JPH03220714A - 投影露光装置 - 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、投影露光装置に係り、特にＬＳＩ等の微細な
パターンを半導体基板上に露光する投影露光装置に関す
る。

［従来の技術］ 半導体製造用の装置としては、特開昭５５−１８０４号
公報に記載のように、ＬＳＩ等の回路パターンの原画（
以下レティクルとする）を縮小投影レンズでウェーハ上
に１１５ないしは１／１０に縮小して露光転写する縮小
投影露光装置が主流となっている。

ＬＳＩパターンの微細化に対応する縮小投影レンズは、
解像度を高めるため、開口数（ＮＡ）を大きくしたり、
使用する光波長の短波長化が図られている。したがって
、（焦点深度）ｃｃ（波長）／　（ＮＡ）　２で表わさ
れることでわかるように、縮小レンズの焦点深度を小さ
くする傾向にある。例えば、０．６μｍのライン＆スペ
ースのパターンを解像するための焦点深度は、±０．７
５μｍ程度であり、高精度な焦点合せ技術が必要となる
。

高精度な焦点合せ手段としては、特開昭５８−工１３３
４８３号公報（１９８３，１）に記載のように、縮小投
影レンズとウェーハとの間に空気マイクロ方式のギャッ
プ検出器を設けて、非接触でウェーハ面を縮小投影レン
ズの結像焦点位置に位置決めする位置制御機構がある。

また、ウェーハ表面にレーザビームを斜入射し、ウェー
ハ表面からの反射光を検知することによって縮小投影レ
ンズとウェーハとのギャップを検出する光学方式による
焦点位置検出機構もある。なお、この光学方式として関
連するものには例えば、ソリッド・ステート・テクノロ
ジー、日本版、７月号（１９８０年）第４０頁から第４
５頁において論じられている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術のうち、空気マイクロ方式においては、縮
小投影レンズの開口部全域を利用してギャップを検出す
るので、ウェーハ表面の微小な凹凸に影響されず、また
、半導体プロセスによる表面の状態にもまったく影響さ
れず、露光領域の平３ 均値を検出できるので高精度検出ができる反面。

ウェーハのエツジにおいては、空気マイクロが作動しな
くなり、使用不可能になる問題があった。

一方光学方式ギャップ検出器においては、露光領域の中
心に光ビームを入射できるのでウェーハのエツジにおい
ても検出が可能である。光学方式は、空気マイクロ方式
の欠点を解決可能であるが、光学方式においては、ウェ
ーハ表面に入射した光ビームの反射光を検出するため、
ウェーハ表面の光学的状態によって反射光の強度、偏光
状態が変化する。特に種々半導体プロセスを径たウェー
ハでは、プロセスごとに表面の状態が著しく変化し、ギ
ャップの検出値が変化してしまい、常に安定した焦点位
置が決定できないという問題があった。

本発明の目的は、いかなるプロセスの条件下でも高精度
に焦点位置を決定する手段を有する露光装置を提供する
ことである。

〔課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明に係る投影露光装置の
構成は、所定のパターン像を、投影光学４ 系を介して、被投影基板上に露光することができる投影
露光装置において、前記投影光学系と被投影基板の表面
とのギャップを、空気供給系と、差圧変換器と、処理回
路と、制御回路とを備えた空気マイクロ方式により検出
する設備と、光学方式により検出する設備とを併設した
ことである。

［作用コ 通常の露光動作においては、光学方式ギャップ検出手段
を用いた焦点位置検出を行ない、ウェーハ毎に、空気マ
イクロ方式ギャップ検出手段により検出値の校正を行な
うようにする。これによって安定した焦点位置を設定す
ることができる。

［実施例コ 以下に本発明の工実施例を図面を用いて説明する。図面
は、本発明に係る縮小投影露光装置の焦点位置検出部の
略系図である。

図面の構成は、ｌは、縮小レンズ、２は、空気マイクロ
式ギャップ検出器、３は、レーザ光源、４および５は、
反射ミラー、６は、反射光、７は、光検出器、８は、演
算回路、９は、ウェーハ、１Ｏは、制御回路、１１は、
開動回路、１２は、邸動系、工３は、Ｚステージ、１４
は、供給空気、１５．１６、エフは、弁、工８は、差圧
変換器、１９は、処理回路である。つぎに、図面の機能
について説明する。

