JPS6153615A - 面位置検出方法 - Google Patents
面位置検出方法Info
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- JPS6153615A JPS6153615A JP59176462A JP17646284A JPS6153615A JP S6153615 A JPS6153615 A JP S6153615A JP 59176462 A JP59176462 A JP 59176462A JP 17646284 A JP17646284 A JP 17646284A JP S6153615 A JPS6153615 A JP S6153615A
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- image
- light receiving
- wafer
- optical system
- light
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/34—Systems for automatic generation of focusing signals using different areas in a pupil plane
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (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
【発明の詳細な説明】
本発明は物体に対して精密な焦点合わせをするだめの検
知装置に関し、特に半導体咬付装置の自動合焦に適する
。
知装置に関し、特に半導体咬付装置の自動合焦に適する
。
近年、半導体集積回路は、増々徽細化される傾向にある
。そして、その製造工程の内張も重要な工程として、マ
スクパターンをウェハ上に転写するフォト工程がある。
。そして、その製造工程の内張も重要な工程として、マ
スクパターンをウェハ上に転写するフォト工程がある。
このフォト工程に用いられる装置が、半導体焼付装置と
呼ばれるものであシ、現在量も有力な方式は光学的投影
露光方式である。それには、マスクとウェハを接触させ
て焼き付けるコンタクト方式、マスクとウェハを数１０
μｍのギャップで離し、マスクパターンをウェハ上に影
絵焼きする近接露光方式、高解像度のレンズを用いて、
ウェハを一回ずつ送りながら、マスクパターンをウェハ
上に転写していくステップ・アンド・リピート方式、そ
して、高解像度のミラー光学系を用いてマスクパターン
をウェハ上に結像し、焼きつけるミラープロジェクショ
ン方式等がある。
呼ばれるものであシ、現在量も有力な方式は光学的投影
露光方式である。それには、マスクとウェハを接触させ
て焼き付けるコンタクト方式、マスクとウェハを数１０
μｍのギャップで離し、マスクパターンをウェハ上に影
絵焼きする近接露光方式、高解像度のレンズを用いて、
ウェハを一回ずつ送りながら、マスクパターンをウェハ
上に転写していくステップ・アンド・リピート方式、そ
して、高解像度のミラー光学系を用いてマスクパターン
をウェハ上に結像し、焼きつけるミラープロジェクショ
ン方式等がある。
これらの方式のうち、特に、ミラープロジェクション方
式については、５インチ径ちるいはそれ以上の大口径ウ
ェハの全面にわたって約１μｔｎ線中の微細パターンを
一括に転写するという特性上、ウェハ全面のピントを保
証しなければならないが、ウェハ表面に数ミクロンオー
ダーの凹凸が存在すると言う問題があるう従ってウェハ
上の数箇所で凹凸の状態を計測し、ウェハ全面で平均的
な合焦調整を行い得るような装置が求められる。
式については、５インチ径ちるいはそれ以上の大口径ウ
ェハの全面にわたって約１μｔｎ線中の微細パターンを
一括に転写するという特性上、ウェハ全面のピントを保
証しなければならないが、ウェハ表面に数ミクロンオー
ダーの凹凸が存在すると言う問題があるう従ってウェハ
上の数箇所で凹凸の状態を計測し、ウェハ全面で平均的
な合焦調整を行い得るような装置が求められる。
従来よシ半導体焼付装置としてはウェハ焼付位置と別の
場所で基準からウェハまでの距離を計６１すし、それに
基づいてウェハ焼付位置で位置出しが行われる、即ち焦
点検知に投影光学系を介在させていないのでオフ・アク
シス方式とも言うべき方式が普及している。その際の計
測法には、空気流をウェハに噴射し、空気の背圧を測っ
てウェハまでの距離を検出するエア・センサ一方式、ウ
ェハと検出装置間の電気容量を測る方式、超音波を使用
して測距する方式、ウェハ表面へ斜めに光線を投射し、
反射“光の位置ず ｊれを検知する方式等がある。
場所で基準からウェハまでの距離を計６１すし、それに
