JPH06275497A - 投影露光方法とそのための装置 - Google Patents
投影露光方法とそのための装置Info
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- JPH06275497A JPH06275497A JP5060273A JP6027393A JPH06275497A JP H06275497 A JPH06275497 A JP H06275497A JP 5060273 A JP5060273 A JP 5060273A JP 6027393 A JP6027393 A JP 6027393A JP H06275497 A JPH06275497 A JP H06275497A
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 投影露光方法とそのための装置に関し、投影
露光する際の光学系に被露光面の平坦性のずれに起因す
る光路差を補正する機能をもたせ、パターンの焦点ぼけ
を低減して投影露光面積を大型化する手段を提供する。 【構成】 投影露光用光源８から放射された露光光をマ
スク９に入射し、その透過光を適応光学系である光路差
補正用反射形鏡４に入射し、その反射光を投影露光用光
学系５を通して露光対象６に投影する投影露光法であっ
て、レーザ干渉系１等によって露光光の光路長を測定
し、露光対象６の平坦性のずれ等によって生じる光路差
を制御装置７によって演算し、その演算結果によって、
光路差補正用反射形鏡４のアクチュエータ３のアクチュ
エータ素子３1 ，３2 ，３3 ・・・を駆動してその反射
面の形状を変えて、この光路差を最小化する。反射鏡に
代えて、屈折率可変の透明体を用いて光路差を最小化す
ることもできる。
露光する際の光学系に被露光面の平坦性のずれに起因す
る光路差を補正する機能をもたせ、パターンの焦点ぼけ
を低減して投影露光面積を大型化する手段を提供する。 【構成】 投影露光用光源８から放射された露光光をマ
スク９に入射し、その透過光を適応光学系である光路差
補正用反射形鏡４に入射し、その反射光を投影露光用光
学系５を通して露光対象６に投影する投影露光法であっ
て、レーザ干渉系１等によって露光光の光路長を測定
し、露光対象６の平坦性のずれ等によって生じる光路差
を制御装置７によって演算し、その演算結果によって、
光路差補正用反射形鏡４のアクチュエータ３のアクチュ
エータ素子３1 ，３2 ，３3 ・・・を駆動してその反射
面の形状を変えて、この光路差を最小化する。反射鏡に
代えて、屈折率可変の透明体を用いて光路差を最小化す
ることもできる。
Description
【０００１】本発明は、半導体集積回路装置等の製造工
程におけるフォトリソグラフィー技術で用いる投影露光
方法とその装置に関する。近年、半導体集積回路の高機
能化、高集積化、大型化されるに伴い、１つの回路を形
成する半導体基板領域が大面積化し、この大面積の半導
体基板領域全体の平坦性を維持することが困難になり、
この半導体基板領域を投影露光するする場合、被露光面
の平坦性のずれ等によって生じる光路差のために、被露
光面全体を鮮明に露光することが困難になっている。
程におけるフォトリソグラフィー技術で用いる投影露光
方法とその装置に関する。近年、半導体集積回路の高機
能化、高集積化、大型化されるに伴い、１つの回路を形
成する半導体基板領域が大面積化し、この大面積の半導
体基板領域全体の平坦性を維持することが困難になり、
この半導体基板領域を投影露光するする場合、被露光面
の平坦性のずれ等によって生じる光路差のために、被露
光面全体を鮮明に露光することが困難になっている。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置等の製造工程において
用いられる投影露光装置の光学系はレンズまたは反射鏡
のみで構成されており、光源から放出され、マスクを透
過して被露光面に至る光路差を小さくして焦点ぼけを低
減するためには、光源から被露光面にいたる光学系に高
精度に加工された光学部品を用いて組み立てるか、また
は、この光学系の屈折率に影響を与える気圧、湿度等の
動作環境を精細に制御することによって対処していた。
そして、半導体基板の被露光面の光軸に対する傾斜を自
動的に制御するチップレベリングや、回路パターンを半
導体基板の被露光面に自動的に焦点合わせして投影する
オートフォーカスが提案されている。
用いられる投影露光装置の光学系はレンズまたは反射鏡
のみで構成されており、光源から放出され、マスクを透
過して被露光面に至る光路差を小さくして焦点ぼけを低
減するためには、光源から被露光面にいたる光学系に高
精度に加工された光学部品を用いて組み立てるか、また
は、この光学系の屈折率に影響を与える気圧、湿度等の
動作環境を精細に制御することによって対処していた。
そして、半導体基板の被露光面の光軸に対する傾斜を自
動的に制御するチップレベリングや、回路パターンを半
導体基板の被露光面に自動的に焦点合わせして投影する
オートフォーカスが提案されている。
【０００３】図４は、従来の投影露光装置のチップレベ
リング装置の説明図である。この図において、１１はレ
ベリングステージ、１１1 は固定点、１１2 ，１１ 3 は
駆動点、１２はウェハ、１２1 はレベリング検出面、１
３は測定用光源、１４はコリメートレンズ、１５は集光
レンズ、１６は位置検出器である。
リング装置の説明図である。この図において、１１はレ
ベリングステージ、１１1 は固定点、１１2 ，１１ 3 は
駆動点、１２はウェハ、１２1 はレベリング検出面、１
３は測定用光源、１４はコリメートレンズ、１５は集光
レンズ、１６は位置検出器である。
【０００４】この図は、投影露光装置の回路パターンを
投影露光しようとするレベリング検出面１２1 の傾斜を
補正する装置を示しており、ウェーハ１２の上に位置し
ている投影露光系は省略されている。
投影露光しようとするレベリング検出面１２1 の傾斜を
補正する装置を示しており、ウェーハ１２の上に位置し
