JPH07211612A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】露光光の照射や大気圧変動などの外的要因によ
る像面湾曲が発生しても、凹凸や傾斜が存在する感光基
板に対しても投影光学系の結像面を感光基板面の最適な
位置に移動させる事が可能な装置を提供する事を目的と
する。 【構成】投影光学系への露光光の照射や大気圧変動など
の物理量を測定する手段と、物理量の変化をと投影光学
系の像面湾曲の変化量との関係の情報を保持した記憶手
段と、複数の感光基板面上の光軸方向の位置を検出する
受光センサーとを有し、前記像面湾曲の変化量と複数の
受光センサーの出力とから、投影光学系の結像面に対し
て感光基板面を最適な位置に移動させる事を特徴とする
投影露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体露光装置のうち
の焦点位置を検出する複数の受光センサーを備えた焦点
位置ずれ検出装置を持つ投影露光装置に関するものであ
る。

【従来の技術】近年、ＬＳＩのパターンの微細化が進
み、半導体製造装置における投影光学系の解像力の向上
が必須となってきている。また、この解像力の向上に伴
い焦点深度が浅くなり、より正確に感光基板へ投影光学
系の結像面を合せる必要が出てきた。

【０００２】この為には、投影光学系の結像面に対する
感光基板表面のずれ量を求め、このずれ量が零になるよ
うに感光基板表面を投影光学系の光軸方向に移動させ
る。ところが投影光学系の結像面が像面湾曲の影響によ
り曲面である場合、感光基板を曲面上の結像面のどこに
移動させるかという問題とともに、像面湾曲の量が投影
光学系に対する外的要因の変化、例えば、露光光による
照射又は、大気圧変動によって刻々と変化する。このた
め、感光基板を像面湾曲の生じた結像面に対して最適な
位置に移動させなければならないという要求がなされて
いた。

【０００３】そこで、このような像面湾曲の問題を解決
する投影露光装置が、特開昭６３−２５５９１７公報に
開示されている。この開示された内容は、１つの受光セ
ンサーにより感光基板表面の光軸方向の位置、即ち高さ
を検出するとともに投影光学系への照射量、大気圧変動
などの物理量を直接的に検出し、像面湾曲量を求め、こ
の両方から基板を最適な位置に移動させるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、感光基
板の表面の一部の領域を検出して、その局部領域の光軸
方向位置に基づき、感光基板を最適な位置に移動させ
る。このため、感光基板表面に凹凸や傾斜が存在する場
合、その局部領域と同じ高さの表面は最適な位置に移動
できるが、それ以外の感光基板上の面を考慮して移動す
る事はできなかった。

【０００５】本発明は、例え凹凸や傾斜が存在する様な
感光基板表面に対しても、投影光学系の像面湾曲を考慮
した最適な結像位置に感光基板を位置合せする事が可能
な装置を提供する事を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するため手段】本発明による投影露光装置
は、図１に示す様にマスク（Ｒ）のパターンを所定の結
像面内に結像投影する投影光学系（ＰＬ）と、結像面と
ほぼ平行に感光基板（Ｗ）を保持して、感光基板（Ｗ）
を投影光学系の光軸方向に移動させるＺステージ（２
０）と、投影光学系（ＰＬ）の投影視野内の予め定めら
れた複数の位置に計測点を有し、該複数の計測点の夫々
で感光基板（Ｗ）の表面の光軸方向の基準面からの位置
ずれ量を検出し、この位置ずれ量に応じた複数の検出信
号を出力する焦点位置ずれ検出手段と、投影光学系（Ｐ
Ｌ）の結像面と感光基板（Ｗ）の表面とが合致するよう
に位置ずれ量に応じてＺステージ（２０）を駆動する駆
動手段（１９）を備える。