基づいてウェハ焼付位置で位置出しが行われる、即ち焦
点検知に投影光学系を介在させていないのでオフ・アク
シス方式とも言うべき方式が普及している。その際の計
測法には、空気流をウェハに噴射し、空気の背圧を測っ
てウェハまでの距離を検出するエア・センサ一方式、ウ
ェハと検出装置間の電気容量を測る方式、超音波を使用
して測距する方式、ウェハ表面へ斜めに光線を投射し、
反射“光の位置ず ｊれを検知する方式等がある。
しかしながらオフ・アクシス方式の場合、ウェハの光軸
方向の位置を原理的には管理することができるが、マス
ク像の真にピントの合った位置にウェハ表面が位置して
いるか否かを検知することはできない。その理由はウェ
ハ焼付中の照明光の熱蓄積や周囲の環境温度の変動で投
影光学系のピント位置が移動した場合には、ウェハをし
かるべき位置に設定しても実際にはデフォーカスした像
が形成されるからである。
方向の位置を原理的には管理することができるが、マス
ク像の真にピントの合った位置にウェハ表面が位置して
いるか否かを検知することはできない。その理由はウェ
ハ焼付中の照明光の熱蓄積や周囲の環境温度の変動で投
影光学系のピント位置が移動した場合には、ウェハをし
かるべき位置に設定しても実際にはデフォーカスした像
が形成されるからである。
従ってこの様な変化にも対処できるように焼付位置で、
投影光学系を通してウエノ・画を覗くような検知が求め
られる。
投影光学系を通してウエノ・画を覗くような検知が求め
られる。
（目的）
本発明の目的は対物光学系を通して合焦検知を行うこと
にあシ、比較的簡単な構成で検知を実行できる様にする
ことである。また従属目的は反射製投影光学系の収差特
性を利用し、半導体製造用マスクの像をウェハ上にフォ
ーカスするための合焦検知装置を提供することである。
にあシ、比較的簡単な構成で検知を実行できる様にする
ことである。また従属目的は反射製投影光学系の収差特
性を利用し、半導体製造用マスクの像をウェハ上にフォ
ーカスするための合焦検知装置を提供することである。
本発明の詳細な説明する前に実施例を適用する反射型投
影焼付装置の基本荷造をまず説明する。第１図でｐｓは
反射型投影系で、基本型は対向配置された凹凸球面から
成シ、凹凸凹と３回反射して等倍結像する。
影焼付装置の基本荷造をまず説明する。第１図でｐｓは
反射型投影系で、基本型は対向配置された凹凸球面から
成シ、凹凸凹と３回反射して等倍結像する。
反射投影光学系は光軸ｏｏ’に関して軸対称な系で、像
高Ｔｏにおいて収差補正されており、この良像域である
半径ｙ。の輪帯状の領域が使用される。転写のための走
査を容易にする一法として、光路はそれぞれ平面鏡ＩＦ
Ｍ、、ＦＭ２で折曲げられており、マスクＭａの一点を
発した光束は平面鏡ＦＭ、で反射後、凹面鏡Ｍ４、絞作
用の凸面鏡Ｍ２、再び凹面鏡１（、で反射し、平面鏡Ｆ
Ｍ２で光路な曲げられてウェハＷ上の一点に収束する。
高Ｔｏにおいて収差補正されており、この良像域である
半径ｙ。の輪帯状の領域が使用される。転写のための走
査を容易にする一法として、光路はそれぞれ平面鏡ＩＦ
Ｍ、、ＦＭ２で折曲げられており、マスクＭａの一点を
発した光束は平面鏡ＦＭ、で反射後、凹面鏡Ｍ４、絞作
用の凸面鏡Ｍ２、再び凹面鏡１（、で反射し、平面鏡Ｆ
Ｍ２で光路な曲げられてウェハＷ上の一点に収束する。
輪帯状の領域が求める高性能を満足するため、この領域
に含まれる円弧状の部分が投影に使用されることになる
。第２図はウェハＷ上に投影された梠ＳＷのアパーチャ
ＡＰを描いており、この様にウェハにはアパーチャＡＰ
で画定されたマスクの部分像が形成されるので、実際に
はマスクＭａとウェハＷを一体に、白抜き矢印方向に走
査してマスクの全体像をウェハ上に転写する。マスクＭ
ａはアパーチャＡＰに相当する照明系工Ｓで照明され、
この照明系は紫外・遠紫外光源、コンデンサー、コリメ
ーターなどで梠成される。ＡＳはアライメント光学系で
、マスクＭａとウエノ・Ｗの整合度を検知する機能を持
つが、詳細は省く。
に含まれる円弧状の部分が投影に使用されることになる
。第２図はウェハＷ上に投影された梠ＳＷのアパーチャ
ＡＰを描いており、この様にウェハにはアパーチャＡＰ
で画定されたマスクの部分像が形成されるので、実際に
はマスクＭａとウェハＷを一体に、白抜き矢印方向に走
査してマスクの全体像をウェハ上に転写する。マスクＭ
ａはアパーチャＡＰに相当する照明系工Ｓで照明され、
この照明系は紫外・遠紫外光源、コンデンサー、コリメ
ーターなどで梠成される。ＡＳはアライメント光学系で
、マスクＭａとウエノ・Ｗの整合度を検知する機能を持
つが、詳細は省く。
一般に光学系のサジタル像面Ｓとメリジオナル像面は光
軸を離れるとずれが大きくなるが、ここに採υ上げた反
射投影光学系は軸外の特定像高（ｙ＝ｙ０）でサジタル
