JP2006112788A - 表面形状計測装置、表面計測方法、及び露光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この表面形状計測装置は、基板の表面近傍に配置され、表面の高さ変化に応じて位置が変化する複数の非光学的検出素子を配列して構成される高さ検出器と、非光学的検出素子に向けて測定光を発する光源と、非光学的検出素子からの測定光の反射光を受光することにより非光学的検出素子の位置を光学的に検出する光検出器とを有する。
【選択図】 図3
Description
以下、本発明の実施の形態1に係る露光装置Sについて図面を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る露光装置Sの要部を概略的に示す構成図である。この露光装置Sは、例えば米国特許4,861,162に開示される露光装置に本発明に係る表面形状計測装置を適用して構成される。
以下、本発明の実施の形態2に係る露光装置について説明する。図7は、本発明の実施の形態2に係る露光装置S2に用いられる表面形状計測装置としてのマルチカンチレバー21を側方から見た側方図である。図8は、マルチカンチレバー21を上方から見た平面図である。このマルチカンチレバー21は、シリコン・オン・インシュレーター(SOI)と呼ばれる構造を利用して作成されている。SIOは、例えば100nm以下の厚さのSiで形成された第1層22、10nm以下の厚さのSiO2で形成された第2層23、数mm程度の厚さのSiで形成された第3層24とが積層されて構成されている。第1層22は、例えば1片が200μmの略正方形状とされており、マルチカンチレバー21のプローブ22aとして機能する。プローブ22aは、図8に示すように例えば縦×横が8×8個の64個の等間隔配列とされ、その間隔は0.5〜1mm程度である。第3層24はバックエッチングによって各プローブ22aにそれぞれ対応する略四角錐形状の凹部24aを有している。この凹部24aとプローブ22aとを有して、1つのカンチレバー21aが構成される。
さらに図7に示すように、このマルチカンチレバー21においては各カンチレバー21aの高さ位置を計測するための測定光25をカンチレバー21aの背面21bに対して略垂直に入射することが可能である。測定光25の垂直入射が可能であるので干渉形状計測等の光テコ方式の形状計測方法が使用可能となる。また、図7において測定光25の斜入射も可能であることから、カンチレバー21aの高さ計測を高精度化するのに入射角度を変数として使用することも可能となる。
上記実施の形態1においては、計測ステージ2と露光ステージ3との複数のウエハ駆動ステージを構成しているが、本実施の形態においては1つのウエハ駆動ステージによってウエハ表面形状計測と露光との両方を行う。複数のウエハ駆動ステージを使用する場合に比較して計測及び露光のスループットは低下するものの、装置全体の小型化及びコスト低減を実現できる。また、ウエハ1を保持するチャック4を計測と露光とで異なるウエハ駆動ステージに載せ替える必要がないので、チャックマーク4aを基準としてウエハ1の3次元的位置を測定する必要がなく、チャックマーク4aが不要となる。
実施の形態1〜3においては、マルチカンチレバー5c,21によってショット領域全体を一度に計測している。つまり、マルチカンチレバー5c,21が1回で表面形状を計測できる範囲(測定領域)が、1つのショット領域よりも広い領域となっている。しかしながら、例えばショット領域よりも小さい面積に配列された小マルチカンチレバーによって複数回計測することにより、1つのショット領域の表面形状を計測することも可能である。小マルチカンチレバーによってショット領域の一部の表面形状を計測し、測定領域が隣接するようにウエハ1を移動して再び表面形状を計測する。これを繰り返し複数回の計測によってショット領域全体の表面形状計測を行う。得られた複数個の計測データは、後の演算処理によって連結される。
次に、図11及び図12を参照して、上述の露光装置S,S2を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図11は、デバイス(ICやLSIなどの半導体チップ、LCD、CCD等)の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ101(回路設計)ではデバイスの回路設計を行う。ステップ102(レチクル製作)では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。ステップ103(ウエハ製造)ではシリコンなどの材料を用いてウエハ(基板)を製造する。ステップ104(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、レチクル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。ステップ105(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ104によって作成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106(検査)では、ステップ105で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。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107)される。
