JPH11354413A - 投影露光方法及び投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プロセスプログラムの管理などを煩雑化する
ことなく、転写露光するパターンの種類に応じて、それ
ぞれ最適焦点面での露光を可能とすることである。 【解決手段】 光ビームを照射して、ウエハＷの表面の
投影光学系１８に対する姿勢を検出するＡＦ系２０と、
ウエハＷの表面が投影光学系１８の最適焦点面とほぼ一
致するようにＡＦ系２０の検出値に基づいてウエハＷの
姿勢を調整するＺステージ２１と、投影光学系１８の最
適焦点面の傾斜に関するオフセット情報を、複数の露光
条件のそれぞれと対応つけて記憶保持する記憶装置１５
Ａと、複数の露光条件のうちウエハＷを露光するときの
露光条件に対応するオフセット情報を記憶装置１５Ａか
ら読み出し、該読み出されたオフセット情報とＡＦ系２
０の検出値とに基づいてＺステージ２１の姿勢を制御す
る制御装置１５とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路、
液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバ
イスなどをリソグラフィ技術を用いて製造する際に使用
される投影露光方法、及び投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程の一つである
フォトリソグラフィー工程においては、マスク又はレチ
クルに形成されているパターンをフォトレジストが塗布
されたウエハ上に転写するための露光装置として、マス
クのパターンの像をウエハ上のショット領域に縮小投影
するステッパーが多く用いられている。

【０００３】この種の投影露光装置においては、露光対
象としてのウエハは、ステージ上のウエハホルダに負圧
吸着等により保持される。ウエハの表面は例えば斜入射
光式の焦点検出装置（ＡＦ装置）により光軸方向の位置
が検出され、所定の基準面に一致するようにその姿勢が
調整された上で、露光処理が実施されるようになってい
る。

【０００４】照明光学系により、パターンが形成された
マスクを介してフォトレジストが塗布されたウエハを該
フォトレジストの感度特性に応じた適正露光量で照明
し、フォトレジストを選択的に感光させることにより、
一のレイヤについて、マスクのパターンに対応する形状
を有する潜像をウエハ上に形成し、現像、エッチング、
ドーピングなどの処理を行う。製造する半導体装置にも
よるが、通常のＬＳＩなどは十数レイヤーについて、か
かるパターンの転写形成を繰り返すことになる。各レイ
ヤーを大別すると、周期密集パターン（ライン・アンド
・スペース）などからなる密集線系レイヤー、離散的な
孤立パターンなどからなる孤立線系レイヤー、層間連絡
などのためのコンタクトホール（Ｃ／Ｈ）からなるコン
タクトホール系レイヤーなどが挙げられる。

【０００５】ここで、近時におけるパターンのさらなる
微細化の要請に対して、光源波長の短波長化や投影光学
系の開口数の増大の努力も図られているが、これらに加
えて、解像度や焦点深度の向上を図る超解像技術とし
て、以下に示すようなものが開発されている。即ち、小
σ照明、輪帯照明、四つ目（ＳＨＲＩＮＣ）照明などの
レチクルに対する照明条件に関するもの、マスクの一部
に位相シフターを設けて光の位相をシフトする位相シフ
ト法などのマスク条件に関するもの、あるいは瞳面にお
ける光強度分布を調整する瞳フィルタを挿入するなどの
瞳条件に関するものなどであり、これらは単独で、ある
いは組み合わされて用いられる。

【０００６】これらの超解像技術は、パターンの種類
（線種や線幅など）により有効性が異なる。例えば、密
集パターンの場合にはマスクを垂直に照明する０次光を
カットすることで解像度や焦点深度を向上できるため輪
帯照明を用いるのが有効な場合があり、これと逆に、孤
立パターンやコンタクトホールの場合には小σ照明を使
用してマスクを垂直に照明することでその解像度を向上
させることができる場合がある。また、周期密集パター
ンの場合に位相シフトマスクと変形照明を組み合わせた
り、孤立パターンやコンタクトホールの場合に瞳フィル
タと小σ照明を組み合わせたりすることもある。

