JPH03215927A - 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を投影光学系により
投影面であるウェハ而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ｌμｍ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
のか要望されている。

一般にレチクル面上の回路パターンを投影光学系を介し
てウエ八面（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カ性の良否が大きく影響してくる
。

この為従来の多くの露光装置てはウェハを載置するｘＹ
ステージ面上に照度計を配置して投影面上における照度
分布を種々の方法により測定している。

例えば （イ）ウエハを載置するＸＹステーシの一部に照度計を
装着しておき、必要に応して、ＸＹステージ上の照度計
を投影面上に移動させて照度分布を測定する方法。

（口）ＸＹステージ面上の一部に測定に際して、その都
度照度計を載置し、ＸＹステーシを移動させながら投影
面内の照度分布を測定する方法。

等か用いられている。

（発明か解決しようとする問題点） 投影面における照度分布を測定する方法のうち前記（イ
）の方法はＸＹステージ面上に照度計を常備する為ＸＹ
ステージへの配線が増加すると共に検出器やアンプ等か
ら熱が発生し高精度な移動が難しくなってくるという問
題点があった。

又ＸＹステージの駆動力及び加振力が増大し、装置全体
の振動が増大し、アライメント精度が低下し、例えば露
光装置の振動が収束するまで待つスルーブットが低下し
てくるという問題点があった。

一方前記（口）の方法は測定の際にその都度ウエハーチ
ャックを取り外し、照度計をＸＹステージ面上に装着し
なければならずスルーブットが低下すると共にウエハー
チャックの着脱操作の繰り返しによりウエハーチャック
と投影光学系の投影面との平行度が変化してきて、解像
力が低下してくるという問題点があった。

本発明は露光装置内のＸＹステージ面上にピンホールと
反射部材を設けると共にＸＹステージ外に光検出手段を
設けることにより、投影光学系による投影面内における
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
ができ高解像力の投影焼付けが可能な露光装置の提供を
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照明系からの光束で被照射面上に載
置した投影物体を照明し、該投影物体を投影光学系によ
り少なくとも２次元的に移動するステージ上に載置した
被投影物体面上に所定倍率で投影するようにした露光装
置において、該投影光学系を通過した光束の一部をステ
ージ」二に設けたピンホールを介し反射部材で反射させ
てステジ外に設けた光検出手段に導光し、該投影光学系
による投影面上における照度又は／及び照度分布を測定
するようにした照度測定手段を有していることを特徴と
している。

特に本発明では前記ステージを移動させることにより前
記ピンホールで前記投影光学系による投影面上を走査し
、該投影面に入射する光束を前記光検出手段面上に導光
するように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実施例の要部斜視図である。

同図において１は照明系である。照明系１は超高圧水銀
灯又はエキシマレーザーから成る光源１０１と光源１０
１からの光束をハーフミラ１０３を介して被照射面上に
載置した投影物体であるレチクル５を均一照明する照明
光学系１０２を有している。

又本実施例では光源１０１からの光束の一部をハーフミ
ラー１０３で反射させ照度計１０４に導光し、光源１０
１から放射される光の強度を測定してレ゛・５。

２は遮光板（マスキングブレード）であり開口径可変の
開口部２ａを有しており、照明系１からの光束を部分的
に通過させて、レヂクル５面上の照射領域を制限してい
る． ３は駆動手段であり、遮光板２の開口径２ａを変化させ
ている。

４はリレー光学系であり、遮光仮２の１３１口部２ａと
レチクル５とが八役関係となるようにしている。レチク
ル５面上にはウエハ９に投影転写する為の回路パターン
が石英などで形成したレチクル」；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面上の回路パターン
をウエハ９面上に縮少投影している。

９ｌは試料台でありウエハ９を載置している。試料台９
１は２ステージやウエハチャックを備えている。Ｚステ
ージは投影レンズ系８の光軸方向にウエハ９を変位させ
る。１０はＸＹステージであり、試料台９ｌを載置して
いる。

