JP2795005B2 - シンクロトロン放射光の光軸と露光装置の軸の傾斜角度検出器 - Google Patents

シンクロトロン放射光の光軸と露光装置の軸の傾斜角度検出器

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JP2795005B2
JP2795005B2 JP3265769A JP26576991A JP2795005B2 JP 2795005 B2 JP2795005 B2 JP 2795005B2 JP 3265769 A JP3265769 A JP 3265769A JP 26576991 A JP26576991 A JP 26576991A JP 2795005 B2 JP2795005 B2 JP 2795005B2
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシンクロトロン放射光
(以下SR光と記す)の光軸と露光装置の軸の傾斜角度
検出器(以下SR光角度検出器とする)に関し、特にS
R光中のX線を用いるX線露光装置において、シンクロ
トロン放射光の光軸と、X線露光装置のウェハ取付面の
垂線との傾斜の角度を検出する、シンクロトロン放射光
の光軸と露光装置の軸の傾斜角度検出器に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、SR光に含まれるX線によって
ウェハに露光するX線露光装置は、ウェハに形成された
パターンとX線マスクのパターンを合わせ、アライメン
ト検出器によって位置ずれを検出してウェハ取付面に位
置を補正し、X線を照射して露光する。ウェハとX線マ
スクは数十μmの間隔をもって保持され、平行となるよ
うにそれぞれ調整されている。従って、SR光の光軸に
対して露光装置のウェハ取付面の垂線が傾斜している
と、ウェハに転写されたパターンは位置ずれを生じるこ
とになる。0.25μm以下の微細なパターンを転写す
るには、0.1μm以下の精度で位置ずれを補正しなけ
ればならず、傾斜角度にすると2.5mrad以下の角
度で検出して補正しなければならない。
【0003】SR光をX線露光装置に使用する場合、真
空状態で使用するのが普通であるが、効率性からマスク
の直前でベリリュウムの窓を通して大気中に取り出して
いる。しかし、ベリリュウムの窓は可視光を殆ん透過し
ないため、大気中でX線の光軸を検出するとことが困難
である。
【0004】そのため、従来のSR光の光軸と露光装置
の軸傾斜角度検出は、装置を使わずに、ビームラインの
端面に対してウェハ取付面が平行になるように露光装置
を位置合わせした後、レジストを塗布したウェハにX線
マスクを位置合わせし、転写したパターンの形状や位置
によって、SR光の光軸に対するウェハ取付面の垂線の
ずれを検出していた。しかし、SR光とビームラインは
正確に軸合わせされていない上、露光装置固有のアライ
メント誤差も含んで検出されてしまうので、検出した結
果によって露光装置の姿勢を補正しても、正確な補正は
できず、上述の試し露光による傾斜の検出と補正を何回
か繰り返して、徐々に精度を上げていかなければならな
かった。
【0005】また、従来は図9に示すSR光と露光装置
の軸ずれを検出する装置が使用されていた。図9に示す
装置はSR光1を照射するビームライン2の先端に設置
した露光装置3のステージ4のウェハ取付面5上に設け
られ、ウェハ取付面5の垂線上にそれぞれ配置されたの
第1のピンホール13と第2のピンホール14と、第1
のピンホール13と第2のピンホール14を通る垂線上
でウェハ取付面5上に設置された光検出器12とから構
成される。(特願平01−122440) 図9に示す装置での軸ずれ検出方法は、ウェハ取付面5
の垂線に対してある角度で照射されるSR光1は、第1
のピンホール6は通過しても第2のピンホール7を通過
し難いので、光検出器12に入射される光量は少なくな
り光検出器12の出力が小さくなる。ウェハ取付面5の
垂線とSR光1の光軸が平行な場合には、光検出器12
に入射される光量が最大となり光検出器12の出力が最
大となるので、ウェハ取付面5の垂線とSR光1の光軸
が平行となったことが解る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来行