【０００７】ここで、目的とするパターンを露光するた
めに照明条件を変更すると、露光に使用する装置と目的
パターンと照明条件の組み合わせにより焦点面（フォー
カル面）に微少な変動を生じることがあり、そしてまた
その傾向は、それぞれの装置に残留する固有な製造誤差
等の重畳によっても微妙に異なる結果となる。

【０００８】このため従来の投影露光装置においては、
基準的パターンについて露光する時の照明条件下で感光
基板の表面が所定の基準面に一致するように光軸方向の
位置を最適化しておき、その他の特性が異なるレイヤー
について、その照明条件に適した投影光学系の光軸方向
の補正値（基準的パターンについての照明条件下での焦
点面に対する光軸方向のオフセット値）を求めておき、
これを半導体製造ラインを構成する各投影露光装置で使
用されるプロセスプログラム（当該投影露光装置を用い
て製造すべき半導体装置の製造手順や各種データを設定
したレシピ）に予め登録しておき、当該他のレイヤーに
ついての露光処理時に該オフセット値に基づき、感光基
板の表面の光軸方向の位置を補正することにより対応し
ていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術によると、露光条件の変更に伴う各レイヤー
についての最適焦点面は三次元的に変化するため、従来
のように光軸方向の位置の補正のみでは十分でないとい
う問題があった。

【００１０】また、一般に、半導体製造ラインを構成す
る複数の投影露光装置のプロセスプログラムは、各投影
露光装置間で共通しているのがその管理や互換性などの
観点から高効率的であるが、従来は、それぞれの装置に
固有な補正値を各装置間で共通であるべきプロセスプロ
グラムに含める形で登録しなければならず、そのために
は装置固有な補正値と共有情報を分離した何らかの管理
が補助的に必要になることから、かかる補正機能自体は
有用な機能であるにもかかわらず、使用されないケース
もあった。

【００１１】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
プロセスプログラムの管理などを煩雑化することなく、
転写露光するパターンの種類に応じて、それぞれ最適焦
点面での露光を可能とし、高精度、高品質なマイクロデ
バイスを製造できるようにすることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以下、この項に示す説明
では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に
対応つけて説明するが、本発明の各構成要件は、これら
部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものでは
ない。

【００１３】１．上記目的を達成するため、本発明の一
の観点によれば、照明されたマスク（Ｒ）のパターンの
像を投影光学系（１８）を介して感光基板（Ｗ）上に転
写する投影露光方法において、複数の露光条件のそれぞ
れについて前記投影光学系の最適焦点面の傾斜情報を前
記各露光条件に対応付けて予め記憶保持しておき、露光
実施時の露光条件に対応する傾斜情報に基づいて前記感
光基板の前記投影光学系に対する姿勢を補正することを
特徴とする投影露光方法が提供される。

【００１４】露光処理時には、転写形成するパターンの
種類（線種や線幅など）に応じてそれぞれに適した露光
条件（照明条件、レチクル条件、瞳条件など）が選択さ
れるが、本発明では、複数の露光条件のそれぞれについ
て投影光学系の最適焦点面の傾斜情報を各露光条件に対
応付けて予め記憶保持しておき、露光実施時の露光条件
に対応する傾斜情報に基づいて感光基板の投影光学系に
対する姿勢を補正するようにしたから、転写形成するパ
ターンの種類に応じて三次元的に変化する最適焦点面に
感光基板の表面を一致させた状態でパターンを転写する
ことができ、従って、高精度なパターンの形成を行うこ
とができる。また、プロセスプログラムには、露光条件
などを設定しておくだけでよく、当該露光装置に固有な
値としての傾斜情報を設定しておく必要がなくなるの
で、各露光装置間でプロセスプログラムの共通化を図る
ことができ、その管理の容易化も図ることができる。

