JPS6022319A - 半導体露光装置 - Google Patents

半導体露光装置

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JPS6022319A
JPS6022319A JP58129391A JP12939183A JPS6022319A JP S6022319 A JPS6022319 A JP S6022319A JP 58129391 A JP58129391 A JP 58129391A JP 12939183 A JP12939183 A JP 12939183A JP S6022319 A JPS6022319 A JP S6022319A
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JP
Japan
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wafer
mask
air
reticle
servo valve
Prior art date
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Pending
Application number
JP58129391A
Other languages
English (en)
Inventor
Junji Isohata
磯端 純二
Tamotsu Karasawa
唐沢 保
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Priority to US06/630,107 priority patent/US4601560A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • G03F9/7026Focusing

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、半導体露光装置、特に投影露光方式の半導体
露光装置に関する。
近年、 LSI素子、超LSI素子等の回路パターンの
微細化、高集積化が進むに伴い、フォトマスク又はレチ
クルに形式された回路パターンを、投影光学系を用いて
ウェハに投影露光して焼付けを行なう、所謂投影型の露
光装置が提案されている。
この方式の露光装置としては、l−数個のマスクパター
ンを有するレチクルを、レンズによりある縮小率でウェ
ハ上に投影し、それをステップ・アンド・リピート(繰
り返し露光)して、全ウェハ上にパターンを配列して焼
付ける縮小投影方式のものや、またフォトマスク保持具
によって保持されたフォトマスクの一部の像を、固定ミ
ラー結像光学系によってウェハ保持具により保持された
ウェハ上に投影露光し、露光中にミラー結像光学系に対
し、前記フォトマスク保持具及びウェハ保持具を一体的
に移動させ、フォトマスク全体をウェハ全面に焼付ける
反射投影方式のものがあるが、この種の露光装置に具備
すべき重要な性能の1つとして、フォトマスク又はレチ
クルの像をウニ八面上に忠実に投影する際に必要な分解
能がある。分解能とは、フォトマスク又はレチクルのパ
ターンをウニ八面上に投影する際、どれだけ噸細なパタ
ーンか投影可能であるかという装置の解像能力である。
投影露光装置の分解性能を決定する大きな要因としては
、先ず有効Fナンバ(Fe)や開口数(NA)などの投
影光学系の基本性能があり、またレンズ又はミラー等の
光学部品の加工精度や組立精度があるが、更にフォトマ
スク又はレチクルとウェハ間の光学系を含めた焦点距離
の安定化がある。一般に投影光学系の焦点深度は数−程
度であるので、結電な焦点合わせ(facusing)
が要求されている。また投影光学系の性能の他に、ウェ
ハには厚さのバラつきあるいは表面平担度の乱れがある
のでウニ八全面の焦点合わせが重要である。
従来この種の装置の焦点合わせは、背面矯正能力のある
超平面プレート(ウェハチャック)により平面矯正され
たウェハの上面を、フォトマスクとの距離が一定な参照
面(ウェハディスク)にある3筒所のツメに、突き当て
ることによって行なっていた。その為、ウェハ面上に塗
布されている粘着性のあるレジストが、参照面(ウェハ
ディスク)に耐着され、数多くのウェハを処理した場合
、レジスト耐着により焦点ボケ(Defocus)の大
きな原因となっていた。又ウェハに突き当っている参照
