JPH0652706B2

JPH0652706B2 - 投影露光装置

Info

Publication number: JPH0652706B2
Application number: JP63116455A
Authority: JP
Inventors: 春名川島; 章義鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-05-13
Filing date: 1988-05-13
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPH01286418A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、投影露光装置に関し、特に半導体素子製造の
分野において、半導体ウエハー表面にレチクルの回路パ
ターンを繰り返し縮小投影露光する際の自動ピント調整
機能所謂オートフオーカス機能を有するステツパーと呼
ばれる投影露光装置に関する。

＜従来の技術＞近年、半導体素子、LIS素子，超LSI素子等のパターンの
微細化、高集積化の要求により、投影露光装置において
高い解像力を有した結像（投影）光学系が必要とされて
きている為、結像光学系の高ＮＡ化が進み結像光学系の
焦点深度は浅くなりつつある。

又、ウエハには、平面加工技術の点から、ある程度の厚
さのばらつきと曲りを許容しなければならない。通常ウ
エハ曲りの矯正については、サブシクロンのオーダで平
面度で保証する様に加工されたウエハチヤツク上にウエ
ハを載せ、ウエハの背面をバキユーム吸着することによ
り平面矯正を行っている。しかしながら、ウエハ１枚の
中での厚さのばらつきや吸着手法、更にはプロセスが進
む事によって生ずるウエハの変形については、いくらウ
エハの平面を矯正しようとしても矯正不能である。

この為、レチクルパターンが縮小投影露光される画面領
域内でウエハが凹凸を持つ為、実効的な光学系の焦点深
度は、さらに浅くなってしまう。

従って、縮小投影露光装置に於いては、ウエハ面を焦点
面に（投影光学系の像面）に合致させる為の有効な自動
焦点合わせ方法が重要なテーマとなっている。

従来の縮小投影露光装置のウエハ面位置検出方法として
は、エアマイクロセンサを用いる方法と、投影露光光学
系を介さずにウエハ面に斜め方向から光束を入射させ、
その反射光の位置ずれ量を検出する方法（光学方式）が
知られている。

一方、この種の投影露光装置では、投影光学系の周囲温
度変化、大気圧変化、投影光学系に照射される光線によ
る温度上昇、あるいは投影光学系を含む装置の発熱によ
る温度上昇などによりピント位置（像面位置）が移動
し、これを補正しなければならない。従って、周囲の温
度変化、大気圧変化を検出器によって計測したり、投影
光学系内の一部の温度変化、大気圧変化検出器により計
測したりすることにより、投影光学系のピント位置を計
算し、補正を行っていた。

しかしながら、この方法では、投影光学系のピント位置
を直接計測していない為、温度，大気圧を計測する検出
器の検出誤差、また温度変化量、大気圧変化量より、投
影光学系のピント位置を計算し補正する際の、近似式で
ある計算式に含まれる誤差により、高精度の投影光学系
のピント位置検出が不可能であるという欠点があった。

＜発明の概要＞本発明の目的は、投影光学系のピント位置（像面位置）
を高精度に検出して、投影光学系の像面とウエハ面とを
正確に一致させることが可能な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為に、第１物体上に形成されている
パターンを、投影光学系を介して第２物体上に投影する
本投影露光装置は、前記第２物体を保持する可動ステー
ジと、前記可動ステージ上に設けられた反射面と、前記
パターンと投影光学系を介し前記反射面上に光を指向さ
せる手段と、前記反射面からの光を前記投影光学系と前
記パターンを介して受光し、光量を検出する光量検出手
段と、前記光量検出手段からの信号に基づいて前記投影
光学系のピント位置を検出する手段とを有することを特
徴とする。

本発明の具体的形態は後述する実施例に詳しく記載され
ているが、特に本発明の好ましい形態は次の５点の基本
思想に基づいて構築された。又、投影光学系の像面位置
即ちフオーカス位置は、上述の如く投影光学系自身を使
用する（所謂ＴＴＬ方式）ことにより行われる。尚「TT
L」とは「Through The Lens」の略である。