【００１５】２．上記目的を達成するため、本発明の他
の観点によれば、照明光学系からの照明光で照明された
マスク（Ｒ）のパターンの像を投影光学系（１８）を介
して感光基板（Ｗ）上に投影して、前記感光基板を露光
する投影露光装置において、複数の検出点に光ビームを
照射して、前記感光基板表面の複数点で前記投影光学系
の光軸方向の位置を検出する焦点検出装置（２４〜３
７）と、前記感光基板表面が前記投影光学系の最適焦点
面とほぼ一致するように前記焦点検出装置の検出値に基
づいて前記感光基板の姿勢を調整する調整装置（２１）
と、前記投影光学系の最適焦点面の傾斜に関する前記焦
点検出装置の複数の検出点に対応するオフセット情報の
各々を、複数の露光条件のそれぞれと対応付けて記憶保
持する記憶装置（１５Ａ）と、前記複数の露光条件のう
ち前記感光基板を露光するときの露光条件に対応するオ
フセット情報を前記記憶装置から読み出し、該読み出さ
れたオフセット情報と前記焦点検出装置の検出値とに基
づいて前記調整装置を制御する制御装置（１５）と、を
備えたことを特徴とする投影露光装置が提供される。

【００１６】露光処理時には、転写形成するパターンの
種類（線種、線幅など）に応じてそれに適した露光条件
（照明条件、レチクル条件、瞳条件など）が選択される
が、本発明では、複数の露光条件のそれぞれについて投
影光学系の最適焦点面の傾斜に関する焦点検出装置の複
数の検出点に対応するオフセット情報を各露光条件に対
応付けて予め記憶装置に記憶保持しておき、露光実施時
の露光条件に対応するオフセット情報と焦点検出装置の
検出値とに基づいて、調整装置により感光基板の姿勢を
調整するようにしたから、転写形成するパターンの種類
に応じて三次元的に変化する最適焦点面に感光基板の表
面を一致させた状態でパターンを転写することができ、
従って、高精度なパターンの形成を行うことができる。
また、プロセスプログラムには、露光条件などを設定し
ておくだけでよく、当該露光装置に固有な値としての焦
点検出装置の複数の検出点におけるオフセット情報を設
定しておく必要がなくなるので、各露光装置間でプロセ
スプログラムの共通化を図ることができ、その管理の容
易化も図ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１８】図１は本発明の実施形態の投影露光装置の
要部構成を示す斜視図である。不図示の光源からの照明
光１１は、照明変倍系１２を介して、照明光１１の強度
分布を均一化するためのフライアイレンズ１３に入射さ
れる。フライアイレンズ１３のレチクルＲ側の焦点面近
傍には複数の開口絞りを有する回転板１４が設けられて
いる。これらの開口絞りはレチクルＲに対する光のあた
る角度の範囲を設定するものであり、その大きさにより
照明光学系の開口数が決められる。回転板１４に設けら
れる複数の開口絞りとしては、通常照明以外に、小σ照
明、輪帯照明、四つ目（ＳＨＲＩＮＣ）照明などがあ
る。これらの開口絞りは、マイクロコンピュータなどか
らなる制御装置１５からの指令に基づき、回転板１４を
回転駆動することにより、そのうちの一を選択的に設定
することができるようになっている。なお、開口絞りと
しては、開口部の大きさを任意に変更できる可変開口絞
りを用いることもできる。

【００１９】照明変倍系１２は、照明光学系の開口数を
制御装置１５からの指令に基づき変更するためのもので
あり、図示は省略するが、複数の正のレンズ群、複数の
負のレンズ群、及び複数の正のレンズ群を光軸上に配置
して、一又は複数のレンズ群を他のレンズ群に対して移
動させることにより、フライアイレンズ１３の出射側に
形成される二次光源の大きさを遮光することなく変更で
きるようにしたものである。

【００２０】回転板１４の開口絞りを通過した光は、レ
チクルブラインド（視野絞り）などを含むレンズ群１
６、ミラー１７、コンデンサレンズ（不図示）を介し
て、転写すべきパターンが形成されたレチクルＲを照明
する。レチクルＲはそのパターン面を下に向けてレチク
ルステージ（不図示）上に保持されており、複数の種類
の異なるレチクルＲが選択的にレチクルステージ上に載
置される。レチクルＲの種類としては、ガラス基板上に
クロムなどで遮光パターンを形成した通常のレチクルの
他、位相シフト型（渋谷−レベンソン型、補助パターン
型、エッジ強調型、ハーフトーン型、クロムレス型な
ど）などがあり、転写すべきパターンの種類に応じて選
択されている。

