JPS5838822A - リングフイ−ルドプロジエクシヨン装置における照度の均一性を測定する装置 - Google Patents

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、一般的に近接して制御される位置で一連の光
像に感光性対象物を曝露する装置において照度の均一性
を測定することに関する。

この形式の装置は、特に集積回路を製造する際に使用さ
れる。このような集積回路の１製造法では、シリコンの
酸化ウェハをフォトレジスト材料で被覆する。このウエ
ノ・は処理後に縦横に切断して多数のチップにすること
ができるような寸法を有していてもよい。こうして被覆
したウェハな露光すると、フォトレジスト材料は重合し
て固着した被覆を形成する、それによって露光されなか
った層の領域は、例えば溶剤又は現像剤を用いて迅速に
除去することができる。

光を透過することができる透明な線及び領域のパターン
を除いては不透明である”マスク”又は６マスター”に
よって、フォトレジスト被覆を有するウェハは、回路の
素子に一致したパターンに基づいて露光され、その写真
反転像を形成する。マスクは典型的には横及び縦列に配
置された多数の同じパターンを有する。マスクの像は像
形成装置によってプワジエクションプリンテイング（ｐ
ｒｏｊｅｃｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｔｉｎｇ　）と同様にウ
ェハの表面に投影することができる。この種のプロジェ
クションプリンティング装置は、米国特許第４，０６８
，９４７号明細書に開示されている。この特許明細書に
は、ウェハを旋回キャリニジを使用することによってマ
スクの像に基づいて露光することができる光学装置が開
示されている。このような装置においては、照度の均一
性を制御するのが重要である。それというのもフォトレ
ジスト内に形成される画像の忠実度は照度の均一性に左
右されるからである。光が透過することができるスリッ
トは、有利にはキャリニジの旋回中・６軸からの相対距
離及びスリットに沿った位置の相異に関係してテーパ状
であるべきである。このテーパ状の結果として、スリッ
トに沿って走査される光検出器は、スリットの一方端部
から他方に向かって移行する際の照度の線状変化を理想
的に監視することができる。この理想値からの変軸をチ
ェックするためには、照度軌路からの線状変化を消去し
かつアナログ又はデジタル式パネルメータによって均一
性の読取りを行なうのが有利である。

本発明は、リングフィールドプロジェクション装置の照
度均一性における変動を直接的に測定するための方法及
び装置を開示するものである。リングフィールド装置と
旋回走査系を組合せた特殊な場合には、照明系でテーパ
状スリットによって生じる照度の線状変動を理想値から
の偏差のみが指示されるように均一性測定値から消去す
ることができる。

本発明のリングフィールドプロジェクション装置におけ
る照度の均一性を測定する装置は、スリットを通過して
投射された照度を上記スリットの全長に沿った種々の位
置で検出する装置と、光を検出した位置を指示する信号
を放出する装置と、理想値からの均一性の偏差を直接的
に表示するディスプレイ装置とから構成されていること
を特徴とする。

次に図示の実施例につき本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図には、米国特許第４．０６８゜９４７
号明細書に開示された光学的プロジェクション及び走査
装置が示されている。本発明は前記の米国特許第４．０
６８．９４７号明細書に開示された装置と関連しており
、従って本発明を完全に理解するためには、上記特許明
細書を参照するのが望ましい。第１図及び第２図に関し
て説明すれば、キャリニジは一般に１０で示されており
かつガラス製円筒体１６及び１８によって一緒に支持さ
れた２つの平行な金属側板１２及び１４を有する。キャ
リニジ１ｏは円筒体１６の軸線上又はその近くに位置す
る２ｏで示された旋回中心軸を中心に正確に旋回するよ
うに取付けられている。旋回は駆動機構２４に接続され
た押棒２４によって行なわれる。側板１４は内側にマス
ク２７を支持するマスクステージを有しかつ側板１２は
収容されたウェハ３０と一緒に示されたウェハステージ
２８を有する。マスク２７は典形的にはその上に一部は
不透明なかつ一部は透明なパターンが施されたガラス板
である。マスクステージ２６及びウェハステージ２８は
、図示されていない装置によってキャリニジに対して夫
々無関係に微調整量で可動である。ウェハ３０は任意の
通常の方法でウェハステージ２８に挿入しかつそこから
取出し可能である。マスク２７も同様にマスクステージ
２６に挿入しかつそこから取出し可能である。マスクス
テージ２６内のマスク２７は一般に３１で示されている
光源によって照射される、該光源は第６図に詳細に示さ
れており、光をマスク２１を透過する方向に導びぐ。

