JPH0669015B2 - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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JPH0669015B2 JP61212751A JP21275186A JPH0669015B2 JP H0669015 B2 JPH0669015 B2 JP H0669015B2 JP 61212751 A JP61212751 A JP 61212751A JP 21275186 A JP21275186 A JP 21275186A JP H0669015 B2 JPH0669015 B2 JP H0669015B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、集積回路の製造に使用される投影露光装置に
関するものであり、特に基板(以下レチクルで総称す
る)に対し半導体ウエハを歩進させながらレチクル上の
パターンをウエハ上に縮少投影し、これを反覆して全ウ
エハ上に多数のパターンを焼付けるステップ・アンド・
リピート式の投影露光装置に関するものである。
[従来の技術] 従来の投影露光装置の光源の位置合せを第5図を参照し
て説明する。
第5図において、1は光源の水銀ランプ、2は楕円ミラ
ー、4はオプティカルインテグレータ、23はハーフミラ
ー、24はミラー、25はピンホール板、そして26はアーク
モニタ板である。
この構成においてランプ1からの光束の一部はハーフミ
ラー(またはコールドミラー)23を透過し、ミラー24で
反射された後、ピンホール板25を通過しアークモニタ板
26上に像をつくる。そこで作業者はランプの陰極または
陽極の像がこのアークモニタ板26上の所定の位置にくる
ように光源の位置を調整して光源の位置合せを行なって
いた。
光源が正規の位置にない場合にはウエハ面での照度のむ
らが無視できないくらいに大きくなる。特にこれはウエ
ハ面上での照度の非対称的な分布となった現れる。アー
クモニタ板26上での像は鮮明でないのでこれを目視で正
確な位置に合せることはきわめて困難であり、アークモ
ニタによる光源の位置合せだけではウエハ面上での照度
のむらが残ってしまうということが起こり勝ちであっ
た。
このため従来の光源の位置合せはまずアークモニタ板26
上で大体の位置合せを行なった後、ウエハ面の照度分布
を測定しその結果から光源位置の微調整を行ない、照度
分布の非対称を取り除いていたが、このため光源の位置
合せはかなり面倒であった。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明の目的は、ウエハ面の照度を最大とし、照度のむ
らを最小とするような理想的な位置に迅速正確に光源位
置を自動的に位置合せすることを可能とする投影露光装
置を提供することにある。
[問題点を解決するための手段と作用] この目的を達成するため本発明に従って照明光学系内で
レチクルと共役な位置に、レチクルの露光範囲外を遮光
するマスキング機構を配置し、マスキング機構をレチク
ルの位置に結像させ、そして投影光学系を通してウエハ
面にレチクルのパターンを投影するようにし、前記のマ
スキング機構に露光調整範囲の中心に対称に配置した複
数の受光素子によってウエハ面と共役な面で、かつ露光
可能範囲内での照度分布を測定できるようにし、そして
対称な位置にある受光素子の出力信号が等しくなるよう
に光源位置を自動的に調整するようにしている。また、
受光素子の出力信号が最大となるように光源位置を自動
的に調整し、それによりウエハ面上の照度が最大になる
位置に光源を自動的に位置合せするようにしている。
また、上記の目的を達成するため本発明に従って照明光
学系内でレチクルに近接して、レチクルの露光範囲外を
遮光するマスキング機構を配置し、このマスキング機構
に、露光調整範囲の中心に対称に配置した複数の受光素
子によってウエハ面と共役な面で、かつ露光可能範囲外
での照度分布を測定できるようにし、そして対称な位置
にある受光素子の出力信号が等しくなるように光源位置
を自動的に調整するようにしている。また、受光素子の
出力信号が最大となるようにように光源位置を自動的に
調整し、それによりウエハ面上の照度が最大になる位置
に光源を自動的に位置合せするようにしている。
[実施例] 第1図は本発明の第1の実施例を示す。同図において1
は光源である水銀ランプ、2は水銀ランプ1からの光束
を効率よく集光する楕円ミラーである。楕円ミラー2に
よって集光された光束はミラー3によって折りまげられ
オプティカルインテグレータ4を照明する。このオプテ
ィカルインテグレータ4は2次光源であり、ミラー5を
介してコンデンサレンズ6により集光され、ミラー7を
介してマスキング機構14a,14bの面を照明する。マス
