JPS61196532A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPS61196532A
JPS61196532A JP60035267A JP3526785A JPS61196532A JP S61196532 A JPS61196532 A JP S61196532A JP 60035267 A JP60035267 A JP 60035267A JP 3526785 A JP3526785 A JP 3526785A JP S61196532 A JPS61196532 A JP S61196532A
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wafer
autofocus
reference plane
focus
optical system
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Izumi Tsukamoto
泉 塚本
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    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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    • 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
    • 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
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    • G03F7/70216—Mask projection systems
    • G03F7/703—Non-planar pattern areas or non-planar masks, e.g. curved masks or substrates
    • G—PHYSICS
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26

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】 ［発明の分野］ 本発明は、露光装置、例えば半導体製造工程で用いられ
る露光装置に関する。
［従来の技術］ 昨今のＬＳＩ製造技術の進歩は著しく、回路パターンは
高集積化のために微細になる一方である。
このため回路パターンをウェハに転写する露光装置は高
解像力であるか否かが、装置の死命を左右するものとな
ってきた。
しかし、投影光学系を有する露光装置では、高解像力に
なればなるほど、焦点深度が浅くなるという問題があっ
た。この問題に対処するため、露光装置はオートフォー
カス機構を有することが必要不可欠なこととなってきた
。
ところが、半導体製造工程には加熱プロセスがあり、そ
のためにウェハが歪んでしまい、ウェハの表面形状は凹
凸になってしまう。この凹凸の表面形状を持つウェハに
対しても、浅い焦点深度内にウェハ表面を位置設定でき
るようにオートフォーカスすることは至難の業であった
。
たとえば、従来の露光装置では、オートフォーカスのウ
ェハ表面検出機構は、複数個であってもその１つ１つは
表面上の１点あるいは微小な面積について検出している
だけであった。したがって、フォーカス検出地点以外に
ウェハ表面の凹凸がある場合、該フォーカス検出機構で
は露光する全画面を焦点深度内に設定する保証は得られ
なかった。
また、たまたまフォーカス検出地点のウェハ表面形状が
異常であった場合は、露光する全画面が焦点深度外に出
てしまう恐れもあった。
このように、オートフォーカス機構を有する露光装置で
も、高い解像力を持つ投影系の性能を生かすことが出来
ないという重大な欠点を持っていた。
［発明の目的］ 本発明の目的は、前述の従来例の欠点に鑑み、露光装置
において、露光前に予めウェハの表面形状を検出し、こ
の表面形状に応じてオートフォーカスを行なうという構
想に基づき、露光する全画面を所望の焦点深度内に合わ
せることを可能にすることにある。
また、本発明は、同時に所望の焦点深度内に入れること
が出来ない程悪い表面形状をもつウェハあるいはステッ
プアンドリピート方式の露光装置の場合はそのステップ
を、露光等の作業をせずに飛び越すことにより無駄な作
業を行なうことを避け、スループットを向上させること
を可能とすることを第２の目的とする。
［実施例の説明］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第１図は、本発明の一実施例に係る露光装置の概略図で