像面とメリジオナル像面が一致するように設計されてい
る。この収差補正法については特開昭５２−５５４４号
に述べられている。
軸を離れるとずれが大きくなるが、ここに採υ上げた反
射投影光学系は軸外の特定像高（ｙ＝ｙ０）でサジタル
像面とメリジオナル像面が一致するように設計されてい
る。この収差補正法については特開昭５２−５５４４号
に述べられている。
そして像高（ｙ＝ｙｏ）付近ではサジタルとメリジオナ
ルの像面は第３図に描く様に傾いた直線を交差させた形
態になっている。２は光軸方向。
ルの像面は第３図に描く様に傾いた直線を交差させた形
態になっている。２は光軸方向。
実際、焼付けを行う際は、最良像高を含む上下１認程度
あるいはせいぜいその２，３倍の帯域ＳＷが使用される
。但し、上述した様に光学系が回転対称形であるため円
弧となる。
あるいはせいぜいその２，３倍の帯域ＳＷが使用される
。但し、上述した様に光学系が回転対称形であるため円
弧となる。
（実施例）
以上を前提として、以下本発明の詳細な説明するが、光
学系の像面彎曲としてはメリジオナル像面を使用するも
のとして説明する。
学系の像面彎曲としてはメリジオナル像面を使用するも
のとして説明する。
今、第６図の装置で、ウェハＷをマスク像が結像した面
に一致して配置したものと仮定した時、最良像高ｙ０に
対し像高を上下に等量△ｙだけ振ったｙ、と１２の高さ
の位置に当るウニ／ＳＷ上にパターンＰＡＷとＰ２Ｗを
設ける。この光学系Ｐ８は等倍系なので、これらパター
ンの像は！スクＵａ上でも同じ尺度で像高ｙ、とｙ２の
点Ｐ、とＰ２に結像する。この様子を第３図に示す。
に一致して配置したものと仮定した時、最良像高ｙ０に
対し像高を上下に等量△ｙだけ振ったｙ、と１２の高さ
の位置に当るウニ／ＳＷ上にパターンＰＡＷとＰ２Ｗを
設ける。この光学系Ｐ８は等倍系なので、これらパター
ンの像は！スクＵａ上でも同じ尺度で像高ｙ、とｙ２の
点Ｐ、とＰ２に結像する。この様子を第３図に示す。
第４図は投影するパターンの一例を示すが、メリジオナ
ル像面による像のボケが現われ易い様に、ｙ方向に＠ａ
（１μｍ程度）、Ｘ方向に長さｂ（ｂ＞ａ）の矩形のパ
ターンを使用する。
ル像面による像のボケが現われ易い様に、ｙ方向に＠ａ
（１μｍ程度）、Ｘ方向に長さｂ（ｂ＞ａ）の矩形のパ
ターンを使用する。
一方、受光側にはマスクＭａの各々の結像位置Ｐ１．Ｐ
２に同一形状のスリットを設け、このスリットを通った
光束を受光素子で受光する。実際 １゜には、
第６図に描〈実施例の様に顕微鏡対物り。
２に同一形状のスリットを設け、このスリットを通った
光束を受光素子で受光する。実際 １゜には、
第６図に描〈実施例の様に顕微鏡対物り。
と光路折曲げ鏡Ｍ。、リレーレンズＩ＋ｒに関してマス
クＭ、と光学的共役な位置にアパーチャＡを設け、その
背後に２つの受光域の出力を独立に検出できる受光素子
りを設置して出力を比較器Ｃに導いている。図では、顕
微鏡対物り。以下の系を拡大して描いているが、実際に
は不図示の照明系からの照明光を遮蔽するととのない大
きさにしている。何、それぞれ独立した受光素子を配し
ても良いことは勿論である。受光素子りの受光域からの
出力の差を取ると金魚の程度やピントずれの方向がわか
るが、との事を第３図を使って説明する。
クＭ、と光学的共役な位置にアパーチャＡを設け、その
背後に２つの受光域の出力を独立に検出できる受光素子
りを設置して出力を比較器Ｃに導いている。図では、顕
微鏡対物り。以下の系を拡大して描いているが、実際に
は不図示の照明系からの照明光を遮蔽するととのない大
きさにしている。何、それぞれ独立した受光素子を配し
ても良いことは勿論である。受光素子りの受光域からの
出力の差を取ると金魚の程度やピントずれの方向がわか
るが、との事を第３図を使って説明する。
メリジオナル像面を使用する場合のパターン（第４図）
を像高ｙ、とｙ２に置いているが、これらの像高におけ
る最良ピント位置はＡとＢで示される。ｙ座標が理想結
像面に一致し、２座標の（→方向と（−）方向のどちら
へ進んでも像はポケルことになる。
を像高ｙ、とｙ２に置いているが、これらの像高におけ
る最良ピント位置はＡとＢで示される。ｙ座標が理想結
像面に一致し、２座標の（→方向と（−）方向のどちら
へ進んでも像はポケルことになる。
受光素子はＰ、とＰ２の位置で測定するため、光軸方向
のデフォーカス量（Δ２）の分だけポケたパターン像が
それぞれ測定される。受光素子の前にはパターンと同形
状のスリットが配されているのでそれぞれ第５図体）に
斜線部で示す光景が受光される。この場合５両受光域の
出力の差はデフォーカス量が等しい（ＰｌＡ ＝： Ｐ
２Ｂ ）ので０である。
のデフォーカス量（Δ２）の分だけポケたパターン像が
それぞれ測定される。受光素子の前にはパターンと同形