キング機構はレンズ8,10によってレチクル保持部材30
に支持されたレチクル11に結像される。すなわち、この
マスキング機構はレチクル11と光学的に共役関係にあ
り、そしてレチクル11の露光範囲外を遮光する。レチク
ル11は投影レンズ12によってある倍率でウエハ13上に投
影される。15a,15bはマスキング機構14a,14bのレ
チクル11側に配置された受光素子である。これらの受光
素子15a,15bはマスキング機構14a,14b上の照度分
布を測定する。その出力信号はコンピュータ16に取り込
まれ、コンピュータ16はマスキング機構面上での照度分
布が対称になるように水銀ランプ1の駆動手段17に駆動
命令を出す。駆動手段17はこの命令に従って水銀ランプ
の位置を動かし受光素子15a,15bの出力信号が等しく
なるようにその位置を調整する。
このように本発明では、直接ウエハ13の面上の照度分布
を測定し、ウエハ13の面上の照度分布が対称となるよう
光源位置を調整する代りに、ウエハの面と共役な面にあ
るマスキング機構14上の照度分布を測定し、この面の照
度分布を対称になるように光源位置を調整することによ
り、ウエハ13の面の照度分布を対称となるようにしてい
る。
第2図にマスキング機構に受光素子を配置した例を示
す。第2図(a)は最も簡単な例である。14aはマスキン
グ機構を構成する1枚の遮光板である。この遮光板14a
上には照度測定のためのピンホール18をあけて光を取り
出す。ピンホール18と受光素子15aとの間にはガラス板
21から成る拡散板、または光量調整用のNDフィルタ、
または焼付に使用する波長の光を取り出す色フィルタを
設けてもよい。
第2図(b)はピンホール18と受光素子15aの間にミラー
やレンズ等を配置した例である。19は光束を直角に折り
曲げるミラー、20は発散する光束を集光させる凸レン
ズ、21は光量調整用のNDフィルタもしくは波長選択用
の色フィルタである。
第3図は露光可能範囲とマスキング機構の関係を示す。
ウエハ面上、レチクル面上、マスキング機構面上が光学
的に共役であるためにレンズの倍率で大きさは変わる
が、相対的な位置関係は変化しない。22は投影露光装置
の露光可能範囲を示す円である。また露光範囲は一般に
正方形や長方形であるので露光しない範囲はマスキング
機構14a,b,c,dで遮光する。第3図(a)は露光範
囲が正方形である場合、第3図(b)は長方形である場合
をそれぞれ示す。遮光板、14a,b,c,dは矢印方向
に独立に駆動されて、任意の露光範囲を形成する。18
a,b,c,dは照度測定用のピンホールである。これ
らのピンホールの位置はX,Y軸上の対称位置に配置す
ることが望ましい。また、第3図(b)のごとく露光範囲
が長方形の場合、遮光板14cと14dとが露光可能範囲22
を遮蔽する部分が小さくなる。このため図に示すように
ピンホールの位置はマスキング機構の遮光板のなるべく
露光範囲の中心に近い位置に設置する必要がある。
次に、調整の順序について説明する。光軸(この場合は
Z軸)に対して直交する平面内にX,Y軸をとり、第3
図のようにX軸方向に動く機構14a,14bに設けられた
受光素子をa,b(図示せず)Y軸方向のマスキング機
構14c,14dに設けられた受光素子をc,d(図示せ
ず)とする。受光素子a,bは第1図の15a,15bに対
応し、受光素子c,dは第1図の紙面に垂直に設けられ
ている。また第1図の駆動手段17は光源1をX,Y,Z
軸方向にそれぞれ独立に駆動することができる。コンピ
ュータ16は受光素子15a,15bの出力信号a,bがa≠
bの時に駆動手段17にX軸方向へ駆動命令を送る。出力
信号a,bがa>bの場合には駆動手段17にaが小さく
なりbが大きくなる方向にX軸方向の駆動命令を出す。
a=bとなったところでコンピュータ16は駆動手段17に
停止命令を送る。Y軸方向についても同様に出力信号
c,dの大小関係からコンピュータ16は駆動手段17にY
軸方向の駆動命令または停止命令を送る。このX,Y軸
方向の駆動で、a=b、かつc=dとなったところでウ
エハ13面上での照度分布は対称になり、照度のむらが最
小となる。ウエハ面上の照度分布が対称の時にa=b、
c=dとなるように受光素子の出力はあらかじめ調整し
ておく。
次にコンピュータ16に駆動手段17にZ軸方向への駆動命
令を出す。駆動手段17は命令に従って一定の区間光源1
をZ軸方向に駆動させこの間コンピュータ16は受光素子
の出力信号a,b,c,dの値を読み込み、a+b+c
+dの最大値を記憶する。
コンピュータ16は再び駆動手段17にZ軸方向への駆動命
令を出し、受光素子の出力信号の和a+b+c+dが記
憶した最大値と等しくなったとこで停止命令を送る。
以上の順序で光源1はウエハ13の面で照度のむらが最小
で照度が最大となる位置に正確迅速に調整される。
第4図は本発明の第2の実施例を示す。14a,14bは露
