JPS58179834A - 投影露光装置及び方法 - Google Patents

投影露光装置及び方法

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JPS58179834A
JPS58179834A JP57062874A JP6287482A JPS58179834A JP S58179834 A JPS58179834 A JP S58179834A JP 57062874 A JP57062874 A JP 57062874A JP 6287482 A JP6287482 A JP 6287482A JP S58179834 A JPS58179834 A JP S58179834A
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宏 佐藤
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薮　修一
Masao Kosugi
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    • 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
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
    • G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
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    • 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
    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/70241—Optical aspects of refractive lens systems, i.e. comprising only refractive elements

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体焼付等の複写作業中に発生するピント
の移動を補正する装置に関するっ近年、半導体素子Ｉ　
Ｃ、Ｌ８Ｉ　、　ＶＬＳＩ等のパターンの微細化と高集
積化の進歩はめざましく、パターン線幅は１〜２１ｔＩ
ｎの時代へ進みつつある。パターンの微細化と高集積化
を進めるに当って必要とされるのは、１〜２＃１の微細
パターンの焼付を可能とする焼付性能と複数工程に渡る
各パターンを正確に７ライメントするアライメント性能
を持ち、かつウェハーに欠陥を発生させることの少ない
露光装置の提供にある。
これらの要求に答えるべく、各種投影露光装置（縮小レ
ンズ投影方式９等倍レンズ投影方式、ミラー投影方式等
）が開発されている。これら１〜２−の微細パターンの
焼付が可能な投影露光装置の解像力は、投影光学系の有
効ＦナンバーＦｅと焼付光の波長λで定まり、焦点深度
はΔＺ＝±２λＦｅ　で定義される。
現在提供されている焼付性能１μｍの縮小投影露光装置
の場合、焼付光は波光Ｑ、４３５ｓｎを採用しＦｅ＝１
．４程度の光学系を搭載しており、これに見合う焦点深
度は±１．７縄程度である。この為、これらの投影露光
装置においては、フォトマスクパターをウニ・・−面に
確実に結像させる為のピント調整機構を持っていること
が必須の条件となっており、糧々の方法が提供されてい
る。
現在提供されているピント調整機構は大きく２つに分類
される。第１は投影光学系を通し゛てウェハー位電を検
出し、常にウエノ・−を最良結像位置に調整するＴ、Ｔ
、Ｌ方式、第２は投影光学系に対して常にウエノ・−を
一定距離に調整する一定距離方式である。第１のＴ、　
Ｔ、　Ｌ方式は複雑な光学系を必要とし、また投影光学
系の設計上にも種々の制約が生じる為、現在第２の一定
距離方式をほとんどの投影露光装置が採用している。
現在、提供′されている一定距離方式のウェハー位置検
出方法は、エアーノズルによるもの、非接触電気マイク
ロによるもの、光学方式によるもの等が有り、いずれの
