JP3376219B2 - 面位置検出装置および方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ等、パター
ン構造を有する領域が形成された物体の表面の高さや傾
き等を検出する面位置検出装置および方法に関し、特に
スリットスキャン方式の露光装置において投影光学系の
光軸方向に関するウエハ表面の位置や傾きを連続的に検
出するために用いられて好適な面位置検出装置および方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近のメモリチップの大きさは露光装置
の解像線幅やセルサイズのトレンドとメモリ容量の拡大
トレンドの差から徐々に拡大傾向を示しており、例えば
２５６Ｍの第１世代では１４×２５ｍｍ程度と報告され
ている。

【０００３】このチップサイズでは現在クリティカルレ
イヤ用の露光装置として使用されている縮小投影露光装
置（ステッパ）の直径３１ｍｍの露光域では、１回の露
光あたり１チップしか露光できずスループットが上がら
ないために、より大きな露光面積を可能とする露光装置
が必要とされている。大画面の露光装置としては従来よ
り高スループットが要求されるラフレイヤ用の半導体素
子露光装置あるいはモニタ等の大画面液晶表示素子の露
光装置として反射投影露光装置が広く使用されている。
これは円弧スリット状の照明光でマスクを直線走査しこ
れを同心反射ミラー光学系でウエハ上に一括露光するい
わゆるマスク−ウエハ相対走査によるスリットスキャン
型の露光装置である。

【０００４】これらの装置におけるマスク像の焦点あわ
せは、感光基板（フォトレジスト等が塗布されたウエハ
あるいはガラスプレート）の露光面を投影光学系の最良
結像面に逐次合わせ込むために、高さ計測とオートフォ
ーカスやオートレベリングの補正駆動をスキャン露光中
連続的に行なっている。

【０００５】これらの装置における高さおよび面位置検
出機構は、例えばウエハ表面に光束を斜め上方より入射
するいわゆる斜入射光学系を用いて感光基板からの反射
光をセンサ上の位置ずれとして検知する方法や、エアー
マイクロセンサや静電容量センサなどのギャップセンサ
を用いる方法などがあり、スキャン中の複数の高さ測定
値から測定位置が露光スリット領域を通過するときの高
さおよび傾きの補正駆動量を算出、補正するというもの
であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】現在使用されているス
リットスキャン型の露光装置のコンセプトを２５６Ｍ以
降に対応可能な解像力となるよう投影系のみを改良した
場合、次の問題が発生する。

【０００７】すなわち、回路パターンの微細化に対応で
きるように縮小投影系が高ＮＡ化されるに従い回路パタ
ーンの転写工程におけるフォーカスの許容深度はますま
す狭くなってくる。現状のラフ工程に使用されている露
光装置では許容深度が５μｍ以上確保されているためス
キャン露光中に連続計測される計測値に含まれる計測誤
差やチップ内段差の影響は無視できるが、２５６Ｍ対応
を考慮した場合その許容深度は１μｍ以下となるため前
記計測値に含まれる計測誤差やチップ内段差の影響は無
視できない。つまり、ウエハ表面のフォーカス（高さお
よび傾き）を計測してそのウエハ面を許容深度内に保持
すべくフォーカス補正を行なう場合、ウエハ表面は凸凹
しており、チップやショット全体を像面に一致させるに
はオフセット補正が必須である。この場合、各ショット
でのフォーカス計測ポイントがオフセット測定時と一致
しなければ正確なオフセット補正が行なわれない。これ
は各ショットごとに停止してフォーカス測定するステッ
パでは保証されるが、スキャン系では保証されていなか
った。つまり、スキャン露光中の計測ポイントはオフセ
ットとの対応によりウエハすなわちステージ位置と同期
を取る必要がある。

【０００８】一方、斜入射光学系を用いる面位置検出機
構においては、検出面の反射率が変動して、受光信号が
大き過ぎて受光系が飽和したり、逆に小さ過ぎてＳ／Ｎ
が悪化すると、面位置検出精度が悪化するため、スキャ
ン露光中、検出面の反射率に応じて投光手段の出射光量
や受光手段のゲインを調整（調光）する必要がある。と
ころが、スキャン中に異なる反射率の表面上を連続的に
面位置測定する際、その表面の反射率を計測し調光して
面位置測定を行なうと、１回あたりの測定時間が変動
し、ステージ位置に対し非同期となるため正しくオフセ
ット補正することができない。特に電荷蓄積型のセンサ
では調光動作による空読み動作がスキャン中計測の応答
速度のボトルネックとなり、スループットが低下した
り、あるいは補正点不足となって面位置検出精度が低下
するという問題点があった。

