JPH03211813A - 露光装置 - 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） 本発明は半導体製造用の露光装置に関し、特にレチクル
面上に形成されている回路パターンな投影光学系により
投影面であるウェハ面に所定の倍率で投影露光する際の
該投影面内の照度及び照度分布を測定する照度測定手段
を設けた露光装置に関するものである。

（従来の技術） 最近の半導体製造技術は電子回路の高集積化に伴い解像
パターン線幅も例えば１μｍ以下となり、光学的な露光
装置においても従来に比べてより高解像力化されたもの
が要望されている。

般にレチクル面上の回路パターンを投影光学系を介して
ウェハ面（投影面）上に投影する際、回路パターンの解
像線幅は使用波長や投影光学系のＮ、Ａ等と共に投影面
上における照度分布の肉性の良否が大きく影響してくる
。

この為、従来の露光装置では例えばウェハを載置するＸ
Ｙステージ面上又はその近傍に照度計を配置して投影面
上における照度分布をＸＹステージを移動させて測定し
ている。

又、一般に半導体製造用の露光装置では高解像力化を図
る為に短波長の光を用いている。投影光学系な構成する
各レンズは多くの場合、短波長の光を多く吸収する性質
がある。この為、投影光学系の光学的性質、例えば焦点
距離が光を吸収することによって生ずる熱の影響で変化
し、最良結像面位置、所謂フォーカス位置が変化してく
る場合かある。

例えば光として超高圧水銀ランプからのｇ＆！ｉＩを用
いたとき、ｇ線の吸収の影響によるフォーカス変化はＥ
ｘｐｏｎｅｎｔ、ｉａｌ的に変化してくる。このような
フォーカス位置の変化は高解像力化に伴い焦点深度か浅
くなってきていることから好ましくない。

従来はこのようなフォーカス位置の変化をｐめ演算した
演算結果に基づいてソフト的に補正をしていた。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の露光装置において投影面（露光面）上の照度又は
照度分布を測定するには、まず遮光板（マスキングブレ
ード）を全開して照明系からの光束を投影光学系を介し
て投影面全面に照射する。そして該投影面２ｂ上を例え
ば第３図に示すように０．５ｍｍ程の直径のピンホール
７ａを有した光検出素子でＸＹステージを利用して走査
して各位置での照度を測定している。

このように従来は遮光板（マスキングプレート）を全開
して照明系から投影面全体に照射する光束を投影光学系
に入射させていた為に投影光学系の各レンズによる光吸
収量が多くなり、経時的に光学的性質が大きく変化して
くるという問題点があった。

特に投影面上における測定時間が長くなりでくると測定
終了時には投影光学系の光吸収によってフォーカス位置
が基準位置から変化し、投影露光に伴うフォーカス位置
の変化を補正するソフト補正の初期位置に対して誤差が
生じてくるという問題点があった。

本発明は投影面上における照度又は／及び照度分布をｘ
ｙステージ等の移動基板面−Ｆに載置した光検出手段で
走査して測定する際、遮光板（マスキングブレード）の
開口径を適切に設定し、照明系から必要とする領域のみ
の光束を投影光学系に入射させることにより、投影光学
系の各レンズによる光吸収量を減少させ、投影光学系の
光学的性質の変化を少なくし、解像線幅の高積度化を図
った露光装置の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の露光装置は、光源からの光束を開口領域可変の
開口部を有した遮光板を介して照射面上に載置した投影
物体を照明し、該投影物体を投影光学系により被投影面
に所定倍率で投影するようにした露光装置において、被
投影面の傍に配した移動台上の一部に光検出手段を配置
し、該移動台を移動させ該光検出手段で任意の位置での
照度を測定する際、該遮光板の開口部の開口を所定の大
きさに絞り、その位置を変え、該開口部の該投影面上に
おける開口部像が、該移動台の光検出手段と重畳するよ
うに遮光板を駆動制御したことを特徴としている。

（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の要部概略図である。

同図において１は照明系である。１０１は超高圧水銀灯
やエキシマレーザ等の光源である。光源１からの光束は
ミラー１４と集光レンズ１５により、複数光源像（２次
光源像）を形成する為のオブティカルインテグレータ２
２にシャッター２１を通過させて入射している。１７は
コンデンサーレンズであり、オブテイカルインテグレー
タ２２から射出した光束を遮光板（マスキングプレート
）２を介してリレー系１８に入射させている。