マスク２７は光源３１から導びかれた光に照射されると
、アーチ状に形成されたスリットの画像３２を光学系３
６を経てウェハ３０の表面に３２′で投影する。スリッ
ト像３２の上方区分は、キャリニジ１０のアーチ状の移
動のために下方区分よりも広幅になるように生ぜしめら
れる。光学系３６の構成部材は、第１凹面鏡３８、第２
凸面鏡４０及び反射鏡アレイ４２を包含する。反射鏡３
８及び４０は同心的ないしほぼ同心的に配置されており
かつ第２反射鏡４０には、照射されたスリット状画像３
２と一致せしめられる軸状の高品質の画像を形成するよ
うに、反射鏡３８の曲率半径の’／２よりも僅かに大き
な曲率半径が与えられている。アレイ４２は適当に成形
されかつ組合された６ブロツクのガラス４４．４６．４
８から構成されていてもよい。

この種のアレイ４２に関する詳細は前記の米国特許第４
，０６８，９４７号明細書に記載されている。マスク２
７からの光は第１反射鏡３８に向かって反射され、そこ
から第２反射鏡４０に向かって反射され、第１反射鏡３
８に戻され、次いでもう一部アレイ４２に示される。

第３図について説明すれば、マスク２７上にスリット像
３２を形成する光源３１が詳細に示されている。この光
源は、第１反射鏡４１に対して間隔を置いた第２反射鏡
３９に向いた水銀レンズ３７を含んだ光学系である。第
１反射鏡４１に隣接しかつその僅かに下方に、アーチ状
スリット４５を有する板４３が配置されている。

板４３の次にかつその下にトロイド状反射鏡４７が配置
されている。その他に光学系３１は、第１平面鏡４９、
第２平面鏡５１、リレー反射鏡５３及びマスク２７に面
した光学線フィルタ５５を有する。第６図の矢印から明
らかなように、水銀ランプ３７からの光はレンズ３９を
透過しかつ第１反射鏡４１に向かう。この光は第１反射
鏡から反射されて、光をグレート４３に反射するように
被覆されたレンズ３９の反対側の１／２に向かって戻さ
れる。光の一部分はスリット４５を経てトロイド状反射
鏡４７に達し、そこから反射されて、第１平面鏡４９、
第２平面鏡５１、リレー反射鏡５３、及びフィルタ５５
を経てマスク２７上にスリット像３２を形成する。

次に第４図について説明すれば、該図面には自在装置が
６１で示されており、該装置はスリット６３と、該スリ
ットの幅をそのアーチ状の全長に沿って調整することが
できる適当な部材を有している。この自在装置は、一方
端部６４がスリット形状の一方端を規定するために固定
された半円形状スリット６１を有するプレート６２から
成っている。変形可能な帯材６６はスリット６１の形状
の一方端を規定するために使用される。この変形可能な
帯材６６は６抽の可動曲げ部材６８及び１個の固定曲げ
部材７０によって支持されている。操業者はノブ７２及
びフシキシプルケーブル７４によって調整ねじ７６を回
転させ、それにより調整可能な曲げ部材６８を作動させ
て帯材６６をその所望の位置に調節する旋回レバー７８
の位置を移動させることができる。操作者はノブ７２を
回転させることにより、光を供給するレンズ３７又は介
入光学部材が不均一であるかないし不完全に配列されて
いる場合でも、単位スリット長さ当りの光又はエネルギ
ーの所望量をスリット６１を通過させることかできるよ
うに帯材６６を変形させることができる。自在装置６１
は以下に説明するようにレンズ３７のために所望される
スリット４５を整合させる目的のプレート４３の位置に
配置されていてもよい。

プレート４３の代りに自在装置６１を使用する際に、ス
リット６３を通過する単位長さ当りのエネルギーを決定
するために、オゾチカルヘッド７７がリング７９上に取
付けられておりかつ該オゾチカルヘッドは第５図に示さ
れているように検出器８０と、可動な平行リンク機構８
２に接続された位置感知ポテンシオメータ８１から構成
されている。ポテンシオメータ８１の軸は、可動のリン
クアーム機構８２に対して、検出器８０が位置決めされ
、ポテンシオメータ軸が回転して、スリット６３の中心
位置に対する光検知器８０の相対的角度位置に相当する
抵抗値及び得られた電圧を提供するように機械的に取付
けられている。ノ１ンドル８５は、オプチカルへラド７
７が第４図に示されているようにスリット６３に沿って
移動するようにリンクアーム機構８２を選択的に運動さ
せるように構成されている。ＩＪ　−ｙ線８３は検知器
８０によって発生された信号を送るために設けられてい
る。