【０００９】本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的はスキャン計測中の調光のた
めの時間を短縮または一定化してスキャン中の面位置測
定時間を一定化し、もって面位置検出をスキャンと同期
させてオフセット補正を正確に行ない、面位置検出精度
の向上を図ることにある。特にスリットスキャン露光装
置に適用した場合、スキャン計測すべき領域の反射率を
事前に計測しておき、計測サイクルを一定に管理するこ
とによりサーボ系との同期において応答遅れが発生しな
いようにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の面位置検出装置は、検出ポイントに光束を
斜めに入射する投光手段と前記検出ポイントからの反射
光を受光する受光手段とを有する面位置検出手段を備
え、パターン構造を有する領域が形成された物体を前記
面位置検出手段に対してスキャンさせながら、前記領域
内の複数の検出ポイントで面位置を検出する面位置検出
装置において、前記面位置検出のためのスキャンに先立
ち、前記物体を前記面位置検出手段に対してプリスキャ
ンさせながら、前記領域内の複数の前記検出ポイント
で、前記投光手段からの光束を入射させその反射光を前
記受光手段で受光しその受光信号に基づいて、前記投光
手段の駆動電流または前記受光手段のゲインの最適な値
を決定する決定手段と、前記面位置検出のためのスキャ
ンの際に、前記検出ポイントごとに、前記投光手段の駆
動電流または前記受光手段のゲインを前記決定手段によ
り決定された前記最適な値に設定する設定手段と、を設
けたことを特徴とする。

【００１１】本発明の好ましい態様において、前記決定
手段は、前記投光手段の駆動電流または前記受光手段の
ゲインを一定にしたままで、プリスキャンを行い、前記
受光手段の受光信号に基づいて前記最適な値を算出す
る。または、前記決定手段は、前記検出ポイントごとに
前記投光手段の駆動電流または前記受光手段のゲインを
変えながら、前記最適な値を決定する。また、本発明の
好ましい態様において、前記物体には同一のパターン構
造を有する複数の領域が形成されており、前記決定手段
は、複数の領域のうち一部の領域のみでプリスキャンを
行い、前記最適な値を決定する。さらに、前記物体と面
位置検出手段の相対位置を計測する計測手段と、前記計
測手段の計測結果を用いて、前記面位置検出のためのス
キャン時の前記検出ポイントと、前記面位置検出のため
のスキャンに先立って行われるプリスキャン時の前記検
出ポイントとが一致するように制御する手段と、をさら
に設ける。前記決定手段により決定された前記最適な値
が許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、前記
判定手段の判定結果が否の前記最適な値の決定を再度実
行させる手段と、をさらに設ける。また、前記受光手段
は一次元ＣＣＤセンサを備え、前記設定手段は前記検出
ポイントごとに前記最適な値を設定した後、前記ＣＣＤ
センサをリセットしてからその検出ポイントでの面位置
検出を開始させる。

【００１２】さらに、本発明の面位置検出方法は、検出
ポイントに光束を斜め入射する投光手段と前記検出ポイ
ントからの反射光を受光する受光手段とを有する面位置
検出手段を用い、パターン構造を有する領域が形成され
た物体を前記面位置検出手段に対してスキャンさせなが
ら、前記領域内の複数の検出ポイントで面位置を検出す
る面位置検出方法において、前記面位置検出のためのス
キャンに先立ち、前記物体を前記面位置検出手段に対し
てプリスキャンさせながら、前記領域内の複数の前記検
出ポイントで、前記投光手段からの光束を入射させその
反射光を前記受光手段で受光しその受光信号に基づい
て、前記投光手段の駆動電流または前記受光手段のゲイ
ンの最適な値を決定する段階と、前記面位置検出のため
のスキャンの際に、前記検出ポイントごとに、前記投光
手段の駆動電流または前記受光手段のゲインを決定され
た前記最適な値に設定する段階と、を備えることを特徴
とする。

【００１３】

【作用】上記の構成によれば、スキャン計測に先立って
事前に各検出ポイントにおける最適光量またはゲインを
測定しておき、スキャン計測時は各検出ポイントごとに
事前に求めた最適光量または最適ゲインを設定（調光）
するようにしている。このように調光のための光量等の
測定は事前に行ない、スキャン計測時は行なわないよう
にしたため、スキャン計測時の調光を速やかに行なって
各検出ポイントのスキャン計測時間を一定化することが
でき、スキャンと面位置計測を同期させることができ
る。したがって、オフセット補正を正しく行なうことが
でき、高精度な面位置検出を実現することができる。

