JP2003347189A - フォーカス補正方法及びそれを用いた投影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レチクル部のフォーカス方向の寸法偏差が生
じていても、ベストフォーカスとの差を所定値内に保つ
ことができ、ショット内の良好な寸法均一性が得られる
フォーカス補正方法及びそれを用いた投影装置を提供す
る。 【解決手段】 光学系の縮小投影レンズ１４を相対向す
るレチクル１６の下面と上面との間に設け、レチクル１
６面に形成されたパターン２０をウェハステージ１３面
に縮小投影レンズ１４によって投射、結像させる際に、
レチクル１６面に設定した複数の計測点２４ａ，２４
ｂ，２４ｃ，…，…のウェハステージ１３面からの離間
寸法Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，…，…を計測した後、計測され
た離間寸法Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，…，…による最小二乗平
面Ｊを算出し、算出された最小二乗平面Ｊをウェハステ
ージ１３面とするようフォーカス補正を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
の製造に用いられる縮小露光投影装置に好適するフォー
カス補正方法及びそれを用いた投影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、高密度、大容量の半導体装
置を製造する場合、縮小露光投影装置は欠かせないもの
となっており、レチクルに形成された所定パターンが、
装置の縮小光学系を介してウェハステージ上のウェハ面
に投影、露光が行なわれる。そして、正確なパターンの
縮小露光投影を行う際には、フォーカス調節、すなわち
ピント合わせが重要なポイントとなっており、露光フィ
ールド内でのベストフォーカスは、装置の縮小光学系の
有する焦点深度により十分得られるよう構成されてい
る。

【０００３】しかしながら、従来の縮小露光投影装置
は、例えばパターン描画領域の中央でフォーカスビーム
によりフォーカスを行なったり、マルチビームにより平
均化してフォーカスを行なったりしていたが、露光時に
おけるレチクルの場所によるベストフォーカスとの差を
考慮したものとなっていないため、レチクルとウェハス
テージ上のウェハ面が平行であればよいが、レチクル部
分にフォーカス方向の寸法偏差が部分的に生じた場合に
は、デフォーカスとなってしまう。

【０００４】例えば図６に縮小露光投影装置の要部を断
面図により示すように、レチクル１を支持するレチクル
支持部２の一部にごみ等３が付着し、レチクル１が片方
に傾いた状態で支持されてしまったりすると、ウェハス
テージ上に載置されたウェハ５の上面中央でベストフォ
ーカスとなるようにしても、ごみ等３の影響による傾き
が補正されていないために、フォーカス面Ｆに対し、レ
チクル１に形成されたパターン６ａ，６ｂ，６ｃの中央
のパターン６ｂはベストフォーカスとなるが、他のパタ
ーン６ａ，６ｃでは、大きなずれＧａ，Ｇｃが生じ、ウ
ェハ面内での寸法均一性が保たれなくなってしまう状況
にあった。なお、７は縮小光学系の縮小投影レンズであ
る。

【０００５】また、近年の半導体装置の高密度化、大容
量化方向からは、レチクルの撓みもショット内の寸法均
一性が悪くなることから問題視されるようになってきて
おり、さらにレチクルのフォーカス方向の位置管理が重
要なものとなってきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような状況に鑑
みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
レチクル部分にフォーカス方向の寸法偏差が生じるよう
なことがあっても、ベストフォーカスとの差を所定値内
に保つことができ、ショット内の寸法均一性を良好なも
のとし得るフォーカス補正方法及びそれを用いた投影装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のフォーカス補正
方法及びそれを用いた投影装置は、光学系を相対向する
レチクル面と結像面との間に設け、前記レチクル面に形
成されたパターンを前記結像面に前記光学系によって投
射、結像させる際のフォーカス補正方法において、前記
レチクル面に設定した複数の計測点の前記結像面からの
離間寸法を計測した後、計測された前記離間寸法による
最小二乗平面を算出し、算出された前記最小二乗平面を
前記結像面とするよう補正することを特徴とする方法で
あり、また、レチクルに形成されたパターンを、縮小光
学系を介してステージ上の結像面に投影、結像する投影
装置において、レチクルに予め設定された複数の計測点
と、前記計測点に計測光を投射する投射器と、前記計測
点で反射された前記計測光の反射光を検出する前記ステ
ージに設けられた検出器と、前記検出器の前記反射光の
検出結果に基づき、前記計測点と前記ステージの結像面
との離間寸法を算出すると共に、算出された離間寸法か
ら前記縮小光学系を介して投影し結像させ時の最小二乗
平面を算出する算出部と、前記最小二乗面に前記結像面
を一致させるよう前記ステージを駆動する駆動機構を具
備していることを特徴とするものであり、さらに、駆動
機構が、ステージを三次元駆動するものであることを特
徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施形態を、図１
乃至図５を参照して説明する。図１は縮小露光投影装置
の概略構成を示す図であり、図２はレチクル高さ検出系
の概略構成を示す図であり、図３はレチクル面内高さ計
測点を示す図であり、図４はフォーカス補正の状況を説
明するための図であり、図５はフォーカス補正過程を示
すフローチャートである。