ている投影露光系は省略されている。
【０００５】この従来の投影露光装置のチップレベリン
グ装置においては、固定点１１1 と駆動点１１2 ，１１
3 によって支持されたレベリングステージ１１の上にセ
ットされた表面に感光性レジスト膜を有するウェハ１２
の、投影露光系によって回路パターンを露光しようとす
るレベリング検出面１２1 に、測定用光源１３から放出
され、コリメートレンズ１４によって平行光にされた検
査光を入射し、レベリング検出面１２1 によって反射さ
れた検査光を集光レンズ１５によって集光し、位置検出
器１６によって受光して、レベリング検出面１２1 の傾
斜角を検査し、この検査信号によってレベリングステー
ジ１１の駆動点１１2 ，１１3 の支持装置を駆動するこ
とによって、レベリング検出面１２1 を水平にする。
グ装置においては、固定点１１1 と駆動点１１2 ，１１
3 によって支持されたレベリングステージ１１の上にセ
ットされた表面に感光性レジスト膜を有するウェハ１２
の、投影露光系によって回路パターンを露光しようとす
るレベリング検出面１２1 に、測定用光源１３から放出
され、コリメートレンズ１４によって平行光にされた検
査光を入射し、レベリング検出面１２1 によって反射さ
れた検査光を集光レンズ１５によって集光し、位置検出
器１６によって受光して、レベリング検出面１２1 の傾
斜角を検査し、この検査信号によってレベリングステー
ジ１１の駆動点１１2 ，１１3 の支持装置を駆動するこ
とによって、レベリング検出面１２1 を水平にする。
【０００６】図５は、従来の投影露光装置のオートフォ
ーカス装置の説明図である。この図において、２１はＸ
Ｙステージ、２２はウェハ、２３は検査用光源、２４1
はコンデンサレンズ、２４2 は投影レンズ、２４3 は受
光レンズ、２５1 は投影スリット、２５2 は受光スリッ
ト、２６は振動子、２７はディテクタ、２８は縮小投影
レンズ系である。
ーカス装置の説明図である。この図において、２１はＸ
Ｙステージ、２２はウェハ、２３は検査用光源、２４1
はコンデンサレンズ、２４2 は投影レンズ、２４3 は受
光レンズ、２５1 は投影スリット、２５2 は受光スリッ
ト、２６は振動子、２７はディテクタ、２８は縮小投影
レンズ系である。
【０００７】この従来の投影露光装置のオートフォーカ
ス装置においては、ＸＹステージ２１にセットされた表
面に感光性レジスト膜を有するウェハ２２の縮小投影レ
ンズ系２８によって投影露光しようとする面に、検査用
光源２３から放出され、コンデンサレンズ２４1 によっ
集光され、投影スリット２５1 によって絞られた検査光
を、投影レンズ２４2 によって集光して照射し、このウ
ェハ２２によって反射された光を受光レンズ２４3 によ
って集光し、反射鏡である振動子２６によって反射し、
受光スリット２５2 を通してディテクタ２７によって検
出し、振動子２６の回転角とディテクタ２７の検出信号
によって、ウェハ２２の投影露光しようとする表面の設
計値からのずれを検出し、ＸＹステージ２１を上下に駆
動して所定の位置に移動し、結果的に焦点を合わせる。
ス装置においては、ＸＹステージ２１にセットされた表
面に感光性レジスト膜を有するウェハ２２の縮小投影レ
ンズ系２８によって投影露光しようとする面に、検査用
光源２３から放出され、コンデンサレンズ２４1 によっ
集光され、投影スリット２５1 によって絞られた検査光
を、投影レンズ２４2 によって集光して照射し、このウ
ェハ２２によって反射された光を受光レンズ２４3 によ
って集光し、反射鏡である振動子２６によって反射し、
受光スリット２５2 を通してディテクタ２７によって検
出し、振動子２６の回転角とディテクタ２７の検出信号
によって、ウェハ２２の投影露光しようとする表面の設
計値からのずれを検出し、ＸＹステージ２１を上下に駆
動して所定の位置に移動し、結果的に焦点を合わせる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この従来の投影露光装
置のチップレベリング装置においては、ウェハの投影露
光しようとする領域の反りや歪み等による傾斜を検出
し、その領域が水平になるように制御することができ、
従来の投影露光装置のチップレベリング装置において
は、ウェハの投影露光しようとする領域の反りや歪み等
による設計値からのずれを補正することができるが、共
に、ウェハの投影露光しようとする領域の平均値を対象
にして傾斜や焦点を補正することができるだけで、ウェ
ハの投影露光しようとする領域内の各点の傾斜や焦点を
補正することはできない。
置のチップレベリング装置においては、ウェハの投影露
光しようとする領域の反りや歪み等による傾斜を検出
し、その領域が水平になるように制御することができ、
従来の投影露光装置のチップレベリング装置において
は、ウェハの投影露光しようとする領域の反りや歪み等
による設計値からのずれを補正することができるが、共
に、ウェハの投影露光しようとする領域の平均値を対象
にして傾斜や焦点を補正することができるだけで、ウェ
ハの投影露光しようとする領域内の各点の傾斜や焦点を
補正することはできない。
【０００９】本発明は、投影露光装置の光学系に被露光
面の平坦性のずれに起因する光路差を補正する機能をも
たせることによって、投影露光領域内の回路パターンの
焦点ぼけを無くして、投影露光面積の大型化を実現する
手段を提供することを目的とする。
面の平坦性のずれに起因する光路差を補正する機能をも
たせることによって、投影露光領域内の回路パターンの
焦点ぼけを無くして、投影露光面積の大型化を実現する
手段を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明にかかる投影露光
方法においては、上記の目的を達成するために、光源か
ら放射された露光光をマスクに入射し、該マスクを透過
した露光光を、反射面の形状または屈折率を変化するこ
とができる適応光学系を介して被露光面に投影する投影
露光方法であって、該適応光学系の反射面の形状または
屈折率を被露光面の平坦性のずれ等によって生じる光路
