JPH01183818A - 測光範囲可変の照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は測光範囲可変の照明装置に関し、特に半導体素
子の製造において、電子回路等の微細パターンが形成さ
れているマスクやレチクル等の被照射面上のうちから、
任意の範囲を選択してその範囲の照度を測定するときに
好適な測光範囲可変の照明装置に関するものである。

（従来の技術） 半導体素子の製造過程においては、電子回路パターンを
繰り返してウニ八面上に露光転写している。この為、電
子回路パターンが形成されているマスクやレチクル（以
下「レチクル」という。）等の被照射面の照度及び照度
分布は常に適切なる値に維持しておくことが重要となっ
ている。

特開昭６０−１７８４５２号公報では被照射面と光学的
に等価な受光面に受光手段を配置し、該受光面上の照度
を測定することにより、被照射面上の照度を求めた照明
装置を提案している。

しかしながら同公報の照明装置は、被照射面上の−領域
内における照度しか測定することができなかった。

一方、最近の半導体素子の高集積化及び微細化の要求よ
りレチクル面上の測光範囲を目的に合わせて任意に変え
て測光することのできる照明装置が要望されている。

例えばフルウェハメモリ等のように１枚のレチクル面が
分割されて各々のショットでレチクル面上の異なる領域
を投影する場合に平均測光方式を用いると、投影範囲外
の不要な領域の照度まで含めて測光してしまい測光精度
の低下の原因となってくる。

被照射面上の測光方式としては大別して中央重点測光方
式、平均測光方式、そして部分測光方式があるが各々一
長一短がある。

例えば半導体素子の製造用の照明装置において、レチク
ル面上の照度を測光する際、中央重点測光方式では測光
する領域が中央付近に限られるので、有効画面周辺の情
報をとり入れる事ができず画面周辺の露光量コントロー
ルの精度が不足する。又、ショットレイアウトが画面中
心を含まない場合（例えばテストチップの焼付）には焼
付画面外の情報で露光制御を行う事になってくるので良
くない。

平均測光方式では焼付画面内金体の光量より露光制御を
行うので、各点の光量の平均化効果は有るがフレアの影
響を受は易く、又、パターンの寸法と配置に応じた測光
ができない。又、ショットレイアウトが変化した場合は
焼付領域外の部分も含めて平均化してしまうので平均化
の意味がなくなってくる。

部分測光方式は焼付範囲の中で、最も照度の必要な部分
を測光する事により露光量をコントロールするので好ま
しい測光方式である。しかしながら、焼付範囲が変わっ
たり、パターン配列が変わるだけで本来の機能が作用し
なくなってくる等の欠点がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は被照射面と光学的に共役な受光面上に開口可変
の視野絞りを設けると共に、該視野絞り及び／又は受光
面を所定方向に移動させる移動機構を設けることにより
、被照射面上の測光範囲を任意に変化させて目的にあっ
た測光方式、例えば前述の中央重点測光方式、平均測光
方式、そして部分測光方式等の最適な測光方式を選択し
て測光することのできる、特に半導体素子の製造用の露
。

光装置に好適な測光範囲可変の照明装置の提供を目的と
する。

（問題点を解決するための手段） 光源からの光束で被照射面を照明する照明光学系と、前
記光源からの光束の一部を用いて前記被照射面と光学的
に等価な面を形成する光学手段と、前記光学的等価面に
配設された光検出手段とを有し、該光検出手段の、前記
光学的等価面上での測光範囲を可変にしたことである。

（実施例） 第１図は本発明を半導体素子製造用の露光装置に適用し
たときの一実施例の概略図である。図中１は例えば超高
圧水銀ランプ等の光源、２は楕円鏡や放物面鏡等の集光
ミラーであり、本実施例では楕円鏡より構成しており、
第１焦点面近傍に光源１が配置されている。３はコール
ドミラー等の光束折り曲げミラー、４はシャッター板、
５はモーターであり、シャッター板４を回転駆動させて
いる。６はオプティカルインチグレーターであり、配光
特性の均一な２次光源面を形成する為に複数の微少レン
ズより成り、入射面６ａは楕円鏡２の第１焦点面近傍に
配置されている。

７はコンデンサーレンズでありオプティカルインチグレ
ーター６の射出面６ｂからの光を被照射面上の照明範囲
を制限する為の照射範囲制限部としてのマスキングブレ
ード８上に指向している。

マスキングブレード８は複数の遮光板から成り、各々の
遮光板が独自に移動することにより、その開口形状を変
え、後述する被照射面上の照明範囲を任意に設定してい
る。尚、マスキングブレード８に関しては、例えばＵＳ
Ｐ４，４７４゜４６３に示されているものが使用できる
。