遮光板（マスキングプレート）２は開口径可変の開口部
２ａを有しており、コンデンサーレンズ１７からの光束
を部分的に通過させて、後述する被照射面であるレチク
ル５面上の照射領域を制限している。遮光板２は照明系
１の光軸に対する垂直平面内で矢印の如く移動可能又は
開口部２ａの位置が該垂直平面内で変位可能となるよう
に構成されている。

３は駆動手段であり、遮光板２又は開口部２ａか照明系
１の光軸と垂直平面内の有効光束内で任意に移動出来る
ようにしている。リレー光学系１８、ミラー１９とは遮
光板２の開口部２ａと投影物体（照射物体）であるレチ
クル５のパターン面とが共役関係となるようにしている
。レチクル５面一１−にはウェハ９に投影転写する為の
回路パターンが石英板−トに数倍に拡大されて形成され
ている。

６はレチクルステージであり、レチクル５を載置してい
る。８は投影レンズ系であり、レチクル５面−Ｆの回路
パターンをウェハ９面上に縮少投影している。１０はＸ
Ｙステージであり、ウェハ９を載置しており駆動手段２
３により投影面内をｘｙｚ方向に移動している。

１３は光検出手段であり、ＸＹステージ１０面上の一部
に載置されている。光検出手段１３はどンホール７ａと
どンホール７ａを通過した光束を検出する受光素子７ｂ
を有している。ピンホール７ａが形成された部材の上面
（測光面）は、投影レンズ系８の像面又はウェハ９の被
露光面とばぼ同し平面内に設定されている。

本実施例では遮光板２の開口部２ａの開口の大きさを所
定の大きさに絞り、開口部２ａをリレー系１８によりレ
チクル面５Ｆに結像させ、更に投影レンズ系８により投
影面（ウェハ而）上に投影し、このとき第２図に示すよ
うに投影面一にの開口部像２ｂ中にどンホール７ａが含
まれるように開口の大きさや投影倍率等の各要素を設定
している。

１４は制御手段であり、ＸＹステージ１０の駆動操作を
制御している。２０は光検出器であり、ミラー又はハー
フミラ−１６でオプティカルインチクレータ２２からの
光束の一部を検出し、光源１０１からの放射光量を検出
している。

尚、本実施例ではｘＹステージ１０、即ちどンホール７
ａの位置及び移動状態をレーザ干渉計等の測定手段によ
り測定し、駆動手段２３又は他の駆動手段と共にＸＹス
テージ１０を駆動制御している。

本実施例においてレチクル５面上の回路パターンを投影
レンズ系８によりウェハ９面上に投影露光する場合には
、ウェハ供給ハンドによりウニへカセット（不図示）か
らウェハ９をＸＹステージ１０面上に供給する。ウェハ
９を載置したＸＹステージ１０は制御手段１４で駆動制
御され、駆動手段２３によりレチクル５とウェハ９との
位置合わせか行なわれる。その後照明系１からの露光光
により照明されたレチクル５面上の回路パターンを投影
レンズ系８によりウェハ９面上に投影露光している。

このとき遮光部２の開口部２ａはレチクル５面上におい
て、所望の回路パターンのみがウェハ９面上に投影され
るように駆動手段３により形状及び位置が制御され、こ
れにより不要な領域からの露光光が投影光学系に入射し
ないようにしている。

レチクル５とウェハ９との位置合わせから投影露光まで
の工程を複数回繰り返すことによりウェハ９全而にレチ
クル５面上の回路パターンを投影露光している。そして
ウェハ９全面の投影露光が終了したらウェハ回収ハント
によりＸＹステージ１０からウェハ９を回収し、該ウェ
ハを装置外に搬出している。

次に投影レンズ系８による投影面内における照度又は／
及び照度分布を測定する場合にはレチクルハントにより
レチクル５をレチクルステージ６より搬出する。モして
ＸＹステージ１０を移動させ光検出手段１３のピンホー
ル７ａが投影レンズ系８による投影照射面内に位置する
ようにする。

次いで駆動手段３により第２図に示すように遮光板２の
開口部２ａの開口の大きさを投影面（ウニへ面）上にお
ける開口部２ａの投影像２ｂがピンホール７ａを含む程
度の大きさとなるように絞っている。

そして投影レンズ系８による投影面内の測定領域にＸＹ
ステージ！０によりどンホール７ａを位置させる。この
とき駆動手段３により遮光板２の開口部２ａの投影像２
ｂがＸＹステージにより移動するピンホール７ａに重畳
するように開口部２ａを駆動制御している。