（１）フオーカス位置（投影光学系の像面）の検出は露
光波長で直接行う。

（２）フオーカス位置の検出は露光に用いる照明系を用
いる。

（３）フオーカス位置の検出は焼き付けに用いるレチク
ルを利用して行う。

（４）フオーカス位置の検出位置は従来の投影光学系を
用いないオフアクシス方式におけるウエハの検出位置と
基本的に一致している。

（５）フオーカス位置検出の為にウエハステージ上にレ
ジスト等が塗布されていない基準反射面を設ける。

フオーカスの検出を実際に露光に用いる光の波長，照明
係，レチクルを用いて行うのは最も理想的な形と言え
る。波長が露光光と異れば投影光学系（レンズ系）の気
圧−フオーカス特性、露光−フオーカス特性等が微妙に
異なり、その分を計算によりオフセツト補正する事が必
要となる。この様な補正は誤差の要因となるし、又、計
算だけですべての現象を記述しきるのは不可能である。
ここで、露光波長をTTLフオーカスのプローブ光に使う
事には２つの欠点が存在している。一つは露光光だとレ
ジストを感光させてしまうこと、他の一つは多層レジス
ト或いは吸収レジストといったプロセスがウエハ側に採
用された場合、ウエハからの反射光が戻ってこないとい
う事である。この為、本発明では、ウエハステージに基
準反射面を形成する事によりこの問題を解決した。この
基準反射面の位置を従来のオフアクシスオートフオーカ
ス系とTTLオートフオーカス系の双方で測定してやる事
により両者の対応をつけてやるのである。その為、
（４）に記述してある様に両者の検出位置は厳密に一致
する必要はないもの、基本的には合致している必要があ
るのである。又、従来のオフアクシスオートフオーカス
系は非露光波長が用いられている為、多層レジスト等に
まつわる問題からはフリーである。

TTLオートフオーカスの手法として、最も代表的なもの
はスリツト像を投影レンズを介してウエハ面上に投影
し、その反射光を再びそのスリツトを介して受光し、そ
の受光光量の特性からベストフオーカス位置を決定する
ものである。例えば観察用の顕微鏡の中にこの種のスリ
ツトを設けて投影し、その受光光量をとる様なものが知
られている。

この種の結像で最も高精度な結像が行われるのは露光波
長におけるレチクルとウエハ間の結像である。しかもレ
チクルにはLSI製造用の微細パターンが形成されている
のである。従って特別に顕微鏡系にフオーカスエラー検
出用のスリツトを設ける必要はなく、レチクル自体の微
細パターンを利用する事によってフオーカスエラー信号
をとる事が充分に可能である。

この様な形態の投影露光装置では、回路パターンを有す
るレチクル（マスク）をステージに装置した状態で、照
明光学系からの露光光をレチクルに指向し、レチクルを
通過した光を投影光学系を介してウエハステージ上の基
準反射面に向ける。そして基準反射面からの反射露光光
を再度投影光学系とレチクルを介して照明光学系へ戻
し、この反射露光光を受光素子で受光する。この受光素
子からの出力信号がフオーカスエラー信号であり、ウエ
ハステージを投影光学系の光軸方向に上下動させて基準
反射面の位置を変化させ、この時の受光素子からの出力
信号の最大値を示す基準反射面の位置を検出することに
より、この位置を投影光学系の最適フオーカス位置（最
良像面位置）として知ることができる。又、この基準反
射面の位置を別個に設けたオフアクシスオートフオーカ
ス系（ウエハ面位置検出システム）でモニターすること
により、投影光学系のピント位置の経時変化に追従させ
て、ウエハ面に対する自動焦点制御、所謂オートフオー
カスができる。即ち、TTLオートフオーカス系で検知し
た投影光学系の最適フオーカス位置をオフアクシスオー
トフオーカス系の基準位置として使用し、実際にウエハ
を処理する時はオフアクシスオートフオーカス系により
この基準位置に対するウエハ面の位置ずれ量（又はウエ
ハ上の各シヨツト領域の位置ずれ量）を検出し、補正し
てやれば良い。