方式も±０．３μｍ程度のウェハー位置検出精度を持っ
ており、ピント調整機構と組み合わせて、投影光学系に
対して常に焦点深度を満足し得る一定距離にウェハーを
十分セット可能和している。
しかしながら、一定距離方式は次の様な大きな欠点を持
っている。一定距離方式の場合、投影光学系に対してウ
ェハーを常に一定距離にセットする為、ウェハーが常に
最良結像位置に有る保証をするには、投影光学系の最良
結像位置が変化しないことが前提条件となる。
しかしながら、ウェハーの焼付を行う為に投影光学系に
焼付光を照射すると、投影光学系が焼付光を一部吸収し
、熱によって光学性能が変化し、最良結像位置が移動す
る事が一般に知られており、焼付光照射による光学性能
変化の少ない光学系の開発が求められる所以である。
本発明の目的は、装置の使用中に発生するピントの移動
を補正することにあり、その為、照射光罠再調整する構
成を採用する。
以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。
第１図で、１は本体ベースで、２はＸＹステージである
。ＸＹステージ２は本体ベース１に搭載され周知のメカ
ニズムによって所望の平面内運動をする。６は感光層を
有するウニＩ・−で、不図示のチャックによりＸＹステ
ージ２上に固定される。
４は投影レンズ鏡筒で、縮小型投影レンズ５を収容する
。６はフォトマスクで、半導体回路メタ−ｙ　ヲＡ　Ｌ
る。７はフォトマスクステージで、鏡筒４の上部に固設
される一部、フォトマスク６を固定する機能を持つ。
次に８は支柱で、本体ベース１に固設されろが、その上
部にピント調整機構９の固定側を具える。
ピント調整機構９は例えばラックとビニオンあるいはヘ
リコイド等で構成するものとし、移動側は鏡筒４と結合
されていて機構９を作動させると鏡筒４は投影光路ＶＣ
Ｇつて移動する。１０は照明ユニットで、支柱８の上部
に、更に別の支柱を介して固設する。照明ユニット１０
は光源１１．シャッター羽根１２．コンデンサーレンズ
１６．光路折曲げ鏡１４を収容する。シャッター羽根１
２は、駆動信号によって作動する回転型ソレノ１ドの作
用で移動し、照明光路を遮断もしくは開放するものとし
、照明光路が開放された時、照明光源１１を発した光束
はコンデンサーレンズ１３で収斂し、鏡１４で反射した
後フォトマスク６を照射する。
一方、１７はエアーノズルで、鏡筒４の下端に保持され
、投影光路の周縁に配するかもしくは光路中へ進入退去
が自在とする。エアーノズル１７は不図示のエアーマイ
クロメータ本体につながり、ウェハー６の上面と投影レ
ンズ５の最終面との間隔を精密に測定するのに役立つ。
なお、間隔の測定については明細書の前段で触れた様な
別の方法も使用できる。
また１８はフォト・ディテクターで、ＸＹステージ２上
に固定されるものとし、ＸＹステージ２を作動させるこ
とで照明領域へ進入させることができる。フォト・ディ
テクター１８はフォトマスク６を透過したパターン投影
光を測光してフォトマスクの透過率を測定する機能をも
つ。尚、すでに透過率のわかっているフォトマスクある
いは別の測定機で透過率がわかったものについては、コ
ントローラー２０に設けられた透過率設定スイッチ２１
で条件設定しても良く、このスイッチ２１はフォト・デ
ィテクターと併設する方が望ましい。
２２はケーブルで、コントローラー２０からの信号な半
導体装置本体へ伝送する機能を持つ。
以上の構造の装置で、焼付工程を繰り返せば投影レンズ
４がピント移動を引起すことは上述した通りであるが、
投影レンズの焼付光照射による経時的ピント変化量は、
実験的Ｋ　Ｉ　ｉ　＝Ｋａ　ｒａ　Ｂ　−１ｏ／ｌ　　
で費わし得る。但し、１ｇはピント変化量、には投影レ
ンズ固有のピント変化係数、τはフォトマスクの透過率
、Ｅは照明ユニットからの単位時間当りの照射光量、　
ｔｏはシャッターの開放時間合計、ｔは露光間隔時間合
計。
ここで、まず実験で投影レンズ固有のピント変化係数Ｋ
を測定すれば、同じ投影レンズを組み込んだ装置では同
じＫを使用できる。
第２図の２０′は→イクロプロセッサーで、コントロー
ラ２０の中枢を構成し、上述のΔＩＫ関する条件式とピ
ント変化係数Ｋを記憶装置Ｍに予め記憶させておく。尚
、記憶方法は電気的手段以外にカム等の機械的手段も利
