JPH1123225A - 検出装置及びそれを用いた露光装置 - Google Patents
検出装置及びそれを用いた露光装置Info
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- JPH1123225A JPH1123225A JP10131132A JP13113298A JPH1123225A JP H1123225 A JPH1123225 A JP H1123225A JP 10131132 A JP10131132 A JP 10131132A JP 13113298 A JP13113298 A JP 13113298A JP H1123225 A JPH1123225 A JP H1123225A
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- 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
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- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハ表面の光軸方向の面位置情報を高精度
に検出し、ウエハ表面を投影光学系の結像位置に位置さ
せ、高集積度のデバイスを容易に製造することができる
検出装置及びそれを用いた露光装置を得ること。 【解決手段】 第１のパターンジェネレータと該第１の
パターンジェネレータの形成したパターンを物体面上に
斜め方向より投影して前記物体面上にパターン像を形成
する投光光学系と、前記パターン像からの光を導く受光
光学系と、前記受光光学系に導かれた光を検出する受光
素子とを有し、該受光素子の検出により前記物体面の面
位置情報を検出すること。
に検出し、ウエハ表面を投影光学系の結像位置に位置さ
せ、高集積度のデバイスを容易に製造することができる
検出装置及びそれを用いた露光装置を得ること。 【解決手段】 第１のパターンジェネレータと該第１の
パターンジェネレータの形成したパターンを物体面上に
斜め方向より投影して前記物体面上にパターン像を形成
する投光光学系と、前記パターン像からの光を導く受光
光学系と、前記受光光学系に導かれた光を検出する受光
素子とを有し、該受光素子の検出により前記物体面の面
位置情報を検出すること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は検出装置及びそれを
用いた露光装置に関し、例えばＩＣやＬＳＩ等の半導体
デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶パネル等の表
示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造する工程の
うち、リソグラフィー工程において使用される投影露光
装置や走査型露光装置においてレチクル等の第１物体面
上のパターンをウエハ等の第２物体面上に投影光学系に
より投影する際のウエハ面の高さ及び傾きを計測し、該
ウエハの光軸方向の位置合わせ（焦点合わせ）を行う場
合に好適なものである。
用いた露光装置に関し、例えばＩＣやＬＳＩ等の半導体
デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイスや液晶パネル等の表
示デバイスや磁気ヘッド等のデバイスを製造する工程の
うち、リソグラフィー工程において使用される投影露光
装置や走査型露光装置においてレチクル等の第１物体面
上のパターンをウエハ等の第２物体面上に投影光学系に
より投影する際のウエハ面の高さ及び傾きを計測し、該
ウエハの光軸方向の位置合わせ（焦点合わせ）を行う場
合に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイス
の微細加工技術として、マスク（レチクル）の回路パタ
ーン像を投影光学系（投影レンズ）により感光基板上に
形成し、感光基板をステップアンドリピート方式又はス
テップアンドスキャン方式で露光する縮小投影露光装置
（ステッパー）や走査型の投影露光装置が種々と提案さ
れている。
の微細加工技術として、マスク（レチクル）の回路パタ
ーン像を投影光学系（投影レンズ）により感光基板上に
形成し、感光基板をステップアンドリピート方式又はス
テップアンドスキャン方式で露光する縮小投影露光装置
（ステッパー）や走査型の投影露光装置が種々と提案さ
れている。
【０００３】このうちステッパーにおいては、レチクル
上の回路パターンを所定の縮小倍率を持った投影光学系
を介して、ウエハ面上の所定の位置に縮小投影して転写
を行い、１回の投影転写終了後、ウエハが載ったステー
ジを所定の量だけ移動して、再び転写を行うステップを
繰り返してウエハ全面の露光を行っている。
上の回路パターンを所定の縮小倍率を持った投影光学系
を介して、ウエハ面上の所定の位置に縮小投影して転写
を行い、１回の投影転写終了後、ウエハが載ったステー
ジを所定の量だけ移動して、再び転写を行うステップを
繰り返してウエハ全面の露光を行っている。
【０００４】又、走査型の投影露光装置では、光源手段
からの光を照明手段によりスリット状光束に整形して第
１物体（レチクル）面上のパターンを照明し、該第１物
体面上のパターンを投影光学系により可動ステージに載
置した第２物体（ウエハ）面上に走査手段により該第１
物体と該可動ステージを該スリット状光束の短手方向に
該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度比で同期させ
て走査させながら投影露光している。
からの光を照明手段によりスリット状光束に整形して第
１物体（レチクル）面上のパターンを照明し、該第１物
体面上のパターンを投影光学系により可動ステージに載
置した第２物体（ウエハ）面上に走査手段により該第１
物体と該可動ステージを該スリット状光束の短手方向に
該投影光学系の撮影倍率に対応させた速度比で同期させ
て走査させながら投影露光している。
【０００５】このような投影露光装置を用いて微細な回
路パターンの転写を行うには、ウエハ面へのフォーカス
位置（投影光学系の光軸方向の位置）を適切に設定する
ことが重要になってくる。
路パターンの転写を行うには、ウエハ面へのフォーカス
位置（投影光学系の光軸方向の位置）を適切に設定する
ことが重要になってくる。
【０００６】図１５は従来のウエハ面の面位置情報（光
軸方向情報）を検出する面位置検出装置を有した投影露
光装置の要部概略図である。同図において２１は回路原
版（第１物体）であるところのレチクルでレチクルステ
ージ２２に載置されている。２３はレチクル２１を１／
５に縮小投影する投影レンズ、６はレジストを塗布した
ウエハ、７はウエハチャックであり、ウエハ６を吸着保
持している。８，９はＸＹステージ、１０はＺステージ
である。
軸方向情報）を検出する面位置検出装置を有した投影露
光装置の要部概略図である。同図において２１は回路原
版（第１物体）であるところのレチクルでレチクルステ
ージ２２に載置されている。２３はレチクル２１を１／
５に縮小投影する投影レンズ、６はレジストを塗布した
ウエハ、７はウエハチャックであり、ウエハ６を吸着保
持している。８，９はＸＹステージ、１０はＺステージ
である。
【０００７】１０１は照明系であり、レチクル２１を照
明している。照明系１０１からの光束２０でレチクル２
１を照明すると、レチクル２１上の回路パターンはウエ
ハ６上に結像し、回路パターンがレジストに焼き付けら
れる。１ショットの焼き付けが完了すると、ＸＹステー
ジ８，９をステップ駆動し、隣に焼き付ける。このよう
にして、１枚のウエハ全面にマトリクス状に、回路パタ
ーンが焼き付けられている。
明している。照明系１０１からの光束２０でレチクル２
１を照明すると、レチクル２１上の回路パターンはウエ
ハ６上に結像し、回路パターンがレジストに焼き付けら
れる。１ショットの焼き付けが完了すると、ＸＹステー
ジ８，９をステップ駆動し、隣に焼き付ける。このよう
にして、１枚のウエハ全面にマトリクス状に、回路パタ
ーンが焼き付けられている。
【０００８】次に面位置検出装置について説明する。光
源１から照射された光線はコリメータレンズ２によって
平行光にされ、スリット１７の裏面からスリット全面を
均一に照射する。スリット１７とウエハ６面上の被検出
面６ａはシャインプルーフの関係になっており、スリッ
ト１７上に開口として形成されたスリットの像はウエハ
６面上に投影される。
源１から照射された光線はコリメータレンズ２によって
平行光にされ、スリット１７の裏面からスリット全面を
均一に照射する。スリット１７とウエハ６面上の被検出
面６ａはシャインプルーフの関係になっており、スリッ
ト１７上に開口として形成されたスリットの像はウエハ
６面上に投影される。
【０００９】ウエハ６面上に投影されたスリット像は受
光レンズ系１１，可動ミラー１２，そして受光レンズ系
１３を介してスリット１８面上に再結像する。スリット
１８の開口を通過した光束を集光レンズ１５によって集
光して受光センサ１６上に導光している。
光レンズ系１１，可動ミラー１２，そして受光レンズ系
１３を介してスリット１８面上に再結像する。スリット
１８の開口を通過した光束を集光レンズ１５によって集
光して受光センサ１６上に導光している。
【００１０】受光側ではやはりウエハ面６とスリット１
８が共役になっており、投光側のスリット１７の各開口
に対応する位置に開口群が配置されている。振動ミラー
１２でスリット１７のスリット像の空間像を受光側のス
リット１８に対して単振動させている。その結果、受光
センサ１６は投光側のスリット１７の空間像と受光スリ
ット１８のスリットとのＡＮＤの出力を検出する。
８が共役になっており、投光側のスリット１７の各開口
に対応する位置に開口群が配置されている。振動ミラー
１２でスリット１７のスリット像の空間像を受光側のス
リット１８に対して単振動させている。その結果、受光
センサ１６は投光側のスリット１７の空間像と受光スリ
ット１８のスリットとのＡＮＤの出力を検出する。
【００１１】図中、ウエハ６が上下（光軸ＡＸ方向）に
動くと、パターン像はスリット１８上を移動することに
なり、振動ミラー１２の振動に伴って受光センサ１６で
得られる信号は時間的に変化する。このときの受光セン
サ１６からの出力信号より信号処理回路２４でウエハの
基準面位置を算出している。この算出した結果を基にド
ライバ２５がＺステージ１０を駆動し、ウエハ面６の高
さを調整している。
動くと、パターン像はスリット１８上を移動することに
なり、振動ミラー１２の振動に伴って受光センサ１６で
得られる信号は時間的に変化する。このときの受光セン
