JP2000323395A - 露光装置及び結像面平坦化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用する基板の大きさ、パターン形状に応じ
て柔軟かつ精度よく結像面の平坦化を行う。 【解決手段】 発光ダイオード１１から照射された検出
光を、複数のスリットパターンを有し、そのスリットパ
ターンの切り替えを行うことが可能な可変スリット１０
に入射させ、その可変スリットを介すことによってスリ
ット光となった検出光をウエハ６のショットエリア６ａ
に照射し、その反射光をディテクタ２で検出することに
よりショットエリア６ａの結像面平坦度を検出し、ショ
ットエリア６ａの結像面平坦化を行う。この際、可変ス
リット１０を駆動させることにより、結像面平坦化を行
うショットエリアの位置及びパターン形状等に最も適し
たスリット形状を選択し、そのスリットを介したスリッ
ト光を用いて結像面平坦化を行うことにより、様々なシ
ョットエリアの条件に柔軟に対応した精度の高い結像面
平坦化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の結像面を平
坦化させる機能を有する露光装置及び結像面平坦化方法
に関し、特にスリット光を照射することにより結像面の
平坦化検出を行う露光装置及び結像面平坦化方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの多機能化及び小
型化が飛躍的に進み、それに伴い半導体デバイスにおけ
るパターンニングの微細加工精度の向上が益々必要とさ
れてきている。微細加工精度の向上を図る為には、露光
精度の向上を図ることが必須であり、その為にはマスク
上に形成されたパターンを良好な結像状態で基板上に転
写する必要がある。

【０００３】この為、現在使用されている露光装置で
は、良好な結像状態を実現する為にオートフォーカス機
構を設け、それにより基板表面の位置計測を行ってい
る。そして、その位置計測の結果をもとに基板を搭載し
たステージを駆動させ基板表面の結像面平坦化を行って
いる。このようなオートフォーカス機構の１つの形態と
して、スリット光を基板表面に対して斜めに照射させ、
基板表面で反射したスリット光の反射方向を計測するこ
とにより、基板の位置決めを行う方法がある。この方法
では、焦点位置に配置された基板に対する入射スリット
光条件及びそのスリット光の基板上での反射方向等の条
件を事前に設定しておき、基板表面で反射されたスリッ
ト光の位置ずれを測定することにより、基板の位置ずれ
を検出する。このような結像面平坦化法では、その検出
精度を向上させる為に複数のスリット光を基板に入射さ
せ、その反射光を測定する方法もとられており、例えば
計測範囲の中心に１スポットを照射し、その周辺の４隅
に１スポットずつ、合計５スポットのスリット光を照射
して計測を行う方法がある。

【０００４】一般に、基板はそり等を有することが多く
基板自体の平坦度は低い。その為、このような基板全体
を一度に精度よく露光することは不可能であり、一般に
は基板を複数のエリアに分割し、そのそれぞれのエリア
ごとに基板の結像面平坦化を行い、その結像面平坦化を
行ったエリアごとに露光を行っている。この各エリアご
との結像面平坦化を行う際、そのエリアに対して照射さ
れた複数のスリット光は、そのエリア内の基板表面で反
射され、エリア内の基板表面から反射された反射光はデ
ィテクタによって検出されて、そのエリアにおける結像
面平坦化を行う。ここで例えば、基板のエッジ近傍にお
けるエリアの結像面平坦化を行う場合、その基板自体の
外周形状により、そのエリアに入射されたスリット光の
一部が基板の外部に照射されてしまう場合も生じる。こ
の場合、基板の外部に照射されたスリット光はディテク
タによって検出されないこととなり、このままでは正確
な結像面平坦化を行うことができない。そこで従来は、
このようにエッジ近傍のエリアの結像面平坦化を行う場
合、基板の外部に照射されるスリット光を検出するディ
テクタの検出結果に対する位置ずれ許容範囲を大きく設
定し、或いは基板の外部に照射されるスリット光の検出
結果を考慮しない設定とすることにより、基板外部に照
射されたスリット光の影響を抑え、この問題を回避して
いた。

【０００５】また、このような問題が生じていないエリ
アにおいても、各スリット光ごとに位置ずれ許容範囲の
設定を変化させ、各エリア内において特に高い精度での
結像面平坦化が必要な部分を重点的に平坦化する方法も
とられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の複数の
スリット光を用いる方法では、基板のエッジ近傍におけ
るエリアの結像面平坦化を行う場合、基板からはみ出し
たスリット光は結像面平坦化に用いることができず、そ
の分、結像面平坦化の検出精度が落ちるという問題点が
ある。