用できる。
次いで、その工程で使うフォトマスク６をマスクステー
ジ７にセットしてＸＹステージ２を移動し、フォトディ
テクター１８を投影光路内に位置決めしてシャッター１
２を開放し、フォトマスク６を透過した焼付光をフォト
ディテクター１８で測光して透過光量τ・ＢＫ相当する
信号を検出回路１８′からマイクロプロセッサ−２０′
へ入力する。その後、シャッター１２を閉鎖し、ＸＹス
テージ２を移動してウエノ・−６を焼付位置にセットし
、再びシャッター１２を開放して回路パターンをウエノ
・−３に焼付ける。その際、第１回焼付時のピント変化
量ｊｌは０であるから、エアーノズル１７かものエアー
噴射で測定される投影レンズとウェハーとの距離は設計
値に一致し、設計値になる様にピント調整機構９を作動
させてピント位置を設定しておくものとする。
ウェハー６の焼付が終了するとＸＹステージ２は移動し
、このウェハーは別のウエノ・−と交換すれ、再びＸＹ
ステージ２は移動して新しいウェハーを焼付位置にセッ
トする。他方、シャッター駆動制御回路１２′はシャッ
ターの開放時間ｔｏと露光間隔時間１マイクロプロセツ
サ−２０′に入力してシャッター開放と露光間隔が生じ
る度に積算し、記憶装置Ｍへ露光履歴ｔｏ／ｌとして記
憶するが、今回の露光に先立ってマイクロプロセッサ−
２０′はＫ。
τ・Ｅ、　ｔｏ／ｌに基づいて演算し、Δｌの値を算出
する。
このΔｌの値はピント調軽制御回路９′へ入力されて、
ピント調整機構９は作動し、鏡筒４を微小移動してエー
アーマイクロメーター（不図示）の検出する変化量が算
出したピント変化量に等しくなるまで、調整動作を継続
する。従って、ウェハーは、常時投影レンズ５の最良結
偉位置に自動的に位置決めされることになる。尚、本例
では機構の簡略化のために投影レンズ鋺＊４を動かした
が、ウェハーあるいはフォトマスクを光軸方向へ移−ｔ
する構造を採用しても良い。
以上述べた本発明によれば投影光学系を続けて使用する
際に発生するピントの変動を、Ｔ、Ｔ、Ｌ方式の様な複
雑な器機を要することなく補正することができる効果が
ある。そして従来補正の場合に必要な器機は極めて高価
になる処、本発明忙よれば安価に実現できるのみならず
、装置の他の部分に大幅な変更を要求することもない利
点を有す葱。
本発明は半導体焼付装置のみならず他の複写装置にも適
用可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明実施例の側面図で、第２図は信号処理系
のブロック図。図中、２はＸＹステージ、６はウェハー
（情報記録担体）、５は投影レンズ、６はフォトマスク
（原板）、１０は照明ユニット、９はピント調整機構、
１７はエアーノズル、１８はフォトダイオード、２０は
コントローラ、２ｏ／はマイクロプロセッサ−である。 出願人　キャノン株式会社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）情報パターンを有する原板及び情報パターンを記
    録する情報記録担体そして情報パターンを投影する投影
    光学系を具える投影系と、照射光の通過で引起される投
    影光学系の経時的なピント変化特性を記憶する記憶手段
    と、パターン投影光の照射履歴を入力する履歴入力手段
    と、前記記憶手段と前記履歴入力手段の出力信号からピ
    ント補正量を演算する演算手段と、前記演算手段の出力
    で前記投影系のピント調整を行う調整手段を具備する複
    写装置。
  2. （２）情報パターンを有する原板と情報パターンを記録
    する情報記録担体の間に情報パターンを投影する投影光
    学系を配置した装置において、照射光量に対する投影光
    学系のピント変化特性を記憶させる段階と、前記原板を
    経由した時の光量を検知するか、ある〜・はこれに相当
    する信号を入力する段階と、検知あるいは入力した信号
    とピント″変化特性に基づいて所定時点のピント補正量
    を決定する段階と、ピント補正量に応じ【装置のピント
    を調整する段階を具備する複写装置のピント補正方法。
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