【０００７】さらに、投影光学系（ＰＬ）の結像面の湾
曲を経時的に変化させる物理量を測定し、該物理量に応
じた測定信号を出力する測定手段と、物理量の変化と投
影光学系（ＰＬ）の像面湾曲の変化量との関係を表す情
報を予め記憶し、測定信号に対応した特定の像面湾曲変
化量を出力する記憶手段（３０Ｄ）を備える。そして像
面湾曲変化量に基づいて、焦点位置ずれ検出手段の複数
の計測点の夫々で生ずる光軸方向の検出偏差分に対応し
た複数の補正値を出力する補正演算手段（３０Ｃ）と、
焦点位置ずれ検出手段からの複数の検出信号と算出され
た複数の補正値に基づいて、焦点位置ずれ検出手段の複
数の計測点に対応した焦点位置補正値を出力する焦点演
算手段（３０Ｂ）を有する。この焦点位置補正値に基づ
いて、投影光学系（ＰＬ）の湾曲した結像面に対して決
まる最良面に感光基板（Ｗ）の面が合致するように駆動
手段を制御するＺステージ制御手段（１８）とを有し
て、像面湾曲の変化量分を補正するものである。

【０００８】

【作用】本発明に於いては、複数の検出点を持つ焦点位
置検出装置のそれぞれの演算結果について基板面上の複
数の検出点に対応した位置での投影光学系の像面湾曲変
化量を加算する。このため、露光光照射等に伴う投影光
学系の結像面の像面湾曲変化に関係なく露光基板を投影
光学系の最良結像面へ位置することを可能とした。

【０００９】

【実施例】図１は本発明の実施例による投影露光装置の
全体構成を示すシステム概略図である。露光用の紫外線
を放射する光源部１０１、例えば水銀ランプ、フライア
イレンズ等で構成される系からの光は集光レンズ１０３
によって集光され、ミラー１０４によって反射され、露
光領域を設定するレチクルブラインド１０６を通してマ
スクＲ（以下レチクル）に一様の照度分布で投影され
る。レチクルブラインド駆動装置１０８は、レチクルブ
ラインド１０６の複数の可動遮へい板を駆動し、さらに
各可動遮へい板の駆動情報を主制御ユニット（以下ＭＣ
Ｕ）３０に出力する。このレチクルＲの下面には実デバ
イス製造用の回路パターンが形成され、レチクルホルダ
ー１０７に載置されている。レチクルＲを透過した光は
投影光学系ＰＬを介して、ウェハＷに照射され回路パタ
ーンの投影露光が行われる。 そして、光源部１０１と
集光レンズ１０３の間には、光源部１０１から照射され
た光の一部を光電センサー１０５に反射するために透過
率の高いハーフミラー１０２が設けられ、光電センサー
１０５はハーフミラー１０２から反射された光を入力し
て、投影光学系ＰＬに入射する光量を測定する。

【００１０】レチクルＲを透過した光は投影光学系ＰＬ
を介して、ウェハＷに照射される。ウェハＷは、不図示
のウェハチャックに真空吸着されておりウェハチャック
はＺステージ２０上に保持されている。Ｚステージ２０
はＺ駆動用モータ１９をドライブする回路（以下Ｚ−Ｄ
ＲＶ）１８によって光軸ＡＸ方向に移動が可能となって
いる。さらにＺステージ２０を載置して光軸ＡＸに対し
て垂直な２次元のＸＹ方向に移動可能なＸＹステージ２
１が設けられ、このＸＹステージ２１はＸＹステージ駆
動部（モータとその制御回路を含む）２２によって駆動
される。 このシステムのオートフォーカス（ＡＦ）系
には多点ＡＦ系を採用している。多点ＡＦ系とは投影光
学系ＰＬの投影視野内の複数箇所に、ウェハＷの光軸方
向の位置ずれ量（以下フォーカスずれ量）を計測する測
定点を設けたものである。 図１において、ウェハＷ上
にレジストに対して非感光性の照明光ＩＬは単一の長い
開口スリットを有するスリット板１を照明する。そして
スリット板１を通過した光は、レンズ系２、ミラー３、
絞り４、投光用対物レンズ５、及びミラー６を介してウ
ェハＷ表面を斜めに照射する。ここで図２は、投影光学
系ＰＬの投影視野Ｉｆと多点ＡＦ系のスリット板１を通
過した投光スリット像ＳＴとの位置関係をウェハ上で見
た図である。投影視野Ｉｆは一般に円形であり、レチク
ルＲのパターン領域ＰＡはその円内に包含される矩形を
している。スリット像ＳＴはＸＹステージ２１の移動座
標軸Ｘ，Ｙのそれぞれに対して４５°程度だけ傾けてウ
ェハＷ上に形成される。従って投光用対物レンズ５と受
光用対物レンズ８の両光軸ＡＦｘはウェハ面ではスリッ
ト像ＳＴと直交した方向に延び、ウェハ表面との角度は
５〜１２度位に設定され、スリット板１のスリット像Ｓ
Ｔの中心は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸがウェハＷと交
差する点に位置する。

