JPH06112105A - 半導体基板の露光方法及び露光装置 - Google Patents

半導体基板の露光方法及び露光装置

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JPH06112105A
JPH06112105A JP4283702A JP28370292A JPH06112105A JP H06112105 A JPH06112105 A JP H06112105A JP 4283702 A JP4283702 A JP 4283702A JP 28370292 A JP28370292 A JP 28370292A JP H06112105 A JPH06112105 A JP H06112105A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
flatness
wafer
focus
depth
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JP4283702A
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Hideaki Kawashima
英顯 川島
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7026Focusing
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板の露光直前の状態において、光学
系の焦点深度に対する半導体基板の平坦度の良否を正確
に管理することができるようにする。 【構成】 ウエハチャック7上に保持されたウエハ6の
平坦度を全面にわたってギャップセンサ10により測定
する。CPU12は、記憶部11に記憶された平坦度の
値と予め設定された光学系の焦点深度の値とを比較して
その大小を判定する。平坦度が焦点深度以内の場合には
露光を開始する。平坦度が焦点深度よりも大きい場合に
は露光を行わず、アラーム13を作動させてウエハ着脱
機構9によりウエハ6をウエハチャック7上から排出し
て次のウエハ6を装着する。 【効果】 デフォーカスに起因する解像不良部分の発生
を未然に防止できるので、品質上の信頼性の向上並びに
歩留りの向上を図ることができ、再生率低減による露光
装置の処理能力の向上及び作業時間の短縮化を図ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体デバイスの製造
工程においてウエハ等の半導体基板にパターンを露光す
るための半導体基板の露光方法及び露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、この種の露光、例えばウエハ
の投影露光においては、光源の光によって露光用マスク
を照明し、その照明されたマスクのパターン像を投影レ
ンズ等の光学系によってウエハ(或いはウエハ上に既に
形成されている各種の薄膜)上のフォトレジストに投影
して露光するようにしている。
【0003】この露光の際には、微細パターンを高精度
に解像するために、露光装置の光学系の焦点をウエハ上
(フォトレジスト膜内の最適高さ)に正確に位置合わせ
し、露光対象面が光学系の焦点深度内に確実に収まるよ
うにする必要がある。
【0004】ところで、光学系の焦点深度はその光学系
の特性により予め決まっているが、従来の露光において
は、露光前にウエハの平坦度を管理しておらず、ウエハ
の平坦度が光学系の焦点深度以内に収まっているものと
見なして、そのまま露光していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、露光装
置のウエハ保持部材であるウエハチャック上にウエハが
保持された際、ウエハの裏面またはウエハチャックの上
面に例えば異物が付着していると、ウエハの該当部分が
凸状になって局部的に平坦度が悪くなり、この平坦度が
光学系の焦点深度よりも大きくなることがある。
【0006】この場合、上述したように従来の露光にお
いては、露光前にウエハの平坦度を管理していないた
め、そのまま露光することによって、ウエハ上で局部的
にデフォーカスとなって解像不良部分が発生する。これ
によって、品質上の信頼性が大幅に低下すると共に歩留
りが著しく悪化するという問題があった。
【0007】そこで本発明は、半導体基板の露光直前の
状態において、光学系の焦点深度に対する半導体基板の
平坦度の良否を正確に管理することができる半導体基板
の露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体基板を保持部材上に保持して光学
系により前記半導体基板を露光するようにした半導体基
板の露光方法において、前記保持部材上に保持された前
記半導体基板の平坦度を全面にわたって測定し、この測