【００１４】さらに、特にこの面位置検出方法をスリッ
トスキャン露光装置に適用した場合には、フォーカス計
測値のオフセット管理をする上で位置との同時性を確保
して、フォーカス計測値のオフセット補正を高精度に行
ない、高解像度のパターン転写を可能にすることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例に係る面位置検出
方法を用いるスリットスキャン方式の投影露光装置の部
分概略図である。

【００１７】図１において、１は縮小投影レンズであ
り、その光軸は図中ＡＸで示され、またその像面は図中
Ｚ方向と垂直な関係にある。レチクル２はレチクルステ
ージ３上に保持され、レチクル２のパターンは縮小投影
レンズ１の倍率で１／４ないし１／２に縮小投影されて
その像面に像を形成する。４は表面にレジストが塗布さ
れたウエハであり、先の露光工程で形成された多数個の
被露光領域（ショット）が配列されている。５はウエハ
を載置するステージで、ウエハ４をウエハステージ５に
吸着、固定するチャック、Ｘ軸方向とＹ軸方向に各々水
平移動可能なＸＹステージ、投影レンズ１の光軸方向で
あるＺ軸方向への移動やＸ軸、Ｙ軸方向に平行な軸の回
りに回転可能なレベリングステージ、前記Ｚ軸に平行な
軸の回りに回転可能な回転ステージにより構成されてお
り、レチクルパターン像をウエハ上の被露光領域に合致
させるための６軸補正系を構成している。

【００１８】図１における１０から１９はウエハ４の表
面位置および傾きを検出するために設けられた検出光学
系の各要素を示している。１０は光源であり、白色ラン
プ、または複数のピーク波長を持つ高輝度発光ダイオー
ドの光を照射するように構成された照明ユニットよりな
っている。光源１０が照射する光量は、不図示の光量制
御手段により光源１０の駆動電流を制御することにより
制御される。１１はコリメータレンズであり、光源１０
からの光束を断面の強度分布がほぼ均一の平行光束とし
て射出している。１２はプリズム形状のスリット部材で
あり、一対のプリズムを互いの斜面が相対するように貼
り合わせており、この貼り合わせ面に複数の開口（例え
ば７つのピンホール）をクロム等の遮光膜を利用して設
けている。１３はレンズ系で両テレセントリック系より
なり、スリット部材１２の複数のピンホールを通過した
独立の７つの光束をミラー１４を介してウエハ４面上の
７つの測定点に導光している。図１では２光束のみ図示
しているが各光束は紙面垂直方向に各々３光束が並行し
ており、かつ図示した２光束の中間に図示を省略された
光束がもう一つある。このときレンズ系１３に対してピ
ンホールの形成されている平面とウエハ４の表面を含む
平面とはシャインプルーフの条件（Ｓｃｈｅｉｎｍｐｆ
ｌｕｇ’ｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）を満足するように設
定している。

【００１９】図２は、ウエハ４上のショット配列を示
し、図３（ａ）〜（ｃ）は各ショットを走査する場合の
ショット３１と、投影光学系１によってウエハ４上に投
影されるスリット（露光スリット）３０と、前記ウエハ
４面上の７つの測定点（スポット）との位置関係の変化
の様子を示す。図１の装置において、露光スリット３０
は７×２５ｍｍであり、露光域（最大ショット寸法）は
２５×３２．５ｍｍである。スポットは、露光スリット
３０の中心から走査方向にずれた位置に３個ずつと、さ
らに図示しないが露光スリット３０の中心に１個の計７
個が設定されている。露光スリット３０の中心に位置す
るスポットはスリット上アクイジション計測用スポット
である。そして、ウエハを図２中で下から上に向かって
走査（ＵＰ走査）するときは、スポットＡ，Ｂ，Ｃの３
チャンネルで、上から下に向かって走査（ＤＯＷＮ走
査）するときは、スポットａ，ｂ，ｃの３チャンネルで
ウエハの高さ（Ｚ方向の位置）を、各スポットごとに走
査方向の複数の計測点（Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，‥‥‥）で
計測する。それらの計測データは、その後、ウエハをさ
らに走査して各計測点が露光スリット３０の中心に来た
ときのフォーカス補正のためのデータとして用いられ
る。すなわち、フォーカス補正は、各計測点のフォーカ
スを先読みして行なわれる。