われていたレジストを塗布したウェハとX線マスクを位
置合わせし、試し露光を行って、転写したパターンから
SR光の光軸と露光装置の軸の傾斜角度を間接的に検出
する方法は、精度が良くなく、時間と手間がかかるとい
う欠点があった。
【0007】また、上述した従来のピンホールを設けた
SR光の光軸と露光装置の軸ずれ検出装置は、1個の光
検出器の出力の大小だけで判断しているので、上下(左
右)のどの向きのどれだけの角度で軸がずれているのか
解らないため、露光装置の位置の補正が困難であるとい
う欠点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のSR光の光軸と
露光装置の軸の傾斜角度検出器は、シンクロトロン放射
光により露光されるウェハの取付面に取付けられた第1
および第2の光検出器と、前記第1の光検出器を通り前
記ウェハ取付面の垂線に対して傾いた第1の直線上に設
けられた第1および第2のピンホールと、前記第2の光
検出器を通り前記ウェハ取付面の垂線に関して前記第1
の直線と対称な第2の直接上に配置された第3および第
4のピンホールとを含み、前記シンクロトロン放射光の
光軸が前記ウェハ取付面に垂直な時に前記第1および第
2の光検出器の入射する光量が等しいことを特徴とす
る。本発明のSR光の光軸と露光装置の軸の傾斜角度検
出器は、シンクロトロン放射光により露光されるウェハ
の取付面に取付けられた一直線上に並んでいない第1〜
第4の光検出器と、前記第1の光検出器を通り前記ウェ
ハ取付面の垂線に対して傾いた第1の直線上に設けられ
た第1および第2のピンホールと、前記第2の光検出器
を通り前記ウェハ取付面の垂線に関して前記第1の直線
と対称な第2の直線上に配置された第3および第4のピ
ンホールと、前記第3の光検出器を通り前記ウェハ取付
面の垂線に対して傾いた第1の直線上に設けられた第5
および第6のピンホールと、前記第4の光検出器を通り
前記ウェハ取付面の垂線に関して前記第3の直線と対称
な第4の直線上に配置された第7および第8のピンホー
ルとを含み、前記シンクロトロン放射光の光軸が前記ウ
ェハ取付面に垂直な時に前記第1および第2の光検出器
に入射する光量が等しく前記第3および第4の光検出器
に入射する光量が等しいことを特徴とする。
【0009】本発明のSR光の光軸と露光装置の軸の傾
斜角度検出器は、シンクロトロン放射光により露光され
るウェハの取付面に取付けられた同一形状の第1および
第2の光検出器と、前記ウェハ取付面上に離隔して設け
られこの第1および第2の光検出器間の中心をなす平面
に関し対称な形状で前記シンクロトロン放射光を遮る遮
光板とを含み、前記シンクロトロン放射光の光軸が前記
ウェハ取付面に垂直な時に前記第1および第2の光検出
器に入射する光量が等しいことを特徴とする。
【0010】本発明のSR光の光軸と露光装置の軸の傾
斜角度検出器は、シンクロトロン放射光により露光され
るウェハの取付面に取付けられこのウェハ取付面に設け
られた中心点から互いに等距離で同一形状の第1および
第2の光検出器ならびにこの第1および第2の光検出器
と異る方向に前記中心点から互いに等距離で同一形状の
第3および第4の光検出器と、前記ウェハ取付面上に離
隔して設けられ前記2第1および第2の光検出器間の中
心をなす平面ならびに前記第3および第4の光検出器の
中心をなす平面に関し対称な形状で前記シンクロトロン
放射光を遮る遮光板とを含み、前記シンクロトロン放射
光の光軸が前記ウェハ取付面に垂直な時に前記第1およ
び第2の光検出器に入射する光量が互いに等しく前記第
3および第4の光検出器に入射する光量が互いに等しい
ことを特徴とする。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について、図面を参照
して詳細に説明する。
【0012】図1および図2は本発明のSR光の光軸と
露光装置の軸の傾斜角度検出器の一実施例の断面図であ
る。
【0013】図1に示す装置は、SR光1を照射するビ
ームライン2の先端に設置した露光装置3のステージ4
のウェハ取付面5上に設けられ、ウェハ取付面5上の垂
線に対して角度を持った第1の直線上に配置した第1の
ピンホール6及び第2のピンホール7と、この第1の直
