JP3733180B2 - 投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は投影露光装置及びそれを用いたデバイスの製造方法に関し、特に半導体製造用の投影露光装置において第１物体としてのマスク面やレチクル面（以下「レチクル面」という。）上に形成されているＩＣ，ＬＳＩ等の微細な電子回路パターンを第２物体としてのウエハ面上に投影するときの双方の相対的な位置合わせ（アライメント）を行う際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より半導体製造用の投影露光装置においては、集積回路の高密度化に伴いレチクル面上の回路パターンをウエハ面上に高い解像力で投影露光できることが要求されている。回路パターンの投影解像力を向上させる方法としては、例えば露光光の波長を固定にして投影光学系のＮＡを大きくする方法や露光波長をｇ線からｉ線へと短波長の光束を用い、又はエキシマレーザーから発振される波長２４８ｎｍ，１９３ｎｍ等の短波長の光を用いる方法等が多くとられている。
【０００３】
一方、回路パターンの微細化に伴い電子回路パターンの形成されているレチクルやマスクとウエハを高精度にアライメントすることが要求されてきている。レチクルとウエハの位置合わせを行う際にウエハ面上に塗布されたレジストを感光させる光（露光光）と感光させない光（以下「非露光光」という。）、例えばＨｅ−Ｎｅレーザーからの波長６３３ｎｍの光を用いる方法がある。
【０００４】
本出願人は非露光光を用いた位置合わせ装置を、例えば特開昭６３−３２３０３号公報や特開平２−１３０９０８号公報等で提案している。
【０００５】
半導体素子製造用の露光装置に使用されているアライメント方法の１つとしてウエハ上のアライメントマークの光学像を観察系（アライメント光学系）でＣＣＤカメラ等の撮像素子上に結像し、その光学像の電気信号を画像処理しウエハの位置を検出する方法がある。このようなアライメントマークの検出方法を、本出願人は例えば特開平８−１１５８７３号公報で提案している。
【０００６】
同公報においては、ウエハの平面性のばらつきに影響されずに多くの半導体プロセスウエハに対して高精度なアライメントを可能としている。又、同公報においては、投影光学系の結像面の検出、所謂フォーカス検出を位置合わせ検出系のウエハ画像を使用して行っている（よって、このフォーカス検出系は位置合わせ検出系が兼ねている）。即ち、露光の為のフォーカス検出系とは異なる検出系で行っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般にウエハ面上に設けたアライメントマークの位置情報を観察手段で観察し、そのアライメントマークの位置情報を検出手段で検出して、ウエハとレチクル（又は観察手段の基準点）との位置合わせ（アライメント）を行う方法においてはウエハ面が局所的に形状変化をしているとアライメントマークの位置情報の高精度な検出が難しくなり、位置合わせ精度が低下してくる。
【０００８】
又ウエハ面が所定の位置、例えば投影光学系を介して位置合わせを行うＴＴＬアライメント方法を用いるときには投影光学系の光軸方向のベストピント面に位置していないとデフォーカス特性の影響を受けて位置合わせ精度が低下してくるという問題点がある。
【０００９】
特に半導体プロセスにおいてはオフセット発生やアライメント精度が低下してくる。具体的な問題点としてはアライメントマークのフォーカス面を正しくアライメントマークの段差面に合わせたにもかかわらず、実際には段差面からずれた面で観察される像のコントラストが最良となり、このずれた面でアライメントを行わなければならない場合がある。ずれた面でアライメント検出を行う場合には、そのときのアライメント検出系のテレセンシティ（デフォーカスさせたときの計測値の変化度、以後「デフォーカス特性」という。）が悪いと、検出したフォーカス量にデフォーカス特性の係数を掛けた量だけ計測のずれが発生し、この値がウエハ面で一定の場合にはシフト成分といったオフセットとなり、ウエハ面で変化する場合にはアライメント精度劣化（３σが大きくなる）の原因となってくる。
【００１０】
この他の具体的な問題点としては、アライメントマークのフォーカス検出がウエハにより種々とばらつき、このことによりアライメントにおけるオフセットが発生してくる。このようなプロセスウエハではアライメントマークのフォーカス検出の為の評価量（例えばコントラストとかパターンマッチング等）が図９のようにダブルのピークを持つようになる。このとき例えばピーク値の大きい右側（＋フォーカス方向）のピーク位置のウエハでオフセット確認を行い、それ以降のウエハをアライメント、露光を行うとする。アライメントマークのフォーカス検出は、毎ウエハで行うとすると、何枚目のウエハのフォーカス検出の為の評価量が、図１０に示すように左側（−フォーカス方向）のピーク値が大きくなると、この２つのピークのフォーカス量Ｄにデフォーカス特性分だけ掛けた量、位置計測にオフセットが発生することになる。