第６図及び第７図について説明すれば、ＩＪ　−ド線８
３は検出器８０の出力側に接続されている。このリード
線８３は第１増幅器８４に接続されかつ可変利得増幅器
８５に接続され、該可変利得増幅器は増幅器８６０入力
端子及びレンジ検出器８８の出力に接続されている。他
方のリード線８９はポテンシオメータ８１に接続されか
つ基準電圧源９０と一緒に傾斜補正増幅器９２に接続さ
れ、該傾斜補正増幅器は乗算器８６の他方の入力端子に
接続されている。乗算器８６の出力側は割算器９４の２
つの入力の一方に接続されており、他方の入力は監視指
示増幅器９６に接続されており、該信号は測定された照
度を指示する。

可変利得増幅器８５の出力（これはもちろん光検出器８
０の出力に直接的に比例する）は、図に示せば第７ｂ図
に示した軌跡を描く。この場合、横座標はスリット６３
の中心位置に対する光検出器８０の相対位置を表わしか
つ縦座標は光検出器８０によって検出された照度を表わ
す。この軌跡は±４０°の角度範囲で約１５係の傾斜を
示し、該傾斜はスリット画像に沿って平行リンク機構８
２によって走査する際に細いスリットを通して監視する
検出器８０によって感知されるようなスリット内のテー
パから生じる。第１図に示したキャリニジ１ｏ内では、
旋回中心軸２０からスリット画像・頭載までの距離は約
５０．８Ｃｒ／ｌ（２０インチ）でありかつ平行リンク
機構はオノリカルへラド７７を半径約５．９７ぼ（２，
３５インチ）の弧を９００に渡ってトレースさせる。こ
の組合せは第７ｂ図に示した軌跡の頂点で１５　の傾斜
を惹起する。この軌跡を表わす信号は、第６図に示した
乗算器８６の一方の入力側に供給される。可変利得増幅
器８４の利得は、割算器９４の出方が検出器がスリット
の中央にあな場合メータ９８の中心における予め規定さ
れたレベルにあるように調整されている。スリット６３
を通過する光はスリットの弧の全長に沿って一様である
と仮定す〜れば、光照射の所望のテーパリングは実質的
に１つの線状関数をとる。検出器の信号を第７ａ図に示
すように夫々の検出器位置での反対向きの傾斜の余関数
と乗算すれば、く−その結果は水平の軌跡を描くはずで
ある。傾斜補正増幅器９２は余関数の信号を提供する。

この信号は乗算器８６の一方の端子に供給されかつ軌跡
を表わす信号は他方の端子に供給される。これら２つの
入力は乗算されかつ乗算器８６からの出力は第７ｃ図に
示したような配位を取りかつ割算器９４の一方の入力側
に供給される。乗算器８６の出力は線状電圧変化で生じ
るようなランプ強度の変化と共に変動するので、出力変
動を最小にするために乗算器信号と監視器強度９６信号
との比を計算するために投入されている。均一性のパー
セント変動を示すために、割算器９４の出力電圧は手動
で可変利得増幅器で調整されかつこの電圧は次いでメー
タの中心での指示器の読取値が０になるように電源９０
から供給されるＤＣ基準電圧で減算される。第６図に示
した系で完全に調整されると、第４図に示した自在部材
６１を用いてコンデンサー系出力を調整することができ
る。自在部材６１のスリット６３０幅は、可動な曲げ部
材６８によって、光照射がスリットの弧の全長に渡って
均一であるように調整され得る。照射の不均一性を補正
することが可能であることにより、均一性において著し
い改善が達成される。