差を補償するように制御する過程を採用した。
方法においては、上記の目的を達成するために、光源か
ら放射された露光光をマスクに入射し、該マスクを透過
した露光光を、反射面の形状または屈折率を変化するこ
とができる適応光学系を介して被露光面に投影する投影
露光方法であって、該適応光学系の反射面の形状または
屈折率を被露光面の平坦性のずれ等によって生じる光路
差を補償するように制御する過程を採用した。
【００１１】また、光源から放射された露光光をマスク
に入射し、該マスクを透過した露光光を反射鏡に入射
し、該反射鏡による反射光を被露光面に投影する投影露
光方法であって、該反射鏡の反射面の形状を被露光面の
平坦性のずれ等によって生じる光路差を補償するように
制御する過程を採用した。
に入射し、該マスクを透過した露光光を反射鏡に入射
し、該反射鏡による反射光を被露光面に投影する投影露
光方法であって、該反射鏡の反射面の形状を被露光面の
平坦性のずれ等によって生じる光路差を補償するように
制御する過程を採用した。
【００１２】この場合、被露光面の平坦性のずれ等によ
って生じる光路差をレーザー干渉計によって測定し、そ
の測定結果によって反射鏡の反射面の形状を制御するこ
とができる。
って生じる光路差をレーザー干渉計によって測定し、そ
の測定結果によって反射鏡の反射面の形状を制御するこ
とができる。
【００１３】本発明にかかる投影露光装置においては、
上記の目的を達成するために、光源と、該光源から放射
された露光光を透過するマスクと、該マスクを透過した
露光光を入射または透過して被露光面に投影する適応光
学系と、該適応光学系の反射面の形状または屈折率を変
化して被露光面の平坦性のずれ等によって生じる光路差
を補償する制御装置を具える構成を採用した。
上記の目的を達成するために、光源と、該光源から放射
された露光光を透過するマスクと、該マスクを透過した
露光光を入射または透過して被露光面に投影する適応光
学系と、該適応光学系の反射面の形状または屈折率を変
化して被露光面の平坦性のずれ等によって生じる光路差
を補償する制御装置を具える構成を採用した。
【００１４】また、光源と、光源から放射された露光光
を透過するマスクと、該マスクを透過した露光光を反射
して被露光面に投影する反射鏡と、該反射鏡の反射面の
形状を変化して被露光面の平坦性のずれ等によって生じ
る光路差を補償する制御装置を具える構成を採用した。
を透過するマスクと、該マスクを透過した露光光を反射
して被露光面に投影する反射鏡と、該反射鏡の反射面の
形状を変化して被露光面の平坦性のずれ等によって生じ
る光路差を補償する制御装置を具える構成を採用した。
【００１５】この場合、被露光面の平坦性のずれ等によ
って生じる光路差を測定するレーザー干渉計と、その測
定結果によって反射鏡の反射面の形状を変化する制御装
置を具えることができる。
って生じる光路差を測定するレーザー干渉計と、その測
定結果によって反射鏡の反射面の形状を変化する制御装
置を具えることができる。
【００１６】
【作用】光が伝播する媒質の不均一性に起因する位相歪
みを実時間で測定して閉ループで補償する適応光学系
（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ）が、宇宙観測やレ
ーザ通信等の技術分野において開発されている。この適
応光学系には、波面の位相の乱れを検出する位相検出部
と、波面の位相の乱れを補償する波面補償部と、位相検
出部と波面補償部をつなぐ演算処理部とから成り立って
いる（野田健一監修「応用光エレクトロニクスハンドブ
ック」１９８９年４月１０日昭晃堂発行第７８１〜９８
８頁、雑誌「日経サイエンス」１９９２年１月号第１０
０頁参照）。本発明は、この適応光学系を投影露光装置
に適用するものである。
みを実時間で測定して閉ループで補償する適応光学系
（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｃｓ）が、宇宙観測やレ
ーザ通信等の技術分野において開発されている。この適
応光学系には、波面の位相の乱れを検出する位相検出部
と、波面の位相の乱れを補償する波面補償部と、位相検
出部と波面補償部をつなぐ演算処理部とから成り立って
いる（野田健一監修「応用光エレクトロニクスハンドブ
ック」１９８９年４月１０日昭晃堂発行第７８１〜９８
８頁、雑誌「日経サイエンス」１９９２年１月号第１０
０頁参照）。本発明は、この適応光学系を投影露光装置
に適用するものである。
【００１７】図１は、本発明の投影露光方法の原理説明
図である。この図において、１はレーザ干渉計、２1 は
半透明平面鏡、２2 は平面鏡、３はアクチュエータ、３
1 ，３2 ，３3 はアクチュエータ素子、４は光路差補正
用可変形鏡、５は投影露光用光学系、６は露光対象、７
は制御装置、８は投影露光用光源、９はマスクである。
この説明図によって本発明の原理を説明する。
図である。この図において、１はレーザ干渉計、２1 は
半透明平面鏡、２2 は平面鏡、３はアクチュエータ、３
1 ，３2 ，３3 はアクチュエータ素子、４は光路差補正
用可変形鏡、５は投影露光用光学系、６は露光対象、７
は制御装置、８は投影露光用光源、９はマスクである。
この説明図によって本発明の原理を説明する。
【００１８】本発明の投影露光方法においては、レーザ
干渉計１から放出される可干渉光を半透明平面鏡２1 に
よって反射し、半透明平面鏡２1 によって反射された可
干渉光を平面鏡２2 によって反射し、平面鏡２2 によっ
て反射された可干渉光を光路差補正用可変形鏡４によっ
て反射し、光路差補正用可変形鏡４によって反射された
可干渉光を投影露光用光学系５によって集光して露光対
象６の表面に入射するようになっている。
干渉計１から放出される可干渉光を半透明平面鏡２1 に
よって反射し、半透明平面鏡２1 によって反射された可
干渉光を平面鏡２2 によって反射し、平面鏡２2 によっ
て反射された可干渉光を光路差補正用可変形鏡４によっ
て反射し、光路差補正用可変形鏡４によって反射された