以下に具体的実施例を示す。

＜実施例＞第１図は、本発明の一実施例に係る自動焦点制御装置を
有する縮小投影露光装置の構成を示す概念図である。

同図において、７はレチクルであり、レチクルステージ
７０に保持されている。レチクル７上の回路パターンが
縮小投影レンズ８によって、xyzステージ１０上のウエ
ハ９上に１／５に縮小されて結像し、露光が行われる。
第１図では、ウエハ９に隣接する位置に、ウエハ９の上
面とミラー面がほぼ一致する基準平面ミラー１７が配さ
せる。実際のレジストが塗布されたウエハを用いる代り
に基準面ミラー１７を用いる理由は前述した通りであ
る。

又、xyzステージ１０は投影レンズ８の光軸方向（ｚ）
及びこの方向に直交する面内で移動可能であり、もちろ
ん光軸のまわりに回転させることもできる。

レチクル７は、同図の１〜６で示される照明光学系によ
って、回路パターンの転写が行われる画面領域内を照明
されている。

露光用の光源である水銀ランプ１の発光部は楕円ミラー
２の第一焦点に位置しており、水銀ランプ１より発光し
た光は、楕円ミラー２の第二焦点位置に集光している。
楕円ミラー２の第二焦点位置にその光入射面を位置付け
たオプテイカルインテグレーター３が置かれており、オ
プテイカルインテグレーター３の光出射面は２次光源を
形成する。この２次光源をなすオプテイカルインテグレ
ーター３より発する光は、コンデンサーレンズ４を介
し、ミラー５により光軸（光路）が90゜を下り曲げられ
る。尚、55は露光波長の光を選択的にとり出す為のウイ
ルターで、56は露光の制御を行う為のシヤツターであ
る。このミラー５により反射された露光光は、フイール
ドレンズ６を介し、レチクル７上の、回路パターンの転
写が行われる画面領域内を照明している。本実施例で
は、ミラー５は露光光を例えば５〜10％という様に部分
的に通過する構成となっている。ミラー５を通過した光
はレンズ52、露光波長を透過し光電検出に余分な光をカ
ツトするフイルター51を介して、光源のゆらぎ等をモニ
ターする為の光検出器50に到達する。

同図において11〜12は、公知のオフアクシスのオートフ
オーカス光学系を形成している。11は投光光学系であ
り、投光光学系11より発っせられた非露光光である光束
は、縮小投影レンズ８の光軸と交わる。基準平面ミラー
17上の点（あるいはウエハ９の上面）に集光し反射され
るものとする。この基準平面ミラー17で反射された光束
は、検出光学系12に入射する。図示は略したが、検出光
学系12内には位置検出用受光素子が配されており、位置
検出用受光素子と基準平面ミラー17上の光束の反射点
は、共役となる様配置されており、基準平面ミラー17の
縮小投影レンズ８の光軸方向の位置ズレは、検出光学系
12内の位置検出用受光素子上での入射光束の位置ズレと
して計測される。

この検出光学系12により計測された基準平面ミラー17の
所定の基準面よりの位置ズレは、オートフオーカス制御
系19に伝達される。オートフオーカス制御系19は、基準
平面ミラー17が固設されたxyzステージ10を駆動する処
の駆動系20に指令を与える。又、TTLでフオーカス位置
を検知する時、オートフオーカス制御系19は基準ミラー
17を所定の基準位置の近傍で投影レンズ８の光軸方向
(ｚ方向)に上下に駆動を行うものとする。また、露光の
際のウエハ９の位置制御（第１図の基準平面ミラー17の
位置にウエハ９が配置される）もオートフオーカス制御
系19により行われる。

次に本発明である処の、縮小投影レンズ８のピント位置
検出光学系について説明する。

第２図，第３図において７はレチクル、21はレチクル７
上に形成されたパターン部で遮光性をもつものとする。
又、22はパターン部21に挟まれた遮光部である。ここ
で、縮小投影レンズ８のピント位置（像面位置）の検出
を行う時は、xyzステージ10は縮小投影レンズ８の光軸
方向に移動する。

