JP2671784B2 - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
- Publication number
- JP2671784B2 JP2671784B2 JP5301391A JP30139193A JP2671784B2 JP 2671784 B2 JP2671784 B2 JP 2671784B2 JP 5301391 A JP5301391 A JP 5301391A JP 30139193 A JP30139193 A JP 30139193A JP 2671784 B2 JP2671784 B2 JP 2671784B2
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- Japan
- Prior art keywords
- light
- emitting element
- light emitting
- optical system
- wafer
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
Landscapes
- 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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は投影露光装置に関し、特
に高精度の半導体デバイス等のウェハ上のパターンを縮
小転写するために使用される投影露光装置に関する。
に高精度の半導体デバイス等のウェハ上のパターンを縮
小転写するために使用される投影露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の投影露光装置における自
動焦点合わせ機構としては、例えば光センサーによる反
射結像方式などが用いられている。この光センサーによ
る反射結像方式は、図６に縦断面の概念図が示されるよ
うに、露光作用を行う主光学系と、当該主光学系とは別
個に位置検出系が設けられており、前記位置検出系は、
主光学系に対して横方向に発光素子１および受光素子２
が固定配置されている。発光素子１からは固定された計
測光軸１０２に沿った計測光が出力され、当該計測光の
ウェハ４上の点からの反射光が、位置決めされたスリッ
ト板等を通して受光素子２により検出されるように、ウ
ェハステージ５の位置が上下に調整され、これにより、
レンズ中心の焦点位置のＡ点がＡ’点に重なった時点に
おいて、ウェハ４の位置がレンズの焦点に自動的に符号
するように機能している。なお、本従来例においては、
図６に示される発光素子１’および１''と、受光素子
２’および２''は含まれてはいない。また、特開昭６３
−４７７７４号公報において提案されている縮小投影型
転写装置においては、図６に示されるように、像面湾曲
を補正する方法として、投影レンズの露光中心軸１０１
上に対応する位置には自動焦点合わせ機構を形成する発
光素子１および受光素子２を備え、像面湾曲を補正する
２ケ所以上の位置に独立の自動焦点合わせ機構を形成す
る発光素子１’および１''と、受光素子２’および２''
を備えることにより、各々の焦点合わせ機構に対応する
ウェハ４上の測定点において焦点合わせ動作が行われ、
各焦点位置の平均化処理を介して焦点位置が求められる
ものとしている。
動焦点合わせ機構としては、例えば光センサーによる反
射結像方式などが用いられている。この光センサーによ
る反射結像方式は、図６に縦断面の概念図が示されるよ
うに、露光作用を行う主光学系と、当該主光学系とは別
個に位置検出系が設けられており、前記位置検出系は、
主光学系に対して横方向に発光素子１および受光素子２
が固定配置されている。発光素子１からは固定された計
測光軸１０２に沿った計測光が出力され、当該計測光の
ウェハ４上の点からの反射光が、位置決めされたスリッ
ト板等を通して受光素子２により検出されるように、ウ
ェハステージ５の位置が上下に調整され、これにより、
レンズ中心の焦点位置のＡ点がＡ’点に重なった時点に
おいて、ウェハ４の位置がレンズの焦点に自動的に符号
するように機能している。なお、本従来例においては、
図６に示される発光素子１’および１''と、受光素子
２’および２''は含まれてはいない。また、特開昭６３
−４７７７４号公報において提案されている縮小投影型
転写装置においては、図６に示されるように、像面湾曲
を補正する方法として、投影レンズの露光中心軸１０１
上に対応する位置には自動焦点合わせ機構を形成する発
光素子１および受光素子２を備え、像面湾曲を補正する
２ケ所以上の位置に独立の自動焦点合わせ機構を形成す
る発光素子１’および１''と、受光素子２’および２''
を備えることにより、各々の焦点合わせ機構に対応する
ウェハ４上の測定点において焦点合わせ動作が行われ、
各焦点位置の平均化処理を介して焦点位置が求められる
ものとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の投影露
光装置においては、高集積度の半導体デバイス等におい
ては、半導体パターンが配置されているウェハ上の段差
が大きくなるために、当該ウェハ上のパターンに対応す
る位置検出系による計測光は、ウェハ上の前記パターン
により散乱されて、受光素子において十分な反射光を得
ることが困難であり、正確な自動焦点合わせができない
という欠点がある。
光装置においては、高集積度の半導体デバイス等におい
ては、半導体パターンが配置されているウェハ上の段差
が大きくなるために、当該ウェハ上のパターンに対応す
る位置検出系による計測光は、ウェハ上の前記パターン
により散乱されて、受光素子において十分な反射光を得
ることが困難であり、正確な自動焦点合わせができない
という欠点がある。
【０００４】また、前述の特開昭６３−４７７７４号公
報の提案による、複数の位置検出系を用いる場合におい
ても、レンズの像面湾曲を補正することは可能であって
も、焦点計測位置に散乱による大きいパターンが含まれ
ている場合には、位置検出光学系の発光素子および受光
素子が固定されているのであれば、散乱により十分な反
射光を得ることが不可能であり、正確にして迅速な自動
焦点調整を行うことができないという欠点がある。
報の提案による、複数の位置検出系を用いる場合におい
ても、レンズの像面湾曲を補正することは可能であって
も、焦点計測位置に散乱による大きいパターンが含まれ
ている場合には、位置検出光学系の発光素子および受光
素子が固定されているのであれば、散乱により十分な反
射光を得ることが不可能であり、正確にして迅速な自動
焦点調整を行うことができないという欠点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置
は、発光素子および受光素子を含む光センサーによる反
射像結像方式の位置検出光学系を介して、自動的に半導
体ウェハの位置を投影レンズの焦点に一致させる投影露
光装置において、前記発光素子ならびに受光素子の位置
が同一球面上にあり、かつ前記投影レンズの露光中心軸
に対し線対称であるように制御調整することができる光
センサー制御機構を、前記位置検出光学系に備えること
を特徴としている。
は、発光素子および受光素子を含む光センサーによる反
射像結像方式の位置検出光学系を介して、自動的に半導
体ウェハの位置を投影レンズの焦点に一致させる投影露
光装置において、前記発光素子ならびに受光素子の位置
が同一球面上にあり、かつ前記投影レンズの露光中心軸
に対し線対称であるように制御調整することができる光
センサー制御機構を、前記位置検出光学系に備えること
を特徴としている。
【０００６】なお、上記の投影露光装置においては、前
記位置検出光学系の発光素子の計測光軸に対応して形成
される焦点合わせ用として、前記半導体ウエハの計測光
照射領域の形状を制御調整する形状可変スリットを、前
記位置検出光学系に備えて構成してもよい。
記位置検出光学系の発光素子の計測光軸に対応して形成
される焦点合わせ用として、前記半導体ウエハの計測光
照射領域の形状を制御調整する形状可変スリットを、前
記位置検出光学系に備えて構成してもよい。
【０００７】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００８】図１は本発明の一実施例の縦断面を示す概
念図である。図１に示されるように、本実施例は、ウェ
ハステージ５上のウェハ４に対応して、投影レンズ３
と、可動ユニット７と、それぞれ投影レンズ３の下部に
設けられ、ウェハ４上のパターンに応じて、可動ユニッ
ト７により３次元的に任意に移動する発光素子１および
受光素子２と、レチクル６とを備えて構成される。図２
は、本実施例における位置検出系の要部を部分的に拡大
して示す概念図であり、また図３は、位置調節方法の一
例を示す図である。
念図である。図１に示されるように、本実施例は、ウェ
ハステージ５上のウェハ４に対応して、投影レンズ３
と、可動ユニット７と、それぞれ投影レンズ３の下部に
設けられ、ウェハ４上のパターンに応じて、可動ユニッ
ト７により３次元的に任意に移動する発光素子１および
受光素子２と、レチクル６とを備えて構成される。図２
は、本実施例における位置検出系の要部を部分的に拡大
して示す概念図であり、また図３は、位置調節方法の一
例を示す図である。
【０００９】図２に示されるように、発光素子１および
受光素子２は、それぞれ可動ユニット７のＰ面に取り付
けられているが、当該Ｐ面は、予め露光中心軸１０１上
の焦点位置Ｑを中心とする球面の一部として形成され
る。従って、ウェハ上のパターンの段差が大きい場合に
は、可能な限り発光素子１からの計測光がウェハ４に対
して垂直に入射することができるように、Ｑ点を中心に
して同一角度θだけ発光素子１および受光素子２を、そ
れぞれ発光素子１' および受光素子２' の位置に移動さ
せて調節することにより、ウェハ４上のパターンによる