１１７ｔ）図に示した軌跡の傾斜を第７ｃ図に示した軌
跡を描くように補正することにより、自在部材のスリッ
ト６３を調整すればメータ９８で一定の値を維持するこ
とが可能である。このような一定値が得られなければ、
ウェハ上のフォトレジストの制御が明らかに困難かつ不
精確になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は光学的投影及び走査装置のキャリニジの斜視図
、第２図は第１図のキャリニジ内に示された光学系の拡
大斜視図、第３図は第１図に示された光源の斜視図、第
４図はスリット調整装置の断面図、第５図は本発明で使
用される光学的変換器の平面図、第６図は均一性偏差指
示器の回路構成図、第７ａ図、第７ｂ図及び第７Ｃ図は
本発明に包含される種々のプロットを示す線図である。 １０・・・・・・キャリニジ、２６・・・・・・マスク
ステージ、２７・・・・・・マスク、２８・・・・・・
ウエノ・ステージ、３０・・・・・・ウェハ、３１・・
・・・・光源、３２・・・・・・スリット像、３６・・
・・・・光学系、３７・・・・・・ランプ、３８・・・
・・・第１凹面鏡、３９・・・・・・第２反射鏡、４０
・・・・・・第２凸面鏡、４１・・・・・・第１反射鏡
、４２・・・・・・反射鏡アレイ、４５・・・・・・ア
ーチ状スリット、４７・・・・・・トロイド状反射鏡、
４９・・・・・・第１平面鏡、５１・・・・・・第２平
面鏡、５３・・・・・・リレー反射鏡、５５・・・・・
・化学線フィルタ、６１・・、・・・自在装置、６３・
・・・・・スリット、６６・・・・・・帯材、６８．７
０・・・・・・曲げ部材、７２・・・・・・ノブ、７４
・・・・・・フレキシブルケーブル、７６・・・・・・
調整ねじ、７７・・・・・・オノチカルヘッド、７８・
・・・・・旋回レバー、７９・・・・・・リング、８０
・・・・・・検出器、８１・・・・・・位置感知ポテン
シオメータ、８２・・・・・・平行リンク機構、８３・
・・・・・リーダ線、８５・・・・・・ハンｒル０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　リングフィールＶプロジェクション装置における
   照度の均一性を測定する装置において、スリットを通過
   して投射された照度を上記スリットの全長に沿った種々
   の位置で検出する装置と、光を検出した位置を指示する
   信号を放出する装置と、理想値からの均一性の偏差を直
   接的に表示するディスプレイ装＠とから構成されている
   ことを特徴とする、リングフィールドプロジェクション
   装置における照度の均一性を測定する装置。 ２、　テーパ状スリットに沿った位置に関係した照度の
   線状変化を消去する装置を有する、特許請求の範囲第１
   ｉ記載の装置。 ６、光源の光度を表わす信号を放出する監視装置と、該
   信号を別様にランプの出方変動にょつて惹起される均一
   性測定における間違った偏差を補正するために使用する
   装置とを有する、特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４、前記の信号補正装置が可変増幅装置を有する、特許
   請求の範囲第２項記載の装置。 ５、前記補正装置に接続された基準電圧源を有する、特
   許請求の範囲第３項記載の装置。 ６、　スリットに沿った位置に対して、テーパ状のアー
   チ状スリットに沿って結像されるランプから検出される
   エネルギーをプロットすることに得られる軌跡の傾斜を
   消去する方法において、光エネルギーをスリットの全長
   に沿った位置で検出し、スリットの全長に沿った光エネ
   ルギーを表わす信号を収得し、スリットに沿った位置を
   ベースとするテーパ補正関数を規定し、かつ上記照度信
   号を上記補正関数と乗算して、系によって形成される露
   光均一性を表わし、かつ理想的にはスリット位置に関す
   る線状変動を有しない信号を発生させることを特徴とす
   る、軌跡の傾斜を消ｄ−“る方法。 ７　ランプの光度を監視しかつランプの光度変化を補償
   する装置を設ける、特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８　ゾロジエクションマスジ整合装置において旋回キャ
   リニジに支持されたマスク上に結像されるアーチ状スリ
   ットを照射するために使用されるランプの理想値からの
   照度の偏差を補正する装置において、調整可能なスリッ
   トを有する自在ｉｔと、上記スリットを調整する装置と
   、上記スリットの全長に沿った位置で照度を検出する装
   置と、スリットの全長に沿った照度を表わす信号を収得
   するために検出装置に接続された装置と、スリットに沿
   った位置をベースとするチー、パ補正関数を発生する装
   置と、上記照度信号と上記補正関数とを乗算して、装置
   で得られた露光の均一性を直接的に指示する信号を発生
   する装置とから構成されていることを特徴とする、照度
   の偏差を補正する装置。 ９　ランプの光度における一時的変動を表わす電圧を収
   得するためにランプの光度を監視する装置と、ランプか
   らの瞬時光度に比例する信号で均一性信号を割算する装
   置とを有する、特許請求の範囲第８項記載の装置。 １０、走査プロジェクションマスク整合装置で使用され
   るテーパ状のアーチ状スリットに沿った照度の偏差を補
   正する方法において、調整可能なスリットを有する自在
   装置を設け、上記スリットの全長に沿った位置で照度を
   検出し、スリットの全長に沿った照度を表わす信号を収
   得し、スリットに沿った位置をベースとするテーパ補正
   関数を規定し、上記光度軌跡信号を上記補正関数と乗算
   して、スリット全長に沿って一定である信号を発生させ
   かつスリット方向で均一な露光を行なうためにスリット
   幅を調整することを特徴とする、照度の偏差を補正する
   方法。 １１、ランプから放出された光度の一時的変動を測定す
   るためにランプの光度を監視しかつ均一な信号をランプ
   の出力信号で割算する、特許請求の範囲第１０項記載の
   方法。