【０００７】また、各スリットの配置は固定されている
為、たとえ各スリットの検出精度設定に変化をもたせた
としても、多様な基板形状及びパターン形状において
は、その対応範囲に限界が生じるという問題点もある。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であり、使用する基板の大きさ、パターン形状に応じて
柔軟かつ精度よく結像面平坦化を行うことが可能な露光
装置及び結像面平坦化方法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決する為に、基板の結像面を平坦化させる機能を有する
露光装置において、結像面平坦化の為の検出光を照射す
る検出光照射手段と、複数のスリットパターンを具備
し、前記検出光をスリット光に変換する可変スリット
と、前記基板の表面で反射した前記スリット光を検出す
る検出手段と、前記基板を駆動させる基板駆動手段とを
有することを特徴とする露光装置が提供される。

【００１０】ここで、検出光照射手段は結像面平坦化の
為の検出光を可変スリットに照射し、可変スリットは入
射した検出光を基板サイズ等の変化に対応した配列のス
リット光に変換し、検出手段は基板の表面で反射させた
スリット光の検出を行い、基板駆動手段は検出手段の検
出結果をもとに基板の位置を駆動させ、結像面の平坦化
を行う。

【００１１】また、基板の結像面を平坦化させる結像面
平坦化方法において、結像面平坦化の為の検出光を照射
し、スリットパターンを可変させ、前記検出光をスリッ
ト光に変換し、前記基板の表面で反射した前記スリット
光を検出し、前記基板を駆動させることを特徴とする結
像面平坦化方法が提供される。

【００１２】ここで、検出光は基板サイズ等の変化に対
応したスリット光に変換され、そのスリット光を基板表
面で反射させ、その反射光を検出しながら基板を移動さ
せて、結像面の平坦化を行う。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明の露光装置におけ
る結像面平坦化装置１の構成を示した構成図である。

【００１４】結像面平坦化装置１は、結像面平坦化の為
の検出光を照射する発光ダイオード１１、発光ダイオー
ド１１から照射された検出光をスリット光に変換する可
変スリット１０、可変スリット１０を通過したスリット
光を拡散光から平行光に変換するコリメートレンズ９、
コリメートレンズ９を通過したスリット光を反射させ、
スリット光の入射方向を決める反射ミラー８、反射ミラ
ー８によって反射されたスリット光を通過させるコリメ
ートレンズ７、検出対象であるウエハ６が設置されるウ
エハステージ４、ウエハステージ４を駆動させるステー
ジ駆動手段５、ウエハ６のショットエリア６ａの表面で
反射されたスリット光を、平行光から収束光に変換する
コリメートレンズ３及びコリメートレンズ３を通過した
スリット光の検出を行うディテクタ２によって構成され
ている。

【００１５】発光ダイオード１１、可変スリット１０、
コリメートレンズ９及び反射ミラー８は、発光ダイオー
ド１１が照射する検出光の拡散中心軸上に配置され、可
変スリット１０はそのスリット面を、コリメートレンズ
９はその入射面を、それぞれ検出光の拡散中心軸と垂直
に配置される。コリメートレンズ７は、反射ミラー８で
反射されたスリット光の進行方向に、その入射面をスリ
ット光と垂直に配置される。ウエハステージ４はコリメ
ートレンズ７を通過したスリット光の進行方向上に配置
され、その上面にウエハ６を配置する。コリメートレン
ズ３及びディテクタ２は、ウエハ６のショットエリア６
ａで反射されたスリット光の進行方向上に配置される。

【００１６】図２は、図１における可変スリット１０の
拡大平面図である。可変スリット１０は、中空円の円板
形状を有しており、この中空円の環状平面を面積の等し
い８つの欠中空円に分割し、その各欠中空円領域１０
ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１０ｇ
及び１０ｈごとにパターンを変えたスリットが形成され
ることにより、８種類のスリットを同一平面上に配置し
た構成となっている。各欠中空円にそれぞれ形成される
スリットは、例えば、１０ａ、１０ｂ及び１０ｃのよう
に円形のスリット穴を１つのみ配置した構成、１０ｄ、
１０ｅ及び１０ｆのように複数の円形のスリット穴を配
置した構成或いは１０ｇ及び１０ｈのように線状のスリ
ットを複数配置した構成等の様々な配列及び形状とす
る。可変スリット１０は、その中空円の中心軸を中心と
して回転駆動し、その回転によって任意のスリット形状
が選択される。

【００１７】図３は、図１における発光ダイオード１
１、可変スリット１０及びコリメートレンズ９の配置を
示した拡大図である。可変スリット１０は、発光ダイオ
ード１１とコリメートレンズ９の間に配置され、その中
空円の環状平面部分を発光ダイオード１１から照射され
る検出光の照射範囲内に配置される。可変スリット１０
は、その中空円の中心軸を中心として回転し、その回転
により検出光の照射範囲内に配置される欠空中円領域を
変化させることができる。各欠空中円領域には、それぞ
れ別の形態を有するスリット穴が形成されている為、こ
の可変スリット１０の回転により、発光ダイオード１１
から照射された検出光が通過するスリットの形状を変化
させることができる。