【００１１】
もちろんデフォーカス特性を零になるように調整することでこの問題は発生しなくなるが、
（イ）検出系のコマ収差
（ロ）照明系の均一性
といった項目について、非常に厳しい仕様を要求することになり、
（ハ）複雑な構成
（ニ）コスト高
といった問題点が生じてくる。
【００１２】
本発明は、プロセスウエハ面の局所的な形状変化又は／及びデフォーカス特性の悪影響を受けることなくアライメントマークを適切に検出し、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせをすることのできる位置合わせ装置及びそれを用いたデバイスの製造方法の提供を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の投影露光装置は、第１物体のパターンの像をレジストが塗布された第２物体に投影する投影光学系を備える投影露光装置において、
前記第２物体に形成されたアライメントマークの前記投影光学系の光軸と垂直な方向の位置を検出するアライメント検出系を有し、
前記アライメント検出系のピント位置と前記投影光学系に対する前記第１物体の像面位置との位置関係は既知であり、
第１フォーカス検出系で得られる、前記投影光学系に対する前記第１物体の像面位置に配置された前記レジストの表面のフォーカス原点に対する前記光軸の方向の位置情報Ｆ１、
前記アライメント検出系で得られる、前記アライメント検出系のピント位置に配置された前記アライメントマークのフォーカス原点に対する前記光軸の方向の位置情報Ｆ２、
入力手段から入力される前記レジストの表面と前記アライメントマークとの距離に基づく距離情報Ｆ３、
そして、前記アライメントマークが前記光軸の方向に移動したときに前記アライメント検出系で得られる前記光軸の方向と垂直な方向の位置情報の変化率Ｋより、
前記アライメント検出系により検出された前記光軸の方向と垂直な方向の前記アライメントマークの位置の検出結果に対するオフセット量（Ｆ２−Ｆ１−Ｆ３）×Ｋを求め、該オフセット量を用いて前記検出結果を補正することを特徴としている。
【００１４】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記変化率は前記アライメントマークを前記光軸の方向に前記投影光学系に対して近づける方向と遠ざける方向に移動させたときでは異なった値となっていることを特徴としている。
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記距離情報Ｆ３は前記レジストの表面から前記アライメントマークに対向する前記レジストの凹部までの空気中の距離と前記レジストの凹部から前記アライメントマークまでの距離を前記レジストの屈折率で割った値との和であることを特徴としている。
請求項４の発明は請求項１〜３のいずれか１項の発明において、前記第１フォーカス検出系は前記レジストの表面に斜方向から光束を投射する投光系と前記レジストの表面からの反射光を受光する受光系とを有することを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明のデバイスの製造方法は、請求項１〜４のいずれか一項記載の投影露光装置を用いてレチクルのパターンでウエハを露光した後、該ウエハを現像してデバイスを製造することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態１の要部概略図である。同図はウエハ（第２物体）上に塗布したレジストを感光させない光（以下「非露光光」という。）、例えばＨｅ−Ｎｅレーザーからの６３３ｎｍの波長の光を用いて投影レンズ（投影光学系）を介し（ＴＴＬ方式）、ウエハ上のアライメントターゲット（アライメントマーク）を検出する方法を用いた投影露光装置の要部概略図を示している。
【００１７】
同図において、４は照明系であり、露光光で回路パターンが形成されているレチクル（第１物体）３を照明している。投影レンズ２はレチクル３面上の回路パターンをウエハ１面上に１／１０又は１／５に縮小投影している。１ａはウエハ１面上のアライメントマークである。
【００１８】
次にアライメントマーク１ａの位置情報を検出し、レチクル３又は観察手段との相対的な位置合わせ（アライメント）を行う方法について説明する。
【００１９】