ＸＹステージ１０はＸ方向とＹ方向に沿って移動し、仮
想のＸＹ平而（座標）中の任意の位置に送り込むことが
できる。

１ｌは定盤であり露光装置本体を載置している。１４は
制御手段でありＸＹステージ１０をＸＹｈ向に駆動制御
している。

ｌ５はピンホール板であり、ＸＹステージ１０−ヒに支
持枠を介して設けられている。該ピンホール板ｌ５には
例えば直径０．３−０．５　（ｍｍ）径のピンホール１
５ａが設けられている。又ピンホール板の上面（測光面
）は試料台９１に載置するウエハ９と同じ高さとなるよ
うに設定されレチクルパターンの像面とほぼ一致するよ
うにしている。１６は反射部材としてのプリズムミラー
１７、】８は集光レンズであり、ピンホール１５ａから
の光束を集光し、光検出手段１９に導光している。集光
レンズｌ７、ｌ８の光軸はＸ方向と平行である。

２２はレーザー干渉計で、ＸＹステージ１０の移動量や
位置を測定する測長器である。ピンホール板ｌ５のピン
ホール１５ａのステージ１０」二での位置座標は予めわ
かっているので、ＸＹステージ１０の移動量をレーザー
干渉計２２により測定することで、ピンホール１５ａの
位置が検出できる。

図中にはＸ方向の移動量を測定するレーザー干渉計のみ
が図示されているが、Ｙ方向に移動量を測定するレーザ
ー干渉計も設けられている。

本実施例ではピンホール１５ａからの光束をミラー１６
を介して，集光レンズｌ７で平行光束に変換し、この平
行光束を集光レンズ五８に入射させている。集光レンズ
ｌ８と光検出千段１９はＸＹステーシ１０とは独立した
定盤１ｌの一部に固定配置されている。

２０は演算手段であり、光検出手段１９からの出力信号
と照度計１０４からの出力信号とレーザー干渉計２２か
らの出力信号とを用いて，投影レンズ系８による投影面
上の照度分布を演算している。

本実施例においてレチクル５面上の回路バターンを投影
レンズ系８によりウエハ９面上に投影露光する場合には
ウエハ供給ハンド（不図示）によりウエハカセット（不
図示）からウエハ９をＸＹステージｌＯ面上に供給する
。ウエハ９を載置したＸＹステージ１０は制御千段ｌ４
て駆動制御されレチクル５とウエ八〇との位置合わせが
行９ 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
りウエハ９面上に投影露光している。

レチクル５とウエハ９との位置合わせから投影露光まて
の工程を複数回繰り返すことによりウエハ９全面にレチ
クル５面上の回路パターンを投影露光している， そしてウエハ９全面の投影露光か終了したらウエハ回収
ハントによりｘＹステージｌＯからウエハ９を回収し、
該ウエ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をレチクルステーシ６より搬出する。そして
ＸＹステーシ１０を移動させピンホール板ｌ５のピンホ
ール１５ａか投影レンズ系８による投影照射面内の測定
点に位置するようにレーザー干渉計２２の出力信号に基
づいて制御手段１４によりｘＹステージ１０の移動を制
１　０ 御する。そして対象とする点ての照度を検出している。

又本実施例てはピンホール板ｌ５のピンホール１５ａて
投影面内をＸＹステージ１０を移動させ走査することに
より、各位置における照度の測定を可能としている。

そして光源１０１からの照明光の一部をハーフミラー１
０３を介して照度計１０４て測定することにより，光源
１０１からの照射光の時間的変動を補正し、投影面内の
照度分布の測定を行っている。

この場合、レーザー干渉計２２からの出力信号に基づい
て制御千段ｌ４によりピンホール５ａの位置座標を求め
ながら各位置における照度を、照度計１０４て順次測定
し、メモリ等に記憶しておけば、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。

尚木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４を省略して構成しても同様の効果を得る
ことかできる。

ｌ１ 第２図（Ａ）、（Ｂ）は本実施例においてＸＹステージ
ｌＯを移動させて、ピンホール板ｌ５のピンホール１５
ａで投影面上を走査している状態の側面説明図、第３図
（Ａ）、（Ｂ）は各々第２図（Ａ）、（Ｉ３）に対応す
る平面説明図である。