基準平面ミラー17は縮小投影レンズ８の光軸上に位置し
ており、レチクル７は、照明光学系１〜６により照明さ
れているものとする。

始めに、基準平面ミラー17が縮小投影レンズ８のピント
面にある場合について第２図の１を用いて説明する。レ
チクル７上の透過部22を通った露光光は、縮小投影レン
ズ８を介して、基準平面ミラー17上に集光し反射され
る。反射された露光光は、往路と同一の光路をたどり、
縮小投影レンズ８を介しレチクル７に集光し、レチクル
７上のパターン部21間の透光部228を通過する。この
時、露光光は、レチクル７上のパターン部21にケラレる
ことなく、全部の光束がパターン部21の透過部を通過す
る。

次に、基準平面ミラー17が縮小投影レンズ８のピント面
よりズレた位置にある場合について第３図を用いて説明
する。レチクル７上のパターン部21の透過部を通った露
光光は、縮小投影レンズ８を介し、基準平面ミラー17上
に達するが、基準平面ミラー17は、縮小投影レンズ８の
ピント面にないので、露光光は、広がった光束として基
準平面ミラー17で反射される。即ち、反射された露光光
は往路と異なる光路をたどり、縮小投影レンズ８を通
り、レチクル７上に集光することなく、基準平面ミラー
17の縮小投影レンズ８のピント面からのズレ量に対応し
た広がりをもった光束となってレチクル７上に達する。
この時露光光はレチクル７上のパターン部21によって一
部の光束がケラレを生じ全部の光束が透光部22を通過す
ることはできない。即ちピント面に合致した時とそうで
ない時にはレチクルを通しての反射光量に差が生じるの
である。

第２図，第３図において説明した、基準平面ミラー17で
反射された露光光の光束がレチクル７を透過した後の光
路を、第１図を用いて説明する。

レチクル７を透過した露光光は、フイールドレンズ６を
通りミラー５に達する。ミラー５は前述の様に露光光に
対して５〜10％程度の透過率をもっているので、ミラー
５に達した露光光の一部はミラー５を通過し、結像レン
ズ13を介し視野絞り14の面上に集光する。この時、レチ
クル７のパターンの存在する面と視野絞り14とは、結像
レンズ13を介し、共役な位置にある。

視野絞り14の開口部を通過した露光光は、集光レンズ15
によって受光素子16に入光する。

受光素子16の前面には、必要な場合は露光光のみを選択
的に透過するフイルター51を配置するものとし、入射し
た露光光の光量に応じた電気信号を出力する。

ここで、視野絞り14の作用について説明する。視野絞り
は受光素子16で検出する検出領域を制限する役目を行
う。検出領域は基本的に11〜12で構成されているオフア
クシスフオーカス光学系によるものと対応する様に、即
ち、同じ領域で検出する様に構成される。但し、検出領
域内に粗いパターン例えばスクライブ線が含まれていて
その影響が支配的で検出感度に問題がある時には、絞り
14の位置をずらして、細かいパターンからの信号の影響
を支配的にする様な事も考えられる。この様な場合に
は、視野絞り14は第４図に示す様に光軸方向に直交する
方向の位置又は、開口の大きさ、開口の形状等のいずれ
か又は全部をコントロールできる様にしておくと良い。
又、14の動きにつれて15〜16に到る光学系全体の移動も
考えられるが、それらはいずれもオフアクシスオートフ
オーカス光学系11，12の検出領域との位置の対応がつく
範囲に留められる。又、受光素子16の形状自体で検出領
域が限定される場合には視野絞り14は必ずしも必要では
ない。この時、受光素子16はレチクル７と共役な位置、
例えば第１図における視野絞り14の位置に配される。