【００１１】さてウェハＷで反射したスリット光束は、
ミラー７、受光用対物レンズ８、レンズ系９、振動ミラ
ー１０、及び平行平面板（以下プレーンパラレル）１２
を介して受光用スリット板１４に再結像される。振動ミ
ラー１０は受光用スリット板１４にできるスリット像
を、その長手方向と直交する方向に微小振動させるもの
であり、プレーンパラレル１２はスリット板１４上のス
リットとウェハＷからの反射スリット像の振動中心との
相対関係を、スリット長手方向と直交する方向にシフト
させるものである。そして振動ミラー１０は発振器（以
下ＯＳＣ．）１６からの駆動信号でドライブされるミラ
ー駆動部１１によって振動される。 こうして、スリッ
ト像が受光用スリット板１４上で振動すると、スリット
板１４のスリットを透過した光束は、アレイセンサー１
５で受光される。このアレイセンサー１５はスリット板
１４のスリットの長手方向を複数の微小領域に分割し、
各微小領域毎に個別の光電セルを配列したものである。
そしてアレイセンサー１５の各光電セルからの信号はセ
レクター回路１３を介してセレクト又はグループ化され
て、同期検波回路（以下ＰＳＤ）１７に入力する。この
ＰＳＤ１７にはＯＳＣ．１６からの駆動信号と同じ位相
の交流信号が入力し、この交流信号の位相を基準として
同期整流が行われる。

【００１２】このときＰＳＤ１７は、アレイセンサー１
５の中から選ばれた複数の光電セルの各出力信号を個別
に同期検波するために、複数の検波回路を備え、その各
検波出力信号ＦＳはＭＣＵ３０に出力される。検波出力
信号ＦＳは、いわゆるＳカーブ信号と呼ばれ、受光用ス
リット板１４のスリット中心とウェハＷからの反射スリ
ットの振動中心とが一致した時に零レベルとなり、ウェ
ハＷがその状態から上方に変位している時は正のレベ
ル、ウェハＷが下方に変位している時は負のレベルにな
る。従って出力信号ＦＳが零レベルになるウェハＷの高
さ位置（以下基準面）が投影光学系の結像面として検出
される。

【００１３】ただし、このような斜入射光方式では合焦
点となったウェハＷの高さ位置が、いつでも最良結像面
Ｆｏと必ずしも一致しているとは限らない。すなわち斜
入射光方式では、その系自体で決まる仮想的な基準面を
有し、その基準面にウェハが一致した時にＰＳＤ出力信
号ＦＳが零レベルになるのであって、基準面と最良結像
面Ｆｏとは装置製造時等に極力一致するように設定され
てはいるが、長期間にわたって一致しているという保証
はない。

【００１４】この原因の１つとして、投影光学系に入射
する露光光の影響により生ずる像面湾曲がある。この像
面湾曲では、像高（レンズ中心からの距離）により光軸
ＡＸ方向の位置ずれ量が異なり、投影光学系の結像面は
曲面になる。図１においてＭＣＵ３０は、投影光学系に
入射した光量を検出する光電センサー１０５からの出力
信号を不図示のアナログ−デジタル変換器を介して入力
し、斜入射光方式の多点ＡＦ系をキャリブレーションす
る機能、プレーンパラレル１２の傾きを設定する機能、
多点ＡＦ系の各出力信号ＦＳに基づいて、Ｚステージ２
０の駆動用モータ１９をドライブするＺ−ＤＲＶ１８へ
指令信号ＤＳを出力する機能、及びＸＹステージ２１を
駆動する駆動部２２へ指令を出力する機能等を備えてい
る。

