JPH06310407A - 投影露光装置の焦点合わせ装置 - Google Patents
投影露光装置の焦点合わせ装置Info
- Publication number
- JPH06310407A JPH06310407A JP5097357A JP9735793A JPH06310407A JP H06310407 A JPH06310407 A JP H06310407A JP 5097357 A JP5097357 A JP 5097357A JP 9735793 A JP9735793 A JP 9735793A JP H06310407 A JPH06310407 A JP H06310407A
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- light
- optical system
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/7026—Focusing
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、最適露光焦点位置（合焦点位置）を
求めるための先行評価作業を無くし、ＬＳＩ製造におけ
るスループットと最適露光焦点位置（合焦点位置）を求
める精度の向上を実現するための投影露光装置の焦点合
わせ装置を提供することを目的とする。 【構成】可動テーブルを投影光学系の光軸方向（Ｚ方
向）に移動し、かつ、同時に光軸方向と直交する方向
（Ｘ／Ｙ方向）に可動テーブルを移動させ、Ｘ／Ｙ移動
に同期してスリットパターンを透過する光を光検出器に
より光量検出し、Ｘ／Ｙ位置とその位置での透過検出光
量からなる検出信号に対して２次近似処理を行い、その
２次項の係数が最小となるＺ方向位置を検出，補正す
る。
求めるための先行評価作業を無くし、ＬＳＩ製造におけ
るスループットと最適露光焦点位置（合焦点位置）を求
める精度の向上を実現するための投影露光装置の焦点合
わせ装置を提供することを目的とする。 【構成】可動テーブルを投影光学系の光軸方向（Ｚ方
向）に移動し、かつ、同時に光軸方向と直交する方向
（Ｘ／Ｙ方向）に可動テーブルを移動させ、Ｘ／Ｙ移動
に同期してスリットパターンを透過する光を光検出器に
より光量検出し、Ｘ／Ｙ位置とその位置での透過検出光
量からなる検出信号に対して２次近似処理を行い、その
２次項の係数が最小となるＺ方向位置を検出，補正す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＣ，ＬＳＩ製造用の投
影露光装置に関わり、特にマスク上の回路パターンを半
導体ウェハ（ウェハ）上に投影して露光する際の露光焦
点位置合わせ精度及び上記露光焦点位置合わせ精度の安
定性を向上することのできる投影露光装置の焦点合わせ
装置に関する。
影露光装置に関わり、特にマスク上の回路パターンを半
導体ウェハ（ウェハ）上に投影して露光する際の露光焦
点位置合わせ精度及び上記露光焦点位置合わせ精度の安
定性を向上することのできる投影露光装置の焦点合わせ
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの高集積化に伴う回路パターンの
微細化に対応するため、投影露光装置に用いる投影レン
ズの開口数（ＮＡ）を大きくしたり、露光に使用する光
の波長の短波長化が図られている。このため、前記投影
レンズの焦点深度は浅くなり、露光焦点合わせ技術の高
精度化が必要となっている。
微細化に対応するため、投影露光装置に用いる投影レン
ズの開口数（ＮＡ）を大きくしたり、露光に使用する光
の波長の短波長化が図られている。このため、前記投影
レンズの焦点深度は浅くなり、露光焦点合わせ技術の高
精度化が必要となっている。
【０００３】従来、前記露光焦点合わせは、マスク上の
回路パターンを半導体ウェハ（ウェハ）上に投影して露
光する際に、投影露光装置における投影露光光学系の合
焦点位置を求めるため、先行作業としてウェハ上に評価
パターンを露光し、合焦点位置の評価を実施し、その評
価値により前記投影光学系の合焦点位置を求め、最適露
光焦点位置としてウェハ露光時に補正していた。
回路パターンを半導体ウェハ（ウェハ）上に投影して露