【００２０】図１において光照射手段からの各光束のウ
エハ４面上への入射角Φ（ウエハ面にたてた垂線すなわ
ち光軸となす角）はΦ＝７０°以上である。ウエハ４面
上には図２に示すように複数個のパターン領域（露光領
域ショット）が配列されている。レンズ系１３を通過し
た７つの光束は図３に示すようにパターン領域の互いに
独立した各測定点に入射、結像している。また７つの測
定点がウエハ４面内で互いに独立して観察されるように
Ｙ方向（スキャン方向）からＸＹ平面内でΘ°（例えば
２２．５°）回転させた方向より入射させている。

【００２１】これにより本出願人が特願平３−１５７８
２２号で提案しているように各要素の空間的配置を適切
にし面位置情報の高精度な検出を容易にしている。

【００２２】次に、ウエハ４からの反射光束を検出する
側、すなわち図１の１５から１９について説明する。１
６は受光レンズで両テレセントリック系よりなり、ウエ
ハ４面からの７つの反射光束をミラー１５を介して受光
している。受光レンズ１６内に設けたストッパ絞り１７
は７つの各測定点に対して共通に設けられており、ウエ
ハ４上に存在する回路パターンによって発生する高次の
回折光（ノイズ光）をカットしている。両テレセントリ
ック系で構成された受光レンズ１６を通過した光束はそ
の光軸が互いに平行となっており、補正光学系群１８の
７個の個別の補正レンズにより光電変換手段群１９の検
出面に互いに同一の大きさのスポット光となるように再
結像されている。またこの受光する側（１６から１８）
はウエハ４面上の各測定点と光電変換手段群１９の検出
面とが互いに共役となるように倒れ補正を行なっている
ために、各測定点の局所的な傾きにより検出面でのピン
ホール像の位置が変化することはなく、各測定点の光軸
方向ＡＸでの高さ変化に応答して検出面上でピンホール
像が変化するように構成されている。

【００２３】ここで光電変換手段群１９は７個の１次元
ＣＣＤラインセンサにより構成している。これは次の点
で従来の２次元センサ１個の構成よりも有利である。ま
ず補正光学系群１８を構成する上で光電変換手段を分離
することにより各光学部材やメカ的なホルダーの配置の
自由度が大きくなる。また検出の分解能を向上させるに
はミラー１５から補正光学系群１８までの光学倍率を大
きくする必要があるが、この点でも光路を分割して個別
のセンサに入射させる構成とした方が部材をコンパクト
にまとめることが可能である。さらにスリットスキャン
方式では露光中のフォーカス連続計測が不可欠となり計
測時間の短縮が絶対課題となるが、従来の２次元ＣＣＤ
センサでは必要以上のデータを読み出しているのもその
一因であるが１次元ＣＣＤセンサの１０倍以上の読み出
し時間を必要とする。

【００２４】次にスリットスキャン方式の露光システム
について説明する。

【００２５】図１に示すように、レチクル２はレチクル
ステージ３に吸着、固定された後、投影レンズ１の光軸
ＡＸと垂直な面内でＲＹ（Ｙ軸方向）方向に一定速度で
スキャンするとともに、ＲＸ（Ｘ軸方向：紙面に垂直）
方向には常に目標座標位置をスキャンするように補正駆
動される。このレチクルステージのＸ方向およびＹ方向
の位置情報は、図１のレチクルステージ３に固定された
ＸＹバーミラー２０へ外部のレチクル干渉系（ＸＹ）２
１から複数のレーザービームが照射されることにより常
時計測されている。

【００２６】露光照明光学系６はエキシマレーザ等のパ
ルス光を発生する光源を使用し、不図示のビーム整形光
学系、オプティカルインテグレイタ、コリメータおよび
ミラー等の部材で構成され、遠紫外領域のパルス光を効
率的に透過あるいは反射する材料で形成されている。ビ
ーム整形光学系は入射ビームの断面形状（寸法含む）を
所望の形に整形するためのものであり、オプティカルイ
ンテグレータは光束の配光特性を均一にしてレチクル２
を均一照度で照明するためのものである。露光照明光学
系６内の不図示のマスキングブレードによりチップサイ
ズに対応して矩形の照明領域３０（図２）が設定され、
その照明領域で部分照明されたレチクル２上のパターン
が投影レンズ１を介してレジストが塗布されたウエハ４
上に投影される。