【００１５】ここで、投影光学系の入射する露光光の影
響により生ずる像面湾曲の変化量（投影光学系の光軸Ａ
Ｘ方向の結像面の変化量）について説明する。この像面
湾曲変動は、光源部１０１から照射された露光光が投影
光学系ＰＬに入射した時に、投影光学系ＰＬに蓄積され
る照射エネルギーによって生ずる。連続して光源部１０
１から投影光学系ＰＬへ照射した時の投影光学系ＰＬの
エネルギー蓄積量と像面湾曲変動量との関係を像高別に
表したグラフを図３に示す。このグラフからもわかるよ
うに投影光学系ＰＬの像高によって像面湾曲の変動量が
異なっていることがわかる。ここでは、Ｖａ、Ｖｂ、Ｖ
ｃの順に像高位置が高く（レンズ中心から離れた）、例
えば、Ｖａは投影視野Ｉｆの中心近傍、Ｖｂは投影視野
Ｉｆ半径の１／２の点、Ｖｃは投影視野Ｉｆの最外部と
する。また、グラフの変動量は投影光学系ＰＬに蓄積さ
れた露光光エネルギーが零の時のそれぞれの像高の結像
面位置を初期値とした時の変動量を表している。実際に
ウェハＷを露光する際には、光源部１０１は投影光学系
ＰＬへ連続的に照射を行うことはなく、投影光学系ＰＬ
に蓄積されたエネルギーは、蓄積量に比例した量を放出
するため、投影光学系ＰＬへ照射が行われていない時
は、像面湾曲の変動量は照射が行われていない時とは逆
の方向に変動していく。このため、投影光学系ＰＬ内へ
の露光光の入射によって蓄積されたエネルギーに応じて
像面湾曲の変動量が決まってくる。この事より、予め必
要な像高における投影光学系ＰＬに蓄積された露光光エ
ネルギーと結像面位置の変動量を実験等により求めてお
く。そして、露光時（ウェハＷの焦点検出時）には、こ
の変化量に沿って変化していくものとして、多点ＡＦに
よる焦点位置検出値に補正演算を加えていく。

【００１６】投影光学系ＰＬに蓄積された露光光エネル
ギーは、光電センサー１０５によって光源部１０１から
射出された光量を計測することによって求められる。ま
た、レチクルＲがレチクルホルダー１０７上に載置され
ている時は、Ｚステージ上に設置された不図示の照射量
モニターにより１度計測して、光電センサー１０５によ
って計測された光量と比較することによりレチクルＲの
透過率が求められるため、投影光学系ＰＬに入射したし
た露光光エネルギーを求めることが可能となる。

【００１７】さて、図３はアレイセンサー１５、セレク
ター１３、ＰＳＤ１７、及びＭＣＵ３０の具体的な処理
回路の一例を示している。ここではアレイセンサー１５
を５つのセンサー領域Ｇａ，Ｇｂ，Ｇｃ，Ｇｄ，Ｇｅに
分け、各センサー領域内で光電セルの選択、統合を行う
ものとする。まず、センサー領域Ｇａ内にはアレイセン
サー１５内の複数個のセルが含まれているので、セレク
ター１３Ａによって光電セルのうち少なくとも１つを選
択してその出力信号をＰＳＤ１７Ａへ出力する。光電セ
ルを複数個選択した場合は、それらの出力信号を加算し
た信号をＰＳＤ１７Ａへ送る。また、センサー領域Ｇ
ｂ，Ｇｃ，Ｇｄ，Ｇｅ内の各光電セルからの出力信号
も、同様にしてセレクター１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１
３Ｅで処理され、ＰＳＤ１７Ｂ、１７Ｃ、１７Ｄ、１７
Ｅへ送られる。ＰＳＤ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃ、１７
Ｄ、１７ＥはそれぞれＯＳＣ．１６からの基本波交流信
号を入力して検波出力ＦＳａ，ＦＳｂ，ＦＳｃ，ＦＳ
ｄ，ＦＳｅを出力する。これらの検波出力ＦＳａ，ＦＳ
ｂ，ＦＳｃ，ＦＳｄ，ＦＳｅの各アナログレベルは基準
面からのずれ量ΔＺを表し、それらはＭＣＵ３０内のア
ナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）３０Ａでそれぞれデ
ジタル値に変換され、焦点演算部３０Ｂへ送られる。焦
点演算部３０Ｂは５つの検波出力の値、すなわち５点で
のフォーカスずれ量に基づいて、各検出点でのＺステー
ジ２０のＺ方向の目標とすべき位置に対応した値を算出
し、この目標値と検出波出力値との差（計測面と基準面
との差）Ｚを計測値として平均化処理部３０Ｅに出力す
る。