線上のウェハ取付面5に設置した第1の光検出器10
と、ウェハ取付面5の垂線に対して第1の直線と対称な
第2の直線上に配置した第3のピンホール8及び第4の
ピンホール9と、この第2の直線上のウェハ取付面5に
設置した第2の光検出器11とから構成される。
【0014】次に、本実施例によるSR光と露光装置の
軸ずれ検出方法について説明する。
【0015】この装置をウェハ取付面5上に取り付けS
R光1の光軸を上下に振ると、図3のように第1の光検
出器10の出力21及び第2の光検出器11の出力22
が得られる。そして2つの出力21及び22の差を取る
と、図4のようになる。
【0016】ここで、図1のようにSR光1がウェハ取
付面5の垂線に対してある角度(前述の第1の直線に近
い角度)で照射された場合、第1の光検出器10にはS
R光1が殆ど入射しないため第1の出力21は小さくな
る。これを図3のa点とする。しかし、第2の光検出器
11にはSR光1の入射される光量が多くなるために第
2の出力22は大きくなる。これを図3のb点とする。
この場合に第1の出力21から第2の出力22を引く
と、マイナスの値が算出される。これを図4上で表すと
c点となる。このC点の符号からSR光1の光軸の傾斜
の方向が解り、値から角度が解る。
【0017】また、図2のようにSR光1の光軸とウェ
ハ取付面5の垂線が平行であった場合、第1の光検出器
10と第2の光検出器11に入射するSR光1の光量が
同量となり、第1の光検出器10と第2の光検出器11
の出力21,22が一致する。これを図3のd点とす
る。この場合に第1の出力21の値から第2の出力22
の値を引くと0となる。これを図4上で表すとe点とな
る。つまり、第1の出力21と第2の出力22の差が0
になったときに、SR光1の光軸とウェハ取付面5の垂
線が平行になったということが解る。
【0018】但し、実際の装置ではSR光1は常に一定
の方向に照射されており、補正を行うのはウェハ取付面
5の方である。
【0019】図5は本発明のSR光の光軸と露光装置の
軸の傾斜角度検出器の一実施例の一部を破断して示す斜
視図である。
【0020】図5に示すSR光の傾斜角度検出器は、台
座58と、台座58上に台座58の中心から上下左右の
等距離の位置に配置された第1の光検出器51、第2の
光検出器52、第3の光検出器53及び第4の光検出器
54と、台座58に垂直で、第1の光検出器51、第2
の光検出器52、第3の光検出器53及び第4の光の検
出器54を囲む外枠57と、外枠57の先端に台座58
と平行にはめ込まれたベリリュウムの薄膜56と、薄膜
56上に配置された台座58の中心を通る垂線を中心と
したベリリュウムの遮光板5と、台座58、外枠57及
びベリリュウムの薄膜56で囲まれた空間内に充填され
たへリュウムガス59とから構成される。遮光板5は各
辺を水平または垂直にした正方形で台座58の正面から
見た時に、第1〜第4の光検出器51〜54それぞれの
一部分と重なって見えるような大きさである。
【0021】図6は図5に示す実施例の露光装置に取付
けた状態の断面図である。このSR光角度検出器を露光
装置3のステージ4のウェハ取付面5上に取り付け、ビ
ームライン2の先端に設置する。そして、SR光1の光
軸を下から上に振ると、角度にともなって、図7に示す
ように第1の光検出器51からの第1の出力31と第2
の光検出器2からの第2の出力32の2つの出力が得ら
れる。そして、第1の出力31から第2の出力32を引
いた値の符号から傾斜の方向が検出でき、値から角度が
検出できる。この差の値をグラフに表したのが図8であ
る。
【0022】例えば図7のようにSI光1がある角度を
もって上から照射された場合、第1の光検出器51に入
射されるSR光21の光量は多くなるため、第1の出力
31は大きくなる。これを図7上で表すと、f点とな
る。反対に第2の光検出器52にはSR光1は殆ど入射
しなくなるため、第2の出力32は小さくなる。これを
図7上で表すとg点となる。そして、第1の出力31と
第2の出力32の差を取るとプラスの値が算出される。
これを図8上で表すとh点となる。このときの符号から
傾斜の方向が検出でき、値から角度が検出できる。左右
についても同様に検出できる。
【0023】また、SR光1とウェハ取付面5が垂直と
なった場合には、全ての光検出器51〜54に入射され