状のスリットが配されているのでそれぞれ第５図体）に
斜線部で示す光景が受光される。この場合５両受光域の
出力の差はデフォーカス量が等しい（ＰｌＡ ＝： Ｐ
２Ｂ ）ので０である。
次にウェハが焦点ずれを起した時を考える。
第６図は焦点ずれを起した状態も描いている。
この場合、ウェハ上の、像高７１ ＋７２ Ｋ設けた点
アＩＷＩＰ２Ｗのピント面はメリジオナル像面がＭから
Ｍ′へとずれるから（サジタル像面はＳ −＋ ８’
）、Ｐ、とＰ２に置かれた受光素子の出力はこの場合の
デフォーカス量（各々Δｚ４．△２２）に対応して変化
する。従って、点Ｐ、での出力はデフォーカス量が増加
するため（△２．＞△２）、第５図（Ｂ）の様に低下し
、逆に点Ｐ２での出力はデフォーカス量が減少するため
（△ｚ２＜△２）上昇する。このため両出力の差を取れ
ば、デフォーカスの程度と方向を検知できる。
アＩＷＩＰ２Ｗのピント面はメリジオナル像面がＭから
Ｍ′へとずれるから（サジタル像面はＳ −＋ ８’
）、Ｐ、とＰ２に置かれた受光素子の出力はこの場合の
デフォーカス量（各々Δｚ４．△２２）に対応して変化
する。従って、点Ｐ、での出力はデフォーカス量が増加
するため（△２．＞△２）、第５図（Ｂ）の様に低下し
、逆に点Ｐ２での出力はデフォーカス量が減少するため
（△ｚ２＜△２）上昇する。このため両出力の差を取れ
ば、デフォーカスの程度と方向を検知できる。
第７図はスリットを通過した光束を受光する受光素子の
受光量とデフォーカスとの関係を示す図で、デフォーカ
スｆｉｔｏの時の出力を１．０に正規化している。但し
、図中の数値は光学系のＦｅ＝１５、λ＝６３５ｎｍ、
投影パターンおよび受光スリットの幅を２．２μｍとし
た時の値である。
受光量とデフォーカスとの関係を示す図で、デフォーカ
スｆｉｔｏの時の出力を１．０に正規化している。但し
、図中の数値は光学系のＦｅ＝１５、λ＝６３５ｎｍ、
投影パターンおよび受光スリットの幅を２．２μｍとし
た時の値である。
第７図の符号は第３図の符号に対応させておシ、感度を
上げる為には、つり鐘状の曲線の変曲点の位置Ａ、Ｂに
２つの受光素子を配置すればよい。
上げる為には、つり鐘状の曲線の変曲点の位置Ａ、Ｂに
２つの受光素子を配置すればよい。
その位置（像高）は像面の傾き（ｔａｎθ）がわかる。
第８図は１対の受光素子間の出力差と、ウェハのデフォ
ーカスとの関係を示す図でちυ、本方式のデフォーカス
検出感度曲線である。
ーカスとの関係を示す図でちυ、本方式のデフォーカス
検出感度曲線である。
以上の例は、ウェハに予め検知用のパターンを設けてお
く場合の装置であるが、＠ｎ個にパターン投影系を設け
ても良く、第ψ図はその場合の実施例である。
く場合の装置であるが、＠ｎ個にパターン投影系を設け
ても良く、第ψ図はその場合の実施例である。
つまり、検出光学系ＤＢの内部において、ランプＬＡか
ら発した光束はコンデンサーレンズＬＣでマスクＡＦＭ
の位置に集光される。マスクＡＦＭＫは検出用マーマが
設けてあシ、これが照明されて光束が進んでいく。光束
はビームスプリンターＢ８ｏ、 リレーレンズＬＲ，
ミラーＭＱｓ そして顕微鏡対物Ｌｏにより、マスク下
面ｐ１．ｐ２に結像し、投影系Ｐ８内にはいっていく。
ら発した光束はコンデンサーレンズＬＣでマスクＡＦＭ
の位置に集光される。マスクＡＦＭＫは検出用マーマが
設けてあシ、これが照明されて光束が進んでいく。光束
はビームスプリンターＢ８ｏ、 リレーレンズＬＲ，
ミラーＭＱｓ そして顕微鏡対物Ｌｏにより、マスク下
面ｐ１．ｐ２に結像し、投影系Ｐ８内にはいっていく。
この方法をとると、焦点ボケの検出感度は２倍に上がる
。なぜなら、検出光学系内に設けた検出パターンＡＰ’
Ｍの像は一旦マスクに結像したあと、投影系を通ってウ
ェハー上に結像するがこの時、ウェハーがデフォーカス
していると、ウェハーが鏡面の作用をして、実際のウェ
ハーのボケ量ｄの２倍ボケた位［２ｄＫパターンの虚像
をつくる。その為、戻シ光の結偉点も検出位置りで２倍
ずれるからである。
。なぜなら、検出光学系内に設けた検出パターンＡＰ’
Ｍの像は一旦マスクに結像したあと、投影系を通ってウ
ェハー上に結像するがこの時、ウェハーがデフォーカス
していると、ウェハーが鏡面の作用をして、実際のウェ
ハーのボケ量ｄの２倍ボケた位［２ｄＫパターンの虚像
をつくる。その為、戻シ光の結偉点も検出位置りで２倍
ずれるからである。
上に述べた実施例は出力のアンバランスから、第８図の
感度曲線に従ってデフォーカス量を求ツ めでいたが、ゼロメン〜ドを実施することもできる。第
１０図でその方法を説明するが、図中 １１の符号
は前述した、例えば第３図と同等である。
感度曲線に従ってデフォーカス量を求ツ めでいたが、ゼロメン〜ドを実施することもできる。第
１０図でその方法を説明するが、図中 １１の符号