４０はアライメント検出系としての位置合わせ顕微鏡（顕微鏡）であり、ウエハ１面上のアライメントマーク１ａの投影光学系２の光軸方向と該光軸の垂直面内（ｘ，ｙ面内）での位置情報を検出している。即ち、アライメントマークの光軸方向の位置を検出する第２フォーカス検出系としての機能を合せもっている。
【００２０】
光源を含む照明光学系１１から出射した光束はビームスプリッター７で反射し、順に補正光学系６、ミラー５、縮小型の投影レンズ２を経てウエハ１上にあるアライメントマーク１ａを照明する。ウエハ１上のアライメントマーク１ａによって反射した信号光は、再び順に投影レンズ２、ミラー５、補正光学系６を経てビームスプリッター７に入射する。
【００２１】
ビームスプリッター７に入射した信号光はビームスプリッター７を透過し、ミラー８、リレー光学系９を経て撮像素子、例えばＣＣＤカメラ１０の撮像面１０ａに入射し、その面上にウエハ１上のアライメントマーク１ａの像を結像する。ＣＣＤカメラ１０からのアライメントマーク像に基づく画像信号を回線を通じコンピューター（演算手段）５１に入力している。コンピューター５１はアライメントマーク像の位置情報を計測している。このときアライメントマーク１ａの位置を顕微鏡４０内にある基準マーク（不図示）との相対ずれ量として計測している。
【００２２】
ウエハ１はウエハチャック２１上に載置されている。ウエハチャック２１はθ−Ｚステージ（駆動手段）２２上に載置され、ウエハ１をチャック表面に吸着することにより、各種振動に対しウエハ１の位置がずれないようにしている。θ−Ｚステージ２２はチルトステージ２３上に載置され、ウエハ１をフォーカス方向（投影レンズ２の光軸方向）に上下動させている。
【００２３】
チルトステージ２３はＸＹステージ２４上に載置され、ウエハ１の反りを投影レンズ２の像面に対し、最小になるように補正している。又チルトステージ２３独自でフォーカス方向に駆動することも可能となっている。チルトステージ２３上に載置したバーミラー２５とレーザー干渉計２６によりＸＹステージ２４の駆動量をモニターしている。レーザー干渉計２６は回線を通じコンピューター５１に駆動量に関する計測値を転送している。
【００２４】
フィデューシャルマーク２７はθ−Ｚステージ２２上に載置され、θ−Ｚステージ２２又はチルトステージ２３を駆動して、フィデューシャルマーク２７のパターン面を投影光学系２のウエハ１側のピント面に合わせるように調整している。投影レンズ２に対するウエハ１面の光軸方向の位置の計測系、即ち投影レンズ２に対するアライメントフォーカス用のフォーカス計測系（第１フォーカス検出系）は、光束を放射する投光系３１及びウエハ１からの反射光の位置情報を検出する検出系３２から構成されている。投光系３１と検出系３２とも全体として５個ずつ搭載されている。これら５つの投光系と検出系（不図示）は、例えば図２に示すようにショット内の５つの領域１１０〜１１４でフォーカス方向の位置を検出している。
【００２５】
これにより投影レンズ２のフォーカス以外に投影レンズ２の像面に対するショットの面の傾きを検出し、該検出結果を用いてチルトステージ２３でその量を補正している。ウエハ１面のフォーカス測定後、検出系３２から回線を通じコンピューター５１に計測値を転送している。尚フォーカスの測定点は図２に示すショット中心の領域１１０（投影レンズ２の光軸上の点）である。
【００２６】
本実施形態ではレチクル３とウエハ１との位置合わせ方法としては、精度及びスループットの面からグローバルアライメントを用いている。即ちウエハ１内の数ショットのアライメントマークを計測し、ショットの配列格子の倍率、直交度を求め、その算出した配列格子に基づきＸＹステージ２４を駆動し、レチクルパターン３ａをウエハ１上に露光していく方法を用いている。
【００２７】
図３はウエハ１上に形成されているショットの配列格子の説明図である。同図において黒色で示してあるショット１０１，１０２，１０３，１０４はアライメント計測ショットの一例である。一般の投影露光装置においてはグローバルアライメントを次のようにして行っている。
【００２８】
プリアライメント実施後、投影レンズ２の下に送り込まれたウエハ１はショット配列格子の算出の為のアライメント計測に入る前に、計測ショット内の数ショットで位置合わせ顕微鏡４０に対するベストピント面の検出を行う。その際、ベストピント面は位置合わせ顕微鏡４０におけるアライメントマーク１ａの見えのコントラストをフォーカスを振りながら計測し、そのうち一番高いところ、あるいはコントラストカーブの重心、スライス等で求める。そのベストピント面におけるθ−Ｚステージ２２のＺ位置をフォーカス計測系（３１，３２）でモニターする。このとき使用するフォーカス計測系は５個のフォーカス計測系中ショット中心を計測する図２の領域１１０を計測するものである。
【００２９】