散乱光の低減が図られている。この場合、発光素子１'
からの計測光がウェハ４上において焦点が合致し、当該
ウェハ４による反射光が受光素子２' により検出される
ように、ウェハステージ５の自動位置調節が行われる。
また、図３に示されるように、ウェハ４上のパターンの
方向性による調整を行う場合には、発光素子１および受
光素子２を、それぞれ露光中心軸１０１を中心にして同
一角度φだけ反射光が少ない方向に回転することによ
り、ウェハ４上のパターンのエッジによる散乱が少ない
方向に位置調整が行われ、正確な焦点位置の計測を行う
ことが可能となる。
受光素子２は、それぞれ可動ユニット７のＰ面に取り付
けられているが、当該Ｐ面は、予め露光中心軸１０１上
の焦点位置Ｑを中心とする球面の一部として形成され
る。従って、ウェハ上のパターンの段差が大きい場合に
は、可能な限り発光素子１からの計測光がウェハ４に対
して垂直に入射することができるように、Ｑ点を中心に
して同一角度θだけ発光素子１および受光素子２を、そ
れぞれ発光素子１' および受光素子２' の位置に移動さ
せて調節することにより、ウェハ４上のパターンによる
散乱光の低減が図られている。この場合、発光素子１'
からの計測光がウェハ４上において焦点が合致し、当該
ウェハ４による反射光が受光素子２' により検出される
ように、ウェハステージ５の自動位置調節が行われる。
また、図３に示されるように、ウェハ４上のパターンの
方向性による調整を行う場合には、発光素子１および受
光素子２を、それぞれ露光中心軸１０１を中心にして同
一角度φだけ反射光が少ない方向に回転することによ
り、ウェハ４上のパターンのエッジによる散乱が少ない
方向に位置調整が行われ、正確な焦点位置の計測を行う
ことが可能となる。
【００１０】なお、図４は、図１に示される形状可変の
スリット８の一例をピックアップして示した図であり、
上下方向の計測光のビーム寸法を調整する上下方向スリ
ット１０と、左右方向スリット１１により構成されてい
る。これらのスリットの調整方法は、図５（ａ）および
（ｂ）に示されるとうりである。図５（ａ）において
は、計測照射領域１２に対応して、発光素子１からの計
測光は、ウェハ４上の立体的なパターン１２のエッジＤ
に当たる際に散乱されるが、図５（ｂ）に示されるよう
に、スリット８における上下方向スリット１０および左
右方向スリット１１の位置調整により、計測光照射領域
１２の範囲を上下方向には短かく、左右方向には長くす
ることにより、図５（ａ）のパターン９のエッジＤによ
る散乱を最小限に抑制して、自動焦点調整を行うことが
できる。これにより、より正確な自動焦点計測の実施が
可能となる。
スリット８の一例をピックアップして示した図であり、
上下方向の計測光のビーム寸法を調整する上下方向スリ
ット１０と、左右方向スリット１１により構成されてい
る。これらのスリットの調整方法は、図５（ａ）および
（ｂ）に示されるとうりである。図５（ａ）において
は、計測照射領域１２に対応して、発光素子１からの計
測光は、ウェハ４上の立体的なパターン１２のエッジＤ
に当たる際に散乱されるが、図５（ｂ）に示されるよう
に、スリット８における上下方向スリット１０および左
右方向スリット１１の位置調整により、計測光照射領域
１２の範囲を上下方向には短かく、左右方向には長くす
ることにより、図５（ａ）のパターン９のエッジＤによ
る散乱を最小限に抑制して、自動焦点調整を行うことが
できる。これにより、より正確な自動焦点計測の実施が
可能となる。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、位置検
出光学系における発光素子および受光素子の位置を、可
動ユニットにより３次元的に移動調整することにより、
段差が大きいパターンを含むウェハに対応する場合にお
いても、計測光の散乱の少ない方向からの計測が可能に
なるとともに、更に発光素子からの計測光の形状を調節
することにより、散乱を最小限に抑制することが可能と
なり、より正確な自動焦点計測を行うことができるとい
う効果がある。
出光学系における発光素子および受光素子の位置を、可
動ユニットにより３次元的に移動調整することにより、
段差が大きいパターンを含むウェハに対応する場合にお
いても、計測光の散乱の少ない方向からの計測が可能に
なるとともに、更に発光素子からの計測光の形状を調節
することにより、散乱を最小限に抑制することが可能と
なり、より正確な自動焦点計測を行うことができるとい
う効果がある。
【図１】本発明の一実施例の縦断面を示す概念図であ
る。
る。
【図２】本実施例における位置検出光学系の計測光調整
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図３】本実施例における位置検出光学系の計測光調整
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図４】スリットの構成を示す概念図である。
【図５】計測光形状調整方法を示す図である。