光する際に、投影露光装置における投影露光光学系の合
焦点位置を求めるため、先行作業としてウェハ上に評価
パターンを露光し、合焦点位置の評価を実施し、その評
価値により前記投影光学系の合焦点位置を求め、最適露
光焦点位置としてウェハ露光時に補正していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、最適露光焦点位置（合焦点位置）を求めるため先行
作業でウェハ上に評価パターンを露光しなければなら
ず、先行評価に時間を要し、ＬＳＩ製造における装置稼
動時間および装置の総合的なスループットが低下してし
まう。また、露光評価はウェハ上に露光した評価パター
ンを光学顕微鏡により観察しパターンニングの良否によ
り読み取り判断しながら実施しており、評価における最
適露光焦点位置（合焦点位置）を求める精度が低下し、
露光焦点位置合わせの高精度化が図られていない。
は、最適露光焦点位置（合焦点位置）を求めるため先行
作業でウェハ上に評価パターンを露光しなければなら
ず、先行評価に時間を要し、ＬＳＩ製造における装置稼
動時間および装置の総合的なスループットが低下してし
まう。また、露光評価はウェハ上に露光した評価パター
ンを光学顕微鏡により観察しパターンニングの良否によ
り読み取り判断しながら実施しており、評価における最
適露光焦点位置（合焦点位置）を求める精度が低下し、
露光焦点位置合わせの高精度化が図られていない。
【０００５】本発明の目的は、最適露光焦点位置（合焦
点位置）を求めるため先行評価作業を無くし、ＬＳＩ製
造におけるスループットと最適露光焦点位置（合焦点位
置）を求める精度の向上を実現するための投影露光装置
の焦点合わせ装置を提供することにある。
点位置）を求めるため先行評価作業を無くし、ＬＳＩ製
造におけるスループットと最適露光焦点位置（合焦点位
置）を求める精度の向上を実現するための投影露光装置
の焦点合わせ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、投影露光装置において、マスク上にテストパターン
を配置し前記テストパターン像を投影光学系を通してウ
ェハを搭載する可動テーブル上に設けたプレート上に結
像し、前記可動テーブルを移動して前記プレートに設け
たスリットパターンを透過する光を光検出器により検出
するように構成し、前記可動テーブルを前記投影光学系
の光軸方向（Ｚ方向）に移動し、かつ、同時に光軸方向
と直交する方向（Ｘ／Ｙ方向）に前記可動テーブルを移
動し、Ｘ／Ｙ移動に同期して前記スリットパターンを透
過する光を前記光検出器により光量検出し、Ｘ／Ｙ位置
とその位置での透過検出光量からなる検出信号に対して
２次近似処理を行い、その２次項の係数が最小となるＺ
位置を求め、合焦点位置を自動で検出する検出処理系を
備え、かつ最適露光焦点位置として自動補正する焦点位
置補正処理系を備えたことである。
め、投影露光装置において、マスク上にテストパターン
を配置し前記テストパターン像を投影光学系を通してウ
ェハを搭載する可動テーブル上に設けたプレート上に結
像し、前記可動テーブルを移動して前記プレートに設け
たスリットパターンを透過する光を光検出器により検出
するように構成し、前記可動テーブルを前記投影光学系
の光軸方向（Ｚ方向）に移動し、かつ、同時に光軸方向
と直交する方向（Ｘ／Ｙ方向）に前記可動テーブルを移
動し、Ｘ／Ｙ移動に同期して前記スリットパターンを透
過する光を前記光検出器により光量検出し、Ｘ／Ｙ位置
とその位置での透過検出光量からなる検出信号に対して
２次近似処理を行い、その２次項の係数が最小となるＺ
位置を求め、合焦点位置を自動で検出する検出処理系を
備え、かつ最適露光焦点位置として自動補正する焦点位
置補正処理系を備えたことである。
【０００７】
【作用】上記テストパターン像を投影光学系を通してウ
ェハを搭載する可動テーブル上に設けたプレート上に結
像し、前記可動テーブルを移動して前記プレートに設け
たスリットパターンを透過する光を光検出器により検出
するように構成し、前記可動テーブルを前記投影光学系
の光軸方向（Ｚ方向）に移動し、かつ、同時に光軸方向
と直交する方向（Ｘ／Ｙ方向）に前記可動テーブルを移
動し、Ｘ／Ｙ移動に同期して前記スリットパターンを透