可干渉光を投影露光用光学系５によって集光して露光対
象６の表面に入射するようになっている。
【００１９】また、上記のように露光対象６の表面に入
射し、その表面で反射された可干渉光は、前記の光路を
逆行してレーザ干渉計１に帰還され、レーザ干渉計１に
よってその径路の光路長が測定される。そして、このレ
ーザ干渉計１から放出される可干渉光は、マスク上の座
標の原点（０，０）から最終的（ｍ，ｎ）までの各点
（ｉ，ｊ）（０≦ｉ≦ｍ，０≦ｊ≦ｎ）を走査し、この
各点を通る光路の光路長ｄ00，ｄij，ｄmnを順次測定
し、測定結果は制御装置７に入力されて、ここで、露光
対象６の平坦性のずれ等によって生じる光路差Δｄijが
演算される。
射し、その表面で反射された可干渉光は、前記の光路を
逆行してレーザ干渉計１に帰還され、レーザ干渉計１に
よってその径路の光路長が測定される。そして、このレ
ーザ干渉計１から放出される可干渉光は、マスク上の座
標の原点（０，０）から最終的（ｍ，ｎ）までの各点
（ｉ，ｊ）（０≦ｉ≦ｍ，０≦ｊ≦ｎ）を走査し、この
各点を通る光路の光路長ｄ00，ｄij，ｄmnを順次測定
し、測定結果は制御装置７に入力されて、ここで、露光
対象６の平坦性のずれ等によって生じる光路差Δｄijが
演算される。
【００２０】そして、さらに、制御装置７によって、こ
の光路差を補償するための光路差補正用可変形鏡４の各
点での最適位置が演算され、その値に対応する距離だけ
アクチュエータ３の圧電素子からなるアクチュエータ素
子３1 ，３2 ，３3 を伸長または縮小し、光路差補正用
可変形鏡４の各点の位置を調整して露光対象６の平坦性
のずれによって生じた光路差を補償する。
の光路差を補償するための光路差補正用可変形鏡４の各
点での最適位置が演算され、その値に対応する距離だけ
アクチュエータ３の圧電素子からなるアクチュエータ素
子３1 ，３2 ，３3 を伸長または縮小し、光路差補正用
可変形鏡４の各点の位置を調整して露光対象６の平坦性
のずれによって生じた光路差を補償する。
【００２１】上記のレーザ干渉計１が適応光学系の「波
面の位相の乱れを検出する位相検出部」に相当し、アク
チュエータ３が「波面の位相の乱れを補償する波面補償
部」に相当し、制御装置７が「位相検出部と波面補償部
をつなぐ演算処理部」に相当する。
面の位相の乱れを検出する位相検出部」に相当し、アク
チュエータ３が「波面の位相の乱れを補償する波面補償
部」に相当し、制御装置７が「位相検出部と波面補償部
をつなぐ演算処理部」に相当する。
【００２２】この図に模式的に示した光路差補正用可変
形鏡４とアクチュエータ素子３1 ，３2 ，３3 を有する
アクチュエータ３においては、マスク上の座標の（ｉ，
ｊ）における光路長が基本光路長より短かったため、そ
の点に対応する光路差補正用可変形鏡４のアクチュエー
タ素子３2 を短縮して、光路差補正用可変形鏡４の反射
面のその部分を凹上にして光路差を補償している。
形鏡４とアクチュエータ素子３1 ，３2 ，３3 を有する
アクチュエータ３においては、マスク上の座標の（ｉ，
ｊ）における光路長が基本光路長より短かったため、そ
の点に対応する光路差補正用可変形鏡４のアクチュエー
タ素子３2 を短縮して、光路差補正用可変形鏡４の反射
面のその部分を凹上にして光路差を補償している。
【００２３】このように、光路差補正用可変形鏡４の各
点の位置を調整してマスクの仮想位置と露光対象の間の
光路差を補償した後に、マスク９を光軸上に移動し、投
影露光用光源８から露光光を放射させて、マスク９に形
成された回路パターンを露光対象６の全表面に鮮明に露
光する。
点の位置を調整してマスクの仮想位置と露光対象の間の
光路差を補償した後に、マスク９を光軸上に移動し、投
影露光用光源８から露光光を放射させて、マスク９に形
成された回路パターンを露光対象６の全表面に鮮明に露
光する。
【００２４】光路長を測定するマスク上の座標の（ｉ，
ｊ）点と光路差補正用可変形鏡４のアクチュエータ素子
３1 ，３2 ，３3 ・・・の可動端の位置を一致させる
と、アクチュエータ素子３1 ，３2 ，３3 ・・・によっ
て移動する光路差補正用可変形鏡４の座標（ｉｊ）の補
正量は光路差Δｄijに対応することになる。なお、この
光路差Δｄijは点（ｉｊ）における、レンズの屈折率、
雰囲気の屈折率、露光対象であるウェハの反り等によっ
て発生する。
ｊ）点と光路差補正用可変形鏡４のアクチュエータ素子
３1 ，３2 ，３3 ・・・の可動端の位置を一致させる
と、アクチュエータ素子３1 ，３2 ，３3 ・・・によっ
て移動する光路差補正用可変形鏡４の座標（ｉｊ）の補
正量は光路差Δｄijに対応することになる。なお、この
光路差Δｄijは点（ｉｊ）における、レンズの屈折率、
雰囲気の屈折率、露光対象であるウェハの反り等によっ
て発生する。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の投影露光方法および投影露光
装置の実施例を説明する。図２、図３は、一実施例の投
影露光方法とその装置の説明図である。この図におい
て、１はレーザ干渉計、２1 は半透明平面鏡、２2 は平
面鏡、３はアクチュエータ、４は光路差補正用可変形
鏡、５は投影露光用光学系、６は露光対象、７は制御装
置、８は投影露光用光源、９はマスクである。
装置の実施例を説明する。図２、図３は、一実施例の投
影露光方法とその装置の説明図である。この図におい
て、１はレーザ干渉計、２1 は半透明平面鏡、２2 は平
面鏡、３はアクチュエータ、４は光路差補正用可変形
鏡、５は投影露光用光学系、６は露光対象、７は制御装
置、８は投影露光用光源、９はマスクである。
【００２６】この図２と図３を用いて本発明の投影露光
装置およびこの投影露光装置を用いて投影露光する方法
を説明する。 第１段階（図２参照） 〔この段階では、被露光面に回路パターンを投影するに
先立って、この投影露光装置の光学系の露光領域内の各
点の光路長を測定して光路差を補償する。〕すなわち、
Ａｒイオンレーザ（発振波長３６４ｎｍ）を用いたレー