【図６】従来例の縦断面を示す概念図である。
１ 発光素子 ２ 受光素子 ３ 投影レンズ ４ ウェハ ５ ウェハステージ ６ レチクル ７ 可動ユニット ８ スリット ９ パターン １０ 上下方向スリット １１ 左右方向スリット １２ 計測光照射領域
Claims (2)
- 【請求項１】 発光素子および受光素子を含む光センサ
ーによる反射像結像方式の位置検出光学系を介して、自
動的に半導体ウェハの位置を投影レンズの焦点に一致さ
せる投影露光装置において、前記発光素子ならびに受光
素子の位置が同一球面上にあり、かつ前記投影レンズの
露光中心軸に対し線対称であるように制御調整すること
ができる光センサー制御機構を、前記位置検出光学系に
備えることを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項２】 前記位置検出光学系の発光素子の計測光
軸に対応して形成される焦点合わせ用として、前記半導
体ウェハの計測光照射領域の形状を制御調整する形状可
変スリットを、前記位置検出光学系に備えることを特徴
とする請求項１記載の投影露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5301391A JP2671784B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5301391A JP2671784B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 投影露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153670A JPH07153670A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2671784B2 true JP2671784B2 (ja) | 1997-10-29 |
Family
ID=17896311
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5301391A Expired - Fee Related JP2671784B2 (ja) | 1993-12-01 | 1993-12-01 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2671784B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998057362A1 (fr) * | 1997-06-09 | 1998-12-17 | Nikon Corporation | Capteur et procede servant a detecter la position de la surface d'un objet, dispositif d'alignement comportant ce capteur et procede servant a fabriquer ce dispositif d'alignement et procede servant a fabriquer des dispositifs au moyen de ce dispositif d'alignement |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2556074B2 (ja) * | 1987-12-21 | 1996-11-20 | 株式会社ニコン | 投影露光装置、投影露光方法及び水平位置検出装置 |
| JPH01240802A (ja) * | 1988-03-22 | 1989-09-26 | Nikon Corp | 水平位置検出装置 |
| JPH04144223A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-18 | Kawasaki Steel Corp | 投影装置の位置決め装置及び位置決め方法 |
| JPH04143607A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-18 | Nikon Corp | 水平位置検出装置 |
-
1993
- 1993-12-01 JP JP5301391A patent/JP2671784B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07153670A (ja) | 1995-06-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961022 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970610 |
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