サ１６からの出力信号より信号処理回路２４でウエハの
基準面位置を算出している。この算出した結果を基にド
ライバ２５がＺステージ１０を駆動し、ウエハ面６の高
さを調整している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】図１５に示すような光
学方式の面位置検出装置は被検査面６ａとしてミラーの
ように理想的な反射面に対しては面位置を高精度に計測
することが可能である。しかしながらプロセスウエハの
ように計測面内に段差があったり、表面にレジストのよ
うな透明なフィルムに覆われている被検面に対しては位
置検出誤差が生じることが知られている。
学方式の面位置検出装置は被検査面６ａとしてミラーの
ように理想的な反射面に対しては面位置を高精度に計測
することが可能である。しかしながらプロセスウエハの
ように計測面内に段差があったり、表面にレジストのよ
うな透明なフィルムに覆われている被検面に対しては位
置検出誤差が生じることが知られている。
【００１３】例えば、局所的に１μｍ近い段差があるウ
エハサンプルに１μｍ程度のレジストが塗布されていた
場合、光束の入射条件によっては１μｍ近い面位置検出
誤差が発生することがある。これらの検出誤差は、実際
にウエハーを焼く前にいろいろなフォーカス条件で試し
焼きをすることによって最適フォーカス位置が求められ
るため、最終的にはオフセットとして処理されている
が、このオフセットの量が大きいことは計測再現性を悪
化させる大きな原因になる。
エハサンプルに１μｍ程度のレジストが塗布されていた
場合、光束の入射条件によっては１μｍ近い面位置検出
誤差が発生することがある。これらの検出誤差は、実際
にウエハーを焼く前にいろいろなフォーカス条件で試し
焼きをすることによって最適フォーカス位置が求められ
るため、最終的にはオフセットとして処理されている
が、このオフセットの量が大きいことは計測再現性を悪
化させる大きな原因になる。
【００１４】ウエハの面位置検出の最大の目的はウエハ
露光像面と投影レンズによるレチクル投影像面を一致さ
せることである。しかしながら、レチクルパターンの投
影画像は、 （１）レチクル自体の歪 （２）投影レンズの像面湾曲 等により平面になっていないことが一般である。また非
露光面であるウエハ表面もレチクル像面とは無関係に歪
んでいるため、レチクル像面と被露光面を完全に一致さ
せることは困難である。このことは投影レンズのＮＡが
増大し、焦点深度が十分確保できない昨今では深刻な問
題である。
露光像面と投影レンズによるレチクル投影像面を一致さ
せることである。しかしながら、レチクルパターンの投
影画像は、 （１）レチクル自体の歪 （２）投影レンズの像面湾曲 等により平面になっていないことが一般である。また非
露光面であるウエハ表面もレチクル像面とは無関係に歪
んでいるため、レチクル像面と被露光面を完全に一致さ
せることは困難である。このことは投影レンズのＮＡが
増大し、焦点深度が十分確保できない昨今では深刻な問
題である。
【００１５】特に最近の半導体素子はますます微細化が
進み、投影レンズのＮＡの増大に伴いパターンを焼き付
け可能な最良像面からの許容範囲を意味する焦点深度は
小さくなっている為、ウエハの面位置の検出精度はます
ます厳しいものとなっている。
進み、投影レンズのＮＡの増大に伴いパターンを焼き付
け可能な最良像面からの許容範囲を意味する焦点深度は
小さくなっている為、ウエハの面位置の検出精度はます
ます厳しいものとなっている。
【００１６】本発明は、ウエハ表面の光軸方向の位置情
報、そしてウエハ表面の傾き情報を高精度に検出し、ウ
エハ表面を投影光学系の結像位置に高精度に位置させ、
高集積度のデバイスを容易に製造することができる検出
装置及びそれを用いた露光装置の提供を目的とする。
報、そしてウエハ表面の傾き情報を高精度に検出し、ウ
エハ表面を投影光学系の結像位置に高精度に位置させ、
高集積度のデバイスを容易に製造することができる検出
装置及びそれを用いた露光装置の提供を目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の検出装置は、 (1-1) 第１のパターンジェネレータと該第１のパターン
ジェネレータの形成したパターンを物体面上に斜め方向
より投影して前記物体面上にパターン像を形成する投光
光学系と、前記パターン像からの光を導く受光光学系
と、前記受光光学系に導かれた光を検出する受光素子と
を有し、該受光素子の検出により前記物体面の面位置情
報を検出することを特徴としている。
ジェネレータの形成したパターンを物体面上に斜め方向
より投影して前記物体面上にパターン像を形成する投光
光学系と、前記パターン像からの光を導く受光光学系
と、前記受光光学系に導かれた光を検出する受光素子と
を有し、該受光素子の検出により前記物体面の面位置情
報を検出することを特徴としている。
【００１８】特に、 (1-1-1) 前記受光光学系は可動ミラーを有し、さらに前
記パターン像が再結像される面上に第２のパターンジェ
ネレータを有し、前記受光素子では前記可動ミラーの変
動中の前記第２のパターンジェネレータから出射する光
の光量の時間変化が検出され、該光量の時間変化により
前記物体面の面位置情報が検出されること。
記パターン像が再結像される面上に第２のパターンジェ
ネレータを有し、前記受光素子では前記可動ミラーの変
動中の前記第２のパターンジェネレータから出射する光
の光量の時間変化が検出され、該光量の時間変化により
前記物体面の面位置情報が検出されること。
【００１９】(1-1-2) 前記２つのパターンジェネレータ
はＤＭＤ素子であること。
はＤＭＤ素子であること。
【００２０】(1-1-3) 前記２つのパターンジェネレータ
は互いに同一ないし相似のパターンを形成すること。
は互いに同一ないし相似のパターンを形成すること。
【００２１】(1-1-4) 前記パターンジェネレータはＤＭ
Ｄ素子であること。
Ｄ素子であること。
【００２２】(1-1-5) 前記パターンジェネレータはＳＬ
Ｍ素子であること。
Ｍ素子であること。
【００２３】(1-1-6) 前記パターンジェネレータは液晶
素子であること。
素子であること。
【００２４】(1-1-7) 前記パターンジェネレータは面発
光素子であること。
光素子であること。
【００２５】(1-1-8) 前記受光素子は所定面上に再形成
された前記パターン像の位置情報を検出し、該位置情報
により前記物体面の面位置情報が検出されること。
された前記パターン像の位置情報を検出し、該位置情報
により前記物体面の面位置情報が検出されること。
【００２６】(1-1-9) 前記物体を前記物体面の概略沿っ
た方向に移送する搬送手段を有し、前記パターンジェネ
レータは前記搬送手段の搬送に応じて形成するパターン
を変化させること等を特徴としている。
た方向に移送する搬送手段を有し、前記パターンジェネ
レータは前記搬送手段の搬送に応じて形成するパターン
を変化させること等を特徴としている。
【００２７】本発明の露光装置は、 (2-1) 投影露光用の投影光学系と、感光性基板の面位置
情報を検出する面位置情報検出手段、前記面位置情報検
出手段の検出に基づいて前記感光性基板の前記投影光学
系の光軸方向に沿った位置を制御する制御系とを有し、
該面位置情報検出手段は、第１のパターンジェネレータ
と、該第１のパターンジェネレータの形成したパターン
を感光性基板面上に前記投影光学系の光軸に対して傾斜
した方向より投影して前記感光性基板面上にパターン像
を形成する投光光学系と、前記パターン像からの光を導
く受光光学系と、前記受光光学系に導かれた光を検出す
る受光素子とを含み、前記感光性基板上にレチクルの回
路パターンを投影露光することを特徴としている。
情報を検出する面位置情報検出手段、前記面位置情報検
出手段の検出に基づいて前記感光性基板の前記投影光学
系の光軸方向に沿った位置を制御する制御系とを有し、
該面位置情報検出手段は、第１のパターンジェネレータ
と、該第１のパターンジェネレータの形成したパターン
を感光性基板面上に前記投影光学系の光軸に対して傾斜
した方向より投影して前記感光性基板面上にパターン像
を形成する投光光学系と、前記パターン像からの光を導
く受光光学系と、前記受光光学系に導かれた光を検出す
る受光素子とを含み、前記感光性基板上にレチクルの回
路パターンを投影露光することを特徴としている。
【００２８】特に、 (2-1-1) 前記受光光学系は可動ミラーを有し、さらに前
記パターン像が再結像される面上に第２のパターンジェ
ネレータを有し、前記受光素子では前記可動ミラーの変
動中の前記第２のパターンジェネレータから出射する光
の光量の時間変化が検出され、該光量の時間変化により
前記感光性基板面の面位置情報が検出されることを特徴
とする請求項１１の露光装置。
記パターン像が再結像される面上に第２のパターンジェ
ネレータを有し、前記受光素子では前記可動ミラーの変
動中の前記第２のパターンジェネレータから出射する光
の光量の時間変化が検出され、該光量の時間変化により
前記感光性基板面の面位置情報が検出されることを特徴
とする請求項１１の露光装置。
【００２９】(2-1-2) 前記２つのパターンジェネレータ
はＤＭＤ素子であること。
はＤＭＤ素子であること。
【００３０】(2-1-3) 前記２つのパターンジェネレータ
は互いに同一ないし相似のパターンを形成すること。
は互いに同一ないし相似のパターンを形成すること。
【００３１】(2-1-4) 前記パターンジェネレータはＤＭ
Ｄ素子であること。
Ｄ素子であること。
【００３２】(2-1-5) 前記パターンジェネレータはＳＬ
Ｍ素子であること。
Ｍ素子であること。
【００３３】(2-1-6) 前記パターンジェネレータは液晶
素子であること。
素子であること。
【００３４】(2-1-7) 前記パターンジェネレータは面発
光素子であること。
光素子であること。
【００３５】(2-1-8) 前記受光素子は所定面上に再形成
された前記パターン像の位置情報を検出し、該位置情報
により前記感光性基板面の面位置情報が検出されるこ
と。
された前記パターン像の位置情報を検出し、該位置情報
により前記感光性基板面の面位置情報が検出されるこ
と。
【００３６】(2-1-9) 前記感光性基板を前記投影光学系
の光軸に垂直方向に移送する搬送手段を有し、前記パタ
ーンジェネレータは前記感光性基板上の被測定位置の情
報に基づいて、前記搬送手段の搬送に伴って形成するパ
ターンを変化させること等を特徴としている。
の光軸に垂直方向に移送する搬送手段を有し、前記パタ
ーンジェネレータは前記感光性基板上の被測定位置の情
報に基づいて、前記搬送手段の搬送に伴って形成するパ
ターンを変化させること等を特徴としている。