定した平坦度と予め設定した前記光学系の焦点深度とを
比較してその大小を判定し、前記平坦度が前記焦点深度
以内の場合にのみ前記半導体基板を露光するものであ
る。
【0009】なお、前記平坦度が前記焦点深度よりも大
きい場合には前記半導体基板を排出して次の半導体基板
を装着するとよい。
【0010】また、本発明は、半導体基板を保持部材上
に保持して光学系により前記半導体基板を露光するよう
にした半導体基板の露光装置において、前記保持部材上
に保持された前記半導体基板の平坦度を全面にわたって
測定する測定手段と、この測定された平坦度と予め設定
された前記光学系の焦点深度とを比較してその大小を判
定する比較判定手段とを備えたものである。
【0011】なお、前記比較判定手段により前記平坦度
が前記焦点深度以内と判定された場合にのみ装置本体の
露光手段を作動させて前記半導体基板を露光するように
構成するとよい。
【0012】さらに、前記比較判定手段により前記平坦
度が前記焦点深度以内と判定された場合には前記半導体
基板の露光後に基板着脱手段を作動させてその半導体基
板を排出し、前記比較判定手段により前記平坦度が前記
焦点深度よりも大きいと判定された場合には基板着脱手
段を作動させて前記半導体基板を排出して次の半導体基
板を装着するように構成するとよい。
【0013】また、前記比較判定手段により前記平坦度
が前記焦点深度よりも大きいと判定された場合にアラー
ムを作動させるように構成するとよい。
【0014】
【作用】上記のように構成された本発明によれば、保持
部材上に保持された半導体基板の平坦度を全面にわたっ
て測定し、この平坦度と光学系の焦点深度とを比較して
その大小を判定することによって、半導体基板の露光直
前の状態において、焦点深度に対する平坦度の良否が正
確に把握される。
【0015】そして、平坦度が焦点深度以内の場合にの
み半導体基板を露光することによって、半導体基板上の
局部的なデフォーカスに起因する解像不良部分の発生が
未然に防止される。
【0016】また、平坦度が焦点深度よりも大きい場合
には半導体基板を排出して次の半導体基板を装着するこ
とによって、平坦度の比較判定に続く一連の露光動作及
び半導体基板の着脱が自動化される。
【0017】なお、平坦度が焦点深度よりも大きい場合
にアラームを作動させると、平坦度の異常が直ちに警告
されるので、これに基づいて半導体基板及び保持部材の
検査や洗浄等を行うとよい。
【0018】
【実施例】以下、本発明をウエハの縮小投影露光方法及
び縮小投影露光装置に適用した一実施例を図面を参照し
て説明する。図1は装置の概略構成図、図2はその一連
の動作を説明するためのフローチャートである。
【0019】まず、図1に示すように、この縮小投影露
光装置は、装置本体として、光源1と、照明レンズ群2
と、レチクル(拡大マスク)3を保持するレチクルマウ
ント4と、縮小投影レンズ群5と、ウエハ6を保持する
ウエハチャック7と、ウエハチャック7を支持するXY
ステージ8とを備えている。また、この装置は、ウエハ
チャック7に対してウエハ6を着脱するウエハ着脱機構
9を備えている。
【0020】さらに、この装置は、ウエハチャック7上
に保持されたウエハ6の平坦度を測定するギャップセン
サ10と、この測定された平坦度の値を記憶する記憶部
11と、この記憶された平坦度の値と光学系の焦点深度
の値とを比較してその大小を判定する比較判定部とを備
えている。この比較判定部は例えばCPU12によって
構成することができる。なお、光学系の焦点深度は縮小
投影レンズ群5等の特性に基づいて予め設定されてい
る。また、警告音の発生や警告灯の表示等からなるアラ
ーム13が設けられており、このアラーム13はCPU
12により作動制御される。
【0021】なお、装置としては他に、装置本体の光源
1やXYステージ8等を作動させる露光制御部、ウエハ
着脱機構9を作動させる着脱制御部等を備えているが、
これらは個別に構成しても上記CPU12によって構成
してもよい。この実施例ではCPU12が上記各制御部
の機能を有するものとして説明する。
【0022】図1に示すように、ウエハ6がウエハチャ
ック7上に保持された際、ウエハ6の裏面またはウエハ
チャック7の上面に例えば異物14が付着していると、
ウエハ6の該当部分が凸状になって局部的に平坦度が悪
くなる。なお、図では誇張して示されているが、この平
坦度はμオーダーで問題となる。
【0023】そこで、ウエハチャック7上におけるウエ
ハ6の平坦度を全面にわたってギャップセンサ10によ
り測定する。このギャップセンサ10により測定された
平坦度の値を記憶部11に記憶する。CPU12は、記
憶部11に記憶された平坦度の値と予め設定された焦点
深度の値とを比較し、焦点深度に対する平坦度の大小を
判定する。そしてCPU12は、この比較判定結果に基
づいて、装置本体の光源1の発光やXYステージ8の移
動等による露光動作、ウエハ着脱機構9によるウエハ6