【００２７】図１に示すメイン制御部２７は、レチクル
２のスリット像をウエハ４の所定領域にＸＹ面内の位置
（Ｘ，Ｙの位置およびＺ軸に平行な軸の回りの回転Θ）
とＺ方向の位置（Ｘ，Ｙ各軸に平行な軸の回りの回転
α，βおよびＺ軸上の高さＺ）を調整しながらスキャン
露光を行なうように、全系をコントロールしている。す
なわち、レチクルパターンのＸＹ面内での位置合わせは
レチクル干渉計２１とウエハステージ干渉計２４の位置
データと、不図示のアライメント顕微鏡から得られるウ
エハの位置データから制御データを算出し、レチクル位
置制御系２２およびウエハ位置制御系２５をコントロー
ルすることにより実現している。

【００２８】レチクルステージ３を図１矢印３ａの方向
にスキャンする場合、ウエハステージ５は図１の矢印５
ａの方向に投影レンズの縮小倍率分だけ補正されたスピ
ードでスキャンされる。レチクルステージ３のスキャン
スピードは露光照明光学系６内の不図示のマスキングブ
レードのスキャン方向の幅とウエハ４の表面に塗布され
たレジストの感度からスループットが有利となるように
決定される。

【００２９】レチクル上のパターンのＺ軸方向の位置合
わせ、すなわち像面への位置合わせは、ウエハ４の高さ
データを検出する面位置検出系２６の演算結果をもと
に、ウエハステージ内のレベリングステージへの制御を
ウエハ位置制御系２５を介して行なっている。すなわ
ち、スキャン方向に対してスリット近傍手前に配置され
たウエハ高さ測定用スポット光３点の高さデータからス
キャン方向と垂直方向の傾きおよび光軸ＡＸ方向の高さ
を計算して、露光位置での最適像面位置への補正量を求
め補正を行なっている。

【００３０】図１の装置では、ウエハの露光処理に先立
ち、サンプルショット（図２の斜線を付したショット）
にて光源１０の照度一定の元でウエハをスキャンし、各
検出ポイントにおける反射光を光電変換手段群１９（Ｃ
ＣＤセンサ）で受光することにより調光データ（例えば
信号ピーク）をスキャン測定（プリスキャン）し、得ら
れたデータからスキャン露光中のフォーカス計測に最適
なピーク値となる設定電流値を計測位置ごとに算出し記
憶して、各ショットの露光処理において順次計測位置の
反射率に応じた設定電流で照明することにより測定すべ
き波形の形状（ピーク）を反射率によらず一定とする。

【００３１】さらに、各検出ポイントの表面状態の相違
によるフォーカス計測値の相違を補正するためのオフセ
ット値も予め測定しておき、各ショットの露光処理にお
いて順次得られる各計測位置での計測値を補正する。

【００３２】以下、本発明に係る面位置検出方法におけ
る調光シーケンスを図４のフローチャートを用いて説明
する。

【００３３】先ず、ステップ１０１でチップサイズ、レ
イアウトおよび露光条件等からショット内計測位置（検
出ポイント）および対象ショットを決定する。対象ショ
ットは例えば図２に斜線で示すショットを選択する。続
いて、ステップ１０２でフォーカス照明光量の初期値
（中央値）を設定する。次に、ステップ１０３でウエハ
をステージ上に搬入し、ステップ１０４でプリアライメ
ントを行ない、ステップ１０５では先に決定した対象シ
ョット位置にてフォーカス（Ｚ）補正を行なう。その後
チップの被露光領域内の複数ポイントでその面位置を測
定するために最適の光量を検出するためのプリスキャン
測定を行なう。