このように本実施例では照明系１から照度測定に必要と
される光束のみを開口部２ａを通過させて投影レンズ系
８に入射させるようにして、投影レンズ系８の各レンズ
による光吸収量の軽減化を図りつつ投影面内における任
意の領域での照度及び照度分布の測定なり能としている
。

本実施例において、例えば従来のように開１１部２ａを
全開したときレチクル５面丁における全面照射領域か一
辺７５ｍｍの正方形であったとする。そして本実施例の
如く遮光板２の開１１部２ａを絞りレチクル５而トで一
辺２．５ｍｍの正方形で投影面（ウェハ面）トの照度測
定か出来るとする。このとき投影レンズ系８への入射光
１１１はとなり、本実施例においては従来の方法に比へ
て大幅に投影レンズ系８への照射光量を軽減することか
できる。

これにより本実施例では従来ｄ！す定終了後、投影露光
に大るまて投影光学系の冷却に要した時間（数１−分〜
１時間程度）を大幅に短縮することか出来、スルーブツ
トの向上を可能にしている。

更に、効果を出す為にはどンホール７ａの位置と開１１
部２ａの位置を決めた後、シャッター２１を開くように
し、各点の測定時のみ光か投影レンズ−ｆ−８に当たる
ようにすればよい。

本実施例において制御手段１４によりピンホール７ａの
投影面（ウェハ面）十における位置座標を求めながら各
位置における照度を順次測定し、記録手段等に記録して
おけば投影面全面における照度分布を容易に測定するこ
とができる。

このときの照度分布の測定では必ずしもレチクル５をセ
ットする必要はない。レチクル５をセットしない状態で
照度分布の測定を行うと、光束の様に遮光板（マスキン
グブレード）２の開口部２ａを開けておくとｙ　ｋ影し
ンズ系８には直接照明、ｖ−１からの光か投入され、投
影レンズ系８の光吸収量も大きくレンズ状態の変化も大
きくなる。

この後でコンタクトホールの様に透過部が数％しかない
レチクル５をセットされ、しかもその透過率がｐめ既知
で測定の必要が無い場合を考える。

この時、投影光学系は最も吸収か大きかった状態から急
に吸収の小さい状態に戻される事になり、この過渡特性
の変化は無視できなくなる。照度分布の測定時間、ラン
プのパワー変化等で照度分布測定直後の投影レンズ系８
の特性は従来のままたと不安定な要素を多く抱えている
。本発明の様に照度分布の測定部分にのみ光を当てて計
測すれば照度分布測定をしても投影光学系は殆ど変化せ
ず、安定した基底状態から通常の露光動作を開始するこ
とができる。

尚、本実施例においてレチクル５と遮光板２とを近接配
置し、リレー系１８を省略して構成しても同様の効果を
得ることができる。又、投影レンズ８の代わりに凹面鏡
と凸面鏡を有するミラー系を用いても本発明は同様に通
用することができる。

（発明の効果） 本発明によれば前述の如く開口径可変の開口部を有する
遮光板とＸＹステージ等の移動基板面上に載置した所定
の大きさのどンホールを有する光検出手段を用い、どン
ホールで投影面上を走査したとき遮光板の開口部の投影
光学系による投影像がどンホールに重畳して一体的に走
査するように各要素を構成することにより、投影光学系
の光吸収による光学特性の変化の軽減化を図りつつ投影
面上における任意の領域の照度及び照度分布を迅速にし
かも高精度に測定することができ、スルーブツトの向上
を図った高精度な投影焼付けが可能な露光装置を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部概略図、第２図は第１
図の一部分の説明図、第３図は従来の投影面上における
照度分布の測定方法を示す説明図である。 図中、ｌは照明系、１０１は光源、２は遮光板（マスキ
ングブレート）、２ａは開口部、３は駆動手段、１８は
リレー系、５はレチクル、６はレチクルステージ、７ａ
はピンホール、７ｂは光検出番、 ８は投影レンズ系、 ９はウェハ、 １０は ＸＹステージ、 ！ ３は光検出手段、 ４は制御子 段、 ２３は駆動手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光束を開口領域可変の開口部を有した
   遮光板を介して照射面上に載置した投影物体を照明し、
   該投影物体を投影光学系により被投影面に所定倍率で投
   影するようにした露光装置において、被投影面の傍に配
   した移動台上の一部に光検出手段を配置し、該移動台を
   移動させ該光検出手段で任意の位置での照度を測定する
   際、該遮光板の開口部の開口を所定の大きさに絞り、そ
   の位置を変え、該開口部の該投影面上における開口部像
   が、該移動台の光検出手段と重畳するように遮光板を駆
   動制御したことを特徴とする露光装置。