は前述した、例えば第３図と同等である。
最初にＰ、 、Ｐ２に受光素子がおかれている。ウェハ
ーがベストピントからデフォーカスするとサジタル、メ
リジオナル線のピント面が各々Ｓ→Ｓ′、Ｍ→Ｍ′へと
移動する為、両受光素子間に出力差が生じる（△ｚ７．
△ｚ２に対応している）。
ーがベストピントからデフォーカスするとサジタル、メ
リジオナル線のピント面が各々Ｓ→Ｓ′、Ｍ→Ｍ′へと
移動する為、両受光素子間に出力差が生じる（△ｚ７．
△ｚ２に対応している）。
いま、一対の受光素子をＰ１＋Ｐ２の位置がら各々Ｐ、
Ｚｐ２１の位置へ移動させる。但し、受光素子間の像高
差は一定２△ｙに保っている。Ｐ１’ｌＰ２’では両受
光素子とメリジオナル像面Ｍ′のペストピント面とのデ
フォーカス量が等しい（＝△２）為Ｐ１′＝Ａ′、Ｐ２
′＝Ｂ′、差動出力は０である。ウェハーのデフォーカ
ス量（δ＝Δｚ１−Δ２＝△２−△ｚ２）は受光素子の
像高方向への移動量（△Ｓ）を知れば、 δ＝△８ ｘ ｔａｎθ ・・・・・（１）（但し、ｔ
ａｎθは像面の傾き角である。）この（１）式に従って
簡単に計算できる。
Ｚｐ２１の位置へ移動させる。但し、受光素子間の像高
差は一定２△ｙに保っている。Ｐ１’ｌＰ２’では両受
光素子とメリジオナル像面Ｍ′のペストピント面とのデ
フォーカス量が等しい（＝△２）為Ｐ１′＝Ａ′、Ｐ２
′＝Ｂ′、差動出力は０である。ウェハーのデフォーカ
ス量（δ＝Δｚ１−Δ２＝△２−△ｚ２）は受光素子の
像高方向への移動量（△Ｓ）を知れば、 δ＝△８ ｘ ｔａｎθ ・・・・・（１）（但し、ｔ
ａｎθは像面の傾き角である。）この（１）式に従って
簡単に計算できる。
これを実現するためＫは、第６図に示す実施例であれば
、アパーチャＡと受光索子りをリレーレンズの光軸Ｘと
垂直な面内で上下方向に移動するか、受光素子りの受光
域に予裕があればアパーチャＡのみを移動しても良い。
、アパーチャＡと受光索子りをリレーレンズの光軸Ｘと
垂直な面内で上下方向に移動するか、受光素子りの受光
域に予裕があればアパーチャＡのみを移動しても良い。
移動の駆動機構ＡＴはねじ送シ機構と縮小機措を組合せ
たものでも良いし、圧電素子の積層体へ電圧を加えその
伸縮を利用してこれに結合されたアパーチャを移動して
も良い。また第９図の実施例でも同様にアパーチャＡと
受光素子りを出力差がゼロになるまで移動すれば良い。
たものでも良いし、圧電素子の積層体へ電圧を加えその
伸縮を利用してこれに結合されたアパーチャを移動して
も良い。また第９図の実施例でも同様にアパーチャＡと
受光素子りを出力差がゼロになるまで移動すれば良い。
ツ
以上のゼロメンヅドは幾つかの利点があり、ツ
その１はゼロメソシト自体の特質でちる高精度である。
第２は像面の傾き角さえ知っていれば、受光素子の移動
量から、ウェハーのデフォーカス量は容易に逆算できる
点である。感度曲線を覚えておく必要はない。その為、
装置の変動、検出光学系の設置誤差に対し非常に安定な
検出を行なえる。第５の利点はアパーチャと受光素子の
位置設定精度が緩くて良いことである。これは、サジタ
ルおよびメリジオナルの像面特性が立っている為に、微
小のデフォーカス量を検出するのに、受光素子を像高方
向に大きくふらなければならないからである。ちなみに
、主として凹凸の２枚鏡から構成されるミラー投影光学
系の場合、デフォーカス１μｍを検出するのに、受光素
子を約１００μｍ移動する事が必要である。
量から、ウェハーのデフォーカス量は容易に逆算できる
点である。感度曲線を覚えておく必要はない。その為、
装置の変動、検出光学系の設置誤差に対し非常に安定な
検出を行なえる。第５の利点はアパーチャと受光素子の
位置設定精度が緩くて良いことである。これは、サジタ
ルおよびメリジオナルの像面特性が立っている為に、微
小のデフォーカス量を検出するのに、受光素子を像高方
向に大きくふらなければならないからである。ちなみに
、主として凹凸の２枚鏡から構成されるミラー投影光学
系の場合、デフォーカス１μｍを検出するのに、受光素
子を約１００μｍ移動する事が必要である。
この精度を達成する事は容易であるク
ツ
上の例はゼロメソ〜ドを実現するために受光素子を機械
的に移動する例を上で説明したが、ＯＣＤのような光電
的位置検出素子の出力の工夫で代用させる方式が考えら
れる。つまり、第１２図に示すように、像高ｙ、と７２
に各々中心をもつような光電的位置検出素子Ｑ、とｑ２
を設ける。
的に移動する例を上で説明したが、ＯＣＤのような光電
的位置検出素子の出力の工夫で代用させる方式が考えら
れる。つまり、第１２図に示すように、像高ｙ、と７２
に各々中心をもつような光電的位置検出素子Ｑ、とｑ２
を設ける。
この一対の光電素子上において、電気的なマスクをかけ
る事によシ、受光量の積分領域Ｒ１と馬（前記矩形状の