の着脱動作、アラーム13の作動等を制御する。
【0024】次に、上述のように構成された装置の一連
の動作を図1と共に図2のフローチャートに従って説明
する。
【0025】まず、ステップS1において、ウエハ着脱
機構9によりウエハ6をウエハチャック7上にロード
(装着)する。XYステージ8を縦横(X、Y方向)に
移動走査し、ウエハチャック7上に保持されたウエハ6
の平坦度を全面にわたってギャップセンサ10により測
定する。
【0026】次に、ステップS2において、CPU12
は、記憶部11に記憶された平坦度の値と焦点深度の値
とを比較し、焦点深度に対する平坦度の大小を判定す
る。
【0027】この比較判定の結果、ウエハ6の全面の平
坦度が焦点深度以内(平坦度≦焦点深度)と判定された
場合、ステップS3に進んで装置本体においてレチクル
3とウエハ6とのアライメントを行い、ステップS4に
おいて露光を開始する。
【0028】即ち、ステップS1からステップS4にお
いては、光源1からの光によって照明レンズ群2を介し
てレチクル3が一様に照明され、レチクル3のパターン
像が縮小投影レンズ群5によってウエハ6(或いはウエ
ハ6上に既に形成されている各種の薄膜)上のフォトレ
ジストに縮小投影される。XYステージ8によってウエ
ハ6がX、Y方向へ順次移動されながら縮小投影が繰り
返され、このステップアンドリピートによってウエハ6
の全面を露光していく。
【0029】そして、ステップS5において、ウエハ6
の全面の露光が終了したか否かを判別し、終了していな
ければ上記の露光を繰り返し、終了していればステップ
S6においてそのウエハ6をウエハ着脱機構9によりウ
エハチャック7上からアンロード(排出)する。
【0030】そして、同種のウエハ6のロット処理が完
了したか否かをステップS7において判別し、完了して
いれば一連の動作を終了し、完了していなければステッ
プS8に進んでウエハ着脱機構9により次のウエハ6を
ウエハチャック7上にロードし、上記の平坦度測定を開
始する。
【0031】一方、前記ステップS2における比較判定
の結果、ウエハ6の平坦度が焦点深度よりも大きい(平
坦度>焦点深度)と判定された場合、このウエハ6の露
光は行わず、ステップS9においてアラーム13を作動
させ、ステップS6に進み、ウエハ着脱機構9によりウ
エハ6をウエハチャック7上からアンロードする。
【0032】次いで、ウエハ着脱機構9により次のウエ
ハ6をウエハチャック7上にロードし、再び上記と同様
にしてウエハ6の平坦度の測定を開始する。
【0033】以上の動作をロット処理が完了するまで繰
り返す。
【0034】このように、ウエハチャック7上に保持さ
れたウエハ6の平坦度を全面にわたって測定し、この平
坦度と光学系の焦点深度とを比較してその大小を判定す
るので、ウエハ6の露光直前の状態において、焦点深度
に対する平坦度の良否を正確に把握することができる。
【0035】そして、平坦度が焦点深度以内の場合にの
みウエハ6を露光し、平坦度が焦点深度よりも大きい場
合にはウエハ6を露光しないので、ウエハ6上の局部的
なデフォーカスに起因する解像不良部分の発生を未然に
防止することができる。
【0036】また、平坦度が焦点深度よりも大きい場合
にはウエハ6をアンロードして次のウエハ6をロードす
るので、平坦度の比較判定に続く一連の露光動作及びウ
エハ6の着脱を自動的に行うことができる。
【0037】さらに、平坦度が焦点深度よりも大きい場
合にアラーム13を作動させることによって、平坦度の
異常が直ちに警告されるので、これに基づいてアンロー
ドされたウエハ6の検査や洗浄等を行えばよい。特に、
ウエハ6を交換してもアラーム13の作動が続くような
場合、ウエハチャック7の異常が予想されるので、この
ウエハチャック7の検査や洗浄等を行う。
【0038】なお、本実施例のように、ギャップセンサ
10によりウエハ6の平坦度を全面にわたって測定する
際、XYステージ8の移動を利用すると、ギャップセン
サ10の移動機構が不要で構造を簡単にすることができ
る。さらに、測定したウエハ6の平坦度の値を記憶部1
1に記憶させる際、ウエハ6上の測定位置と平坦度の値
とを対応させるようにすると、局部的な平坦度の異常箇
所を簡単に判別することができる。
【0039】以上、本発明の一実施例に付き説明した
が、本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明
の技術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が
可能である。例えば、実施例では平坦度の比較判定結果
に基づいて露光及びウエハ着脱を連続的に制御するよう
にしたが、その露光またはウエハ着脱は手動操作によっ
て行ってもよい。なお、実施例ではウエハの縮小投影露
光方法及び装置について述べたが、本発明は各種の半導
体基板に各種のパターンを露光する各種の露光方法及び
