JP2631526B2 - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70058Mask illumination systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は放射光を光源とする露光装置に関し、詳しく
は、放射光の入射角度を高精度で検出できるようにして
高精度な露光転写を実現した露光装置に関する。
[従来の技術] 一般に、マスクのパターンをウエハ上に転写する露光
装置は、マスク上のパターンとウエハ上のパターンとの
位置合せを行なうアライメント手段を備えている。この
アライメント手段としては、従来、光による光学的なパ
ターン位置ずれの検出系(以下、アライメント光学系と
いう)が利用されている。そしてこのアライメント手段
によって位置決めされたマスク上のパターンとウエハ上
のパターンとが、精度良く重なって転写されるために
は、アライメント光学系と、転写に供する露光光学系と
が所定の精度で安定して構成されていなければならな
い。
例えば、マスクとウエハを近接させた状態で照明光を
照射してマスクのパターンを転写する露光装置において
は、マスクのパターンとウエハ上のパターンとの位置ず
れを観察する光学系は、露光光学系に対してそれぞれの
光軸が平行になるように機械的に堅固に固定されてい
る。
一方、近来の半導体集積回路の微細化に伴い、露光装
置に要求される分解能もますます高くなってきている。
そして、これに対応して、X線を露光光源とするプロキ
シミティ露光装置が提案されている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような高精度の露光装置では、露
光光学系とアライメント光学系との光軸合せもさらに高
い精度で行なうことが要求される。
この問題を解決する1つの方策として、露光光そのも
のをアライメント光学系の光源として利用することが特
開昭55−43900,60−55624、61−42915等で提案されてい
るものの、露光光学系とは別個にアライメント光学系を
設けた露光装置においては、それぞれの光学系を所定の
基準に対し高精度に調整することに関する技術的な問題
が残されている。
本発明の目的は、この技術的課題に鑑み、露光用光学
系とは別個にアライメント光学系を有する露光装置にお
いて、双方の光軸の位置関係をさらに高い精度で調整で
きるようにすることにある。
[課題を解決するための手段および作用] 上記目的を達成するため本発明によれば、光源から放
射される放射光の露光装置本体に対する入射角度を調整
する角度調整手段を備え、該角度調整手段により入射角
度が調整された放射光により原版のパターンを基板上に
露光転写する露光装置において、アライメント光学系が
精度良く固定されている露光装置本体に対し所定の位置
関係で取り付け可能な2つの微細孔を有するピンホール
部材と、該2つの微細孔を通過した放射光を検出する放
射光検出手段とを具備し、該放射光検出手段による検出
結果に基づき放射光の入射角度が検出可能となるように
している。
前記ピンホール部材はその2つの微細孔のうち放射光
検出手段に近い方の微細孔は微細なスリットである。
これによれば、微細孔と微細スリットの位置関係は露
光装置本体に対し高い精度で所定の関係にあるように設
定することができ、したがって放射光光軸のこれら微細
孔や微細スリットの通過をもって、すなわち放射光検出
手段による放射光光軸の検出によって、高精度に露光装
置本体に対する放射光光軸の入射角度が例えば最適な入
射角として、検出される。そしてこれによりその入射角
を最適に維持あるいは調整することができ、すなわちア
ライメント光学系の光軸との高精度な光軸合せが可能と
なる。
[実施例] 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第1図は本発明の一実施例に係る露光装置の概略図で
ある。
同図において、1はマスク、2はレジストが塗布され
たウエハ、3はウエハ2を保持して移動可能な移動台、
4はマスク1とウエハ2上に描かれたパターンの位置ず
れを検出するアライメント光学系、5はマスク1、アラ
イメント光学系4、ウエハ移動台3その他を取り付けた
架台である。6はシンクロトロン放射光等の露光に供さ
れる照明光束の主光線の1部を示す。
第2図は第1図の装置の一部の拡大図である。
同図において、101はマスク1上のマスクパターンで
あり、例えば、照明光源がX線であるとすれば、金の吸
収体で構成される。201はウエハ2上に既に形成された
パターンであり、202はその上に塗布されたレジストで
ある。マスク1上のパターン101とウエハ2上のパター
ン201とが正しく重なり合うように露光されるために
は、照明光束6の方向によって定まるマスクパターンの
転写位置と、ウエハに形成されているパターンのずれδ
がゼロとなるように、ウエハ2とマスク1の位置が調
整されなければならない。したがって、第1図のアライ
メント光学系4の計測の基準(光軸)は照明光束6の方
向と一致しているのが望ましいが、もし一致していなく
ても、次のような補正をすることによって、照明光束6
の方向によって定められるずれ量を計測することが可能
である。
すなわち、第2図に示すように、アライメント光学系
の計測の基準となるべき直線401と、照明光束6の方向
を示す直線601とがなす各をθとし、ウエハ2とマスク
1との距離(プロキシミティギャップ)をGとすると、 δ=θ・G なるδを用いて、アライメント光学系によって計測され
たずれ量δを補正することにより、照明光束の方向に
よって定まるずれ量δに換算することができる。
δ+δ=δ しかしながら、この場合、プロキシミティギャップG
のは既知でなくてはならず、このGの見積り誤差Δgが
ある場合は ε=θ・Δg なるεは、補正できない誤差の1つとなる。
例えばΔg=2μmの場合、ε<0.002μmとなるた
めには、 θ≦1mrad でなければならない。
次に、このθが所定の値以下になっていることを確認
する方法、およびこの方法を精度よく簡単に実現するた
めの構成について説明する。
第1図に戻り、501はアライメント光学系4が固定さ
れた基準面502とマスク1を取り付けた基準面(マスク
取付面)503とが表裏に形成された構造体であり、基準
面502および503間の平行度は高い精度で機械加工されて
いる。
アライメント光学系4は、その計測の基準となる直線
(光軸)が基準面502に対して高い精度で垂直となるよ
