JPH06232029A - 縮小投影露光装置 - Google Patents
縮小投影露光装置Info
- Publication number
- JPH06232029A JPH06232029A JP5019867A JP1986793A JPH06232029A JP H06232029 A JPH06232029 A JP H06232029A JP 5019867 A JP5019867 A JP 5019867A JP 1986793 A JP1986793 A JP 1986793A JP H06232029 A JPH06232029 A JP H06232029A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exposure
- focus position
- reticle
- time
- lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Projection-Type Copiers In General (AREA)
- Variable Magnification In Projection-Type Copying Machines (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】縮小投影露光装置において、縮小レンズの熱膨
張により発生する焦点位置の変動を予測し、補正するこ
とを目的とする。 【構成】ステージ２０上に設けられた合焦点検出器５０
を用い、露光前に、縮小レンズに露光光を入射したとき
の焦点位置の変化を求める。このとき、焦点位置の変化
を表すパラメータを算出する。露光時には、縮小レンズ
１０に入射する露光光の光量と算出したパラメータを用
い、焦点位置の変動量を予測し、縮小レンズとステージ
の距離を調節することにより焦点位置変動を補正する。 【効果】露光時の焦点位置の変動による焦点ズレを低減
することができるために、安定した露光が可能となる。
張により発生する焦点位置の変動を予測し、補正するこ
とを目的とする。 【構成】ステージ２０上に設けられた合焦点検出器５０
を用い、露光前に、縮小レンズに露光光を入射したとき
の焦点位置の変化を求める。このとき、焦点位置の変化
を表すパラメータを算出する。露光時には、縮小レンズ
１０に入射する露光光の光量と算出したパラメータを用
い、焦点位置の変動量を予測し、縮小レンズとステージ
の距離を調節することにより焦点位置変動を補正する。 【効果】露光時の焦点位置の変動による焦点ズレを低減
することができるために、安定した露光が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に用い
られる投影露光装置の焦点位置変動の補正に関するもの
である。
られる投影露光装置の焦点位置変動の補正に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体の微細加工に対応するため
に、縮小投影露光装置の縮小レンズには高ＮＡレンズが
使用されるようになってきた。また、露光光には短波長
の光源が使用されるようになってきた。縮小レンズの理
論焦点深度Ｚは次の式のように与えられる。
に、縮小投影露光装置の縮小レンズには高ＮＡレンズが
使用されるようになってきた。また、露光光には短波長
の光源が使用されるようになってきた。縮小レンズの理
論焦点深度Ｚは次の式のように与えられる。
【０００３】 Ｚ＝ｋ・λ／(ＮＡ)2 …（式１) ｋ：定数 λ：波長 ＮＡ：開口数 レジストの改良により焦点深度を大きくする努力がなさ
れてきたものの、高ＮＡ化，短波長化により焦点深度が
小さくなってきた。この傾向は今後も続き、さらに焦点
深度は小さくなると考えられる。これに加え、半導体加
工プロセス後半では、ウェハ上に段差が発生するため
に、焦点合わせはより正確に行わなければならない。
れてきたものの、高ＮＡ化，短波長化により焦点深度が
小さくなってきた。この傾向は今後も続き、さらに焦点
深度は小さくなると考えられる。これに加え、半導体加
工プロセス後半では、ウェハ上に段差が発生するため
に、焦点合わせはより正確に行わなければならない。
【０００４】一方、縮小レンズに露光光が入射すると、
縮小レンズ及び縮小レンズ内の気体が膨張することによ
り焦点距離が短くなる。この場合の焦点位置の変動は２
から３μｍに達することもある。最近のサブミクロン加
工に対応した縮小レンズの焦点深度は２μｍ程度であ
り、焦点位置の変動を補正を行わなければ、焦点ズレを
起こし、半導体の量産は不可能となる。
縮小レンズ及び縮小レンズ内の気体が膨張することによ
り焦点距離が短くなる。この場合の焦点位置の変動は２
から３μｍに達することもある。最近のサブミクロン加
工に対応した縮小レンズの焦点深度は２μｍ程度であ
り、焦点位置の変動を補正を行わなければ、焦点ズレを
起こし、半導体の量産は不可能となる。
【０００５】この焦点位置の変動を補正するために、従
来は、(1）縮小レンズ内の温度を測定し縮小レンズの温
度を温調する方法、(2）縮小レンズ内の温度や気圧を測
定し縮小レンズ内の気圧を制御する方法、(3）縮小レン
ズ内の温度や気圧を測定し縮小レンズを構成する一部の
レンズの位置を制御することにより焦点位置の変動を抑
える方法などがとられてきた。
来は、(1）縮小レンズ内の温度を測定し縮小レンズの温
度を温調する方法、(2）縮小レンズ内の温度や気圧を測
定し縮小レンズ内の気圧を制御する方法、(3）縮小レン
ズ内の温度や気圧を測定し縮小レンズを構成する一部の
レンズの位置を制御することにより焦点位置の変動を抑
える方法などがとられてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記(1）の方
法は、焦点位置の早い変化に追従できないという問題が
ある。また、上記(2）や(3）の方法はレンズの製造コス
ト高につながるという問題がある。本発明の目的は、よ
り簡単な方法で露光中の焦点位置の変動を予測し、最良
の位置で露光を行う縮小投影露光装置を提供することに
ある。
法は、焦点位置の早い変化に追従できないという問題が
ある。また、上記(2）や(3）の方法はレンズの製造コス
ト高につながるという問題がある。本発明の目的は、よ
り簡単な方法で露光中の焦点位置の変動を予測し、最良
の位置で露光を行う縮小投影露光装置を提供することに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は以下のよ
うである。露光前に、レティクルに露光光を照射し、焦
点位置を検出する検出器を用いて焦点位置の変化を測定
する。なお、このときにレティクルに入射する露光光の
光量と焦点位置の変化の関係を表すパラメータを求め
る。露光時は、露光前に求めたパラメータを用い、レテ
ィクルに入射する露光光の光量から焦点位置の変化を予
測し、ウェハ面を合焦点位置に保つように制御する。
うである。露光前に、レティクルに露光光を照射し、焦
点位置を検出する検出器を用いて焦点位置の変化を測定
する。なお、このときにレティクルに入射する露光光の
光量と焦点位置の変化の関係を表すパラメータを求め
る。露光時は、露光前に求めたパラメータを用い、レテ
ィクルに入射する露光光の光量から焦点位置の変化を予
測し、ウェハ面を合焦点位置に保つように制御する。
【０００８】
【作用】ウェハが合焦点付近に保たれるため、安定した
露光が可能となり歩留まり向上につながる。また、本方
法は比較的簡単に実現できるため、コスト低減につなが
る。
露光が可能となり歩留まり向上につながる。また、本方
法は比較的簡単に実現できるため、コスト低減につなが
る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を縮小投影露光装置に適用した
実施例を図面を用いて説明する。縮小投影露光装置は、
図１に示すように、露光光を発生させる照明系１と、露
光光をオン／オフするシャッタ２と、露光光を均一にす
るインテグレータ３と、露光光を集束するコンデンサレ
ンズ４と、露光光の範囲を制限するマスキングブレード
５と、回路パターンが描かれたレティクル６と、回路パ
ターン像を縮小する縮小レンズ１０と、合焦点付近で光
軸方向と光軸方向に対して垂直方向に移動可能なステー
ジ２０と、それらを制御する主制御部３０から主に構成
される。
実施例を図面を用いて説明する。縮小投影露光装置は、
図１に示すように、露光光を発生させる照明系１と、露
光光をオン／オフするシャッタ２と、露光光を均一にす
るインテグレータ３と、露光光を集束するコンデンサレ
ンズ４と、露光光の範囲を制限するマスキングブレード
５と、回路パターンが描かれたレティクル６と、回路パ
ターン像を縮小する縮小レンズ１０と、合焦点付近で光
軸方向と光軸方向に対して垂直方向に移動可能なステー
ジ２０と、それらを制御する主制御部３０から主に構成
される。
【００１０】オートフォーカス機構は、ステージと縮小
レンズの距離を測定するためのステージ位置検出器４０
および４１と、縮小レンズとステージの距離を制御する
Ａ／Ｆ制御部４２により構成される。
レンズの距離を測定するためのステージ位置検出器４０
および４１と、縮小レンズとステージの距離を制御する
Ａ／Ｆ制御部４２により構成される。
【００１１】焦点位置検出器５０は図２のような構成で
あり、マーク５１と、そのマークを透過した光を測定す
る光電センサ５２からなる。マーク５１としては、たと
えば図３（ａ）または図３（ｂ）のマークが考えられ
が、光を透過する部分と遮断する部分が交互に現れるも
のであればどのような形状であっても良い。
あり、マーク５１と、そのマークを透過した光を測定す
る光電センサ５２からなる。マーク５１としては、たと
えば図３（ａ）または図３（ｂ）のマークが考えられ
が、光を透過する部分と遮断する部分が交互に現れるも
のであればどのような形状であっても良い。
【００１２】合焦点を測定方法するためには、焦点位置
検出器に使用されているマークと同じマークをレティク
ル上に配置しておく。焦点位置を測定するには、レティ
クルのマークの投影像が、焦点位置検出器のマーク５１
と重なるようにステージを移動し、ステージを合焦点付
近で光軸方向に移動する。このとき、前記ステージ位置
検出器４０および４１を用いステージと縮小レンズの距
離と、合焦点検出器の光電センサ５２の出力を測定す
る。すると、図４のようなステージ位置と光電センサの
出力の関係が得られる。ここで、光量が最大になったス
テージ位置が合焦点である。この方法では、露光光の像
を直接観測するために、正確な合焦点位置を得ることが
できる。また、比較的簡単な動作で測定することができ
るため、短時間に測定することが可能である。
検出器に使用されているマークと同じマークをレティク
ル上に配置しておく。焦点位置を測定するには、レティ
クルのマークの投影像が、焦点位置検出器のマーク５１
と重なるようにステージを移動し、ステージを合焦点付
近で光軸方向に移動する。このとき、前記ステージ位置
検出器４０および４１を用いステージと縮小レンズの距
離と、合焦点検出器の光電センサ５２の出力を測定す
る。すると、図４のようなステージ位置と光電センサの
出力の関係が得られる。ここで、光量が最大になったス
テージ位置が合焦点である。この方法では、露光光の像
を直接観測するために、正確な合焦点位置を得ることが
できる。また、比較的簡単な動作で測定することができ
るため、短時間に測定することが可能である。
【００１３】次に、露光時の焦点位置の変動の特性を求
める方法について述べる。たとえば、図５（ａ）のよう
にシャッタを開閉したとき、開区間では露光光により縮
小レンズが暖まり合焦点が縮小レンズの方向に移動す
る。また、閉区間では縮小レンズが冷えるために合焦点
はもとに戻る。そこで、前記合焦点測定器により、縮小
レンズが露光光により暖まるときと冷えるときの合焦点
の変化を測定する。ただし、前記合焦点検出器は露光光
の合焦点を直接観察するために、シャッタ閉区間でも測
定に要する時間だけシャッタを開く必要があるが、測定
に要する時間が短い場合は無視しても良い。焦点位置の
変動特性を得るためには、レティクルに入射するＴ
（秒）毎の積算光量と、合焦点位置を測定する。ｎＴ
（秒）から（ｎ＋１）Ｔ（秒）までにレティクルに入射
する積算光量をｘ（ｎ）、その時の合焦点の位置をｚ
（ｎ）としたとき、以下の（式２）を最も良く近似する
ａ1，ａ2，…，ａm およびｂを最小２乗法などの方法で
算出する（ｎは任意の整数）。ｍの値としては３程度で
十分である。
める方法について述べる。たとえば、図５（ａ）のよう
にシャッタを開閉したとき、開区間では露光光により縮
小レンズが暖まり合焦点が縮小レンズの方向に移動す
る。また、閉区間では縮小レンズが冷えるために合焦点
はもとに戻る。そこで、前記合焦点測定器により、縮小
レンズが露光光により暖まるときと冷えるときの合焦点
の変化を測定する。ただし、前記合焦点検出器は露光光
の合焦点を直接観察するために、シャッタ閉区間でも測
定に要する時間だけシャッタを開く必要があるが、測定
に要する時間が短い場合は無視しても良い。焦点位置の
変動特性を得るためには、レティクルに入射するＴ
（秒）毎の積算光量と、合焦点位置を測定する。ｎＴ
（秒）から（ｎ＋１）Ｔ（秒）までにレティクルに入射
する積算光量をｘ（ｎ）、その時の合焦点の位置をｚ
（ｎ）としたとき、以下の（式２）を最も良く近似する
ａ1，ａ2，…，ａm およびｂを最小２乗法などの方法で
算出する（ｎは任意の整数）。ｍの値としては３程度で
十分である。
【００１４】 ｚ(ｎ)＝ａ1・ｚ(ｎ−１)＋ａ2・ｚ(ｎ−２)＋… ＋ａm・ｚ(ｎ−ｍ)＋ｂ・ｘ(ｎ） …（式２） Ｔ（秒）毎の積算光量は、照明光の強度と、マスキング
ブレード５の開口面積と、シャッタの開閉の状態から推
定する。
ブレード５の開口面積と、シャッタの開閉の状態から推
定する。
【００１５】以上の方法で、露光時の焦点位置の変動特
性を表すパラメータが求められる。なお、シャッタ開閉
パターンとしては図５（ａ）のようなパターンで十分で
あるが、図５（ｂ）のように、露光時のシャッタ開閉パ
ターンと同じ開閉パターンを使用して測定しても良い。
この場合は、露光時と同じシャッタ開閉パターンである
ために、より良い補正が可能となる。
性を表すパラメータが求められる。なお、シャッタ開閉
パターンとしては図５（ａ）のようなパターンで十分で
あるが、図５（ｂ）のように、露光時のシャッタ開閉パ
ターンと同じ開閉パターンを使用して測定しても良い。
この場合は、露光時と同じシャッタ開閉パターンである
ために、より良い補正が可能となる。
【００１６】次に、露光時の補正方法について述べる。
露光時には、露光前に算出した変動特性を表すパラメー
タａ1，ａ2，…，ａm およびｂと、レティクルに入射す
るＴ（秒）毎の積算光量から、（式２）により焦点位置
の変動量を推定し、ステージを変動量にあわせ適当に移
動させる。なお、積算光量を求める間隔Ｔは、推定時の
合焦点の検出間隔と同じでなければならない。
露光時には、露光前に算出した変動特性を表すパラメー
タａ1，ａ2，…，ａm およびｂと、レティクルに入射す
るＴ（秒）毎の積算光量から、（式２）により焦点位置
の変動量を推定し、ステージを変動量にあわせ適当に移
動させる。なお、積算光量を求める間隔Ｔは、推定時の
合焦点の検出間隔と同じでなければならない。
【００１７】以上の方法により、縮小レンズの熱膨張に
よる焦点位置ズレを補正することが可能となる。
よる焦点位置ズレを補正することが可能となる。
【００１８】ところで、マスキングブレード５の開口面
積はレティクルによって異なる。また、露光時間は使用
するレジスト（感光材）により異なる。さらに、レティ
クルの回路パターンの密度により露光光の透過率が異な
るので、焦点位置の変動を表すパラメータは、レティク
ル毎に求める必要がある。しかし、変動特性を表すパラ
メータを推定するためには時間がかかるので、算出した
パラメータを固定ディスクやフロッピーディスク等の記
録媒体６０に記録し、露光時にそれらのパラメータを読
み出して使用すれば、レティクルを交換した場合でも、
推定を省略して露光動作に入ることができる。
積はレティクルによって異なる。また、露光時間は使用
するレジスト（感光材）により異なる。さらに、レティ
クルの回路パターンの密度により露光光の透過率が異な
るので、焦点位置の変動を表すパラメータは、レティク
ル毎に求める必要がある。しかし、変動特性を表すパラ
メータを推定するためには時間がかかるので、算出した
パラメータを固定ディスクやフロッピーディスク等の記
録媒体６０に記録し、露光時にそれらのパラメータを読
み出して使用すれば、レティクルを交換した場合でも、
推定を省略して露光動作に入ることができる。
【００１９】なお、縮小レンズに入射、または、縮小レ
ンズを透過する露光光の光量をリアルタイムに観測する
手段が存在する場合は、露光光の光量を（式２）のｘ
（ｎ）として変動特性を求めても良い。この場合は、露
光光の光量を直接観測できるので、レティクル毎に焦点
位置の変動特性を求める必要がない。
ンズを透過する露光光の光量をリアルタイムに観測する
手段が存在する場合は、露光光の光量を（式２）のｘ
（ｎ）として変動特性を求めても良い。この場合は、露
光光の光量を直接観測できるので、レティクル毎に焦点
位置の変動特性を求める必要がない。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、露
光時の縮小レンズの熱膨張による合焦点の位置変動を予
測することにより、ウェハ面を合焦点位置付近に保つこ
とができる。これにより、焦点ズレによる歩留まり低下
を抑えることができる。また、本方法は比較的簡単に実
現できるためコスト低減につながる。
光時の縮小レンズの熱膨張による合焦点の位置変動を予
測することにより、ウェハ面を合焦点位置付近に保つこ
とができる。これにより、焦点ズレによる歩留まり低下
を抑えることができる。また、本方法は比較的簡単に実
現できるためコスト低減につながる。
【図１】本発明の実施例による縮小投影露光装置の概略
図である。
図である。
【図２】焦点位置検出器の概略図である。
【図３】焦点位置検出器およびレティクル上に設けるマ
ークの例を示す図である。
ークの例を示す図である。
【図４】焦点位置検出器を用いて焦点を測定したときに
得られるステージ位置と光量の関係を示した図である。
得られるステージ位置と光量の関係を示した図である。
【図５】露光前に行う焦点位置の変動を測定するとき
の、シャッタ開閉パターンと焦点位置検出のタイミング
を示した図である。
の、シャッタ開閉パターンと焦点位置検出のタイミング
を示した図である。
１…照明系、２…シャッタ、３…インテグレータ、４…
コンデンサレンズ、５…マスキングブレード、６…レテ
ィクル、１０…縮小レンズ、２０…ステージ、３０…主
制御部、４０…ステージ位置検出器、４１…ステージ位
置検出器、４２…Ａ／Ｆ制御部、５０…合焦点検出器、
５１…マーク、５２…光電センサ、６０…記録媒体。
コンデンサレンズ、５…マスキングブレード、６…レテ
ィクル、１０…縮小レンズ、２０…ステージ、３０…主
制御部、４０…ステージ位置検出器、４１…ステージ位
置検出器、４２…Ａ／Ｆ制御部、５０…合焦点検出器、
５１…マーク、５２…光電センサ、６０…記録媒体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０３Ｆ 9/02 Ｈ 7316−2Ｈ
Claims (3)
- 【請求項１】回路パターンが描かれたレティクルと、レ
ティクルに露光光を照射する照明部と、前記レティクル
のパターンを縮小する縮小レンズと、前記縮小レンズの
焦点位置付近で光軸方向と光軸方向に対して垂直方向に
移動可能なステージからなる装置で、前記縮小レンズの
露光時の焦点位置の変動を予測する手段を備え、焦点位
置の変動予測結果より、前記ステージ位置を合焦点位置
に保つことを特徴とする縮小投影露光装置。 - 【請求項２】前記焦点位置予測手段が、前記ステージ上
に設けられた露光光の焦点位置を検出する焦点位置検出
器を用い、露光前に、レティクルに露光光を入射したと
きの焦点位置の変化を前記焦点位置検出器で測定し、露
光時の焦点位置の変化を表すパラメータを算出し、露光
時に、レティクルに入射される露光光と算出したパラメ
ータより焦点位置を予測することを特徴とする請求項１
記載の縮小投影露光装置。 - 【請求項３】前記焦点位置予測手段が算出したパラメー
タを記録媒体に記録可能であり、請求項２に記述した露
光前の推定を省略し、露光時に、そのパラメータを記録
媒体から読み出し、予測のためのパラメータとして使用
することが可能である請求項１記載の縮小投影露光装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5019867A JPH06232029A (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 縮小投影露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5019867A JPH06232029A (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 縮小投影露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06232029A true JPH06232029A (ja) | 1994-08-19 |
Family
ID=12011178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5019867A Pending JPH06232029A (ja) | 1993-02-08 | 1993-02-08 | 縮小投影露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06232029A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008219010A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Asml Netherlands Bv | デバイス製造方法、コンピュータプログラム、及び、リソグラフィ装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63214542A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-07 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 遊星歯車減速機 |
-
1993
- 1993-02-08 JP JP5019867A patent/JPH06232029A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63214542A (ja) * | 1987-02-27 | 1988-09-07 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 遊星歯車減速機 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008219010A (ja) * | 2007-03-05 | 2008-09-18 | Asml Netherlands Bv | デバイス製造方法、コンピュータプログラム、及び、リソグラフィ装置 |
| US8068212B2 (en) | 2007-03-05 | 2011-11-29 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus configured to compensate for variations in a critical dimension of projected features due to heating of optical elements |
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