１００は照明用レンズであり結像レンズ９とコリメータ
ーレンズ１０を有して３す、マスキングブレード８の像
を被照射面であるレチクル面１１上に結像している。

１２は光分割器としての光束折り曲げミラーであり１〜
２％の透過率を有している。１３は補助レンズであり結
像レンズ９と共にマスキングブレード８の像を受光器１
５に入射する光束を制限する為の開口可変の視野絞り１
４面上に結像している。受光器１５は視野絞り１４と共
に移動機構１６により照明光軸１０１に垂直な面内で移
動可能となるように設定されている。１７は投影レンズ
であり、レチクル１１面上のパターンをウェハ１８面上
に縮少投影している。

又、２００はコントローラであり、シャッター板４のモ
ータ５、マスキングブレード８、及び移動機構１６と視
野絞り１４と受光器１５から成る検出系と、信号線で連
結されている。そしてこの信号線を介して電気信号の相
互の入出力が行なわれる。２２０はコントローラに接続
された入出力装置で、キーボード、ＣＲＴ、及びプリン
タ等々の入出力機器から構成される。そして、システム
を駆動する際の指令をコントローラ２００に入力したり
、或は、システムに関する種々の情報や計測結果を出力
する。

マスキングブレード８による照明光束の規制はコントロ
ーラ２００からの指令で行なわれる。

又、マスキングブレードの開口部の位置制御に連動して
、移動機構１６の制御を行う場合もある。

移動機構１６とコントローラ２００を連結している信号
線は、コントローラ２００からの信号を移動機構に入力
したり、視野絞り１４の開口形状をコントローラ２００
により制御したり、或は受光器１５からの出力信号をコ
ントローラ２００へ送信したりする為に配設されている
。又、コントローラ２００からの信号にもとづいてモー
タ５が駆動され、シャッター板４の開閉制御が行なわれ
る。

従って、木照、明装置によりレチクル面１１を照明し、
ウェハ１Ｂを露光することにより、レチクル面１１の回
路パターンをウェハ１８上に縮小転写する場合、受光器
１５により露光量をモニターし、最適露光量に達したこ
とをコントローラ２００で検出して、コントローラ２０
０からモータ５へ制御信号を人力することにより、シャ
ッター板４を閉じて露光を停止することになる。

一方、この様な露光モニターとしての使用以外にも、レ
チクル面１１の照度計測、又は照度分布計測を本照明装
置で行なえる。この時、これらの計測結果は入出力装置
２２０を介して出力することができる。

本実施例においては光源１からの光束を集光ミラー２に
より光束折り曲げミラー３を介してオプティカルインチ
グレーター６の入射面６ａに集光している。オプティカ
ルインチグレーター６の射出面６ｂはレチクル面１１を
均一照明する為の第２次光源面を形成し、コンデンサー
レンズ７によりマスキングブレート８面上を均一に照明
している。

そして照明用レンズ１００によりマスキングブレード８
の像を被照射面であるレチクル面１１に結像している。

これによりレチクル面１１をマスキングブレード８の開
口形状と相似な被照明域を形成した状態で照明している
。そして投影レンズ１７によりレチクル面１１上のパタ
ーンをウェハ１８面上に縮小投影している。

一方、光束折り曲げミラー１２を介し結像レンズ９と補
助レンズ１３によりマスキングブレード８を受光器１５
の前方の視野絞り１４面（又は受光器１５面）に結像し
ている。これにより視野絞り１４面をマスキングブレー
ド８の開口形状と相似形の照明光で照明している。視野
絞り１４はその開口形状を任意に設定することが可能で
ある。

又、移動機構１６は視野絞り１４と受光器１５を同時に
若しくは独立に照明光軸１０１に対して垂直な面内で移
動させている。

これによりレチクル１！面上の測光範囲を任意に設定し
て測光することができるようにしている。

次に本実施例においてレチクル１１面上を平均測光、中
央重点測光、そして部分測光する場合について説明する
。

平均測光は露光量をレチクル面上の有効画面全面の平均
値で決定する場合に用いる方式であり、視野絞り１４の
開口の大きさをマスキングブレード８の像より大きくし
て測光する。この方式は焼付画面全体に同一精度の露光
量を与えたい場合に好適である。即ち、焼付画面全体に
同一寸法のパターンが配置している時、焼付寸法精度が
画面全体でほぼ等しくなる様なデバイスの製造時に好適
な測光方式である。

中央重点測光は画面中心の照度の値を用いて露光量を決
める場合に用いる方式であり、視野絞り１４の大きさを
レチクル面１１の有効画面の１１５程度以下にして測光
を行う。この方式はフレアー等の影響が少なく精度が良
い利点がある。

部分測光は本発明が最も有効に働く方式であり、有効焼
付画面内の任意の位置及び任意の大きさに測光範囲を設
定して測光する方式である。所望の位置に受光面を設定
するには移動機構１６で視野絞り１４及び受光器１５を
同時に移動する。