ある。同図において、１はウェハ表面形状を計測するレ
ーザ干渉計で、２はその参照平面である。３ａはレーザ
干渉計１にウェハ６をセットする為のオートフォーカス
検出機構で、３個またはそれ以上配置しである。４はレ
ーザ干渉計１によって測定された干渉縞からウェハの表
面形状を演算する干渉縞演算装置、５は干渉縞演算装置
４の出力を記憶してオートフォーカス駆ｖＪＲ構８ｂを
制御するオートフォーカス駆動制御機構、６はウェハ、
７はウェハチャック、８ａはオートフォーカス検出機構
３ａの出力に従って駆動されるオートフォーカス駆動機
構、９は集積回路パターンをウェハ６に転写する投影光
学系、１０は集積回路パターンが描かれたマスク、１１
は集積回路パターンを焼付けるための光源を搭載した照
明系、３ｂは投影光学系９のピント面にウェハ６を位置
させるためのオートフォーカス検出機構で３個またはそ
れ以上配置しである。８ｂはオートフォーカス検出機構
３ｂの出力及びオートフォーカス駆動制御機構５の出力
によって駆動されるオートフォーカス駆動機構である。
第２図は、第１図のレーザ干渉計１とその関連部分の構
造を示す詳細図である。ここでは、オートフォーカス検
出機構３ａ、　３ｂとしてエアーセンサを使用した実施
例について述べる。第２図の２１はオートフォーカス検
出機構３８のエアーセンサのノズル先端を示す。また、
２２はウェハチャック７上に設けられたウェハチャック
フォーカス検知面である。
第３図は、本発明のオートフォーカス検出機構３８とレ
ーザ干渉計１を使用して計測を必要とする基準面の説明
図であり、ウェハチャックフォーカス検知面２２に対し
て、ウェハチャックフォーカス基準平面３１、エアーセ
ンサノズル先端２１によって計測されるウェハ表面３０
の仮基準平面３２、及びレーザ干渉計１の計測結果から
干渉縞演算装置４の演算によって求まるウェハ表面３０
の基準平面３３の１例を図示したものである。
前記構成においては、先ず、ウェハ６をウェハチャック
７に予め吸着し、図示されていない駆動機構によりレー
ザ干渉計１の下に設置する。そして、オートフォーカス
検出機構３８の各エアーセンサノズル先端２１よりエア
ーをウェハ６に向けて吹き出し、その背圧を感知してウ
ェハ６の表面３０の垂直方向の位置を測定する。このオ
ートフォーカス検出機構３ａは３つまたはそれ以上段け
であるので、それらの検出機構３８の各々の出力がらウ
ェハ表面３０の仮基準平面３２が求まる。その求まった
ウェハ６の仮基準平面３２とレーザ干渉計１の参照平面
２が平行になるようにオートフォーカス駆動機構８８に
より、ウェハ６及びウェハチャック７の垂直面内の傾き
を調整する。
この参照平面２とオートフォーカス検出機構３８の各々
は予め表面形状が既知のものを使って、その相対位置関
係を測定しておき、オートフォーカス駆動機構８ａにオ
フセットとして入力しておく。
このようにしておけば、エアーセンサの取付は誤差等に
よって仮基準平面３２の測定が影響されることを防ぐこ
とが出来る。
参照平面２とウェハ表面の仮基準平面３２の平行調整が
終了するとエアーセンサノズル先端２１は、ウエハチャ
ッ□り７のウェハ吸着部より外側に設けられたウェハチ
ャックフォーカス検知面２２の位置（第２図点線）まで
逃げる。この状態でレーザ干渉計１により、参照平面２
とウェハ６の表面３０によって生ずる干渉縞を発生させ
、干渉縞演算４にてウェハ６の表面３０の形状を計算す
る。この場合、ウェハ表面３０の凹凸まで含めた形状を
正確に測定するには、オートフォーカス駆動機構８ａに
よりウェハ６及びウェハチャック７を上下方向に微動し
、その時の干渉縞の移動方向により決定する作業を行な
う。
この侵、再びエアーセンサノズル先端２１よりエアーを
吹き出し、ウェハチャック７のウェハ６より外側に設け
られたウェハチャックフォーカス検知面２２を計測する
。この計測結果から求まるウニハチせツクフォーカス基
準平面３１と前述のとおりに求められたウェハ表面３０
の仮基準平面３２との関係がオートフォーカス駆動制御
機構５にデータとして送られる。
また、干渉縞演算装Ｍ４は、計測されたウェハ６の表面
形状より投影光学系９の所望の焦点深度内にウェハ６の
表面が入るようにウェハ表面３０の基準平面３３を演算
し、その基準平面３３と前述の仮基準平面３２との関係
をオートフォーカス駆動機構５に出力する。オートフォ
ーカス駆動制′＃Ｊ機構５は、ウェハ６の表面の仮基準
平面３２を介して基準平面３３とウェハチャックフォー
カス基準平面３１を演算し記憶する。
以上の測定及び演算が終了した後ウェハ６及びウェハチ
ャック７は、図示されていない駆ｖＪ機構により、投影
光学系９の下にあるオートフォーカス駆動機構８ｂの上
に設置される。投影光学系９に対するウェハ６のオート