【００２１】照明されたレチクルＲからのパターンの像
は、投影光学系１８を介してウエハＷ上に投影される。
投影光学系１８の開口数は、投影光学系１８の瞳面に設
けられたＮＡ絞り１９の大きさを制御装置１５により制
御することにより任意に設定することができる。このＮ
Ａ絞り１９により投影光学系１８の開口数を変更調整す
るとともに、上述の照明変倍系１２や回転板１５の開口
絞りにより照明系の開口数を変更調整することにより、
いわゆるσ値を任意に設定することができる。なお、投
影光学系１８の瞳面に、該瞳面を透過する光の光強度分
布を調整する瞳フィルタを選択的に挿入するようにして
もよい。

【００２２】露光対象としてのウエハＷは、図２に示さ
れているように、Ｚステージ２１上のウエハホルダ（不
図示）に真空吸着される。Ｚステージは、Ｘ及びＹ方向
（投影光学系１８の光軸に略直交する平面内）に移動さ
れるＸＹステージ上に、投影光学系１８の光軸方向にそ
れぞれ変位可能な複数のアクチュエータを介して載置さ
れている。制御装置１５によって各アクチュエータをそ
れぞれ独立的に作動させることにより、ウエハＷの表面
の投影光学系１８の光軸に沿う方向の位置、及びウエハ
Ｗの表面の該光軸に直交する面に対する傾きを微少な範
囲で任意に変更することができる。ＸＹステージは、制
御装置１５によりリニアモータを駆動制御することによ
り、Ｘ及びＹ方向に移動できるようになっている。ＸＹ
ステージのＸ及びＹ方向の位置は、不図示のレーザ干渉
計により計測されている。

【００２３】この投影露光装置は、Ｚステージ２１上の
ウエハＷの表面を所定の基準面に一致させるための斜入
射光式のＡＦ系（フォーカス・レベリング検出装置）２
０を備えており、このＡＦ系２０は、図２に示されてい
るように、投光器２２及び受光器２３から構成されてい
る。投光器２２からウエハＷのレジストに対して非感光
性の所定形状の照明光をウエハＷに対して斜めに照射
し、ウエハＷでの反射光をレンズやミラーなどを介して
受光器２３で受光する。受光器２３はＣＣＤなどの光電
センサを有し、ウエハＷの表面の投影光学系１８の姿勢
（光軸方向の位置及び該光軸に直交する面に対する傾
斜）を光電センサ上の位置の変化として検出する。

【００２４】また、受光器２３のミラー２３Ａは、任意
の方向に微少回転できるようにされた補正板であり、制
御装置１５からの制御信号に基づき、この補正板２３Ａ
を微少回転させることにより、このＡＦ系２０の所定の
基準面の姿勢を、レチクルＲのパターン面と共役関係と
なるように厳密に調整することができるようになってい
る。なお、ミラー２３Ａは固定とし、ウエハＷからの反
射光の光路上に、任意の方向に微少回転可能な透明ガラ
ス板などからなる補正板を配置して、制御装置１５から
の制御信号に基づき、この補正板を微少回転させること
により、このＡＦ系２０の所定の基準面の姿勢を調整す
るようにしてもよい。

【００２５】かかるＡＦ系２０の基準面は、例えば、以
下のようにしてレチクルＲのパターン面と共役関係とな
るように設定される。図示は省略するが、Ｚステージ２
１上には、焦点位置検出用の基準マーク（例えば複数の
スリット）が形成された基準板が設けられており、この
基準マークを下側から照明し、投影光学系１８を介して
レチクルＲのパターン面に至って、そこで反射して投影
光学系１８を介して戻ってきた光を該基準マークの下側
で受光し、Ｚステージ２１をＺ方向に微動しつつ、その
照度を検出することにより、最適焦点位置を検出するよ
うになっている。