ザ干渉計１から放射される可干渉光を半透明平面鏡２1
によって反射させ、半透明平面鏡２ 1 によって反射され
た可干渉光を平面鏡２2 によって反射させ、平面鏡２2
によって反射された可干渉光を２００ｍｍ角内に１０ｍ
ｍピッチで２１×２１点に配置されたピエゾ素子からな
るアクチュエータ３によって反射面の形状を変化するこ
とができ、合成石英の表面にｉ線の反射率が１００％に
なるように誘電体多層膜が形成された光路差補正用可変
形鏡４によって反射させ、光路差補正用可変形鏡４によ
って反射された可干渉光を投影露光用光学系５を透過さ
せ、感光性レジスト膜を有する半導体ウェハ等の露光対
象６の表面に入射させる。そして、露光対象６の表面に
よって反射された可干渉光は上記の経路を逆に辿ってレ
ーザ干渉計１に帰還して、その光路長が測定される。
装置およびこの投影露光装置を用いて投影露光する方法
を説明する。 第１段階（図２参照） 〔この段階では、被露光面に回路パターンを投影するに
先立って、この投影露光装置の光学系の露光領域内の各
点の光路長を測定して光路差を補償する。〕すなわち、
Ａｒイオンレーザ（発振波長３６４ｎｍ）を用いたレー
ザ干渉計１から放射される可干渉光を半透明平面鏡２1
によって反射させ、半透明平面鏡２ 1 によって反射され
た可干渉光を平面鏡２2 によって反射させ、平面鏡２2
によって反射された可干渉光を２００ｍｍ角内に１０ｍ
ｍピッチで２１×２１点に配置されたピエゾ素子からな
るアクチュエータ３によって反射面の形状を変化するこ
とができ、合成石英の表面にｉ線の反射率が１００％に
なるように誘電体多層膜が形成された光路差補正用可変
形鏡４によって反射させ、光路差補正用可変形鏡４によ
って反射された可干渉光を投影露光用光学系５を透過さ
せ、感光性レジスト膜を有する半導体ウェハ等の露光対
象６の表面に入射させる。そして、露光対象６の表面に
よって反射された可干渉光は上記の経路を逆に辿ってレ
ーザ干渉計１に帰還して、その光路長が測定される。
【００２７】この際、上記のレーザ干渉計１から放射さ
れる可干渉光を露光領域内で走査することによって、露
光領域内の各点の光路長を測定することができる。露光
領域の各点の光路長の測定結果は制御装置７に入力さ
れ、ここで露光領域内における各点の光軸からの距離
と、その点における光路長から、露光対象６の平坦性の
ずれや光学系中の雰囲気等の環境によって生じる光路差
を演算し、その光路差に相当する信号を反射面の形状を
変化するアクチュエータ３に印加することによって、光
路差補正用可変形鏡４の反射面の形状を変化して光路差
を最小化する。
れる可干渉光を露光領域内で走査することによって、露
光領域内の各点の光路長を測定することができる。露光
領域の各点の光路長の測定結果は制御装置７に入力さ
れ、ここで露光領域内における各点の光軸からの距離
と、その点における光路長から、露光対象６の平坦性の
ずれや光学系中の雰囲気等の環境によって生じる光路差
を演算し、その光路差に相当する信号を反射面の形状を
変化するアクチュエータ３に印加することによって、光
路差補正用可変形鏡４の反射面の形状を変化して光路差
を最小化する。
【００２８】第２段階（図３参照） 〔この段階では、第１段階によって光路差を補償した光
路差補正用可変形鏡４を用いてマスクの回路パターンを
被露光面を露光する。〕すなわち、平面鏡２2 と半透明
平面鏡２1 の間にレチクル等のマスク９を挿入し、この
マスク９にその光軸上に配置されている水銀のｉ線を用
いた投影露光用光源８の露光光を半透明平面鏡２1 を通
して入射し、マスク９を透過した露光光を、平面鏡
２2 、光路差補正用可変形鏡４によって反射し、投影露
光用光学系５を通して露光対象６に縮小投影して、露光
対象の表面に形成されている感光性レジスト膜を露光す
る。
路差補正用可変形鏡４を用いてマスクの回路パターンを
被露光面を露光する。〕すなわち、平面鏡２2 と半透明
平面鏡２1 の間にレチクル等のマスク９を挿入し、この
マスク９にその光軸上に配置されている水銀のｉ線を用
いた投影露光用光源８の露光光を半透明平面鏡２1 を通
して入射し、マスク９を透過した露光光を、平面鏡
２2 、光路差補正用可変形鏡４によって反射し、投影露
光用光学系５を通して露光対象６に縮小投影して、露光
対象の表面に形成されている感光性レジスト膜を露光す
る。
【００２９】この実施例の投影露光装置を用いると、適
応光学系を使用しない従来の投影露光装置を用いた場合
に比べて、従来と同程度の鮮明なパターンが得られる面
積を約２０％拡大することができ、回路チップを大型化
することかできる。
応光学系を使用しない従来の投影露光装置を用いた場合
に比べて、従来と同程度の鮮明なパターンが得られる面
積を約２０％拡大することができ、回路チップを大型化
することかできる。
【００３０】上記の実施例の投影露光方法とその装置に
おいては、マスクを透過した露光光を反射面の形状を変
化することができる光路差補正用可変形鏡を用い、露光
に先立って光路長を測定し、その測定結果を光路差補正
用可変形鏡にフィードバックすることによって光路差を
最小化した例を説明したが、これに代えて、マスクを透
過した露光光を電界によって屈折率を変化する光学系を
透過させ、この光学系の屈折率を光路長の測定結果によ
って変化するすることによって光路差を最小化すること
もできる。
おいては、マスクを透過した露光光を反射面の形状を変
化することができる光路差補正用可変形鏡を用い、露光
に先立って光路長を測定し、その測定結果を光路差補正
用可変形鏡にフィードバックすることによって光路差を
最小化した例を説明したが、これに代えて、マスクを透
過した露光光を電界によって屈折率を変化する光学系を
透過させ、この光学系の屈折率を光路長の測定結果によ
って変化するすることによって光路差を最小化すること
もできる。
【００３１】すなわち、光路長は透過型光学系の屈折率
と長さの積に依存するから、この屈折率または長さを変
化すると光路長を補正することができる。例えば、ＫＤ
Ｐ（ＫＨ2 ＰＯ4 ）結晶、または、この化学式ＫＨ2 Ｐ