【００１８】変換情報記憶部３０Ｄは、光電センサー１
０５の出力信号ＩＳを入力して、この出力信号ＩＳと時
間経過から演算し投影光学系ＰＬのエネルギー蓄積量が
求められ、その蓄積量と像面湾曲変化量との予め記憶し
てある関係を表す変換情報から、検出信号に対応した像
面湾曲量を補正演算部３０Ｃに出力する。図３中におい
て変換情報記憶部３０Ｄに入力されるキャリブレーショ
ン信号ＫＳは後述する。このとき補正演算部３０Ｃに
は、変換情報記憶部３０Ｄから像面湾曲のオフセット量
を入力し、セレクター１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３
Ｄ，１３Ｅからの光電セル位置情報ＰＳを入力して、複
数の計測点のそれぞれで生ずる検出偏差分に対応した複
数の補正値を焦点演算部３０Ｂへ出力する。

【００１９】さて、平均化処理部３０Ｅは光電セル（各
測定点）に対応した計測値Ｚに基づいて平均化処理を行
い、最良結像面Ｆｏを求める。この平均化処理は、各計
測値を単純に平均したり、最小二乗近似したりして最良
結像面Ｆｏとしてもよいし、複数の計測値Ｚの持つ幅の
中間値を最良結像面Ｆｏとする事も可能である。そし
て、最良結像面ＦｏにウェハＷを移動させるための指令
信号ＤＳをＺ−ＤＲＶ１８に出力する。

【００２０】本発明における実施例では、レチクルブラ
インド１０６を多点ＡＦの５つの検出点が同時に含まれ
る露光領域に設定する事を前提として説明した。しかし
ながらレチクルブラインド１０６が多点ＡＦの検出点の
一部を露光領域の範囲外になるように設定された場合、
その範囲外となった多点ＡＦの検出点における計測値
は、最良結像面Ｆｏを求める時の演算には使用しない、
もしくは重み付けを最小にしなければならない。そのた
めレチクルブラインド１０６の各遮蔽板の位置情報ＲＢ
ＳをＭＣＵ３０中の焦点演算部３０Ｂに入力し、最良結
像面Ｆｏの演算時には多点ＡＦ系の範囲外での検出点で
の計測値の取り扱いを考慮するように構成しておく。

【００２１】以上のように多点ＡＦ系において、投影光
学系に入射する光エネルギーにより変化する像面湾曲に
対しても最適な結像面を算出し、その結像面にウェハＷ
を移動させる事が可能となる。上記実施例においては、
投影光学系に入射する光エネルギーにより変化する像面
湾曲に対しての補正方法を述べたが、大気圧の変動によ
る像面湾曲の変化に対しても同様に適用する事ができ
る。

【００２２】この場合、予め実験等により大気圧変動と
像面湾曲の変化量の関係を求めておき、変換情報記憶部
３０Ｄに入力しておく。そして、気圧センサーを投影光
学系ＰＬの近傍に設置し、この気圧センサーの出力信号
を変換情報記憶部３０Ｄに入力し、変換情報記憶部３０
Ｄから補正演算部３０Ｃへ大気圧センサーからの出力信
号に対応した像面湾曲量を出力する事により達成が可能
となる。この場合、照射による像面湾曲変化分を加算す
ることにより、大気圧変化と照射の両方の要因による湾
曲を特定できる。