光範囲外を遮光するマスキング機構で、レチクル11と照
明光学系内のレンズ10との間でレチクル11に近接する位
置に置かれている。この実施例においても光源位置の調
整は第1の実施例と同一の方法で行なわれる。
第1図と第4図に示す受光素子15a,15bは露光量を一
定に制御するための光量モニタとして使用できる。その
場合光量モニタ用の光束を取り出すハーフミラー等を設
ける必要もなく、ウエハと共役な面に受光素子を配置し
ているため、有効光束をロスさせることなく高精度な光
量モニタとして使用できる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の投影露光装置においては
ウエハ面と共役な面に複数個の受光素子を配置し、この
面での照度分布が対称でかつ照度が最大となるように駆
動手段によって自動的に光源位置を調整する。このため
光源の位置合せを正確、迅速に実施できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す。第2図(a),(b)
はマスキング機構の遮光板と受光素子のそれぞれ異なる
配置を示す。第3図はマスキング機構と露光可能範囲を
示す。第4図は本発明の第2の実施例を示す。第5図は
従来のランプのモニタの概略図である。 1:水銀ランプ、2:楕円ミラー、3,5,7,9:ミ
ラー、4:オプティカルインテグレータ、6:コンデン
サレンズ、8,10:レンズ、11:レチクル、12:投影レ
ンズ、13:ウエハ、14a,b,c,d:マスキング機
構、15a,b:受光素子、16:コンピュータ、17:駆動
手段、18a,b,c,d:ピンホール、19:ミラー、2
0:凸レンズ、21:ガラス板(フィルタ類)、22:露光
可能範囲、23:ハーフミラー、24:ミラー、25:ピンホ
ール板、26:アークモニタ板、30:レチクル保持部材。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】照明光学系内の所定の位置に基板を配置す
    るための支持部材、 照明光学系内で前記の支持部材に支持された基板と共役
    な位置に配置され、該基板の所定露光範囲外を遮光する
    マスキング機構、および このマスキング機構に配置された複数の受光素子を備え
    ていることを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項2】照明光学系内の所定の位置に基板を配置す
    るための支持部材、 照明光学系内で前記の支持部材に支持された基板と共役
    な位置に配置され、該基板の所定露光範囲外を遮光する
    マスキング機構、 このマスキング機構に配置されている複数の受光素子、
    および これらの受光素子からの信号に応答して光源位置を調整
    する光源位置制御手段を備えたことを特徴とする投影露
    光装置。
  3. 【請求項3】前記の光源位置制御手段が、前記の受光素
    子からの信号を演算処理する手段と、この演算の結果か
    ら光源位置を調整する3軸駆動手段とを含む特許請求の
    範囲第2項に記載の投影露光装置。
  4. 【請求項4】前記の受光素子が露光調整範囲の中心に対
    して対称な位置に配置された少なくとも4個の受光素子
    である特許請求の範囲第1,2項または3項に記載の投
    影露光装置。
  5. 【請求項5】照明光学系内の所定の位置に基板を配置す
    るための支持部材、 照明光学系内で前記の支持部材に支持された基板に近接
    して配置され、該基板の所定露光範囲外を遮光するマス
    キング機構、および このマスキング機構に配置した複数の受光素子を備えて
    いることを特徴とした投影露光装置。
  6. 【請求項6】照明光学系内の所定の位置に基板を配置す
    るための支持部材、 照明光学系内で前記の支持部材に支持された基板に近接
    して配置され、該基板の所定露光範囲外を遮光するマス
    キング機構、 このマスキング機構に配置されている複数の受光素子、
    および これらの受光素子からの信号に応答して光源位置を調整
    する光源位置制御手段 を備えたことを特徴とする投影露光装置。
  7. 【請求項7】前記の光源位置制御手段が、前記の受光素
    子からの信号を演算処理する手段と、この演算の結果か
    ら光源位置を調整する3軸駆動手段とを含む特許請求の
    範囲第6項に記載の投影露光装置。
  8. 【請求項8】前記の受光素子が露光調整範囲の中心に対
    して対称な位置に配置された少なくとも4個の受光素子
    である特許請求の範囲第5,6または7項に記載の投影
    露光装置。
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