面の3筒所のツメ部分は、フォトマスク像が投影されず
半導体素子の収益率が減少する大きな要因でもあった。
また、ウェハを参照面に接触させないで焦点合わせを行
う方法としては、変位ゲージにより、基準面からウェハ
までの距離を測定し、この測定値と設定値との差分だけ
ウェハを基準面から移動する(特開昭57−1000号
公報)ものがあるが、しかしながらこの方式では、ウェ
ハを移動する機構をウェハチャック内に配置しなければ
ならず、ウェハチャックの構造が複雑になるという欠点
がある。更にスルーブツト(処理量)を向上するために
、ターンテーブル等の移動機構上に複数個のウェハチャ
ックを配置し、1つのウェハの露光焼付けを行なってい
る間に、他のウェハの搬出入、位置合わせ等を行う方式
の露光装置の場合には、該複数のウェハチャックにそれ
ぞれ上記の焦点合わせ機構を組み込まなければならず、
コスト上昇の要因となってしまう。
本発明の目的は、上記従来例の欠点の除去にある。
以−1、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第1図は、本発明の一実施例の構成図である。
フォトマスクlは、フォトマスクチャック2上に真空な
どにより保持され、マスクチャック2は少なくとも3個
のベロース様の空気圧作動器5上に保持されている。空
気圧作動器5は、それぞれ流量制御タイプのサーボ弁6
に接続されており。
サーボ弁6は、不図示の空気圧源に接続されて、その空
気圧は後述するサーボ弁の駆動装置17により制御され
る。空気圧作動器5は、サーボ弁6を介した空気圧によ
り、その上部が高精度(1μのオーダ)で上下する。空
気圧作動器5は、マスクステージ4上に固定されており
、またステージ4上には、1スクlの下面に形成された
不図示の回路パターンと、ステージ4の下面の参照面4
aとの距離を測定するためのエアマイクロメータのノズ
ル3が、少なくとも3個配置されている。エアマイクロ
メータ3と空気圧作動器5は、マスクステージ4上で半
径方向の同一線上に配置される。
尚エアマイクロメータ3は、空気等のカスを噴出し、そ
の反射するガスの圧力を検知して離隔距離を高精度で検
出する。
マスクステージ4とウェハステージ7は、インバーなと
で作られた低膨張の連結棒8により連結されており、マ
スクステージ4の参照面4aとウェハステージ7の下面
の参照面7dとは平行に維持されている。
ウェハステージ7の参照面7a下には、少なくとも3個
のエアマイクロメータのノズル12が配設され、このエ
アマイクロメータのノズル12は、同しく参照面7a下
に固定されたシリンダ13により軸受14を介して半径
方向に移動1丁能である。参照面7aにはまた、少なく
とも3個の吸着ゴム11が固定されている。尚、15は
、縮小投影光学系又はミラー投影光学系の結像光学系で
あり、図では略示してある。エアマイクロメータのノズ
ル12は、エアマイクロメータのノズル3及び空気圧作
動器5と半径方向に対応して設けられるが、結像光学系
15がミラー光学系であって、マスクlのパターンがウ
ェハ9上に光軸に対して左右反転して投影される場合に
は、エアマイクロメータのノズル12は、それぞれ対応
するエアマイクロメータのノズル3及び空気圧作動器5
とは光軸と反対側に設けられる。尚エアマイクロメータ
のノズル3,12及び空気圧作動器5は、数が多ければ
装置の焦点合わせ精度が向上することは勿論である。
ウェハステージ7の下方には、ウェハチャックIO上に
真空などで背面矯正されて保持されたウェハ9が、ター
ンテーブル等の移動機構(不図示)などによりマスクl
のパターンと位置合、わせされて配置される。このウェ
ハ移動機構としては、ターンテーブルに複数個のウェハ
チャックを配置した従来のものが使用できる。
尚、マスクチャック2の上面、マスクステージ4の上面
及び下面(参照面) 4a、ウェハステージ7の下面(
参照面) ?a、並びにウニl−チャック10の上面は
、超平面(通常は1Iia以下の面精度)に加工される
マオコン等の演算装置16には、投影光学系15の焦点
深度内にある所定の距!!t&(例えば物像間隔)が記
憶されており、また演算装置16は、この記憶された値
と、各エアマイクロメータ12の出力信号とを比較演算
して差分を算出し、サーボ弁、の駆動装置17に出力す
る。駆動装置17は、演算装置1Bからの信号に応じて
サーボ弁6を開き、接続されている空気圧作動器5に空