装置に適用可能である。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体基板の露光直前の状態において、その半導体基板
の平坦度を測定してこの平坦度と光学系の焦点深度との
大小を比較判定することによって、焦点深度に対する平
坦度の良否を正確に管理することができる。従って、半
導体基板上の局部的なデフォーカスに起因する解像不良
部分の発生を未然に防止することができ、品質上の信頼
性の大幅な向上並びに歩留りの著しい向上を図ることが
できる。そして、解像不良部分が発生する無駄な露光そ
のものを行わないので、結果的に、再生率低減による露
光装置の処理能力の大幅な向上及び作業時間の著しい短
縮化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をウエハの縮小投影露光方法及び縮小投
影露光装置に適用した一実施例における装置の概略構成
図である。
【図2】上記実施例における一連の動作を説明するため
のフローチャートである。
【符号の説明】
1 光源 2 照明レンズ群 3 レチクル 4 レチクルマウント 5 縮小投影レンズ群 6 ウエハ 7 ウエハチャック 8 XYステージ 9 ウエハ着脱機構 10 ギャップセンサ 11 記憶部 12 CPU 13 アラーム 14 異物

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板を保持部材上に保持して光学
    系により前記半導体基板を露光するようにした半導体基
    板の露光方法において、 前記保持部材上に保持された前記半導体基板の平坦度を
    全面にわたって測定し、この測定した平坦度と予め設定
    した前記光学系の焦点深度とを比較してその大小を判定
    し、前記平坦度が前記焦点深度以内の場合にのみ前記半
    導体基板を露光することを特徴とする半導体基板の露光
    方法。
  2. 【請求項2】 前記平坦度が前記焦点深度よりも大きい
    場合には前記半導体基板を排出して次の半導体基板を装
    着することを特徴とする請求項1記載の半導体基板の露
    光方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板を保持部材上に保持して光学
    系により前記半導体基板を露光するようにした半導体基
    板の露光装置において、 前記保持部材上に保持された前記半導体基板の平坦度を
    全面にわたって測定する測定手段と、この測定された平
    坦度と予め設定された前記光学系の焦点深度とを比較し
    てその大小を判定する比較判定手段とを備えたことを特
    徴とする半導体基板の露光装置。
  4. 【請求項4】 前記比較判定手段により前記平坦度が前
    記焦点深度以内と判定された場合にのみ装置本体の露光
    手段を作動させて前記半導体基板を露光するように構成
    したことを特徴とする請求項3記載の半導体基板の露光
    装置。
  5. 【請求項5】 前記比較判定手段により前記平坦度が前
    記焦点深度以内と判定された場合には前記半導体基板の
    露光後に基板着脱手段を作動させてその半導体基板を排
    出し、前記比較判定手段により前記平坦度が前記焦点深
    度よりも大きいと判定された場合には基板着脱手段を作
    動させて前記半導体基板を排出して次の半導体基板を装
    着するように構成したことを特徴とする請求項3または
    4記載の半導体基板の露光装置。
  6. 【請求項6】 前記比較判定手段により前記平坦度が前
    記焦点深度よりも大きいと判定された場合にアラームを
    作動させるように構成したことを特徴とする請求項3、
    4または5記載の半導体基板の露光装置。
JP4283702A 1992-09-29 1992-09-29 半導体基板の露光方法及び露光装置 Withdrawn JPH06112105A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002313706A (ja) * 2001-04-17 2002-10-25 Nikon Corp 露光装置および制御プログラム
CN1332269C (zh) * 2003-05-09 2007-08-15 Asml荷兰有限公司 光刻装置,器件制造方法,以及由此制造的器件
US10289009B2 (en) 2015-07-03 2019-05-14 Asml Netherlands B.V. Lithographic apparatus, control method and computer program product

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Effective date: 19991130