【００２３】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。第１の実施例の回路では、露光ショット内に段差の
あるウェハＷを露光する場合、投影光学系ＰＬの結像面
に合せたい面を移動させることは、個々のセンサーをセ
ンサー位置に関係なく演算するため困難であった。この
不具合を修正した実施例を図５を用いて説明する。本実
施例では図４の回路の焦点演算部３０Ｂと平均化処理部
３０Ｅとの間に焦点演算部３０Ｂから出力された計測値
Ｚに重み付け演算を行う重み係数演算部３０Ｆを設け
る。さらに、この重み係数演算部３０Ｆにおいて使用す
る重み係数を記憶して、この重み係数を重み係数演算部
３０Ｆに出力する重み係数記憶部３０Ｇを設置する。

【００２４】本実施例は像面湾曲の変化量を考慮した最
良結像面Ｆｏの算出に重み係数を使用するものである。
重み係数を使用した演算方法は、特開平５−２７５３１
３号公報に開示されている方法を適用する事が可能であ
る。本実施例に於いては、予め重み係数記憶部３０Ｇに
重み係数を記憶しておく。重み係数演算部３０Ｆは、こ
の重み係数記憶部３０Ｇからの重み係数と補正演算部３
０Ｃからの複数の計測値Ｚを入力し、各計測値Ｚに重み
付けを行い、平均化処理部３０Ｅに重み係数補正値ＯＳ
を出力する。

【００２５】平均化処理部３０Ｅでは、重み係数補正値
ＯＳから最良結像面Ｆｏを求め、最良結像面Ｆｏにウェ
ハＷを移動させるための指令信号ＤＳをＺ−ＤＲＶ１８
に出力する。本実施例のように、多点ＡＦ系の各計測点
の計測値に重み付けを行うのではなく、各計測点に像面
湾曲の変化量を加えた後に、重み付けを行うため、ウェ
ハＷに既知の段差形状（スクライブライン、凹凸パター
ン）等が存在する場合、その段差形状に合せて、最適な
結像面を算出し、ウェハＷに合せて露光する事が可能と
なる。

【００２６】さらに本発明の第３の実施例について説明
する。上記の実施例では像面湾曲の変化量を投影光学系
に照射される露光光量と予め求められている投影光学系
に照射される露光光量と像面湾曲の変化量との関係の情
報から投影光学系の結像面を求めていた。このため、投
影光学系ＰＬに蓄積されたエネルギー量の計測誤差等に
よる実際の像面湾曲変動量とエネルギー蓄積量から求め
た像面湾曲変動量とで誤差が生ずる可能性がある。この
誤差を補正する装置を付加した実施例を図４において説
明する。

【００２７】本実施例では、一定時間毎に多点ＡＦ系の
計測点において最良結像面を基準としたキャリブレーシ
ョンを高精度に行い、正確に像面湾曲変化量を補正する
ものである。このキャリブレーションは例えば特開平５
−１９０４２３号公報に開示されている方法を適用する
ことが可能である。この方法は、Ｚステージ２０上に設
置された基準板ＦＭのスリットから投影光学系ＰＬの光
軸に平行にレチクルＲ方向に露光光と同じ波長の光を射
出させ、投影光学系ＰＬを透過してレチクルＲで反射
し、再び投影光学系を透過して、再び基準板ＦＭのスリ
ットを透過した光を検出する。そして、Ｚステージ２０
を上下させて検出した光量の変化から、投影光学系ＰＬ
によって結像されるレチクルＲのパターン像の精密な結
像面位置を測定するものである。

【００２８】本実施例の場合のキャリブレーションは露
光光の照射によって生ずる像面湾曲を考慮した結像面位
置と実際の投影光学系ＰＬの結像面位置との差を計測す
るものである。従ってキャリブレーションを行なった結
果出力されるキャリブレーション信号ＫＳはこの差を出
力する信号となる。このキャリブレーションを行なった
場合、図４に示すように変換情報記憶部３０Ｄにこのキ
ャリブレーション信号ＫＳを入力し、変換情報記憶部３
０Ｄが保持している現在のそれぞれの像高における像面
湾曲の補正量にキャリブレーション結果を加える。そし
て、このキャリブレーション結果を加えた像面湾曲の補
正量に該当するエネルギー蓄積量を逆算し、この逆算し
たエネルギー蓄積量を現在の投影光学系ＰＬのエネルギ
ー蓄積量に置き換える。具体的には、図３のグラフに示
すように現在の光電センサー１０５等から求めるエネル
ギー蓄積量Ｅ１においてそれぞれの像高での像面湾曲変
動量にキャリブレーション結果（例えばΔＶａ、ΔＶ
ｂ、ΔＶｃ）を加えた変動量と等しくなるエネルギー蓄
積量Ｅ２を求める。この事により露光光の照射によって
生じた像面湾曲を正確に補正することが可能となる。

