用語DUV露光装置EUV露光装置最終更新 2026-10-10出典 2件Excel・PDF版

レベリング(フォーカス・レベリング)とは

Focus Leveling

フォーカス・レベリングとは、露光装置がウェハ表面の高さと傾きを測り、露光する場所がレンズの焦点の範囲に収まるようにステージを調整する機能です。焦点深度はNAの2乗に反比例して狭くなるため、ウェハの平坦度や段差を露光の直前に補正することが欠かせません。斜めに当てた光の反射で高さを測ります。

目次7項目
  1. 定義・解説
  2. 図解
  3. よくある質問
  4. 設備の製造メーカー
  5. 関連用語
  6. 比較・違いを学ぶ
  7. 出典・参考資料

定義・解説

レベリング(フォーカス・レベリング)とは、露光装置で、ウェハ表面の高さと傾きを測り、露光する場所がレンズの焦点の範囲に収まるように、ウェハを載せたステージの高さと傾きを調整する機能です。カメラのピント合わせを、露光する場所ごとに自動で行うようなものです。

露光で像がはっきり結べる高さの範囲(焦点深度)は、微細化とともに狭くなっています。焦点深度はレンズの開口数(NA)の2乗に反比例するため、ArF液浸露光では100nm前後、高NAのEUV露光ではさらに狭くなります。ウェハの表面には、ウェハ自体の平坦度のばらつきや、それまでの工程でできた段差があるため、この高さの違いを露光の直前に測って補正しないと、焦点が合わずにパターンがぼやけてしまいます。

高さの測定には、ウェハの表面に斜めから光を当て、反射した光の位置のずれから高さを求める方式(レベルセンサ)などが使われます。スキャナーでは、露光しながら走査する方向に沿って高さと傾きを連続的に追いかけます。2つのステージを持つ装置では、片方で露光している間にもう片方でウェハ全体の高さの地図を測っておき、処理能力を落とさずに精度を確保しています。ウェハの外周の部分は表面の形が急に変わるため、補正が難しい場所です。

図解

露光装置のフォーカス・レベリング(高さ測定・地図作成・ステージ調整・走査中の追従)
ウェハの外周は表面の形が急に変わるため、補正が難しい。

よくある質問(FAQ)

焦点深度とは何ですか?
露光でパターンの像がはっきり結べる、ウェハの高さ方向の許容範囲のことです。レイリーの式では、波長に比例しNAの2乗に反比例するため、NAを大きくして解像度を上げるほど焦点深度は狭くなります。ArF液浸露光では100nm前後が目安です。
ウェハの外周でフォーカスが合いにくいのはなぜですか?
ウェハの外周の数mmは、研磨や成膜の影響で表面が急に傾いたり反ったりしていて、露光する範囲の中で高さが大きく変わるからです。高さを測るセンサーの一部がウェハの外にはみ出すこともあり、補正が難しくなります。外周のチップの歩留まりが下がる原因の1つです。

設備の製造メーカー

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比較・違いを学ぶ

出典・参考資料

  1. 精密工学会「縮小投影露光装置とその技術の進展(精密工学会誌 73巻1号)」(2026/10/10 確認)
  2. 精密工学会「半導体露光装置における案内技術(精密工学会誌 57巻4号)」(2026/10/10 確認)