うに調整されている。したがって、マスク取付面503に
対してアライメント光学系4の計測の基準となる直線は
高い精度で垂直になっている。
さらに、以下に述べる方法によって照明光束6の方向
がマスク取付面503に対して垂直になるように調整す
る。
第3図(a)は、第1図のマスク取付面503内の不図
示のマスクチャッキング装置に保持することが可能であ
るピンホール部材の断面図であり、同図(b)はその斜
視図である。ただし、このピンホール部材は参考例とし
て示すものであり、本発明の範囲には入らない。第3図
に示すように、ピンホール部材10は、中央部に10μm程
度のピンホールを有する2枚の板101および102が、100m
m程度隔てて配設されており、ピンホール101および102
それぞれの中心を結ぶ直線とチャッキング面103とが0.1
mrad程度の精度で垂直になるように加工されている。第
4図はこのピンホール部材10をマスク取付面503に取り
付け、さらにウエハ移動台3上の放射線検出器9をおお
むねピンホール部材10のピンホール部の位置に移動させ
た様子を示したものである。放射線検出器9はその受光
部面積がこのピンホールの径に対して十分大きく構成さ
れている。
この状態で、露光用の照明光源を除く露光装置の姿勢
調整装置11によって照明光束6に対するマスク取付面50
3の姿勢を調整し、照明光束6がピンホール部材10の2
つのピンホールを通過し、放射線検出器9に入射するよ
うにする。このとき、放射線検出器9が照明光束6を検
出することにより、所定の精度内で照明光束6がマスク
取付面503に垂直に入射していることが確認される。そ
して、このときの露光装置の姿勢を変位センサ12を用い
て監視することにより、ピンホール部材10を取り除いた
後も照明光束6の入射角度を常に高精度に維持すること
が可能である。
第5図は本発明において使用されるピンホール部材10
の例を示す。この例においては、2つのピンホール板の
うち、放射線検出器に近い方を十字形のスリットパター
ンを形成した板102′としている。この板は例えば2μ
m厚程度の有機膜に金等の放射線吸収材を成膜したもの
で、10μm程度の幅を有するスリット部には金等を成膜
しないことによりスリットパターンを形成している。こ
のようなスリットパターンを使用すれば、露光装置の姿
勢を連続的に検出することができ、正しい姿勢に調整す
ることが容易になる。
この場合、スリットパターンの十字の方向と姿勢の制
御方向とを一致させるようにすれば、調整はさらに容易
である。
また、姿勢監視用の変位センサ12の代わりに、第3図
に示したようなピンホール部材と放射線検出器とからな
る照明光の光軸角度検出装置を、第4図を用いて上述し
たものとは別に、例えばシャッタ7とベリリウム窓8と
の間の非露光領域部に設け、常時照明光の光軸を直接監
視することによって、さらに高精度に照明光の入射角度
を監視することができる。この場合、照明光が垂直に入
射しているときのみしか確認ができないので、変位セン
サ12と併用してもよい。
上述においては、シンクロトロン放射光を光源とし
て、照明光源を除く露光装置の姿勢を調整する場合につ
いて説明したが、本発明は、露光光学系とアライメント
光学系とがそれぞれ独立な防振系の上に構成される場合
等、光軸間の調整が必要な露光装置に適用が可能であ
る。また、照明光の光軸の調整は例えばシンクロトロン
放射光を光源とした場合のミラー光学系のミラーの姿勢
を調整する等、照明系側の姿勢を調整することによって
も可能である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば放射光の露光装
置本体に対する入射角度を所定精度でかつ容易に検出で
き、例えばアライメント光学系の計測基準(光軸)に対
する露光光軸の光軸間調整を高精度でかつ容易に行なう
ことができる。したがって、この光軸のずれに起因する
アライメント誤差を小さくすることができ、原版パター
ンを基板に高精度で転写することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る露光装置の照明光源
を除く部分の概略図、 第2図は、第1図の装置における光軸ずれの説明図、 第3図(a)および(b)は、第1図の装置で用いるこ
とができるが本発明の範囲には入らない光軸角度検出用
のピンホール部材の断面図および斜視図、 第4図は、第3図のピンホール部材を第1図の露光装置
に装着した様子を示す概略図、そして 第5図は、ピンホール部材の本発明に従った実施形態を
示す斜視図である。 1:マスク、 2:ウエハ、 4:アライメント光学系、 6:照明光束、 10:ピンホール部材、 101,102:ピンホールを有する板、 9:放射線検出器、 11:姿勢調整装置、 12:変位センサ、 102′:十字形スリットパターンを形成した板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇野 紳一郎 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 刈谷 卓夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 下田 勇 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 鵜澤 俊一 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−75835(JP,A) 実開 平1−115236(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光源から放射される放射光の露光装置本体
    に対する入射角度を調整する角度調整手段を備え、該角
    度調整手段により入射角度が調整された放射光により原
    版のパターンを基板上に露光転写する露光装置におい
    て、露光装置本体に対し所定の位置関係で取り付け可能
    な2つの微細孔を有するピンホール部材と、該2つの微
    細孔を通過した放射光を検出する放射光検出手段とを具
    備し、前記ピンホール部材の2つの微細孔のうち前記放
    射光検出手段に近い方の微細孔は微細なスリットであ
    り、該放射光検出手段による検出結果に基づき放射光の
    入射角度が検出可能であることを特徴とする露光装置。
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