過する光を前記光検出器により光量検出し、Ｘ／Ｙ位置
とその位置での透過検出光量からなる検出信号に対して
２次近似処理を行い、その２次項の係数が最小となるＺ
位置を求め、合焦点位置を自動で検出し、最適露光焦点
位置として自動補正することにより、マスク上の回路パ
ターンをウェハ上に投影して露光する際に高精度かつ安
定に露光焦点位置合わせを行うことが達成される。
ェハを搭載する可動テーブル上に設けたプレート上に結
像し、前記可動テーブルを移動して前記プレートに設け
たスリットパターンを透過する光を光検出器により検出
するように構成し、前記可動テーブルを前記投影光学系
の光軸方向（Ｚ方向）に移動し、かつ、同時に光軸方向
と直交する方向（Ｘ／Ｙ方向）に前記可動テーブルを移
動し、Ｘ／Ｙ移動に同期して前記スリットパターンを透
過する光を前記光検出器により光量検出し、Ｘ／Ｙ位置
とその位置での透過検出光量からなる検出信号に対して
２次近似処理を行い、その２次項の係数が最小となるＺ
位置を求め、合焦点位置を自動で検出し、最適露光焦点
位置として自動補正することにより、マスク上の回路パ
ターンをウェハ上に投影して露光する際に高精度かつ安
定に露光焦点位置合わせを行うことが達成される。
【０００８】
【実施例】以下に本発明の実施例を図１〜図３により説
明する。
明する。
【０００９】図１において、光源１からの照明光は、マ
スク２上に配置されたテストパターン３を照明する。照
明されたテストパターン３は、投影光学系４を介してウ
ェハ６を載せてＸ／Ｙ／Ｚ方向に移動するステージ５上
に設けたウェハ６と同一平面上にあるプレート７上に投
影像８として結像する。ステージ５は、プレート７に設
けたスリットパターン９とプレート上に結像した投影像
８とのＸ／Ｙ方向の位置合わせを行う。投影像８とスリ
ットパターン９のＸ／Ｙ方向の位置合わせ後、ステージ
５を投影光学系の光軸方向（Ｚ方向）にＺ駆動制御系１
２により任意のピッチでステップ移動し、ステップ移動
後ステージ５を投影光学系の光軸方向に対して直交方向
（Ｘ／Ｙ方向）にステップ移動あるいは連続移動して、
予め設定した任意のＸ／Ｙ方向移動量毎に、スリットパ
ターン９を透過する投影像８の光量を検出し、同時にＸ
／Ｙ方向の位置を測長計１５により検出し、データ処理
系１４に転送する。スリットパターン９を透過する投影
像８の光量検出は受光器１０により受光検出し、電気増
幅器１１により増幅し、アナログ／デジタル変換器１３
によりデジタル変換され、データ処理系１４に転送され
る。
スク２上に配置されたテストパターン３を照明する。照
明されたテストパターン３は、投影光学系４を介してウ
ェハ６を載せてＸ／Ｙ／Ｚ方向に移動するステージ５上
に設けたウェハ６と同一平面上にあるプレート７上に投
影像８として結像する。ステージ５は、プレート７に設
けたスリットパターン９とプレート上に結像した投影像
８とのＸ／Ｙ方向の位置合わせを行う。投影像８とスリ
ットパターン９のＸ／Ｙ方向の位置合わせ後、ステージ
５を投影光学系の光軸方向（Ｚ方向）にＺ駆動制御系１
２により任意のピッチでステップ移動し、ステップ移動
後ステージ５を投影光学系の光軸方向に対して直交方向
（Ｘ／Ｙ方向）にステップ移動あるいは連続移動して、
予め設定した任意のＸ／Ｙ方向移動量毎に、スリットパ
ターン９を透過する投影像８の光量を検出し、同時にＸ
／Ｙ方向の位置を測長計１５により検出し、データ処理
系１４に転送する。スリットパターン９を透過する投影
像８の光量検出は受光器１０により受光検出し、電気増
幅器１１により増幅し、アナログ／デジタル変換器１３
によりデジタル変換され、データ処理系１４に転送され
る。
【００１０】図２及び図３にステージ５のＺ移動量と投
影像８のスリットパターン９を透過する光量の関係を示
す。図２において、投影像８はステージ５の投影光学系
の光軸方向移動Ｚｉによりステージ５のＸ／Ｙ方向移動
量Ｘｉに対して投影像８の強度分布Ｐｉは合焦点位置に
おいて８ａとなり、投影光学系の光軸方向移動、即ち焦
点ずれ位置において８ｂのように強度分布を示す。前記
強度分布はある領域において２次関数的な変化曲線とな
り、合焦点位置において２次関数の２次項係数が最小と
なることに着目し、データ処理系１４は、転送されたス