その後アライメント計測用の角ショット１０１，１０２，１０３，１０４中に配置されているアライメントマークの位置を位置合わせ顕微鏡４０にてＸ，Ｙ両方向に関し計測する。そしてこの各ショットにおける計測値に、後述する例えば（Ｆ１−Ｆ２−Ｆ３）×Ｋａをオフセットとしてアライメント計測値としている。
【００３０】
アライメント計測の終了後、そのオフセットした各計測値は回線を通じコンピューター５１に転送する。そこにおいて被計測のウエハにおけるショットの配列格子のウエハ倍率、直交度等を算出する。レチクル３面上の電子回路パターンをウエハ１に転写する際、算出されたウエハ倍率及び直交度とシフト成分に応じてウエハステージ２１あるいはレチクルステージを駆動し、逐次露光を行っていく。
【００３１】
尚、上記アライメントシーケンスはグローバルアライメントについて述べてきたが、本発明はそれに限定する必要はなく、例えばダイバイダイアライメントにおいても、その計測値にオフセット補正した値で各ショットを位置合せすることにより本発明の効果を適用できる。
【００３２】
又、上記までのアライメント方式の説明にＴＴＬオフアキスアライメント方式で説明を行ってきたが、本発明はそれに限定する必要はなく、例えばＴＴＬオンアキスアライメント方式やＮＯＮ−ＴＴＬオフアキスアライメント方式においても同じように効果を適用できる。
【００３３】
次に本実施形態におけるアライメント方法の具体例について説明する。本実施形態においては、ウエハ１とレチクル３との相対的な位置合わせをウエハの位置検出によって行っている。このとき図６に示すように、事前にアライメント検出系４０のデフォーカス特性とフォトレジスト表面４２からアライメントマーク４５の位置までの幾何光学的な距離情報Ｆ３を入力している。ここで距離情報Ｆ３はフォトレジスト表面４２からアライメントマーク４５に対向するフォトレジスト４７の凹部４２ａまでの空気中の距離Ｌ１とフォトレジスト４７の凹部４２ａからアライメントマーク４５までの距離Ｌ２、フォトレジストの屈折率Ｎとしたとき、
Ｆ３＝Ｌ１＋Ｌ２／Ｎ
より求められるものである。
【００３４】
そしてウエハアライメントの際に、フォトレジスト表面のフォーカス原点４６に対する光軸の方向の位置情報Ｆ１を第１フォーカス検出系（３１，３２）で求め、アライメントマーク４５のフォーカス原点４６に対する光軸の方向の位置情報Ｆ２を第２フォーカス検出系４０で計測し、その（Ｆ２−Ｆ１−Ｆ３）値にデフォーカス特性Ｋを掛けた値（Ｆ２−Ｆ１−Ｆ３）×Ｋをアライメントのオフセットとして使用している。
【００３５】
まずデフォーカス特性の説明を行う。ここでデフォーカス特性とはアライメント検出系４０においてウエハ１をアライメント検出系に対してフォーカス方向に所定量変化させた時に得られるアライメント計測値の変化量のことである。このデフォーカス特性を定量化するにアライメント検出系４０の残存コマ収差も同時に表現するために２つの係数を用いている。今、この係数としてフォーカス方向のうちプラス方向の１ミクロン当たりの計測の変化率をＫａ、マイナス方向の１ミクロン当たりの計測の変化率をＫｂと定義する。
【００３６】
図４に縦方向にフォーカス、横方向に変化量の計測値を示した。アライメント検出系の＋方向へＤ＋デフォーカスすると、計測値はΔ１、マイナス方向へＤ−デフォーカスすると計測値はΔ２だけ変化する。このときの変化率ＫａとＫｂは前述の定義から以下の式で表現できる。
【００３７】
Ｋａ＝Δ１／Ｄ＋
Ｋｂ＝Δ２／Ｄ−
ここでデフォーカスさせても計測値が変化しないことがテレセントリックなアライメント検出系であるといえ、そのとき変化率ＫａとＫｂは零となる。この２つの係数（変化率）Ｋａ，Ｋｂを装置の駆動をコントロールするコンピュータ内に構成しておき、アライメント時に使用する。尚、これらの係数はショット内の座標、具体的には投影レンズに対する像高に応じて変化しうるので、テーブル化しておくことが良い。又このアライメント検出系４０にコマ収差がなければ、係数ＫａとＫｂは等しい値となる。
【００３８】
この係数Ｋａ，Ｋｂを算出する為に測定する為のデフォーカス量Ｄ＋，Ｄ−は、デフォーカス変化に対する計測値の変化が精度的に許容できうる１次の線形変化の領域にすることが高精度化の為には必要である。もし１次の線形変化の領域以外でも検出する場合には、上記の３点で係数Ｋａ，Ｋｂを算出する代わりに３点以上の複数点で計測し、スプライン関数等で係数化するのが良い。
【００３９】
次に露光の為のフォーカスとアライメントの為のフォーカスとフォトレジスト表面からアライメントマークまでの幾何光学的な距離Ｆ３について、図５，図６を使用して説明する。
【００４０】