フォーカスは、オートフォーカス検出機構３ｂにより、
ウェハチャックフォーカス基準平面３１の計測結果とウ
ェハ表面３０の基準平面３３とウェハチャックフォーカ
ス基準平面３１との関係を記憶したオートフォーカス駆
動制御機構５の出力に従ってオートフォーカス駆動機構
８ｂを制御し、投影光学系９の所定のピント面にウェハ
６の基準平面を合致させることによって行なう。
このような方法によれば、ウェハ６の表面を投影光学系
９の所望の焦点深度内に設置させることが出来、投影光
学系９の高い解像性能が生かせることになる。また、干
渉縞演算装＠４の演算結果により、ウェハ６の表面の一
部がどうしても所望の焦点深度内に入れられないことが
わかった場合、予め外部から干渉縞演算装置４にリミッ
ト値を入力しておき、ウェハ表面のうち、焦点深度内に
入る部分と、焦点深度外に出る部分との面積を比較し、
その比がリミット値以内におさまるものか判定させる。
このとき、リミット値を越えるようなウェハに対しては
、露光せずにウェハ表面平面度不良としてオミットし、
スルーブツトを向上させることも可能である。なお、本
実施例において、ウェハチャック７を複数個使用すれば
ウェハ表面の計測と露光動作が平行して行なえるので従
来方式と同じスルーブツトを保つことができる。
第４図は、露光装置がステップアンドリピート式の場合
の本発明の実施例であり、露光部分のみを示している。
その他の構成は、第１図と全く同じでよいため省略しで
ある。第４図において、ウェハチャック７及びオートフ
ォーカス駆ｌＪ機構８ｂはｘＹステージ１２上に設置さ
れていて、露光とＸＹステージ１２の駆動を繰り返すこ
とによってウェハ全面が露光されるようになっている。
このステップアンドリピート式の露光装置の場合は、第
５図に示すように１回の露光範囲ごとにウェハ表面３０
の基準表面３３（第５図には３３ａ〜ｄの４つが示しで
ある）を干渉縞演算装置４で演算し、その各々の基準平
面３３とウエハチャックフォ−カス基準平面３１との関
係をウェハ表面３０の仮基準平面３２を介してオートフ
ォーカス駆動制御機構５に記憶する。そして、露光のた
びに、オートフォーカス駆動制御機構５から、その露光
範囲に相当するウェハ表面３０の基準平面３３とウェハ
チャックフォーカス基準平面３１の関係を出力し、オー
トフォーカス検知機構３ｂの出力と供にオートフォーカ
ス駆動機構８ｂを制御し、ウェハ表面３０を所望の焦点
深度内に設置するようにオートフォーカスを行なう。
なお、前述の実施例では、オートフォーカス検出機構に
エアーセンサを用いているが、これは光学的な検出手段
あるいは静電容量を測定する電気的な検出手段を用いて
もよい。
［発明の効果］ 以上の如く、本発明によれば、露光装置の投影系の高い
解像力を有効に生かすことができるという効果がある。
また、解像不良となるウェハ表面形状を持つウェハに対
しては、露光前にそのことがわかるので無駄な露光を行
なわずに済ませ、スルーブツト向上を計る効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例に係る露光装置の概略構成図
、第２図はウェハの表面形状を検出する検出機構の詳細
図、第３図は本発明で計測を必要とするウェハの表面形
状と基準平面の種類の関係を示した図、第４図は本発明
が適用されるステップアンドリピート式の露光装置の露
光部分の概略構成図、第５図はステップアンドリピート
式露光装置の場合に計測を必要とするウェハの表面形状
と基準平面の関係を示した図である。 １：レーザ干渉計、２：レーザ干渉計１の参照平面、３
ａ、　３ｂ：オートフォーカス検出機構、４：干渉縞演
算装置、５：オートフォーカス駆動制御機構、６：ウェ
ハ、７：オートフォーカス検知面２２を持つウェハチャ
ック、８ａ、　８ｂ：オートフォーカス駆動機構、３３
．３３ａ〜３３ｄ：ウェハ表面基準平面。 第１図 第２図 ′　　　　ｌ 第３図 第４図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、露光に先立つて被露光体の表面形状を検出する検出
    手段と、該被露光体を露光位置でオートフォーカスする
    際に上記検出手段の出力に応じてオートフォーカスの駆
    動を制御する制御手段とを有する露光装置。 ２、前記被露光体の表面形状検出を露光位置と異なる位
    置で行なう特許請求の範囲第１項記載の露光装置。 ３、前記制御手段が、前記検出手段の出力に基づいて被
    露光体基準面を算出するとともに、この被露光体基準面
    を結像面に合致させるべく前記オートフォーカス手段を
    駆動する特許請求の範囲第１または２項記載の露光装置
    。
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