【００２９】また、第４の実施例として、図６に示すよ
うにキャリブレーション信号ＫＳと像面湾曲補正値とを
入力し、キャリブレーション信号ＫＳと像面湾曲補正値
との差（誤差補正値）を記憶する誤差記憶部３０Ｈから
焦点演算部３０Ｂへ誤差補正値を出力する。そして、焦
点演算部３０Ｂにおいて検出波出力値と補正演算部３０
Ｃからの補正値と誤差補正値とを演算して、計測値Ｚを
平均化処理部３０Ｅへ出力するようにしてもよい。

【００３０】これら第３、第４の実施例によるキャリブ
レーションの実行によって、投影光学系ＰＬに蓄積され
た露光光のエネルギー量の計測に誤差が生じたとして
も、この誤差を補正して正確に最良結像面Ｆｏを求める
ことができる。この第３、第４の実施例については、第
１、第２実施例のどちらにも適用することが可能であ
る。

【００３１】以上本発明に係る実施例を説明したが、レ
チクルＲの露光光吸収等によるディストーション変化の
補正を行う投影光学系ＰＬ内に設けられた補正装置（不
図示）やレチクルＲを傾斜させる装置（不図示）などを
使用した場合により生ずる像面湾曲変化も上で述べた方
法により補正することが可能となる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の焦
点検出センサーの夫々に対し、それぞれの計測点の像高
での投影光学系の露光光の照射などによる像面湾曲変化
量を加算するので、投影光学系の結像面が常に正確に求
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例における投影露光装置の
構成図