以下に、この受光素子16の信号出力を用いて、縮小投影
レンズ８のピント位置（像面位置）を検出する方法につ
いて説明する。

駆動系20により基準平面ミラー17ののったxzyステージ1
0を縮小投影レンズ８の光軸方向に、オフアクシスオー
トフオーカス検出系12で予め設定される計測の零点を中
心に駆動させるものとする。この時、各位置でのオート
フオーカス検出系12が計測する基準平面ミラー17の光軸
方向の位置信号(オートフオーカス計測値ｚ)と、基準平
面ミラー17で反射された露光光を受光素子16で受光し、
電気信号に変換することにより焦点面（像面）検出系18
から得られる出力の関係は、第５図に示す様になる。こ
の時、検出系18の信号は光源１のゆらぎの影響を除く
為、例えば検出系18の信号を検出系53の信号で規格化す
ることにより基準光量検出系53からの信号で補正を受け
るものとする。

基準平面ミラー17が縮小投影光学系８のピント面に位置
した場合に焦点面検出系18の出力はピーク値を示す。こ
の時のオートフオーカス計測値ｚ_０をもってして、縮小
投影レンズ８を用いて、ウエハ９に露光を行う際の投影
光学系８のピント位置とする。（又は計測値ｚ_０に基づ
いて予め設定しておいたピント位置を補正する。）この様にして決まった投影レンズ８のピント位置はオフ
アクシスオートフオーカス検出系の基準位置となる。実
際のウエハの焼付最良位置はこの基準位置からウエハの
塗布厚や段差量等の値を考慮した分だけオフセツトを与
えた値となる。例えば多層レジストプロセスを用いてウ
エハを露光する場合には多層の一番上の部分だけを焼け
ば良いのでウエハのレジスト表面と基準位置はほぼ一致
する。一方、単層レジストで露光光が基板に十分到達す
る様な場合、ウエハのピントはレジスト表面ではなく基
板面に合致するので、この場合レジスト表面と基準位置
と間に１μｍ以上のオフセツトが存在する事も稀ではな
い。こうしたオフセツト量はプロセス固有のもので投影
露光装置とは別のオフセツトとして与えられるものであ
る。装置自体として本発明の様な方法で投影レンズ８自
体のピント位置を正確に求められれば十分であり、上記
オフセツト量は、必要な場合にのみオートフオーカス制
御系19や駆動系20に対して投影露光装置の不図示のシス
テムコントローラを介して予め入力してやれば良い。

このピント位置ｚ_０の検出は、焦点面検出系18の出力の
ピークをもって決定してもよいが、その他にも色々な手
法が考えられる。例えばより検出の敏感度を上げるため
に、ピーク出力に対してある割合のスライスレベル220
を決定し、このスライスレベル220の出力を示す図のオ
ートフオーカス計測値ｚ_１，ｚ_２を知ることにより、ピ
ント位置をとして決定しても良いし、又、ピーク位置を微分法を使
って求める等の手法も考えられる。

また、このピント位置ｚ_０の検出分解能を上げる為に、
第４図に示した様に、視野絞り14（場合によっては集光
レンズ15，受光素子16も一緒に）の位置を移動させるこ
とにより、受光素子16に入射する露光光が、より縮小投
影レンズ８の限界解像線幅に近い透光部22を通過してき
たものと対応する様にする事も考えられる。

本発明である縮小投影光学系８のピント位置検出を行
い、ウエハ９を露光するまでの過程を、第６図のフロー
チヤート図に示した。

第６図では、ウエハ１枚毎に、縮小投影光学系８のピン
ト位置検出を行うフローチャートを示したが、各シヨツ
ト毎，数シヨツト毎，数ウエハ毎にピント位置検出を行
っても差しつかえないことは、言うまでもない。

従って、実際のパターン転写に用いるレチクル、投影レ
ンズを通った露光光を検出光として用い、また、パター
ン転写されるウエハの位置検出を行い、オフアクシスオ
ートフオーカス系を用いて投影レンズのピント位置を直
接に計測して、常に、この投影レンズのピント面にパタ
ーンが転写されるべきウエハを位置させることが可能で
ある。

それ故、従来、投影露光光学系の周囲の温度変化、大気
圧変化、又は照射される光線による温度上昇、あるいは
投影光学系を含む装置の発熱による温度上昇によるピン
ト位置の経時変化に原理的に影響されることがないとい
う長所がある。