メリジオナルパターン）をまず固定する。
る事によシ、受光量の積分領域Ｒ１と馬（前記矩形状の
メリジオナルパターン）をまず固定する。
次いで、ウェハーのデフォーカス時には、上で述べた原
理に従い、両受光素子間の出力差を０とする様に、画素
子上の光量堺分領域を、そ１ ″形状と像高差を保″
移動さ！′″″ｃ″＜・そ０結果虜″Ｒ１／に、Ｒ２→
Ｒ２／に各々移る。その移動！（ΔＳ）を電気的に求め
ると、前記（１）式よりウェハーのデフォーカス量がわ
かる。
理に従い、両受光素子間の出力差を０とする様に、画素
子上の光量堺分領域を、そ１ ″形状と像高差を保″
移動さ！′″″ｃ″＜・そ０結果虜″Ｒ１／に、Ｒ２→
Ｒ２／に各々移る。その移動！（ΔＳ）を電気的に求め
ると、前記（１）式よりウェハーのデフォーカス量がわ
かる。
次の実施例は検知開口の変形に門係する。これは第６図
や第９図で使用したアパーチャＡが第４図とパターンと
同一形状の開口（スリット）を具えていたのに対し、同
一形状のマスクを使ってパターン岱を遮蔽してしまう点
に０徴を持つつこの様にすれば第１１図（Ａ）（Ｂ）の
斜線で示す周辺部の光束を受光することになり、ち１り
変動を受けない部分の光量を遮蔽しているので検出感度
の向上が期待できる。但し、この例では検出曲線は第７
図に比較して反転し、第１５図の様になる。
や第９図で使用したアパーチャＡが第４図とパターンと
同一形状の開口（スリット）を具えていたのに対し、同
一形状のマスクを使ってパターン岱を遮蔽してしまう点
に０徴を持つつこの様にすれば第１１図（Ａ）（Ｂ）の
斜線で示す周辺部の光束を受光することになり、ち１り
変動を受けない部分の光量を遮蔽しているので検出感度
の向上が期待できる。但し、この例では検出曲線は第７
図に比較して反転し、第１５図の様になる。
第１３図（Ａ）は複数位置で検知をする場合の配置例で
、既述の例では被検体の１箇所で検知するものとして説
明してきたのに対し、本例ではｐ１’ｐ２．Ｐ、’Ｐ２
’、Ｐ、’、Ｐ２’の３箇所で測定している。即ちＡＰ
で示される弧はメリジオナル像面が理想像■交差す６位
“０光”系”゛１″称″１’ ６ 、ａ −ｔｂ−。
、既述の例では被検体の１箇所で検知するものとして説
明してきたのに対し、本例ではｐ１’ｐ２．Ｐ、’Ｐ２
’、Ｐ、’、Ｐ２’の３箇所で測定している。即ちＡＰ
で示される弧はメリジオナル像面が理想像■交差す６位
“０光”系”゛１″称″１’ ６ 、ａ −ｔｂ−。
ら弧状となる）で、この位置を挾んでパターンを設は又
はこの位置へパターンを投影する。Ｐ、Ｐ２からの出力
、ｐ、／ｐ２１の出力、’１’２２’の出力は平均され
てデフォーカス量が算出され、第６図と第９図のウェハ
Ｗを算出値に基づいて不図示の調１ｎ機構で上下方向に
移動しフォーカスを達成する。なお、ウエノ・の替りに
マスクを移動しても良いし、可能ならば光学系を動かし
ても良い。
はこの位置へパターンを投影する。Ｐ、Ｐ２からの出力
、ｐ、／ｐ２１の出力、’１’２２’の出力は平均され
てデフォーカス量が算出され、第６図と第９図のウェハ
Ｗを算出値に基づいて不図示の調１ｎ機構で上下方向に
移動しフォーカスを達成する。なお、ウエノ・の替りに
マスクを移動しても良いし、可能ならば光学系を動かし
ても良い。
次の実施例は、収差の補正された最良像高（ｙ ”７０
）から点Ｐ１．Ｐ２ともに低い像高（又は高い像高）に
検知位置を設定する方法（第１４図）である。像面の傾
き角（ｔａｎθ）がわかっていれば、作用的には最良像
高を挾んでＰ、 Ｐ２ を配量する場合と同一である。
）から点Ｐ１．Ｐ２ともに低い像高（又は高い像高）に
検知位置を設定する方法（第１４図）である。像面の傾
き角（ｔａｎθ）がわかっていれば、作用的には最良像
高を挾んでＰ、 Ｐ２ を配量する場合と同一である。
これは第６図あるいは第９図の構成で、アパーチャＡと
受光素子りの組をメリジオナル像面に対応させて上方又
は下方に移動すると共に前又は後方にずらして配置する
ことにより達成される。この構成を第１５図（Ｂ）の様
な配置で使用することもできる。Ｐ、Ｐ２゜Ｐ１′・Ｐ
２ ’ 、ｐ、Ｉ Ｐ２１はそれぞれパターン投影され
る位置である。
受光素子りの組をメリジオナル像面に対応させて上方又
は下方に移動すると共に前又は後方にずらして配置する
ことにより達成される。この構成を第１５図（Ｂ）の様
な配置で使用することもできる。Ｐ、Ｐ２゜Ｐ１′・Ｐ
２ ’ 、ｐ、Ｉ Ｐ２１はそれぞれパターン投影され
る位置である。
この方法によると、スリットがウエノ・上を移動してい
く時、ウェハ上の各点が焼かれる直前に、そのピントず
れを検出できる。ウェハの走査速度および焼き像高と検
出する像高の差（△ｙａ）とがわかっていれば、ウニノ
ー上の各点が丁度、焼き位置にきた時、ピントずれを補
正する事は容易である。又、複数対の検出点を設ける事