【０００９】図１乃至図５において、縮小露光投影装置
１１は、半導体ウェハ１２を載置するウェハステージ１
３と、ウェハステージ１３の上方に配置された縮小光学
系の縮小投影レンズ１４と、この縮小投影レンズ１４の
ウェハステージ１３とは逆側となる光軸上に配置された
光源１５と、縮小投影レンズ１４と光源１５との間の所
定位置にレチクル１６を支持するレチクル支持部１７を
設けて概略構成される。また、１８はウェハステージ１
３の駆動機構で、制御部１９からの制御信号のもとに、
ウェハステージ１３をその平面内で直交するＸ−Ｙ方向
に移動すると共に、ウェハステージ１３全体を所定角度
傾斜させる等、ウェハステージ１３を三次元駆動するこ
とができるようになっている。

【００１０】そして、レチクル支持部１７にクロム（Ｃ
ｒ）等による所定のパターン２０が形成されたレチクル
１６を支持させると共に、ウェハステージ１３の上面に
半導体ウェハ１２を載置し、図示しないオートフォーカ
ス機構によって縮小投影レンズ１４をベストフォーカス
位置にセットして、光源１５から、例えばｇ線あるいは
ｉ線等を放射させ、縮小投影レンズ１４を介してレチク
ル１６のパターン２０を半導体ウェハ１２の上面に投射
露光する。

【００１１】また、半導体ウェハ１２の上面にパターン
２０を投射露光する際、制御部１９においては、それに
プログラムされた内容に基づき以下の計測、制御を図５
に示すフローチャートにのもとに行なう。

【００１２】すなわち、第１のステップＳ１において、
ウェハステージ１３上に設けた投射器２１と検出器２２
を用い、先ずレチクル１６のパターン描画領域２３の下
面に均一に分布するよう予め設定された複数の計測点２
４ａ，２４ｂ，２４ｃ，…，…に計測光を投射器２１か
ら投射する。

【００１３】次に、第２のステップＳ２において、各計
測点２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，…，…から反射してくる
各反射光を検出器２２で検出する。続く第３のステップ
Ｓ３において、検出器２２の検出結果に基づき制御部１
９に設けられた算出手段で、計測点２４ａ，２４ｂ，２
４ｃ，…，…のウェハステージ１３上面からの離間寸法
（高さ寸法）Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，…，…を算出して計測
する。なお、計測光には、単独に計測光源２５を設けた
り、露光用の光源１５から分配したりして、例えば露光
用の光と同じｇ線あるいはｉ線等を用いる。

【００１４】次に、第４のステップＳ３において、制御
部１９の算出手段により、前の第３のステップＳ３にお
いて算出した離間寸法Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，…，…に基づ
き、縮小投影レンズ１４を介して投影した場合の最小二
乗平面Ｊを算出する。

【００１５】次に、第５のステップＳ５において、ウェ
ハステージ１３を制御部１９による制御のもと駆動機構
１８を傾斜させる等駆動する。そして、第６のステップ
Ｓ６において、結像面であるウェハステージ１３の上面
が、最小二乗平面Ｊに一致したか否かを判断し、一致す
るまで第５のステップＳ５と第６のステップＳ６を繰り
返し、ウェハステージ１３の上面が、最小二乗平面Ｊに
一致した時点で第７のステップＳ７に進み、駆動機構１
８によるウェハステージ１３の駆動を停止する。