【００１８】図４は、結像面平坦化装置１の制御構成を
示したブロック図である。制御手段２０は、プロセッサ
を中心とした構成となっており、記録手段２１に格納さ
れたプログラムに従って動作する。制御手段２０は、デ
ィテクタ２、ステージ駆動手段５、可変スリット１０、
記録手段２１及び条件入力手段２２と電気的に接続さ
れ、結像面平坦化装置１全体の制御を行う。条件入力手
段２２は、露光を行うウエハ６、ショットエリア６ａ及
びパターン情報等の設定条件の入力を行う。記録手段２
１は、条件入力手段２２で入力された設定条件を一時的
に保存する他、入力された設定条件に対応する様々な動
作手順等が記録されたプログラムが格納されている。

【００１９】次に、図１、図２及び図４を用いて、本発
明の露光装置における結像面平坦化装置１の動作につい
て説明する。発光ダイオード１１から照射された検出光
は可変スリット１０に入射し、そこでスリット光に変換
される。このスリット光の形状は、上述したように可変
スリット１０を回転させることにより可変することが可
能であり、その選択はウエハ６の大きさ、結像面平坦化
を行うショットエリア６ａの位置及びパターン形状等に
対応して行われる。このような可変スリット１０の設定
は、ウエハ６の厚み、面積、ショットエリア６ａの面
積、ショットエリア６ａの位置、パターン構成及びパタ
ーン精度等様々な条件に対応したスリット形状を実験に
よって事前に求めておき、それに設定条件を与えること
により行われる。具体的には、事前の実験により求めた
それぞれの設定条件に対応する動作手順等を記録したプ
ログラムを記録手段２１に格納しておき、条件入力手段
２２から設定条件が入力されると、制御手段２０は、記
録手段２１に格納されたプログラムに条件入力手段２２
から入力された設定条件を対応させ、そのプログラムに
従って可変スリット１０の制御を行う。制御手段２０か
らの制御信号を受け取った可変スリット１０は、その信
号に従って可変スリット１０を回転させ、これにより、
スリット形状が決定する。

【００２０】このようにスリット形状が決定された可変
スリット１０を通過した検出光は、このスリットにより
スリット光に変換され、このスリット光はコリメートレ
ンズ９、反射ミラー８及びコリメートレンズ７を経てウ
エハ６のショットエリア６ａに達する。ショットエリア
６ａの表面で反射されたスリット光はコリメートレンズ
３を通過した後、ディテクタ２に達する。ディテクタ２
で検出された結果は制御手段２０に伝えられ、そこで、
事前に実験で求められプログラムに記録されている結像
状態における検出データとの照合が行われる。そして、
その照合結果をもとにプログラムに記録された動作手順
に従ってステージ駆動手段５を制御し、ウエハ６のショ
ットエリア６ａにおける結像面平坦化を行う。この際、
ステージ駆動手段５の駆動後、再びディテクタ２による
検出を行い、その結果を再びステージ駆動手段５の制御
にフィードバックしていくことも可能である。

【００２１】そして、１つのショットエリア６ａでの結
像面平坦化及び露光が終了すると、制御手段２０は、記
録手段２１に格納されたプログラムに従ってステージ駆
動手段５を駆動させ、ウエハステージ４をスライドさせ
ることにより、次のショットエリアでの結像面平坦化及
び露光を行う。このように各ショットエリアごとに結像
面平坦化及び露光を繰り返し、ウエハ６内のすべてのシ
ョットエリアでの結像面平坦化及び露光を行う。

【００２２】図５の（ａ）は、ウエハ６のショットエリ
ア６ａに照射されたスリット光の様子を示した平面図で
あり、図５の（ｂ）は、ショットエリア６ｂにスリット
光を照射した様子を示した平面図である。図５では図２
に示した欠中空円領域１０ｆのスリットが選択されてい
る。

【００２３】ここで、図５の（ａ）に示したショットエ
リア６ａの場合、スリット光１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、
１２ｄ、１２ｅは、すべてウエハ６の表面に照射されて
おり、これらの反射光をディテクタ２で検出することに
より、ショットエリア６ａの結像面平坦化を行うことが
できる。しかし、ウエハ６のエッジ近傍に位置するショ
ットエリア６ｂの場合、ショットエリア６ｂに照射され
るスリット光のうち、スリット光１２ｅはウエハ６の外
部に照射されてしまうことになり、ウエハ６の外部に照
射されたスリット光の反射光はディテクタ２では検出で
きない。その為、このままではショットエリア６ｂの結
像面平坦化を行うことができないことになる。