によって、各検出点でのピントずれの平均値を求められ
る。こうすれば、ウエノ・の走査中、常に連続的に円弧
上の焼き郡全体にわたって、ピントを合わせられるとい
う利点がちる。
く時、ウェハ上の各点が焼かれる直前に、そのピントず
れを検出できる。ウェハの走査速度および焼き像高と検
出する像高の差（△ｙａ）とがわかっていれば、ウニノ
ー上の各点が丁度、焼き位置にきた時、ピントずれを補
正する事は容易である。又、複数対の検出点を設ける事
によって、各検出点でのピントずれの平均値を求められ
る。こうすれば、ウエノ・の走査中、常に連続的に円弧
上の焼き郡全体にわたって、ピントを合わせられるとい
う利点がちる。
以上説明した様に本発明は、光学系の像面特性を利用し
て焦点検知を行うから、装置の主機能に係る光学系を通
して計測ができると共に被検体の使用領域に焦点が合っ
ているか否かを直接判別できる効果がある。
て焦点検知を行うから、装置の主機能に係る光学系を通
して計測ができると共に被検体の使用領域に焦点が合っ
ているか否かを直接判別できる効果がある。
また実施例で説明した様にミラーのみで構成された反射
系では色収差がないので、焦点検知光の波長のために投
影光学系の設計に制約を受ける難点も発生しない。
系では色収差がないので、焦点検知光の波長のために投
影光学系の設計に制約を受ける難点も発生しない。
第１図は従来例を示す光学断面図、第２図はウェハ位置
の平面図、第３図は非点収差の要部を示す図、第４図は
検知用パターンの平面図、第５図は受光素子の受光量を
説明するだめの図、第６図は本発明の実施例を示す光学
断面図、第７図は受光量とデフォーカスとの関連図、Ｗ
、８図は差動出力とデフォーカスの関連図、第９図は別
実施例を示す光学断面図、第１０図は非点収差の要部を
示す図、第１１図は受光素子の受光量を説明するための
図、第１２図は光学的位置検出素子を使用した例の説明
図、第１３図は検出位置の配置例を示す図、第１４図は
非点収差の要部を示す図、第１５図は受光量とデフォー
カス量の関連図。 図中、 Ｍａ・・・マスク Ｗ・・・ウェハ ＰＢ・・・反射製投影系 Ｍ、・・・凹面鏡 Ｍ２ ・・・凸面釧 Ｍ・・・メリジオナル像面 Ｓ・・・サジタル像面 Ｌｏ・・・顕＠鏡対物レンズ Ｌｒ・・・リレーレンズ Ａ・・・アパーチャ Ｄ・・・受光素子 ＡＦＭ・・・検知用パターンを有するマスクＬＡ・・・
照明光源 でおる。
の平面図、第３図は非点収差の要部を示す図、第４図は
検知用パターンの平面図、第５図は受光素子の受光量を
説明するだめの図、第６図は本発明の実施例を示す光学
断面図、第７図は受光量とデフォーカスとの関連図、Ｗ
、８図は差動出力とデフォーカスの関連図、第９図は別
実施例を示す光学断面図、第１０図は非点収差の要部を
示す図、第１１図は受光素子の受光量を説明するための
図、第１２図は光学的位置検出素子を使用した例の説明
図、第１３図は検出位置の配置例を示す図、第１４図は
非点収差の要部を示す図、第１５図は受光量とデフォー
カス量の関連図。 図中、 Ｍａ・・・マスク Ｗ・・・ウェハ ＰＢ・・・反射製投影系 Ｍ、・・・凹面鏡 Ｍ２ ・・・凸面釧 Ｍ・・・メリジオナル像面 Ｓ・・・サジタル像面 Ｌｏ・・・顕＠鏡対物レンズ Ｌｒ・・・リレーレンズ Ａ・・・アパーチャ Ｄ・・・受光素子 ＡＦＭ・・・検知用パターンを有するマスクＬＡ・・・
照明光源 でおる。
Claims (7)
- （１）画像に所定の像面彎曲を生ずる光学系と、前記光
学系を通過した光束を像面彎曲が結像に与える傾向に合
わせて受光し、電気信号を出力する受光手段と、出力さ
れた電気信号から合焦の度合を判別する判別手段を具備
する焦点検知装置。 - （２）前記光学系は、サジタル像面とメリジオナル像面
の少なくとも一方が理想像面又はこれと平行な面と交差
する特性を有し、前記受光手段はこの交差する位置を挾
む位置の光束を受光する特許請求の範囲第１項記載の焦
点検知装置。 - （３）前記光学系は凹面鏡と凸面鏡を有していて、凹面
鏡、凸面鏡、凹面鏡に光束が順次反射する等倍反射結像
系である特許請求の範囲第１項記載の焦点検知装置。 - （４）前記受光手段は前記交差する位置を挾む位置に実
質上開口を具え、開口を通過した光束を夫々独立に検知
する受光素子を具える特許請求の範囲第２項記載の焦点
検知装置。 - （５）前記受光手段は理想像面に平行な方向へ移動され
る特許請求の範囲第４項記載の焦点検知装置。 - （６）前記受光素子は光電的位置検出の可能な固体撮像
素子であつて、前記開口は光量積分領域として電気的に
設定し、この開口を電気的に横ずらしさせる特許請求の
範囲第４項記載の焦点検知装置。 - （７）前記受光手段は被検体の複数箇所に対して検知を
行い、前記判別手段は検知した値を平均して結果を判別