【図２】投影視野と多点ＡＦ系によるスリット投影像と
の配置関係を示す図

【図３】投影光学系の露光光の照射による像面湾曲の変
化量を像高別に示したグラフ

【図４】本発明の一実施例による焦点検出系の信号処理
回路の構成を示すブロック図

【図５】本発明の一実施例による重み付け処理を行う焦
点検出系の信号処理回路の構成を示すブロック図

【図６】本発明の一実施例による重み付け処理とキャリ
ブレーション結果をもとにした補正を行う焦点検出系の
信号処理回路の構成を示すブロック図

【符号の説明】

１ スリット １０ 振動ミラー １４ 受光スリット １５ 光電センサー ３０ ＭＣＵ １０１ 光源部 １０５ 受光センサー １０６ レチクルブラインド １０７ レチクルホルダー ＦＭ 基準板 Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 7/207 Ｈ 7/24 Ｈ 7352−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１６ Ｆ 7352−4Ｍ ５１６ Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクのパターンを所定の結像面内に結
   像投影する投影光学系と、 前記結像面とほぼ平行に感光基板を保持して、前記感光
   基板を前記投影光学系の光軸方向に移動させるＺステー
   ジと、 前記投影光学系の投影視野内の予め定められた複数の位
   置に計測点を有し、該複数の計測点の夫々で前記感光基
   板の表面の光軸方向の基準面からの位置ずれ量を検出
   し、該位置ずれ量に応じた複数の検出信号を出力する焦
   点位置ずれ検出手段と、 投影光学系の結像面と前記感光基板の表面とが合致する
   ように前記位置ずれ量に応じて前記Ｚステージを駆動す
   る駆動手段とを備えた投影露光装置において、 前記投影光学系の結像面の湾曲を経時的に変化させる物
   理量を測定し、該物理量に応じた測定信号を出力する測
   定手段と；前記物理量の変化と前記投影光学系の像面湾
   曲の変化量との関係を表す情報を予め記憶し、前記測定
   信号に対応した特定の像面湾曲変化量を出力する記憶手
   段と；前記像面湾曲変化量に基づいて、前記焦点位置ず
   れ検出手段の複数の計測点の夫々で生ずる光軸方向の検
   出偏差分に対応した複数の補正値を出力する補正演算手
   段と；前記焦点位置ずれ検出手段からの複数の検出信号
   と前記算出された複数の補正値に基づいて、前記焦点位
   置ずれ検出手段の複数の計測点に対応した焦点位置補正
   値を出力する焦点演算手段と；前記焦点位置補正値に基
   づいて、前記投影光学系の湾曲した結像面に対して決ま
   る最良面に前記感光基板の面が合致するように前記駆動
   手段を制御する制御手段と、；を有することを特徴とす
   る投影露光装置。
2. 【請求項２】 マスクのパターンを所定の結像面内に結
   像投影する投影光学系と、 前記結像面とほぼ平行に感光基板を保持して、前記感光
   基板を前記投影光学系の光軸方向に移動させるＺステー
   ジと、 前記投影光学系の投影視野内の予め定められた複数の位
   置に計測点を有し、該複数の計測点の夫々で前記感光基
   板の表面の光軸方向の基準面からの位置ずれ量を検出
   し、該位置ずれ量に応じた複数の検出信号を出力する焦
   点位置ずれ検出手段と、 投影光学系の結像面と前記感光基板の表面とが合致する
   ように前記位置ずれ量に応じて前記Ｚステージを駆動す
   る駆動手段と、を備えた投影露光装置において、 前記投影光学系の結像面の湾曲を経時的に変化させる物
   理量を測定し、該物理量に応じた測定信号を出力する測
   定手段と；前記物理量の変化と前記投影光学系の像面湾
   曲の変化量との関係を表す情報を予め記憶し、前記測定
   信号に対応した特定の像面湾曲変化量を出力する記憶手
   段と；前記像面湾曲変化量に基づいて、前記焦点位置ず
   れ検出手段の複数の計測点の夫々で生ずる光軸方向の検
   出偏差分に対応した複数の補正値を出力する補正演算手
   段と；前記焦点位置ずれ検出手段の複数の検出信号と前
   記算出された複数の補正値とに基づいて、前記焦点位置
   ずれ検出手段の複数の計測点に対応した焦点位置補正値
   を出力する焦点演算手段と；前記感光基板の表面状態に
   応じて前記焦点位置ずれ検出手段の複数の計測点に対応
   した予め設定された複数の係数で、前記焦点位置補正値
   に重み付けを行い、重み係数補正値を出力する重み係数
   演算手段と；前記重み係数補正値に基づいて、前記投影
   光学系の湾曲した結像面に対して決まる最良面に前記感
   光基板の面が合致するように前記駆動手段を制御する制
   御手段と、；を有することを特徴とする投影露光装置。
3. 【請求項３】 前記投影露光装置は、前記焦点位置ずれ
   検出手段の複数の計測点における前記投影光学系の結像
   面位置を計測して前記基準面からの光軸方向のずれ量に
   応じた信号を出力する結像位置計測手段を有し；予め定
   められた時間毎又は、前記測定手段による測定が行われ
   る毎に前記結像位置ずれ量を計測して、該結像位置ずれ
   量に応じて前記記憶手段の情報を変更（更新）する事を
   特徴とする請求項第１項又は第２項に記載の投影露光装
   置。
4. 【請求項４】 前記投影露光装置は、前記焦点位置ずれ
   検出手段の複数の計測点における前記投影光学系の結像
   面位置を計測して前記基準面からの光軸方向のずれ量に
   応じた信号を出力する結像位置計測手段と；予め定めら
   れた時間毎又は、測定手段による測定が行われる毎に計
   測された前記結像位置ずれ量と前記焦点位置補正値との
   誤差補正値を記憶する誤差記憶手段とを有し；前記焦点
   演算手段は、前記結像面計測後、前記誤差補正値と、前
   記焦点位置ずれ検出手段の複数の検出信号と、前記算出
   された複数の補正値とに基づいて、前記焦点位置ずれ検
   出手段の複数の計測点に対応した焦点位置補正値を出力
   する事を特徴とする請求項第１項又は第２項に記載の投
   影露光装置。