【００３７】本発明の面位置検出装置は、 (3-1) 光源からの光束で照明した第１のＤＭＤ素子によ
るパターンを投光光学系によって投影光学系の結像面又
はそれの近傍に設けた物体面に該投影光学系の光軸に対
して斜方向から投影し、該物体面上にパターン像を形成
し、該パターン像を受光光学系によって所定面上に再形
成し、該所定面上に再形成した該パターン像の形成状態
を受光手段で検出して、該物体面の面位置情報を検出し
ていることを特徴としている。
るパターンを投光光学系によって投影光学系の結像面又
はそれの近傍に設けた物体面に該投影光学系の光軸に対
して斜方向から投影し、該物体面上にパターン像を形成
し、該パターン像を受光光学系によって所定面上に再形
成し、該所定面上に再形成した該パターン像の形成状態
を受光手段で検出して、該物体面の面位置情報を検出し
ていることを特徴としている。
【００３８】特に、 (3-1-1) 前記受光手段は位置検出素子より成り、前記所
定面上には光散乱素子が配置されており、該光散乱素子
面上に再形成されたパターン像を結像レンズによって該
位置検出素子面上に投影し、該位置検出素子で得られる
位置情報より前記物体面の面位置情報を検出しているこ
とを特徴としている。
定面上には光散乱素子が配置されており、該光散乱素子
面上に再形成されたパターン像を結像レンズによって該
位置検出素子面上に投影し、該位置検出素子で得られる
位置情報より前記物体面の面位置情報を検出しているこ
とを特徴としている。
【００３９】(3-2) 光源からの光束で照明した第１のＤ
ＭＤ素子によるパターンを投光光学系によって投影光学
系の結像面又はそれの近傍に設けた物体面に該投影光学
系の光軸に対して斜方向から投影し、該物体面上にパタ
ーン像を形成し、該パターン像を受光光学系と可動ミラ
ーによって第２のＤＭＤ素子面上に再形成し、該可動ミ
ラーを駆動させたときの該第２のＤＭＤ素子からの反射
光束の光量の時間変化を受光手段で検出することによっ
て該物体面の面位置情報を検出していることを特徴とし
ている。
ＭＤ素子によるパターンを投光光学系によって投影光学
系の結像面又はそれの近傍に設けた物体面に該投影光学
系の光軸に対して斜方向から投影し、該物体面上にパタ
ーン像を形成し、該パターン像を受光光学系と可動ミラ
ーによって第２のＤＭＤ素子面上に再形成し、該可動ミ
ラーを駆動させたときの該第２のＤＭＤ素子からの反射
光束の光量の時間変化を受光手段で検出することによっ
て該物体面の面位置情報を検出していることを特徴とし
ている。
【００４０】特に、 (3-2-1) 前記物体面は前記投影光学系の光軸と直交方向
に移動可能となっており、該物体面の移動に同期させて
前記第１のＤＭＤ素子と第２のＤＭＤ素子を構成する複
数の画素ミラーを各々駆動制御していることを特徴とし
ている。
に移動可能となっており、該物体面の移動に同期させて
前記第１のＤＭＤ素子と第２のＤＭＤ素子を構成する複
数の画素ミラーを各々駆動制御していることを特徴とし
ている。
【００４１】(3-1) 又は(3-2) において、 (3-2-1) 前記第１のＤＭＤ素子を構成する複数の画素ミ
ラーを駆動制御して所望のパターンを前記物体面上に形
成していること。
ラーを駆動制御して所望のパターンを前記物体面上に形
成していること。
【００４２】(3-2-2) 前記物体面は前記投影光学系の光
軸と直交方向に移動可能となっており、該物体面の移動
に同期させて前記第１のＤＭＤ素子を構成する複数の画
素ミラーを駆動制御して所望のパターンを該物体面上に
形成していること。等を特徴としている。
軸と直交方向に移動可能となっており、該物体面の移動
に同期させて前記第１のＤＭＤ素子を構成する複数の画
素ミラーを駆動制御して所望のパターンを該物体面上に
形成していること。等を特徴としている。
【００４３】本発明の投影露光装置は、 (4-1) 構成(3-1) 又は(3-2) の面位置検出装置を用いて
第１物体面と第２物体面との光軸方向の位置合わせを行
って該第１物体面上のパターンを投影光学系を介して第
２物体面上に投影していることを特徴としている。
第１物体面と第２物体面との光軸方向の位置合わせを行
って該第１物体面上のパターンを投影光学系を介して第
２物体面上に投影していることを特徴としている。
【００４４】本発明のデバイスの製造方法は、 (5-1) パターンジェネレータの形成したパターンの感光
性基板面上への投影光学系の光軸に傾斜した方向からの
投影により前記感光性基板面上にパターン像を形成し、
前記パターン像からの光を受光素子へ導光し、該導光さ
れた光を受光素子により検出し、該検出に基づいた前記
感光性基板の前記投影光学系の光軸方向に沿った位置の
制御を行い、前記制御が実行された感光性基板へ回路パ
ターンを前記投影光学系を介して投影露光し、前記投影
露光を実行された感光性基板を現像し、該現像を実行さ
れた感光性基板上へ回路パターンを形成してデバイスを
製造することを特徴としている。
性基板面上への投影光学系の光軸に傾斜した方向からの
投影により前記感光性基板面上にパターン像を形成し、
前記パターン像からの光を受光素子へ導光し、該導光さ
れた光を受光素子により検出し、該検出に基づいた前記
感光性基板の前記投影光学系の光軸方向に沿った位置の
制御を行い、前記制御が実行された感光性基板へ回路パ
ターンを前記投影光学系を介して投影露光し、前記投影
露光を実行された感光性基板を現像し、該現像を実行さ
れた感光性基板上へ回路パターンを形成してデバイスを
製造することを特徴としている。
【００４５】(5-2) 構成(3-1) 又は(3-2) の面位置検出
装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った
後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光
し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイス
を製造していることを特徴としている。
装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わせを行った
後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上に投影露光
し、その後、該ウエハを現像処理工程を介してデバイス
を製造していることを特徴としている。
【００４６】(5-3) 構成(4-1) の投影露光装置を用いて
レチクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レチク
ル面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その後、
該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造してい
ることを特徴としている。
レチクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レチク
ル面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その後、
該ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造してい
ることを特徴としている。
【００４７】
【発明の実施の形態】図１は本発明の面位置検出装置を
有した投影露光装置の実施形態１の要部概略図である。
図１の実施形態を説明する前に、本実施形態において用
いているＤＭＤ素子の構成について説明する。
有した投影露光装置の実施形態１の要部概略図である。
図１の実施形態を説明する前に、本実施形態において用
いているＤＭＤ素子の構成について説明する。
【００４８】ＤＭＤ素子とは Deformable Mirror Devic
e の略であり、シリコンチップ上にフォトリソグラフィ
ーによって２次元配列の微小なミラーを形成した構成よ
り成っており、各ミラーは画素ミラーと呼ばれ、静電力
によって微小角（〜１０度）駆動することができるよう
になっている。画素ミラーのサイズは最小１７μｍ□程
度であり、開口率は８０％を越えている。この微小な画
素ミラーの複数の組み合わせによって反射型のスリット
群を形成している。
e の略であり、シリコンチップ上にフォトリソグラフィ
ーによって２次元配列の微小なミラーを形成した構成よ
り成っており、各ミラーは画素ミラーと呼ばれ、静電力
によって微小角（〜１０度）駆動することができるよう
になっている。画素ミラーのサイズは最小１７μｍ□程
度であり、開口率は８０％を越えている。この微小な画
素ミラーの複数の組み合わせによって反射型のスリット
群を形成している。
【００４９】図２（Ａ）はＤＭＤ素子の概念図である。
画素ミラーのマトリクスは最大５６８×７６８以上であ
る。図２（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は画素ミラーを駆動し
て所望のスリットパターン（パターン）を形成した例で
ある。ここでは単純な３つのパターンを示したが、基本
的にどんな形のパターンでも形成可能である。ＤＭＤ素
子のサイズは基本的にフォトリソグラフィーによって製
作するものなので露光ショットと同一サイズのものが作
成可能である。
画素ミラーのマトリクスは最大５６８×７６８以上であ
る。図２（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は画素ミラーを駆動し
て所望のスリットパターン（パターン）を形成した例で
ある。ここでは単純な３つのパターンを示したが、基本
的にどんな形のパターンでも形成可能である。ＤＭＤ素
子のサイズは基本的にフォトリソグラフィーによって製
作するものなので露光ショットと同一サイズのものが作
成可能である。
【００５０】例えばＤＭＤ素子を露光ショット面に投影
する為の投光レンズ系として等倍のアフォーカル系を用
いれば、ＤＭＤ素子をそのまま露光ショットの全面計測
可能なスリットとして適用することができる。
する為の投光レンズ系として等倍のアフォーカル系を用
いれば、ＤＭＤ素子をそのまま露光ショットの全面計測
可能なスリットとして適用することができる。
【００５１】次に図１の実施形態１の各要素について説
明する。本実施形態では物体としてデバイス製造用のウ
エハ６を用いて、そのウエハ面の垂直方向（Ｚ方向）の
高さや傾き等の面位置情報（焦点位置情報）を検出する
場合を示している。
明する。本実施形態では物体としてデバイス製造用のウ
エハ６を用いて、そのウエハ面の垂直方向（Ｚ方向）の
高さや傾き等の面位置情報（焦点位置情報）を検出する
場合を示している。
【００５２】図中１０１は露光光を照射する照明系であ