また、従来の照明系に簡易かつ安価な結像光学系，集光
レンズ，受光素子を付け加えるだけで、投影光学系の焦
点面（像面）検出系を構成できるという実装上の長所が
ある。

又、本発明によるピント位置の計測は露光を行っていく
サイクルの任意の時間に挿入可能なので、計測時と露光
時の時間的な差も最小にする事ができるという利点を持
っている。

第７図に本発明の他の実施例を示す。

ウエハ９にパターン転写を行うレチクル７は、各工程に
よってパターン転写を行う露光領域が異なることがある
為、実際の投影露光装置においては、レチクル７上で、
ある範囲の露光領域のみを照明する、例えば本件出願人
による特開昭60−45252号に示される様な照明領域可変
機構いわゆるマスキング機構が搭載されている場合が多
い。

第７図は照明光学系の部分以外は、第１図で説明した実
施例と同じである。以下に照明光学系について説明す
る。

露光用の光源である１の水銀ランプの発光部は、２の楕
円ミラーの第一焦点に位置しており、水銀ランプ１より
発した光は楕円ミラー２の第二焦点位置に集光してい
る。楕円ミラー２の第二焦点位置にその入射面を有する
３のオプテイカルインテグレーターが置かれており、オ
プテイカルインテグレーター３の出射面が２次光源をな
すオプテイカルインテグレーター３より発する光は、23
のコンデンサーレンズを介しビームスプリツター24を通
ったのち、25の照明領域可変機構の存在する面を照明し
ている。56はシヤツター、55は第１図と同じく露光波長
域を制限するフイルターである。

この照明領域可変機構25は、開口可変な絞りで形成され
ており、照明領域可変機構25の存在する面を照明してい
る光束の一部の領域のみを通過させる働きをしている。

また、ビームスプリツター24は露光光を90〜95％程透過
する性質をもつものである。

この照明領域可変機構25を通った露光光は、結像レンズ
26を通った後、ミラー27により光軸が90゜折り曲げら
れ、フイールドレンズ６を通ったのち、レチクル７上に
達する。この時、結像レンズ26、及びフイールドレンズ
６を介して照明領域可変機構24の存する面と、レチクル
７の回路パターンの存する面は、共役となる様に配置さ
れているものとする。更に、レチクル７と露光されるウ
エハ９との間に介在する縮小投影レンズ８の入射瞳が、
オプテイカルインテグレーター４の出射面と共役となる
ようにし、同図の１〜３，23〜27，６で示される照明光
学系でレチクル７の回路パターン面がケーラー照明され
る様に構成される。

焦点面検出に用いる露光光がレチクル７のパターン部を
透過し、縮小投影レンズ８を通り、基準反射ミラー17で
反射し、再び縮小投影レンズ８を通り、レチクル７のパ
ターン部を透過してくる際の様子は、第２図及び第３図
で説明した通りである。

この再びレチクル７の透光部22を透過してきた露光光
は、フイールドレンズ６を通り、ミラー27で反射され、
結像レンズ26を介して照明領域可変機構25の開口部を通
過する。このあと、露光光を５〜10％反射するビームス
プリツター24で反射されたのち、集光レンズ28によって
受光素子16上に入光する。

このあとの、焦点面検出の方法は、第１図の実施例にお
いて説明したものと同様である。

第７図では第１図のミラー５の代りをビームスプリツタ
ー24が行っているという点が異っているのである。この
様にすると照明領域可変機構をつけて装置全体をコンパ
クト化できるというメリットがある。又、ビームスプリ
ツター24は露光光の光量モニターの為の光検出器50への
導光も兼ねている。又、光検出器50は、回路パターン投
影露光時の積算光量検出用の光検出器として兼用され、
露光量制御に用いられる。

以上述べた実施例ではｘｙｚステージ10を可動とし、こ
のxyzステージ10を縮小投影レンズ８の光軸方向に移動
させることにより、投影レンズ８のピント位置（即ち像
面位置）の計測やウエハ９の位置決めを実行している
が、投影レンズ８に駆動機構を取付け投影レンズ８をそ
の光軸方向に可動して、計測や位置決めを実行すること
も可能であろう。