るSR光1の光量が同じになる。これを図7上で表すと
j点となる。そして、第1の出力31と第2の出力32
の差を取ると0となる。これを図8上で表すとk点とな
る。つまり、第1の出力31と第2の出力32の差が0
となることによって、SR光21とウェハ取付面11が
垂直になったということが検出できる。
【0024】なお、図1に示す実施例において垂直な平
面上の第1〜第4のピンホール6〜9のほかに水平な水
面上に同様に複数のピンホールおよびウェハ取付面上に
対応する光検出器を設ければSR光の上下の傾斜角のほ
か左右の傾斜角も検出できる。また、図5に示す実施例
において第1および第2の光検出器51および52のみ
または第3および第4の光検出器53および54のみを
設けた場合でも、SR光の上下の傾斜角または左右の傾
斜角のみを検出することができる。
【0025】
【発明の効果】本発明のSR光角度検出器は、それぞれ
対称位置にある光検出器の出力値の差を計算することに
よって、直接的にSR光がウェハ取付面の垂線に対して
どの向きにどれだけの角度で傾斜しているのが検出でき
るので、露光装置の位置の補正の精度が良くなると共
に、補正が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の側断面図である。
【図2】図1に示す実施例のSR光1がウェハ取付面5
1に対し垂直な場合の側断面図である。
【図3】図1中の第1および第2の光検出器10,11
の出力を示す図である。
【図4】図3中の出力21,22の差を示す図である。
【図5】本発明の他の実施例の斜視図である。
【図6】図5に示す実施例の露光装置3に取り付けた状
態の側断面図である。
【図7】図5中の第1および第2の光検出器51,52
の出力を示す図である。
【図8】図7の出力31,32の差を示す図である。
【図9】従来のSR光の光軸と露光装置の軸の傾斜角度
検出器の側面図である。
【符号の説明】
1 SR光、 2 ビームライン 3 露光装置 4 ステージ 5 ウェハ取付面 6 第1のピンホール 7 第2のピンホール 8 第3のピンホール 9 第4のピンホール 10 第1の光検出器 11 第2の光検出器 12 光検出器 13 第1のピンホール 14 第2のピンホール 51 第1の光検出器 52 第2の光検出器 53 第3の光検出器 54 第4の光検出器 55 遮光板 56 ベリリュウムの薄膜 57 外枠 58 台座 59 ヘリュウムガス

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シンクロトロン放射光により露光される
    ウェハの取付面に取付けられた同一形状の第1および第
    2の光検出器と、前記ウェハ取付面上に離隔して設けら
    れこの第1および第2の光検出器間の中心をなす平面に
    関し対称な形状で前記シンクロトロン放射光を遮る遮光
    板とを含み、前記シンクロトロン放射光の光軸が前記ウ
    ェハ取付面に垂直な時に前記第1および第2の光検出器
    に入射する光量が等しいことを特徴とするシンクロトロ
    ン放射光の光軸と露光装置の軸の傾斜角度検出器。
  2. 【請求項2】 シンクロトロン放射光により露光される
    ウェハの取付面に取付けられこのウェハ取付面に設けら
    れた中心点から互いに等距離で同一形状の第1および第
    2の光検出器ならびにこの第1および第2の光検出器と
    異る方向に前記中心点から互いに等距離で同一形状の第
    3および第4の光検出器と、前記ウェハ取付面上に離隔
    して設けられ前記2第1および第2の光検出器間の中心
    をなす平面ならびに前記第3および第4の光検出器の中
    心をなす平面に関し対称な形状で前記シンクロトロン放
    射光を遮る遮光板とを含み、前記シンクロトロン放射光
    の光軸が前記ウェハ取付面に垂直な時に前記第1および
    第2の光検出器に入射する光量が互いに等しく前記第3
    および第4の光検出器に入射する光量が互いに等しいこ
    とを特徴とするシンクロトロン放射光の光軸と露光装置
    の軸の傾斜角度検出器。
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