り、ＤＵＶのｉ線やＫｒＦ，ＡｒＦのエキシマレーザ等
からの露光光２０を射出している。２１は回路パターン
が描画されたレチクル（第１物体）であり、レチクルス
テージ２２に載置している。
り、ＤＵＶのｉ線やＫｒＦ，ＡｒＦのエキシマレーザ等
からの露光光２０を射出している。２１は回路パターン
が描画されたレチクル（第１物体）であり、レチクルス
テージ２２に載置している。
【００５３】２３は投影レンズ（投影光学系）であり、
レチクル２１上の回路パターン（投影光学系２３側に描
画されている）をレジストが塗布されたウエハ（第２物
体）６に縮小投影している。ウエハ６はウエハチャック
７に吸着保持されている。
レチクル２１上の回路パターン（投影光学系２３側に描
画されている）をレジストが塗布されたウエハ（第２物
体）６に縮小投影している。ウエハ６はウエハチャック
７に吸着保持されている。
【００５４】尚、本実施形態がステップアンドスキャン
方式の投影露光装置の場合には、レチクル２１とウエハ
６とを投影光学系２３の結像倍率に応じて同期を取りな
がら所定の速度比で走査（スキャン）させながら投影露
光を行っている。８，９はＸＹステージ、１０はＺチル
トステージである。
方式の投影露光装置の場合には、レチクル２１とウエハ
６とを投影光学系２３の結像倍率に応じて同期を取りな
がら所定の速度比で走査（スキャン）させながら投影露
光を行っている。８，９はＸＹステージ、１０はＺチル
トステージである。
【００５５】本実施形態では、面位置検出装置（各要素
１〜５，１１〜１６，１９）を用いてウエハ６の面位置
情報を検出することによってウエハ６の投影光学系２３
の光軸方向の高さが投影光学系２３に関して、レチクル
２１と共役関係となるようにしている。即ち、ウエハ６
が投影光学系２３の最良結像面に位置するようにドライ
バ２５でステージ１０を駆動制御している。
１〜５，１１〜１６，１９）を用いてウエハ６の面位置
情報を検出することによってウエハ６の投影光学系２３
の光軸方向の高さが投影光学系２３に関して、レチクル
２１と共役関係となるようにしている。即ち、ウエハ６
が投影光学系２３の最良結像面に位置するようにドライ
バ２５でステージ１０を駆動制御している。
【００５６】特に本実施形態では面位置検出装置の光路
中に投受光スリットとしてパターンジェネレータとして
のＤＭＤ素子を配置し、ＤＭＤ素子の任意の画素ミラー
を駆動することにより、任意のパターンを形成し（可変
スリット）、このパターン像をウエハ上の被検出領域に
投影することで被検出領域内の任意の場所を測ることが
できるようにしている。又、ＤＭＤ素子を駆動するコン
ピュータにあらかじめ測定点に関する情報を入力してお
き、その測定点に対応する素子部分に被検出面への投影
光束を生じるよう制御することにより、測定エラーの少
ない高精度な焦点検出を行っている。また、本実施形態
では、被露光ショット内でも最も線幅の細いエリアに対
してパターン投影して面位置検出を行うことで選択的に
フォーカスすることができ、これによってクリティカル
レイヤの焼き付け精度を向上させ、全体としてチップの
歩留まりを向上させている。
中に投受光スリットとしてパターンジェネレータとして
のＤＭＤ素子を配置し、ＤＭＤ素子の任意の画素ミラー
を駆動することにより、任意のパターンを形成し（可変
スリット）、このパターン像をウエハ上の被検出領域に
投影することで被検出領域内の任意の場所を測ることが
できるようにしている。又、ＤＭＤ素子を駆動するコン
ピュータにあらかじめ測定点に関する情報を入力してお
き、その測定点に対応する素子部分に被検出面への投影
光束を生じるよう制御することにより、測定エラーの少
ない高精度な焦点検出を行っている。また、本実施形態
では、被露光ショット内でも最も線幅の細いエリアに対
してパターン投影して面位置検出を行うことで選択的に
フォーカスすることができ、これによってクリティカル
レイヤの焼き付け精度を向上させ、全体としてチップの
歩留まりを向上させている。
【００５７】次に本実施形態における面位置検出装置の
各要素について説明する。光源１（ＬＥＤやハロゲンラ
ンプ等）から射出された波長λの照明光（測定光）はコ
リメータレンズ２によって平行光となり、投光側のＤＭ
Ｄ素子（第１のＤＭＤ素子）３に入射する。ＤＭＤ素子
の画素ミラー（パターン）で反射した反射光は、投光レ
ンズ系４，５によってウエハ６面に結像する。このとき
ウエハ６面上にはＤＭＤ素子３の画素ミラーに基づくパ
ターン像が形成される。尚、ＤＭＤ素子３とウエハ６と
は投光レンズ系４，５によってシャインプルーフの関係
となるようにしている。
各要素について説明する。光源１（ＬＥＤやハロゲンラ
ンプ等）から射出された波長λの照明光（測定光）はコ
リメータレンズ２によって平行光となり、投光側のＤＭ
Ｄ素子（第１のＤＭＤ素子）３に入射する。ＤＭＤ素子
の画素ミラー（パターン）で反射した反射光は、投光レ
ンズ系４，５によってウエハ６面に結像する。このとき
ウエハ６面上にはＤＭＤ素子３の画素ミラーに基づくパ
ターン像が形成される。尚、ＤＭＤ素子３とウエハ６と
は投光レンズ系４，５によってシャインプルーフの関係
となるようにしている。
【００５８】ウエハ６で反射された照明光は、受光レン
ズ系１１，振動ミラー１２，受光レンズ系１３によって
集光され、受光側のＤＭＤ素子（第２のＤＭＤ素子）１
４の画素ミラー面上に再結像する。ＤＭＤ素子１４から
の光束をレンズ系１５によって受光センサ１６面上に集
光している。
ズ系１１，振動ミラー１２，受光レンズ系１３によって
集光され、受光側のＤＭＤ素子（第２のＤＭＤ素子）１
４の画素ミラー面上に再結像する。ＤＭＤ素子１４から
の光束をレンズ系１５によって受光センサ１６面上に集
光している。
【００５９】投光側のＤＭＤ素子３と受光側のＤＭＤ素
子１４とは光学的に共役関係となっている。振動ミラー
１２を駆動手段１９で振動させてウエハ６面上に形成し
たパターン像を受光側のＤＭＤ素子１４面上で振動させ
ている。受光センサ１６はウエハ６面上に形成したパタ
ーン像と受光側のＤＭＤ素子１４の画素ミラーに基づく
パターンとのＡＮＤ出力を検出していることになる。
子１４とは光学的に共役関係となっている。振動ミラー
１２を駆動手段１９で振動させてウエハ６面上に形成し
たパターン像を受光側のＤＭＤ素子１４面上で振動させ
ている。受光センサ１６はウエハ６面上に形成したパタ
ーン像と受光側のＤＭＤ素子１４の画素ミラーに基づく
パターンとのＡＮＤ出力を検出していることになる。
【００６０】本実施形態においてウエハ６が上下方向
（投影光学系の光軸ＡＸ方向）に動くと、受光側のＤＭ
Ｄ素子１４に形成されるパターン像はＤＭＤ素子１４面
上を移動する。このときのパターン像の移動を光量の変
化として受光センサー１６で検出している。そして受光
センサー１６からの出力信号を信号処理回路２４で算出
することによってウエハ６の高さ情報や傾き情報等の面
位置情報（焦点位置情報）を検出している。この結果に
基づいてドライバ２５でＺチルトステージ１０を駆動す
ることでウエハ６面を投影光学系２３の最良結像面にも
っていく。
（投影光学系の光軸ＡＸ方向）に動くと、受光側のＤＭ
Ｄ素子１４に形成されるパターン像はＤＭＤ素子１４面
上を移動する。このときのパターン像の移動を光量の変
化として受光センサー１６で検出している。そして受光
センサー１６からの出力信号を信号処理回路２４で算出
することによってウエハ６の高さ情報や傾き情報等の面
位置情報（焦点位置情報）を検出している。この結果に
基づいてドライバ２５でＺチルトステージ１０を駆動す
ることでウエハ６面を投影光学系２３の最良結像面にも
っていく。
【００６１】次に本実施形態における各要素の特徴につ
いて説明する。投光側のＤＭＤ素子（ＤＭＤ）３は照明
光の光軸に対してθ２、投光光学系４，５の光軸に対し
てθ１の角度で設定されている。角度θ１は投光光学系
４，５の倍率と焦点検出光のウエハ６への入射角によっ
て決まる。倍率を１倍、入射角を１５度とすれば角度θ
１は１５度である。角度θ２は角度θ１と画素ミラーの
振れ角φによって決まり、（θ１＋２φ）を越えない範
囲で最大の角度を選ぶことが望ましい。φ〜１０°とす
ると、θ２＝３５°となる。
いて説明する。投光側のＤＭＤ素子（ＤＭＤ）３は照明
光の光軸に対してθ２、投光光学系４，５の光軸に対し
てθ１の角度で設定されている。角度θ１は投光光学系
４，５の倍率と焦点検出光のウエハ６への入射角によっ
て決まる。倍率を１倍、入射角を１５度とすれば角度θ
１は１５度である。角度θ２は角度θ１と画素ミラーの
振れ角φによって決まり、（θ１＋２φ）を越えない範
囲で最大の角度を選ぶことが望ましい。φ〜１０°とす
ると、θ２＝３５°となる。
【００６２】ＤＭＤ３の各画素ミラーは、駆動電圧が０
の時は偏向角０°であり、ＤＭＤ３の表面に対し平行に
なっている。したがって駆動電圧がＯＦＦ状態の画素ミ
ラーに入射した光束はＤＭＤ３に対し３５°で正反射
し、投光レンズ４、５に入射することはない。
の時は偏向角０°であり、ＤＭＤ３の表面に対し平行に
なっている。したがって駆動電圧がＯＦＦ状態の画素ミ
ラーに入射した光束はＤＭＤ３に対し３５°で正反射
し、投光レンズ４、５に入射することはない。
【００６３】一方、（駆動電圧がかけられている）ＯＮ
状態の画素ミラーに入射した光はこのミラーによって２
０°偏向されるのでＤＭＤ３の表面からの出射角は１５
°となり、２次光源としてスリット像を形成する１要素
となることができる。ＤＭＤ３と被計測面６ａの位置関
係はいわゆるシャインプルーフの関係を満たし、図では
画素ミラーａ，ｂ，ｃと、計測点（空中像）ａ’，
ｂ’，ｃ’は共役関係にある。計測点ａ’、ｂ’、ｃ’
に投影された画素ミラーａ，ｂ，ｃの空中像（ａ’，
ｂ’，ｃ’）はウエハ面６で反射され、受光レンズ系１
１、１３によって、受光側のＤＭＤ１４上に再投影され
る。受光側のＤＭＤ１４の画素ミラーａ”、ｂ”、ｃ”
はやはり計測点ａ’、ｂ’、ｃ’と共役な位置に配置さ
れ、投光側のＤＭＤ３の各配列の画素ミラーａ，ｂ，ｃ
と受光側のＤＭＤ１４の画素ミラーａ”，ｂ”，ｃ”と
はそれぞれ共役な関係にある。当然、この際、ＤＭＤ３
とＤＭＤ１４の各画素ミラーによる形成パターンは同一
ないし結像倍率に応じた相似形である。
状態の画素ミラーに入射した光はこのミラーによって２
０°偏向されるのでＤＭＤ３の表面からの出射角は１５
°となり、２次光源としてスリット像を形成する１要素
となることができる。ＤＭＤ３と被計測面６ａの位置関
係はいわゆるシャインプルーフの関係を満たし、図では
画素ミラーａ，ｂ，ｃと、計測点（空中像）ａ’，
ｂ’，ｃ’は共役関係にある。計測点ａ’、ｂ’、ｃ’
に投影された画素ミラーａ，ｂ，ｃの空中像（ａ’，