図に示すようにピンホール＋５ａで投影面上を走査し、
このときのピンホール１５ａを通過した投影レンズ系８
からの光束をプリズムミラー１６で反射させ集光レンズ
１７、１８により集光し光検出手段１９面］一に入射さ
せて各位置における照度を測定している。

本実施例ではＸＹステージ１０を２次元的に移動させて
いるが、ＸＹステージ１０面上に２次元的に移動可能な
測定台を載置し、該測定台」一にピンホール板又はピン
ホール板とプリズムミラーそして集光レンズｌ７を載置
し、該測定台を２次元的に移動させて、ピンホールで投
影面上を走査するように構成しても良い。この測定台の
移動量は光学式エンコーダなどにより検出される。

又本実施例において光検出手段ｌ９に積分球をｌ　２ 用いて入射光束を検出すれば光検出手段ｌ９を固定した
ときの光束の入射方向の違いによる測定誤差を改善する
ことかできるのて好ましい。

この他本実施例においてプリズムミラー１６からの光束
の光検出手段ｌ９への入射方向か一定となるように光検
出千段ｌ９と集光レンズｌ８を移動可能な移動台に載置
して．ＸＹステージＩＯの移動と同期させてｘＹの２次
元に移動させるように構成しても良い。この場合、検出
器の移動台は、第１図の紙面と垂直な方向（Ｙ方向）に
のみ同期移動するよう構成してもよい。それは、紙面と
平行な方向（Ｘ方向）に関しては集光レンズ１７から平
行光束が集光レンズ１８へ伝達されるからである。

尚、本実施例において投影レンズ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適用すること
がてきる。

（発明の効果） 本発明によれば前述の如＜ＸＹステーシ面上にピンホー
ルと反射部材を配置し、ＸＹステーシと１　３ は独立に光検出手段を設けることにより、ＸＹステーシ
への検出用の電気配線等を不要とし、又アンプ等から生
ずる熱のＸＹステーシへの伝熱を防止することか出来、
ＸＹステージの高精度な移動を可能とし、投影光学系に
よる投影面」−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てき、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（Ａ）
、（Ｂ）は本発明においてＸＹステーシを移動させて投
影面上をピンホールて走査しているときの側面説明図、
第３図（Ａ）、（Ｂ）は各々第２図（Ａ）、（Ｂ）に対
応する平面説明図である。 図中１は照明系、２はマスキングブレード、２ａは開口
部、３は駆動手段、４はリレー系、５はレチクル，６は
レチクルステーシ、８は投影レンズ系、９はウエハ、９
ｌは試料台、ｌＯはＸＹステーシ、１１は定盤、１４は
制御手段、ｌ５は１４ ピンホール板、ｌ６は反射部材、ｌ７、１８は集光レン
ズ．１９は光検出手段，２０は演算手段、１０１は光源
、１０２は照明光学系、１０３はハーフミラー、１０４
は照度計である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）照明系からの光束で被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少なくとも
   ２次元的に移動するステージ上に載置した被投影物体面
   上に所定倍率で投影するようにした露光装置において、
   該投影光学系を通過した光束の一部をステージ上に設け
   たピンホールを介し、反射部材で反射させてステージ外
   に設けた光検出手段に導光し、該投影光学系による投影
   面上における照度又は／及び照度分布を測定するように
   した照度測定手段を有していることを特徴とする露光装
   置。
2. （２）前記ステージを移動させることにより前記ピンホ
   ールで前記投影光学系による投影面上を走査し、該投影
   面に入射する光束を前記光検出手段面上に導光するよう
   にしたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. （３）前記ＸＹステージ上に少なくとも２次元的に移動
   可能な移動台を載置し、該移動台上にピンホール又はピ
   ンホールと反射部材を配置し、該移動台を２次元的に移
   動させて該ピンホールにより前記投影光学系による投影
   面上を走査し、該投影面に入射する光束を前記光検出手
   段面上に導光するようにしたことを特徴とする請求項１
   記載の露光装置。