Ｏ4 のＨが重水素である結晶を多数の対向した透明導電
膜で挟み、この各透明導電膜の間に光路差に応じて電圧
を印加することによって屈折率を変化させ、この結晶を
透過する露光光の光路差を補正することができる。
と長さの積に依存するから、この屈折率または長さを変
化すると光路長を補正することができる。例えば、ＫＤ
Ｐ（ＫＨ2 ＰＯ4 ）結晶、または、この化学式ＫＨ2 Ｐ
Ｏ4 のＨが重水素である結晶を多数の対向した透明導電
膜で挟み、この各透明導電膜の間に光路差に応じて電圧
を印加することによって屈折率を変化させ、この結晶を
透過する露光光の光路差を補正することができる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による投影
露光方法あるいは投影露光装置によると、被露光面に平
坦性のずれに起因する光路差による焦点ぼけを最小限度
に抑えることができ、そのため、鮮明なパターンを得る
ことができる投影露光面積を拡大することができ、大型
の半導体集積回路装置等の製造技術分野において寄与す
るところが大きい。
露光方法あるいは投影露光装置によると、被露光面に平
坦性のずれに起因する光路差による焦点ぼけを最小限度
に抑えることができ、そのため、鮮明なパターンを得る
ことができる投影露光面積を拡大することができ、大型
の半導体集積回路装置等の製造技術分野において寄与す
るところが大きい。
【図１】本発明の投影露光方法とその装置の原理説明図
である。
である。
【図２】一実施例の投影露光方法とその装置の説明図
（１）である。
（１）である。
【図３】一実施例の投影露光方法とその装置の説明図
（２）である。
（２）である。
【図４】従来の投影露光装置のチップレベリング装置の
説明図である。
説明図である。
【図５】従来の投影露光装置のオートフォーカス装置の
説明図である。
説明図である。
１ レーザ干渉計 ２1 半透明平面鏡 ２2 平面鏡 ３ アクチュエータ ３1 ，３2 ，３3 アクチュエータ素子 ４ 光路差補正用可変形鏡 ５ 投影露光用光学系 ６ 露光対象 ７ 制御装置 ８ 投影露光用光源 ９ マスク
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】図４は、従来の投影露光装置のチップレベ
リング装置の説明図である。この図において、１１はレ
ベリングステージ、１１1 は固定点、１１2 ，１１ 3 は
駆動点、１２はウェーハ、１２1 はレベリング検出面、
１３は測定用光源、１４はコリメートレンズ、１５は集
光レンズ、１６は位置検出器である。
リング装置の説明図である。この図において、１１はレ
ベリングステージ、１１1 は固定点、１１2 ，１１ 3 は
駆動点、１２はウェーハ、１２1 はレベリング検出面、
１３は測定用光源、１４はコリメートレンズ、１５は集
光レンズ、１６は位置検出器である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】この従来の投影露光装置のチップレベリン
グ装置においては、固定点１１1 と駆動点１１2 ，１１
3 によって支持されたレベリングステージ１１の上にセ
ットされた表面に感光性レジスト膜を有するウェーハ１
２の、投影露光系によって回路パターンを露光しようと
するレベリング検出面１２1 に、測定用光源１３から放
出され、コリメートレンズ１４によって平行光にされた
検査光を入射し、レベリング検出面１２1 によって反射
された検査光を集光レンズ１５によって集光し、位置検
出器１６によって受光して、レベリング検出面１２1 の
傾斜角を検査し、この検査信号によってレベリングステ
ージ１１の駆動点１１2 ，１１3 の支持装置を駆動する
ことによって、レベリング検出面１２1 を水平にする。
グ装置においては、固定点１１1 と駆動点１１2 ，１１
3 によって支持されたレベリングステージ１１の上にセ
ットされた表面に感光性レジスト膜を有するウェーハ１
２の、投影露光系によって回路パターンを露光しようと
するレベリング検出面１２1 に、測定用光源１３から放
出され、コリメートレンズ１４によって平行光にされた
検査光を入射し、レベリング検出面１２1 によって反射
された検査光を集光レンズ１５によって集光し、位置検
出器１６によって受光して、レベリング検出面１２1 の
傾斜角を検査し、この検査信号によってレベリングステ
ージ１１の駆動点１１2 ，１１3 の支持装置を駆動する
ことによって、レベリング検出面１２1 を水平にする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】図５は、従来の投影露光装置のオートフォ
ーカス装置の説明図である。この図において、２１はＸ
Ｙステージ、２２はウェーハ、２３は検査用光源、２４
1 はコンデンサレンズ、２４2 は投影レンズ、２４3 は
受光レンズ、２５1は投影スリット、２５2 は受光スリ
ット、２６は振動子、２７はディテクタ、２８は縮小投
影レンズ系である。
ーカス装置の説明図である。この図において、２１はＸ
Ｙステージ、２２はウェーハ、２３は検査用光源、２４
1 はコンデンサレンズ、２４2 は投影レンズ、２４3 は
受光レンズ、２５1は投影スリット、２５2 は受光スリ
ット、２６は振動子、２７はディテクタ、２８は縮小投
影レンズ系である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】この従来の投影露光装置のオートフォーカ
ス装置においては、ＸＹステージ２１にセットされた表
面に感光性レジスト膜を有するウェーハ２２の縮小投影
レンズ系２８によって投影露光しようとする面に、検査
用光源２３から放出され、コンデンサレンズ２４1 によ
っ集光され、投影スリット２５1 によって絞られた検査
光を、投影レンズ２４2 によって集光して照射し、この
ウェーハ２２によって反射された光を受光レンズ２４3
によって集光し、反射鏡である振動子２６によって反射
し、受光スリット２５2 を通してディテクタ２７によっ
て検出し、振動子２６の回転角とディテクタ２７の検出
信号によって、ウェーハ２２の投影露光しようとする表
面の設計値からのずれを検出し、ＸＹステージ２１を上
下に駆動して所定の位置に移動し、結果的に焦点を合わ
せる。
ス装置においては、ＸＹステージ２１にセットされた表
面に感光性レジスト膜を有するウェーハ２２の縮小投影
レンズ系２８によって投影露光しようとする面に、検査
用光源２３から放出され、コンデンサレンズ２４1 によ
っ集光され、投影スリット２５1 によって絞られた検査
光を、投影レンズ２４2 によって集光して照射し、この
ウェーハ２２によって反射された光を受光レンズ２４3
によって集光し、反射鏡である振動子２６によって反射
し、受光スリット２５2 を通してディテクタ２７によっ
て検出し、振動子２６の回転角とディテクタ２７の検出
信号によって、ウェーハ２２の投影露光しようとする表
面の設計値からのずれを検出し、ＸＹステージ２１を上
下に駆動して所定の位置に移動し、結果的に焦点を合わ
せる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】この従来の投影露光装
置のチップレベリング装置においては、ウェーハの投影
露光しようとする領域の反りや歪み等による傾斜を検出
し、その領域が水平になるように制御することができ、
従来の投影露光装置のチップレベリング装置において
は、ウェーハの投影露光しようとする領域の反りや歪み
等による設計値からのずれを補正することができるが、
共に、ウェーハの投影露光しようとする領域の平均値を
対象にして傾斜や焦点を補正することができるだけで、
ウェーハの投影露光しようとする領域内の各点の傾斜や
焦点を補正することはできない。
置のチップレベリング装置においては、ウェーハの投影
露光しようとする領域の反りや歪み等による傾斜を検出
し、その領域が水平になるように制御することができ、
従来の投影露光装置のチップレベリング装置において
は、ウェーハの投影露光しようとする領域の反りや歪み
等による設計値からのずれを補正することができるが、
共に、ウェーハの投影露光しようとする領域の平均値を
対象にして傾斜や焦点を補正することができるだけで、
ウェーハの投影露光しようとする領域内の各点の傾斜や
焦点を補正することはできない。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】光路長を測定するマスク上の座標の（ｉ，
ｊ）点と光路差補正用可変形鏡４のアクチュエータ素子
３1 ，３2 ，３3 ・・・の可動端の位置を一致させる
と、アクチュエータ素子３1 ，３2 ，３3 ・・・によっ
て移動する光路差補正用可変形鏡４の座標（ｉｊ）の補
正量は光路差Δｄijに対応することになる。なお、この
光路差Δｄijは点（ｉｊ）における、レンズの屈折率、
雰囲気の屈折率、露光対象であるウェーハの反り等によ
って発生する。
ｊ）点と光路差補正用可変形鏡４のアクチュエータ素子
３1 ，３2 ，３3 ・・・の可動端の位置を一致させる
と、アクチュエータ素子３1 ，３2 ，３3 ・・・によっ
て移動する光路差補正用可変形鏡４の座標（ｉｊ）の補
正量は光路差Δｄijに対応することになる。なお、この
光路差Δｄijは点（ｉｊ）における、レンズの屈折率、
雰囲気の屈折率、露光対象であるウェーハの反り等によ
って発生する。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２６】この図２と図３を用いて本発明の投影露光
装置およびこの投影露光装置を用いて投影露光する方法
を説明する。 第１段階（図２参照） 〔この段階では、被露光面に回路パターンを投影するに
先立って、この投影露光装置の光学系の露光領域内の各
点の光路長を測定して光路差を補償する。〕すなわち、
Ａｒイオンレーザ（発振波長３６４ｎｍ）を用いたレー
ザ干渉計１から放射される可干渉光を半透明平面鏡２1
によって反射させ、半透明平面鏡２ 1 によって反射され
た可干渉光を平面鏡２2 によって反射させ、平面鏡２2
によって反射された可干渉光を２００ｍｍ角内に１０ｍ
ｍピッチで２１×２１点に配置されたピエゾ素子からな
るアクチュエータ３によって反射面の形状を変化するこ
とができ、合成石英の表面にｉ線の反射率が１００％に
なるように誘電体多層膜が形成された光路差補正用可変
形鏡４によって反射させ、光路差補正用可変形鏡４によ
って反射された可干渉光を投影露光用光学系５を透過さ
せ、感光性レジスト膜を有する半導体ウェーハ等の露光
対象６の表面に入射させる。そして、露光対象６の表面
によって反射された可干渉光は上記の経路を逆に辿って
レーザ干渉計１に帰還して、その光路長が測定される。
装置およびこの投影露光装置を用いて投影露光する方法
を説明する。 第１段階（図２参照） 〔この段階では、被露光面に回路パターンを投影するに
先立って、この投影露光装置の光学系の露光領域内の各
点の光路長を測定して光路差を補償する。〕すなわち、
Ａｒイオンレーザ（発振波長３６４ｎｍ）を用いたレー
ザ干渉計１から放射される可干渉光を半透明平面鏡２1
によって反射させ、半透明平面鏡２ 1 によって反射され
た可干渉光を平面鏡２2 によって反射させ、平面鏡２2
によって反射された可干渉光を２００ｍｍ角内に１０ｍ
ｍピッチで２１×２１点に配置されたピエゾ素子からな
るアクチュエータ３によって反射面の形状を変化するこ
とができ、合成石英の表面にｉ線の反射率が１００％に
なるように誘電体多層膜が形成された光路差補正用可変
形鏡４によって反射させ、光路差補正用可変形鏡４によ
って反射された可干渉光を投影露光用光学系５を透過さ
せ、感光性レジスト膜を有する半導体ウェーハ等の露光
対象６の表面に入射させる。そして、露光対象６の表面
によって反射された可干渉光は上記の経路を逆に辿って
レーザ干渉計１に帰還して、その光路長が測定される。
Claims (6)
- 【請求項１】 光源から放射された露光光をマスクに入
射し、該マスクを透過した露光光を、反射面の形状また
は屈折率を変化することができる適応光学系を介して被
露光面に投影する投影露光方法であって、該適応光学系