テージ５のＸ／Ｙ位置Ｘｉおよび検出光量Ｐｉからなる
図２に示した検出信号のステージ位置ＸｉからＸｊに対
して２次近似処理(２次式 Ｐ＝ａ・Ｘ2＋ｂ・Ｘ＋ｃ）を
行い、２次項の係数ａを下記の（数１）により求める。
影像８のスリットパターン９を透過する光量の関係を示
す。図２において、投影像８はステージ５の投影光学系
の光軸方向移動Ｚｉによりステージ５のＸ／Ｙ方向移動
量Ｘｉに対して投影像８の強度分布Ｐｉは合焦点位置に
おいて８ａとなり、投影光学系の光軸方向移動、即ち焦
点ずれ位置において８ｂのように強度分布を示す。前記
強度分布はある領域において２次関数的な変化曲線とな
り、合焦点位置において２次関数の２次項係数が最小と
なることに着目し、データ処理系１４は、転送されたス
テージ５のＸ／Ｙ位置Ｘｉおよび検出光量Ｐｉからなる
図２に示した検出信号のステージ位置ＸｉからＸｊに対
して２次近似処理(２次式 Ｐ＝ａ・Ｘ2＋ｂ・Ｘ＋ｃ）を
行い、２次項の係数ａを下記の（数１）により求める。
【００１１】
【数１】
【００１２】２次項の係数ａを上記（数１）によりステ
ージ５のＺ方向移動毎に求める。これにより、図３に示
すようにＺステージ位置と２次項係数ａの関係を求めら
れ、２次項の係数ａが最小となるＺ位置Ｚｍを求めるこ
とにより、投影光学系の合焦点位置を算出することがで
きる。データ処理系１４により算出した合焦点位置Ｚｍ
をＺ駆動制御系１２に転送し、マスク２上の回路パター
ンをウェハ６上に投影露光する際の最適露光焦点位置と
して露光時にステージ５の光軸方向(Ｚ方向)位置を補正
する。
ージ５のＺ方向移動毎に求める。これにより、図３に示
すようにＺステージ位置と２次項係数ａの関係を求めら
れ、２次項の係数ａが最小となるＺ位置Ｚｍを求めるこ
とにより、投影光学系の合焦点位置を算出することがで
きる。データ処理系１４により算出した合焦点位置Ｚｍ
をＺ駆動制御系１２に転送し、マスク２上の回路パター
ンをウェハ６上に投影露光する際の最適露光焦点位置と
して露光時にステージ５の光軸方向(Ｚ方向)位置を補正
する。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、可動テーブルを投影光
学系の光軸方向（Ｚ方向）に移動し、かつ、同時に光軸
方向と直交する方向（Ｘ／Ｙ方向）に可動テーブルを移
動し、Ｘ／Ｙ方向移動に同期して前記可動ステージ上に
設けたスリットパターンを透過する光を光検出器により
光量検出し、Ｘ／Ｙ位置とその位置での検出光量からな
る検出信号に対して２次近似処理を行い、その２次項の
係数が最小となるＺ位置を求め、合焦点位置を自動で検
出し、最適露光焦点位置として補正することにより、最
適露光焦点位置(合焦点位置)を求めるため先行評価作業
を無くし、ＬＳＩ製造における高スループット化と最適
露光焦点位置を高精度に求めることができる。
学系の光軸方向（Ｚ方向）に移動し、かつ、同時に光軸
方向と直交する方向（Ｘ／Ｙ方向）に可動テーブルを移
動し、Ｘ／Ｙ方向移動に同期して前記可動ステージ上に
設けたスリットパターンを透過する光を光検出器により
光量検出し、Ｘ／Ｙ位置とその位置での検出光量からな
る検出信号に対して２次近似処理を行い、その２次項の
係数が最小となるＺ位置を求め、合焦点位置を自動で検
出し、最適露光焦点位置として補正することにより、最
適露光焦点位置(合焦点位置)を求めるため先行評価作業
を無くし、ＬＳＩ製造における高スループット化と最適
露光焦点位置を高精度に求めることができる。
【図１】本発明による装置の構成図である。
【図２】投影像の光強度分布図である。
【図３】Ｚステージ位置と２次項係数ａとの関係図であ
る。
る。
１…光源、２…マスク、３…テストパターン、４…投影
光学系、５…ステージ、６…ウェハ、７…プレート、８
…投影像、９…スリットパターン、１０…受光器、１１
…電気増幅器、１２…Ｚ駆動制御系、１３…アナログ／
デジタル変換器、１４…データ処理系、１５…測長系。
光学系、５…ステージ、６…ウェハ、７…プレート、８
…投影像、９…スリットパターン、１０…受光器、１１
…電気増幅器、１２…Ｚ駆動制御系、１３…アナログ／
デジタル変換器、１４…データ処理系、１５…測長系。