する特許請求の範囲第１項記載の焦点検知装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59176462A JPH068926B2 (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 面位置検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59176462A JPH068926B2 (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 面位置検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6153615A true JPS6153615A (ja) | 1986-03-17 |
| JPH068926B2 JPH068926B2 (ja) | 1994-02-02 |
Family
ID=16014113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59176462A Expired - Lifetime JPH068926B2 (ja) | 1984-08-24 | 1984-08-24 | 面位置検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH068926B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6312134A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-19 | Canon Inc | 露光装置及びそれを用いた回路の製造方法 |
| CN106919004A (zh) * | 2015-12-25 | 2017-07-04 | 佳能株式会社 | 评价方法、曝光方法以及物品的制造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57189106A (en) * | 1981-05-18 | 1982-11-20 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Focus detector |
| JPS5994032A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-05-30 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影露光装置 |
| JPS59101610A (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-12 | Takeomi Suzuki | 合焦検出装置 |
-
1984
- 1984-08-24 JP JP59176462A patent/JPH068926B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57189106A (en) * | 1981-05-18 | 1982-11-20 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | Focus detector |
| JPS5994032A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-05-30 | Nippon Kogaku Kk <Nikon> | 投影露光装置 |
| JPS59101610A (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-12 | Takeomi Suzuki | 合焦検出装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6312134A (ja) * | 1986-07-02 | 1988-01-19 | Canon Inc | 露光装置及びそれを用いた回路の製造方法 |
| CN106919004A (zh) * | 2015-12-25 | 2017-07-04 | 佳能株式会社 | 评价方法、曝光方法以及物品的制造方法 |
| CN106919004B (zh) * | 2015-12-25 | 2019-11-26 | 佳能株式会社 | 评价方法、曝光方法以及物品的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH068926B2 (ja) | 1994-02-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |