JPH04219919A - 投影露光装置 - Google Patents
投影露光装置Info
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- JPH04219919A JPH04219919A JP2412547A JP41254790A JPH04219919A JP H04219919 A JPH04219919 A JP H04219919A JP 2412547 A JP2412547 A JP 2412547A JP 41254790 A JP41254790 A JP 41254790A JP H04219919 A JPH04219919 A JP H04219919A
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- projection
- projection lens
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Links
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Landscapes
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はレチクル面上に形成した
電子回路パターン(レチクルパターン)をウエハ面上に
所定倍率で投影し露光する半導体素子製造の際に好適な
投影露光装置に関し、特に所謂位相シフト法を利用して
投影レンズによるレチクルパターンの投影面(ピント面
)を精度良く検出し、高精度な投影露光を可能にした投
影露光装置に関するものである。
電子回路パターン(レチクルパターン)をウエハ面上に
所定倍率で投影し露光する半導体素子製造の際に好適な
投影露光装置に関し、特に所謂位相シフト法を利用して
投影レンズによるレチクルパターンの投影面(ピント面
)を精度良く検出し、高精度な投影露光を可能にした投
影露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体素子製造用の縮少型の投影
露光装置において高解像力を維持する為にはウエハ面上
にレチクルパターンを高精度に投影させる必要がある。 このうちウエハ表面にレチクルパターンを繰り返して縮
少投影し露光する所謂ステッパーと呼ばれる投影露光装
置においては投影レンズによるレチクルパターンの投影
面(ピント面)を検出すると共にウエハ表面を例えば面
位置検出手段で検出し、これよりウエハ表面と投影面と
を精度良く合致させることが重要となってくる。
露光装置において高解像力を維持する為にはウエハ面上
にレチクルパターンを高精度に投影させる必要がある。 このうちウエハ表面にレチクルパターンを繰り返して縮
少投影し露光する所謂ステッパーと呼ばれる投影露光装
置においては投影レンズによるレチクルパターンの投影
面(ピント面)を検出すると共にウエハ表面を例えば面
位置検出手段で検出し、これよりウエハ表面と投影面と
を精度良く合致させることが重要となってくる。
【0003】従来よりウエハ表面の露光位置(面位置)
決定方法としてエアマイクロセンサを用いる方法とウエ
ハ表面に斜方向から光束を入射させ、ウエハ表面からの
反射光の所定位置からの位置ずれ量を光学的に検出する
方法(光学的方法)が知られている。
決定方法としてエアマイクロセンサを用いる方法とウエ
ハ表面に斜方向から光束を入射させ、ウエハ表面からの
反射光の所定位置からの位置ずれ量を光学的に検出する
方法(光学的方法)が知られている。
【0004】図15は従来の面位置検出装置を備えた縮
少型の投影露光装置の要部概略図である。同図において
1は縮少型の投影レンズであり、不図示のレチクルパタ
ーンをウエハ2面上に投影している。又ウエハ2は上下
方向及び傾きが制御可能なステージ3に載置されている
。115は結像レンズでありレーザやLED等の光源1
14の光源像をミラー116を介してウエハ2面上のチ
ップ中心である反射点2aに結像している。
少型の投影露光装置の要部概略図である。同図において
1は縮少型の投影レンズであり、不図示のレチクルパタ
ーンをウエハ2面上に投影している。又ウエハ2は上下
方向及び傾きが制御可能なステージ3に載置されている
。115は結像レンズでありレーザやLED等の光源1
14の光源像をミラー116を介してウエハ2面上のチ
ップ中心である反射点2aに結像している。
【0005】ウエハ2で反射した光束はミラー117で
反射し、結像レンズ118によりポジションセンサー1
19面上に入射し光源像を結像している。
反射し、結像レンズ118によりポジションセンサー1
19面上に入射し光源像を結像している。
【0006】同図に示す面位置検出装置においてはウエ
ハ2面上の光束の反射点2aとポジションセンサー11
9上の入射点119aとを結像関係となるようにし、ウ
エハ2の上下方向の面位置ずれ量をポジションセンサー
119上の光束の入射位置より検出している。
ハ2面上の光束の反射点2aとポジションセンサー11
9上の入射点119aとを結像関係となるようにし、ウ
エハ2の上下方向の面位置ずれ量をポジションセンサー
119上の光束の入射位置より検出している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述のエアマイクロセ
ンサーを用いる方法も光学的方法も投影レンズのピント
位置を直接測定しないでウエハ表面を予め設定した位置
(実験又は計算により求めたピント位置に相当する位置
)に合致させるという機構を用いている。
ンサーを用いる方法も光学的方法も投影レンズのピント
位置を直接測定しないでウエハ表面を予め設定した位置
(実験又は計算により求めたピント位置に相当する位置
)に合致させるという機構を用いている。
【0008】この為気圧や温度等の環境変化があると投
影レンズのピント位置が変化してきてウエハ表面と投影
レンズのピント位置(投影面)がずれてくるという問題
点があった。
影レンズのピント位置が変化してきてウエハ表面と投影
レンズのピント位置(投影面)がずれてくるという問題
点があった。
【0009】本発明は所謂位相シフト法を利用し、投影
レンズによるレチクルパターンの投影面(ピント面)を
直接測定することにより気圧、温度等の環境変化の影響
による投影面の位置変化を検出することにより、常にウ
エハ表面を投影面に合致させ、高精度な投影露光を可能
にした投影露光装置の提供を目的とする。
レンズによるレチクルパターンの投影面(ピント面)を
直接測定することにより気圧、温度等の環境変化の影響
による投影面の位置変化を検出することにより、常にウ
エハ表面を投影面に合致させ、高精度な投影露光を可能
にした投影露光装置の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の投影露光装置は
レチクル面上の電子回路パターンを投影レンズによりウ
エハ面上に投影露光する投影露光装置において基板面上
に透明部と不透明部とから成るマークを設けると共に、
該マークの不透明部を挟んで隣接した透明部のうちの少
なくとも一方の透明部に隣接した透明部を発する透過光
に対して所定の位相差を付与する位相部材を設けたパタ
ーンを該投影レンズを介して受光素子面上に投影し、該
受光素子面上に形成したパターン像の1次元方向の強度
分布を測定手段で測定し、該測定手段からの信号を利用
して、該投影レンズにより投影したパターン像の投影面
位置を求めるようにしたことを特徴としている。
レチクル面上の電子回路パターンを投影レンズによりウ
エハ面上に投影露光する投影露光装置において基板面上
に透明部と不透明部とから成るマークを設けると共に、
該マークの不透明部を挟んで隣接した透明部のうちの少
なくとも一方の透明部に隣接した透明部を発する透過光
に対して所定の位相差を付与する位相部材を設けたパタ
ーンを該投影レンズを介して受光素子面上に投影し、該
受光素子面上に形成したパターン像の1次元方向の強度
分布を測定手段で測定し、該測定手段からの信号を利用
して、該投影レンズにより投影したパターン像の投影面
位置を求めるようにしたことを特徴としている。
【0011】特に本発明では前記透明部に付与する位相
部材は透過光に180°×n(n=0、±1、±2・・
・)以外の位相差を付与していることを特徴としている
。
部材は透過光に180°×n(n=0、±1、±2・・
・)以外の位相差を付与していることを特徴としている
。
【0012】
【実施例】図1は本発明の実施例1の要部概略図である
。同図において1は縮少型の投影レンズでありウエハ側
がテレセントリックの射出テレセントリック系より成っ
ており、レチクル18面上の電子回路パターン(レチク
ルパターン)をウエハ面上に投影倍率1/5〜1/10
程度で投影している。3はステージでありステージドラ
イバー102により水平方向(X,Y方向)と垂直方向
(Z方向)、そして傾き方向(θ方向)に駆動制御され
ている。ステージ3面上にはウエハ2と後述する位相シ
フト法により投影レンズ1の投影面(ピント面)を検出
する為の投影面検出手段を構成する投光部材101が設
けられている。
。同図において1は縮少型の投影レンズでありウエハ側
がテレセントリックの射出テレセントリック系より成っ
ており、レチクル18面上の電子回路パターン(レチク
ルパターン)をウエハ面上に投影倍率1/5〜1/10
程度で投影している。3はステージでありステージドラ
イバー102により水平方向(X,Y方向)と垂直方向
(Z方向)、そして傾き方向(θ方向)に駆動制御され
ている。ステージ3面上にはウエハ2と後述する位相シ
フト法により投影レンズ1の投影面(ピント面)を検出
する為の投影面検出手段を構成する投光部材101が設
けられている。
【0013】4,5は各々光源であり各々異った波長の
光を放射しており、ウエハ2面のレジストからの反射光
による干渉による検出誤差の発生を防止している。
光を放射しており、ウエハ2面のレジストからの反射光
による干渉による検出誤差の発生を防止している。
【0014】光源4(5)からの光束をハーフミラー(
ビームスプリッター)6を介して投光レンズ7によりミ
ラー8で反射させた後ウエハ2面の反射面上に集光させ
ている。ウエハ2面上で反射した光束をミラー9で反射
させ、受光レンズ10により偏光板(又は偏光ビームス
プリッター)11を介した後、ポジションセンサーダイ
オードや分割センサ等から成る受光素子12面上に集光
している。
ビームスプリッター)6を介して投光レンズ7によりミ
ラー8で反射させた後ウエハ2面の反射面上に集光させ
ている。ウエハ2面上で反射した光束をミラー9で反射
させ、受光レンズ10により偏光板(又は偏光ビームス
プリッター)11を介した後、ポジションセンサーダイ
オードや分割センサ等から成る受光素子12面上に集光
している。
【0015】尚、偏光板11によりウエハ2で反射した
光束中に含まれている不要なノイズ光を除去している。 受光素子12への光束の入射位置を検出することにより
ウエハ2面上のZ方向の位置を検出している。
光束中に含まれている不要なノイズ光を除去している。 受光素子12への光束の入射位置を検出することにより
ウエハ2面上のZ方向の位置を検出している。
【0016】本実施例では以上の各要素4〜12を有す
る自動焦点制御手段(面位置検出装置)でウエハ2表面
の面位置を検出している。
る自動焦点制御手段(面位置検出装置)でウエハ2表面
の面位置を検出している。
【0017】尚、自動焦点制御手段はウエハ2表面の面
位置が予め設定した位置にくるように制御するものであ
り、この構成は前述した図15の従来の面位置検出装置
と同じである。
位置が予め設定した位置にくるように制御するものであ
り、この構成は前述した図15の従来の面位置検出装置
と同じである。
【0018】次に本実施例においては位相シフト法を用
いて投影面検出手段(後述する各要素13〜18)によ
り投影レンズ1を介した光束を用いて投影レンズ1の投
影面(ピント面)を検出している。これにより気圧や温
度等の環境変化の影響により投影レンズ1の投影面(ピ
ント面)の位置が変化したときの誤差(変動量)を補正
し、前述した面位置検出装置で得られた信号とを用いて
ウエハ表面と投影面とが常に合致するようにしている。
いて投影面検出手段(後述する各要素13〜18)によ
り投影レンズ1を介した光束を用いて投影レンズ1の投
影面(ピント面)を検出している。これにより気圧や温
度等の環境変化の影響により投影レンズ1の投影面(ピ
ント面)の位置が変化したときの誤差(変動量)を補正
し、前述した面位置検出装置で得られた信号とを用いて
ウエハ表面と投影面とが常に合致するようにしている。
【0019】次に本発明の投影面検出手段の各要素につ
いて説明する。
いて説明する。
【0020】13はパターンであり、石英等の透明基板
14面上に形成されている。パターン13は所定ピッチ
の透明部と不透明部のマークとから成り、このうち不透
明部を挟んで隣接した(両側の)透明部のうちの少なく
とも一方の透明部に隣接した透明部を発する透過光に所
定の位相差を付与する位相部材を設け、これより所謂位
相シフト法が可能なパターンを構成している。これによ
り隣接する透明部を通る光束間に位相差を付与している
。
14面上に形成されている。パターン13は所定ピッチ
の透明部と不透明部のマークとから成り、このうち不透
明部を挟んで隣接した(両側の)透明部のうちの少なく
とも一方の透明部に隣接した透明部を発する透過光に所
定の位相差を付与する位相部材を設け、これより所謂位
相シフト法が可能なパターンを構成している。これによ
り隣接する透明部を通る光束間に位相差を付与している
。
【0021】15は照明光源であり、ステージ3の一部
に設けられており、パターン13を照明している。尚、
照明光源15をステージ3以外に設け、導光手段を利用
してパターン13を照明するようにしても良い。
に設けられており、パターン13を照明している。尚、
照明光源15をステージ3以外に設け、導光手段を利用
してパターン13を照明するようにしても良い。
【0022】16はミラー、17は受光素子であり、1
次元ラインセンサ又はCCD等から成っている。104
は処理回路であり受光素子17からの信号を処理してい
る。受光素子17と処理回路104で測定手段103を
構成している。
次元ラインセンサ又はCCD等から成っている。104
は処理回路であり受光素子17からの信号を処理してい
る。受光素子17と処理回路104で測定手段103を
構成している。
【0023】ここで受光素子17の受光面はミラー16
を介してレチクル18のレチクルパターン面と投影レン
ズ1に対して光学的に等価な位置に配置されている。
を介してレチクル18のレチクルパターン面と投影レン
ズ1に対して光学的に等価な位置に配置されている。
【0024】本実施例では照明光源15からの光束で照
明されたパターン13を投影レンズ1によりミラー16
を介して受光素子17面上に結像している。
明されたパターン13を投影レンズ1によりミラー16
を介して受光素子17面上に結像している。
【0025】図2は平行平面板より成る透明基板14面
上に設けたパターン13の要部断面図、図3は図2の平
面図である。図2、図3において90aはパターン13
の不透明部であり、クロム等で形成されている。
上に設けたパターン13の要部断面図、図3は図2の平
面図である。図2、図3において90aはパターン13
の不透明部であり、クロム等で形成されている。
【0026】90b1〜90b5(90b)は各々パタ
ーン13の透明部であり、一定のピッチで形成されてい
る。91は位相部材であり不透明部90aを挟んで隣接
する透明部のうち一方の透明部に設けられている。位相
部材91は透過光に対して180°×n(n=0,±1
,±2,・・)以外の位相差を付与するように膜厚や材
質の屈折率等が設定されている。
ーン13の透明部であり、一定のピッチで形成されてい
る。91は位相部材であり不透明部90aを挟んで隣接
する透明部のうち一方の透明部に設けられている。位相
部材91は透過光に対して180°×n(n=0,±1
,±2,・・)以外の位相差を付与するように膜厚や材
質の屈折率等が設定されている。
【0027】同図では透明部90b1,90b3,90
b5に位相部材91を設けている。そしてこれらの透明
部90b1,90b3,90b5を透過する透過光に対
して透明部90b2,90b4を透過する透過光に比べ
て前述の如く180°×n(n=0,±1,±2,・・
)以外の位相差を付与している。
b5に位相部材91を設けている。そしてこれらの透明
部90b1,90b3,90b5を透過する透過光に対
して透明部90b2,90b4を透過する透過光に比べ
て前述の如く180°×n(n=0,±1,±2,・・
)以外の位相差を付与している。
【0028】尚、本実施例においてパターン13は位相
部材91が施されている透明部と施されていない透明部
、例えば透明部90b2と90b3の2つがあれば良い
が、投影面を高精度に検出する為に図2、図3に示すよ
うに全体として5つの透明部、91b1〜91b5を設
けた場合を示している。
部材91が施されている透明部と施されていない透明部
、例えば透明部90b2と90b3の2つがあれば良い
が、投影面を高精度に検出する為に図2、図3に示すよ
うに全体として5つの透明部、91b1〜91b5を設
けた場合を示している。
【0029】図4、図5、図6、図7は測定手段103
で得られるパターン13のパターン像の1次元強度分布
をシミュレーションした結果の説明図である。図4〜図
7は位相部材91による位相シフト量を0度から30度
おきに180度まで変化させたときの平行平面板14(
パターン13)が投影レンズ1によるレチクル18の投
影面(結像面)に対して合致した位置にあった場合(デ
ィフォーカス0)と平行平面板14が投影面に対して光
軸方向に上方向(ディフォーカス(−))と下方向(デ
ィフォーカス(+))にずれていたときの3つの状態で
のパターン像の1次元強度分布を示している。
で得られるパターン13のパターン像の1次元強度分布
をシミュレーションした結果の説明図である。図4〜図
7は位相部材91による位相シフト量を0度から30度
おきに180度まで変化させたときの平行平面板14(
パターン13)が投影レンズ1によるレチクル18の投
影面(結像面)に対して合致した位置にあった場合(デ
ィフォーカス0)と平行平面板14が投影面に対して光
軸方向に上方向(ディフォーカス(−))と下方向(デ
ィフォーカス(+))にずれていたときの3つの状態で
のパターン像の1次元強度分布を示している。
【0030】同図ではパターン13の透明部90b1〜
90b5のうち位相部材91を設けた透明部90b1,
90b3,90b5と位相部材91を設けない透明部9
0b2,、90b4における強度分布がディフォーカス
量に対して、どのように変化しているかを示している。
90b5のうち位相部材91を設けた透明部90b1,
90b3,90b5と位相部材91を設けない透明部9
0b2,、90b4における強度分布がディフォーカス
量に対して、どのように変化しているかを示している。
【0031】図8は図7における位相シフト量が180
度のときパターン13の透明部90b3のベストフォー
カスでの1次強度分布のピークを1として、強度0.5
でスライスしたときの強度分布の幅(強度分布幅と呼ぶ
ことにする)が位相シフト量とデフォーカスによってど
のよう変化するかを表わした説明図である。図8より位
相シフト量が0°、180°(正確には180n°、n
=0,±1,±2,・・)以外では+デフォーカスで強
度分布幅が太くなり、−デフォーカスでは細くなってい
る。またベストフォーカスでは位相シフト量にかかわら
ず強度分布幅/ピッチが0.5で一定である。このシミ
ュレーションではデフォーカスによる強度分布変化が最
大になるのは位相シフト量が60°〜90°の間である
。これは光源の波長、投影レンズのNA、パターン13
の透明部90bのピッチ等によって変わるので、実際に
は応用するシステムごとに最適化する必要がある。しか
し0°、180°以外の位相シフトを与えるということ
に関しては共通である。
度のときパターン13の透明部90b3のベストフォー
カスでの1次強度分布のピークを1として、強度0.5
でスライスしたときの強度分布の幅(強度分布幅と呼ぶ
ことにする)が位相シフト量とデフォーカスによってど
のよう変化するかを表わした説明図である。図8より位
相シフト量が0°、180°(正確には180n°、n
=0,±1,±2,・・)以外では+デフォーカスで強
度分布幅が太くなり、−デフォーカスでは細くなってい
る。またベストフォーカスでは位相シフト量にかかわら
ず強度分布幅/ピッチが0.5で一定である。このシミ
ュレーションではデフォーカスによる強度分布変化が最
大になるのは位相シフト量が60°〜90°の間である
。これは光源の波長、投影レンズのNA、パターン13
の透明部90bのピッチ等によって変わるので、実際に
は応用するシステムごとに最適化する必要がある。しか
し0°、180°以外の位相シフトを与えるということ
に関しては共通である。
【0032】図9は図5における位相シフト量が60度
のときの強度分布幅をディフォーカス変化に対して、図
3の透明部90b2(90b4)と透明部90b3につ
いて表わした説明図である。図9から明らかのようにデ
ィフォーカスの方向による強度分布幅の太り又は細りは
位相部材91を設けた透明部90b3とそのとなりの位
相部材を設けない透明部90b2とでは逆になってくる
。
のときの強度分布幅をディフォーカス変化に対して、図
3の透明部90b2(90b4)と透明部90b3につ
いて表わした説明図である。図9から明らかのようにデ
ィフォーカスの方向による強度分布幅の太り又は細りは
位相部材91を設けた透明部90b3とそのとなりの位
相部材を設けない透明部90b2とでは逆になってくる
。
【0033】そして本実施例のシミュレーションにおい
てはベストフォーカスで強度0.5のスライスで同一の
幅、及び強度分布幅/ピッチ=0.5となってくる。
てはベストフォーカスで強度0.5のスライスで同一の
幅、及び強度分布幅/ピッチ=0.5となってくる。
【0034】このように本実施例では位相シフト法を適
用したパターン13の投影レンズ1による投影面の一次
元強度分布の強度分布幅を測定手段103によって得る
ことにより平行平板14、即ちウエハ表面2がレチクル
18の投影レンズ1による投影面に対して+デフォーカ
ス側の位置にいるのか、−デフォーカス側に位置にいる
のか、又はベストフォーカスの位置にいるのかを容易に
判定している。
用したパターン13の投影レンズ1による投影面の一次
元強度分布の強度分布幅を測定手段103によって得る
ことにより平行平板14、即ちウエハ表面2がレチクル
18の投影レンズ1による投影面に対して+デフォーカ
ス側の位置にいるのか、−デフォーカス側に位置にいる
のか、又はベストフォーカスの位置にいるのかを容易に
判定している。
【0035】すなわち図9に示すようにパターン13の
透明部90b2,90b3の投影像の強度分布幅がデフ
ォーカス量に対応して変化しており、透明部90b2,
90b3の強度分布幅が強度分布幅/ピッチ=0.5で
等しくなる点がレチクル18の投影レンズ1による投影
面(ピント位置)ということになる。このような測定を
露光しおわったウエハと未処理のウエハとの交換を行な
う際にステージ3を動かして行なえば、気圧や熱による
投影レンズ1のピント位置の変化も検出することができ
る。又従来の面位置検出装置(自動焦点制御機構)の問
題点を補正することができる。
透明部90b2,90b3の投影像の強度分布幅がデフ
ォーカス量に対応して変化しており、透明部90b2,
90b3の強度分布幅が強度分布幅/ピッチ=0.5で
等しくなる点がレチクル18の投影レンズ1による投影
面(ピント位置)ということになる。このような測定を
露光しおわったウエハと未処理のウエハとの交換を行な
う際にステージ3を動かして行なえば、気圧や熱による
投影レンズ1のピント位置の変化も検出することができ
る。又従来の面位置検出装置(自動焦点制御機構)の問
題点を補正することができる。
【0036】尚、本実施例では光源15の波長をウエハ
の露光に使用する波長と同じにすることができる為投影
レンズ1の色収差による影響がなく、かつウエハに通常
塗布されている感光剤を誤まって感光させてしまうこと
もない等の長所を有している。
の露光に使用する波長と同じにすることができる為投影
レンズ1の色収差による影響がなく、かつウエハに通常
塗布されている感光剤を誤まって感光させてしまうこと
もない等の長所を有している。
【0037】図10〜図14は本発明の実施例2〜6の
要部概略図である。これらの各実施例においては主に位
相シフト法を用いたパターン13の配置に関して示して
おり、又図1で示した要素と同一要素には同符番を付し
ている。
要部概略図である。これらの各実施例においては主に位
相シフト法を用いたパターン13の配置に関して示して
おり、又図1で示した要素と同一要素には同符番を付し
ている。
【0038】図10の実施例2では位相シフト法を適用
したパターン13をレチクル18の一部に設けている。 パターン13と受光素子17は投影レンズ1に対して光
学的に等価な位置に配置されている。レチクルパターン
18aの露光用の光源を含む照明系21からの光束をフ
ァイバー又はスリット(不図示)等を介して導光し、該
光束によりパターン13の必要な領域のみを照明してい
る。パターン13はハーフミラー等のビームスプリッタ
20を介し投影レンズ1によりステージ3上の反射面1
9上に投影している。反射面19からの反射光を再度、
投影レンズ1とビームスプリッタ20を介して受光素子
17に導光し、その面上にパターン13のパターン像を
形成している。
したパターン13をレチクル18の一部に設けている。 パターン13と受光素子17は投影レンズ1に対して光
学的に等価な位置に配置されている。レチクルパターン
18aの露光用の光源を含む照明系21からの光束をフ
ァイバー又はスリット(不図示)等を介して導光し、該
光束によりパターン13の必要な領域のみを照明してい
る。パターン13はハーフミラー等のビームスプリッタ
20を介し投影レンズ1によりステージ3上の反射面1
9上に投影している。反射面19からの反射光を再度、
投影レンズ1とビームスプリッタ20を介して受光素子
17に導光し、その面上にパターン13のパターン像を
形成している。
【0039】受光素子17面上に形成したパターン像よ
り投影レンズ1の投影面(ピント面)を検出する方法は
図1の実施例1と同じである。
り投影レンズ1の投影面(ピント面)を検出する方法は
図1の実施例1と同じである。
【0040】本実施例では位相シフト法を用いたパター
ン13をレチクル18の一部に設けており、これにより
パターン13の透明部90b1〜90b5の線幅を投影
レンズ1の投影倍率の逆比分だけ太くすることができパ
ターンを描画しやすくしている。
ン13をレチクル18の一部に設けており、これにより
パターン13の透明部90b1〜90b5の線幅を投影
レンズ1の投影倍率の逆比分だけ太くすることができパ
ターンを描画しやすくしている。
【0041】図11の実施例3では位相シフト法を適用
したパターン13をビームスプリッタ23とミラー16
を介してレチクル18と投影レンズ1に対して光学的に
等価な位置に配置している。又受光素子17をビームス
プリッタ23を介してパターン13と光学的に等価な位
置に配置している。
したパターン13をビームスプリッタ23とミラー16
を介してレチクル18と投影レンズ1に対して光学的に
等価な位置に配置している。又受光素子17をビームス
プリッタ23を介してパターン13と光学的に等価な位
置に配置している。
【0042】本実施例では照明系21からの光束をファ
イバー22等で取り出し、該光束により平行平面板14
を介してパターン13を照明している。そしてパターン
13をビームスプリッタ23とミラー16を介して投影
レンズ1によりステージ3上に設けた反射面19上に投
影している。
イバー22等で取り出し、該光束により平行平面板14
を介してパターン13を照明している。そしてパターン
13をビームスプリッタ23とミラー16を介して投影
レンズ1によりステージ3上に設けた反射面19上に投
影している。
【0043】そして反射面19からの反射光を元の光路
に戻し、再度、投影レンズ1とミラー16、ビームスプ
リッタ23を介して受光素子17に導光し、その面上に
パターン13のパターン像を形成している。受光素子1
7面上に形成したパターン像より投影レンズ1の投影面
を検出する方法は図1の実施例1と同じである。
に戻し、再度、投影レンズ1とミラー16、ビームスプ
リッタ23を介して受光素子17に導光し、その面上に
パターン13のパターン像を形成している。受光素子1
7面上に形成したパターン像より投影レンズ1の投影面
を検出する方法は図1の実施例1と同じである。
【0044】本実施例では図10の実施例2に比べてレ
チクル18に位相シフト法を適用したパターンを設けて
いないので、今までのレチクルがそのまま使用できると
いう長所がある。
チクル18に位相シフト法を適用したパターンを設けて
いないので、今までのレチクルがそのまま使用できると
いう長所がある。
【0045】図12の実施例4では図10の実施例2に
おいて反射面19をステージ3上に設けた代わりにウエ
ハ2の表面を反射面として用いている。これにより投影
レンズ1の投影面(ピント面)検出とウエハ2を投影レ
ンズ1の投影面に合致させることを同時に行っている。 本実施例における光学的作用は図10の実施例2と同じ
である。
おいて反射面19をステージ3上に設けた代わりにウエ
ハ2の表面を反射面として用いている。これにより投影
レンズ1の投影面(ピント面)検出とウエハ2を投影レ
ンズ1の投影面に合致させることを同時に行っている。 本実施例における光学的作用は図10の実施例2と同じ
である。
【0046】本実施例では投影レンズ1の投影面の検出
にウエハ2の表面反射を利用しているのでウエハ2の表
面が投影レンズ1の投影面に合致しているか否かを容易
に判定することができる。
にウエハ2の表面反射を利用しているのでウエハ2の表
面が投影レンズ1の投影面に合致しているか否かを容易
に判定することができる。
【0047】この為図1の一部に示した従来の面位置検
出装置を用いなくてもウエハ2の表面を投影レンズ1の
投影面に合致させることができるという特長を有してい
る。
出装置を用いなくてもウエハ2の表面を投影レンズ1の
投影面に合致させることができるという特長を有してい
る。
【0048】尚、本実施例ではレチクルパターン18a
の露光用の光束を投影面の検出の為、直接ウエハ2面上
に照射している為、ウエハ2の表面に塗布されている感
光剤(レジスト)に影響(感光)しないように光路中に
、例えばレチクル18の光路上方に減光フィルター24
を配置している。
の露光用の光束を投影面の検出の為、直接ウエハ2面上
に照射している為、ウエハ2の表面に塗布されている感
光剤(レジスト)に影響(感光)しないように光路中に
、例えばレチクル18の光路上方に減光フィルター24
を配置している。
【0049】図13の実施例5では図12の実施例4に
比べてパターン13の照明用として独立の光源25を設
けている点、又それに応じて補正光学系27を設けてい
る点が異っている。
比べてパターン13の照明用として独立の光源25を設
けている点、又それに応じて補正光学系27を設けてい
る点が異っている。
【0050】本実施例の光源25はレチクルパターン1
8の露光用の光束の波長とは異っており、かつウエハ2
に塗布してある感光剤に対して感度が殆んどない波長の
光束を放射している。パターン13のパターン像を得る
際、光源25からの光束の波長と照明系21からの露光
用の光束の波長との違いによる投影レンズ1の色収差に
よる影響を補正する為にビームスプリッタ20と投影レ
ンズ1との間の光路中に補正光学系27を設けている。 そしてパターン13からの光束を該補正光学系27を介
して投影レンズ1に入射させている。これによりレチク
ルパターン18aの露光用の光束の波長と異なる波長の
光束を用いてもパターン13のパターン像を受光素子1
7面上に高精度に形成することができるようにして、実
施例4と同様の効果を得ている。
8の露光用の光束の波長とは異っており、かつウエハ2
に塗布してある感光剤に対して感度が殆んどない波長の
光束を放射している。パターン13のパターン像を得る
際、光源25からの光束の波長と照明系21からの露光
用の光束の波長との違いによる投影レンズ1の色収差に
よる影響を補正する為にビームスプリッタ20と投影レ
ンズ1との間の光路中に補正光学系27を設けている。 そしてパターン13からの光束を該補正光学系27を介
して投影レンズ1に入射させている。これによりレチク
ルパターン18aの露光用の光束の波長と異なる波長の
光束を用いてもパターン13のパターン像を受光素子1
7面上に高精度に形成することができるようにして、実
施例4と同様の効果を得ている。
【0051】尚、本実施例では光源25からの光束はウ
エハ2に塗布してある感光剤に感光しない為図9の実施
例4で用いた減光フィルター24は不要となっている。
エハ2に塗布してある感光剤に感光しない為図9の実施
例4で用いた減光フィルター24は不要となっている。
【0052】図14の実施例6では図13の実施例5に
比べて位相シフト法を適用したパターン13をレチクル
18に設けなく、図11の実施例3と同様にレチクル1
8と投影レンズ1に対して光学的に等価な位置に配置し
ている。又、受光素子17をビームスプリッタ23を介
してパターン13と光学的に等価な位置に配置している
。
比べて位相シフト法を適用したパターン13をレチクル
18に設けなく、図11の実施例3と同様にレチクル1
8と投影レンズ1に対して光学的に等価な位置に配置し
ている。又、受光素子17をビームスプリッタ23を介
してパターン13と光学的に等価な位置に配置している
。
【0053】本実施例では光源25からの光束によりパ
ターン13を照明している。パターン13からの光束の
光路は図11の実施例3とステージ3面上の反射点を除
き同じである。
ターン13を照明している。パターン13からの光束の
光路は図11の実施例3とステージ3面上の反射点を除
き同じである。
【0054】即ち、パターン13からの光束はビームス
プリッタ23、ミラー16、補正光学系27、そして投
影レンズ1によりウエハ2面上に導光され、その面上に
パターン像を形成している。そしてウエハ2からの反射
光を元の光路に戻し、再度投影レンズ1、補正光学系2
7、ミラー16、そしてビームスプリッタ23を介して
受光素子17面上に導光し、その面上にパターン像を形
成している。
プリッタ23、ミラー16、補正光学系27、そして投
影レンズ1によりウエハ2面上に導光され、その面上に
パターン像を形成している。そしてウエハ2からの反射
光を元の光路に戻し、再度投影レンズ1、補正光学系2
7、ミラー16、そしてビームスプリッタ23を介して
受光素子17面上に導光し、その面上にパターン像を形
成している。
【0055】本実施例において受光素子17面上に形成
されたパターン像より投影レンズ1の投影面(ピント面
)を検出する方法は図1の実施例1と同じである。
されたパターン像より投影レンズ1の投影面(ピント面
)を検出する方法は図1の実施例1と同じである。
【0056】尚、図12の実施例4と図13の実施例5
、そして図14の実施例6ではウエハ2表面からの反射
光を用いている為投影レンズ1による投影面の検出とウ
エハ2表面の検出が同時に行なえる。図11の実施例3
、図13の実施例5、図14の実施例6ではレチクル1
8に位相シフト法を適用したパターンを設けていないの
で従来のレチクルを使用することができるといった長所
がある。
、そして図14の実施例6ではウエハ2表面からの反射
光を用いている為投影レンズ1による投影面の検出とウ
エハ2表面の検出が同時に行なえる。図11の実施例3
、図13の実施例5、図14の実施例6ではレチクル1
8に位相シフト法を適用したパターンを設けていないの
で従来のレチクルを使用することができるといった長所
がある。
【0057】又、実施例2〜6ではパターン13に基づ
く光束が投影レンズ1を2度通過しているので図1の実
施例1に比べて2倍の感度を持っている。
く光束が投影レンズ1を2度通過しているので図1の実
施例1に比べて2倍の感度を持っている。
【0058】以上の各実施例ではパターン像の1次元強
度分布の強度幅を測定することにより投影レンズ1の投
影面を検出した場合について説明したが、本発明では、
この他位相シフト用の位相部材が設けられているパター
ンと設けられていないパターンの各々のパターン像の強
度の最大値を比較することによって投影面を検出する方
法や1次元強度分布を計算機によりフーリエ変換し、そ
の分布の特徴より投影面を検出する方法やパターン像を
光学系によりフーリエ変換して、その分布の特徴より投
影面を検出する方法等が適用可能である。
度分布の強度幅を測定することにより投影レンズ1の投
影面を検出した場合について説明したが、本発明では、
この他位相シフト用の位相部材が設けられているパター
ンと設けられていないパターンの各々のパターン像の強
度の最大値を比較することによって投影面を検出する方
法や1次元強度分布を計算機によりフーリエ変換し、そ
の分布の特徴より投影面を検出する方法やパターン像を
光学系によりフーリエ変換して、その分布の特徴より投
影面を検出する方法等が適用可能である。
【0059】
【発明の効果】本発明によれば位相シフト法を適用した
前述の条件を有した透明部と不透明部とから成るパター
ンを投影レンズを介して所定面上に投影し、このときの
パターン像の光学特性を測定することにより、例えば環
境変化に伴う投影面(ピント面)の変動を容易に検出す
ることができ、常にウエハ表面を投影レンズの投影面に
合致させることができ、高精度な投影露光ができる投影
露光装置を達成することができる。
前述の条件を有した透明部と不透明部とから成るパター
ンを投影レンズを介して所定面上に投影し、このときの
パターン像の光学特性を測定することにより、例えば環
境変化に伴う投影面(ピント面)の変動を容易に検出す
ることができ、常にウエハ表面を投影レンズの投影面に
合致させることができ、高精度な投影露光ができる投影
露光装置を達成することができる。
【0060】又、本発明は投影面の検出を従来の面位置
検出機構の補正に使う場合、次に露光するウエハと露光
を終了したウエハとの交換の間に行うことができるので
スループットを低下させることがないといった特長を有
している。
検出機構の補正に使う場合、次に露光するウエハと露光
を終了したウエハとの交換の間に行うことができるので
スループットを低下させることがないといった特長を有
している。
【図1】本発明の実施例1の要部概略図、
【図2】本発
明に係る位相シフト法を適用したパターンの要部断面図
、
明に係る位相シフト法を適用したパターンの要部断面図
、
【図3】本発明に係る位相シフト法を適用したパターン
の平面図、
の平面図、
【図4】本発明に係るパターン像の1次元強度分布のシ
ミュレーションによるディフォーカス特性図、
ミュレーションによるディフォーカス特性図、
【図5】
本発明に係るパターン像の1次元強度分布のシミュレー
ションによるディフォーカス特性図、
本発明に係るパターン像の1次元強度分布のシミュレー
ションによるディフォーカス特性図、
【図6】本発明に
係るパターン像の1次元強度分布のシミュレーションに
よるディフォーカス特性図、
係るパターン像の1次元強度分布のシミュレーションに
よるディフォーカス特性図、
【図7】本発明に係るパタ
ーン像の1次元強度分布のシミュレーションによるディ
フォーカス特性図、
ーン像の1次元強度分布のシミュレーションによるディ
フォーカス特性図、
【図8】本発明に係るパターン像の
1次元強度分布の強度分布幅と位相シフト量のディフォ
ーカス特性を示した説明図、
1次元強度分布の強度分布幅と位相シフト量のディフォ
ーカス特性を示した説明図、
【図9】本発明に係るパターン像の強度分布幅のディフ
ォーカス特性を示した説明図、
ォーカス特性を示した説明図、
【図10】本発明の実施例2の要部概略図、
【図11】
本発明の実施例3の要部概略図、
本発明の実施例3の要部概略図、
【図12】本発明の実
施例4の要部概略図、
施例4の要部概略図、
【図13】本発明の実施例5の要
部概略図、
部概略図、
【図14】本発明の実施例6の要部概略図、
【図15】従来の面位置検出装置を有した投影露光装置
の概略図。
の概略図。
1 投影レンズ
2 ウエハ
3 ステージ
12 受光素子
13 パターン
14 基板
15 光源
17 受光素子
104 処理回路
18 レチクル
21 照明系
90a 不透明部
90b 透明部
91 位相部材
Claims (2)
- 【請求項1】 レチクル面上の電子回路パターンを投
影レンズによりウエハ面上に投影露光する投影露光装置
において基板面上に透明部と不透明部とから成るマーク
を設けると共に、該マークの不透明部を挟んで隣接した
透明部のうちの少なくとも一方の透明部に隣接した透明
部を発する透過光に対して所定の位相差を付与する位相
部材を設けたパターンを該投影レンズを介して受光素子
面上に投影し、該受光素子面上に形成したパターン像の
1次元方向の強度分布を測定手段で測定し、該測定手段
からの信号を利用して、該投影レンズにより投影したパ
ターン像の投影面位置を求めるようにしたことを特徴と
する投影露光装置。 - 【請求項2】 前記透明部に付与する位相部材は透過
光に180°×n(n=0,±1,±2,・・)以外の
位相差を付与していることを特徴とする請求項1の投影
露光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2412547A JPH04219919A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2412547A JPH04219919A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 投影露光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04219919A true JPH04219919A (ja) | 1992-08-11 |
Family
ID=18521374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2412547A Pending JPH04219919A (ja) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | 投影露光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04219919A (ja) |
-
1990
- 1990-12-20 JP JP2412547A patent/JPH04219919A/ja active Pending
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