【００３４】プリスキャン測定は、先ず、ステップ１０
６でスキャン開始位置へ移動し、ステップ１０７でスキ
ャンを開始する。次に、ステップ１０８で現在のスポッ
ト位置がフォーカス計測位置であるか否かを判定する。
フォーカス計測位置であれば、ステップ１０９でＣＣＤ
センサ１９の出力信号より調光データを計測して最適露
光量を算出した後、フォーカス計測位置でなければ、ス
テップ１０９の処理をスキップして、ステップ１１０に
進む。ステップ１１０ではショット内スキャンが完了し
たか否かを判定する。ショット内スキャンが完了してい
なければ、ステップ１０８に戻ってステップ１０８〜１
１０の処理を繰り返す。一方、ショット内スキャンが完
了していれば、ステップ１１１に進んでスキャンを停止
し、ステップ１１２と１１３において上記のステップ１
０９で計測された各フォーカス計測位置における調光デ
ータ計測値をチェックする。このチェックは、算出され
た最適光量で各計測位置の調光データ計測を行ない、そ
のときの各調光データ計測値がトレランス内に入ってい
るか否かを判定する。全計測位置のトレランスがＯＫで
あれば、ステップ１１４に進んでこの調光シーケンスを
終了する。一方、計測位置の１か所でもトレランスがＮ
Ｇであれば、ステップ１０６に戻って、ステップ１０６
〜１１３の処理を繰り返す。なお、２回目以降のトレラ
ンスチェックにおいては、センサ出力飽和とピーク極小
の場合を除き、さらなるスキャン計測は行なわない。

【００３５】図５は、得られた検出光量のグラフを示
す。同図において、５１は検出光量、５２はウエハ４の
表面、５３はウエハ４に塗布されたレジスト、矢印はフ
ォーカス計測位置を示す。

【００３６】検出光量５１はレジスト表面が平坦な部分
（例えばａ）では大きく逆に凹凸部分や傾斜部分（例え
ばｂ）では散乱の影響により小さくなる。いま図５に示
すように光量のトレランスとしてＬＯＷ，ＨＩＧＨとし
た場合ａ，ｂなどの計測位置ではトレランス外となるた
めに最適照明光量の算出を次のような換算式により求め
る。

【００３７】

【数１】 検出光量ＰＥＡＫが飽和している場合には真のＰＥＡＫ
は求まらない。この場合は、新たな駆動電流ＮＥＷを単
に現在光量の１／２ないし１／３にする処理を行なえば
ループ回数を減らすことができる。またトレランスＯＫ
の計測位置でも上記換算式で求めた最適駆動電流を算出
しておけばスキャン露光時の各計測点での検出波形を一
定にすることが可能となり計測値の変動を抑えることが
できる。

【００３８】

【実施例１】図１の装置において、光源１０として発光
ダイオード（ＬＥＤ）を用い、受光手段としては一次元
ＣＣＤセンサを用いる。図４のステップ１０７〜１１１
のプリスキャンにおいては、図６に示すように、対象シ
ョット３１をＵＰ走査しながらａ，ｂ，ｃおよびＡ，
Ｂ，Ｃの６個のスポットについて同時に調光データ（Ｃ
ＣＤセンサ出力）を計測する。プリスキャン中の初期電
流値は、第１計測値（突き上げ検知）で決定し、その後
のプリスキャン中はＺ（ウエハステージの高さ）もＬＥ
Ｄ電流値も一定のままとする。ステップ１１２の計測値
チェックは、前記対象ショット３１をＵＰ走査して各計
測位置の最適光量を算出し記憶した後、ＤＯＷＮ走査に
切り替え、その際、ＬＥＤ１０の光量を各計測位置で上
記算出し記憶した最適光量に制御しながらａ，ｂ，ｃお
よびＡ，Ｂ，Ｃの６個のスポットについて同時に調光デ
ータを計測し、その調光データがトレランス内に入って
いるか否かによって判断する。

【００３９】スキャン露光中は、ＵＰ走査の場合はスポ
ットＡ，Ｂ，Ｃの光量を上記の調光シーケンスで得られ
た最適光量に調光するとともにＣＣＤセンサをリセット
してから、スポットＡ，Ｂ，Ｃにおけるウエハの面位置
（フォーカス）を計測（先読み）し、一方、ＤＯＷＮ走
査の場合はスポットａ，ｂ，ｃの光量を上記の調光シー
ケンスで得られた最適光量に調光しながら、スポット
ａ，ｂ，ｃのフォーカスを計測（先読み）する。そし
て、各計測値をオフセット補正した値に基づいてウエハ
の高さおよび姿勢を算出し、フォーカス補正を行なう。
実際、フォーカス検出後、すぐに次の計測ポイントでの
光量設定（駆動電流・ゲインの変更）を行なっておく
と、より、短い間隔での計測が可能となる。

【００４０】

【実施例２】図７は、図４ステップ１１２の計測値チェ
ックの他の例を示す。図７においては、対象ショット３
１に続いてその次のショット３３をＵＰ走査し、スポッ
トａ，ｂ，ｃおよびＡ，Ｂ，Ｃの調光データ計測および
最適光量算出を対象ショット３１を用いて行ない、調光
データのチェックはショット３３を用いて行なうように
している。