───────────────────────────────────────────────────── 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 7/207 Ｈ 7316−2Ｈ
Claims (2)
- 【請求項１】マスク上にある回路パターンをウェハ上に
投影露光する投影露光装置において、マスク上にテスト
パターンを配置し、前記テストパターン像を投影光学系
を通してウェハを搭載する可動テーブル上に設けたプレ
ート上に結像し、前記可動テーブルを移動して前記プレ
ート上に設けたスリットパターンを透過する光を、光量
検出器により検出するようにした投影露光装置の焦点合
わせ装置において、前記可動テーブルを前記投影光学系
の光軸方向（Ｚ方向）に移動し、かつ、同時に光軸方向
と直交する方向（Ｘ／Ｙ方向）に可動テーブルを移動さ
せ、Ｘ／Ｙ移動に同期して前記スリットパターンを透過
する光を前記光検出器により光量検出し、Ｘ／Ｙ位置と
その位置での透過検出光量からなる検出信号に対して２
次近似処理を行い、その２次項の係数が最小となるＺ方
向位置を検出，補正することを特徴とする投影露光装置
の焦点合わせ装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記テストパターンを
マスク上に複数個配置し投影光学系の像面形状を測定す
ることを特徴とする投影露光装置の焦点合わせ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5097357A JPH06310407A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 投影露光装置の焦点合わせ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5097357A JPH06310407A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 投影露光装置の焦点合わせ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06310407A true JPH06310407A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14190250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5097357A Pending JPH06310407A (ja) | 1993-04-23 | 1993-04-23 | 投影露光装置の焦点合わせ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06310407A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6861614B1 (en) | 1999-07-08 | 2005-03-01 | Nec Corporation | S system for the formation of a silicon thin film and a semiconductor-insulating film interface |
-
1993
- 1993-04-23 JP JP5097357A patent/JPH06310407A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6861614B1 (en) | 1999-07-08 | 2005-03-01 | Nec Corporation | S system for the formation of a silicon thin film and a semiconductor-insulating film interface |
| US7312418B2 (en) | 1999-07-08 | 2007-12-25 | Nec Corporation | Semiconductor thin film forming system |
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