図５に示すようにウエハ１をレチクル３上のパターンを転写する為に、投影光学系２のウエハ１側のレチクル像面４１に合わせる必要がある。この投影光学系２のフォーカスの原点４６からレチクル像面４１までのフォーカスの距離Ｆ１はパターンのないＳｉウエハ上にフォトレジストを塗布したものを使用して、第１フォーカス検出系（３１，３２）で事前に求めている。即ち、この計測のときにも第１フォーカス検出系３１，３２によりウエハ１のフォーカスを検出している。
【００４１】
図６にウエハに設けたアライメントする場合のアライメントマーク４５とフォトレジスト４７の断面図を示す。現在使用しているフォトレジスト４７の場合、フォトレジスト表面４２が図５の投影光学系２のウエハ１側のレチクル像面４１と一致する場合が露光の為のベストピント面となっている。このフォーカス値をフォーカスＦ１とする。露光の為にウエハ上面（＝フォトレジスト表面４２付近）のフォーカス位置を検出し、フォーカス原点４６からウエハ上面までの距離がフォーカスＦ１となるよう露光時にウエハ１を光軸方向に駆動する。
【００４２】
アライメントを行う場合には、アライメントマーク１ａのベストピント面４３を別の第２フォーカス検出系（例えばアライメント検出系４０を使用して、その画像コントラスト値やパターンマッチングの割合を評価量とする検出系）で検出する。もしＳｉエッチングウエハのようにフォトレジストが塗布されていなくてアライメントマークの段差量が少ない場合には、アライメントマークのベストピント面までの距離Ｆ２がフォーカスＦ１と等しくなるように第２フォーカス検出系のピント調整を行う。もしこの追い込みに誤差がある（追い込めないとか）場合には、その量を計測し、コンピュータ上に入力しオフセットとして使用する。
【００４３】
次に実際にアライメントを行いたいアライメントマークのフォーカス位置（マーク段差面）とフォトレジスト表面との幾何光学的な距離情報Ｆ３を各プロセスウエハ毎にコンピュータ入力し、アライメント時に使用する。この幾何光学的な距離情報Ｆ３は、図６に示したようにスクライブ内のアライメントマーク４５からフォトレジスト表面４２ａまでの距離Ｌ２をフォトレジストのアライメント（中心）波長での屈折率Ｎで割った値とフォトレジスト表面４２からアライメントマーク４５に対向するフォトレジスト４７の凹部４２ａまでの空気中の距離Ｌ１との和である。
【００４４】
アライメントマークの位置を上部にするか下部にするかはアライメントしたい方を使用すれば良い（図６では中間となっている）。例えばＦ２−Ｆ１がプラスの場合には、アライメント計測結果に、
（Ｆ２−Ｆ３−Ｆ１）×Ｋａ
の量だけオフセットとして補正してアライメントすることにより高精度の位置合わせを可能としている。
【００４５】
アライメント検出系のピントと露光のピントの合わせは事前に調整されているか、その差分は分かっているものとしたが、これを求める為の使用ウエハとしてはＳｉウエハのλ／８程度（アライメントの使用波長をλとして）の低段差のウエハを使用すれば、段差以上のオフセットは発生しない。一方、露光のピントはフォトレジストを０．２μｍ程度の薄く塗布したウエハで計測することで、実際のピント面がフォトレジストの表面でも中でも誤差の範囲で無視できうる値となる。
【００４６】
本実施形態では以上のように、アライメント終了後、そのオフセット処理した計測値の元にコンピュータ５１により、被計測のウエハにおけるショットの配列格子のウエハ倍率、直交度等を算出している。そしてレチクル３面上の電子回路パターンをウエハ１に転写する際、算出されたウエハ倍率、直交度とシフト成分を考慮してウエハステージ２１或いはレチクルステージを駆動して逐次露光を行っている。
【００４７】
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の実施形態を説明する。
【００４８】
図７は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、或いは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造のフローを示す。
【００４９】
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、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。
【００５０】
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。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。
【００５１】
図８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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