ｂ’，ｃ’）はウエハ面６で反射され、受光レンズ系１
１、１３によって、受光側のＤＭＤ１４上に再投影され
る。受光側のＤＭＤ１４の画素ミラーａ”、ｂ”、ｃ”
はやはり計測点ａ’、ｂ’、ｃ’と共役な位置に配置さ
れ、投光側のＤＭＤ３の各配列の画素ミラーａ，ｂ，ｃ
と受光側のＤＭＤ１４の画素ミラーａ”，ｂ”，ｃ”と
はそれぞれ共役な関係にある。当然、この際、ＤＭＤ３
とＤＭＤ１４の各画素ミラーによる形成パターンは同一
ないし結像倍率に応じた相似形である。
【００６４】振動ミラー１２が所定の角度にあり、ＤＭ
Ｄ３の空間像ａ’、ｂ’、ｃ’と被計測面６’が一致し
たとき、画素ミラーａ，ｂ，ｃの空中像ａ’、ｂ’、
ｃ’による反射光が画素ミラーａ”、ｂ”、ｃ”によっ
て反射され、受光センサ１６に入射する光量が最大とな
る。このとき振動ミラー１２の振動数をｆとすると、受
光センサ１６からの出力信号の振動数は２ｆとなる。ま
たウエハ６がこの基準位置よりずれると前記出力信号の
うち振動数２ｆの成分は減り、振動数ｆの成分が増加す
るので、この出力信号を信号処理回路２４で位相検波す
ることにより、被計測面６ａの面位置情報を算出するこ
とができる。
Ｄ３の空間像ａ’、ｂ’、ｃ’と被計測面６’が一致し
たとき、画素ミラーａ，ｂ，ｃの空中像ａ’、ｂ’、
ｃ’による反射光が画素ミラーａ”、ｂ”、ｃ”によっ
て反射され、受光センサ１６に入射する光量が最大とな
る。このとき振動ミラー１２の振動数をｆとすると、受
光センサ１６からの出力信号の振動数は２ｆとなる。ま
たウエハ６がこの基準位置よりずれると前記出力信号の
うち振動数２ｆの成分は減り、振動数ｆの成分が増加す
るので、この出力信号を信号処理回路２４で位相検波す
ることにより、被計測面６ａの面位置情報を算出するこ
とができる。
【００６５】次に図３，４を用いて面位置検出装置を半
導体素子製造用の投影露光装置に適用した場合の動作に
ついて説明する。図３（Ａ）はウエハ上のある形成パタ
ーン部分に従来の面位置検出装置に於ける計測スポット
が当たっている様子を示している。
導体素子製造用の投影露光装置に適用した場合の動作に
ついて説明する。図３（Ａ）はウエハ上のある形成パタ
ーン部分に従来の面位置検出装置に於ける計測スポット
が当たっている様子を示している。
【００６６】図で４１ａ〜４１ｄはパターン形成部であ
り、その輪郭は段差部を示す。４０は計測スポットであ
る。通常これら計測スポット４０はスリット状の光束が
用いられ、パターンのエッジに対して角度を持たせて入
射させることが多い。その理由は計測スポット４０がエ
ッジ部に入射するとエッジによる散乱が起こり、計測値
に影響を及ぼすからである。
り、その輪郭は段差部を示す。４０は計測スポットであ
る。通常これら計測スポット４０はスリット状の光束が
用いられ、パターンのエッジに対して角度を持たせて入
射させることが多い。その理由は計測スポット４０がエ
ッジ部に入射するとエッジによる散乱が起こり、計測値
に影響を及ぼすからである。
【００６７】つまりエッジ部と並行にスリットを照射し
た場合、その影響は最大になる。エッジに対し斜めにス
リットを照射することによってスリットがエッジ部と交
差する領域は面積的に小さくすることはできるのでこれ
ら検出誤差はある程度低減することができるが０にする
ことはできない。ところが昨今のように投影レンズにＮ
Ａ０．５〜０．６というようなｈｉｇｈＮＡの投影レン
ズが使われるようになると、像面の焦点深度は１μｍを
切るようになり僅かな検出誤差も許容できなくなる。
た場合、その影響は最大になる。エッジに対し斜めにス
リットを照射することによってスリットがエッジ部と交
差する領域は面積的に小さくすることはできるのでこれ
ら検出誤差はある程度低減することができるが０にする
ことはできない。ところが昨今のように投影レンズにＮ
Ａ０．５〜０．６というようなｈｉｇｈＮＡの投影レン
ズが使われるようになると、像面の焦点深度は１μｍを
切るようになり僅かな検出誤差も許容できなくなる。
【００６８】図３（Ｂ）は本発明の面位置検出装置を前
記パターン領域に対して適用した例である。入射側のＤ
ＭＤ３はパターン面に対し共役なので、パターン４１ａ
〜４１ｄに対し各画素ミラーの結像位置が図の点線のマ
トリクスに対応する。
記パターン領域に対して適用した例である。入射側のＤ
ＭＤ３はパターン面に対し共役なので、パターン４１ａ
〜４１ｄに対し各画素ミラーの結像位置が図の点線のマ
トリクスに対応する。
【００６９】本発明によればこれら画素ミラーによる投
影パターン像であるところのスリット像はＤＭＤドライ
バ３１によって任意に形成できるので、例えば領域４２
ａ〜４２ｄのように照射するようにしている。このよう
な照射領域４２ａ〜４２ｄではフォーカスビームがエッ
ジに当たることがないのでエッジ散乱に起因するフォー
カスエラーを０にすることができ、本実施形態ではこれ
によって高精度な面位置検出を可能としている。
影パターン像であるところのスリット像はＤＭＤドライ
バ３１によって任意に形成できるので、例えば領域４２
ａ〜４２ｄのように照射するようにしている。このよう
な照射領域４２ａ〜４２ｄではフォーカスビームがエッ
ジに当たることがないのでエッジ散乱に起因するフォー
カスエラーを０にすることができ、本実施形態ではこれ
によって高精度な面位置検出を可能としている。
【００７０】図４は本発明を走査型の投影露光装置に適
用した場合のウエハ面上に投影されるパターンを示して
いる。点線のマトリクスを塗りつぶした矩形領域はＤＭ
Ｄ３の画素ミラーのサイズで分割したウエハー６面上の
測定領域である。６１はスリット状の露光領域、６２は
露光領域の中心軸、矢印はステージの走査方向を示す。
説明の簡略化のために各測定画素に８行１３列の番号を
付ける。
用した場合のウエハ面上に投影されるパターンを示して
いる。点線のマトリクスを塗りつぶした矩形領域はＤＭ
Ｄ３の画素ミラーのサイズで分割したウエハー６面上の
測定領域である。６１はスリット状の露光領域、６２は
露光領域の中心軸、矢印はステージの走査方向を示す。
説明の簡略化のために各測定画素に８行１３列の番号を
付ける。
【００７１】図４では第４列の測定画素ラインと露光ス
リット中心６２が一致している。このとき対応するＤＭ
Ｄ３の画素ミラーのマトリクスを８行３列とすると図５
（Ａ）のように画素ミラーを反転（スイッチＯＮ）すれ
ば良い（実際の露光スリットの大きさは幅で５ｍｍ以
上、長さ方向に２０ｍｍ以上あるので、マトリクスの大
きさは１０００×２５０以上になる。）。
リット中心６２が一致している。このとき対応するＤＭ
Ｄ３の画素ミラーのマトリクスを８行３列とすると図５
（Ａ）のように画素ミラーを反転（スイッチＯＮ）すれ
ば良い（実際の露光スリットの大きさは幅で５ｍｍ以
上、長さ方向に２０ｍｍ以上あるので、マトリクスの大
きさは１０００×２５０以上になる。）。
【００７２】ステージは最大２００ｍｍ／秒程度で露光
スリットに対して走査される。画素ミラーのサイズを１
７μｍとすると、第５列の測定画素ラインがスリット中
心にくるまでの所要時間は８５μ秒である。ＤＭＤの画
素ミラーの応答速度は１０μ秒なのでＤＭＤの画素ミラ
ーはスキャン系に十分な応答速度を有していることがわ
かる。つまりＤＭＤドライバ３１は８５μ秒後に図５
（Ｂ）のように画素ミラーを反転させればウエハー上の
所望の測定点を計測できることがわかる。
スリットに対して走査される。画素ミラーのサイズを１
７μｍとすると、第５列の測定画素ラインがスリット中
心にくるまでの所要時間は８５μ秒である。ＤＭＤの画
素ミラーの応答速度は１０μ秒なのでＤＭＤの画素ミラ
ーはスキャン系に十分な応答速度を有していることがわ
かる。つまりＤＭＤドライバ３１は８５μ秒後に図５
（Ｂ）のように画素ミラーを反転させればウエハー上の
所望の測定点を計測できることがわかる。
【００７３】現実の制御系に於いてはステージの走査速
度は２００ｍｍ／秒からばらつきをもつのでＤＭＤの画
素ミラーの制御をオープンループで時間制御するよりも
Ｘ、Ｙステージの位置をモニターするレーザー干渉測長
器のコントローラ３０からのステージの位置情報を主制
御系１００を介してＤＭＤドライバ３１にフィードバッ
クし、その位置情報に応じて画素ミラーを制御するのが
より適当である。画素ミラーの制御は投光側のＤＭＤ３
と受光側のＤＭＤ１４を同時に行う必要があるため、主
制御系１００はＤＭＤドライバ３１と３２の両方に対し
同じ制御信号を出力する。
度は２００ｍｍ／秒からばらつきをもつのでＤＭＤの画
素ミラーの制御をオープンループで時間制御するよりも
Ｘ、Ｙステージの位置をモニターするレーザー干渉測長
器のコントローラ３０からのステージの位置情報を主制
御系１００を介してＤＭＤドライバ３１にフィードバッ
クし、その位置情報に応じて画素ミラーを制御するのが
より適当である。画素ミラーの制御は投光側のＤＭＤ３
と受光側のＤＭＤ１４を同時に行う必要があるため、主
制御系１００はＤＭＤドライバ３１と３２の両方に対し
同じ制御信号を出力する。
【００７４】上記手法により本実施形態は一括露光方式
のステッパーにも、ステップ＆スキャンに代表される走
査型露光方式のステッパーにも適用でき、高精度なフォ
ーカス検出系を提供することができる。
のステッパーにも、ステップ＆スキャンに代表される走
査型露光方式のステッパーにも適用でき、高精度なフォ
ーカス検出系を提供することができる。
【００７５】検出誤差の小さい計測点を知ることは現実
的にはかなり難しい作業であるが、本発明による効果を
最大限に活用するためには欠かせない工程である。光プ
ローブでウエハ表面の高さを測る工程に於いて、検出誤
差を生む要因は、表面が誘電体膜であることに起因する
干渉や、下地の反射率むらによる影響などがある。しか
し、前者はＳ偏光で大きい入射角で投光することにより
緩和され、反射率むらの影響も投光ビーム形状を工夫す
ることにより低減できる。
的にはかなり難しい作業であるが、本発明による効果を
最大限に活用するためには欠かせない工程である。光プ
ローブでウエハ表面の高さを測る工程に於いて、検出誤
差を生む要因は、表面が誘電体膜であることに起因する
干渉や、下地の反射率むらによる影響などがある。しか
し、前者はＳ偏光で大きい入射角で投光することにより
緩和され、反射率むらの影響も投光ビーム形状を工夫す
ることにより低減できる。
【００７６】しかしながら、レジストの表面段差やうね
りによる影響は入射条件の変更によっても低減すること
は困難である。ところが、レジスト表面の段差が被測定
面のどこに存在しているかはレチクルの設計情報から知
ることが可能である。ある露光プロセスでレジストを露
光しようとしている時、必ず１つ前のレチクルによって
パターニングされた部分はエッジになっている筈であ
る。よって一つ前のレチクルのパターン情報を主制御系