【００２６】即ち、基準板が最適焦点位置（レチクルＲ
のパターン面と共役な位置）にない場合には該反射像は
基準板上でぼけたものとなり、単位面積当たりの照度が
低下し、最適焦点位置にある場合には、シャープなもの
となって単位面積当たりの照度が高くなるから、これを
検出することで、最適焦点位置が検出できるのである。
なお、この実施形態では、特に限定されないが、この焦
点位置検出のための照明条件は、密集線（パターン）か
ら基準パターンについての照明条件となるべく一致させ
るものとする。この状態で、ウエハＷの表面での反射光
が受光器２３の光電センサの中央に位置するように、補
正板２３Ａの角度を微調整することにより、ＡＦ系の基
準面が最適焦点面に一致することになる。但し、このＡ
Ｆ系の調整のときの基準パターンは、密集線に限るもの
ではない。

【００２７】ところで、最適焦点面は、投影光学系１８
の残留収差などにより、その照明条件を含む露光条件の
変更などによって変化する。このため、かかる画一的な
合焦方式では、各露光条件に適合させることができな
い。例えば、上記の場合には密集線についてはほぼ最適
焦点面で露光を行うことが可能であるが、孤立線やコン
タクトホールの場合には最適焦点面で露光することがで
きない。

【００２８】そのため、この実施形態では、以下のよう
に対策している。即ち、制御装置１５に付属する記憶装
置（メモリ）１５Ａに、投影光学系１８の最適焦点面の
傾斜に関する情報（オフセット情報）を複数の露光条件
（照明条件）のそれぞれと対応つけて予め記憶保持させ
ている。

【００２９】図３（Ａ）〜（Ｃ）は、投影光学系１８の
露光フィールド（投影領域）内での各位置におけるベス
トフォーカス（最適焦点位置）の計測結果の一例を示す
図であり、（Ａ）は密集線（０．２５μｍ）を転写露光
する場合の最適照明条件下におけるベストフォーカス
を、（Ｂ）は孤立線（０．２５μｍ）を転写露光する場
合の最適照明条件下におけるベストフォーカスを、
（Ｃ）はコンタクトホール（０．３０μｍ）を転写露光
する場合の最適照明条件下におけるベストフォーカスを
それぞれ示している。同図に示されているように、投影
光学系１８の残留収差などの影響により、各照明条件に
応じて、及び露光フィールド内の位置に応じて、微少で
はあるがベストフォーカスの傾向は異なる。

【００３０】このような各照明条件に対応するベストフ
ォーカスは、以下のような方法により採取されて、記憶
装置１５Ａに記憶保持される照明条件ファイルに装置定
数の一部として入力保管される。これを図４に示すフロ
ーチャートを参照して説明する。まず、ＳＴ１におい
て、ＣＤ（クリティカル・ディメンション）フォーカス
測定用又はベストフォーカス測定用のテストレチクルを
準備する。このテストレチクルは、フォーカス測定用と
して特別に高精度に形成されたレチクルである。

【００３１】次に、ＳＴ２において、このテストレチク
ルをレチクルステージ上に保持し、目的とするパターン
（線種、線幅）を露光するための照明条件に設定して
（切り替えて）、サンプルウエハをテスト露光する。か
かるテスト露光をサンプルウエハの位置をＺ方向に微動
させながら順次行う。その後、ＳＴ３において、サンプ
ルウエハに転写されたパターンの線幅を電子顕微鏡でそ
れぞれ計測して線幅がピーク（最大又は最小）となった
ときのフォーカス位置（Ｚ方向の位置）をその点におけ
るベストフォーカス値とする。これを露光フィールド内
の複数の代表点においてそれぞれ求める。このような処
理を目的とするパターン（線種、線幅）のそれぞれに対
応する各照明条件下で行い、それぞれについての代表点
におけるベストフォーカス値を求める。その結果、図３
に示されているようなデータが採取される。

【００３２】次いで、ＳＴ４において、これら求めたベ
ストフォーカス値自体又は密集線についてのベストフォ
ーカス値などに対するオフセット（差分）をレベリング
補正値として、図５（Ａ）に示されているように、制御
装置１５の記憶装置１５Ａの照明条件ファイルに装置定
数の一部として入力保管する。ここでは、各露光条件
（照明条件）にＩＤ（識別番号）を付与し、該ＩＤに対
応して複数の補正値を設定している。但し、これに限定
されず、これらの補正値をさらに加工したデータであっ
てもよい。例えば、これらの補正値に基づき平均面を算
出して、特定の１点の座標値と面の法線からなるデータ
としてもよいし、平均面の傾斜角データ等でもよい。