の反射面の形状または屈折率を被露光面の平坦性のずれ
等によって生じる光路差を補償するように制御すること
を特徴とする投影露光方法。 - 【請求項２】 光源から放射された露光光をマスクに入
射し、該マスクを透過した露光光を反射鏡に入射し、該
反射鏡による反射光を被露光面に投影する投影露光方法
であって、該反射鏡の反射面の形状を被露光面の平坦性
のずれ等によって生じる光路差を補償するように制御す
ることを特徴とする投影露光方法。 - 【請求項３】 被露光面の平坦性のずれ等によって生じ
る光路差をレーザー干渉計によって測定し、その測定結
果によって反射鏡の反射面の形状を制御することを特徴
とする請求項２に記載された投影露光方法。 - 【請求項４】 光源と、該光源から放射された露光光を
透過するマスクと、該マスクを透過した露光光を入射ま
たは透過して被露光面に投影する適応光学系と、該適応
光学系の反射面の形状または屈折率を変化して被露光面
の平坦性のずれ等によって生じる光路差を補償する制御
装置を具えることを特徴とする投影露光装置。 - 【請求項５】 光源と、光源から放射された露光光を透
過するマスクと、該マスクを透過した露光光を反射して
被露光面に投影する反射鏡と、該反射鏡の反射面の形状
を変化して被露光面の平坦性のずれ等によって生じる光
路差を補償する制御装置を具えることを特徴とする投影
露光装置。 - 【請求項６】 被露光面の平坦性のずれ等によって生じ
る光路差を測定するレーザー干渉計と、その測定結果に
よって反射鏡の反射面の形状を変化する制御装置を具え
ることを特徴とする請求項５に記載された投影露光装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06027393A JP3295860B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 投影露光方法とそのための装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06027393A JP3295860B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 投影露光方法とそのための装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275497A true JPH06275497A (ja) | 1994-09-30 |
| JP3295860B2 JP3295860B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=13137374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06027393A Expired - Fee Related JP3295860B2 (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 投影露光方法とそのための装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295860B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0744641A2 (en) * | 1995-05-24 | 1996-11-27 | Svg Lithography Systems, Inc. | An illumination system and method employing a deformable mirror and defractive optical elements |
| US7862178B2 (en) | 2006-07-27 | 2011-01-04 | Young Optics Inc. | Scanning projection apparatus |
| JP2012119535A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Canon Inc | 投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法 |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP06027393A patent/JP3295860B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0744641A2 (en) * | 1995-05-24 | 1996-11-27 | Svg Lithography Systems, Inc. | An illumination system and method employing a deformable mirror and defractive optical elements |
| EP0744641A3 (en) * | 1995-05-24 | 1997-07-02 | Svg Lithography Systems Inc | Illumination system and method using a deformable mirror and diffractive optical elements |
| US7862178B2 (en) | 2006-07-27 | 2011-01-04 | Young Optics Inc. | Scanning projection apparatus |
| JP2012119535A (ja) * | 2010-12-01 | 2012-06-21 | Canon Inc | 投影光学系、露光装置及びデバイス製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3295860B2 (ja) | 2002-06-24 |
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