【００４１】実施例１の方法では、調光データの確認の
ため、１スキャン後、減速、停止、反転加速およびスキ
ャンの動作が必要であるが、本実施例では、スキャン長
は２倍になるが、１回のスキャンで調光データの確認が
でき、調光シーケンスの時間短縮を図ることができる。

【００４２】

【実施例３】図８は、図４ステップ１１２の計測値チェ
ックのさらに他の例を示す。この方法は、ベアＳｉ等の
反射率差や表面の凹凸がない平面の調光データを計測す
るのに好適なもので、スポットＡ，Ｂ，Ｃとａ，ｂ，ｃ
の感度差（同一駆動電流、同一反射率におけるセンサ出
力）を静的に事前測定しておき、スポットＡ，Ｂ，Ｃで
調光データ計測を行ない、スポットａ，ｂ，ｃで調光デ
ータのチェックを行なうようにしたものである。なお、
スポットａ，ｂ，ｃの最適光量は、感度差を考慮してス
ポットＡ，Ｂ，Ｃの計測データより計算で求める。本実
施例によれば、実施例２に比べてスキャン長が短くて済
み、調光シーケンスの処理時間をさらに短縮することが
できる。また、実施例２に比べてプリスキャン中にスポ
ットａ，ｂ，ｃとＡ，Ｂ，Ｃの両方の調光データを同時
測定する必要がなく、処理回路を簡略化できる。

【００４３】なお、上述においては、調光データに基づ
いて投光手段の光量を調整する例について説明している
が、受光手段のゲインを調整するようにしてもよい。

【００４４】

【実施例４】図９は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半
導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マ
イクロマシン等）の製造のフローを示す。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。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、
上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。次のステ
ップ５（組み立て）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。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、これを出荷（ステップ７）する。

【００４５】図１０は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。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（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。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１
５（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）では上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。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像以外の部
分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッ
チングが済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を形成する。

【００４６】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに
製造することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
キャン露光中の調光に要する時間を短縮し、面位置検出
手段の計測サイクルを一定に管理することにより走査系
との同期において応答遅れの発生を防止することができ
る。したがって、面位置検出手段が面位置を検出する際
の前記複数の検出ポイント間のパターン構造の違いによ
り生じる各検出ポイント毎の誤差を予め検出するとき
も、その後、物体と面位置検出手段を相対走査しながら
面位置を検出するときも同じポイントで面位置を検出す
ることができ、前記相対走査時の検出結果を前記誤差に
より補正することにより、面位置検出をより高精度に行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る面位置検出方法を用
いるスリットスキャン方式の投影露光装置の部分的概略
図である。

【図２】 ウエハ上の被露光領域の配列状態と本発明の
実施例でプリスキャンを行うサンプルショットの選択の
例を示す平面図である。

【図３】 図１におけるプリスキャン時のショット、ス
リットおよびスポットの関係を示す説明図である。

【図４】 図１の装置における調光シーケンスを示すフ
ローチャート図である。

【図５】 図４の調光シーケンスで得られる最適光量と
ウエハ表面との関係の一例を示す説明図である。

【図６】 図４の調光シーケンスにおける計測データチ
ェック処理の一例を示す説明図である。

【図７】 図４の調光シーケンスにおける計測データチ
ェック処理の他の例を示す説明図である。

【図８】 図４の調光シーケンスにおける計測データチ
ェック処理のさらに他の例を示す説明図である。

【図９】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。

【図１０】 図８におけるウエハプロセスの詳細な流れ
を示す図である。

【符号の説明】

１：縮小投影レンズ、２：レチクル、３：レチクルステ
ージ、４：ウエハ、５：ウエハステージ、６：露光照明
光学系、１０：光源、１１：コリメータレンズ、１２：
プリズム形状のスリット部材、１４，１５：折り曲げミ
ラー、１９：光電変換手段群、２１：レチクルステージ
干渉計、２２：レチクル位置制御系、２４：ウエハステ
ージ干渉計、２５：ウエハ位置制御系、２６：面位置検
出系、２７：メイン制御部、３０：スリット、３１：対
象ショット、３３：チェック用ショット、５１：検出光
量、５２：ウエハ表面、５３：レジスト、Ａ，Ｂ，Ｃ，
ａ，ｂ，ｃ，Ｓ：スポット、Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２‥‥‥：
フォーカス計測ポイント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03F 7/00 G03F 9/00 H01L 21/027