【００３３】その後、ＳＴ５において、この計測結果に
基づき、目的のレイヤーについて露光するために、その
パターン（線種、線幅）の特性からどの照明条件が最適
であるかを決定して、例えば、図５（Ｂ）に示されるよ
うに、決定した照明条件に対応するＩＤを該当するプロ
セスプログラムに登録する。プロセスプログラムは、製
造するマイクロデバイスに応じて作成されるユーザーの
プログラム（レシピ）であり、制御装置１５はこのプロ
セスプログラムに従って、回転板１４、照明変倍系１
２、ＮＡ絞り１９、使用レチクル（通常レチクル、位相
シフトレチクルなど）、その他の露光条件の設定を行
い、マイクロデバイスの製造のための露光処理を実施す
る。

【００３４】次に、図６に示すフローチャートを参照し
て、実際の露光処理時の制御装置１５による処理の要部
を説明する。まず、ＳＴ１において、オペレータなどに
より目的のレイヤーを露光するためのプロセスプログラ
ムが入力指定されるから、これを読み込む。次に、ＳＴ
２において、記憶装置１５Ａの指定されたプロセスプロ
グラムに設定されている各種の手続きに従って対応する
処理を実施するとともに、照明条件ＩＤを読み込んだな
らば、上記の各装置１２，１４，１９などを制御してこ
れに対応する照明条件に切り替える。なお、照明条件の
設定は、オペレータがマニュアルで入力指定することも
できる。次いで、ＳＴ３において、選択された（読み込
んだ）照明条件ＩＤに基づき、記憶装置１５Ａの照明条
件ファイルを検索して、対応するレベリング補正値を読
み出す。

【００３５】その後、ウエハＷの露光処理においては、
ＡＦ系２０により各ショット領域表面を、前記レベリン
グ補正値に基づきＺテーブル２１の各アクチュエータを
適宜に動作させてＺテーブル２１の姿勢をパターンに対
しフォーカスとレベリングが最適になるように補正す
る。この処理はウエハＷ上の各ショットで順次行われ
る。

【００３６】ＡＦ系２０の所定の基準面をこのレベリン
グ補正値に基づいて補正板２３Ａを微少回転させること
により補正した上で、該ＡＦ系２０による検出結果に応
じてＺステージ２１の各アクチュエータを適宜に作動さ
せることにより、ウエハＷの各ショット領域の表面を該
所定の基準面に一致させた状態とし、その後露光処理を
順次行う。

【００３７】このように、本実施形態によると、複数の
照明条件のそれぞれについて投影光学系１８の最適焦点
面の傾斜に関する傾斜情報（オフセット情報）を各照明
条件のＩＤに対応付けて予め記憶装置１５Ａに記憶保持
しておき、露光実施時にその照明条件に対応するレベリ
ング補正値により、ＡＦ系２０の所定の基準面を補正し
た上で、ＡＦ系２０の検出結果に基づいて、ステージ２
１のアクチュエータを適宜に作動させて、ウエハＷの表
面を所定の基準面に一致させるようにしたから、転写形
成するパターンの種類（線種、線幅）に応じて三次元的
に変化する最適焦点面にウエハＷの表面を常に一致させ
た状態でパターンを転写することができる。従って、高
精度なパターンの形成を行うことができる。また、プロ
セスプログラムには、パターンの照明条件ＩＤを登録し
ておき、この照明条件ＩＤに基づき、記憶装置の照明条
件ファイルを検索するようにしたから、当該露光装置に
固有な値としてのオフセット情報をプロセスプログラム
に登録する必要がなくなるので、各露光装置間でプロセ
スプログラムの共通化を図ることができ、その管理の容
易化も図ることができる。

【００３８】また、ＡＦ系としては、上記のものに限ら
れず、斜入射光式の多点ＡＦ系を用いてもよい。多点Ａ
Ｆとは、投影光学系の露光フィールド内の複数の検出点
における焦点位置（投影光学系の光軸に沿う方向の位
置）を検出するようにした合焦方式をいう。これについ
て、図７を参照して説明する。ウエハＷのレジストに対
して非感光性の照明光２４でスリット板２５を照明し、
その透過光はレンズ系２６、ミラー２７、絞り２８、対
物レンズ２９、及びミラー３０を介してウエハＷの表面
を斜めに照射する。なお、斜入射角度はウエハ表面に対
して５〜１２度程度である。