１００にインプットしておき、主制御系１００によって
フォーカス計測位置を自動判別させ、ステージ走査時に
最適な画素ミラー制御信号をＤＭＤドライバ３１、３２
に出すようにしておけばリアルタイムで最適なフォーカ
ス制御を行うことができる。
りによる影響は入射条件の変更によっても低減すること
は困難である。ところが、レジスト表面の段差が被測定
面のどこに存在しているかはレチクルの設計情報から知
ることが可能である。ある露光プロセスでレジストを露
光しようとしている時、必ず１つ前のレチクルによって
パターニングされた部分はエッジになっている筈であ
る。よって一つ前のレチクルのパターン情報を主制御系
１００にインプットしておき、主制御系１００によって
フォーカス計測位置を自動判別させ、ステージ走査時に
最適な画素ミラー制御信号をＤＭＤドライバ３１、３２
に出すようにしておけばリアルタイムで最適なフォーカ
ス制御を行うことができる。
【００７７】図６はこの工程が入ることによる露光工程
のシーケンス変更例のフローチャートである。ウエハ搬
入前に「ＤＭＤ制御信号生成工程」が入ったところが主
な変更点である。ＡＦ測定点を算出するに当たって、１
工程前のレチクル情報だけでは十分ではない。レジスト
段差はそのプロセスに至るまでのすべての露光工程がら
発生し得るからである。
のシーケンス変更例のフローチャートである。ウエハ搬
入前に「ＤＭＤ制御信号生成工程」が入ったところが主
な変更点である。ＡＦ測定点を算出するに当たって、１
工程前のレチクル情報だけでは十分ではない。レジスト
段差はそのプロセスに至るまでのすべての露光工程がら
発生し得るからである。
【００７８】しかしながら、それ以前の全ての工程によ
るエッジを考慮しなければならないというわけでもな
い。ＭＯＳトランジスタのゲート電極作成工程のように
非常に薄い段差しか発生しない工程もあれば、素子分離
やメモリセル領域を確定させるための工程では大きな段
差が発生する（〜１μｍ）。
るエッジを考慮しなければならないというわけでもな
い。ＭＯＳトランジスタのゲート電極作成工程のように
非常に薄い段差しか発生しない工程もあれば、素子分離
やメモリセル領域を確定させるための工程では大きな段
差が発生する（〜１μｍ）。
【００７９】そのため、それまでの全てのレチクル情報
のうち、段差に関して支配的ないくつかのレイヤを選択
し、段差に関する重み係数を入力する工程が必要とな
る。レチクル情報はレチクル設計データをそのまま入力
すればよいので、データをＭＴ（磁気テープ）等に落と
してステッパー制御系が読み取れるようにしておく（ス
テップ１）。
のうち、段差に関して支配的ないくつかのレイヤを選択
し、段差に関する重み係数を入力する工程が必要とな
る。レチクル情報はレチクル設計データをそのまま入力
すればよいので、データをＭＴ（磁気テープ）等に落と
してステッパー制御系が読み取れるようにしておく（ス
テップ１）。
【００８０】レチクル重み係数はウエハを酸化したり成
膜したりするときの膜厚で決まる。よって各工程で作製
される膜厚やデバイス設計者の意図よって決定される重
み係数をステッパーのコンソールより入力できるように
しておく（ステップ２）。
膜したりするときの膜厚で決まる。よって各工程で作製
される膜厚やデバイス設計者の意図よって決定される重
み係数をステッパーのコンソールより入力できるように
しておく（ステップ２）。
【００８１】次にＡＦ計測点決定プロセスが入る（ステ
ップ３）。（ステップ１），（ステップ２）の工程によ
ってウエハ座標のどこにどれ程の段差があるかわかって
いるので、ＤＭＤの画素ミラーのうち、どこを計測点に
すべきか否かを判定する。
ップ３）。（ステップ１），（ステップ２）の工程によ
ってウエハ座標のどこにどれ程の段差があるかわかって
いるので、ＤＭＤの画素ミラーのうち、どこを計測点に
すべきか否かを判定する。
【００８２】具体的には図２（Ｂ）のように、レチクル
パターン図面を投影倍率を考慮しながらＤＭＤの画素ミ
ラーのサイズに領域分割し、各画素毎にエッジが入るか
否かを判定し、エッジが入らない、あるいはエッジから
十分はなれている領域を選択し、計測点と判定する。こ
れら計測点情報からウエハの位置座標毎のＤＭＤの画素
ミラー制御信号が作成され、それらは主制御系１００に
保存される。
パターン図面を投影倍率を考慮しながらＤＭＤの画素ミ
ラーのサイズに領域分割し、各画素毎にエッジが入るか
否かを判定し、エッジが入らない、あるいはエッジから
十分はなれている領域を選択し、計測点と判定する。こ
れら計測点情報からウエハの位置座標毎のＤＭＤの画素
ミラー制御信号が作成され、それらは主制御系１００に
保存される。
【００８３】露光時は、レーザー干渉測長器のコントロ
ーラ３０から出力されるＸ、Ｙステージ８，９の位置信
号から主制御系１００が前記ＤＭＤの画素ミラー制御信
号を選択し、それらをＤＭＤドライバ３０、３１に出力
する。
ーラ３０から出力されるＸ、Ｙステージ８，９の位置信
号から主制御系１００が前記ＤＭＤの画素ミラー制御信
号を選択し、それらをＤＭＤドライバ３０、３１に出力
する。
【００８４】図７は本発明の実施形態２の要部概略図で
ある。実施形態１と異なるところは振動ミラーと受光側
のＤＭＤを用いていないことと、受光素子としてポジシ
ョンセンサを用いていることである。振動ミラーを用い
ていないので実時間制御に有利であり、走査型の投影露
光装置の面位置検出系に好適である。
ある。実施形態１と異なるところは振動ミラーと受光側
のＤＭＤを用いていないことと、受光素子としてポジシ
ョンセンサを用いていることである。振動ミラーを用い
ていないので実時間制御に有利であり、走査型の投影露
光装置の面位置検出系に好適である。
【００８５】図７において３７は光散乱素子としてのブ
レーズド格子である。ブレーズド格子３７は図８に示し
たように１０°程度で入射した光束を格子面に対し垂直
に射出するように構成されている。格子ピッチは画素ミ
ラーのサイズの１／１０程度以下である。格子表面に金
属を蒸着し表面反射率が９０％以上になっているものが
好ましい。
レーズド格子である。ブレーズド格子３７は図８に示し
たように１０°程度で入射した光束を格子面に対し垂直
に射出するように構成されている。格子ピッチは画素ミ
ラーのサイズの１／１０程度以下である。格子表面に金
属を蒸着し表面反射率が９０％以上になっているものが
好ましい。
【００８６】代用として拡散板や多段のバイナリ格子を
用いてもよい。３６は結像レンズであり、ブレーズド格
子３７上に再結像されたスリット像をポジションセンサ
３４上に再々結像する。４５はシリンドリカルレンズで
あり、ブレーズド格子３７上に結像した２次元のスリッ
ト像を１次元の像に圧縮するときに用いている。
用いてもよい。３６は結像レンズであり、ブレーズド格
子３７上に再結像されたスリット像をポジションセンサ
３４上に再々結像する。４５はシリンドリカルレンズで
あり、ブレーズド格子３７上に結像した２次元のスリッ
ト像を１次元の像に圧縮するときに用いている。
【００８７】２次元画像を扱う時はポジションセンサは
２次元ＣＣＤ３４となり、１次元画像に圧縮する時は１
次元ＣＣＤ４４を用いている。結像レンズ３６は１つし
か示していないが、ＤＭＤのスリット画像は両テレセン
のレンズ系でリレーされているので結像レンズ３６も両
テレセン系になっているのが好ましい。また結像倍率も
２〜３倍以上であることが好ましい。
２次元ＣＣＤ３４となり、１次元画像に圧縮する時は１
次元ＣＣＤ４４を用いている。結像レンズ３６は１つし
か示していないが、ＤＭＤのスリット画像は両テレセン
のレンズ系でリレーされているので結像レンズ３６も両
テレセン系になっているのが好ましい。また結像倍率も
２〜３倍以上であることが好ましい。
【００８８】本実施形態ではポジションセンサ３４面上
に形成されるＤＭＤ３の画素ミラーから成るパターンの
位置情報より信号処理回路３３にてウエハ６の面位置を
検出している。そして、その検出結果に基づいてドライ
バ２５でＺチルトステージ１０を駆動制御するのは前述
のとおりである。
に形成されるＤＭＤ３の画素ミラーから成るパターンの
位置情報より信号処理回路３３にてウエハ６の面位置を
検出している。そして、その検出結果に基づいてドライ
バ２５でＺチルトステージ１０を駆動制御するのは前述
のとおりである。
【００８９】図９は本実施形態において２次元ＣＣＤ３
４上にＤＭＤ３の画素ミラーが結像倍率１０の結像レン
ズ３６によって投影されている様を模式的に示した図で
ある。
４上にＤＭＤ３の画素ミラーが結像倍率１０の結像レン
ズ３６によって投影されている様を模式的に示した図で
ある。
【００９０】背景の１７０μｍ□の格子は１０倍で投影
されたＤＭＤの画素ミラーを示す。図９（Ａ）のように
１画素おきに計測に画素を決めた場合、指定された２ｎ
列目（ｎ＝１，２，・・・）の画素が２（ｎ−１）列と
２（ｎ＋１）列目の画素の位置と区別できるためにはセ
ンサ上で±１７０μｍの範囲が検出レンジとなり、これ
を高さ検出範囲に換算すると±１５μｍとなる。高さ検
出範囲を拡大したい場合は計測画素ピッチを拡大すれば
良い。
されたＤＭＤの画素ミラーを示す。図９（Ａ）のように
１画素おきに計測に画素を決めた場合、指定された２ｎ
列目（ｎ＝１，２，・・・）の画素が２（ｎ−１）列と
２（ｎ＋１）列目の画素の位置と区別できるためにはセ
ンサ上で±１７０μｍの範囲が検出レンジとなり、これ
を高さ検出範囲に換算すると±１５μｍとなる。高さ検
出範囲を拡大したい場合は計測画素ピッチを拡大すれば
良い。
【００９１】図９（Ｂ）では２画素おきに計測画素を指
定しているが、この場合、計測レンジは１．５倍に拡大
する。３画素おきに指定すれば２倍になる。
定しているが、この場合、計測レンジは１．５倍に拡大
する。３画素おきに指定すれば２倍になる。
【００９２】シリンドリカルレンズ４５を導入し、２次
元のスリット画像を１次元のスリット画像に変換する際
は図９の２次元画像をｙ方向に積分したものとなる。検
出位置は前述したようにレチクルのエッジ情報をもとに
ランダムに選択しても、それらをｙ方向に積分すること
によってスリットの数は圧縮され、スリットの位置検出
する処理時間の低減に役立つ。その際、被検物の高さ変
位によってスリット像はｘ方向に移動するのみなので、
ｙ方向に関しては間引く必要はなく、任意の画素を計測
画素として使用することができる。
元のスリット画像を１次元のスリット画像に変換する際
は図９の２次元画像をｙ方向に積分したものとなる。検
出位置は前述したようにレチクルのエッジ情報をもとに
ランダムに選択しても、それらをｙ方向に積分すること
によってスリットの数は圧縮され、スリットの位置検出
する処理時間の低減に役立つ。その際、被検物の高さ変
位によってスリット像はｘ方向に移動するのみなので、
ｙ方向に関しては間引く必要はなく、任意の画素を計測
画素として使用することができる。
【００９３】次にパターンジェネレータの変形例を説明
する。図１０は空間光変調素子（ＳＬＭ）の説明図であ
る。導電性の膜であって光に対し所定の反射率を有する
ミラー電極５０と紙面に垂直な面内に２次元的に配列さ
れた画素電極５２、５３で粘弾性膜５１を挟み込む構造
をしている。ミラー電極５０と画素電極との間には基底
電圧Ｖ０が印加されている（例えば２５０Ｖ）。１画素
毎交互に配置されている画素電極５２、５３の間にはス
イッチがあり、電位差±Ｖｓ［Ｖ］を与えることができ
る。Ｖｓ＝０のとき、粘弾性膜５１内の電位分布は一様
になるためミラー電極５０は平坦になり、斜めから入射
した光束を正反射する（図１０（Ａ））。Ｖｓとして所
定の電圧、例えば±１５Ｖが印加された場合、粘弾性膜
５１内の電位分布は一様でなくなり、例えば画素電極５
２のピッチに等しい間隔で凹凸を有する、所謂位相格子
構造がミラー電極５０によって形成される（図１０
（Ｂ））。この場合、傾入射した光は散乱されたり、偏
向されたりするのでこの部分をスリットの非反射部とす
ることで画素電極単位の空間光変調素子として作用す
る。また、光学系の構成によっては位相格子部をスリッ
トとして用いる事も当然可能である。前出の実施例では
可変スリットとしてＤＭＤ素子を例に挙げたが、このよ
うな空間光変調素子を前出のＤＭＤ素子に置換して用い
ても同様の装置を構成することができる。
する。図１０は空間光変調素子（ＳＬＭ）の説明図であ
る。導電性の膜であって光に対し所定の反射率を有する
ミラー電極５０と紙面に垂直な面内に２次元的に配列さ
れた画素電極５２、５３で粘弾性膜５１を挟み込む構造
をしている。ミラー電極５０と画素電極との間には基底
電圧Ｖ０が印加されている（例えば２５０Ｖ）。１画素
毎交互に配置されている画素電極５２、５３の間にはス
イッチがあり、電位差±Ｖｓ［Ｖ］を与えることができ
る。Ｖｓ＝０のとき、粘弾性膜５１内の電位分布は一様
になるためミラー電極５０は平坦になり、斜めから入射
した光束を正反射する（図１０（Ａ））。Ｖｓとして所
定の電圧、例えば±１５Ｖが印加された場合、粘弾性膜
５１内の電位分布は一様でなくなり、例えば画素電極５
２のピッチに等しい間隔で凹凸を有する、所謂位相格子
構造がミラー電極５０によって形成される（図１０
（Ｂ））。この場合、傾入射した光は散乱されたり、偏
向されたりするのでこの部分をスリットの非反射部とす
ることで画素電極単位の空間光変調素子として作用す
る。また、光学系の構成によっては位相格子部をスリッ
トとして用いる事も当然可能である。前出の実施例では
可変スリットとしてＤＭＤ素子を例に挙げたが、このよ
うな空間光変調素子を前出のＤＭＤ素子に置換して用い
ても同様の装置を構成することができる。
【００９４】パターンジェネレータの役割として可変ス
リットだけが目的ならば、ＳＬＭの代わりに液晶装置、
２次元アレイ状の面発光素子等も使用することができ
る。図１１は第３の実施形態の要部概略図であり、本実
施形態は可変スリットとして液晶装置を用いた例であ
る。以下、図中、前出と同様の部材には同じ符番を冠
し、説明は省略する。
リットだけが目的ならば、ＳＬＭの代わりに液晶装置、
２次元アレイ状の面発光素子等も使用することができ
る。図１１は第３の実施形態の要部概略図であり、本実
施形態は可変スリットとして液晶装置を用いた例であ
る。以下、図中、前出と同様の部材には同じ符番を冠
し、説明は省略する。
【００９５】６１が液晶装置、６２が偏光板である。本
装置では、ステージの位置をレーザー測長器３０により
モニタし、主制御装置１００を介して、液晶制御装置６
３によって液晶装置６１を制御する。液晶装置６１によ
って偏光を制御された光は偏光板６２で明暗像として２
次元スリット像を形成することができる。
装置では、ステージの位置をレーザー測長器３０により
モニタし、主制御装置１００を介して、液晶制御装置６
３によって液晶装置６１を制御する。液晶装置６１によ
って偏光を制御された光は偏光板６２で明暗像として２
次元スリット像を形成することができる。
【００９６】図１２は第４の実施形態の要部概略図で、
本実施形態は可変スリットとして２次元アレイ状の面発
光素子７１を用いた例である。７１にはＬＥＤやＬＤを
２次元アレイ状に並べたのもでも良いし、ＣＲＴディス
プレイ装置でも良いし、プラズマディスプレイのよう
な、所謂ＦＥＤ(Field Emission Display)でも良い。
本実施形態は可変スリットとして２次元アレイ状の面発
光素子７１を用いた例である。７１にはＬＥＤやＬＤを
２次元アレイ状に並べたのもでも良いし、ＣＲＴディス
プレイ装置でも良いし、プラズマディスプレイのよう
な、所謂ＦＥＤ(Field Emission Display)でも良い。
【００９７】以上の各実施形態は半導体素子製造用の投
影露光装置、とくにスキャン露光装置に適用した例につ
いて述べてきたが、本発明はその他ＥＢ露光装置や、液
晶露光装置、Ｘ線露光装置、あるいは一般に用いられて
いる高さ検出装置に適用可能である。
影露光装置、とくにスキャン露光装置に適用した例につ
いて述べてきたが、本発明はその他ＥＢ露光装置や、液
晶露光装置、Ｘ線露光装置、あるいは一般に用いられて
いる高さ検出装置に適用可能である。
【００９８】次に上記説明した投影露光装置を利用した
半導体デバイスの製造方法を説明する。
半導体デバイスの製造方法を説明する。
【００９９】図１３は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等
の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローチャートである。
の半導体チップ、或は液晶パネルやＣＣＤ等）の製造の
フローチャートである。
【０１００】本実施例においてステップ１（回路設計）
では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２
（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマ
スクを製作する。
では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ２
（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマ
スクを製作する。
【０１０１】一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリ
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
コン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４
（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、前記用意したマ
スクとウエハを用いてリソグラフィ技術によってウエハ
上に実際の回路を形成する。
【０１０２】次のステップ５（組立）は後工程と呼ば
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
れ、ステップ４によって作製されたウエハを用いて半導
体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシ
ング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封
入）等の工程を含む。
【０１０３】ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【０１０４】図１４は上記ステップ４のウエハプロセス
の詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸
化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（Ｃ
ＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
の詳細なフローチャートである。まずステップ１１（酸
化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（Ｃ
ＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。
【０１０５】ステップ１３（電極形成）ではウエハ上に
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打
込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では前記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。
【０１０６】ステップ１７（現像）では露光したウエハ
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
を現像する。ステップ１８（エッチング）では現像した
レジスト以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジス
ト剥離）ではエッチングがすんで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【０１０７】尚本実施例の製造方法を用いれば高集積度
の半導体デバイスを容易に製造することができる。
の半導体デバイスを容易に製造することができる。
【０１０８】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより、ウエハ表面の光軸方向の位置情報、
そしてウエハ表面の傾き情報を高精度に検出し、ウエハ
表面を投影光学系の結像位置に高精度に位置させ、高集
積度のデバイスを容易に製造することができる検出装置
及びそれを用いた露光装置を達成することができる。
定することにより、ウエハ表面の光軸方向の位置情報、
そしてウエハ表面の傾き情報を高精度に検出し、ウエハ
表面を投影光学系の結像位置に高精度に位置させ、高集
積度のデバイスを容易に製造することができる検出装置
及びそれを用いた露光装置を達成することができる。
【０１０９】特に、半導体素子製造用の投影露光装置の
面位置検出装置に適用することにより、被検出領域内の
任意の場所を測ることが可能になり、測定エラーの少な
い高精度な面位置検出を行うことができる。また、被露
光ショット内でも最も線幅の細いエリアに対して選択的
にフォーカスすることができるのでクリティカルレイヤ
の焼き付け精度が向上し、全体としてチップの歩留まり
を向上させることができるという効果が得られる。
面位置検出装置に適用することにより、被検出領域内の
任意の場所を測ることが可能になり、測定エラーの少な
い高精度な面位置検出を行うことができる。また、被露
光ショット内でも最も線幅の細いエリアに対して選択的
にフォーカスすることができるのでクリティカルレイヤ
の焼き付け精度が向上し、全体としてチップの歩留まり
を向上させることができるという効果が得られる。
【図１】本発明の投影露光装置の実施形態１の要部概略
図
図
【図２】本発明で用いているＤＭＤの画素ミラーの説明
図
図
【図３】ＩＣパターンとスリットの位置関係の説明図
【図４】走査型の投影露光装置におけるＤＭＤの画素ミ
ラーと走査スリットの説明図
ラーと走査スリットの説明図
【図５】走査型の投影露光装置におけるＤＭＤの画素ミ
ラーの時間変化の説明図
ラーの時間変化の説明図
【図６】本発明の実施形態１の露光シーケンスのフロー
チャート
チャート
【図７】本発明の投影露光装置の実施形態２の要部概略
図
図
【図８】図７のブレーズド格子の説明図
【図９】図７のポジションセンサ上のスリット画像の説
明図
明図
【図１０】本発明に係るＳＬＭ素子の説明図
【図１１】本発明の実施形態３の要部概略図
【図１２】本発明の実施形態４の要部概略図
【図１３】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト
ト
【図１４】本発明のデバイスの製造方法のフローチャー
ト
ト
【図１５】従来の投影露光装置の要部概略図
１ 光源 ２，１５ コリメータレンズ ３，１４ ＤＭＤ素子 ４，５ 投光レンズ系 ６ ウエハー（被検物） ７ ウエハチャック ８，９ ＸＹステージ １０ Ｚチルトステージ １１，１３ 受光レンズ系 １２ 振動ミラー １６ 受光センサ １７，１８ スリット ２１ レチクル ２２ レチクル保持台 ２３ 投影レンズ ２４ 信号処理回路 ２５ Ｚステージコントローラ ３０ レーザー干渉計コントローラ ３１，３２ ＤＭＤドライバ ３３（４４） ２次元（１次元）センサ ３６ 結像レンズ ３７ ブレーズド格子 ３８ 反射ミラー ４５ シリンドリカルレンズ １００ 主制御装置 ５０ ミラー電極 ５２，５３ 画素電極 ５１ 粘弾性膜 ６１ 液晶装置 ６２ 偏光板 ７１ 面発光素子
Claims (30)
- 【請求項１】 第１のパターンジェネレータと該第１の
パターンジェネレータの形成したパターンを物体面上に
斜め方向より投影して前記物体面上にパターン像を形成
する投光光学系と、前記パターン像からの光を導く受光
光学系と、前記受光光学系に導かれた光を検出する受光
素子とを有し、該受光素子の検出により前記物体面の面
位置情報を検出することを特徴とする検出装置。 - 【請求項２】 前記受光光学系は可動ミラーを有し、さ
らに前記パターン像が再結像される面上に第２のパター
ンジェネレータを有し、前記受光素子では前記可動ミラ
ーの変動中の前記第２のパターンジェネレータから出射
する光の光量の時間変化が検出され、該光量の時間変化
により前記物体面の面位置情報が検出されることを特徴
とする請求項１の検出装置。 - 【請求項３】 前記２つのパターンジェネレータはＤＭ
Ｄ素子であることを特徴とする請求項２の検出装置。 - 【請求項４】 前記２つのパターンジェネレータは互い
に同一ないし相似のパターンを形成することを特徴とす
る請求項２の検出装置。 - 【請求項５】 前記パターンジェネレータはＤＭＤ素子
であることを特徴とする請求項１の検出装置。 - 【請求項６】 前記パターンジェネレータはＳＬＭ素子
であることを特徴とする請求項１の検出装置。 - 【請求項７】 前記パターンジェネレータは液晶素子で
あることを特徴とする請求項１の検出装置。 - 【請求項８】 前記パターンジェネレータは面発光素子
であることを特徴とする請求項１の検出装置。 - 【請求項９】 前記受光素子は所定面上に再形成された
前記パターン像の位置情報を検出し、該位置情報により
前記物体面の面位置情報が検出されることを特徴とする
請求項１の検出装置。 - 【請求項１０】 前記物体を前記物体面の概略沿った方
向に移送する搬送手段を有し、前記パターンジェネレー
タは前記搬送手段の搬送に応じて形成するパターンを変
化させることを特徴とする請求項１の検出装置。 - 【請求項１１】 投影露光用の投影光学系と、感光性基
板の面位置情報を検出する面位置情報検出手段、前記面
位置情報検出手段の検出に基づいて前記感光性基板の前
記投影光学系の光軸方向に沿った位置を制御する制御系
とを有し、該面位置情報検出手段は、第１のパターンジ
ェネレータと、該第１のパターンジェネレータの形成し
たパターンを感光性基板面上に前記投影光学系の光軸に
対して傾斜した方向より投影して前記感光性基板面上に
パターン像を形成する投光光学系と、前記パターン像か
らの光を導く受光光学系と、前記受光光学系に導かれた
光を検出する受光素子とを含み、前記感光性基板上にレ
チクルの回路パターンを投影露光することを特徴とする
露光装置。 - 【請求項１２】 前記受光光学系は可動ミラーを有し、
さらに前記パターン像が再結像される面上に第２のパタ
ーンジェネレータを有し、前記受光素子では前記可動ミ
ラーの変動中の前記第２のパターンジェネレータから出
射する光の光量の時間変化が検出され、該光量の時間変
化により前記感光性基板面の面位置情報が検出されるこ
とを特徴とする請求項１１の露光装置。 - 【請求項１３】 前記２つのパターンジェネレータはＤ
ＭＤ素子であることを特徴とする請求項１２の露光装
置。 - 【請求項１４】 前記２つのパターンジェネレータは互
いに同一ないし相似のパターンを形成することを特徴と
する請求項１２の露光装置。 - 【請求項１５】 前記パターンジェネレータはＤＭＤ素
子であることを特徴とする請求項１１の露光装置。 - 【請求項１６】 前記パターンジェネレータはＳＬＭ素
子であることを特徴とする請求項１１の露光装置。 - 【請求項１７】 前記パターンジェネレータは液晶素子
であることを特徴とする請求項１１の露光装置。 - 【請求項１８】 前記パターンジェネレータは面発光素
子であることを特徴とする請求項１１の露光装置。 - 【請求項１９】 前記受光素子は所定面上に再形成され
た前記パターン像の位置情報を検出し、該位置情報によ
り前記感光性基板面の面位置情報が検出されることを特
徴とする請求項１１の露光装置。 - 【請求項２０】 前記感光性基板を前記投影光学系の光
軸に垂直方向に移送する搬送手段を有し、前記パターン
ジェネレータは前記感光性基板上の被測定位置の情報に
基づいて、前記搬送手段の搬送に伴って形成するパター
ンを変化させることを特徴とする請求項１１の露光装
置。 - 【請求項２１】 パターンジェネレータの形成したパタ
ーンの感光性基板面上への投影光学系の光軸に傾斜した
方向からの投影により前記感光性基板面上にパターン像
を形成し、前記パターン像からの光を受光素子へ導光
し、該導光された光を受光素子により検出し、該検出に
基づいた前記感光性基板の前記投影光学系の光軸方向に
沿った位置の制御を行い、前記制御が実行された感光性
基板へ回路パターンを前記投影光学系を介して投影露光
し、前記投影露光を実行された感光性基板を現像し、該
現像を実行された感光性基板上へ回路パターンを形成し
てデバイスを製造することを特徴とするデバイスの製造
方法。 - 【請求項２２】 光源からの光束で照明した第１のＤＭ
Ｄ素子によるパターンを投光光学系によって投影光学系
の結像面又はそれの近傍に設けた物体面に該投影光学系
の光軸に対して斜方向から投影し、該物体面上にパター
ン像を形成し、該パターン像を受光光学系によって所定
面上に再形成し、該所定面上に再形成した該パターン像
の形成状態を受光手段で検出して、該物体面の面位置情
報を検出していることを特徴とする面位置検出装置。 - 【請求項２３】 光源からの光束で照明した第１のＤＭ
Ｄ素子によるパターンを投光光学系によって投影光学系
の結像面又はそれの近傍に設けた物体面に該投影光学系
の光軸に対して斜方向から投影し、該物体面上にパター
ン像を形成し、該パターン像を受光光学系と可動ミラー
によって第２のＤＭＤ素子面上に再形成し、該可動ミラ
ーを駆動させたときの該第２のＤＭＤ素子からの反射光
束の光量の時間変化を受光手段で検出することによって
該物体面の面位置情報を検出していることを特徴とする
面位置検出装置。 - 【請求項２４】 前記受光手段は位置検出素子より成
り、前記所定面上には光散乱素子が配置されており、該
光散乱素子面上に再形成されたパターン像を結像レンズ
によって該位置検出素子面上に投影し、該位置検出素子
で得られる位置情報より前記物体面の面位置情報を検出
していることを特徴とする請求項２２の面位置検出装
置。 - 【請求項２５】 前記第１のＤＭＤ素子を構成する複数
の画素ミラーを駆動制御して所望のパターンを前記物体
面上に形成していることを特徴とする請求項２２又は２
３の面位置検出装置。 - 【請求項２６】 前記物体面は前記投影光学系の光軸と
直交方向に移動可能となっており、該物体面の移動に同
期させて前記第１のＤＭＤ素子を構成する複数の画素ミ
ラーを駆動制御して所望のパターンを該物体面上に形成
していることを特徴とする請求項２２，２３又は２４の
面位置検出装置。 - 【請求項２７】 前記物体面は前記投影光学系の光軸と
直交方向に移動可能となっており、該物体面の移動に同
期させて前記第１のＤＭＤ素子と第２のＤＭＤ素子を構
成する複数の画素ミラーを各々駆動制御していることを
特徴とする請求項２３の面位置検出装置。 - 【請求項２８】 請求項２２〜２７の何れか１項記載の
面位置検出装置を用いて第１物体面と第２物体面との光
軸方向の位置合わせを行って該第１物体面上のパターン
を投影光学系を介して第２物体面上に投影していること
を特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２９】 請求項２２〜２７の何れか１項記載の
面位置検出装置を用いてレチクルとウエハとの位置合わ
せを行った後に、レチクル面上のパターンをウエハ面上
に投影露光し、その後、該ウエハを現像処理工程を介し
てデバイスを製造していることを特徴とするデバイスの
製造方法。 - 【請求項３０】 請求項２８の投影露光装置を用いてレ
チクルとウエハとの位置合わせを行った後に、レチクル
面上のパターンをウエハ面上に投影露光し、その後、該
ウエハを現像処理工程を介してデバイスを製造している
ことを特徴とするデバイスの製造方法。
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