【００１６】その後、最小二乗平面Ｊに一致するよう上
記位置修正がなされたウェハステージ１３上の所定位置
に、半導体ウェハ１２を載置し、オートフォーカス機構
によりベストフォーカス位置に縮小投影レンズ１４を再
セットし、縮小投影レンズ１４を介してレチクル１６の
パターン２０を半導体ウェハ１２の上面に投射露光す
る。

【００１７】このように構成することで、例えば図４に
示すように、レチクル１６がレチクル支持部１７の一部
にごみ等２６が付着し、片方に傾いた状態で支持されて
しまったりしても、レチクル１６の各計測点２４ａ，２
４ｂ，２４ｃ，…，…とウェハステージ１３との離間寸
法Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，…，…を計測し、さらに離間寸法
Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，…，…に基づいて最小二乗平面Ｊを
算出し、最小二乗平面Ｊに上面が一致するようウェハス
テージ１３を傾斜させるようにしているので、各計測点
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，…，…のベストフォーカス点
Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，…，…と、実フォーカス点Ｓａ，Ｓ
ｂ，Ｓｃ，…，…とのずれＨａ，Ｈｂ，Ｈｃ，…，…は
非常に小さなものとなり、レチクル１６面に対しウェハ
ステージ１３面は、略ベストフォーカス位置に位置する
ことになる。

【００１８】この結果、共通焦点深度を増加させること
ができ、ショット内の寸法均一性、半導体ウェハ１２面
内での寸法均一性を非常に良好なものとすることができ
る。

【００１９】なお、上記の実施形態においては、ウェハ
ステージ１３全体をレチクル１６に合わせて傾斜させ、
半導体ウェハ１２への一括露光を行なう形態としたが、
走査露光を行なう場合には、ウェハステージ１３を傾斜
させると共に、合わせて走査する際の走り面にも補正を
かけるようにしてもよい。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、レチクルにフォーカス方向の寸法偏差が生じ
た場合でも、ベストフォーカスとの差を小さなものとす
ることができ、ショット内の寸法均一性を良好なものと
することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る縮小露光投影装置の
概略構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施形態におけるレチクル高さ検出
系の概略構成を示す図である。

【図３】本発明の一実施形態におけるレチクル面内高さ
計測点を示す図である。

【図４】本発明の一実施形態におけるフォーカス補正状
況を説明するための図である。

【図５】本発明の一実施形態におけるフォーカス補正過
程を示すフローチャートである。

【図６】従来技術を説明するための図である。

【符号の説明】 １２：半導体ウェハ １３：ウェハステージ １４：縮小投影レンズ １６：レチクル １８：駆動機構 １９：制御部 ２０：パターン ２１：投射器 ２２：検出器 ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，…，…：計測点 Ｊ：最小二乗平面 Ｌａ，Ｌｂ，Ｌｃ，…，…：離間寸法

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学系を相対向するレチクル面と結像面
   との間に設け、前記レチクル面に形成されたパターンを
   前記結像面に前記光学系によって投射、結像させる際の
   フォーカス補正方法において、前記レチクル面に設定し
   た複数の計測点の前記結像面からの離間寸法を計測した
   後、計測された前記離間寸法による最小二乗平面を算出
   し、算出された前記最小二乗平面を前記結像面とするよ
   う補正することを特徴とするフォーカス補正方法。
2. 【請求項２】 レチクルに形成されたパターンを、縮小
   光学系を介してステージ上の結像面に投影、結像する投
   影装置において、レチクルに予め設定された複数の計測
   点と、前記計測点に計測光を投射する投射器と、前記計
   測点で反射された前記計測光の反射光を検出する前記ス
   テージに設けられた検出器と、前記検出器の前記反射光
   の検出結果に基づき、前記計測点と前記ステージの結像
   面との離間寸法を算出すると共に、算出された離間寸法
   から前記縮小光学系を介して投影し結像させ時の最小二
   乗平面を算出する算出部と、前記最小二乗面に前記結像
   面を一致させるよう前記ステージを駆動する駆動機構を
   具備していることを特徴とする投影装置。
3. 【請求項３】 駆動機構が、ステージを三次元駆動する
   ものであることを特徴とする請求項２記載の投影装置。