【請求項５】 前記各領域は、スクライブラインを含
むことを特徴とする請求項４の位置付け方法。 - 【請求項６】 前記各領域は、そこに回路パターンが
転写されるパターン領域を含むことを特徴とする請求項
４の位置付け方法。 - 【請求項７】 前記マークは位置合わせマークより成
ることを特徴とする請求項４の位置付け方法。 - 【請求項８】 前記放射ビームは前記スクライブライ
ンに照射せしめられることを特徴とする請求項４の位置
付け方法。 - 【請求項９】 ウエハー上のパターンの像を光学系に
より形成し、この像を評価することにより前記ウエハー
を実質的に前記光学系の焦平面に位置付ける段階と、前
記焦平面に位置付けられた前記ウエハーに前記光学系を
介して放射ビームを当てて、それが反射して生じる参照
ビームを前記光学系を介して投影する段階と、前記放射
ビームを前記ウエハー上の各領域に当てて、それが反射
して生じる各反射ビームを前記光学系を介して投影し、
この各反射ビームの投影位置を前記参照ビームの投影位
置を基準として評価することにより前記ウエハー上の各
領域を実質的に前記焦平面に位置付け、前記ウエハー上
の各領域の位置合わせマークの像を前記光学系を介して
検出する段階と、前記検出した位置合わせマークの像に
基づいて前記ウエハー上の各領域の位置合わせを行い、
前記ウエハー上の各領域に回路パターンをプリントする
段階と、を有するウエハー上の複数の領域にパターンを
プリントすることにより複数個の半導体デバイスを製造
することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１０】 前記放射ビーム、前記参照ビーム及
び前記各反射ビームは、前記光学系の一部を通過するこ
とを特徴とする請求項９の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１１】 前記放射ビームは、前記光学系の上
方から前記光学系に向けられ、前記参照ビーム及び前記
各反射ビームは前記光学系の上方に射出せしめられるこ
とを特徴とする請求項９の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１２】 前記パターンは、前記ウエハー上の
あるスクライブライン上に形成したマークであることを
特徴とする請求項９の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１３】 前記各領域は、前記回路パターンが
プリントされるパターン領域とスクライブラインとを含
むことを特徴とする請求項１２の半導体デバイスの製造
方法。 - 【請求項１４】 前記放射ビームは前記スクライブラ
インに照射されることを特徴とする請求項１３の半導体
デバイスの製造方法。 - 【請求項１５】 前記回路パターンのプリントは、あ
る投影レンズ系によりレチクルに形成した回路パターン
の像を前記各領域に投影することにより行なわれること
を特徴とする請求項９の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項１６】 前記光学系が前記投影レンズ系とし
て使用されることを特徴とする請求項１５の半導体デバ
イスの製造方法。 - 【請求項１７】 前記放射ビームの波長は、前記回路
パターン像の投影に使用されるビームの波長とほぼ同じ
であることを特徴とする請求項１６の半導体デバイスの
製造方法。 - 【請求項１８】 前記放射ビームの波長は、前記回路
パターン像の投影に使用されるビームの波長とは異なる
ことを特徴とする請求項１６の半導体デバイスの製造方
法。 - 【請求項１９】 前記投影レンズ系は前記光学系の横
に置かれたレンズ系であることを特徴とする請求項１５
の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項２０】 前記回路パターンのプリントは、あ
るビームにより前記各領域を走査し該パターンを描画す
ることにより行なわれることを特徴とする請求項９の半
導体デバイスの製造方法。 - 【請求項２１】 ウエハー上のパターンの像を光学系
により形成し、この像を評価することにより前記ウエハ
ーを実質的に前記光学系の焦平面に位置付ける段階と、
前記焦平面に位置付けられた前記ウエハーに前記光学系
を介して放射ビームを当てて、それが反射して生じる参
照ビームを前記光学系を介して投影する段階と、前記放
射ビームを前記ウエハー上の各領域に当てて、それが反
射して生じる各反射ビームを前記光学系を介して投影し
、この各反射ビームの投影位置を前記参照ビームの投影
位置を基準として評価することにより前記ウエハー上の
各領域を実質的に前記焦平面に位置付け、前記光学系に
より前記各領域に回路パターンをプリントする段階と、
を有するウエハー上の複数の領域にパターンをプリント
することにより複数個の半導体デバイスを製造すること
を特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項２２】 前記回路パターンのプリントは、前
記光学系によりレチクルに形成した回路パターンの像を
前記各領域に投影することにより行なわれることを特徴
とする請求項２１の半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項２３】 前記回路パターンのプリントは、あ
るビームにより前記各領域を走査し該パターンを描画す
ることにより行なわれることを特徴とする請求項２１の
半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項２４】 ウエハーを保持する可動ステージと
、レチクルの回路パターン像を、その焦平面に投影する
投影光学系と、前記ウエハー上のマークの像を、前記投
影光学系を介して、該マーク像の強度分布に応答する第
１センサーで検出する第１検出光学系と、放射ビームを
前記投影光学系を介して前記ウエハーに当てて、それが
反射して生じる反射ビームを、前記投影光学系を介して
、該反射ビームの入射位置に応答する第２センサーで検
出する第２検出光学系と、前記第１及び第２センサーか
らの出力を受け、そして前記ステージの移動を制御する
コントローラーとを有し、該コントローラーが、前記ス
テージを前記投影光学系の光軸方向へ変位させながら前
記第１センサーからの出力により前記マーク像の評価を
行なうことにより、前記ウエハーを実質的に前記焦平面
に位置付け、この時の前記第２センサーからの出力を記
憶し、前記ウエハー上の各領域に前記放射ビームを当て
た時の前記第２センサーからの出力を前記記憶した出力
を基準に評価し、この評価に基づいて前記ステージの移
動を制御し、前記各領域を前記焦平面に位置付けるよう
にしたことを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２５】 ウエハーを保持する可動ステージと
、レチクルの回路パターン像を前記ウエハー上に投影す
る投影光学系と、前記投影光学系の横に置かれた対物レ
ンズを備える検出光学系と、コントローラーとを有し、
該検出光学系は、前記ウエハー上のマークの像を、該対
物レンズを介して、該マーク像の強度分布に応答する第
１センサーで検出する手段と、放射ビームを該対物レン
ズを介して前記ウエハーに当てて、それが反射して生じ
る反射ビームを、該対物レンズを介して、該反射ビーム
の入射位置に応答する第２センサーで検出する手段とを
有し、前記コントローラーは、前記第１及び第２センサ
ーからの出力を受け、そして前記ステージの移動を制御
し、前記ステージを前記対物レンズの光軸方向へ変位さ
せながら前記第１センサーからの出力により前記マーク
像の評価を行なうことにより、前記ウエハーを実質的に
前記焦平面に位置付け、この時の前記第２センサーから
の出力を記憶し、前記ウエハー上の各領域に前記放射ビ
ームを当てた時の前記第２センサーからの出力を前記記
憶した出力を基準に評価し、この評価に基づいて前記ス
テージの移動を制御し、前記各領域を前記焦平面に位置
付けるようにしたことを特徴とする投影露光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3084780A JP2890882B2 (ja) | 1990-04-06 | 1991-03-25 | 位置付け方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置 |