【００３９】ウエハＷで反射したスリット光は、ミラー
３１、対物レンズ３２、レンズ系３３、振動ミラー３
４、平行平面板などからなる補正板３５を介して受光用
スリット板３６上に至る。振動ミラー３５は受光用スリ
ット板３６にできるスリット像を、その長手方向と直交
する方向に微少振動させるものであり、補正板（プレー
ンパラレル）３５は受光用スリット板３６上のスリット
とウエハ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。

【００４０】スリット板３６のスリットの透過光は、フ
ォトダイオードなどからなるアレイセンサ３７で受光さ
れる。アレイセンサ３７は、スリット板３６のスリット
の長手方向に複数の光電セルを配置して構成され、各光
電セルの検出信号は制御装置１５に入力される。この検
出信号は、いわゆるＳカーブ信号とよばれ、受光用スリ
ット板３６のスリット中心とウエハＷからの反射スリッ
ト像の振動中心とが一致したときに零レベルとなり、ウ
エハＷがその状態から上方に変位しているときには正の
レベル、ウエハがその状態から下方に変位しているとき
には負のレベルになる。従って、検出信号が零レベルに
なるウエハの表面の位置が合焦点として検出される。な
お、補正板３５は、所定の基準面の位置を補正するため
のものである。

【００４１】このような多点ＡＦ系を採用している場合
には、各照明条件に対応した補正値は、この多点ＡＦ系
の複数の検出点（アレイセンサ３７の各光電セル）に対
応するオフセット情報（例えば、密集線に最適な照明条
件下における投影光学系の光軸方向の位置に対する差
分）の各々を、複数の露光条件のそれぞれと対応つけて
記憶保持しておく。露光処理時には、露光処理を行うパ
ターンに最適な照明条件に対応する補正値を読み出し、
対応する各検出点についての検出値を補正した状態でＺ
ステージ２１の姿勢を調整した上で、露光処理を実施す
る。これにより、パターンの種類にかかわらず、常に最
適焦点面で露光処理を行うことができるようになり、パ
ターンの転写の精度を向上でき、高品質、高精度なマイ
クロデバイスを製造することができる。

【００４２】なお、以上説明した実施形態は、本発明の
理解を容易にするために記載されたものであって、本発
明を限定するために記載されたものではない。したがっ
て、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技
術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。

【００４３】例えば、焦点検出装置としては、上記のＡ
Ｆ系や多点ＡＦ系に限られず、ＡＦ系の所定の基準面の
姿勢の調整も上述した方法に限られず、例えば、空間像
計測方法などの他の方法を採用することができる。

【００４４】また、本発明は、パターンをウエハ上のシ
ョット領域に一括露光し、順次ウエハを移動して他のシ
ョット領域に対して一括露光を繰り返すステップ・アン
ド・リピート方式の投影露光装置のみならず、マスクと
ウエハとを同期移動して、矩形その他の形状のスリット
光で走査・照明してウエハ上のショット領域を逐次露光
し、順次ウエハを移動して他のショット領域に対して走
査・露光を繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の
投影露光装置にも適用することができ、さらにはミラー
プロジェクション方式やプロキシミティ方式等の露光装
置にも同様に適用することができる。

【００４５】さらに、露光装置の光源も特に限定され
ず、水銀ランプなどによるｉ線、ｇ線、ＫｒＦ、Ａｒ
Ｆ、Ｆ_２ などのエキシマレーザ、さらには軟Ｘ線領域
に発振スペクトルを有するＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕ
ｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）であってもよい。

【００４６】また、投影光学系１８はその全ての光学素
子が屈折素子（レンズ）であるもの以外に、反射素子
（ミラー等）のみからなる光学系であってもよいし、あ
るいは屈折素子と反射素子（凹面鏡、ミラー等）とから
なるカタディオプトリック光学系であってもよい。ま
た、投影光学系１８は縮小光学系に限られるものではな
く、等倍光学系や拡大光学系であってもよい。