【００２４】そこで、ショットエリア６ｂに達した場
合、可変スリット１０の欠中空円領域を切り替え、すべ
てのスリット光をウエハ６に照射できるようにする。図
６は、欠中空円領域１０ｅのスリットを用いたスリット
光がショットエリア６ｂに照射される様子を示した平面
図である。図６に示すように、欠中空円領域１０ｅのス
リットを用いたスリット光の場合、そのすべてのスリッ
ト光１２ｆ、１２ｇ、１２ｈ、１２ｉ、１２ｊはウエハ
６の表面に照射されており、この反射光をディテクタ２
で検出することにより結像面平坦化を行うことが可能と
なる。このスリット形状の切り替えは、ショットエリア
に応じて自動的にスリット形状を切り替えるプログラム
を記録手段２１に格納しておき、制御手段２０がそのプ
ログラムの内容に従って可変スリット１０を制御するこ
とにより行う。このスリット形状の切り替えは、ショッ
トエリアの位置だけではなくパターン形状等その他の要
素によっても行うことが可能であり、その場合、各要素
に適したスリット形状を予め求めておき、それに従って
自動的にスリット形状を選択する内容をプログラムに記
録しておき、制御手段２０はそのプログラムの内容に従
って可変スリット１０を制御してスリット形状の切り替
えを行うこととなる。

【００２５】このように、本形態では、複数のスリット
パターンを有する可変スリット１０を駆動させ、ウエハ
６内のショットエリアの位置及びパターン形状等に適し
たスリットを選択し、選択されたスリットを介したスリ
ット光をウエハ６に照射し、その反射光を検出すること
により結像面の平坦化を行うこととした為、ウエハ６に
おけるショットエリアの位置及びパターン形状等の様々
な条件に対して精度よく結像平坦化を行うことが可能と
なり、結果として露光精度を向上させ、品質の向上及び
歩留まりの向上を図ることができる。

【００２６】なお、本形態では可変スリット１０の制御
を自動で行うこととしたが、ショットエリアの状況に応
じて作業者がマニュアルで操作し、スリット形状を変更
することとしてもよい。

【００２７】また、可変スリット１０の駆動によるスリ
ット形状の変更に加え、従来のように各スリットの検出
精度設定に変化をもたせ、さらに詳細な条件に柔軟に対
応できる構成としてもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、複数の
スリットパターンを有する可変スリットを駆動させ、基
板内のショットエリアの位置及びパターン形状等に適し
たスリットを選択し、選択されたスリットを介したスリ
ット光を基板に照射し、その反射光を検出することによ
り結像面の平坦化を行うこととした為、基板におけるシ
ョットエリアの位置及びパターン形状等の様々な条件に
対して精度よく結像平坦化を行うことが可能となり、結
果として露光精度を向上させ、品質の向上及び歩留まり
の向上を図ることができる。

【００２９】また、本発明では、スリットパターンを可
変させ、そのスリットパターンを介したスリット光を基
板に照射して、結像面の平坦化を行うこととした為、基
板上の様々な条件に柔軟に適応し、精度よい結像面の平
坦化を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光装置における結像面平坦化装置の
構成を示した構成図である。

【図２】図１における可変スリットの拡大平面図であ
る。

【図３】図１における発光ダイオード、可変スリット及
びコリメートレンズの配置を示した拡大図である。

【図４】結像面平坦化装置の制御構成を示したブロック
図である。

【図５】スリット光がウエハのショットエリアに照射さ
れる様子を示した平面図である。

【図６】スリット光がウエハのショットエリアに照射さ
れる様子を示した平面図である。

【符号の説明】

１・・・結像面平坦化装置、２・・・ディテクタ、４・・・ウエ
ハステージ、５・・・ステージ駆動手段、６・・・ウエハ、６
ａ・・・ショットエリア、１０・・・可変スリット、１１・・・
発光ダイオード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の結像面を平坦化させる機能を有す
   る露光装置において、 結像面平坦化の為の検出光を照射する検出光照射手段
   と、 複数のスリットパターンを具備し、前記検出光をスリッ
   ト光に変換する可変スリットと、 前記基板の表面で反射した前記スリット光を検出する検
   出手段と、 前記基板を駆動させる基板駆動手段と、 を有することを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記可変スリットは、複数のスリットパ
   ターンが同心円上に配列され、前記同心円の中心点を中
   心として回転駆動することにより、前記スリットパター
   ンの可変を行うことを特徴とする請求項１記載の露光装
   置。
3. 【請求項３】 前記可変スリットは、事前に設定された
   プログラムに従ってスリットパターンの変更を行うこと
   を特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 【請求項４】 基板の結像面を平坦化させる結像面平坦
   化方法において、 結像面平坦化の為の検出光を照射し、 スリットパターンを可変させ、 前記検出光をスリット光に変換し、 前記基板の表面で反射した前記スリット光を検出し、 前記基板を駆動させることを特徴とする結像面平坦化方
   法。