| US07/680,547 US5268744A (en) | 1990-04-06 | 1991-04-04 | Method of positioning a wafer with respect to a focal plane of an optical system |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-91698 | 1990-04-06 | ||
| JP9169890 | 1990-04-06 | ||
| JP3084780A JP2890882B2 (ja) | 1990-04-06 | 1991-03-25 | 位置付け方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04218909A true JPH04218909A (ja) | 1992-08-10 |
| JP2890882B2 JP2890882B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=26425771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3084780A Expired - Fee Related JP2890882B2 (ja) | 1990-04-06 | 1991-03-25 | 位置付け方法、半導体デバイスの製造方法及びそれを用いた投影露光装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5268744A (ja) |
| JP (1) | JP2890882B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07135141A (ja) * | 1993-06-25 | 1995-05-23 | Nec Corp | 露光装置及びその焦点合わせ方法 |
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| JP3210145B2 (ja) | 1993-07-14 | 2001-09-17 | キヤノン株式会社 | 走査型露光装置及び該装置を用いてデバイスを製造する方法 |
| JPH0772378A (ja) * | 1993-09-02 | 1995-03-17 | Nikon Corp | 合焦装置 |
| JP3420314B2 (ja) * | 1993-12-03 | 2003-06-23 | キヤノン株式会社 | 位置ずれ計測方法及びそれを用いた計測装置 |
| JP3548298B2 (ja) * | 1994-08-30 | 2004-07-28 | キヤノン株式会社 | 位置ずれ計測方法及びそれを用いた位置ずれ計測装置 |
| US5552891A (en) * | 1994-10-31 | 1996-09-03 | International Business Machines Corporation | Automated mask alignment for UV projection expose system |
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| JP3428829B2 (ja) * | 1996-08-27 | 2003-07-22 | キヤノン株式会社 | 位置合わせ方法及びそれを用いた投影露光装置 |
| JPH11251229A (ja) * | 1998-02-27 | 1999-09-17 | Canon Inc | 露光装置およびデバイス製造方法 |
| DE10311855B4 (de) * | 2003-03-17 | 2005-04-28 | Infineon Technologies Ag | Anordnung zum Übertragen von Informationen/Strukturen auf Wafer unter Verwendung eines Stempels |
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| DE102007051669A1 (de) | 2007-10-26 | 2009-04-30 | Carl Zeiss Smt Ag | Abbildende Optik, Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer derartigen abbildenden Optik sowie Verfahren zur Herstellung eines mikrostrukturierten Bauteils mit einer derartigen Projektionsbelichtungsanlage |
| DE102008004762A1 (de) * | 2008-01-16 | 2009-07-30 | Carl Zeiss Smt Ag | Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie mit einer Messeinrichtung |
| DE102008017645A1 (de) | 2008-04-04 | 2009-10-08 | Carl Zeiss Smt Ag | Vorrichtung zur mikrolithographischen Projektionsbelichtung sowie Vorrichtung zur Inspektion einer Oberfläche eines Substrats |
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| US8502978B2 (en) | 2008-09-09 | 2013-08-06 | Nikon Corporation | Surface position detecting apparatus, exposure apparatus, surface position detecting method, and device manufacturing method |
| US8422027B2 (en) | 2010-06-08 | 2013-04-16 | Nikon Corporation | Imaging optical system for producing control information regarding lateral movement of an image plane or an object plane |
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| KR20220030067A (ko) * | 2020-09-02 | 2022-03-10 | 삼성전자주식회사 | 웨이퍼 검사 장치 및 이를 포함하는 시스템 |
| CN114415325B (zh) * | 2022-02-22 | 2023-11-03 | 北京半导体专用设备研究所（中国电子科技集团公司第四十五研究所） | 调焦光学成像系统 |
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| US4952815A (en) * | 1988-04-14 | 1990-08-28 | Nikon Corporation | Focusing device for projection exposure apparatus |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP3084780A patent/JP2890882B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1991-04-04 US US07/680,547 patent/US5268744A/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5268744A (en) | 1993-12-07 |
| JP2890882B2 (ja) | 1999-05-17 |
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