【００４７】

【発明の効果】本発明は以上詳述したように構成したか
ら、プロセスプログラムの管理などを煩雑化することな
く、転写露光するパターンの種類に応じて、それぞれ最
適焦点面での露光を可能とし、高精度、高品質なマイク
ロデバイスを製造できるようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の投影露光装置の要部構成
を示す斜視図である。

【図２】 本発明の実施形態の投影露光装置のＡＦ系の
概略構成を示す斜視図である。

【図３】 本発明の実施形態の露光フィールド内での各
位置におけるベストフォーカスの計測結果の一例を示す
図であり、（Ａ）は密集線、（Ｂ）は孤立線、（Ｃ）は
コンタクトホールの場合を示している。

【図４】 本発明の実施形態の最適焦点面の傾斜情報を
採取する際の処理のを示すフローチャートである。

【図５】 本発明の実施形態の記憶装置に記憶保持され
る各種情報の構成を示す図であり、（Ａ）は傾斜情報の
一例を、（Ｂ）はプロセスプログラムの一例を示してい
る。。

【図６】 本発明の実施形態の露光処理の要部を示すフ
ローチャートである。

【図７】 本発明の実施形態の投影露光装置に多点ＡＦ
系を適用した場合の概略構成図である。

【符号の説明】

Ｒ…レチクル Ｗ…ウエハ １１…照明光 １２…照明変倍系 １３…フライアイレンズ １４…回転板（開口絞り） １５…制御装置（コンピュータ） １５Ａ…記憶装置 １８…投影光学系 １９…ＮＡ絞り ２０…ＡＦ系 ２１…Ｚステージ ２２…投光器 ２３…受光器 ２３Ａ…補正板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照明されたマスクのパターンの像を投影
   光学系を介して感光基板上に転写する投影露光方法にお
   いて、 複数の露光条件のそれぞれについて前記投影光学系の最
   適焦点面の傾斜情報を前記各露光条件に対応付けて予め
   記憶保持しておき、 露光実施時の露光条件に対応する傾斜情報に基づいて前
   記感光基板の前記投影光学系に対する姿勢を補正するこ
   とを特徴とする投影露光方法。
2. 【請求項２】 前記複数の露光条件はマスクに対する照
   明条件がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１記載
   の投影露光方法。
3. 【請求項３】 前記複数の露光条件は前記投影光学系の
   瞳面での光強度分布がそれぞれ異なることを特徴とする
   請求項１記載の投影露光方法。
4. 【請求項４】 前記複数の露光条件は前記マスクの種類
   がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１記載の投影
   露光方法。
5. 【請求項５】 前記露光条件は転写するパターンの線種
   に応じて選定されていることを特徴とする請求項１記載
   の投影露光方法。
6. 【請求項６】 前記パターンの線種は、密集線、孤立
   線、コンタクトホールの少なくとも一つを含むことを特
   徴とする請求項５記載の投影露光方法。
7. 【請求項７】 照明光学系からの照明光で照明されたマ
   スクのパターンの像を投影光学系を介して感光基板上に
   投影して、前記感光基板を露光する投影露光装置におい
   て、 複数の検出点に光ビームを照射して、前記感光基板表面
   の複数点で前記投影光学系の光軸方向の位置を検出する
   焦点検出装置と、 前記感光基板表面が前記投影光学系の最適焦点面とほぼ
   一致するように前記焦点検出装置の検出値に基づいて前
   記感光基板の姿勢を調整する調整装置と、 前記投影光学系の最適焦点面の傾斜に関する前記焦点検
   出装置の複数の検出点に対応するオフセット情報の各々
   を、複数の露光条件のそれぞれと対応付けて記憶保持す
   る記憶装置と、 前記複数の露光条件のうち前記感光基板を露光するとき
   の露光条件に対応するオフセット情報を前記記憶装置か
   ら読み出し、該読み出されたオフセット情報と前記焦点
   検出装置の検出値とに基づいて前記調整装置を制御する
   制御装置と、 を備えたことを特徴とする投影露光装置。