この時には投影レンズ８とレチクル７（及びレチクルス
テージ70）を一体的に移動させる。

又、xyzステージ10上に設けた基準反射ミラー17からの
反射露光光のレチクル７の透過光量をモニターしてピン
ト位置を検出する代わりに、基準反射ミラーと他のTTL
オートフオーカス系（例えば本件出願人による特開昭56
−130707号公報に示される。）を用いてピント位置を検
出しても良い。

又、上記各実施例ではレチクル７の回路パターンの一部
を利用して、基準反射ミラー17へ所定の光を導いている
が、ピント位置検出用のパターン(窓)を別途レチクル７
上に形成しておき、これを用いても構わない。

更に、上記各実施例では、多層レジスト等のプロセス対
応の為に、ウエハ９とは別の基準反射ミラー(面)19をxy
zステージ10上に設けたが、この基準反射ミラー19を特
に設けない場合には、レジストが塗布されたウエハ９代
わりにレジストが塗布されていないダミーウエハをxyz
ステージ10上に装着し、前述した方法で投影光学系のピ
ント位置を検出することも可能である。

本投影露光装置の形態は上記実施例で示された以外に各
種形態が考えられ、例えば光源としてKrFエキシマレー
ザ等のレーザを使用する装置や投影光学系が反射鏡を含
む装置など様々な装置に本発明は適用される。

＜発明の効果＞以上、本発明では、レジストが塗布されたウエハを使用
することなく、所定の基準反射面をウエハステージ上に
設け、この反射面を利用して、TTLオートフオーカス系
により投影光学系のピント位置（即ち像面位置）を検出
し、これを基準としてウエハ面を像面位置に位置付ける
為、経時変化する投影光学系のピント位置を精度良く検
出し、高精度の焦点合わせが可能になる。これにより高
解像のパターンをウエハ上に形成出来、より集積度の高
い回路を作成できるというすぐれた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る自動焦点制御装置を
有する投影露光装置を示す構成図。第２図及び第３図は、各々基準平面ミラーと、縮小投影
レンズのピント面が一致している場合、及びピント面か
らずれている場合の基準平面ミラーからの反射露光光の
様子を示す図。第４図は、第１図において、開口絞りの位置をずらし
て、焦点検出に用いるパターン領域をずらした図。第５図は、オートフオーカス計測値に対する焦点面検出
系の出力の関係を示す図。第６図は、焦点面検出から露光に至るまでのシーケンス
を示すフローチヤート図。第７図は、本発明を照明領域可変機構をもつ投影露光装
置に適用した場合の構成図。 1……水銀ランプ 2……楕円ミラー 3……オプテイカルインテグレーター 4……コンデンサーレンズ 5……ミラー 6……フイールドレンズ 7……レチクル 8……縮小投影レンズ 9……ウエハ 10……xyzステージ 11……オートフオーカス投光系 12……オートフオーカス検出系 13……結像レンズ 14……開口絞り 15……集光レンズ 16……受光素子 17……基準平面ミラー 18……焦点面検出系 19……オートフオーカス制御系 20……駆動系 21……遮光パターン 22……透光部 23……コンデンサーレンズ 24……ビームスプリツター 25……照明領域可変機構 26……結像レンズ 27……ミラー 28……集光レンズ 50……光電検出素子 51……フイルター 52……集光レンズ 55……フイルター 56……シヤツター 220 ……スライスレベル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１物体上に形成されているパターンを、
投影光学系を介して第２物体上に投影する投影露光装置
において、前記第２物体を保持する可動ステージと；前記可動ステージ上に設けられた反射面と；前記パターンと投影光学系を介し前記反射面上に光を指
向させる手段と；前記反射面からの光を前記投影光学系と前記パターンを
介して受光し、光量を検出する光量検出手段と；前記光量検出手段からの信号に基づいて前記投影光学系
のピント位置を検出する手段とを有することを特徴とす
る投影露光装置。