又、測光範囲を所望の大きさとする為には視野絞り１４
を所定の大きさにすれば良い。

本方式の利点は焼付範囲内の特に露光精度の必要な領域
に移動機構１６と視野絞り１４を合せて測光できる事で
あり、これによりパターン寸法が部分的に異なるデバイ
スの製造を高精度に行う事ができる等の特長を有してい
る。

次に第２図、第３図を用いてフルウェハーメモリ等を焼
き付ける場合の本発明の照明装置において部分測光方式
を用いた場合の動作手順について説明する。

第２図はレチクル１１のパターン配置図、第３図はレチ
クル１１のパターンを焼付ける為のウェハー上のショッ
トレイアウトの説明図である。

まずレチクル１１面上の領域Ａ以外の部分をマスキング
ブレード８で遮光し、ウェハ面１０２上に第１〜第３シ
ヨツトを焼付ける。この時、視野絞り１４及び移動機構
１６で測光部を領域Ａに合せておく。次にマスキングブ
レード８で領域Ｂ以外の部分を遮光し、測光部も視野絞
り１４及び移動機構１６で領域Ｂに合せ、ウェハ１０２
上に第４〜第５シヨツトを焼き付ける。以下同様に６〜
１６シヨツトについて同類の動作を行う。これにより領
域Ａ−Ｄの各パターン部に対応した最適な露光量を制御
する事が可能となる。

第４図、第５図は各々本発明の他の一実施例の概略図で
ある。

第４図に示す実施例は第１図に示す実施例においてマス
キングブレード８の結像系を省略したものである。オプ
ティカルインチグレーター６の第２次光源面としての射
出面６ｂを照射範囲制限部とし、ここから射出した光束
を照明用−υズ１００で直接レチクル面１１面上に導光
している。マスキングブレート４０は被照射面であるレ
チクル面１１の照射範囲を間接的に制限する為にレチク
ル面１１近傍に配置している。補助レンズ１３はオプテ
ィカルインチグレーター６の射出面６ａの像を視野絞り
１４、又は受光器１５面上に結像している。そして、受
光器１５とレチクル面１１とが光学的に等価な位置関係
になっている。

コントローラ２００は入出力装置２２０からの信号によ
り、マスキングブレード４０によりレチクル面上の照明
光束を規制したり、移動機構１６の視野絞り１４の開口
形状を規制したり、モーター５によりシャッター板４の
開閉等を制御している。

第５図に示す実施例は視野絞り１４のみを移動機構１６
により照明光軸１０２と直交する面内な移動させている
。これにより第１図の実施例に比べて受光器１５を固定
することにより機構上の簡素化を図っている。

この他の構成は第１図の実施例と同様である。

尚、以上の各実施例において開口可変の視野絞りの代わ
りに固定絞りを配置し、補助レンズの代わりにズームレ
ンズ系を用いることにより、被照射面上の測光範囲を変
えてその領域における照度を測定するようにしても良い
。

又、以上の各、実施例においてコンタクト方式やプロキ
シミティ方式の場合は投影レンズは不要で被照射面であ
るレチクルとウェハは直接密着若しくは所定量の間隔を
へだてて配置される。

（発明の効果） 本発明によれば被照射面と光学的に共役な受光面を設け
、該受光面に開口可変の視野絞りと受光部及び／又は視
野絞りの移動用の移動機構を設けることにより、極めて
簡単な構成で例えば半導体素子の製造の際に焼付けるデ
バイスの必要積度に合せた測光方式を容易に採用するこ
とが出来、常に最適な高精度の露光量が得られる測光範
囲可変の照明装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を半導体素子製造用の露光装置に適用し
たときの一実施例の概略図である。第２図、第３図は第
１図の実施例におけるレチクル面とウニへ面の照明範囲
及び焼付は領域を示す説明図、第４図、第５図は各々本
発明の他の一実施例の概略図である。 図中、１は光源、２は楕円鏡、６はオプティカルインチ
グレーター、７はコンデンサーレンズ、８はマスキング
ブレード、１００は照明用レンズ、１１は被照射面、１
２は光束折り曲げミラー、１３は補助レンズ、１４は視
野絞り、１５は受光器、１６は移動機構、２００はコン
トローラ、２２０は入出力装置である。 特許出願人　　キャノン株式会社 気　　２　　回 第　　４　　口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光束で被照射面を照明する照明光学系
   と、前記光源からの光束の一部を用いて前記被照射面と
   光学的に等価な面を形成する光学手段と、前記光学的等
   価面に配設された光検出手段とを有し、該光検出手段の
   、前記光学的等価面上での測光範囲を可変にしたことを
   特徴とする測光範囲可変の照明装置。
2. （２）前記照明光学系は、前記被照射面における照明範
   囲を規制するマスキングブレードを有し、該マスキング
   ブレードの配設位置と前記被照射面とが共役関係にあり
   、且つ該マスキングブレードの配設位置と前記光学的等
   価面とが共役関係を成すことを特徴とする請求項１記載
   の測光範囲可変の照明装置。