図面において、縮小レンズ１の下端には、空気マイクロ
方式ギャップ検出器２が設けられ、その外側に光学方式
ギャップ検出器が設けられている。

光学方式ギャップ検出器は、レーザ光源３（本実施例で
はＨｅ−Ｎｅレーザを用いた）と反射ミラー４．５とウ
ェーハ９からの反射光６を検出する光検出器７と演算回
路８とからなる。光検出器７と演算回路８では、縮小レ
ンズエとウェーハ９との距離を測定し、予め設定した縮
小レンズ１の合焦点位置からのずれ量を検出する。ここ
で得られたずれ量に関する情報は、制御回路１０に送ら
れ、さらにウェーハ９を２軸方向に移動するための２ス
テージ１３の駆動回路↓１．鄭動系１２に送られる。上
記ずれ量を補正する方向にＺステージ上３を位置決めす
ることによって、ウェーハ９を縮小レンズ１の合焦点位
置に設定することができる。

本光学方式ギャップ検出手段においては、ウェーハ９が
種々の半導体プロセスを経る事によって反射光の状態が
変動するため、検出値がウェーハ毎に変わってしまう。

そのため、ウェーハ毎に空気マイクロ方式ギャップ検出
器２を用いてウェーハ９の位置の測定を行ない光学方式
ギャップ検出器の校正を行なう。空気マイクロ方式ギャ
ップ検出器２は、供給空気１４を弁１５を介して縮小レ
ンズ１の開口部に送り込み、ウェーハ９と空気マイクロ
方式ギャップ検出器２とのギャップ量に応じた圧力変化
を差圧変換器１８により検出し、処理回路１９で処理し
ギャップ量を算出する。ここで得られたギャップ量は、
制御回路１０に送られ、光学方式ギャップ検出器で得ら
れた値の校正が行なわれる。なお、校正動作は、ウェー
ハ９の同一位置で行なうものとする。

一方、上記光学方式を用いてウェーハ９の縮小レンズ１
に対する傾き量も検出が可能である。検出された傾き量
は、２ステージ１３内に組込んだ７− チルトステージ（図示なし）で予め設定した値になるよ
うに補正される。

以上、説明したごとく、本実施例によれば、種々のプロ
セスを経たウェーハにおいて表面の状態が変わったとし
てもウェーハ毎に空気マイクロ方式ギャップ検出器によ
り校正ができるので、いかなるウェーハに対しても高精
度に焦点合せが可能となる。

［発明の効果］ 本発明によれば、種々の半導体プロセスを経たウェーハ
に対して、光学方式によるギャップ検出を行なう際、ウ
ェーハ表面の光学的特性の変化に伴なう検出値の変動を
、該変動が生じない空気マイクロ方式ギャップ検出器で
校正を行なうことができるので、焦点合せを常に高精度
にかつ安定に行なうことができる。これによって、ＬＳ
Ｉなどの微細なパターンを高精度に形成可能な縮小投影
露光装置が得られるので、ＬＳＩパターン形成の歩留り
は向上し、生産効率を高める効果はきわめて大きい。

８−

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の１実施例の投影露光装置の焦点位置検
出部の略示図である。 〈符号の説明〉 ｌ・・・縮小レンズ、２・・・空気マイクロ方式ギャッ
プ検出器、３・・・レーザ光源、４．５・・・反射ミラ
ー７・・・光検出器、９・・・ウェーハ、１０・・・制
御回路、１１・・・開動回路、１３・・・Ｚステージ、
１８・・・差圧変換器、１９・・・処理回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定のパターン像を、投影光学系を介して、被投影
   基板上に露光することができる投影露光装置において、
   前記投影光学系と被投影基板の表面とのギャップを、空
   気供給系と、差圧変換器と、処理回路と、制御回路とを
   備えた空気マイクロ方式により検出する設備と、光学方
   式により検出する設備とを併設したことを特徴とする投
   影露光装置。 ２、請求項１、記載の装置において、前記空気マイクロ
   方式および光学方式によって、上記ギャップの検出およ
   び基板の傾き量の検出ができることを特徴とする投影露
   光装置。 ３、請求項１、記載の装置において、前記の各方式によ
   る検出値を、相互に校正することができることを特徴と
   する投影露光装置。