本実施形態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容易に製造することができる。
【００５５】
【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、プロセスウエハ面の局所的な形状変化又は／及びデフォーカス特性の悪影響を受けることなくアライメントマークを適切に検出し、レチクルとウエハとを高精度に位置合わせをすることのできる位置合わせ装置及びそれを用いたデバイスの製造方法を達成することができる。
【００５６】
特に、本発明によればアライメント検出系の構成を該アライメント検出系のコマ収差をなくしたり、照明系の均一性を良くする為に複雑な構成やコスト高にすることなく、アライメントフォーカスの実際のアライメントマークの高さよりずれて計測した分にデフォーカス特性分掛けた量発生するオフセットを発生させることなく高精度にウエハの位置合わせを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の要部概略図
【図２】 図１の一部分の説明図
【図３】 図１の一部分の説明図
【図４】 ディフォーカス特性の説明図
【図５】 露光ピント面とアライメントピント面の説明図
【図６】 フォトレジストとアライメントマークまでの距離の説明図
【図７】 本発明のデバイス製造方法のフローチャート
【図８】 本発明のデバイス製造方法のフローチャート
【図９】 アライメントフォーカスの評価値がダブルピークになった場合の説明図
【図１０】 アライメントフォーカスの評価値がダブルピークになった場合の説明図
【符号の説明】
１ ウエハ
２ 縮小投影光学系
３ レチクル
４ 照明光学系
５，８ ミラー
６ 補正光学系
７ ビームスプリッタ
９ リレーレンズ
１０ ＣＣＤカメラ
１１ 光源及に照明光学系
２１ ウエハチャック
２２ θ−Ｚステージ
２３ チルトステージ
２４ ＸＹステージ
２５ バーミラー
２６ レーザー干渉計
３１ フォーカス計測系（投光系）
３２ フォーカス計測系（検出系）
４０ 位置合わせ顕微鏡（アライメント検出系）
４１ 露光ピント面
４２ フォトレジスト表面
４３ 実素子ウエハでのアライメントピント面
５１ コンピュータ

Claims (5)

1. 第１物体のパターンの像をレジストが塗布された第２物体に投影する投影光学系を備える投影露光装置において、
   前記第２物体に形成されたアライメントマークの前記投影光学系の光軸と垂直な方向の位置を検出するアライメント検出系を有し、
   前記アライメント検出系のピント位置と前記投影光学系に対する前記第１物体の像面位置との位置関係は既知であり、
   第１フォーカス検出系で得られる、前記投影光学系に対する前記第１物体の像面位置に配置された前記レジストの表面のフォーカス原点に対する前記光軸の方向の位置情報Ｆ１、
   前記アライメント検出系で得られる、前記アライメント検出系のピント位置に配置された前記アライメントマークのフォーカス原点に対する前記光軸の方向の位置情報Ｆ２、
   入力手段から入力される前記レジストの表面と前記アライメントマークとの距離に基づく距離情報Ｆ３、
   そして、前記アライメントマークが前記光軸の方向に移動したときに前記アライメント検出系で得られる前記光軸の方向と垂直な方向の位置情報の変化率Ｋより、
   前記アライメント検出系により検出された前記光軸の方向と垂直な方向の前記アライメントマークの位置の検出結果に対するオフセット量（Ｆ２−Ｆ１−Ｆ３）×Ｋを求め、該オフセット量を用いて前記検出結果を補正することを特徴とする投影露光装置。
2. 前記変化率は前記アライメントマークを前記光軸の方向に前記投影光学系に対して近づける方向と遠ざける方向に移動させたときでは異なった値となっていることを特徴とする請求項１の投影露光装置。
3. 前記距離情報Ｆ３は前記レジストの表面から前記アライメントマークに対向する前記レジストの凹部までの空気中の距離と前記レジストの凹部から前記アライメントマークまでの距離を前記レジストの屈折率で割った値との和であることを特徴とする請求項１又は２の投影露光装置。
4. 前記第１フォーカス検出系は前記レジストの表面に斜方向から光束を投射する投光系と前記レジストの表面からの反射光を受光する受光系とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の投影露光装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載の投影露光装置を用いてレチクルのパターンでウエハを露光した後、該ウエハを現像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。