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出ポイントに光束を斜めに入射する投
   光手段と前記検出ポイントからの反射光を受光する受光
   手段とを有する面位置検出手段を備え、パターン構造を
   有する領域が形成された物体を前記面位置検出手段に対
   してスキャンさせながら、前記領域内の複数の検出ポイ
   ントで面位置を検出する面位置検出装置において、 前記面位置検出のためのスキャンに先立ち、前記物体を
   前記面位置検出手段に対してプリスキャンさせながら、
   前記領域内の複数の前記検出ポイントで、前記投光手段
   からの光束を入射させその反射光を前記受光手段で受光
   しその受光信号に基づいて、前記投光手段の駆動電流ま
   たは前記受光手段のゲインの最適な値を決定する決定手
   段と、 前記面位置検出のためのスキャンの際に、前記検出ポイ
   ントごとに、前記投光手段の駆動電流または前記受光手
   段のゲインを前記決定手段により決定された前記最適な
   値に設定する設定手段と、 を設けたことを特徴とする面位置検出装置。
2. 【請求項２】 前記決定手段は、前記投光手段の駆動電
   流または前記受光手段のゲインを一定にしたままで、プ
   リスキャンを行い、前記受光手段の受光信号に基づいて
   前記最適な値を算出することを特徴とする請求項１記載
   の面位置検出装置。
3. 【請求項３】 前記決定手段は、前記検出ポイントごと
   に前記投光手段の駆動電流または前記受光手段のゲイン
   を変えながら、前記最適な値を決定することを特徴とす
   る請求項１記載の面位置検出装置。
4. 【請求項４】 前記物体には同一のパターン構造を有す
   る複数の領域が形成されており、前記決定手段は、複数
   の領域のうち一部の領域のみでプリスキャンを行い、前
   記最適な値を決定することを特徴とする請求項１〜３の
   いずれか１つに記載の面位置検出装置。
5. 【請求項５】 前記物体と面位置検出手段の相対位置を
   計測する計測手段と、 前記計測手段の計測結果を用い
   て、前記面位置検出のためのスキャン時の前記検出ポイ
   ントと、前記面位置検出のためのスキャンに先立って行
   われるプリスキ ャン時の前記検出ポイントとが一致する
   ように制御する手段と、 をさらに設けた ことを特徴とする請求項１〜４のいずれ
   か１つに記載の面位置検出装置。
6. 【請求項６】 前記決定手段により決定された前記最適
   な値が許容範囲内にあるか否かを判定する判定手段と、 前記判定手段の判定結果が否のとき前記最適な値の決定
   を再度実行させる手段と、 をさらに設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   か１つに記載の面位置検出装置。
7. 【請求項７】 前記受光手段は一次元ＣＣＤセンサを備
   え、前記設定手段は前記検出ポイントごとに前記最適な
   値を設定した後、前記ＣＣＤセンサをリセットしてから
   その検出ポイントでの面位置検出を開始させることを特
   徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の面位置検
   出装置。
8. 【請求項８】 検出ポイントに光束を斜め入射する投光
   手段と前記検出ポイントからの反射光を受光する受光手
   段とを有する面位置検出手段を用い、パターン構造を有
   する領域が形成された物体を前記面位置検出手段に対し
   てスキャンさせながら、前記領域内の複数の検出ポイン
   トで面位置を検出する面位置検出方法において、 前記面位置検出のためのスキャンに先立ち、前記物体を
   前記面位置検出手段に対してプリスキャンさせながら、
   前記領域内の複数の前記検出ポイントで、前記投光手段
   からの光束を入射させその反射光を前記受光手段で受光
   しその受光信号に基づいて、前記投光手段の駆動電流ま
   たは前記受光手段のゲインの最適な値を決定する段階
   と、 前記面位置検出のためのスキャンの際に、前記検出ポイ
   ントごとに、前記投光手段の駆動電流または前記受光手
   段のゲインを決定された前記最適な値に設定する段階
   と、 を具備することを特徴とする面位置検出方法。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１つに記載の装
   置または方法を用いて前記物体としての基板のフォーカ
   ス計測および補正を行いながら、原版と前記基板 を相対
   的にスキャンさせることにより前記原版のパターンを投
   影光学系を介して前記基板に露光するデバイス製造方
   法。