気を供給する。
上記構成について作用を説明すると、まずウェハ9は、
ウェハチャック10により背面から空気などで平面矯正
されて、結像光学系15の真下に配置される。このよう
にウェハ9を保持したウェハチャック10は、参照面7
aの吸着ゴム11により吸着され、参照面7aに突き当
てられて位置決めされる。次に各エアマイクロメータ1
2により、参照面7aからウェハ9の上面までの距離が
測定される。
ここでウェハ9の厚さにばらつきがあったり、またウェ
ハ9の曲がりが完全に矯正されていない場合には、エア
マイクロメータ12はそれぞれ異なる値を出力する。そ
の測定値は、演算装置16により記憶された値と比較さ
れ、その差分が電流値としてそれぞれ対応するサーボ弁
駆動装置17に印加され、サーボ弁6は駆動装置17に
よりその電流値相当分の圧力の空気を、空気圧作動器5
に供給する。このようにウェハ9の上面の光軸方向のズ
レかマスクlを光軸方向に上下することにより焦点合わ
せかなされるが、マスクlの正確な制御は。
エアマイクロメータ3により、マスクlの下面(パター
ン面)と参照面4aとの距離をモニタしながら、サーボ
弁6を制御する。投影型露光装置では、マスクとウェハ
の距離が一定であれば、それぞれ光学系との絶対位置が
多少変動しても、焦点ホケ([12jocus)の原因
とはならない。尚マスクlの移動量は、等倍投影方式の
反射型露光装置ではウェハ9のズレ量に等しく、また縮
小投影型の装置では、縮小率をM、ウェハ9のズレ量を
輌とすれば抽/ M 2である。
尚、マスクエの上部に配置される、位置合わせ観察用の
顕微鏡(不図示)の対物レンズ18は、マスクlの移動
に応して光軸方向に移動され、顕微鏡の焦点合わせが行
なわれる。
上記の如く焦点合わせが完了すると、ウェハ9用のマイ
クロメータ12は、シリング13により半径方向の外方
に移動して投影野外に退避し、マスクlの上ブjから光
りで照明され、マスク、lのパターンが投影光学系15
を介してウェハ9ヒに露光される。
上記実施例では、マスクlの移動量及びウェハ9のズレ
量をエアマイクロメータにより検知しているが、空気の
誘電率及び測定面積により、距離を検出する容量型の電
気マイクロメータを用いてもよく、いずれの場合にも非
接触方式のためマスク及びウェハにキズを発生させたり
、またウェハのフォトレジストが耐着することがない。
またマスクを駆動する方法としては、空気圧作動器の代
りにパルスモータによるネジ送りでもよく、高精度な焦
点合わせが可能である。
以上説明したように、ウェハに起因する焦点ボケ(De
focus)を、マスク又はレチクルを移動することに
より焦点合わせするようにしたので、ウェハチャックに
複雑な機構を組み込む必要がなくなり、更に複数のウェ
ハチャックを備えた真先装置に特に効果がある。尚、ウ
ェハの位置検知手段は、非接触であるのでレジストが参
照面に耐着して焦点ボケ(Defocus)の要因とな
ることが・なく、またウニへ位置検知手段は露光時には
投影野外に退避するので効率のよい半導体生産が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例の構成図である。 l・・・マスク、 2・・・マスクチャック、3.12
・・・エアマイクロメータ、 4a・・・マスク用参照面、5・・・空気圧作動器、6
・・・サーボ弁、 7a・・・ウェハ用参照面、9・・
・つ、Z/、、10・・・ウェハチャック。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 マスク又はレチクルの像を投影光学系を介してウェハ上
    に転写する半導体露光装置において、ウェハの位置を検
    知する手段と、 前記投影光学系の焦点深度内の所定の値を記憶し、この
    所定値と前記ウニ/入位置検知手段により検知された値
    との差を算出する演算装置と、マスク又はレチクルを移
    動する手段とを含み。 前記演算装置の差に対応してマスク又はレチクルを移動
    することにより、マスク又は、レチクルの像をウェハ上
    に焦点合わせするようにしたことを特徴とする半導体露
    光装置。
JP58129391A 1983-07-18 1983-07-18 半導体露光装置 Pending JPS6022319A (ja)

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