RS:レチクルステージ(レチクル駆動系)
S,S2:露光装置
WS:ウエハステージ(ウエハ駆動系)
1:ウエハ(基板、半導体ウエハ)
5,21a:カンチレバー(非光学的検出素子)
5a,22a:プローブ
5c,21:マルチカンチレバー(高さ検出器)
6:投影光学系
7:アライメント検出系(オフアクシススコープ)
9:光検出器
10:レーザ光源(光源)
10a:測定光
22:第1層
23:第2層
24:第3層
24a:凹部
25:測定光
101:レチクル
102:投影露光レンズ
103:ウエハ
133:フォーカス及びチルト検出系
800:光源
801:照明光学系
Claims (15)
- 基板の表面近傍に配置され、該表面の高さ変化に応じて位置が変化する複数の非光学的検出素子を配列して構成される高さ検出器と、
該非光学的検出素子に向けて測定光を発する光源と、
前記非光学的検出素子からの前記測定光の反射光を受光することにより前記非光学的検出素子の位置を光学的に検出する光検出器とを有することを特徴とする表面形状計測装置。 - 前記基板が半導体ウエハであることを特徴とする請求項1に記載の表面形状計測装置。
- 前記非光学的検出素子がカンチレバーであることを特徴とする請求項1に記載の表面形状計測装置。
- 前記高さ検出器が、シリコンを材料とする第1層、酸化珪素を材料とする第2層、及びシリコンを材料とする第3層が順に積層して形成されたシリコン・オン・インシュレーターウエハを用いて作成されていることを特徴とする請求項3に記載の表面形状計測装置。
- 前記第1層が前記複数配列されたカンチレバーとして機能し、かつ前記各カンチレバーが面積900nm2以上の平坦部を有することを特徴とする請求項4に記載の表面形状計測装置。
- 前記シリコン・オン・インシュレーターウエハの第3層に、前記各カンチレバーにそれぞれ対応して凹部が形成され、その凹部を介して前記各カンチレバーに前記測定光が入射することを特徴とする請求項5に記載の表面形状計測装置。
- 前記複数の非光学的検出素子を2次元的に配列することにより所定の測定領域を有して前記高さ検出器が構成され、前記測定領域の大きさが前記基板上のショット領域の大きさ以上であることを特徴とする請求項1に記載の表面形状計測装置。
- 基板を所定距離まで近接させた場合にその高さ変化に応じて原子間力に基づきつつ位置が変化する複数の非光学的検出素子に向けて前記基板を前記所定距離以下まで近接させるステップと、
前記非光学的検出素子に測定光を入射するステップと、
前記非光学的検出素子からの前記測定光の反射光を光検出器により受光するステップと、
該光検出器による受光位置に基づいて、前記非光学的検出素子の位置を算出するステップとを有することを特徴とする表面形状計測方法。 - 前記近接ステップにおいて、前記基板を移動させ、前記非光学的検出素子を実質的に移動させないことを特徴とする請求項8に記載の表面形状計測方法。
- 前記所定距離が、前記基板と前記非光学的検出素子との間に作用する前記原子間力の斥力領域内又は引力領域内のいずれかにあることを特徴とする請求項8に記載の表面形状計測方法。
- 前記近接ステップに先立って前記複数の非光学的検出素子の高さバラツキを予め計測するステップと、
前記算出ステップにおいて算出された前記非光学的検出素子の位置情報に対し、前記計測された非光学的検出素子の高さバラツキの情報を加減するステップとをさらに有することを特徴とする請求項8に記載の表面形状計測方法。 - 前記入射ステップにおいて、前記非光学的検出素子に対し前記測定光を略垂直に入射することを特徴とする請求項8に記載の表面形状計測方法。
- 前記複数の非光学的検出素子が配列されて形成された測定領域の大きさが前記基板上のショット領域の大きさ未満である場合に、前記基板上で測定された領域に隣接して前記非光学的検出素子による測定領域が形成されるように前記基板を移動するステップを有することを特徴とする請求項8に記載の表面形状計測方法。
- 露光光源からの露光光をレチクル上に導く照明光学系と、
前記レチクルを駆動するレチクル駆動系と、
前記レチクル上のパターンを前記基板上に投影する投影光学系と、
該基板を駆動する基板駆動系と、
請求項1〜請求項7のうちいずれか1項に記載の表面形状計測装置とを有することを特徴とする露光装置。 - 請求項14に記載の露光装置によって基板にパターンを投影露光する工程と、
投影露光された前記基板を現像する工程とを有するデバイスの製造方法。
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A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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